JP2003341053A - インクジェット記録装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク滴を安定して噴射させて高品質画像を
形成できるインクジェット記録装置を提供する。 【解決手段】 このヘッド駆動制御部は、主制御部１０
１と、インクジェットヘッドを駆動するためのヘッド駆
動部１０２を備え、ヘッド駆動部１０２は、与えられた
電圧デ−タを８ｂｉｔの分解能で出力するＤＡＣ１０３
と、ＤＡＣ出力レベルに応じて電圧増幅するアンプ１０
４と、電圧増幅された駆動波形を低インピーダンスに変
換するＳＥＰＰ回路１０５と、ＳＣＬＫ、およびＳＤを
入力とするシフトレジスタ回路（６４ｂｉｔ）とシフト
レジスタ回路の各レジスト値を／ＬＡＴによってラッチ
するためのラッチ回路（６４ｂｉｔ）と６４ビットのレ
ベルシフタ回路とレベルシフタ回路でオン／オフが制御
されるアナログスイッチ群とからなるＰＺＴ選択回路１
０７から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、特に階調画像を記録可能なインクジェット
記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタ、ファクシミリ、複写装
置等の画像形成装置の記録部として、比較的安価で小型
に装置を構成可能なインクジェット記録装置が多く使用
されている。このインクジェット記録装置に関する従来
技術として、例えば、記録ヘッドの駆動波形を制御する
ことによって、インク滴吐出量或いはドット径を可変に
してドット間のバラツキを補正したり、階調画像を記録
できるようにしたものとして特開昭５７−１６０６５４
号公報には、複数の電圧パルスからなるパルス列から、
適宜なパルスを選択的に用いて電気機械変換素子を駆動
し、ノズルから粒子速度及び粒子直径の異なる複数個の
インク粒子を噴射させて、飛翔中に１つのインク粒子に
合体させて記録媒体に着弾させることにより、ドットを
形成するようにした技術が開示されている。しかし、本
公報の発明では、キャリッジの加速区間や減速区間では
印字ヘッドは安定した吐出ができず、印字品質が劣化す
るという問題点があった。この問題を解決するために、
特開２００１−２７７４８４公報には、印字媒体に印字
を行う印字ヘッドと、当該印字ヘッドを前記印字媒体に
対して相対的に移動させる移動手段と、前記印字ヘッド
と前記印字媒体との相対移動速度を検出する速度検出手
段と、前記速度検出手段により検出された相対移動速度
に基づいて、当該印字ヘッドを駆動する駆動信号の波形
を変更して前記印字ヘッドを駆動する制御手段とを備え
ることにより、ヘッドと印字媒体の相対速度検出手段と
相対移動速度に応じて、インクの残留振動を打ち消すキ
ャンセルパルスを付加するように波形を変更する技術が
開示されている。しかし、本公報の発明では、インク着
弾位置を決定する要因のうち、ヘッドの移動速度の影響
を改善するためには、速度制御の精度を高めなければな
らず、これがコストダウンの阻害要因となっていた。

【０００３】また、このコストダウンの阻害要因を解消
するために特開平９−１９３３９４号公報には、簡単な
構成で記録媒体上におけるインク付着位置を制御して、
高品位の印刷を得ることができるインクジェット記録方
法及びその装置について開示されている。これによる
と、インクジェットヘッドを搭載したキャリッジが走行
中に、ヘッドより用紙に向かってインクを吐出した時の
インクの着弾位置のずれ量を求める。又、速度検出器に
よりキャリッジの移動速度を求め、その移動速度で、キ
ャリッジがずれ量分を移動するのに要する時間を求め、
その時間だけヘッドよりのインク吐出タイミングをずら
すことにより、正確に所望の位置にインクを吐出して付
着させることができるとしている。しかしながら、本公
報の発明では、インクの吐出タイミングを制御するもの
であるが、インク噴射方向はキャリッジ速度ベクトルと
インク噴射速度ベクトルの合成方向で決まるので、キャ
リッジ速度が変動するとインク噴射方向も変動すること
になり、ノズル面に対するインク噴射角が一定内に収ま
らず、インク噴射安定性に欠ける。また、吐出タイミン
グで補正しようとするとヘッドの繰り返し駆動周期内に
制約されるといった問題がある。

【０００４】また、記録媒体上の凹凸の有無に関りな
く、インクを規定の位置に着弾させて、印字品質を確保
する技術として、特開平１０−２１７４４４号公報に
は、少なくとも印刷方向前方の記録媒体の印刷面とイン
クジェット式記録ヘッドとの相対距離を測定する距離測
定手段と、相対距離に基づいて記録ヘッドに供給する駆
動信号のレベルを調整する駆動信号発生手段とを備え、
記録ヘッドのノズル開口面と記録媒体との相対距離に対
応して、駆動信号のレベルを調整してインク滴の飛行速
度を調整し、インク滴のキャリッジ移動方向の飛行距離
を修正する技術が開示されている。しかし、本公報の発
明は、駆動波形を制御する点で本発明と類似するが、ヘ
ッドと紙面間距離の変動に対してのみ有効で、キャリッ
ジ速度変動を補正する本発明とは本質的に異なる発明で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】インクジェット記録装
置は今後、安価で小型であるばかりでなく、画像品質の
高画質化が強く要求されている。この要求に応えるため
には、記録ヘッドから吐出するインク着弾位置とキャリ
ッジとの関係を明らかにして、紙面上のドットの着弾位
置精度を高めることが重要である。特に、キャリッジ移
動（主走査）と紙送り（副走査）によって画像を順次形
成するインクジェットプリンタの場合、ドット位置精度
はインクの噴射方向、噴射速度、キャリッジ速度、ヘッ
ドと紙面間距離の変動量、および紙送り精度によって決
まると考えられる。しかしながら、従来の技術では記録
ヘッドからのインク噴射速度とキャリッジ速度との関係
に着目したものはなく、本質的な問題点の解決までには
至っていなかった。本発明は、かかる課題に鑑み、イン
ク滴を安定して噴射させて高品質画像を形成できるイン
クジェット記録装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項１は、インク滴が吐出されるノズ
ル、前記インクを貯蔵して外圧力で変形することにより
前記インクに圧力を加える加圧液室、及び該加圧液室を
変形させる加圧発生手段を有するチャネルを複数備えた
記録ヘッドと、該記録ヘッドを主走査方向に移動させる
キャリッジと、を備えたインクジェット記録装置であっ
て、該インクジェット記録装置は、各種データ及び信号
に基づいて前記記録ヘッドに備えられた前記加圧発生手
段に駆動波形を印加するヘッド駆動手段を備え、該ヘッ
ド駆動手段は、前記記録ヘッドのノズルからのインク噴
射速度を前記キャリッジの速度変動に応じて可変とする
ように前記加圧発生手段を制御する構成を備えているこ
とを特徴とする。インクジェット記録装置の記録ヘッド
は、１つのノズルからインク液を吐出するためにインク
を貯蔵して、そのインクに圧力を印加するインク加圧液
室と、その加圧液室を変形させる加圧発生手段により１
つのチャネルが形成され、このチャネルが多数集まって
１つの記録ヘッドを構成している。そして、インクジェ
ット記録装置は、この記録ヘッドを主走査方向に移動す
るキャリッジにより１ライン以上のデータを記録するよ
うに構成されている。そのため、主走査方向の印字品質
はキャリッジの移動精度に大きく左右されるため、一般
的にはキャリッジの速度が安定してから印字を開始して
いた。そのため、印字可能領域が限定されて狭くなり、
その領域を広げようとすると、キャリッジの駆動モータ
を大きくして立ち上がり速度を速くしなければならず、
コスト的に問題があった。そこで、本発明では、キャリ
ッジの移動速度変動に応じて記録ヘッドのインク噴射速
度を可変とすることにより、前記問題の解決を図ったも
のである。かかる発明によれば、記録ヘッド内の加圧発
生手段に供給する駆動波形を、キャリッジの移動速度変
動に応じて可変となるように制御することにより、イン
クの着弾位置のずれを無くして印字品質の劣化を防ぐこ
とができる。

【０００７】請求項２は、前記ヘッド駆動手段は、前記
キャリッジの加速によって一定速度に達したときの一定
速度をＶｃｒ０とし、前記キャリッジが当該インクジェ
ット記録装置の印字領域を通過して、前記一定速度に加
速するまでの前記キャリッジの移動速度Ｖｃｒｒとした
とき、その時の前記記録ヘッドのノズルからのインク噴
射速度Ｖｊｒが、Ｖｃｒｒ＝α×Ｖｃｒ０（但し、１／
２≦α≦１）のとき、Ｖｊｒ＝α×Ｖｊ０となるように
前記加圧発生手段を制御する構成を備えていることを特
徴とする。インクの噴射方向は、キャリッジ速度とその
時のインクの噴射速度とのベクトルの合成で決定され
る。従って、キャリッジが一定速度Ｖｃｒ０のときの、
インクの噴射速度をＶｊ０とすると、噴射方向はＶｊ０
とＶｃｒ０の速度ベクトルの合成できまり、その時の噴
射角θ０は、ｔａｎθ０＝Ｖｃｒ０／Ｖｊ０で与えられ
る。しかし、キャリッジ速度が一定速度に達する過程で
の加速速度をＶｃｒｒとしたとき、インクの噴射速度Ｖ
ｊ０をそのままの速度で噴射した場合、例えば、Ｖｃｒ
ｒ＝１／２Ｖｃｒ０（α＝１／２）のときは、噴射角θ
１はｔａｎθ１＝Ｖｃｒｒ／Ｖｊ０となり、θ０＞θ１
となってインク着弾位置はその分手前にずれることにな
る。本発明では、θ０＝θ１となるように補正するため
に、キャリッジの速度変動に応じてインクの噴射速度Ｖ
ｊをＶｊ＝１／２Ｖｊ０（α＝１／２）とすることで噴
射角を一定に保ち、インク着弾位置をキャリッジの一定
速度時の着弾位置と同一にすることができる。この関係
を一般式で表現するとＶｃｒｒ＝α×Ｖｃｒ０（但し、
１／２≦α≦１）のとき、Ｖｊｒ＝α×Ｖｊ０となる。
かかる発明によれば、キャリッジの速度が一定速度に達
する過程で、インク着弾位置をキャリッジの一定速度時
の着弾位置と同一にするために、キャリッジの加速速度
がＶｃｒｒ＝α×Ｖｃｒ０（但し、１／２≦α≦１）の
とき、インクの噴射速度ＶｊｒをＶｊｒ＝α×Ｖｊ０に
制御することにより、キャリッジが印字可能領域に達し
た際に、キャリッジの速度が一定速度に達していない場
合でも、αの値を適宜設定することにより、インクの着
弾位置を常に同じ位置にすることができる。

【０００８】請求項３は、前記ヘッド駆動手段は、前記
キャリッジの加速によって一定速度に達したときの一定
速度をＶｃｒ０とし、前記キャリッジが一定速度から減
速する過程で、前記キャリッジが当該インクジェット記
録装置の印字領域外に到達するまでの前記キャリッジの
移動速度をＶｃｒｆとしたとき、その時の前記記録ヘッ
ドのノズルからのインク噴射速度Ｖｊｆが、Ｖｃｒｆ＝
α×Ｖｃｒ０（但し、１／２≦α≦１）のとき、Ｖｊｆ
＝α×Ｖｊ０となるように前記加圧発生手段を制御する
構成を備えていることを特徴とする。請求項２はキャリ
ッジが加速する場合であり、同じようにキャリッジが減
速する場合も、印字領域の終了時点の手前から減速を開
始して、加速時と同じ勾配で印字領域外に達するまで減
速される。その時も請求項２と同様に減速中のインクの
着弾位置が移動しないように、キャリッジ速度がＶｃｒ
ｆ＝α×Ｖｃｒ０（但し、１／２≦α≦１）のとき、Ｖ
ｊｆ＝α×Ｖｊ０となるように前記加圧発生手段が制御
される。かかる発明によれば、キャリッジの速度が一定
速度から減速する過程で、インク着弾位置をキャリッジ
の一定速度時の着弾位置と同一にするために、キャリッ
ジの減速速度がＶｃｒｆ＝α×Ｖｃｒ０（但し、１／２
≦α≦１）のとき、インクの噴射速度ＶｊｆをＶｊｆ＝
α×Ｖｊ０に制御することにより、キャリッジが減速を
開始して、キャリッジの速度が一定速度に達していない
場合でも、αの値を適宜設定することにより、インクの
着弾位置を常に同じ位置にすることができる。

【０００９】請求項４は、前記ヘッド駆動手段は、前記
加圧発生手段の駆動波形の電圧、若しくは立ち上げ時定
数、若しくは立下り時定数の何れかをインク噴射量の変
動を低減させるインク噴射速度になるように制御する構
成を備えていることを特徴とする。加圧発生手段の駆動
波形の電圧とインク噴射速度との間には比例関係があ
る。つまり、駆動電圧を高くするとそれに比例してイン
ク噴射速度が上昇する。また、駆動波形の立ち上げ時定
数を長くするとインク噴射速度は低下する。そして、そ
れに伴って、インク噴射量は駆動電圧を高くすると、そ
れに比例してインク噴射量は上昇し、立ち上げ時定数を
長くするとインク噴射量は低下してしまう。従って、イ
ンク噴射量の変動を極力低減させるインク噴射速度にな
るように、駆動電圧と駆動波形の立ち上げ時定数を決定
しなければならない。また、立下り時定数についても、
同様に決定されなければならない。かかる発明によれ
ば、駆動電圧と駆動波形の立ち上げ時定数、若しくは立
下り時定数をインク噴射量の変動を極力低減させるイン
ク噴射速度になるように設定するので、ドット径を一定
に保ち印字品質を維持することができる。

【００１０】請求項５は、画像形成装置は、請求項１乃
至４の何れか一項に記載のインクジェット記録装置を備
えたことを特徴とする。かかる発明によれば、記録部に
本発明のインクジェット記録装置を備えることにより、
印字領域が広く、且つ印字品質の優れた画像形成装置を
提供することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施形
態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載
される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配
置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそ
れのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎな
い。図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録
装置の機構部の概略図である。また、図２は図１の要部
概略斜視図である。図１、図２を参照して説明する。こ
のインクジェット記録装置は、左右の側板１、２（図２
参照）を支持するガイドロッド３と、キャリッジ５を主
走査方向に位置決めするガイド板４と、このガイド板４
でキャリッジ５を主走査方向（図２の矢示Ａ方向）に摺
動自在に保持され、キャリッジ５の下面側にはインクジ
ェットヘッドからなりインク滴吐出方向を下方に向けて
装着された記録ヘッド６と、キャリッジ５の上面側には
記録ヘッド６に各色のインクを供給するためのインクタ
ンク（インクカートリッジ）７と、ステッピングモータ
からなる主走査モータ１５と、主走査モータ１５で回転
される駆動プーリ１６と、駆動プーリ１６と従動プーリ
１７間に張装したタイミングベルト１８と、用紙２０を
副走査方向（図２の矢示Ｂ方向）に搬送するためのプラ
テンローラ２１と、このプラテンローラ２１の周面に押
し付けて配設した給紙ローラ２２、２３と、用紙送り角
を規定するピンチローラ２４と、記録ヘッド６が対向す
るガイド板２５と、記録ヘッド６より用紙搬送方向下流
側の排紙ローラ２６と、この排紙ローラ２６に押し付け
られて当接する用紙押え用拍車ローラ２７と、から構成
されている。

【００１２】次に、本実施形態におけるインクジェット
記録装置の概略動作について説明する。まず、前記記録
ヘッド６は、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するヘッ
ド、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出するヘッド、シアン
（Ｃ）のインクを吐出するヘッド及びブラック（Ｂｋ）
のインクを吐出するヘッドを主走査方向に配置したもの
である。また、キャリッジ５は、主走査モータ１５で回
転される駆動プーリ１６と従動プーリ１７との間に張装
したタイミングベルト１８に連結して、主走査モータ１
５を駆動制御することによってキャリッジ５、即ち記録
ヘッド６が主走査方向に移動されるようにしている。そ
して、ステッピングモータからなる副走査モータ２８の
回転をギヤ２９〜３１及びプラテンギヤ３２を介してプ
ラテンローラ２１に伝達して、プラテンローラ２１を回
転駆動することによって給紙部３３に収納した用紙２０
をプラテンローラ２１と給紙ローラ２２、２３及び用紙
押え用ローラ２４を経て、記録ヘッド６とガイド板２５
との間に送り込み、プラテンローラ２１で用紙２０を副
走査方向に移動させながら、プラテンギヤ３２に噛み合
うギヤ３４を介して回転される排紙ローラ２６及び用紙
押え用拍車ローラ２７で用紙２０を排紙方向（図２の矢
示Ｂ方向）に送り出す。このように、記録ヘッド６（キ
ャリッジ５）を主走査方向に移動走査させながら、用紙
２０を副走査方向に搬送して、記録ヘッド６の各ヘッド
のノズルから所要の色のインク滴を吐出させることによ
って、用紙２０上に所要のカラー画像（黒画像を含
む。）を記録するものである。また、この記録装置にお
いては、キャリッジ５の主走査領域の右側部分に、記録
ヘッド６の信頼性維持回復機構（サブシステム）３５を
配設し、印字待機状態にあるとき、ホスト側から所定時
間印刷データが転送されないとき、或いは予め定めた時
間間隔などで、記録ヘッド６を移動させてヘッドのノズ
ル面やノズルの汚れを除去するなどの信頼性維持回復動
作を行うようになっている。

【００１３】次に、記録ヘッドを構成しているインクジ
ェットヘッドの一例について図３乃至図５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
図、図４は同ヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方
向）と直交する方向の要部拡大断面図、図５は同ヘッド
のチャンネル方向の要部拡大断面図である。このインク
ジェットヘッドは、大きく分けて駆動ユニット４１と、
液室ユニット４２と、ヘッドカバー４３とから構成され
ている。駆動ユニット４１は、セラミックス基板、例え
ばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなど
の絶縁性の基板４４上に、エネルギー発生素子である複
数の積層型圧電素子４５を列状に２列配置して接合し、
これら２列の各圧電素子４５の周囲を取り囲む樹脂、セ
ラミック等からなるフレーム部材（支持体）４６を接着
剤４７によって接合している。

【００１４】また、複数の圧電素子４５は、インクを液
滴化して吐出させるための駆動パルスが与えられる複数
の駆動部圧電素子４８と、この駆動部圧電素子４８間に
位置し、駆動パルスが与えられずに単に液室ユニット４
２を基板４４に固定する液室支柱部材となる複数の非駆
動部圧電素子４９とを交互に配置した構成となってい
る。ここで、圧電素子４５としては１０層以上の積層型
圧電素子を用いている。この積層型圧電素子は、例えば
図４に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）５０と、厚さ数μｍ／１層の
銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極５１と
を交互に積層したものであるが、圧電素子として用いる
材料は上記に限られるものでなく、その他の電気機械変
換素子を用いることもできる。また、各圧電素子４５の
内部電極５１は１層おきにＡｇＰｄからなる左右の端面
電極５２、５３（２つの圧電素子列の対向する面側を端
面電極５２とし、対向しない面側を端面電極５３とす
る。）に接続している。一方、基板４４上には、図３に
示すようにＮｉ・Ａｕ蒸着、Ａｕメッキ、ＡｇＰｔペー
スト印刷、ＡｇＰｄペースト印刷等によって共通電極５
４及び選択電極５５の各パターンを設けている。そし
て、各列の各圧電素子４５の対向する端面電極５２を導
電性接着剤５６を介して共通電極５４に接続し、他方、
各列の各圧電素子４５の対向しない端面電極５３も同じ
く導電性接着剤５６を介してそれぞれ選択電極５５に接
続している。これにより、駆動部圧電素子４８に駆動電
圧（駆動エネルギー）を与えることによって、積層方向
に電界が発生して、駆動部圧電素子４８には積層方向の
伸びの変位（ｄ３３方向の変位）が発生される。なお、
共通電極５４は、図４にも示すように、フレーム部材４
６に設けた穴４６ａ内に導電性接着剤５６を充填するこ
とで各圧電素子に接続されたパターンの導通を取ってい
る。

【００１５】一方、液室ユニット４２は、金属薄膜の積
層体からなる複層構造の振動板５７と、ドライフィルム
レジスト（ＤＦＲ）からなる感光性樹脂層で形成した２
層構造の液室隔壁部材５８と、金属、樹脂等からなるノ
ズルプレート５９とを順次を積層し、熱融着して形成し
ている。これらの各部材によって、１つの圧電素子４５
（駆動部圧電素子４８）と、この１つの圧電素子４５に
対応するダイアフラム部６０と、各ダイアフラム部６０
を介して加圧される加圧液室６１と、この加圧液室６１
の両側に位置して加圧液室６１に供給するインクを導入
する共通液室６２と、加圧液室６１と共通液室６２とを
連通する流体抵抗部を兼ねたインク供給路６３と、加圧
液室６１に連通するノズル６４とによって１つのチャン
ネルを形成し、このチャンネルを複数個２列設けてい
る。また、振動板５７は、２層構造のニッケルメッキ膜
からなり、駆動部圧電素子４８に対応する前記ダイアフ
ラム部６０と、駆動部圧電素子４８と接合するためにこ
のダイアフラム部６０の中央部に一体的に形成した島状
凸部６５と、非駆動部圧電素子４９に接合する梁となる
６６及びフレーム部材４６に接合する周辺厚肉部６７と
を形成している。また、液室隔壁部材５８は、振動板５
７側に予めドライフィルムレジストを塗布して所要のマ
スクを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形
成した第１感光性樹脂層６８と、ノズルプレート５９側
に予めドライフィルムレジストを塗布して所要のマスク
を用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成し
た第２感光性樹脂層６９とを熱圧着で接合している。

【００１６】ノズルプレート５９にはインク滴を吐出さ
せるための微細な吐出口であるノズル６４を多数を形成
している。このノズル６４の内部形状（内側形状）は、
略円柱形状、略円錘台形状、ホーン形状等に形成され
る。また、このノズル６４の径はインク滴出口側の直径
で約２５〜３５μｍである。このノズルプレート５９の
インク吐出面（ノズル表面側）は、図３にも示すように
撥水性の表面処理を施した撥水処理面７０としている。
この撥水処理面７０は例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッ
キやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂
（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シ
リコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け
等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、
インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品
質を得られるようにしている。なお、ノズルプレート５
９の周縁部は撥水処理膜を形成しない非撥水処理面７１
としている。これらの駆動ユニット４１と液室ユニット
４２とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室
ユニット４２の振動板５７と駆動ユニット４１の圧電素
子４５及びフレーム部材４６とを接着剤７２で接合して
構成される。そして、基板４４をヘッド支持部材である
スペーサ部材（ヘッドホルダ）７３上に支持して保持
し、このスペーサ部材７３内に配設したヘッド駆動用Ｉ
Ｃ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット４１の各圧電素
子４５（駆動部電素子４８）に接続した各電極５４、５
５とをＦＰＣケーブル７４を介して接続している。ま
た、ノズルカバー（ヘッドカバー）４３は、ノズルプレ
ート５９の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形成した
ものであり、ノズルプレート５９の撥水処理面７０に対
応して開口部を形成し、ノズルプレート５９の周縁部に
残した非撥水処理面７１に接着剤にて接着接合してい
る。さらに、このインクジェットヘッドには、図示しな
いインクカートリッジからのインクを液室に供給するた
め、スペーサ部材７３、基板４４、フレーム部材４６及
び振動板５７にそれぞれインク供給穴７５〜７８を設け
ている。

【００１７】このインクジェットヘッドにおいては、記
録信号に応じて駆動部圧電素子４８に駆動波形（１０〜
５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部
圧電素子４８に積層方向の変位が生起し、振動板５７の
ダイアフラム部６０を介して加圧液室６１が加圧されて
圧力が上昇し、ノズル６４からインク滴が吐出される。
このとき、加圧液室６１から共通液室６２へ通じるイン
ク供給路６３方向へもインクの流れが発生するが、イン
ク供給路６３の断面積を狭小にすることで流体抵抗部と
して機能させて共通液室６２側へのインクの流れを低減
し、インク吐出効率の低下を防いでいる。そして、イン
ク滴吐出の終了に伴い、加圧液室６１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の放電過程に
よって加圧液室６１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、インクタンクから供給されたイ
ンクは共通液室６２に流入し、共通液室６２からインク
供給路６３を経て加圧液室６１内に充填される。そし
て、ノズル６４の出口付近のインクメニスカス面の振動
が減衰し、表面張力によってノズル６４の出口付近に戻
されて（リフィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐
出動作に移行する。

【００１８】図６は、本インクジェット記録装置の制御
部のブロック図である。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
記す）８０と、必要な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、
画像情報を処理したデータを格納する画像メモリ８３
と、ホストと操作パネルとのデータ授受のためのパラレ
ル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、そのデータを一旦蓄
積する入力バッファ８５と、ゲートアレー（ＧＡ）或い
はパラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、ヘッド駆動
回路８７及び主操作、副操作モータを駆動するドライバ
８８等により構成されている。ここで、ＰＩＯポート８
４にはホスト側からの画像情報の他、用紙の種別を示す
用紙種別データ、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５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。また、ヘッド駆動回路８７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、記録ヘッド６の各ノズルに対応するエネルギー発生
素子（圧電素子）の内の、画像情報に応じた駆動ノズル
（インク滴を吐出させるノズル）のエネルギー発生素子
に対して複数の駆動波形の中から選択した駆動波形を印
加する。さらに、ドライバ８８は、ＰＩＯポート８８を
介して与えられる駆動データに応じて、主走査モータ１
５及び副走査モータ２８を各々駆動制御することで、キ
ャリッジ５を主走査方向に移動走査し、プラテン２１を
回転させて用紙２０を所定量搬送させる。

【００１９】次に、この制御部内の記録ヘッドの駆動制
御に係わる部分の詳細について図７を参照して説明す
る。なお、図７では１つのヘッドの駆動制御に係る部分
のみを示している。ここで、記録ヘッド６を構成するイ
ンクジェットヘッドＨは、上述したように複数（ここで
は３２個とする。）のノズル６４に対応する３２個のエ
ネルギー発生素子である圧電素子ＰＺＴを有し、各圧電
素子ＰＺＴの一方の電極は共通化して共通電極Ｃｏｍ
（図３の共通電極５４である。）とし、他方の電極は各
圧電素子ＰＺＴ毎に個別に選択可能な選択電極ＳＥＬ
（図３の個別電極５５である。）としている。なお、実
際にはノズル６４は２列設けているので、６４個のノズ
ル６４を有することになる。このヘッド駆動制御部は、
図６のＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及び周辺回
路を含む主制御部１０１と、インクジェットヘッドを駆
動するためのヘッド駆動部１０２を備えている。ここ
で、ヘッド駆動部１０２は、与えられた電圧デ−タを例
えば３Ｖ〜５Ｖの出力範囲を８ｂｉｔの分解能で出力す
るＤＡＣ１０３と、３〜３０Ｖ（フルスケ−ル時）の範
囲でＤＡＣ出力レベルに応じて電圧増幅するアンプ１０
４と、電圧増幅された駆動波形を低インピーダンスに変
換するＳＥＰＰ回路１０５と、ＳＣＬＫ、およびＳＤを
入力とするシフトレジスタ回路（６４ｂｉｔ）とシフト
レジスタ回路の各レジスト値を／ＬＡＴによってラッチ
するためのラッチ回路（６４ｂｉｔ）と６４ビットのレ
ベルシフタ回路とレベルシフタ回路でオン／オフが制御
されるアナログスイッチ群とからなるＰＺＴ選択回路１
０７から構成されている。

【００２０】次に、図６と図７を参照して動作について
説明する。主制御部１０１はパーソナルコンピュータ等
のホスト側から与えられる画像情報を入力して、ヘッド
駆動部１０２に対してヘッドを駆動するタイミングに合
わせて、８ｂｉｔの波形データを順次ＤＡＣ１０３に入
力する。ＤＡＣ１０３は与えられた電圧データを、例え
ば３Ｖ〜５Ｖの出力範囲を８ｂｉｔ（２５６階調）の分
解能で出力する。つまり、８ｂｉｔのデ−タ入力ステッ
プが２５０ｎｓの場合、ｔｒ＝５ｕｓ、Ｖｐ＝３０Ｖ
（フルスケ−ル）のとき、ＤＡＣの出力は２０ステップ
の時間刻みで、約０．１Ｖ／ステップで３〜５Ｖまで上
昇する。駆動波形の立下り時も同様に、ｔｆ＝１０ｕｓ
であれば４０ステップで５〜３Ｖまで下降する。また、
駆動波形に要する時間（立ち上がり開始から、立下り終
了までの時間）が５０ｕｓとすると、２００ステップで
フルスケ−ル５Ｖの駆動波形が形成され、ヘッドの駆動
タイミングに合わせて繰り返し出力される。そして、前
記駆動波形はアンプ１０４を介して３〜３０Ｖ（フルス
ケ−ル時）の範囲でＤＡＣ出力レベルに応じて電圧増幅
される。電圧増幅された駆動波形は、ＳＥＰＰ回路１０
５（ＮＰＮトランジスタおよびＰＮＰトランジスタのト
ーテンポール接続）等で構成される低インピ−ダンス回
路を介して、ＰＺＴ１０７選択回路へ入力される。一
方、主制御部１０１は、インクを噴射させるノズルを指
定するためのシリアルデータＳＤ（ノズルデータ）と、
シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴをＰＺＴ
選択回路１０７へ入力する。そして、ＰＺＴ選択回路１
０７はＳＣＬＫ、およびＳＤを入力とするシフトレジス
タ回路（６４ｂｉｔ）と、シフトレジスタ回路の各レジ
スト値を／ＬＡＴによってラッチするためのラッチ回路
（６４ｂｉｔ）と、６４ビットのレベルシフタ回路とレ
ベルシフタ回路でオン／オフが制御されるアナログスイ
ッチ群とから構成されている。ここで、アナログスイッ
チ群は各ＰＺＴの選択電極ＳＥＬに接続され、駆動波形
が入力されている。そしてシフトレジスタ回路にＳＣＬ
Ｋ、ＳＤを取りこみ、／ＬＡＴによって取りこんだシリ
アルデータをラッチ回路でラッチしてレベルシフタ回路
に入力する。このレベルシフタ回路は、データの内容に
応じて各ＰＺＴに接続されるアナログスイッチをオンす
ることで、駆動波形が選択されたＰＺＴに印加される。
このように各ＰＺＴに印加される駆動波形は、前記ＤＡ
Ｃに入力される８ｂｉｔの電圧データ値を２５０ｎｓの
時間刻みで制御されるので、電圧Ｖｐおよび立ち上げ時
定数ｔｒはＤＡＣに入力する電圧データを可変させれば
容易に制御することができる（詳細は後述する）。

【００２１】次に、キャリッジとインク噴射速度との関
係により、インクの着弾点が移動する様子を説明するた
めに図８から図１０を参照して説明する。図８は、キャ
リッジ速度が一定速（Ｖｃｒ０）のときの、インクの噴
射方向Ａとヘッド（ノズル面）Ｎに対向する紙面Ｐに着
弾する様子を示す図である。インクの噴射速度Ｖｊ＝Ｖ
ｊ０のとき、噴射方向ＡはＶｊ０とＶｃｒ０の速度ベク
トルの合成できまり、噴射角θ０はｔａｎθ０＝Ｖｃｒ
０／Ｖｊ０で与えられる。その時の着弾点はａとなる。
図９は、図８のキャリッジ速度がＶｃｒ０からＶｃｒ１
変動し、Ｖｃｒ１＝１／２Ｖｃｒ０となった場合の、イ
ンクの着弾点の移動を説明する図である。ここで、イン
クの噴射速度Ｖｊ＝Ｖｊ０のままで、キャリッジ速度が
Ｖｃｒ０からＶｃｒ１変動すると、噴射角はθ０からθ
１となるため（ｔａｎθ１＝Ｖｃｒ１／Ｖｊ０）インク
の噴射方向はＢとなり、紙面Ｐの着弾点ｂは元の位置ａ
とｄｘだけ異なる位置にインクが着弾してしまう。図１
０は、本発明によるキャリッジとインク噴射速度との関
係を説明する図である。図９で紙面Ｐの着弾点ｂを元の
位置ａに戻すためには、θ１＝θ０とする必要がある。
そのためには、キャリッジの速度変動に応じてＶｊをＶ
ｊ１＝１／２Ｖｊ０とすることで図１０に示すように、
噴射角がθ０となり噴射方向Ａを一定に保ち、インク着
弾位置をキャリッジの速度変動前と同一のａにすること
ができる。以上が本発明による基本的な説明であり、以
下、さらに具体的に動作説明を行う。

【００２２】図１１は、図８から図１０までの説明に基
づいて、キャリッジが停止位置から加速して一定速に達
し、往復動作をするために減速したときの、インク噴射
速度と駆動電圧との関係を表す図である。（ａ）はキャ
リッジ速度を示す図であり、（ｂ）はインク噴射速度を
示す図であり、（ｃ）は記録ヘッドの駆動電圧波形を表
す図である。一般にキャリッジは主走査方向に移動しな
がらインクを噴射し、１ラインの画像を繰り返し形成す
る。従って、キャリッジが動き始めて一定速度に達する
までの加速区間と、一定速度から減速して停止する減速
区間が存在する。そして、加速インク着弾位置が同一ピ
ッチを確保できる領域は、従来の方式ではキャリッジ速
度が一定速Ｖｃｒ０の領域Ａ（ａ１〜ａ２）である。こ
れは、キャリッジの速度が一定速度に安定しないと、イ
ンク着弾点が前記図９のようにずれてしまうためであ
る。本発明を前記キャリッジの往復動作に適用すると、
図１１（ａ）から、キャリッジが停止位置Ｓから加速し
て速度Ｖｃｒ１に達したとき（Ｓ１の点）、本発明の印
字領域Ｂの開始点ｂ１に到達する。そのとき、ヘッドの
インク噴射を可能とするために、前記図１０のようにイ
ンク噴射速度Ｖｊ１を、Ｖｃｒ１＝１／２Ｖｃｒ０なの
で、Ｖｊ１＝１／２Ｖｊ０と設定される。その後、キャ
リッジ速度Ｖｃｒは少しずつ速度が上昇され、 Ｖｃｒ＝α×Ｖｃｒ０のとき、（１／２≦α≦１） Ｖｊ＝α×Ｖｊ０ …（１） の関係で、インク噴射速度Ｖｊも１／２Ｖｊ０から加速
される。そして、キャリッジが一定速度になったときは
（Ｓ２の点）、Ｖｊも一定値Ｖｊ０にする。さらに、キ
ャリッジがＳ３から減速領域に入ったら、インク噴射速
度は、加速時と同様にＶｃｒに応じて（１）式にしたが
ってＶｊを設定すればよい。つまり、Ｓ４ではα＝１／
２であるから、Ｖｊ＝１／２×Ｖｊ０に設定される（図
１１（ｂ）参照）。このように、Ｖｊを可変制御すれ
ば、従来の印字領域ＡからＢに拡大することができ、し
かも加速区間と減速区間でも印字品質を損なうことなく
印字が可能である。図１１（ｃ）の駆動電圧は、図１１
（ｂ）のインク噴射速度を可変にするために設定され
る。つまり、駆動電圧に比例してインク噴射速度が上昇
するので、両者の関係を予め測定しておけば、駆動電圧
のみでインク噴射速度を制御することができる（詳細は
後述する）。

【００２３】次に、インク噴射速度Ｖｊの可変方法につ
いて説明する。図１２は押し打ち方式のヘッドの駆動波
形の例を示す図である。図１２（ａ）の波形は電圧Ｖｐ
０、立ち上げ時定数ｔｒ０、立ち下げ時定数ｔｆ０を有
し、立ち上げ時の電圧勾配（ｔｒ０）で、後述する電気
機械変換素子（ＰＺＴ）をヘッドの液室内が加圧される
ように変形させ、インクを噴射させるいわゆる“押し打
ち”方式の波形である。このような波形ではＶｊを下げ
るためには図１４（ａ）に示すように駆動電圧Ｖｐ０を
下げるか、（ｂ）に示すように立ち上げ時定数ｔｒ０を
長くすればよいことがわかる。また、前記図１０のＶｃ
ｒ１＝１／２Ｖｃｒ０の場合、図１２（ｂ）に示すよう
に、Ｖｐ＝Ｖｐ１に設定することで、図１４（ａ）から
Ｖｊ１＝１／２Ｖｊ０を得ることができる。さらにＶｃ
ｒ＝α×Ｖｃｒ０のときは、Ｖｊ＝α×Ｖｊ０になるよ
うなＶｐを図１４（ａ）の勾配から容易に設定すること
ができる。このように設定されるＶｐを図１１（ｃ）に
示すようにインク噴射速度Ｖｊに応じて可変させれば、
印字領域Ｂの範囲でインク着弾位置を一定間隔とするこ
とができる。また、図１３（ａ）の波形は、バイアス電
圧Ｖｐ０、立ち上げ時定数ｔｒ０、立ち下げ時定数ｔｆ
０を有し、立ち下げ時の電圧勾配（ｔｆ０）で電気機械
変換素子（ＰＺＴ）をヘッドの液室内を減圧させるよう
に変形させ、その後、立ち上げ時の電圧勾配（ｔｒ０）
で、電気機械変換素子（ＰＺＴ）をヘッドの液室内が加
圧されるように変形させ、インクを噴射させるいわゆる
“引き打ち”方式の波形である。引き打ち波形の場合
も、押し打ち波形と同様に図１３（ｂ）に示すような波
形を設定すればよい。

【００２４】図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、駆動
電圧Ｖｐを制御する例であるが、図１４（ｂ）に示すよ
うに、立ち上げ時定数ｔｒを大きくして、インク噴射速
度Ｖｊを低下させる方法でもよい。また、図１４
（ｃ）、（ｄ）によると、駆動電圧Ｖｐあるいは立ち上
がり時定数ｔｒを可変させた場合、同時にインク噴射量
Ｍｊも変動してしまう。このインク噴射量の変動は、紙
面上のドット径が変化して濃度のムラとして現れる。こ
れを防止するために、図１２（Ｃ）および図１３（ｃ）
に示すように、駆動電圧Ｖｐを下げてインク噴射速度Ｖ
ｊを下げる場合、それによりインク噴射量が減少してし
まう。そこで、立ち上げ時定数ｔｒを短くしてＭｊの低
下を防止することにより、紙面上のドット径を一定する
ことができる。逆にｔｒを長くしてＶｊを下げた場合
は、それによりインク噴射量が減少するので、Ｖｐを上
げてＭｊの低下を防止することができる。なお、立ち上
げ時の電圧勾配（ｔｒ）で、電気機械変換素子（ＰＺ
Ｔ）をヘッドの液室内が減圧されるように変形させ、立
ち下げ時の電圧勾配（ｔｆ）で液室内が加圧されるよう
に変形させ、インクを噴射させるようなヘッド構造を用
いる場合は、ｔｒのかわりにｔｆを短くすれば、Ｍｊの
低下を防止することができる。また、電気熱変換素子
（発熱抵抗体）を利用したバブルジェット（登録商標）
方式のヘッドの場合では、発熱抵抗体に流しこむ電流値
を下げるか、電流を流している時間を短くすれば容易に
Ｖｊを下げることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上記載のごとく請求項１の発明によれ
ば、記録ヘッド内の加圧発生手段に供給する駆動波形
を、キャリッジの移動速度変動に応じて可変となるよう
に制御することにより、インクの着弾位置のずれを無く
して印字品質の劣化を防ぐことができる。また請求項２
では、キャリッジの速度が一定速度に達する過程で、イ
ンク着弾位置をキャリッジの一定速度時の着弾位置と同
一にするために、キャリッジの加速速度がＶｃｒｒ＝α
×Ｖｃｒ０（但し、１／２≦α≦１）のとき、インクの
噴射速度ＶｊｒをＶｊｒ＝α×Ｖｊ０に制御することに
より、キャリッジが印字可能領域に達した際に、キャリ
ッジの速度が一定速度に達していない場合でも、αの値
を適宜設定することにより、インクの着弾位置を常に同
じ位置にすることができる。また請求項３では、キャリ
ッジの速度が一定速度から減速する過程で、インク着弾
位置をキャリッジの一定速度時の着弾位置と同一にする
ために、キャリッジの減速速度がＶｃｒｆ＝α×Ｖｃｒ
０（但し、１／２≦α≦１）のとき、インクの噴射速度
ＶｊｆをＶｊｆ＝α×Ｖｊ０に制御することにより、キ
ャリッジが減速を開始して、キャリッジの速度が一定速
度に達していない場合でも、αの値を適宜設定すること
により、インクの着弾位置を常に同じ位置にすることが
できる。また請求項４では、駆動電圧と駆動波形の立ち
上げ時定数、若しくは立下り時定数をインク噴射量の変
動を極力低減させるインク噴射速度になるように設定す
るので、ドット径を一定に保ち印字品質を維持すること
ができる。また請求項５では、記録部に本発明のインク
ジェット記録装置を備えることにより、印字領域が広
く、且つ印字品質の優れた画像形成装置を提供すること
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
の概略図である。

【図２】図１の要部概略斜視図である。

【図３】図１の記録ヘッドを構成するインクジェットヘ
ッドの分解斜視図である。

【図４】同ヘッドのチャンネル方向と直交する方向の要
部拡大断面図である。

【図５】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図で
ある。

【図６】本発明の制御部の概略ブロック図である。

【図７】同制御部のヘッド駆動制御に係る部分のブロッ
ク図である。

【図８】インクの噴射方向とヘッドに対向する紙面の関
係を示す説明図である。

【図９】インク着弾位置を示す説明図である。

【図１０】インク着弾位置とキャリッジの速度変動を示
す説明図である。

【図１１】キャリッジの移動位置の説明図である。

【図１２】ヘッドの駆動波形を示す説明図である。

【図１３】ヘッドの駆動波形を示す説明図である。

【図１４】インク噴射速度およびインク噴射量の説明図
である。

【符号の説明】

５ キャリッジ、６ 記録ヘッド、１５ 主走査モー
タ、２１ プラテン、２８ 副走査モータ、４５ ＰＺ
Ｔ 圧電素子、５４ Ｃｏｍ 共通電極、５５ＳＥＬ
選択電極、６１ 加圧液室（インク液室）、６４ ノズ
ル、８７ ヘッド駆動回路、１０１ 主制御部、１０３
ＤＡＣ、１０４ アンプ、１０５ ＳＥＰＰ回路、１
０７ ＰＺＴ選択回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴が吐出されるノズル、前記イン
   クを貯蔵して外圧力で変形することにより前記インクに
   圧力を加える加圧液室、及び該加圧液室を変形させる加
   圧発生手段を有するチャネルを複数備えた記録ヘッド
   と、該記録ヘッドを主走査方向に移動させるキャリッジ
   と、を備えたインクジェット記録装置であって、 該インクジェット記録装置は、各種データ及び信号に基
   づいて前記記録ヘッドに備えられた前記加圧発生手段に
   駆動波形を印加するヘッド駆動手段を備え、 該ヘッド駆動手段は、前記記録ヘッドのノズルからのイ
   ンク噴射速度を前記キャリッジの速度変動に応じて可変
   とするように前記加圧発生手段を制御する構成を備えて
   いることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記ヘッド駆動手段は、前記キャリッジ
   の加速によって一定速度に達したときの一定速度をＶｃ
   ｒ０とし、前記キャリッジが当該インクジェット記録装
   置の印字領域を通過して、前記一定速度に加速するまで
   の前記キャリッジの移動速度Ｖｃｒｒとしたとき、その
   時の前記記録ヘッドのノズルからのインク噴射速度Ｖｊ
   ｒが、 Ｖｃｒｒ＝α×Ｖｃｒ０ （但し、１／２≦α≦
   １）のとき、 Ｖｊｒ＝α×Ｖｊ０ となるように前記加圧発生手段を制御する構成を備えて
   いることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット
   記録装置。
3. 【請求項３】 前記ヘッド駆動手段は、前記キャリッジ
   の加速によって一定速度に達したときの一定速度をＶｃ
   ｒ０とし、前記キャリッジが一定速度から減速する過程
   で、前記キャリッジが当該インクジェット記録装置の印
   字領域外に到達するまでの前記キャリッジの移動速度を
   Ｖｃｒｆとしたとき、その時の前記記録ヘッドのノズル
   からのインク噴射速度Ｖｊｆが、 Ｖｃｒｆ＝α×Ｖｃｒ０ （但し、１／２≦α≦
   １）のとき、 Ｖｊｆ＝α×Ｖｊ０ となるように前記加圧発生手段を制御する構成を備えて
   いることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット
   記録装置。
4. 【請求項４】 前記ヘッド駆動手段は、前記加圧発生手
   段の駆動波形の電圧若しくは立ち上げ時定数若しくは立
   下り時定数の何れかが、インク噴射量の変動を低減させ
   るインク噴射速度になるように制御する構成を備えてい
   ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載
   のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか一項に記載のイ
   ンクジェット記録装置を備えたことを特徴とする画像形
   成装置。