JP2012116182A - インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルにおけるインク詰まりの発生を防止しつつもインクの温度を適度な値に維持し、良好なインク吐出性能を発揮するインクジェットヘッドおよび該ヘッドを備えるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】一実施形態に係るインクジェットヘッドは、インクが充填される圧力室と、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室の容積の変化に伴い、前記圧力室内のインクを吐出するノズルと、インクの温度を検出する温度センサと、前記ノズルからインクを吐出させるための吐出信号を前記アクチュエータに供給するとともに、前記ノズル内のインクのメニスカスをインクが前記ノズルから吐出しない程度に振動させるための振動信号を前記温度センサの検出温度に応じた頻度で前記アクチュエータに供給するコントローラと、を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、インクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドおよび該ヘッドを備えるインクジェット記録装置に関する。

インクジェット方式のプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドは、複数のノズルから選択的にインクを吐出させることで、記録媒体に画像を形成する。この種のヘッドを用いた画像形成にて良好な画質を得るためには、ノズルからのインク吐出性能を良好に保つ必要がある。

インク吐出性能の劣化要因の多くは、インク吐出を休止した時などにノズル内のインクが乾燥して生じるインク詰まりである。インク詰まりは、インクの温度が低いとき、すなわちインクの粘度が高いときに生じ易くなる。一方、インクの温度が高いとき、すなわちインクの粘度が低いときにはインク詰まりが生じにくくなるが、極端な粘度の低下はインク吐出性能の劣化要因となる。

従来、インク詰まりを防止すべく、ノズル内のインクをノズルから吐出しない程度に振動させる方法が提案されている。しかしながら、ノズル内のインクを振動させる際の発熱によりインクの温度が過度に上昇すると、上述の通りインク粘度の極端な低下を招き、インク吐出性能が劣化する虞がある。

特開２００４−２３０７７５号公報

本発明が解決しようとする課題は、ノズルにおけるインク詰まりの発生を防止しつつもインクの温度を適度な値に維持し、良好なインク吐出性能を発揮するインクジェットヘッドおよび該ヘッドを備えるインクジェット記録装置を提供することである。

上記のような課題を解決すべく、一実施形態に係るインクジェットヘッドは、インクが充填される圧力室と、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室の容積の変化に伴い、前記圧力室内のインクを吐出するノズルと、インクの温度を検出する温度センサと、前記ノズルからインクを吐出させるための吐出信号を前記アクチュエータに供給するとともに、前記ノズル内のインクのメニスカスをインクが前記ノズルから吐出しない程度に振動させるための振動信号を前記温度センサの検出温度に応じた頻度で前記アクチュエータに供給するコントローラと、を備えている。

第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の機構を示す図。 同実施形態に係るインクジェット記録装置のシステム構成を示す図。 同実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す図。 図３のＸ−Ｘ線に沿う断面を示す図。 同実施形態に係る圧力室およびノズル等の位置関係を示す図。 同実施形態に係る吐出信号の波形を示す図。 同実施形態に係る各相のアクチュエータへの吐出信号の供給タイミングを示す図。 同実施形態に係る振動信号の波形を示す図。 同実施形態に係るヘッドドライバの動作を示すフローチャート。 同実施形態に係る検出温度と振動信号の供給頻度との関係を示す図。 同実施形態に係る振動信号を高頻度で供給する際の駆動波形を示す図。 同実施形態に係る振動信号を中頻度で供給する際の駆動波形を示す図。 同実施形態に係る振動信号を低頻度で供給する際の駆動波形を示す図。 第２の実施形態に係るヘッドドライバの動作を示すフローチャート。 同実施形態に係る検出温度と振動信号の強度との関係を示す図。 同実施形態に係る振動信号を中頻度で供給する際の駆動波形を示す図。 同実施形態に係る振動信号を低頻度で供給する際の駆動波形を示す図。

以下、第１，第２の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１の全体構成につき、図１，図２を用いて説明する。

図１は、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１の機構を示す概略図である。図示したように、インクジェット記録装置１は、外郭を構成する筐体２と、用紙Ｐを収納した給紙カセット３と、用紙Ｐに画像を形成する画像形成部４と、筐体２上部に設けられた排紙トレイ５と、給紙カセット３から画像形成部４までの搬送路Ａ１および画像形成部４から排紙トレイ５までの搬送路Ａ２に沿って用紙Ｐを搬送する搬送装置６と、用紙Ｐの表裏面を反転させる反転装置７と、を備える。

画像形成部４は、用紙Ｐを外周面上に保持して回転する搬送機構としてのドラム４０と、レジストローラ対６６により供給される用紙Ｐをドラム４０の外周面に押圧し用紙Ｐをこの外周面に静電気力によって吸着保持させる保持装置４１と、メンテナンス装置４２と、ドラム４０の外周面に保持された用紙Ｐにインクを吐出して画像を形成する記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋと、用紙Ｐを除電しドラム４０から剥離して分離ローラ対６７に供給する除電剥離装置４４と、ドラム４０を清浄するクリーニング装置４５と、を備える。

ドラム４０は、回転軸４０ａと、導体であるアルミニウムで円筒状に構成された導電部としての円筒フレーム４０ｂと、円筒フレーム４０ｂの表面に形成された薄い絶縁層４０ｃと、を備え、軸方向に一定の長さを有する円筒形状である。

保持装置４１は、帯電可能な部材で構成された吸着ローラ４６を備える接触型の帯電装置である。吸着ローラ４６に電荷が供給されると、同ローラ４６が帯電する。このとき、吸着ローラ４６とドラム４０との間に用紙Ｐを搬送すると、吸着ローラ４６から用紙Ｐ又はドラム４０に静電荷が付与される。この静電荷に基づく静電気力により、用紙Ｐがドラム４０の外周面に吸着する。

記録ヘッド４３Ｃはシアンに対応し、記録ヘッド４３Ｍはマゼンダに対応し、記録ヘッド４３Ｙはイェローに対応し、記録ヘッド４３Ｋはブラックに対応する。各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋは、ドラム４０の外周面に対向配置されている。各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋは、所定のピッチで設けられたノズルからインクを吐出し、ドラム４０によって搬送される用紙Ｐに画像を形成する。

以下の説明において、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋを特に区別しない場合には、単に記録ヘッド４３と称す。

メンテナンス装置４２は、所定のタイミングで記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋに向けて移動し、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋのノズル面を清掃する。

除電剥離装置４４は、用紙Ｐの除電を行う除電装置４７と、除電後にドラム４０の表面から用紙Ｐを剥離させる剥離装置４８と、を備える。除電装置４７は、帯電可能な材料で形成された除電ローラ４７ａを備え、この除電ローラ４７ａから電荷を供給して用紙Ｐを除電することで、吸着力を解除して用紙Ｐをドラム４０から剥離し易い状態にする。剥離装置４８は、分離爪４８ａを備え、この分離爪４８ａの先端を所定のタイミングでドラム４０に当接させてドラム４０の外周面に保持された用紙Ｐを剥離し、剥離した用紙Ｐを分離ローラ対６７に供給する。

搬送装置６は、搬送路Ａ１，Ａ２に沿って設けられた複数のガイド部材６１，６２，６３や搬送路Ａ１，Ａ２に沿って設けられた複数の搬送ローラ等を備えている。搬送ローラとしては、用紙Ｐを給紙カセット３から搬送路Ａ１に送り込むピックアップローラ６４、このピックアップローラ６４にて送り込まれた用紙Ｐを搬送路Ａ１に沿って搬送する給紙ローラ対６５、この給紙ローラ対６５にて搬送される用紙Ｐを画像形成部４に供給するレジストローラ対６６、画像形成が完了した用紙Ｐを搬送路Ａ２または反転装置７に供給する分離ローラ対６７、この分離ローラ対６７にて供給された用紙Ｐを搬送路Ａ２に沿って搬送する搬送ローラ対６８、この搬送ローラ対６８にて搬送される用紙Ｐを排紙トレイ５に排出する排出ローラ対６９等が設けられている。

反転装置７は、搬送路Ａ１と搬送路Ａ２の間に設けられ、分離ローラ対６７により供給される用紙Ｐの表裏を反転させて、再びレジストローラ対６６に供給する。反転装置７は、例えば用紙Ｐの前後方向を逆にするようスイッチバックさせる機構など、どのような周知の機構を用いてもよい。この反転装置７によって用紙Ｐを反転することで、用紙Ｐに対する両面印刷が可能となる。

図２は、インクジェット記録装置１のシステム構成を示すブロック図である。図示したように、インクジェット記録装置１は、コントローラとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）１００を備える。このＣＰＵ１００には、アドレスバスやデータバスで構成されるバスラインを介して、ＲＯＭ（Read only memory）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０３、オペレーションパネルドライバ１０４、搬送ドライバ１０５、保持ローラ回転ドライバ１０６、帯電ドライバ１０７、ヘッドドライバ１０８、除電ドライバ１０９、剥離ドライバ１１０、用紙反転ドライバ１１１、メンテナンスドライバ１１２、及び、クリーニングドライバ１１３が接続されている。

ＲＯＭ１０１は、ＣＰＵ１００によって実行されるコンピュータプログラムなどの固定的データを記憶している。ＲＡＭ１０２は、各種のワークメモリエリアを形成したり、画像データを一時記憶したりするメインメモリである。

インターフェイス１０３は、通信ケーブルを介して外部の装置と通信し、インクジェット記録装置１への印字データ等の入力や、上記外部の装置へのデータの出力を行う。オペレーションパネルドライバ１０４は、各種操作ボタンやタッチパネル付きのディスプレイで構成されるオペレーションパネル１２０を制御する。

搬送ドライバ１０５は、搬送装置６が備える各搬送ローラを回転させる搬送モータ１２１を駆動する。保持ローラ回転ドライバ１０６は、ドラム４０を回転させる保持ローラモータ１２２を駆動する。帯電ドライバ１０７は、吸着ローラ４６を帯電させる。

ヘッドドライバ１０８は、本実施形態における制御部として機能するものであり、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋを駆動して用紙Ｐに画像を形成させる。なお、ヘッドドライバ１０８と各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋは、本実施形態に係るインクジェットヘッド２０１を構成する。

除電ドライバ１０９は、上記除電ローラ４７ａを駆動する。剥離ドライバ１１０は、分離爪４８ａに連結されたソレノイドコイルへの電源供給をオン／オフし、分離爪４８ａをドラム４０に対して当接および離間させる。

用紙反転ドライバ１１１は、反転装置７を動作させる用紙反転モータ１２３を駆動する。メンテナンスドライバ１１２は、メンテナンス装置４２を動作させるメンテナンスモータ１２４を駆動する。クリーニングドライバ１１３は、クリーニング装置４５を動作させるクリーニングモータ１２５を駆動する。

次に、インクジェットヘッド２０１の構成および動作の詳細について説明する。

図３の断面図に示すように、記録ヘッド４３は、インク供給源に接続したインク流入口２０２ａ、このインク流入口２０２ａに流入するインクを収容する共通圧力室２０３ａ、この共通圧力室２０３ａ内のインクが充填される複数の圧力室２０４ａ、これら圧力室２０４ａと共通圧力室２０３ａとを仕切る隔壁２０５ａ、各圧力室２０４ａにそれぞれ連通するインク吐出用の複数のノズル２０６ａ、各圧力室２０４ａの一壁面を形成する複数の振動板２０７ａ、これら振動板２０７ａ上にそれぞれ配置した複数の圧電素子２０８ａ、共通圧力室２０３ａ内のインクの温度を検出する温度センサ２０９ａを有する。

また、記録ヘッド４３は、インク供給源に接続したインク流入口２０２ｂ、このインク流入口２０２ｂに流入するインクを収容する共通圧力室２０３ｂ、この共通圧力室２０３ｂ内のインクが充填される複数の圧力室２０４ｂ、これら圧力室２０４ｂと共通圧力室２０３ｂとを仕切る隔壁２０５ｂ、各圧力室２０４ｂにそれぞれ連通するインク吐出用の複数のノズル２０６ｂ、各圧力室２０４ｂの一壁面を形成する複数の振動板２０７ｂ、これら振動板２０７ｂ上にそれぞれ配置した複数の圧電素子２０８ｂ、共通圧力室２０３ｂ内のインクの温度を検出する温度センサ２０９ｂを有する。

各振動板２０７ａおよび各圧電素子２０８ａにより、各圧力室２０４ａの容積を変化させる複数のアクチュエータが構成される。圧力室２０４ａの容積が拡張すると、共通圧力室２０３ａ内のインクがその圧力室２０４ａに導入される。圧力室２０４ａの容積が拡張された状態から収縮すると、その圧力室２０４ａ内のインクが対応するノズル２０６ａからインク滴となって吐出される。

また、各振動板２０７ｂおよび各圧電素子２０８ｂにより、各圧力室２０４ｂの容積を変化させる複数のアクチュエータが構成される。圧力室２０４ｂの容積が拡張すると、共通圧力室２０３ｂ内のインクがその圧力室２０４ｂに導入される。圧力室２０４ｂの容積が拡張された状態から収縮すると、その圧力室２０４ｂ内のインクが対応するノズル２０６ｂからインク滴となって吐出される。

図３のＸ−Ｘ線に沿う断面を矢印方向に見たのが図４である。すなわち、各圧力室２０４ｂは、それぞれ隔壁２１０ｂを介して隣り合う。図５に示すように、各圧力室２０４ａも、それぞれ隔壁２１０ａを介して隣り合う。

図５に示すように、ドラム４０によって搬送される用紙Ｐが、太線矢印で示す方向に搬送される。各圧力室２０４ａは、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ。各圧力室２０４ｂも、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向に沿って並ぶ。各ノズル２０６ａの配置位置および各ノズル２０６ｂの配置位置は、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向において互い違いである。各ノズル２０６ａの相互間隔は、約１６９.４μｍである。これは、１５０ｄｐｉの解像度に対応する。各ノズル２０６ａと各ノズル２０６ｂの相互間隔は、約８４.７μｍである。これは、３００ｄｐｉの解像度に対応する。

各ノズル２０６ａは、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向に沿って配置され、第１ノズル列を形成する。この第１ノズル列は、１番目およびその１番目から２つ置きごとの複数のノズル２０６ａによって形成されるＡ相ノズル列、このＡ相ノズル列から用紙Ｐの搬送方向に一定距離ずれた位置に配置され２番目およびその２番目から２つ置きごとの複数のノズル２０６ａによって形成されるＢ相ノズル列、このＢ相ノズル列から用紙Ｐの搬送方向に一定距離ずれた位置に配置され３番目およびその３番目から２つ置きごとの複数のノズル２０６ａによって形成されるＣ相ノズル列を含む。

各ノズル２０６ｂは、第１ノズル列から用紙Ｐの搬送方向に所定距離たとえば５ｍｍずれた位置でその搬送方向と直交する方向に沿って配置され、第２ノズル列を形成する。この第２ノズル列は、１番目およびその１番目から２つ置きごとの複数のノズル２０６ｂによって形成されるＤ相ノズル列、このＤ相ノズル列から用紙Ｐの搬送方向に一定距離ずれた位置に配置され２番目およびその２番目から２つ置きごとの複数のノズル２０６ｂによって形成されるＥ相ノズル列、このＥ相ノズル列から用紙Ｐの搬送方向に一定距離ずれた位置に配置され３番目およびその３番目から２つ置きごとの複数のノズル２０６ｂによって形成されるＦ相ノズル列を含む。

ヘッドドライバ１０８は、図６に示すように、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積をそれぞれ拡張するための拡張パルスＰ１、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積を拡張パルスＰ１による拡張から定常状態にそれぞれ復帰させるためのグラウンド電位（パルス休止）Ｐ２、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積をそれぞれ収縮するための収縮パルスＰ３、および圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積を収縮パルスＰ３による収縮から上記定常状態にそれぞれ戻すためのグラウンド電位（パルス休止）Ｐ４が順に含まれる波形の電圧を、各アクチュエータに出力する。

拡張パルスＰ１、グラウンド電位Ｐ２、収縮パルスＰ３、グラウンド電位Ｐ４によって、１つのインク滴を吐出させるための吐出信号が構成される。本実施形態では、この吐出信号を最大で３回繰り返して同一のアクチュエータに出力することで、１画素を形成する。これにより、１つの記録ヘッド４３で４階調の画像形成が可能となる。なお、図６においては、上記吐出信号が３回繰り返して出力される場合を示している。

拡張パルスＰ１の期間はＴ１（μｓ）、グラウンド電位Ｐ２の期間はＴ２（μｓ）、収縮パルスＰ３の期間はＴ３（μｓ）、グラウンド電位Ｐ４の期間はＴ４（μｓ）である。拡張パルスＰ１は負極性であり、収縮パルスＰ３は正極性である。

拡張パルスＰ１の期間では、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積が拡張し、共通圧力室２０３ａ，２０３ｂ内のインクが圧力室２０４ａ，２０４ｂに導入される。グラウンド電位Ｐ２の期間では、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積が拡張パルスＰ１による拡張から定常状態に復帰し、圧力室２０４ａ，２０４ｂ内のインクがノズル２０６ａ，２０６ｂから吐出される。収縮パルスＰ３の期間では、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積が収縮し、グラウンド電位Ｐ４の期間では、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積が収縮パルスＰ３による収縮から定常状態に復帰する。この収縮および復帰により、圧力室２０４ａ，２０４ｂ内のインクの振動が抑制される。

また、拡張パルスＰ１の期間Ｔ１は圧力室２０４ａ，２０４ｂ内のインクの固有振動周期ＡＬの半値（＝ＡＬ／２）に設定され、拡張パルスＰ１の中間点から収縮パルスＰ３の中間点までの期間は固有振動周期ＡＬに設定され、収縮パルスＰ３の中間点から次の吐出信号の拡張パルスＰ１の中間点までの期間は固有振動周期ＡＬに設定されている。

図７に示すように、ヘッドドライバ１０８は、図６に示したような駆動電圧を第１ノズル列の各ノズル２０６ａに対応する各アクチュエータに対し順（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相ノズル列の順）に供給し、その後、一定期間をおいて上記駆動電圧を第２ノズル列の各ノズル２０６ｂに対応する各アクチュエータに対し順（Ｄ相、Ｅ相、Ｆ相ノズル列の順）に供給する。こうして各ノズル２０６ａ，２０６ｂに対応する各アクチュエータが駆動されることにより、１ライン分の画像を形成する主走査が行われる。第１ノズル列の各ノズル２０６ａによる主走査の期間および第２ノズル列の各ノズル２０６ｂによる主走査の期間は、いずれも用紙Ｐがドラム４０により８４．７μｍ（３００ｄｐｉ相当）だけ搬送される期間に設定される。

Ａ相ノズル列、Ｂ相ノズル列、Ｃ相ノズル列から用紙Ｐ上に着弾するインク滴の位置は、Ａ相ノズル列、Ｂ相ノズル列、Ｃ相ノズル列の位置が用紙Ｐの搬送方向に沿って互いにずれているので、用紙Ｐの搬送方向において同じになる。同じく、Ｄ相ノズル列、Ｅ相ノズル列、Ｆ相ノズル列から用紙Ｐ上に着弾するインク滴の位置は、Ｄ相ノズル列、Ｅ相ノズル列、Ｆ相ノズル列の位置が用紙Ｐの搬送方向に沿って互いにずれているので、用紙Ｐの搬送方向において同じになる。また、第１ノズル列に駆動電圧を供給し終えてから第２ノズル列に駆動電圧を供給し始めるまでの上記一定期間は、第１ノズル列と第２ノズル列との間の距離（本実施形態では５ｍｍ）だけドラム４０により用紙Ｐが搬送される時間に設定される。したがって、第１ノズル列の各ノズル２０６ａによる主走査によって用紙Ｐに着弾するインク滴の位置と、第２ノズル列の各ノズル２０６ｂによる主走査によって用紙Ｐに着弾するインク滴の位置は、用紙Ｐの搬送方向において同じになる。

各相の第１滴目の拡張パルスＰ１の中心間の時間差は、インクの固有振動周期ＡＬの整数倍に設定する。例えば本実施形態では、各層の第３滴目の収縮パルスＰ３の中間点からその次の相の第１滴目の拡張パルスＰ１の中間点までの期間Ｔｚを、３ＡＬに設定する。これにより、各相で吐出するインク滴の吐出周期が揃い、あるインク滴の吐出による残留振動の他のインク滴の吐出に対する影響を軽減ないしは排除できる。

上記のような駆動電圧の他に、ヘッドドライバ１０８は、図８に示すように圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積をそれぞれ収縮するための収縮パルスＰ５を含む波形の電圧を、各アクチュエータに出力する。この波形によって、ノズル２０６ａ，２０６ｂ内のインクのメニスカスをインクが吐出しない程度に振動させる振動信号が構成される。

収縮パルスＰ５の期間はＴ５（μｓ）であり、その電位は正極性である。収縮パルスＰ５の期間では、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積が収縮し、その後のグラウンド電位の期間では、圧力室２０４ａ，２０４ｂの容積が収縮パルスＰ５による収縮から定常状態に復帰する。これにより、ノズル２０６ａ，２０６ｂ内に残留したインクのメニスカスが振動する。

収縮パルスＰ５の期間Ｔ５や電位Ｖ１は、圧力室２０４ａ，２０４ｂやノズル２０６ａ，２０６ｂ内に残留したインクがノズル２０６ａ，２０６ｂから吐出しない程度の値に設定されている。このような値は、経験的、実験的、あるいは理論的に定めればよい。

次に、ヘッドドライバ１０８の動作について説明する。
ヘッドドライバ１０８は、１頁の印刷を行うに際し、図９のフローチャートに沿って動作する。
すなわち、先ずヘッドドライバ１０８は、１頁分の印字データを取得する（ＡＣＴ１１）。印字データは、例えばインターフェイス１０３を介して外部装置から入力され、ＣＰＵ１００によってＲＡＭ１０２に記憶される。ヘッドドライバ１０８は、このように記憶された印字データをＲＡＭ１０２から取得する。

１頁分の印字データを取得した後、ヘッドドライバ１０８は、当該取得した印字データに基づき、シアン、マゼンダ、イェロー、ブラックのそれぞれについて当該１頁に含まれる各画素の階調値を決定する（ＡＣＴ１２）。

続いて、ヘッドドライバ１０８は、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋの温度センサ２０９ａ，２０９ｂの検出温度を取得する（ＡＣＴ１３）。

そして、ヘッドドライバ１０８は、取得した検出温度に基づいて、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋごとに、振動信号を各アクチュエータに供給する頻度を決定する（ＡＣＴ１４）。

本実施形態における検出温度と、振動信号の供給頻度との関係を、図１０に示す。ヘッドドライバ１０８は、検出温度が１５℃未満のとき振動信号を高頻度で供給し、検出温度が１５℃以上４０℃未満のとき振動信号を中頻度で供給し、検出温度が４０℃以上のとき振動信号を低頻度で供給する。このように、インクの温度が高いほどメニスカスを振動させる頻度を低くすることで、各アクチュエータの駆動に伴う発熱によるインク粘度の極端な低下が防止される。なお、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋに対応する供給頻度は、例えば各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋの温度センサ２０９ａ，２０９ｂの検出温度の平均値を用いて図１０の対応関係に基づき決定すればよい。

さらに、各頻度における振動信号の供給タイミングにつき、図１１、図１２、図１３の波形図を用いて具体的に説明する。図１１〜図１３は、ヘッドドライバ１０８が各アクチュエータに供給する１画素を形成するための駆動電圧を、インクを１滴も吐出させない場合（０ドロップ）、１滴吐出させる場合（１ドロップ）、２滴吐出させる場合（２ドロップ）、３滴吐出させる場合（３ドロップ）のそれぞれについて表した波形図である。図１１が高頻度で振動信号を供給する場合（検出温度１５℃未満）に対応し、図１２が中頻度で振動信号を供給する場合（検出温度１５℃以上４０℃未満）に対応し、図１３が低頻度で振動信号を供給する場合（検出温度４０℃以上）に対応する。

高頻度で振動信号を供給する場合には、図１１に示すように、０ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに１滴目，２滴目，３滴目の吐出信号を供給するタイミングで振動信号を供給し、１ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに２滴目，３滴目の吐出信号を供給するタイミングで振動信号を供給し、２ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに３滴目の吐出信号を供給するタイミングで振動信号を供給し、３ドロップならば振動信号を供給しない。

中頻度で振動信号を供給する場合には、図１２に示すように、０ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに１滴目，２滴目の吐出信号を供給するタイミングで振動信号を供給し、１ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに２滴目の吐出信号を供給するタイミングで振動信号を供給し、２〜３ドロップならば振動信号を供給しない。

低頻度で振動信号を供給する場合には、図１３に示すように、０ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに１滴目の吐出信号を供給するタイミングで振動信号を供給し、１〜３ドロップならば振動信号を供給しない。

なお、高頻度、中頻度、低頻度いずれの場合においても、振動信号の収縮パルスＰ５の供給タイミングと、同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに供給する吐出信号の収縮パルスＰ３の供給タイミングとを一致させる。

ＡＣＴ１４において振動信号の供給頻度を決定した後、ヘッドドライバ１０８は、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋが有する各アクチュエータのそれぞれについて、そのアクチュエータで形成する各画素のＡＣＴ１２にて決定した階調値に応じ、ＡＣＴ１４にて決定した振動信号の供給頻度に対応する０〜３ドロップの波形を順次配置することにより、１頁を印刷するにあたって各アクチュエータに供給する駆動電圧の波形を決定する（ＡＣＴ１５）。

その後、ドラム４０による用紙Ｐの搬送に伴い、上記決定した波形の駆動電圧にて各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋが有する各アクチュエータを駆動し、１頁分の印刷を行う。このとき、各アクチュエータに供給する駆動電圧には、検出温度に応じた頻度の振動信号が含まれているので、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋの各ノズル２０６ａ，２０６ｂが適度に振動する。

なお、印刷ジョブが複数頁の印刷に係るものである場合、ヘッドドライバ１０８は再度ＡＣＴ１１からの処理を行い、次頁の印刷を行う。すなわち、振動信号の供給頻度は、印刷する頁ごとに変更される。

以上説明したように、本実施形態に係るインクジェットヘッド２０１は、各ノズル２０６ａ，２０６ｂ内のインクのメニスカスを各ノズル２０６ａ，２０６ｂからインクが吐出しない程度に振動させるための振動信号を、インクの温度に応じた頻度で各アクチュエータに供給する。このようにメニスカスを振動させれば、各ノズル２０６ａ，２０６ｂ内のインクが凝固し難くなるので、インク詰まりの発生を防止できる。さらに、インクの温度に応じて振動信号の供給頻度を変化させることで、各アクチュエータの動作に伴う発熱量を制御し、インクの過度な温度上昇を防ぐことができる。

また、インクジェットヘッド２０１は、各アクチュエータのうちの一部に吐出信号を供給するとともに、この吐出信号を上記一部のアクチュエータに供給するタイミングで残りのアクチュエータに振動信号を供給する。インクの吐出を休止しているノズルにおいてインク詰まりが生じ易いことに鑑みれば、このようにインク吐出を休止した状態にあるノズル内のメニスカスを振動させることで、振動信号の供給量を極力抑えることができ効率的である。さらに、吐出信号と振動信号の供給タイミング、より具体的には吐出信号および振動信号に含まれる収縮パルスＰ３，Ｐ５のタイミングを一致させることで、振動信号に基づくアクチュエータの動作によって生じる振動が周囲のノズルからのインク吐出に悪影響を及ぼし難くなる。

これらの他にも、本実施形態に係るインクジェットヘッド２０１ないしインクジェット記録装置１は、種々の好適な効果を奏する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。
通常、メニスカスを振動させる際の各アクチュエータの発熱量は、メニスカスを大きく振動させるほど高くなり、小さく振動させるほど低くなる。これに鑑み、本実施形態では、振動信号の供給頻度を一定とし、インクの温度に応じて振動信号によりメニスカスを振動させる振幅を変化させ、これにより各アクチュエータの発熱量を制御する点で、第１の実施形態と異なる。
第１の実施形態において図１〜図７を用いて説明した構成は、本実施形態でも同様である。その他、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。

本実施形態に係るヘッドドライバ１０８は、１頁の印刷を行うに際し、図１４のフローチャートに沿って動作する。
すなわち、先ずヘッドドライバ１０８は、１頁分の印字データを取得する（ＡＣＴ２１）。印字データは、例えばインターフェイス１０３を介して外部装置から入力され、ＣＰＵ１００によってＲＡＭ１０２に記憶される。ヘッドドライバ１０８は、このように記憶された印字データをＲＡＭ１０２から取得する。

１頁分の印字データを取得した後、ヘッドドライバ１０８は、当該取得した印字データに基づき、シアン、マゼンダ、イェロー、ブラックのそれぞれについて当該１頁に含まれる各画素の階調値を決定する（ＡＣＴ２２）。

続いて、ヘッドドライバ１０８は、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋの温度センサ２０９ａ，２０９ｂの検出温度を取得する（ＡＣＴ２３）。

そして、ヘッドドライバ１０８は、取得した検出温度に基づいて、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋごとに、各ノズル２０６ａ，２０６ｂ内のインクのメニスカスを振動させる振幅を決定する（ＡＣＴ２４）。メニスカスを振動させる振幅は、各アクチュエータに供給する振動信号の強度、すなわち収縮パルスＰ５の電位を高くするほど大きくなる。そこで、本実施形態においては、ＡＣＴ２４にて各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋごとに、収縮パルスＰ５の電位を決定する。

本実施形態における検出温度と、収縮パルスＰ５の電位との関係を、図１５に示す。ヘッドドライバ１０８は、検出温度が１５℃未満のとき収縮パルスＰ５の電位を第１の実施形態と同じく電位Ｖ１とし、検出温度が１５℃以上４０℃未満のとき収縮パルスＰ５の電位を電位Ｖ２（０＜Ｖ２＜Ｖ１）とし、検出温度が４０℃以上のとき収縮パルスＰ５の電位を電位Ｖ３（０＜Ｖ３＜Ｖ２）とする。このように、インクの温度が高いほど収縮パルスＰ５の電位を低くすることで、各アクチュエータの駆動に伴う発熱によるインク粘度の極端な低下が防止される。なお、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋに対応する収縮パルスＰ５の電位は、例えば各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋの温度センサ２０９ａ，２０９ｂの検出温度の平均値を用いて図１５の対応関係に基づき決定すればよい。

さらに、各頻度における振動信号の供給タイミングにつき、図１１、図１６、図１７の波形図を用いて具体的に説明する。高頻度で振動信号を供給する場合には、第１の実施形態と同様に、図１１に示すタイミングで電位Ｖ１の振動信号を供給する。

中頻度で振動信号を供給する場合には、図１６に示すように、０ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに１滴目，２滴目，３滴目の吐出信号を供給するタイミングで電位Ｖ２の収縮パルスＰ５に相当する振動信号を供給し、１ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに２滴目，３滴目の吐出信号を供給するタイミングで電位Ｖ２の収縮パルスＰ５に相当する振動信号を供給し、２ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに３滴目の吐出信号を供給するタイミングで電位Ｖ２の収縮パルスＰ５に相当する振動信号を供給し、３ドロップならば振動信号を供給しない。

低頻度で振動信号を供給する場合には、図１７に示すように、０ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに１滴目，２滴目，３滴目の吐出信号を供給するタイミングで電位Ｖ３の収縮パルスＰ５に相当する振動信号を供給し、１ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに２滴目，３滴目の吐出信号を供給するタイミングで電位Ｖ３の収縮パルスＰ５に相当する振動信号を供給し、２ドロップならば同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに３滴目の吐出信号を供給するタイミングで電位Ｖ３の収縮パルスＰ５に相当する振動信号を供給し、３ドロップならば振動信号を供給しない。

なお、高頻度、中頻度、低頻度いずれの場合においても、振動信号の収縮パルスＰ５の供給タイミングと、同じ相のノズル列に対応する他のアクチュエータに供給する吐出信号の収縮パルスＰ３の供給タイミングとを一致させる。

ＡＣＴ２４において収縮パルスＰ５の電位を決定した後、ヘッドドライバ１０８は、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋが有する各アクチュエータのそれぞれについて、そのアクチュエータで形成する各画素のＡＣＴ２２にて決定した階調値に応じ、ＡＣＴ２４にて決定した振動信号の強度に対応する０〜３ドロップの波形を順次配置することにより、１頁を印刷するにあたって各アクチュエータに供給する駆動電圧の波形を決定する（ＡＣＴ２５）。

その後、ドラム４０による用紙Ｐの搬送に伴い、上記決定した波形の駆動電圧にて各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋが有する各アクチュエータを駆動し、１頁分の印刷を行う。このとき、各アクチュエータに供給する駆動電圧には、検出温度に応じた強度の振動信号が含まれているので、各記録ヘッド４３Ｃ、４３Ｍ、４３Ｙ、４３Ｋの各ノズル２０６ａ，２０６ｂが適度に振動する。

なお、印刷ジョブが複数頁の印刷に係るものである場合、ヘッドドライバ１０８は再度ＡＣＴ２１からの処理を行い、次頁の印刷を行う。

以上説明したように、本実施形態に係るインクジェットヘッド２０１は、各ノズル２０６ａ，２０６ｂ内のインクのメニスカスを、インクの温度に応じた振幅で、各ノズル２０６ａ，２０６ｂからインクが吐出しない程度に振動させる。このような構成であっても、第１の実施形態と同様にメニスカスの振動によって各ノズル２０６ａ，２０６ｂのインク詰まりを防止でき、さらに各アクチュエータの動作に伴う発熱量を制御してインクの過度な温度上昇を防ぐことができる。

その他、第１の実施形態と同様の効果を奏することはいうまでもない。

（変形例）
上記各実施形態に開示された構成は、実施段階において各構成要素を適宜変形して具体化できる。

例えば、上記各実施形態では、１つのノズル２０６ａ，２０６ｂからのインク吐出により、４階調の画素を形成する場合を例示した。しかしながら、３以下または５以上の階調の画素を１つのノズル２０６ａ，２０６ｂで形成する場合に対しても、上記各実施形態にて開示したメニスカスを振動させるための構成を適用できる。

また、上記各実施形態では、インクの温度に応じて振動信号の供給頻度や強度を図１０，図１５に示した３段階で変化させる場合を例示した。しかしながら、振動信号の供給頻度や強度をインクの温度に応じてより多段階で変化させてもよいし、２段階のみで変化させてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェット記録装置、４…画像形成部、４０…ドラム、４３…記録ヘッド、１００…ＣＰＵ（コントローラ）、１０８…ヘッドドライバ、２０１…インクジェットヘッド、２０３ａ，２０３ｂ…共通圧力室(第１の圧力室)、２０４ａ，２０４ｂ…圧力室(第２の圧力室)、２０６ａ，２０６ｂ…ノズル、２０７ａ，２０７ｂ…振動板（アクチュエータの一部）、２０８ａ，２０８ｂ…圧電素子（アクチュエータの一部）、２０９ａ，２０９ｂ…温度センサ、Ｐ１…拡張パルス、Ｐ２…グラウンド電位、Ｐ３…収縮パルス、Ｐ４…グラウンド電位、Ｐ５…収縮パルス、ＡＬ…固有振動周期

Claims (6)

1. インクが充填される圧力室と、
   前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、
   前記圧力室の容積の変化に伴い、前記圧力室内のインクを吐出するノズルと、
   インクの温度を検出する温度センサと、
   前記ノズルからインクを吐出させるための吐出信号を前記アクチュエータに供給するとともに、前記ノズル内のインクのメニスカスを前記ノズルからインクが吐出しない程度に振動させるための振動信号を、前記温度センサの検出温度に応じた頻度で前記アクチュエータに供給するコントローラと、
   を備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記コントローラは、前記検出温度が高いほど、前記振動信号を前記アクチュエータに供給する頻度を下げることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. インクが充填される圧力室と、
   前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、
   前記圧力室の容積の変化に伴い、前記圧力室内のインクを吐出するノズルと、
   インクの温度を検出する温度センサと、
   前記ノズルからインクを吐出させるための吐出信号を前記アクチュエータに供給するとともに、前記ノズル内のインクのメニスカスを前記温度センサの検出温度に応じた振幅で前記ノズルからインクが吐出しない程度に振動させるための振動信号を前記アクチュエータに供給するコントローラと、
   を備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 前記コントローラは、前記検出温度が高いほど、前記振動信号にて前記メニスカスを振動させる振幅を小さくすることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 複数の前記圧力室、前記各圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の前記アクチュエータ、前記各圧力室の容積の変化に伴い前記各圧力室内のインクをそれぞれ吐出する複数の前記ノズル、を備え、
   前記コントローラは、前記各アクチュエータのうちの一部に前記吐出信号を供給するとともに、この吐出信号を前記一部のアクチュエータに供給するタイミングで残りのアクチュエータに前記振動信号を供給することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載のインクジェットヘッド。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１に記載のインクジェットヘッドと、
   画像を形成するための記録媒体を前記ノズルからインクが吐出される位置に搬送する搬送機構と、
   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。

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