JP2002254613A

JP2002254613A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002254613A
Application number: JP2001057543A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Matsumoto; 修三松本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高速高密度記録ができない。【解決手段】最高駆動周波数のときの駆動波形と通常
駆動周波数のときの駆動波形とで異なる。

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駆動手段とを備えたインクジ
ェットヘッドを搭載したものである。

【０００３】インクジェットヘッドとしては、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６１−５９９１１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対
向配置し、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、インクジェット記録装置におい
ては高速での高画質記録が要求されていることから、特
開平９−５７９６６号公報に記載されているようにイン
ク滴を吐出するノズル数を増加させたヘッドを用いたも
の、或いは、特開平９−２５４３８１号公報に記載され
ているようにインク吐出用の駆動電圧を印加した後に、
インク吐出室内の圧力が正圧になるのを待ってからイン
クの残留振動を抑制するための補助電圧を再び印加する
ことで、ヘッドの駆動周波数を高めようとするものなど
が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インクジェ
ット記録は、上述したようにインク流路（インク圧力
室）に体積変化を与えることで、インク圧力室内に圧力
変化を与えてノズルからインク滴を吐出させる原理に基
づくものであり、特に吐出されるインク滴の質量は、ノ
ズル形状や駆動手段に印加される駆動波形に影響され
る。通常は、駆動周波数が高くなるとインク滴吐出後の
ノズル部へのインク供給が遅れてしまい、吐出されるイ
ンク滴体積が小さくなる。そのため、ヘッドのインク滴
吐出の駆動周波数の上限は、このインク供給が遅れずに
供給可能で噴射されるインク滴体積が一定範囲内に維持
できる領域に設定するようにしている。

【０００６】そして、通常、記録装置の記録速度を決定
する主な因子は、記録密度（印写ドットの画素密度)、
ヘッドのノズル数、ヘッドの最高駆動周波数である。記
録品質を向上させるためには記録密度を高密度化するこ
とが求められるが、記録密度の向上は記録速度の向上と
は背反するものとなる。

【０００７】そのため、上述した従来のインクジェット
記録装置のうちのノズル数を増加させたヘッドを搭載し
たものにあっては、ノズル数を増加させることによって
高速印字は可能となるものの、ノズル数を増加させるこ
とでヘッドの形状が大きくなり、構成も複雑で、ノズル
のインクによる目詰まり等も増加し、製造上の歩留まり
も低下するという課題がある。特に、上述した公報に記
載のヘッドのように、１つの圧力発生部に複数のノズル
を形成してインク吐出を行うものでは、ヘッド構成が極
めて複雑になり、製造工程もより煩雑となる。

【０００８】しかも、一般的に、ノズル数を増加させる
場合、ノズル列方向にノズル数を増加させるので、印字
の副走査方向への印字速度は向上するものの、印字の主
走査方向への印字速度の向上は期待できない。それは、
ノズル数やノズル密度を増加させて印字密度が高くなれ
ばなるほど顕著に現れ、より一層主走査方向への印字速
度の低下を招く原因となってしまうという課題がある。

【０００９】そこで、ヘッドの最高駆動周波数を高くす
ることが高速高密度記録を可能にする上で重要である。
そのため、上述した従来のインクジェット記録装置のよ
うにヘッドの駆動周波数を高くすることが行われるので
あるが、上記公報記載のインクジェット記録装置にあっ
ては、インク流路内に発生するインクの残留振動を速や
かに減衰させるために、ヘッドの駆動手段に対して非常
に複雑な駆動信号波形を印加するものであり、そのよう
な駆動波形を発生させる駆動回路の構成も、また、煩雑
でコスト高となるという課題がある。

【００１０】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成で安定したインク滴吐出特性が得ら
れ、高速、高密度記録が可能なインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、ヘッドの
駆動手段に対して印加する駆動波形が最高駆動周波数の
ときの駆動波形と最高駆動周波数以外の駆動周波数のと
きの駆動波形とで異なる構成としたものである。

【００１２】ここで、最高駆動周波数のときの駆動波形
と最高駆動周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形と
はパルス数が異なることが好ましい。この場合、最高駆
動周波数のときの駆動波形と最高駆動周波数以外の駆動
周波数のときの駆動波形とは少なくとも１以上の共通パ
ルス部分を有することが好ましい。

【００１３】また、最高駆動周波数以外の駆動周波数の
ときの駆動波形はインク滴を吐出させる吐出パルス部分
とこの吐出パルス部分の前に印加されるインク滴を吐出
させないでインクメニスカスを振動させるのみの非吐出
パルス部分とを含み、最高駆動周波数のときの駆動波形
は非吐出パルス部分を含まないことが好ましい。

【００１４】この場合、最高駆動周波数の設定条件を、
最高駆動周波数以外の駆動周波数のときに印加する非吐
出パルス部分の印加後で吐出パルス部分の印加直前の状
態と同じメニスカス状態のときとすることが好ましい。

【００１５】また、最高駆動周波数のときの駆動波形と
最高駆動周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形とは
パルス波高値が異なることが好ましい。この場合、最高
駆動周波数のときの駆動波形のパルス波高値が最高駆動
周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形のパルス波高
値より大きいことが好ましい。を特徴とするインクジェ
ット記録装置。

【００１６】さらに、最高駆動周波数の設定条件を、最
高駆動周波数の１／２の駆動周波数までは駆動周波数に
よらず実質的に同等の噴射滴が形成されている状態のと
きとすることが好ましい。さらにまた、最高駆動周波数
のときの駆動波形と最高駆動周波数以外の駆動周波数の
ときの駆動波形とは吐出されるインク滴体積を異ならし
める波形であることが好ましい。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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、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、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、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
る静電型のものなどを用いることができるが、ここでは
ピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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を
参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの分解斜視説
明図である。このインクジェットヘッドは、シリコン基
板等からなる流路基板４１の上面にノズル板４２を接合
して、ノズル４４、インク流路である圧力室４６、この
圧力室４６に流体抵抗部４７を介してインクを供給する
共通液室４８などを形成し、流路基板４１には圧力室４
６の壁面の一部である底部を形成する振動板５０を形成
して、流路基板４１の下側に振動板５０に対応して複数
の積層型圧電素子５２を配置したベース基板５３を配設
している。また、共通液室４８にインクを供給するため
にインク供給パイプ５４を接続している。このインク供
給パイプ５４は前述したインクカートリッジ１５に接続
される。

【００２９】そして、これらの各部はヘッドケース５５
内に収容し、このヘッドケース５５内には圧電素子５２
を画像信号に応じて駆動するための駆動回路５６も収容
している。この駆動回路５６からは、共通信号ライン５
７を通じて複数の圧電素子５２，５２……の共通電極に
対して共通電圧を印加し、選択信号ライン５８を通じて
複数の圧電素子５２，５２……の各選択電極に対して画
像信号に応じた選択信号を印加して、画像信号に応じて
圧電素子５２を選択的に駆動する。

【００３０】このインクジェットヘッドの作用について
図４を参照して説明しておくと、同図（ａ）に示すよう
に、圧力室４６の定常状態では、インクの表面張力によ
るメニスカス６１がノズル４４の圧力室４６側に形成さ
れ、インクの表面張力とインク内圧（通常は負圧）が平
衡している。

【００３１】この状態で、画像信号に応じて圧電素子５
２の選択電極に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）
を印加することによって、圧電素５２に同図（ａ）に示
す矢示δ方向（積層方向）の変位が生起し、同図（ｂ）
に示すように振動板５０を介して圧力室４６内容積が減
少し、圧力室４６内圧力が上昇してノズル４４からイン
ク滴が吐出される。

【００３２】そして、インク滴吐出の終了に伴い、圧力
室４４内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と
駆動パルス（駆動波形）の放電過程によって圧力室４４
内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このと
き、インクカートリッジ１５からインク供給パイプ５４
を介して供給されるインクは共通液室４８に流入し、共
通液室４８から流体抵抗部４７を経て圧力室４６内に充
填される。そして、ノズル４４の出口のインクメニスカ
ス面の振動が減衰し、ある程度定常状態に戻れば次のイ
ンク滴吐出動作に移行する。

【００３３】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５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、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８８及びドライバ８９
等を備えている。

【００３４】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。

【００３５】また、波形生成回路８７は、ヘッド１４の
圧電素子５２に対して印加する駆動波形を生成出力す
る。この波形生成回路８７としては、ＣＰＵ８０からの
駆動波形データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を用いる
ことで、簡単な構成で所要の駆動波形を生成出力するこ
とができる。

【００３６】ヘッド駆動回路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の選択されたチャンネルの圧電素子５２に対し
て波形生成回路８６からの駆動波形を印加する。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。

【００３７】次に、このインクジェット記録装置におけ
るヘッドの駆動制御について図６以降をも参照して説明
する。先ず、図６を参照して本発明に係るインク噴射動
作を説明する。同図（ａ）は圧電素子３２を駆動する駆
動パルスの時間的変化を示し、横軸に時間ｔ，縦軸に電
圧Ｖをとってある。同図（ｂ）は圧電素子３２への駆動
パルス印加による圧力室４６の容積変化を示し、横軸に
時間ｔ，縦軸に容積変化Ｃをとってある。同図（ｃ）は
圧電素子３２に駆動パルスを印加したときのノズル４４
のインクメニスカス６１の挙動を示し、横軸に時間ｔ，
縦軸にメニスカス位置Ｍをとってある（−は圧力室方
向、＋は圧力室方向と反対方向を示す）。なお、駆動パ
ルスのパルス波形を９１、圧力室の容積変化曲線を９
２、メニスカスの位置変化曲線（慣性振動）を９３で表
わす。

【００３８】同図（ａ）に示すように駆動パルス電圧Ｖ
ｐの時間的変化は、パルス波形９１で示すように時間０
〜ｔ0までは零で、時間ｔ0以降時間ｔ0〜ｔ1までの時間
は立ち上がり時間Ｔで、電圧Ｖｐまで立ち上がる。期間
Ｔの領域をパルス立上部９１ａと称する。このパルス立
上部９１ａの期間Ｔにおいて、圧力室４６は同図（ｂ）
に示すように、容積Ｃ0からＣ1のレベルまで容積変化曲
線９２ａに従って変化し、圧力室４６の容積が縮小す
る。

【００３９】また、同図（ａ）の時間ｔ1〜ｔ2の期間に
おいて、駆動パルスの電圧Ｖｐは一定に保たれる。この
期間の領域をパルス実効部９１ｂと称する。このパルス
実効部９１ｂの期間において、圧力室４６の容積変化
は、同図（ｂ）に示すように、容積変化曲線９２ｂに従
って縮小した一定容積Ｃ1に維持される。この間メニス
カス６１は、同図（ｃ）のメニスカス位置曲線９３に示
すようにインク噴射方向へ強く押し出されインク滴を噴
射：切断させる（×図示）。メニスカス切断（噴射）直
後のメニスカス６１の位置は定常レベルＭ0に対してか
なりノズル内に引き込まれた位置に達し、その後、自由
振動をしながらメニスカス６１の位置は定常レベルＭ0
に戻ろうとする。

【００４０】同図（ａ）の時間ｔ2〜ｔ3の期間は、立ち
下がりの時間Ｔ1で駆動パルスの電圧Ｖｐは立ち下が
る。この期間をパルス立下部９１ｃと称する。このパル
ス立下部９１ｃの電圧Ｖｐから０までの立ち下がりによ
り、圧力室４６の容積はＣ1からＣ0まで拡大変化し、圧
力室４６内の圧力を減圧する。このとき、圧力室４６内
にはノズル４４に向うインクの慣性流れが発生し、先に
延べたメニスカスの自由振動に重畳してメニスカス６１
の位置は定常レベルＭ0に戻ろうとする。

【００４１】駆動パルス９１により圧電素子３２を駆動
したとき、インクの慣性流れによって生ずるメニスカス
の位置振動９３を説明する。駆動パルス９１の電圧波形
の立ち上り期間Ｔにおいて圧力室４６の容積が縮小して
インク滴が噴射されると、圧力室４６内には減少したイ
ンクを補うためのノズル４４に向うインクの慣性流れが
発生し、この慣性流れは、ノズル４４のインク表面張力
と釣合を保ちながらメニスカスの振動を発生させる。

【００４２】この振動は、基本的にはノズル４４のイン
ク表面張力によるコンプライアンスとインクの慣性によ
って決まる周期の固有振動を有する。この固有振動は、
同図（ｃ）に示すメニスカス位置を示す曲線となる。こ
の曲線を慣性振動９３とする。インク圧力波の残留振動
は、圧電素子３２に印加されるパルス実効部９１ｂが切
断される時間ｔ2において、インクの圧力波により発生
する振動であり、圧力波の残留振動による周期は、イン
クの慣性流れによる慣性振動２３の周期に比較して短く
振幅も小さい。慣性振動９３と圧力残留振動とは、重な
り合っ重畳波となりインクのメニスカス位置６１が決定
される。したがって、パルス実効部９１ｂが切断される
時間ｔ2はこの振動の重畳により振動を打ち消し合うタ
イミングに設定するのがよい。

【００４３】次に、図７及び図８に示すプリントパター
ン(記録画素パターン)と駆動周波数との対応の関係を参
照して、本発明における「最高駆動周波数」について説
明する。この例では記録ヘッドの最高駆動周波数を１６
ＫＨｚに設定して駆動するものとする。簡単のため、注
目する記録画素を含めて１６の画素の画素信号と注目す
るノズルの駆動周波数が擬似的にどの周波数に対応する
かを示している。

【００４４】ここで、各図中、白丸は非印写ドット、黒
丸は印写ドットを示している。横方向が印写の方向（す
なわち記録ヘッドの移動方向）で、横１列がある１つの
同じノズルからのインク滴噴射の状態を示している。

【００４５】先ず、図７の例では、h段の列は非印写状
態が無く連続的にすべての印写タイミングで印写してお
り、この状態が設定した最高駆動周波数での駆動状態の
基本パターンである。また、ｇ段の列は非印写状態と印
写状態の交互に繰り返される状態が最高駆動周波数の１
／２の周波数（すなわち、ここでは８ＫＨｚ）での駆動
状態の基本パターンである。同様に、ｆ段の列〜ａ段の
列は最高駆動周波数の１／３、１／４、１／５……の周
波数での駆動状態の基本パターンを示す。つまり、すべ
ての印写パターンは、この最高駆動周波数１／１，１／
２、１／３、１／４、１／５……の周波数での駆動状態
の組み合わせでできている。

【００４６】本発明における「最高駆動周波数」は注目
するノズルの注目する駆動波形に対して、その直前の駆
動波形が印加されたタイミングで定義している。例え
ば、図８のｇ段の列、ｈ段の列のように着目するノズル
のその直前に印加された駆動波形（直前の１発のみに着
目して）のタイミングが最高駆動周波数と同じである場
合、つまり、前の駆動可能タイミングで駆動波形が有っ
たときに、その注目するノズルの注目する駆動波形は最
大駆動周波数で印加されていると称する。また、最大駆
動周波数で印加されている以外の場合、つまり、前の駆
動可能タイミングで駆動波形が無いときは最高駆動周波
数以外の駆動周波数（これを「通常駆動周波数」と称す
る。）で印加されていると称する。

【００４７】そこで、本発明における駆動波形（駆動電
圧波形）の第１実施例乃至第４実施例について図９乃至
第１２図を参照して説明する。なお、各図とも、横軸は
時間、縦軸は印加電圧を示す。矢印は最高駆動周波数の
駆動周期を表している。また、各図（ｂ）は図９でのｈ
段に相当する本発明に対応した最高駆動周波数での駆動
電圧波形を、各図（ａ）は同じくｇ段に相当する最高駆
動周波数の１／２駆動周波数の駆動波形であって比較説
明用の駆動波形を示している。

【００４８】図９に示す第１実施例は、同図（ｂ）に示
す最高駆動周波数のときに印加する駆動波形（駆動電圧
波形）の形状を同図（ａ）に示す通常駆動周波数のとき
に印加する駆動波形（駆動電圧波形）の形状と異ならせ
た例である。

【００４９】図１０に示す第２実施例は、同図（ｂ）に
示す最高駆動周波数のときに印加する駆動波形のパルス
数を同図（ａ）に示す通常駆動周波数のときに印加する
駆動波形のパルス数と異ならせた例である。

【００５０】また、ここでは、最高駆動周波数のときに
印加する駆動波形と通常駆動周波数のときに印加する駆
動波形とでは、少なくとも１つの共通の電圧パルス部分
を有している。すなわち、通常駆動周波数のときは駆動
波形としてパルス部分イとパルス部分ロよりなっている
が、最高駆動周波数のときは駆動波形として共通の電圧
パルス部分としてパルス部分イを持ち、共通でない波形
としてパルス部分ロ´の電圧パルス部分を持つ駆動波形
としている。この時、共通波形部分は同じ時間タイミン
グで駆動することにより、ドライバＩＣ（駆動回路）の
簡易化を図れる。

【００５１】図１１に示す第３実施例は、同図（ｂ）に
示す最高駆動周波数のときに印加する駆動波形として、
同図（ａ）に示す通常駆動周波数のときに印加するイン
ク滴を吐出させないでインクメニスカスを振動させるの
みの非吐出パルス（前電圧パルス部分）Ｐｆとインク滴
を吐出させる吐出パルスＰｍとからなる駆動波形のうち
の、非吐出パルスＰｆを印加しないようにした例であ
る。

【００５２】図１２に示す第４実施例は、同図（ｂ）に
示す最高駆動周波数のときに印加する駆動波形の波高値
Ｖｎを同図（ａ）に示す通常駆動周波数のときに印加す
る駆動波形の波高値Ｖｍよりも大きくした例である。

【００５３】次に、駆動手段に駆動波形を印加する最高
駆動周波数の設定条件の一例について図１３を参照して
説明する。ここでは、最高駆動周波数の設定条件を、最
高駆動周波数の１／２の駆動周波数までは駆動周波数に
よらず実質的に同等の噴射滴が形成されている状態のと
きとしている。

【００５４】すなわち、同図に示すように、通常、噴射
時のインク滴質量は駆動周波数の低周波領域での変動は
少なく、高周波領域で変動が生じる。これは、前述した
ように、インク滴噴射直後のメニスカス状態は初期状態
に至るまでのインクリフィルや振動減衰に要する時間が
必要となってくるからである。そのため、従前は、同図
のＡ点を最高駆動周波数とする設定を行っていた。

【００５５】ところが、最高駆動周波数のみを駆動波形
の補正により同等のインク滴を噴射できれば、従前設定
していた最高駆動周波数：Ａ点を１／２駆動周波数点に
することができ、最高駆動周波数をＢ点に設定し、２倍
程度高くすることができる。

【００５６】この図示の例では、従前１６ＫＨｚを最高
駆動周波数として設定していたものが、本発明によって
３２ＫＨｚの最高駆動周波数とすることができる。ま
た、本発明によれば上述した方法で最高駆動周波数のと
きに噴射するインク滴体積と通常駆動周波数のときに噴
射するインク滴体積とを異ならせるように、異なる駆動
電圧波形を設定して印加することもできる。

【００５７】これは、画像処理等の選定に応じ最適な画
像を印写するために、最高駆動周波数での吐出滴体積を
自由に設定できるようにして大きめ或いは小さめの画素
を得られるとしたものである。

【００５８】次に、駆動手段に駆動波形を印加する最高
駆動周波数の設定条件の他の例について図１４を参照し
て説明する。ここでは、最高駆動周波数の設定条件を、
通常駆動周波数のときに印加する前電圧パルス部分（非
吐出パルス）の印加後で主電圧パルス部分（吐出パル
ス）の印加直前の状態と同じメニスカス状態のときとし
ている。

【００５９】すなわち、同図（ａ）に示す期間Ｔｃ（ｔ
0−ｔ0間の時間に相当）は最高駆動周波数の駆動周期を
表している。ここでは、通常駆動周波数の時の駆動波形
は、前電圧パルス部分（非吐出パルス）Ｐｆと主電圧パ
ルス部分（吐出パルス）Ｐｍの複合の波形である。非吐
出パルスＰｆは、吐出パルスＰｍによるインク滴を吐出
する事前に駆動して吐出パルスＰｍ印加直前のメニスカ
ス状態を制御するものである。

【００６０】このような駆動波形を印加した場合、同図
（ｂ）に示すように、非吐出パルスＰｆの印加によって
吐出パルスＰｍを印加する直前のメニスカスの位置は、
ノズル内方に移動し、この状態で吐出パルスＰｍを印加
すると、通常の状態で吐出パルスＰｍを印加する場合よ
りも小滴が噴射される。このときに、最高駆動周波数の
ときの駆動波形は吐出パルス（主電圧パルス部分）Ｐｍ
のみの波形とした。

【００６１】この場合には前に吐出したインク滴の影響
で、非吐出パルスＰｆを印加しなくても吐出パルスＰｍ
の駆動タイミングを合せることで、非吐出パルスＰｆ印
加後のメニスカス状態（Ｘ１）と同等のメニスカス状態
（Ｘ２）で吐出パルスＰｍを印加することになり、同等
の小滴を噴射することができる。なお、実際は、メニス
カスの位置だけではなく、メニスカスの速度等も含めて
同等のメニスカス状態を得ることが必要となる。

【００６２】なお、上記実施形態においては、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
ッドであるが、ノズルを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
ェットヘッドでもよい。また、インクジェットヘッドが
ピエゾ型インクジェットヘッドである場合を例にして説
明しているが、静電型或いはバブル型インクジェットヘ
ッドを搭載したインクジェット記録装置にも同様に適用
することができる。

【００６３】

【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、ヘッドの駆動手段に対し
て印加する駆動波形が最高駆動周波数のときの駆動波形
と通常駆動周波数のときの駆動波形とで異なる構成とし
たので、最高駆動周波数のときの吐出滴の状態を通常駆
動周波数のときの吐出滴の状態とほぼ同等にすることが
可能になって、最高駆動周波数を高くすることができ、
高速、高密度記録で安定したインク滴吐出特性が得られ
る。

【００６４】ここで、最高駆動周波数のときの駆動波形
と通常の駆動周波数のときの駆動波形とはパルス数が異
なることで、最高駆動周波数のときの吐出滴体積を通常
駆動周波数のときの吐出滴体積とほぼ同等にすることが
できる。この場合、最高駆動周波数のときの駆動波形と
通常駆動周波数のときの駆動波形とは少なくとも１以上
の共通パルス部分を有することで、駆動回路の構成が簡
単になる。

【００６５】また、通常駆動周波数のときの駆動波形は
インク滴を吐出させる吐出パルス部分とこの吐出パルス
部分の前に印加されるインク滴を吐出させないでインク
メニスカスを振動させるのみの非吐出パルス部分とを含
み、最高駆動周波数のときの駆動波形は非吐出パルス部
分を含まないことで、最高駆動周波数での駆動波形の出
力に要する時間を短縮でき、最高駆動周波数を上げるう
えでの制約が少なくなる。

【００６６】この場合、最高駆動周波数の設定条件を、
通常駆動周波数のときに印加する非吐出パルス部分の印
加後で吐出パルス部分の印加直前の状態と同じメニスカ
ス状態のときとすることで、最高駆動周波数のときの吐
出滴体積を通常駆動周波数のときの吐出滴体積とほぼ同
等にすることができる。

【００６７】また、最高駆動周波数のときの駆動波形と
通常駆動周波数のときの駆動波形とはパルス波高値が異
なることで、通常駆動周波数のときの吐出滴体積を小さ
くすることなく、最高駆動周波数での同等の吐出滴体積
を得ることができるようになる。この場合、最高駆動周
波数のときの駆動波形のパルス波高値が通常駆動周波数
のときの駆動波形のパルス波高値より大きいことで、通
常駆動周波数のときの吐出滴体積を小さくすることな
く、最高駆動周波数での同等の吐出滴体積を得ることが
できる。

【００６８】さらに、最高駆動周波数の設定条件を、最
高駆動周波数の１／２の駆動周波数までは駆動周波数に
よらず実質的に同等の噴射滴が形成されている状態のと
きとすることで、最高駆動周波数をほぼ倍に引き上げる
ことができ、応答周波数を向上できる。さらにまた、最
高駆動周波数のときの駆動波形と通常駆動周波数のとき
の駆動波形とは吐出されるインク滴体積を異ならしめる
波形であることで、最高駆動周波数での吐出滴体積の設
定の自由度が高くなり、画像処理等の選定に応じた最適
な画像を形成することができる。

【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を構成するインクジェット
ヘッドの一例を示す分解斜視説明図

【図４】同インクジェットヘッドの動作説明に供する説
明図

【図５】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック
図

【図６】本発明に係るインク滴噴射動作の説明に供する
説明図

【図７】最高駆動周波数の説明に供する説明図

【図８】最高駆動周波数の説明に供する説明図

【図９】最高駆動周波数の駆動波形の第１実施例を説明
する説明図

【図１０】最高駆動周波数の駆動波形の第２実施例を説
明する説明図

【図１１】最高駆動周波数の駆動波形の第３実施例を説
明する説明図

【図１２】最高駆動周波数の駆動波形の第４実施例を説
明する説明図

【図１３】最高駆動周波数の設定条件の一例の説明に供
する説明図

【図１４】最高駆動周波数の設定条件の他の例の説明に
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…ノズル板、４４…ノズル、４６…圧
力室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室、５０…振動
板、５２…圧電素子。

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、このインク流路のインクを
加圧させるエネルギーを発生する駆動手段とを有するヘ
ッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記
ヘッドの駆動手段に対して印加する駆動波形は、最高駆
動周波数のときの駆動波形と最高駆動周波数以外の駆動
周波数のときの駆動波形とで異なる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、最高駆動周波数のときの駆動波形と最高駆
動周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形とはパルス
数が異な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２に記載のインクジェット記録装
置において、最高駆動周波数のときの駆動波形と最高駆
動周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形とは少なく
とも１以上の共通パルス部分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４】請求項２又は３に記載のインクジェット
記録装置において、前記最高駆動周波数以外の駆動周波
数のときの駆動波形はインク滴を吐出させる吐出パルス
部分とこの吐出パルス部分の前に印加されるインク滴を
吐出させないでインクメニスカスを振動させるのみの非
吐出パルス部分とを含み、前記最高駆動周波数のときの
駆動波形は前記非吐出パルス部分を含まないことを特徴
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、前記最高駆動周波数の設定条件を、最高駆
動周波数以外の駆動周波数のときに印加する非吐出パル
ス部分の印加後で吐出パルス部分の印加直前の状態と同
じメニスカス状態のときとし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１に記載のインクジェット記録装
置において、最高駆動周波数のときの駆動波形と最高駆
動周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形とはパルス
波高値が異な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６に記載のインクジェット記録装
置において、最高駆動周波数のときの駆動波形のパルス
波高値が最高駆動周波数以外の駆動周波数のときの駆動
波形のパルス波高値より大きい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１に記載のインクジェット記録装
置において、前記最高駆動周波数の設定条件を、最高駆
動周波数の１／２の駆動周波数までは駆動周波数によら
ず実質的に同等の噴射滴が形成されている状態のときと
したことをインクジェット記録装置。
【請求項９】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、最高駆動周波数のときの駆動波形と最高駆
動周波数以外の駆動周波数のときの駆動波形とは吐出さ
れるインク滴体積を異ならしめる波形であることを特徴
とするインクジェット記録装置。