JP2006341452A - 液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、高粘度液体の安定吐出を可能とする液体吐出装置の提供。
【解決手段】液体を吐出する複数のノズル５１と、複数のノズル５１のそれぞれと連通する複数の圧力室５２と、複数の圧力室５２のノズル５１が形成される側とは反対側に設けられ、複数の圧力室５２のそれぞれを変形する圧電素子５８と、を有する液体吐出ヘッドと、圧電素子５８と直列的に接続され液体吐出ヘッド内の液体を加熱する発熱素子と、圧電素子５８及び発熱素子の駆動を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、圧電素子５８の駆動と同時に発熱素子を駆動することを特徴とする液体吐出装置の提供。
【選択図】 図６

Description

本発明は液体吐出装置及び画像形成装置に係り、特に、圧電素子を利用して吐出口より液体を吐出する液体吐出装置及び画像形成装置に関する。

一般に、インクジェット記録装置では、ホストコンピュータから入力された印刷用の画像データを展開してなるドットパターンデータ（「ドットデータ」或いは「印字データ」ともいう。）に基づいて、ヘッドが有する多数のノズルからそれぞれ所定のタイミングでインク滴を吐出させ、これらの各インク滴が記録紙等のメディアに着弾し付着することにより印刷が行われる。

特に、メディアの幅方向に対応する長さのノズル列を持ったラインヘッドとメディアとを相対的に１回だけ走査して画像記録を行うシングルパス記録では、該ヘッド内において局所的にインク吐出が頻繁に行われるノズルとインク吐出がほとんど行われないノズルが存在してしまう。インク吐出がほとんど行われないノズルでは、内部のインクに粘度変化 (粘度上昇）が起こり、このようなノズルからインクを吐出させることが困難になってしまう。このような問題点を回避するために、外部条件 (環境条件）や吐出条件 (吐出状態）に応じて圧電素子の駆動信号を変更するように制御したり、インクの温度を検出して検出された温度に基づきヒータを用いてヘッド内のインクの温度が一定になるように制御したりする方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、圧電振動子を加熱する加熱手段と、印刷開始前に加熱手段により圧電振動子を少なくとも周辺の温度より高い温度に加熱する制御手段を有するインクジェット式記録ヘッドが記載されている。

また、特許文献２には、ヘッドユニットのインク供給部の一部に、駆動手段としての駆動回路の発熱により加熱される受熱部を設け、制御手段によってインクを吐出させない加熱信号を必要に応じて駆動手段としての駆動回路に発生させるヘッドユニット（インクジェット式記録装置）が記載されている。

また、特許文献３には、ヒータの熱エネルギーを利用してインク滴の吐出を行う、いわゆるサーマルジェット方式のプリント装置において、インク滴を吐出させない程度に発熱可能な制御手段と、プリントヘッドを冷却する冷却手段を備えたプリント装置が記載されている。
特開２０００−１９８１９２号公報 特開２００３−３２０６７８号公報 特開平８−７２２４９号公報

しかしながら、インクに様々な機能を持たせる場合やインクの高性能化を図る場合にはインクの粘度が高くなることが多い。このような高粘度インクを吐出させる際には、一般的な粘度の（高機能、高性能インクよりも粘度が低い）インクを吐出させる場合に比べて高い駆動電圧、急峻な立ち上がり、急峻な立ち下がりを持つ波形を有する駆動信号が要求される。したがって、吐出素子の駆動回路は高電圧、大電流に対応することを要求される一方、これらとは相反する関係にある短い吐出周期（高吐出周波数）に対応することも要求される。さらに、高粘度インクを吐出させる場合にはリフィル性を向上させることも要求される。

ラインヘッド方式のように非常に多くのノズルを有するヘッドでは、外部環境に応じて圧力発生素子に与える駆動信号を変更しても、局所的に存在する吐出頻度の低いノズルには適切な対応ができない可能性がある。このような状況は一般に用いられるインクよりも粘度が高い高粘度インクでは顕著になる。また、吐出条件に応じて該駆動信号を変更すると、吐出制御が複雑になるばかりか、該駆動信号を伝送する配線の規模や該駆動信号を発生させる駆動回路の規模が大きくなるといった問題がある。更に、ノズルごとにヒータや温度検出センサを持たせると、ヘッド、ヒータの駆動回路、センサの検出回路が大規模化してしまうといった問題が生じてしまう。ラインヘッドのような高速スループットを求められる場合、温度センサの応答性が悪いと温度検出に時間がかかってしまい十分な温度制御ができないことがある。

特許文献１では、結露等による圧電振動子の誤作動を確実に防止することを目的として圧電振動子を加熱するものであり、上記課題を解決することができない。

また、特許文献２では、ヘッド内の局所的な温度変化に対応することができない。

また、特許文献３では、サーマルジェット方式が前提となっており、圧電素子の変位を利用した圧電方式に適用する場合には、新たに加熱手段を設ける必要があり、駆動回路の大規模化、複雑化等を招いてしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、高粘度液体の安定吐出を可能とする液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、を有する液体吐出ヘッドと、前記圧電素子と直列的に接続され前記液体吐出ヘッド内の液体を加熱する発熱素子と、前記圧電素子及び前記発熱素子の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記前記圧電素子の駆動と同時に前記発熱素子を駆動することを特徴とする液体吐出装置を提供する。

本発明によれば、発熱素子が圧電素子を駆動するための配線部材の少なくとも一部を兼ねることが可能であり、圧電素子と発熱素子を同時に駆動することができる。従って、液体吐出ヘッドが簡易な構成となり、液体吐出ヘッド内の液体を効率良く加熱することができ、高粘度液体の安定吐出が可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出装置であって、前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室が設けられ、前記加熱素子は、その少なくとも一部が前記共通液室内を前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成されていることを特徴とする。

請求項２の態様によれば、共通液室内の液体を加熱することができる。また、リフィル性が向上する。さらに、吐出口の高密度化が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置であって、前記発熱素子の抵抗率は、500×10^-3［μΩｍ］以上であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、抵抗値が異なる複数種類の前記発熱素子を備えていることを特徴とする。

請求項４の態様によれば、液体吐出ヘッド内の液体の温度分布を均一にすることが可能となる。特に、液体吐出ヘッド内で液体の温度が低くなりやすい部分には他の部分に比べて抵抗値が大きな、即ち、発熱量の大きな発熱素子を配置することが好ましい。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、前記発熱素子の少なくとも一部は、前記圧力室内に配置されていることを特徴とする。

請求項５の態様によれば、圧力室内の液体を加熱することができ、液体吐出ヘッド内の液体をより効率良く加熱することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、前記制御手段は、前記吐出口から液体を吐出しない程度に前記圧電素子及び前記発熱素子の駆動を制御することを特徴とする。

請求項６の態様によれば、画像データに応じて液体を吐出する吐出口に対応する圧電素子及び発熱素子だけでなく、液体を吐出しない吐出口に対応する圧電素子及び発熱素子の駆動を制御することにより、さらに効率良く液体吐出ヘッド内の液体を加熱することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッド内の液体の目標温度を設定する温度設定手段を備え、前記制御手段は、前記液体吐出ヘッド内の液体の温度が前記温度設定手段によって設定された目標温度になるように前記圧電素子及び前記発熱素子を制御することを特徴とする。

請求項７の態様によれば、液体吐出ヘッド内の液体の温度を最適な状態に保つことができ、高粘度液体の安定吐出が可能となる。

また、上記目的を達成するために、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、発熱素子が圧電素子を駆動するための配線部材の少なくとも一部を兼ねることが可能であり、圧電素子と発熱素子を同時に駆動することができる。従って、液体吐出ヘッドが簡易な構成となり、液体吐出ヘッド内の液体を効率良く加熱することができ、高粘度液体の安定吐出が可能となる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
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全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ（液体吐出ヘッド）に供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、被吐出媒体たる記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２（搬送手段）と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図７中符号８８）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いる。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。更に、記録紙１６上でインクと処理液とを反応させてインク色材を凝集させる２液系のシステムでは、インクを吐出させるヘッドに加えて処理液を吐出させる処理液吐出ヘッドを追加する構成もある。

図１に示した印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列と、からなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。

印字検出部２４の後段には後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。

また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３は、ヘッド５０（液体吐出ヘッド）を簡略化して表示した平面透視図であり、図４は、ヘッド５０の他の構造例を表す平面透視図である。図５は、図３に示したヘッド５０の１つの吐出素子（１つのノズル５１に対応したインク室ユニット）の拡大図である。

記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３に示したように、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数の吐出素子（インク室ユニット）５３を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

言い換えると、記録紙１６の搬送方向と略直交する方向（主走査方向）に沿う行方向及び、該主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。即ち、本例のヘッド５０は、該列方向に沿って並べられた複数の吐出素子を有する吐出素子群５３Ａを主走査方向に沿って複数並べた構造を有している。図３に示す態様では、１つの吐出素子群５３Ａは６つの吐出素子５３を有している。

記録紙１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３の構成に代えて、図４に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっている（図３及び図５参照）。圧力室５２の一の隅部にはノズル５１が設けられ、ノズル５１に対向する他の隅部には外側に延びるように形成された供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。

また、図５の圧力室５２より平面面積が大きい圧電素子（アクチュエータ）５８が圧力室５２に重なるようにして設けられている。圧電素子５８のノズル５１近傍の隅部には、圧電素子５８を駆動するための配線部材６０が設けられている。

図６は、図５中６−６線に沿う断面図である。同図に示すように、圧力室５２に相当する空間が形成されるキャビティプレート６１の片面（図６の下面）はノズル５１が形成されるノズルプレート６２が接合され、その反対側の面は供給口５４の一部に相当する孔部が形成された振動板５６が接合される。圧力室５２の一端はノズル５１に連通し、他端は供給口５４を介して共通液室５５に連通する。

共通液室５５は、振動板５６を挟んで圧力室５２と反対側に配置されている。言い換えれば、圧力室５２のノズル５１が形成される側と反対側に共通液室５５が配置されている。このような共通液室５５の配置構成は、共通液室５５から圧力室５２に対してほぼ真っ直ぐ連通するようになり、リフィル性に優れ、高粘度インクの吐出に適している。共通液室５５はインク供給源たるインクタンク（図６中不図示、図８中符号６４として記載）と連通しており、インクタンク６４から供給されるインクは図６の共通液室５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成している振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子（アクチュエータ）５８が接合されている。振動板５６はＳＵＳ等の導電部材により構成されており、圧電素子５８の共通電極を兼ねている。ＳＵＳ等のように熱伝導率の高い部材で構成することにより、後述するヘッド５０内のインクに対する加熱を効率良く行うことができる。更に、振動板５６以外の構成部材も熱伝導率の高い部材で構成するとより好ましい。尚、振動板５６の圧電素子５８側の表面に共通電極に相当する電極層を形成しておいてもよい。

図６の圧電素子５８（個別電極５７）の左端には、圧電素子５８が配置される振動板５６に対して略垂直方向に、共通液室５５を立ち上がるように形成された配線部材６０が設けられている。尚、共通液室５５の内部のインクに接液する部分、即ち、配線部材６０や圧電素子５８（個別電極５７）等の表面には樹脂等の絶縁・保護膜（不図示）が形成されている。

この配線部材６０は、共通液室５５内のインクを加熱する発熱体（ヒータ）として機能する導電部材で構成され、本発明における「発熱素子」に相当する。本例では、抵抗率の高いニクロム等の材料が用いられる。

図６の配線部材６０は、ヘッド５０の剛性確保のため、圧力室隔壁５２Ａの図６中上方に配置される。配線部材６０の一端（図６の下端）は圧電素子５８を駆動するための配線（内部配線）として個別電極５７に導通し、他端（図６の上端）は共通液室５５の隔壁（上壁）上に配設される外部配線６３に導通する。外部配線６３は駆動回路（ヘッドドライバ）（図６中不図示、図９中符号８４として記載）に接続されており、画像データに応じた駆動信号（駆動電圧）が配線部材６０を介して圧電素子５８（個別電極５７）に供給されるように構成されている。圧電素子５８を駆動するための配線を（圧電素子５８が配置される）振動板５６に沿うように配設する場合に比べて、本例では十分な配線スペースを確保することができるようになり、ノズル５１の高密度配置が可能となる。

駆動信号が圧電素子５８（個別電極５７）に供給されると、圧電素子５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出され、インク吐出後、共通液室５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。このとき、上述したように配線部材６０はヒータを兼ねているため、配線部材（ヒータ）６０は印加された駆動電圧に応じて熱を発生し、この熱によって共通液室５５内のインクが加熱される。また、インク吐出時だけでなく、インク非吐出時（ノズル５１のメニスカスの乾燥防止するための微振動時含む）にも、配線部材（ヒータ）６０に所定の電圧を印加する（所定の電流を流す）ことで共通液室５５内のインクを加熱することができる。一方、配線部材（ヒータ）６０への電圧供給を停止すると、時間経過と共に徐々に共通液室５５内のインクの温度を下げることができる。即ち、配線部材（ヒータ）６０に印加する電圧を可変制御することで、共通液室５５内のインクの温度を可変させることができる。尚、このようなヘッド５０の駆動方法の詳細は後述する。

図７は、共通液室５５内の配線部材６０の配置構成を簡略化して表示した平面図である。図５及び図６に示したように、配線部材６０は圧力室５２に対応する圧電素子５８毎に設けられる。従って、図３に示した吐出素子５３の配列パターンと同様に、記録紙１６の搬送方向と略直交する方向（主走査方向）に沿う行方向及び、該主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配線部材６０を多数配列させた構造となっている。

〔インク供給系の構成〕
図８は、インクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６４はヘッド５０にインクを供給する基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６４の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図８のインクタンク６４は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図８に示したように、インクタンク６４とヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６５が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。図８には示さないが、ヘッド５０の近傍又はヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６９と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。これらキャップ６９及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によってヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６９は、図示せぬ昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６９を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａをキャップ６９で覆う。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構によりヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。

印字中又は待機中において、特定のノズルの使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合、その劣化インクを排出すべくキャップ６９に向かって予備吐出が行われる。

また、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、ヘッド５０にキャップ６９を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッド５０への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。

ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用の圧電素子５８が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧電素子５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧電素子５８を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル板表面の汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。

即ち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧電素子５８を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、ヘッド５０のノズル面５０Ａに、圧力室５２内のインクをポンプ等で吸い込む吸引手段を当接させて、気泡が混入したインク又は増粘インクを吸引する動作が行われる。

但し、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。

〔制御系の説明〕
図９は、インクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、ＲＯＭ７５、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

ＲＯＭ７５には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データや制御パラメータなどが格納されている。なお、ＲＯＭ７５は、書換不能な記憶素子（記憶手段）であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶素子であってもよい。画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバである。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動させたり、配線部材（ヒータ）６０（図６等参照）を発熱させるためのドライバである。モータ８８にはベルト吸着搬送部２２のローラ３１，３２を駆動するモータなどの複数のモータが含まれており、ヒータ８９は後乾燥部４２に設けられるヒータなど複数のヒータが含まれている。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図９において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられるドットデータに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子５８を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。

画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０において既知のディザ法、誤差拡散法などの手法によりインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ８４は、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータに基づき、ヘッド５０の各圧電素子５８を駆動するための信号を出力するヘッドドライバ８４から出力された駆動信号がヘッド５０に加えられることによって、ヘッド５０からインクが吐出される。記録紙１６の搬送速度に同期してヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１６上に画像が形成される。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。また、システムコントローラ７２は、印字検出部２４から得られる情報に基づいて、予備吐出や吸引その他の所定の回復動作を実施する制御を行う。

また、本例のインクジェット記録装置１０は、インク情報読取部９２を備えている。インク情報読取部９２は、インク種の情報を取得する手段である。具体的には、例えば、インクタンク６４のカートリッジの形状（インク種を識別可能な特定の形状）、或いはカートリッジに組み込まれたバーコードやＩＣチップなどからインクの物性情報を読み取る手段を用いることができる。その他、ユーザインターフェースを利用してオペレータが必要な情報を入力してもよい。

〔ヘッド駆動方法の説明〕
次に、本例のインクジェット記録装置１０におけるヘッド５０の駆動方法（圧電素子５８及び配線部材（ヒータ）６０の駆動方法）について説明する。図１０は、インクジェット記録装置１０のヘッド駆動に関係する主要な回路の要部構成図である。

インクジェット記録装置１０に搭載される回路基板１００には、通信インターフェースＩＣ１０２、ＣＰＵ１０４、ＲＯＭ７５、ＲＡＭ１０８、ラインバッファ１１０、及びプリント制御部（ヘッドコントローラ）８０が実装されている。

通信インターフェースＩＣ１０２は、図９において符号７０で示した通信インターフェースに相当する。図１０のＣＰＵ１０４は、図９で説明したシステムコントローラ７２として機能する。図１０のＲＡＭ１０８は、図９で説明した画像メモリ７４として機能し、図１０のラインバッファ１１０は、図９の画像バッファメモリ８２として機能する。なお、ラインバッファ１１０に代えて、又はこれと併用してメモリ１１４を具備してもよい。メモリ１１４はＲＡＭ１０８の一部を共用することも可能である。

図１０に示したプリント制御部８０は、図９のヘッドドライバ８４に相当する吐出駆動部１１６と、図９のヒータドライバ７８に相当するヒータ駆動部１１７とが一体的に構成されている。尚、プリント制御部８０を構成する吐出駆動部１１６とヒータ駆動部１１７は別々に構成されていてもよい。

プリント制御部８０（吐出駆動部１１６及びヒータ駆動部１１７）は、スイッチＩＣ１２０（吐出駆動選択手段）を介してヘッド５０（配線部材６０及び圧電素子５８）に電気的に接続されている。スイッチＩＣ１２０は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換回路及びスイッチアレイ（図１３に符号１３４で図示）を含んで構成される。この回路基板１００には電源回路１２４が接続されており、該電源回路１２４から各回路ブロックに電力が供給されるようになっている。

図１１には、プリント制御部８０に含まれる駆動回路１３０の基本的な構成を示す。図１１に示すように、駆動回路１３０は、Ｄ／Ａ変換器１２６、帰還回路（フィードバックループ）１２７Ａを含むアンプ回路１２７、充放電回路１２８、トランジスタを含むプッシュプル回路１２９等から構成される。駆動回路１３０の出力部１３０Ａには、図１０のスイッチＩＣ１２０に含まれるスイッチ素子１２０Ａを介して配線部材（ヒータ）６０及び圧電素子５８が直列的に接続される。出力部１３０Ａから出力される駆動信号 (駆動電圧）は、各スイッチ素子１２０Ａを切換制御することで、各配線部材（ヒータ）６０及び圧電素子５８に供給される。

図１２には、駆動回路１３０からスイッチＩＣを介して複数（ｍ個）の配線部材（ヒータ）６０-1〜６０-m及びそれら（配線部材）に直列的に接続される圧電素子５８-1〜５８-m に駆動信号を選択的に供給するための基本構成を示す。

図１２の駆動回路１３０は、図１０のプリント制御部８０から出力されるデジタル波形データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１２６（図１１に図示）を含む波形発生回路１３２と、波形発生回路１３２の出力レベルに応じて駆動波形を増幅するアンプ回路１２７及びプッシュプル回路１２９’を含んで構成される。即ち、プリント制御部８０から出力された駆動波形のデジタル波形データは波形生成回路１３２に入力され、波形生成回路１３２において入力波形データに応じたアナログ波形信号に変換される。このアナログ波形信号は、アンプ回路１２７で所定のレベルに増幅され、プッシュプル回路１２９’を用いて電力増幅された後、駆動信号として出力される。

なお、図１１に示すプッシュプル回路１２９にはバイポーラトランジスタを用いる態様を示したが、図１２に示すプッシュプル回路１２９’のようにバイポーラトランジスタに代わりＦＥＴを用いる構成も可能である。図１２の駆動回路１３０では、波形生成回路１３２には図１１のＤ／Ａ変換器１２６を含み、図１１の充放電回路１２８は省略されている。

駆動回路１３０の出力部１３０Ａから出力された駆動信号は、各スイッチＩＣ１２０のＣＯＭポートに入力され、スイッチ素子１２０Ａ-1〜１２０Ａ-mを選択的に切り換えることで、各スイッチ素子１２０Ａ-1〜１２０Ａ-mに接続される配線部材（ヒータ）６０-1〜６０-m 及びそれら（配線部材）に直列的に接続される各圧電素子５８-1〜５８-mに選択的に供給される。

ここで、図１３を用いてスイッチＩＣ１２０の構成を詳説する。図１３に示すように、プリント制御部８０は、ホストコンピュータ８６（図９参照）から与えられた画像情報に基づいて、ドットパターンに展開された印字データを生成するとともに、シリアル伝送のクロック信号（ＣＬＫ）及びラッチタイミングを制御するラッチ信号（ＬＡＴ）を生成する。図１３のプリント制御部８０で生成された印字データは、クロック信号ＣＬＫに同期してクロック信号ＣＬＫとともに印字シリアルデータＳＤとしてシフトレジスタ１４０に伝送（シリアル伝送）される。シフトレジスタ１４０に記憶された印字データは、プリント制御部８０から出力されるラッチ信号ＬＡＴに基づいてラッチ回路１４２によってラッチされる。

ラッチ回路１４２でラッチされた信号はレベル変換回路１４４においてスイッチ素子１２０Ａ-1〜１２０Ａ-mを駆動可能な所定の電圧値に変換される。このレベル変換回路１４４の出力信号によって、スイッチ素子１２０Ａ-1〜１２０Ａ-mのＯＮ／ＯＦＦが制御される。

図１４は、インクジェット記録装置１０に複数の駆動回路１３０が搭載される場合の構成例である。図１４に示すように、各駆動回路１３０は、波形生成回路１３２、アンプ回路１２７、プッシュプル回路１２９’を含んで構成される。各駆動回路１３０から出力された駆動信号は、各駆動回路１３０の出力部１３０Ａに接続されるスイッチＩＣ１２０を介して各配線部材（ヒータ）６０及びそれら（配線部材）に直列的に接続される圧電素子５８に選択的に供給される。尚、図１４の駆動回路１３０及びスイッチＩＣ１２０は、図１２に示す駆動回路１３０及びスイッチＩＣ１２０と同一の構成であり、ここでは説明を省略する。

図１５(a) は、吐出用共通駆動波形の一例を示した波形図である。図１５(a) に示すように、この吐出用共通駆動波形１６０は、小ドットの液滴（例えば、３pl）を吐出させるための第１波形要素１６１と中ドットの液滴（例えば、６pl) を吐出させるための第２波形要素１６２とを連続的に繋げた構成から成り、この第１波形要素１６１と第２波形要素１６２とを組み合わせた波形が周期Ｔ1 で繰り返される。

吐出用共通駆動波形１６０のうち第１波形要素１６１を圧電素子に印加することにより、小ドットの液滴が吐出され、第２波形要素１６２のみを印加することによって中ドットの液滴が吐出される。また、第１波形要素１６１と第２波形要素１６２とを連続して圧電素子に印加することにより、大ドットの液滴（例えば、９pl) が吐出される。

なお、吐出する液滴体積に応じて吐出周期Ｔ1 内で駆動波形の印加タイミング（吐出タイミング）が変わるが、この時間差による小ドット、中ドットの着弾位置の差は記録媒体上において実質的に画像の一画素とみなせる範囲内である。

図１２乃至図１４で説明したスイッチＩＣ１２０を制御することにより、各吐出素子５３に対応する圧電素子５８に対して、図１５(a) に示した第１波形要素１６１又は第２波形要素１６２を選択的に印加することが可能である。

図１５(b) は、小ドット吐出時に圧電素子５８に印加される波形を示し、同図(c) は中ドット吐出時に印加される波形、同図(d) は大ドット吐出時に印加される波形を示す。

図１５(b) 〜(d) の各波形図において、Ａ1 〜Ａ4 、Ｂ1 〜Ｂ4 、Ｃ1 〜Ｃ4 で示した部分について、文字「Ａ」〜「Ｃ」を代表して「ｎ」（ｎ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）で表すことにすると、「ｎ1 」はメニスカスの静定、「ｎ２」はメニスカス引き込み、「ｎ３」はメニスカス引き出し（すなわち吐出）、「ｎ４」は次の吐出準備の状態にそれぞれ対応している。

印字データに基づいて吐出を行うノズル（駆動される吐出素子５３）と、吐出を行わないノズル（駆動されない吐出素子５３）とが決定され、駆動される吐出素子に対応する圧電素子５８に対しては、図１５(b) 〜(d) のいずれかの駆動波形が印加される。

一方、駆動されない吐出素子５３の一部又は全部に対応する圧電素子５８に対しては、図１５(e) に示すメニスカス微振動駆動波形１６３が印加される。このメニスカス微振動駆動波形１６３は、ノズル５１からインクを吐出させない程度のエネルギーに抑えてメニスカスを振動させる波形であり、図１５(a) に示した吐出用共通駆動波形１６０と比較して、振幅の小さい微振動波形要素が所定の周期Ｔ２で繰り返されるものとなっている。所定の周期の一例を挙げると、メニスカス微振動駆動波形１６３の周期Ｔ２を吐出用共通駆動波形１６０の周期Ｔ１の１／３とする態様がある。もちろん、メニスカス微振動駆動波形１６３の周期Ｔ２と吐出用共通駆動波形１６０の周期Ｔ１の関係はこの例に限定されない。メニスカス微振動駆動波形１６３の周期Ｔ２を吐出用共通駆動波形１６０の周期Ｔ１の１／Ｎ（ただし、Ｎは正の整数）とすることにより、メニスカス微振動駆動波形１６３の印加タイミングの制御が容易となり、制御上好ましい。

このように駆動されない吐出素子５３の一部又は全部に対応する圧電素子５８に対して上記のようなメニスカス微振動駆動波形１６３を印加することにより、吐出不良の要因となるメニスカスにおけるインクの増粘を未然に防止することができる。

更に、本例のヘッド５０では、前述したように共通液室５５内に配置され圧電素子５８と直列的に接続される配線部材（ヒータ）６０にメニスカス微振動駆動波形１６３が印加されるため、配線部材（ヒータ）６０は所定の熱を発生し、共通液室５５内のインクは加熱され、各ノズル５１（吐出素子５３）が安定したインク吐出を行えるようになっている。

尚、本実施形態では、好ましい態様として、駆動されない吐出素子５３の一部又は全部に対応する圧電素子５８にメニスカス微振動駆動波形１６３が印加される例を示したが、本発明の実施に際してはこれに限定しない。

図１６(a)，(b) は、メニスカスを振動させない程度でヒータ駆動のみを行う場合の駆動波形の一例を示している。図１６(a) にはパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）が適用されるヒータ用駆動波形２００を示し、図１６(b) には振幅変調制御（電圧可変制御）が適用されるヒータ用駆動波形２０２を示す。

図１６(a) に示すパルス幅変調制御が適用されるヒータ用駆動波形２００では、配線部材（ヒータ）６０に供給される電圧を一定にし、１周期内のオンデューティ（ヒータのオン時間／１周期の時間）を可変させることで配線部材（ヒータ）６０の発熱量が制御される。言い換えると、配線部材（ヒータ）６０の発熱量を大きくする場合にはオンデューティを大きくし、配線部材（ヒータ）６０の発熱量を小さくする場合にはオンデューティを小さくする。図１６(a) に示す期間ｔ1 は期間ｔ2 に比べてオンデューティが略１／２となるので、期間ｔ1 における配線部材（ヒータ）６０の発熱量は期間ｔ2 における配線部材（ヒータ）６０の発熱量の略１／２になる。このようなパルス幅変調制御では、フルデューティとなる場合に配線部材（ヒータ）６０の発熱量が最大となり、オンデューティがゼロとなる場合に配線部材（ヒータ）６０の発熱量が最小（ゼロ）になる。

また、図１６(b) に示す振幅制御が適用されるヒータ用駆動波形２０２では、１周期内のオンデューティを一定にし、配線部材（ヒータ）６０に供給される電圧を可変させることで配線部材（ヒータ）６０の発熱量が制御される。期間ｔ1 おける配線部材（ヒータ）６０に供給される電圧Ｖ1 と期間ｔ2 における配線部材（ヒータ）６０に供給される電圧Ｖ2 との関係は、Ｖ1 ＝Ｖ2 ／２の関係を満たすので、期間ｔ1 における配線部材（ヒータ）６０の発熱量は期間ｔ2 における配線部材（ヒータ）６０の発熱量の略１／２になる。

尚、図１６(a),(b) のいずれの波形も、メニスカスを振動させない程度に低いエネルギーに抑えられたものとなっている。

以下では、図１５(b) 〜(d) のいずれかの駆動波形が印加される場合を「吐出駆動（ヒータ駆動）」と称し、図１５(e) のメニスカス微振動駆動波形１６３が印加される場合を「微振動駆動（ヒータ駆動）」と称し、図１６(a),(b) のいずれかの駆動波形が印加される場合を単に「ヒータ駆動」と称する。

図１７は、ヘッド５０の駆動制御の一例を表すフローチャートである。以下では、図１７のフローチャートに従って、ヘッド５０の駆動制御について説明する。

印字処理前（例えば、印字インターバル中など）には（ステップＳ１０）、先ず、ヘッド外条件が取得される（ステップＳ１２）。ここでいうヘッド外条件とは、ヘッド外部（周囲）の温度などの環境条件やインク物性（インクの種類）などインク条件が含まれている。

次に、ステップＳ１２で取得したヘッド外条件に基づいて、ヘッド５０内のインクの目標温度を設定し（ステップＳ１４）、全ての配線部材（ヒータ）６０及び圧電素子５８の微振動駆動（ヒータ駆動）を開始する（ステップＳ１６）。これにより、全てのノズル５１（吐出素子５３）におけるメニスカスは振動（微振動）するとともに、共通液室５５内のインクが加熱される。

そして、図示しないサーミスタ（温度検出手段）によってヘッド５０（共通液室５５）内のインク温度を検出し、そのインク温度が上記目標温度に到達しているか否か判定を行う（ステップＳ１８）。インク温度が目標温度に到達していない場合には（ＮＯ判定）、目標温度に到達するまで微振動駆動（ヒータ駆動）を継続する。一方、インク温度が目標温度に到達した場合には（ＹＥＳ判定）、微振動駆動（ヒータ駆動）を終了する（ステップＳ２０）。

次に、印字処理が開始されると（ステップＳ２２）、画像データを読み込むとともに（ステップＳ２４）、設定された印刷モードを読み込み（ステップＳ２６）、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、ステップＳ２４で読み込んだ画像データからステップＳ２６で読み込んだ印刷モードに対応したノズルデータ処理（ドットデータ生成）を行い、該画像データをノズルマップに変換する。そして、ステップＳ２８で求めたノズルマップに基づいた吐出ノズルに対して吐出駆動（ヒータ駆動）を行う（ステップＳ３０）。その後、画像データが終了したか否か（次の画像データがあるか否か）を判断し（ステップＳ３２）、画像データが終了していない場合には（ＮＯ判定）、ステップＳ２４に進み、一方、画像データが終了した場合には（ＹＥＳ判定）、当該印字処理を終了する（ステップＳ３６）。

なお、上述したフローチャートにおける各種の解析、判定、演算は、インクジェット記録装置１０に搭載されているＣＰＵや画像処理ＬＳＩで行ってもよいし、ホストコンピュータ８６で行ってもよく、もちろん、両者で処理を分担して行ってもよい。

図１８及び図１９は、ヘッド５０の駆動制御の他の例を表すフローチャートである。図１８及び図１９中、図１７と共通する処理については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１８のフローチャートでは、ステップＳ２８でノズルマップに変換後、図示しないサーミスタ（温度検出手段）によってヘッド５０（共通液室５５）内のインク温度を検出する（ステップＳ３６）。そして、そのインク温度に基づいて、吐出駆動（ヒータ駆動）と同時に、微振動駆動（ヒータ駆動）を行う（ステップＳ３８）。即ち、ノズルマップに基づいた吐出ノズルを吐出駆動（ヒータ駆動）させるだけでなく、非吐出ノズルを微振動駆動（ヒータ駆動）させる。本フローチャートでは、図１７と比較して、温度検出、微振動駆動を行うので、高精度の制御が可能である。

図１９のフローチャートでは、ステップＳ２８でノズルマップに変換後、前吐出周期の吐出履歴の解析を行う（ステップＳ４０）。そして、ステップＳ４０で求めた吐出履歴に基づいて、吐出駆動（ヒータ駆動）と同時に、微振動駆動（ヒータ駆動）を行う（ステップＳ４２）。本フローチャートでは、吐出履歴に基づいて、温度予測、微振動駆動を行うので、温度検出時間の短縮や温度検出数を減少させることで、高速に制御することができる。また、図１９のステップＳ４０とステップＳ４２の間に図１８のステップＳ３６と同様の温度検出を設けることで、温度検出を設けない場合に比べて処理速度で若干劣るが、高精度化を図ることができる。

尚、図１８のステップＳ３８又は図１９のステップＳ４２において、非吐出ノズルを微振動駆動（ヒータ駆動）させる代わりに、図１６(a),(b) に示した駆動波形を印加するヒータ駆動を行うようにしてもよい。

〔配線部材（ヒータ）の変形例〕
次に、配線部材（ヒータ）６０の変形例について説明する。

図２０は、配線部材（ヒータ）６０の形状や配置を変えた変形例であり、図７に示した各配線部材６０を紙送り方向（副走査方向）に略平行方向に並べて簡略的に表示した説明図である。

図２０(a) では、ヘッド５０（共通液室５５）の長手方向に相当する主走査方向及びその短手方向に相当する副走査方向（紙送り方向）に配線部材（ヒータ）６０が２次元的に配列されており、各配線部材（ヒータ）６０の大きさ（断面積）は略均一に構成されている。

一方、図２０(b) では、一部の配線部材（ヒータ）６０の大きさ（断面積）は変えられて構成されている。具体的には、ヘッド端部に比べてヘッド中央部の配線部材（ヒータ）６０の大きさ（断面積）が大きく構成されている。配線部材（ヒータ）６０の抵抗値はその長さ（配線長）に比例する一方、断面積に反比例する。配線部材（ヒータ）６０の発熱量はその抵抗値に比例するため、長さの等しい配線部材（ヒータ）６０間では断面積の小さい方の配線部材（ヒータ）６０の発熱量が大きくなる。即ち、このヘッド５０は、抵抗値の異なる複数種類の配線部材（ヒータ）６０が設けられている。言い換えれば、発熱量の異なる複数種類の配線部材（ヒータ）６０が設けられている。図２０(b) の例ではヘッド中央部よりヘッド端部側の配線部材（ヒータ）６０の発熱量が大きくなるように構成されているが、本発明の実施に際して特に限定されるものでない。インク温度が低くなりやすい部分には他の部分に比べて断面積の小さな配線部材（ヒータ）６０を配置することにより、ヘッド５０内のインクの温度分布を均一にすることができる。

尚、配線部材（ヒータ）の長さ（配線長）を変えることにより抵抗値を増減させ、配線部材（ヒータ）の発熱量を変えるようにしてもよい。

また、図２０(c) に示すように主走査方向に位相をずらして配線部材（ヒータ）６０を配置してもよいし、図２０(d) に示すように副走査方向に位相をずらして配置してもよい。

図２１(a),(b)は、共通液室５５に本流５５Ａ及び支流５５Ｂが形成されている場合の配線部材（ヒータ）６０の配置例である。同図に示した共通液室５５には、主走査方向に延びる本流５５Ａが副走査方向両端に２つ形成され、各本流５５Ａから内側にそれぞれ延びる複数の支流５５Ｂが形成されている。配線部材（ヒータ）６０は、各支流５５Ｂの間に配置される。このヘッド５０では、図２１(a),(b)の左端からインクが供給され、右端から排出されるようになっており、各支流５５Ｂには副走査方向両端の２つの本流５５Ａのいずれかを経由してインクが供給される。

図２１(a) に示すように配線部材（ヒータ）６０の大きさ（断面積）が均一に形成されている場合、インクの供給側より排出側の方がインクの温度が低くなる（粘度が高くなる）とともに、支流５５Ｂの本流５５Ａ側よりその反対側（支流端側）の方がインクの温度が低くなる（即ち、ヘッド端部よりヘッド中央部の方がインクの温度が低くなる）。

そこで、上記のように共通液室５５が構成される場合には、図２１(b) に示すように、配線部材（ヒータ）６０の大きさ（断面積）を変えることが好ましい。即ち、配線部材（ヒータ）６０の大きさ（断面積）は、インクの供給側に比べて排出側の方を小さくする。また、支流５５Ｂの本流５５Ａ側よりその反対側（支流端側）の方を小さくする。これにより、ヘッド５０（共通液室５５）内のインクの温度分布が均一となり、高粘度インクを安定して吐出することが可能となる。

図２２(a) 〜(c) は、配線部材（ヒータ）６０の一部を圧力室５２内に配置した変形例である。図２２(a) は１つの吐出素子５３を拡大した図５に相当する平面透視図であり、図２２(b) は図２２(a) 中の22b−22b線に沿う断面図であり、図２２(c)は駆動回路の一部を表した構成図である。図２２(a)〜(c)中、図５、図６、図１１と共通する部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本例の配線部材（ヒータ）６０は、外部配線６３の一端に接続され、共通液室５５内を振動板５６に対して略垂直方向に延びる第１の垂直部６０ａと、柱部６０の一端から圧力室５２内の上壁面を構成する振動板５６に沿って配設される水平部６０ｂと、水平部６０ｂの他端から振動板５６に対して垂直方向に延び、個別電極５７に接続される第２の垂直部６０ｃとから構成される（図２２(b) 参照）。水平部６０ｂは、圧力室５２の平面形状は略矩形状となっており、圧力室５２の略全面にわたって形成されている（図２２(a)参照）。また、第１の垂直部６０ａは、印字ヘッドの剛性を確保するために、圧力室５２の側壁上方に配置されている（図２２(b) 参照）。尚、配線部材６０（第１の垂直部６０ａ、水平部６０ｂ、第２の垂直部６０ｃ）と共通電極を兼ねる振動板５６との間には不図示の絶縁層が設けられる。このようにして、図２２(c) に示すように、配線部材６０（第１の垂直部６０ａ、水平部６０ｂ、第２の垂直部６０ｃ）と圧電素子５８が直列的に接続された構成となる。

かかる構成により、図１７乃至図１９に示したフローチャート図のいずれかに従って、ヘッド５０の駆動制御を行うと、吐出駆動（ヒータ駆動）、微振動駆動（ヒータ駆動）、又は、ヒータ駆動によって、共通液室５５内のインクだけでなく、圧力室５２内のインクも加熱されるので、ヘッド５０内のインク温度分布がより均一となり、高粘度インクを安定して吐出することができる。

尚、圧力室５２内に配置される配線部材６０の水平部６０ｂの平面形状は、図２２(a)に示すような矩形状に限定されるものでない。例えば、図２３に示すように、水平部６０ｂの平面形状をＬ字状とすることにより、圧力室５２内のインクに与えられる圧力の損失が小さくなり、インクの吐出効率が向上する。

図２４は、配線部材（ヒータ）６０の一部を圧力室内に配置した他の変形例である。図２４中、図６と共通又は類似の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図２４のヘッド５０は、圧力室５２のノズル５１が形成される側と同一側に共通液室５５が配置されており、圧力室５２内に配線部材（ヒータ）６０が設けられている。配線部材（ヒータ）６０の一端は圧電素子５８の個別電極５７と電気的に接続されており、他端は振動板５６の表面を沿うリード電極部５９に電気的に接続されている。尚、振動板５６は圧電素子５８の共通電極を兼ねており、振動板５６とリード電極部５９との間には不図示の絶縁層が形成されている。このように、図２４のヘッド５０も配線部材（ヒータ）６０と圧電素子５８が直列的に接続された構成となっている。

以上説明したように、本発明に係るヘッド５０は、圧電素子５８と、発熱体（ヒータ）を兼ねる配線部材６０とを直列的に接続したことにより、吐出駆動と同時にヒータ駆動が行われる。そのため、あらたに発熱体を設ける必要がなく、簡易な構成で、ヘッド５０内のインクを効率良く加熱することができる。即ち、ヘッド５０の駆動回路を大規模化、複雑化することなく、小規模化することが可能であり、高速スループット性が求められるラインヘッドのような場合でも、ヘッド５０内のインクに対する温度制御を確実に実施することができる。従って、高粘度インクを安定して吐出することができる。

特に、配線部材（ヒータ）６０を共通液室５５内に配置することによって、共通液室５５内のインクを加熱することができる。更に、配線部材（ヒータ）６０の一部を圧力室５２内に配置することにより、ヘッド５０内のインクをより効率的良く加熱することができる。

また、抵抗値が異なる複数種類の配線部材（ヒータ）６０をヘッド５０（共通液室５５）内に設けることにより、ヘッド５０内のインク温度分布を均一にすることが可能となる。特に、ヘッド５０内でインクの温度が低くなりやすい部分には他の部分に比べて発熱量が大きな配線部材（ヒータ）６０を配置することが好ましい。配線部材（ヒータ）６０の発熱量は、その形状や材料により変化させることができる。特に、配線部材（ヒータ）６０の断面積を変えることが有効であり、インク温度が低くなりやすい部分には他の部分と比べて断面積の小さな（即ち、抵抗値の大きな）配線部材（ヒータ）６０を配置することが好ましい。

図２５に、配線部材の材料及びその抵抗率を示す。配線部材（ヒータ）６０の材料としては、駆動波形をなまらせない程度に十分高い抵抗率であり、且つ、融点が高く熱的に安定な物質が好ましい。特に、抵抗率が500×10×10^-3［μΩｍ］以上であることが発熱の観点から望ましく、上記各実施形態で用いたニクロムが好適である。また、配線部材（ヒータ）６０は、融点１００度以上の材料から構成されていることが好ましい。

また、ヘッド５０内におけるサーミスタ（温度検出手段）の実装数は１個だけでもよいが、ヘッド５０（共通液室５５）の局所的温度依存性を考慮して、共通液室５５内の少なくともヘッド中央部とヘッド端部、或いは、インクの供給側と排出側にサーミスタを実装することが好ましい。また、共通液室５５が本流と支流で構成される場合には本流と支流にサーミスタをそれぞれ実装することが好ましい。

以上、本発明の液体吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。 印字部周辺の要部平面図である。 ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 フルライン型ヘッドの他の構成例を示す平面透視図である。 ヘッドの一部拡大図である。 図５中６−６線に沿う断面図である。 共通液室内の配線部材の配列構成を簡略化して表示した平面図である。 インク供給系の構成を示した概要図である。 システム構成を示す要部ブロック図である。 ヘッド駆動に関係する主要な回路の要部構成図である。 図１０のプリント制御部に含まれる駆動回路の基本的な構成図である。 複数の配線部材（ヒータ）及び圧電素子に選択的に駆動信号を供給するための基本構成図である。 スイッチＩＣを説明する図である。 複数の駆動回路が搭載される場合の構成例である。 共通駆動波形の一例を示した波形図である。 メニスカスを振動させない程度でヒータ駆動のみを行う場合の駆動波形の一例である。 ヘッドの駆動制御の一例を表すフローチャートである。 ヘッドの駆動制御の他の例を表すフローチャートである。 ヘッドの駆動制御の他の例を表すフローチャートである。 配線部材（ヒータ）の形状や配置を変えた変形例である。 配線部材（ヒータ）の形状や配置を変えた他の変形例である。 一つの吐出素子を拡大した平面透視図である。 図２２（ａ）中２２ｂ−２２ｂ線に沿う断面図である。 駆動回路の一部を表した構成図である。 配線部材（ヒータ）の一部を圧力室内に配置した他の変形例である。 配線部材（ヒータ）の一部を圧力室内に配置した他の変形例である。 配線部材の材料と抵抗率の関係を表す説明図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…吐出素子、５４…供給口、５５…共通液室、５６…振動板、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…配線部材（ヒータ）、７２…システムコントローラ、７５…ＲＯＭ、８０…プリント制御部、１０４…ＣＰＵ、１０８…ＲＡＭ、１１６…吐出駆動部、１１７…ヒータ駆動部、１２０…スイッチＩＣ、１２０Ａ…スイッチ素子、１３０…駆動回路

Claims (8)

1. 液体を吐出する複数の吐出口と、
   前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
   前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、
   を有する液体吐出ヘッドと、
   前記圧電素子と直列的に接続され前記液体吐出ヘッド内の液体を加熱する発熱素子と、
   前記圧電素子及び前記発熱素子の駆動を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記前記圧電素子の駆動と同時に前記発熱素子を駆動することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室が設けられ、
   前記加熱素子は、その少なくとも一部が前記共通液室内を前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記発熱素子の抵抗率は、500×10^-3［μΩｍ］以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 抵抗値が異なる複数種類の前記発熱素子を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記発熱素子の少なくとも一部は、前記圧力室内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記制御手段は、前記吐出口から液体を吐出しない程度に前記圧電素子及び前記発熱素子の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記液体吐出ヘッド内の液体の目標温度を設定する温度設定手段を備え、
   前記制御手段は、前記液体吐出ヘッド内の液体の温度が前記温度設定手段によって設定された目標温度になるように前記圧電素子及び前記発熱素子を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

Images