JP2002205397A

JP2002205397A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002205397A
Application number: JP2001004447A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Okano; 守岡野; Kenji Yamada; 健二山田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】各ノズルに対応する圧電素子に印加する電圧
を変え、各ノズルからのインク飛翔速度のばらつきを小
さくし、高品質な画像を高速に記録することにある。【解決手段】複数のインク飛翔ノズルと、該ノズルに
対応して設けられた圧電素子と、画像データに基づいて
圧電素子に電圧を印加する電圧波形発生手段とを備え、
記録媒体上に画像を印刷するインクジェット記録装置に
おいて、個々の圧電素子に印加すべき電圧値を記憶する
電圧データメモリと、圧電素子の駆動回数を計測するカ
ウンタと、カウンタの値に応じて圧電素子に印加すべき
電圧を記憶する圧電素子経時特性メモリと、圧電素子の
周囲の温度を検出する温度検出手段と、検出温度に応じ
てインク粘度を記憶するインク粘度の温度特性補正メモ
リと、該経時特性メモリの情報、該インク粘度補正メモ
リの情報に基づき電圧データメモリの値を補正する電圧
値演算手段を設け、電圧データメモリに設定された電圧
値を圧電素子に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力発生室の１つ
の面に振動板を形成し、この振動板に圧電素子を取り付
け、圧電素子を伸縮させることによりインク滴を発生さ
せるインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録は、ノズルから微少
量のインク液滴を吐出させることによって、記録媒体上
にドットを形成する技術である。この技術が適用された
プリンタのうち、シリアル走査型インクジェット記録装
置は、記録媒体を所定距離ずつ間欠的に搬送（副走査）
させ、ノズルが複数設けられた記録ヘッドをその記録媒
体を横切る方向に往復移動（主走査）させながら、イン
クを飛翔させることによって記録媒体上に画像を形成し
てゆく。インク液滴を飛翔させる駆動力として、圧電素
子の伸縮を用いる方法がある。圧電素子は、相対する面
の間に電圧を印加すると、圧電素子内部の電界の大きさ
に比例して速い応答速度でその形状が変化するため、電
圧の大きさや電圧波形を変えることによって飛翔するイ
ンク重量や速度を変えることができる。しかし、記録ヘ
ッドの構造的な差や使用するインク物性値の差によって
各ノズルからのインク飛翔速度や飛翔量が異なってく
る。各ノズルからのインク飛翔速度にばらつきが存在す
ると、記録ヘッドから飛翔したインクが記録媒体上に到
達した際に、その到達位置がばらつくため、印刷した画
像の品質を低下させるという問題がある。また、インク
飛翔量がばらつくと、印刷画像のドット径が変化する。
特開平１１−５８７０４号公報には、インク飛翔量のば
らつきを解決するために、個々の圧電素子に印加する電
圧波形を変えることができる回路構成が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載されて
いるインクジェット記録ヘッドでは、中間調を表現する
ためにドットごとにインク飛翔量を制御することができ
るので、高画質な画像を記録することができる。しか
し、解像度を抑えて高速印刷を目的としたインクジェッ
ト記録ヘッドでは、飛翔させる１滴あたりのインク重量
を多くする必要があるために、記録ヘッドの各チャネル
に存在する圧力室の大きさや圧電素子の大きさを大きく
する必要がある。ここで述べる高速印刷とは、概ねＡ４
サイズ換算で毎分３０ページ以上の速度で印刷すること
をいう。圧電素子の大きさが大きくなると、同一寸法で
も静電容量が微妙に異なり、同一の電圧を印加しても変
形量が異なることがある。また、圧電素子は電圧のオン
オフを繰り返すことによって素子自体が劣化し、圧電特
性が低下してくる。圧電特性の低下の割合も素子毎にば
らつきが存在することがある。また、使用する液体イン
クは、温度が変化することにより粘度が変化し、圧力室
内でのインクの流体抵抗が変わるので、同じ圧力をかけ
たとしても温度が変化すれば、ノズル開口から飛翔する
インクの速度が変化してしまう。上記の理由より、高速
インクジェットプリンタ用の記録ヘッドでは、各ノズル
からのインク飛翔速度のばらつきが発生しやすくなる。
各ノズルからのインク飛翔速度のばらつきが大きいと、
文字のゆがみや線画像のゆれが目立つようになるという
問題がある。高速インクジェットプリンタは、解像度が
低く、大きな印刷ドット径で画像を形成するので、イン
ク飛翔量が少々ばらついてもドット径の差として現れに
くい。そのため、高速印刷の場合は、ドット径のばらつ
き防止よりも、飛翔速度ばらつきに起因する記録媒体上
でのインク到達位置のばらつきを防止することが重要で
ある。さらに、高速インクジェットプリンタでは、従来
のインクジェットプリンタに比べて２〜３倍の速度で記
録ヘッドを走査する必要があるため、インク飛翔速度の
ばらつきの影響は、走査速度に比例して記録媒体上での
インク到達位置のばらつきとして現れる。別の問題とし
て、高速インクジェットプリンタは、短時間で数多くの
印刷を行うため、圧電素子の特性変化が早く現れてく
る。このため、高速インクジェットプリンタ用の記録ヘ
ッドでは、各ノズルに対応する圧電素子に印加する電圧
を変えられるようにすること、さらに、記録ヘッドの使
用状況や周囲の温度に応じても圧電素子に印加する電圧
を変えられるようにすることが必要である。しかし、上
記公報に記載の方法は、これらの点についての考慮がな
されていないため、高速インクジェット用プリンタに適
用できない。

【０００４】そこで、本発明の課題は、各ノズルに対応
する圧電素子に印加する電圧を変え、各ノズルからのイ
ンク飛翔速度のばらつきを小さくし、高品質な画像を高
速に記録するに好適なインクジェット記録装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、個々の圧電素子に印加すべき電圧値を記憶する電圧
データメモリと、圧電素子の駆動回数を計測するカウン
タと、カウンタの値に応じて圧電素子に印加すべき電圧
を記憶する圧電素子経時特性メモリと、圧電素子経時特
性メモリの情報に基づき電圧データメモリの値を補正す
る電圧値演算手段を設け、電圧データメモリに設定され
た電圧値を圧電素子に印加する。また、圧電素子の周囲
の温度を検出する温度検出手段と、この検出温度に応じ
てインク粘度を記憶するインク粘度の温度特性補正メモ
リを設け、インク粘度の温度特性補正メモリの情報に基
づき電圧データメモリの値を補正する。ここで、基準と
なるチャネルの圧電素子に対して各チャネルの圧電素子
ごとに補正すべき電圧値を記憶する圧電素子特性補正メ
モリを設け、圧電素子特性補正メモリの情報に基づき電
圧データメモリの値を補正する。ここで、インク飛翔速
度ばらつきの変動を検出するためのテストパターンを印
刷する工程を設け、このテストパターンの印刷結果より
検出したインク飛翔速度ばらつきに基づき、該当する圧
電素子に対する圧電素子特性補正メモリの値を補正す
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。最初に、図３を用いて本発明に
係るシリアル走査型インクジェット記録装置の概略構成
について説明する。図３に示すように、本インクジェッ
ト記録装置は、以下の筐体３０及びその内部に収容され
た装置群を備えている。この筐体３０内部の装置群に
は、少なくとも次の装置、すなわち、（１）記録ヘッド
１０、（２）記録ヘッド１０に印加される電圧を発生す
る高周波駆動装置２０、（３）記録ヘッド１０にインク
供給するインク供給装置４０、（４）記録ヘッド１０の
前方で記録媒体ａを副走査方向Ａに搬送する記録媒体搬
送装置５０、（５）搬送中の記録媒体ａを横切る方向
（主走査方向）に記録ヘッド１０を往復移動させるヘッ
ド移動装置（不図示）、（６）外部の情報処理装置等か
らの画像データに応じてインクジェット記録装置全体を
制御するコントローラ（不図示）が含まれている。イン
ク供給装置４０は、各色のインクタンク１ａ，１ｂがつ
ながれる２本の配管２ａ，２ｂ、記録ヘッド１０につな
がれた２本の配管４ａ，４ｂ、タンク側の配管１ａ，１
ｂからヘッド側の配管４ａ，４ｂへインクを送る２台の
ポンプ３ａ，３ｂを備えている。コントローラの制御に
よって各ポンプ３ａ，３ｂが駆動すると、インクタンク
１ａ，１ｂ内からインクが吸いあげられ、そのインクが
記録ヘッド１０へと送りこまれる。なお、本発明では、
互いに異なる色のインクが蓄えられたインクタンク１
ａ，１ｂを各配管２ａ，２ｂにつなぐことによって２色
印刷のインクジェット記録装置を実現しているが、記録
ヘッド１０のノズルピッチ等を調整し、同色のインクが
蓄えられたインクタンクを両方の配管２ａ，２ｂにつな
げば、単色印刷用のインクジェット記録装置を実現する
ことができる。また、記録ヘッド１０とインクタンク１
ａ，１ｂをさらに増加することによって多色印刷用の記
録装置や単色の高速記録装置を実現することができる。
記録媒体搬送装置５０は、未使用の記録媒体ａがおかれ
る給紙台１１、給紙台１１から記録媒体排出口３０ａへ
とつづく搬送経路にそって配置されたローラ１２、１
３，１４，及びガイド板（不図示）、ローラ１２、１
３、１４を回転させるモータ（不図示）を備えている。
コントローラの制御によってモータが駆動させられる
と、給紙台１１上の記録媒体ａが回転中ローラ１２、１
３、１４の間から各ガイド板の案内する方向へと順次送
り出され、所定の搬送経路上を搬送されてゆく。記録ヘ
ッド移動装置は、図４に示すように、搬送経路上を副走
査方向Ａに進行する記録媒体ａを横切るようにかけ渡さ
れた案内レール４１、案内レールにスライド可能に取り
付けられた移動台４２、案内レール４１にそって移動台
４２を移動させるベルト４３、ベルト４３を保持するプ
ーリ４４、プーリ４４を駆動するモータ（不図示）で構
成される。記録ヘッド１０は、インク吐出面を記録媒体
ａに対向させた状態で移動台に固定されている。ベルト
移動機構のモータがコントローラの制御によって駆動さ
せられると、移動台４２が主走査方向に往復移動するの
で、この移動台４２に固定された記録ヘッド１０も主走
査方向に往復移動する。コントローラは、外部の情報処
理装置等から画像データが転送されてくると、インク供
給装置４０のポンプを制御することによって記録ヘッド
１０のインク供給口３１ａ、３１ｂへのインク供給を開
始させるとともに、高周波駆動装置２０、記録媒体搬送
機構５０及びヘッド移動装置の各モータを制御すること
によって記録媒体ａと記録ヘッド１０とを相対移動させ
ながら、記録ヘッド１０の各圧電素子（後述）に適宜に
記録電圧を印加させる。このようなコントローラの制御
処理によって記録媒体ａ上における記録ヘッド１０の軌
跡に画像が記録されてゆき、最終的に、画像データが表
す全体画像が記録媒体ａ上に形成される。また、印刷の
途中で記録ヘッド１０のノズルの並ぶ面が飛び散ったイ
ンク等で汚染したり、記録ヘッド１０のノズルが目詰ま
りするので、定期的に記録ヘッドを非印刷位置に移動さ
せ、その位置に存在するゴム製のふき取り部材４５で記
録ヘッド１０のノズル面を清掃したり、吸引部材４６に
記録ヘッド１０を密着させてインクを吸引することによ
り、ノズルの目詰まりを回復させる。

【０００７】次に、本発明に使用する記録ヘッド１０の
構造例を図５、図６を用いて説明する。図５は、図３に
おける記録ヘッド１０の拡大図である。記録ヘッド１０
は、圧電形のマルチヘッド（圧電素子のひずみでインク
室の体積を変化させることによって複数のノズルからイ
ンクを吐出させる記録ヘッド）である。記録ヘッド１０
は、図中の矢印で示す方向にノズル列が並んでいる。図
６は、図５におけるＢ―Ｂ’断面である。記録ヘッド１
０は、ノズルプレート１１１、チャンバープレート１１
２、リストリクタプレート１１３、ダイヤフラムプレー
ト１１４、支持プレート１１５、共通インク路プレート
１１６、１１７、フィルタプレート１１８、共通インク
路カバープレート１１９、圧電素子１０６、圧電素子保
持板１０７から構成されている。１１１〜１１９で示し
た各プレートは、ステンレスなどの薄い板に所定の大き
さの穴が所定の間隔であけられており、上記プレートが
互いに接着剤で固定されることによって記録ノズル１０
１、インク圧力室１０２、インク室１０３が形成され
る。インク室１０３は、記録ノズル１０１が並ぶ方向
（チャネル並び方向）に伸びており、リストリクタプレ
ート１１３に形成された穴によって個別のインク圧力室
１０２にインクを導くように構成される。また、上記１
１１〜１１９で示した各プレートを互いに接着したプレ
ート接着体とは別に、圧電素子保持板１０７上に圧電素
子１０６が接着された駆動部材を製作し、この駆動部材
をプレート接着体に接着することによって記録ヘッド１
０の完成体ができる。インク供給口３１ａ、３１ｂから
インクを供給することによって、インク室１０３にイン
クが満たされ、さらに多数並ぶインク圧力室１０２にイ
ンクが満たされる。個々の圧電素子１０６は、電源と電
子回路からなる高周波駆動装置２０に接続され、記録デ
ータに基づいて記録電圧が印加されるようになってお
り、記録電圧の印加と除去によって圧電素子１０６を伸
縮させ、記録ノズル１０よりインクを飛翔させる。

【０００８】図９は、記録時に圧電素子１０６に印加す
るパルス波形の一例を示す。ここで、印加電圧の最高値
Ｖａをパルス電圧と呼ぶことにする。時刻ｔ１からｔ２
の間は、圧電素子１０６を収縮させてインク圧力室１０
２にインクを引き込む工程である。ｔ２からｔ３の間は
圧電素子１０６を一定の状態に保ち、インク圧力室１０
２内の圧力振動を調整する工程である。時刻ｔ３からｔ
４の間は、圧電素子１０６を元の長さに戻すことによっ
てインクをノズルから飛翔させる工程である。

【０００９】以上述べたような方法で記録媒体上に画像
を記録することができるが、いろいろな要因で各ノズル
からのインク飛翔速度がばらつくという問題が起こる。
インク飛翔速度がばらつくと、飛翔インク滴が記録媒体
上に着地する位置がばらつくため、線画像がギザギザに
なったり、文字がゆがんだりする。写真などのグラフィ
ック画像は、色調が変化して画質が低下する。インク飛
翔速度のばらつき要因を（１）チャネル間の差によるも
の、（２）同一チャネルにおいて経時的に変化するもの
にわけて説明する。まず、要因（１）のチャネル間で差
が発生する原因として、記録ヘッドにおける各チャネル
の構造寸法のばらつきがある。各プレートの穴の位置や
穴の径のずれ、圧電素子がインク室を押す面積の差、圧
電素子とプレート接着体との接着位置のずれ等がある。
これらは、すべて製造時の製作精度に起因するものであ
る。構造ばらつきが存在すると、同一のパルス電圧を圧
電素子に印加してもインク飛翔速度に差が出てくる。ま
た、圧電素子の圧電特性の差によってもインク飛翔速度
のばらつきが発生する。圧電素子の特性ばらつきは、圧
電素子の寸法が大きくなった場合に差が発生しやすい。
１滴あたり４０〜８０ｎｇ程度のインク飛翔量を得る場
合の圧電素子の形状として、インク室の壁となるダイヤ
フラムと接する部分が縦１００〜２００μｍ、横８００
〜１５００μｍ程度の長方形であって、高さ（伸縮方
向）が２〜３ｍｍ程度となる。この場合、同一の寸法で
あっても圧電素子の誘電率の差が発生しやすく、同一の
電圧を印加したとしても伸縮量が変わってしまう。その
ため、インク室を押す圧力が変わり、インクの飛翔速度
が変わる。

【００１０】上記２つの原因すなわち記録ヘッドにおけ
る各チャネルの構造寸法のばらつき、圧電素子の特性ば
らつきによってインク飛翔速度に差が発生したとして
も、圧電素子に印加するパルス電圧を変えることで補正
することが可能である。図１３は、圧電素子に印加する
駆動電圧とインク飛翔速度との関係を示す。この飛翔速
度ばらつきは、構造のばらつきと圧電素子の特性ばらつ
きを合算したものである。図１３において、インク飛翔
速度を１０ｍ／ｓとするためには、第１ｃｈの圧電素子
には２９Ｖ、第２ｃｈの圧電素子には２８．５Ｖ、第３
ｃｈの圧電素子には２９．８Ｖのパルス電圧を印加する
ことで達成される。記録ヘッドが完成した際に、各ノズ
ルから飛翔するインク飛翔速度を測定することによっ
て、同一の飛翔速度となるように圧電素子に印加する適
正な電圧を設定する。上記の方法とは別に、パルスの印
加時間を変化させることでも飛翔速度を変えることがで
きる。

【００１１】図１０は、図９においてｔ１〜ｔ２の時間
を５μｓとしたとき、ｔ１〜ｔ３の時間（以下、この時
間をパルス幅と呼ぶ）とインク飛翔速度との関係を示し
ており、ｔ３の時期によってインク飛翔速度は変化す
る。圧電素子に印加する電圧パルス幅は、同一パルスを
印加した場合にその印加周期によって最も速度変動が小
さくなるパルス幅に決定され、その値は９〜１０μｓ程
度である。図１０によると、パルス幅として設定される
９〜１０μｓ付近では、インク飛翔速度の変化率が大き
いことがわかる。そのため、記録ヘッドにチャネルごと
の構造ばらつきが存在した場合、図１０の特性がわずか
に変化する。その場合、少しのパルス幅変化で大きな速
度変化が発生するため、適切なパルス印加時間を決定す
ることが難しい。したがって、個々のノズルからの飛翔
速度を揃えるためには、圧電素子に印加するパルス電圧
の大きさを個別に設定する方が容易である。

【００１２】要因（２）の同一チャネルにおいて経時的
にインク飛翔速度が変化する原因として、印刷時におけ
る記録装置の周囲温度の変化によるインク粘度の変化が
ある。図７に、２種類のインクにおけるインク粘度と温
度との関係を示す。低温時にはインクの粘度が高く、イ
ンク飛翔時には大きな駆動力を必要とするため、圧電素
子に印加する駆動パルスの電圧を高くする必要がある。
その逆に、高温時にはインクの粘度が低いので、低温時
よりも小さな駆動力でインクが飛翔するため、圧電素子
に印加する電圧を低くする設定する。また、別の要因と
して、圧電素子の特性変化がある。図８に、同一のイン
ク飛翔速度を得るために必要な駆動電圧を圧電素子にパ
ルスを駆動した回数に応じて測定した結果を示す。圧電
素子は、１００億回を越えるころから徐々に特性が悪く
なる傾向がある。圧電素子がこのような特性を持つ場
合、圧電素子の使用状況に応じて印加するパルス電圧値
を大きくせずに同一の電圧を印加していると、インク飛
翔速度が低下して記録媒体上でのインク着地位置がずれ
てくるので、圧電素子の使用状況に応じてパルス電圧を
高くする必要がある。一例を示すと、初期段階で圧電素
子に約２９Ｖのパルス電圧を印加して１０ｍ／ｓのイン
ク飛翔速度を得ていた場合、２２０億回駆動後は圧電素
子の劣化により、そのままのパルス電圧ではインク飛翔
速度が９ｍ／ｓになってしまうため、約３１Ｖのパルス
電圧を印加することによって１０ｍ／ｓのインク飛翔速
度を得るようにする。解像度６００ｄｐｉ、駆動周波数
２０ｋＨｚの場合、記録ヘッドの走査速度は約８４６ｍ
ｍ／ｓであるので、飛翔速度が１０ｍ／ｓから±１０％
ずれると、インク滴着地位置が約１７μｍずれる。６０
０ｄｐｉの場合、インク滴の直径は約６０μｍであるの
で、縦線を印刷した場合、中心から左右に最大１７μｍ
揺れた線が印刷される。この揺れは十分肉眼で検出でき
る。そのため、インク飛翔速度の変化を防止して線の揺
れを防止することが必要である。また、高速インクジェ
ットプリンタは、短時間で多くの印刷を行うため、記録
ヘッドの寿命が短い。そのため、少々の圧電特性の変化
で記録ヘッドを交換していると、非常に高コストにな
る。圧電素子に印加する電圧を数Ｖ変えることによって
記録ヘッドが使用できる間は、印加電圧を補正すること
で対応し、圧電特性が非常に悪化して使用に耐えられな
くなった段階で記録ヘッドを交換することが望ましい。

【００１３】以上説明したような記録ヘッドの使用状態
及び使用環境に応じて記録ヘッドの各チャネルに対応す
る圧電素子に印加するパルス電圧を変化させる本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明のインクジェット
記録装置の一実施形態であり、本実施形態の構成と各チ
ャネルに対応する圧電素子に印加するパルス電圧を変え
るフローチャートを示す。図９に示したような駆動パル
ス波形を発生する波形発生手段は、コンデンサとトラン
ジスタを組み合わせた一般的な充放電回路（図示せず）
で構成され、駆動パルスは各チャネルに対応するスイッ
チ列に入力する。各チャネルに対応する圧電素子に印加
すべきパルス電圧値は、電圧データメモリに保存する。
この電圧データメモリに記憶させるデータの演算方法を
以下に述べる。図８に示したような圧電素子の駆動回数
と圧電素子に印加すべき電圧値との関係のデータは、基
準となる圧電素子に対して基準圧電素子経時特性メモリ
に記憶する。また、図７に示したようなインク粘度と温
度との関係のデータは、インク粘度の温度特性補正メモ
リに記憶する。更に、基準となるチャネルの圧電素子に
対して各チャネルの圧電素子ごとに補正すべき電圧値
は、圧電素子特性補正メモリに記憶する。この補正すべ
き電圧値について、図１３の場合を例として説明する。
１０ｍ／ｓのインク飛翔速度を得る場合において、第１
ｃｈの圧電素子に印加する電圧は２９Ｖ、第２ｃｈでは
２８．５Ｖ、第３ｃｈでは２９．８Ｖであるので、第２
ｃｈは第１ｃｈに対してマイナス０．５Ｖ、第３ｃｈは
第１ｃｈに対してプラス０．８Ｖの補正が必要である。
この第１ｃｈを基準とした補正量を圧電素子特性補正メ
モリに記憶させる。また、基準となる第１ｃｈの圧電素
子における印加パルス電圧と飛翔速度の関係は、基準圧
電素子特性メモリに記憶する。また、個々の圧電素子の
駆動回数を記録するカウンタ回路を設け、印刷信号に応
じて駆動される回数を記憶する。また、周囲温度を検出
する検出手段（不図示）を設け、インク粘度を記憶す
る。これらの基準圧電素子経時特性メモリ、インク粘度
の温度特性補正メモリ、圧電素子特性補正メモリ、圧電
素子駆動数カウンタ、インク粘度の情報を基に、電圧値
演算部において各チャネルに存在する圧電素子に印加す
べきパルス電圧値を演算する。実際には、支障のない程
度に段階をつけたパルス電圧値をあらかじめ設定してお
き、この設定値のなかで最も近い電圧値を電圧データメ
モリに記憶させる。圧電素子に印加する電圧は、この電
圧データメモリの値に基づき、スイッチ制御部がスイッ
チ列を適正に制御し、駆動パルスの電圧値を適正な値に
調節する。適正なパルス電圧値に設定させた印加パルス
は、コンピュータなどの画像データ発生源からのデータ
に基づき、ｏｎ，ｏｆｆ回路でパルス印加の有無が選択
され、圧電素子に電圧が印加されたチャネルからはイン
クが飛翔する。

【００１４】次に、図２に、スイッチ列の構成例と、駆
動パルス電圧を５段階に分圧して各チャネルに対応する
圧電素子に印加する方法を示す。波形発生手段からの駆
動パルスは、適当な抵抗値を有する抵抗列Ｒ１〜Ｒ５に
入力されて分圧される。チャネル１に所望の電圧値を印
加するためには、チャネル１に印加する電圧値を記憶す
るメモリの値に対応してスイッチ１Ａ〜スイッチ１Ｅの
中のいずれか１つがオン状態となるように制御する。こ
れにより、チャネル１には５段階のうちのいずれかの電
圧が印加される。同様に、チャネル２はスイッチ２Ａ〜
スイッチ２Ｅの中のいずれか１つがオン状態となるよう
に制御することにより、チャネル２には所定の電圧が印
加される。このように、Ｎチャネルすべてに対して５個
のスイッチのいずれか１つをオン状態とすることによっ
て、各チャネルに対応する圧電素子ごとに所望の電圧値
のパルス電圧を印加することができる。記録ヘッドを製
作した後、最初に全チャネルのインク飛翔速度を測定
し、すべて同一となるように電圧値を求め、その電圧値
をメモリに記憶させてユーザのもとに出荷する。インク
飛翔速度の測定は、駆動パルスと同期したストロボを点
滅させて飛翔インク滴を撮影し、飛翔インクの静止画像
を得ることによって行うことが最も一般的である。本実
施形態では、５段階の制御例を示したが、電圧変化の段
数を増やすことによってより細かく飛翔速度を変化させ
ることができるのは当然であるが、実際の電圧変化の段
数及び１段あたりの電圧変化値は、記録ヘッドの圧電素
子の特性に応じて設定されるものである。

【００１５】上記の補正方法は、あらかじめ得ている情
報を基に電圧データメモリの値を補正するものである。
しかし、実際に印刷した結果を基に、図１の画像評価装
置を用いて電圧データメモリの値を補正することによっ
て、より確実なインク飛翔速度ばらつきを補正できる。
そのためには、インク飛翔速度ばらつきを検出するため
の画像を印刷し、その結果を評価した後、電圧データの
値を補正することによって達成する。具体的な画像パタ
ーンの例と制御方法について以下に述べる。上述したよ
うに、インク飛翔速度がばらつくと、記録媒体上でのイ
ンク着地位置がばらつくので、線画像の揺れが発生す
る。そのため、各チャネルからのインク飛翔速度ばらつ
きを検出するためには、実際にテストパターンを印刷す
る必要がある。図１２は、本発明の他の実施形態であ
り、テストパターンを印刷する工程を示す。記録媒体ａ
が連続紙の場合、速度ばらつきを検出するテストパター
ンを印刷するために、ユーザーの所有物である記録媒体
ａ上に印刷することは望ましくない。そのため、インク
ジェット記録装置内に、あらかじめ用紙ｂを保管する給
紙台２１を設け、ここより通常の記録媒体搬送路に用紙
ｂを搬送する。記録ヘッド１０によって所定の位置で用
紙ｂ上にテストパターンを印刷し、上記用紙ｂをローラ
１３、１４、１５と用紙ガイド（図示せず）によって、
インクジェット記録装置内の用紙トレイ２２に搬送す
る。記録媒体ａがカット紙の場合、用紙ｂは記録媒体ａ
と同じ場所に出しても問題はない。また、用紙ｂが搬送
される途中には光学センサ１６を配置し、テストパター
ンの画像状態を検出する。

【００１６】次に、テストパターンの一例とインク飛翔
速度ばらつきの検出方法について説明する。図１１は、
インク飛翔速度ばらつきを検出するためのテストパター
ン（線画像）の一例である。２０１は第１チャネルで印
刷した線画像、２０２は第２チャネルで印刷した線画
像、以下第ｎチャネルまで規則正しく５列で印刷した例
である。５列の線画像を印刷するため、最も左側の列は
基準となる第１チャネルから第５チャネルで印刷する。
第１チャネルに対して速度ばらつきが存在すると、最も
左側の縦線に揺れが発生する。この縦線の揺れを光学セ
ンサ１６によって検出することによって飛翔速度のずれ
量を求め、該当するチャネルの圧電素子に対する図１の
圧電素子特性補正メモリの値を変更する。その結果、適
切なパルス電圧が圧電素子に印加されるようになるの
で、同一のインク飛翔速度でインク滴が飛翔するように
する。上記の電圧設定終了後、再度図１１のパターンを
印刷し、基準となる第１から第５チャネルに対して他の
線画像の揺れを検出して、インク飛翔速度がずれている
チャネルに対応する圧電素子特性補正メモリの値を変動
する。その結果、すべての圧電素子に適切なパルス電圧
が印加されるようになるので、同一のインク飛翔速度で
インク滴が飛翔するようになり、高精細な画像が印刷で
きるようになる。なお、給紙台２１への用紙の充填及び
用紙トレイ２２からの用紙回収は、定期的なメンテナン
ス時に行うようにする。以上のように、テストパターン
を印刷することによって圧電素子毎に適切な電圧を設定
することができる。このようなテストパターンの印刷
は、運転開始時など１日に１度程度行うものである。し
かし、高速プリンタの場合は１日に１万ページ以上印刷
することがあるため、その間に圧電素子の劣化が進行す
る。その結果、インク飛翔速度の変動が起こるが、あら
かじめ得ている圧電素子の劣化情報に基づき、印刷中に
おいて圧電素子に印加するパルス電圧を変更することが
できるので、インク飛翔速度の変動を防止することがで
きる。そして、テストパターンの印刷時において、各チ
ャネルに対応する圧電素子に印加するパルス電圧が適正
となるように、圧電素子特性補正メモリの値を変更する
ことによって、より確実にインク飛翔速度を一定に保つ
ことができ、高品質な画像を保つことができるようにな
る。ここで、前記したテストパターンを自動的に読みと
り、各ノズルに対応する圧電素子への印加電圧を自動的
に変化させることも可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電素子の劣化特性、使用するインクが有する粘度の温
度特性、圧電素子特性の補正データに応じて、各ノズル
に対応する圧電素子に印加する電圧を変えることができ
るので、各ノズルからのインク飛翔速度ばらつきが小さ
くなり、線画像の揺れがない高品質な画像を高速に記録
することができる。また、インク飛翔速度のばらつきを
検出するテストパターンを印刷するシーケンスを設け、
このテストパターンの印刷画像を評価して各ノズルに対
応する圧電素子に印加する電圧を変えることができるの
で、印刷画像を高品質にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態

【図２】本発明のスイッチ制御部の形態を示す図

【図３】本発明に用いるインクジェット記録装置のの概
略構成図

【図４】本発明に用いるインクジェット記録装置の記録
部の詳細図

【図５】本発明に用いる記録ヘッドの概観図

【図６】図５に示す記録ヘッドの断面図

【図７】インク粘度と温度との関係図

【図８】圧電素子の駆動回数と１０ｍ／ｓのインク飛翔
速度を得るために必要な駆動電圧との関係図

【図９】圧電素子に印加するパルス波形の一例を示す図

【図１０】圧電素子に印加するパルス時間とインク飛翔
速度との関係図

【図１１】インク飛翔速度ばらつきを検出するパターン
の一例を示す図

【図１２】本発明の他の実施形態であり、テストパター
ンを印刷する工程図

【図１３】圧電素子に印加するパルス電圧とインク飛翔
速度との関係図

【符号の説明】

１ａ、１ｂ…インクタンク、２ａ、２ｂ…配管、３ａ、
３ｂ…ポンプ、４ａ、４ｂ…配管、１０記録ヘッド、１
１…、１６…光学センサ、２０…高周波駆動装置、２１
…給紙台、２２用紙トレイ、４０インク供給装置、５０
…記録媒体搬送装置、１０１…ノズル、１０２…インク
圧力室、１０３インク室、１０６圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田健二茨城県ひたちなか市武田1060 日立工機株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA04 EB07 EB27 EB29 EB30 EB35 EC07 EC38 EC42 FA04 FA10 2C057 AF42 AG12 AG39 AL19 AL26 AL36 AL40 AM03 AM21 AM22 AN01 AP02 AP25 AR04 BA03 BA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のインク飛翔ノズルと、前記インク
飛翔ノズルに対応して設けられた圧電素子と、画像デー
タに基づいて前記圧電素子に電圧を印加する電圧波形発
生手段とを備え、記録媒体上に画像を印刷するインクジ
ェット記録装置において、個々の圧電素子に印加すべき
電圧値を記憶する電圧データメモリと、前記圧電素子の
駆動回数を計測するカウンタと、前記カウンタの値に応
じて前記圧電素子に印加すべき電圧を記憶する圧電素子
経時特性メモリと、前記圧電素子経時特性メモリの情報
に基づき前記電圧データメモリの値を補正する電圧値演
算手段を設け、前記電圧データメモリに設定された電圧
値を前記圧電素子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２】複数のインク飛翔ノズルと、前記インク
飛翔ノズルに対応して設けられた圧電素子と、画像デー
タに基づいて前記圧電素子に電圧を印加する電圧波形発
生手段とを備え、記録媒体上に画像を印刷するインクジ
ェット記録装置において、個々の圧電素子に印加すべき
電圧値を記憶する電圧データメモリと、前記圧電素子の
周囲の温度を検出する温度検出手段と、前記検出温度に
応じてインク粘度を記憶するインク粘度の温度特性補正
メモリと、前記インク粘度の温度特性補正メモリの情報
に基づき前記電圧データメモリの値を補正する電圧値演
算手段を設け、前記電圧データメモリに設定された電圧
値を前記圧電素子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３】請求項１または請求項２において、基準
となるチャネルの圧電素子に対して各チャネルの圧電素
子ごとに補正すべき電圧値を記憶する圧電素子特性補正
メモリを設け、前記圧電素子特性補正メモリの情報に基
づき前記電圧データメモリの値を補正する電圧値演算手
段を設け、前記電圧データメモリに設定された電圧値を
前記圧電素子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４】請求項１から請求項３のいずれかにおい
て、インク飛翔速度ばらつきの変動を検出するためのテ
ストパターンを印刷する工程を設け、前記テストパター
ンを印刷する工程は、前記インク飛翔速度ばらつきの変
動を検出するためのテストパターンを印刷するための記
録媒体を保管する保管手段と、前記テストパターンを印
刷するための記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、
前記テストパターンの印刷結果より前記インク飛翔速度
ばらつきを検出する検出手段と、前記テストパターンを
印刷した記録媒体を保管する保管手段を有することを特
徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】請求項４において、前記テストパターン
の印刷結果より検出した前記インク飛翔速度ばらつきに
基づき、該当する圧電素子に対する前記圧電素子特性補
正メモリの値を補正することを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。