JP3480494B2 - インクジェット記録ヘッドのインク滴吐出能力回復方法、及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド型インク
ジェットプリンタに関するもので、より詳細には記録ヘ
ッドの目詰まり防止技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】オンデマンド型インクジェット記録ヘッ
ドは、複数のノズル開口と、各ノズル開口に連通する圧
力発生室を備え、印字信号に対応して圧力発生室を膨
張、収縮させてインク滴を発生させるように構成されて
いる。ところで、記録媒体に付着したインク滴は、紙質
などによっては滲んだり、また他の部材と接触してこす
れが生じるので、可及的速やかに溶媒が揮散して固化す
るように調製されている。このため、印字動作を中断し
たり、またインク滴を頻繁に吐出しないノズル開口のイ
ンクは、溶媒が揮散して目詰まりを生じるという問題が
ある。このような問題を解消するために、印字動作を比
較的長時間休止させる場合には、ノズル開口にキャップ
を装着してインク溶媒の揮散を防止する対策を講じるこ
とが必要となる。しかしながら印字動作中であっても、
ノズル開口のすべてが均等にインク滴を発生するのでは
なく、ノズル開口の配列位置によってはインク吐出の頻
度が極めて低くなるものも存在する。このような問題を
解消するために、印字動作を一定時間継続した場合に
は、記録ヘッドを非印字領域に待避させ、ここですべて
のノズル開口からインク滴を強制的に吐出させることが
行われているが、印字動作の中断を必要とするため、印
刷速度の低下を招くという問題がある。このような問題
を解消するために、印字動作中にインク滴を発生しない
ノズル開口に連通する圧力発生室に設けられた圧電振動
子に、電流制限抵抗を介して印字信号を印加して、ノズ
ル開口近傍のメニスカスを微小振動させるようにした目
詰まり防止技術も提案されている（特開昭５５−１２３
４７６号公報、特開昭５７−６１５７６号公報、米国特
許第４３５０９８９号明細書）。この目詰まり防止技術
によれば、インク滴の強制的な吐出の周期を可及的に延
長できるものの、目詰まり発生時にはインク滴を強制的
に排出させることが必要となり、インクの浪費を招くと
いう問題を抱えている。さらには、ノズル開口近傍でイ
ンクを揺動させる信号を生成するために、電源電圧の調
整や、抵抗値の調整を必要とするため、回路構成が複雑
になるという問題を抱えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは目詰まり発生時に吐出させるインク滴のインク量を
可及的に少なくすることができるインクジェット記録ヘ
ッドのインク滴吐出能力回復方法を提案することであ
る。また本発明の他の目的は、上記インク滴吐出能力回
復方法を実行するのに適したインクジェット記録装置を
提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために、圧電振動子の変位により圧力発生室を膨張、
収縮させてノズル開口近傍のメニスカスを揺動させる工
程と、メニスカスの揺動を所定時間実行させた後に前記
ノズル開口に対して吐出回復操作を実行する工程と、を
備えるようにした。

【０００５】

【作用】インク滴を噴射しないノズル開口のメニスカス
を揺動させて圧力発生室内に存在するインクとノズル開
口近傍のインクとを撹拌させて、ノズル開口近傍のイン
クに溶媒を補給する。そしてメニスカスの揺動を所定時
間実行させた後のノズル開口近傍のインクの粘度が低下
している状態で吐出能力を回復させる操作を実行するか
ら少ない量のインクの吐出で吐出能力を回復できる。

【０００６】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明の駆動方式を適用
するのに適したインクジェット記録装置の一例を示すも
のであって、図中符号１は、インクジェット式ライン記
録ヘッドで、印字位置Ｐ１、吐出回復位置Ｐ２、及びキ
ャッピング位置Ｐ３に移動できるように駆動機構２に設
けられている。３は、ライン記録ヘッド１に対向して配
置されたインク像保持ドラムで、図示しない駆動機構に
より一定の回転速度で駆動されるドラム４の表面にイン
クのにじみを生じさせることがなく、しかも記録用紙へ
のインクの転写に優れた材料、例えばシリコンゴム等に
より形成されたインク像保持層５を被覆して構成されて
いる。尚、インク像保持手段としてドラムの代わりにベ
ルトを用いてもよい。インク像保持ドラム３に対向する
位置にはカセット６から送り出された記録用紙をインク
像保持ドラム３に圧接する圧力ローラ７が配置されてい
る。圧力ローラ７は、偏心軸８により支持され、インク
像形成時には上方に待避し、また転写時には降下してバ
ネ９の圧力を伝達するバックアップローラ１０に当接し
ている。

【０００７】また、インク像保持ドラム３の周囲には残
留したインクを除去するドラムクリーナ１１や、インク
像の乾燥を促進するためのヒータ１２、ドラム表面から
記録用紙を分離するための剥離機構１３などが配置され
ている。

【０００８】１５は、クリーニング部材で記録ヘッド１
が位置Ｐ２に待避した時に駆動させてノズル開口面をワ
イパー１６によりクリーニングし、吐出回復動作を行わ
せるものであり、また１７は封止機構で、記録ヘッド１
が位置Ｐ３に待避した時に駆動されて、ゴム等からなる
封止部材１８により記録ヘッド１の前面に弾接してノズ
ル開口を封止するものである。

【０００９】図２、図３は前述の記録ヘッド１の一実施
例を示すものであって、図中符号３０は、ノズルプレー
トで、最大サイズの記録用紙の横幅の領域をカバーでき
る程度に、ノズル開口３１、３１‥‥を２０００個程
度、直線状や上下方向にずらせた千鳥状に位置するよう
に構成されている。なお、行方向に複数ドット分のピッ
チ、例えば５ドット分の間隔でノズルを複数、例えば４
００個配列し、インク像保持ドラムの１回転毎に記録ヘ
ッドを１ドット分ずつ移動させて複数、例えば５回転で
１頁分の画像形成が可能となる記録ヘッドを利用するこ
ともできる。

【００１０】３３は、スペーサで、隣接するノズル開口
を隔てるように、プリンタにセットされた時、水平方向
に等間隔で並ぶ圧力発生室３４、３４、３４‥‥を形成
する通孔３５、３５、３５‥‥を穿設して構成されてい
る。３７は、振動板形成部材で、圧力発生室３４に対向
する部分を薄肉部３８として形成され、また後述するイ
ンク流路４６、４７と対向する部分には薄肉部３８を挟
むように細長い矩形状の通孔３９、４０が穿設されてい
る。４２は、インク供給流路形成部材で、振動板形成部
材３７の薄肉部３８、３８、３８、３８‥‥に対向する
領域には振動子ユニット５０の圧電振動子４８、４８、
４８‥‥が貫通する振動ユニット貫通孔４３が、またイ
ンク供給路４６、４７に対向する部分には、長溝４４、
４５が形成されている。

【００１１】４８、４８、４８‥‥は、圧電振動子で、
可及的に低い駆動電圧で縦振動モードでの振動を発生す
るように電極と圧電振動材料をサンドイッチ状に形成し
て構成され、ノズル開口３１、３１、３１‥‥の数と同
数のものを基台４９に固定して振動子ユニットとして構
成されている。圧電振動子４８、４８、４８‥‥の先端
は流路構成部材４２の振動子ユニット貫通孔４３に接触
することなく挿通されて、その先端が振動板形成部材３
７の薄肉部３８、３８、３８‥‥に固定されている。な
お、図中符号５１は基台４６に形成された位置決め用の
突起で、インク流路形成部材４０の振動ユニット貫通孔
４１から突出して、振動板形成部材３７、スペーサ３
３、及びノズルプレート３０に形成されている位置決め
孔５２、５３、５４とで各部材の位置決め精度を確保す
るものである。

【００１２】このような転写方式を使用する記録ヘッド
は、インク像保持ドラム３に形成されたドットに含まれ
るインク溶媒の速やかな揮散と、記録用紙への転写性を
向上させるために、例えば 顔料 ３ ｗｔ％ 樹脂 １２ ｗｔ％ トリエタノールアミン ５ ｗｔ％ ポリエチレングリコール ５ ｗｔ％ イソプロピルグリコール ４ ｗｔ％ 界面活性剤 ２ ｗｔ％ 水 ６９ ｗｔ％ なる組成のインクが使用される。

【００１３】このインクはインク供給手段２０からチュ
ーブ７１を介して記録ヘッド１に送り出され、同時にチ
ューブ７３によりインク供給手段２０に回収して循環さ
せながら圧力発生室に円滑に供給されている。

【００１４】図４は、上述したインクジェット記録装置
に使用する駆動回路の一実施例を示すものであって、図
中符号８０は制御信号発生回路で、外部装置からのタイ
ミング信号が入力する端子８１と、印字、非印字を指令
する指示信号が入力する端子８２とを備えており、後述
するスイッチングトランジスタ８５、８５、８５‥‥に
駆動信号を供給する出力端子８３を備えている。８４
は、駆動信号発生回路で、外部装置からのタイミング信
号に基づいて圧電振動子４８を作動させる台形状の駆動
信号を発生するように構成されている。８５は、スイッ
チングトランジスタで、この実施例ではゲート電圧が零
の場合にはオフとなるエンハンスメント型ＭＯＳトラン
ジスタで構成されており、ゲートには制御信号発生回路
８０からの指示信号が入力していて、駆動信号発生回路
により生成された駆動信号を圧電振動子４８に印加して
インク滴を発生程度の変位を圧電振動子４８、４８、４
８‥‥に生じさせたり、また非印字時には駆動信号を利
用してインク滴が生じない程度の微小振動を生じさせる
ように構成されている。

【００１５】図５は、前述の制御信号発生回路８０の一
実施例を示すものであって、図中符号９０は、端子８１
から入力したタイミング信号を一定幅のパルス信号に変
換するワンショットマルチバイブレータ、９１はワンシ
ョットマルチバイブレータ９０からの信号と端子８２か
らの指示信号の論理積を出力するアンド回路、９２は指
示信号を反転させるインバータ、９３は、ワンショット
マルチバイブレータ９０とインバータ９２とからの信号
の論理積を出力するアンド回路である。９４は、ワンシ
ョットマルチバイブレータで、アンド回路９３からの信
号により一定パルス幅の信号を出力するものである。こ
れらアンド回路９１、及びワンショットマルチバイブレ
ータ９４からの信号は、オア回路９５を介して制御信号
として端子８３から出力される。このように構成された
回路が上記制御信号発生回路８０にはノズル開口の数に
一致する数だけ用意されている。

【００１６】図６は前述の駆動信号発生回路８４の一実
施例を示すものであって、図中符号１００は、外部装置
からのタイミング信号を一定幅のパルス信号に変換する
ワンショットマルチバイブレータで、タイミング信号に
同期して出力端子から正信号、負信号を出力する。一方
の端子にはＮＰＮ型トランジスタ１０１のベースが接続
され、これにはＰＮＰ型トランジスタ１０２が接続され
ていて、タイミング信号が入力した時点で、電源電圧VH
からトランジスタ１０８のベースーエミッタ間電圧VBE1
02を差し引いた電圧（VH−VBE102）に到達するまでコン
デンサ１０３を一定電流Irで充電させるようになってい
る。ワンショットマルチバイブレータ１００の他方の端
子にはＮＰＮ型トランジスタ１０８が接続されていて、
タイミング信号が切り替わった時点で、トランジスタ１
０２がオフとなり、代わってトランジスタ１０８がオン
となって、コンデンサ１０３に充電されている電荷がト
ランジスタ１０８のベースーエミッタ間電圧VBE108に到
達するまで一定電流Ifで放電される。

【００１７】すなわちトランジスタ１０２のベースーエ
ミッタ間電圧をVBE102、抵抗１０６の抵抗値をＲrとす
ると、充電電流Irは Ir＝Vbe102／Ｒr となり、またコンデンサ１０３の容量をＣ0とすると、
充電電圧の立ち上がり時間Ｔrは、 Ｔr＝Ｃ0×（VH−VBE102）／Ir となる。一方、駆動信号の放電電流Ifは、トランジスタ
１０８のベースーエミッタ間電圧をVBE108、抵抗１０７
の抵抗値をＲfとすると、 If＝Vbe108／Ｒr となり、また立ち下がり時間は、 Ｔf＝Ｃ0×（VH−VBE108）／If となる。（なお、トランジスタのベースーエミッタ間の
電圧は、通常０．７ボルト程度で電源電圧３０ボルトに
比較して無視できる程度に小さいので、以下の説明にお
いては、ベースエミッタ間電圧を０ボルトとして説明す
る。） この結果、コンデンサ１０３の端子電圧は一定の勾配で
上昇する領域と、一定値を保持する飽和領域と、一定の
勾配で降下する領域を備えた台形状の波形となる。この
電圧は、トランジスタ１０９、１１０により電流増幅さ
れて、端子８６から各圧電振動子４８、４８、４８‥‥
に駆動信号として出力される。

【００１８】つぎに上述した駆動信号発生回路を用いて
圧電振動子を駆動した場合の動作について説明する。制
御信号発生回路からタイミング信号が入力すると、駆動
信号発生回路は、トランジスタ１０２、１０７をオンー
オフさせて台形状の電圧波形の駆動信号を出力する。一
方、印字対象となっている圧電振動子４８に接続されて
いるスイッチングトランジスタ８５は、制御信号発生回
路８０によりオンにされているから、駆動信号により充
電されることになる。

【００１９】制御信号発生回路８０は、外部装置から印
字信号を受けて印字すべきノズルに接続する圧電振動子
４８、４８、４８‥‥に接続するスイッチングトランジ
スタ８５に信号を出力してこれをオンにする。この結
果、駆動信号発生回路８４で発生した前述の台形状の駆
動信号が圧電振動子４８に流れ込み、圧電振動子４８を
一定電流で充電する。これにより印字のためにインク滴
を放出すべき圧電振動子４８、４８、４８‥‥が収縮し
て圧力発生室が拡張する。そして一定時間が経過する
と、前述したようにトランジスタ１０８がオンになって
コンデンサ１０３が放電されるので、これに伴って圧電
振動子４８、４８、４８‥‥の電荷も放電し、圧電振動
子４８、４８、４８‥‥が伸長して圧力発生室が圧縮さ
れる。これにより図８（ａ）乃至（ｅ）に示したように
圧力発生室内のインクが圧縮されてノズル開口からイン
ク滴Ｋとなって飛翔することになる。

【００２０】一方、ドットを形成する必要のないノズル
に接続する圧電振動子４８、４８、４８‥‥に接続する
スイッチングトランジスタ８５、８５、８５‥‥には印
字信号が与えられないものの、ワンショットマルチバイ
ブレータ９４から予め定められた時間幅のパルス信号Ｐ
（図７）が出力する。この結果、スイッチングトランジ
スタ８５、８５、８５‥‥がこのパルス信号Ｐに一致す
る時間だけオンとなり、印字動作が不要な圧電振動子４
８、４８、４８‥‥に対しても充電が開始されることに
なる。所定時間が経過してワンショットマルチバイブレ
ータ９４からのパルス信号Ｐが立ち下がると、駆動信号
の未だ立ち上がりの途中でスイッチングトランジスタ８
５がオフとなってしまうため、この時点までの電圧Vdで
充電が終了する。

【００２１】ところで、このオフとなった段階からスイ
ッチングトランジスタ８５、８５、８５‥‥に駆動信号
の電圧がそのまま印加されることになるが、前述したよ
うに圧電振動子４８、４８、４８‥‥が電圧（Vc−Vd）
に充電されているため、最高でも圧電振動子８５、８
５、８５‥‥の充電電圧Vdと駆動信号の最高電圧Vcとの
差分Vc−Vdだけが印加するにすぎないから、従来のよう
に非印字時中オフ状態を維持する場合の電圧（Vc）に比
較してスイッチングトランジスタ８５、８５、８５‥‥
として耐電圧定格の低いトランジスタを使用することが
可能となる。

【００２２】このように電圧Vdで充電された状態で、ド
ットを形成すべき圧電振動子と同様にトランジスタ１０
８（図６）がオンとなった時点で、圧電振動子の電荷が
放電されると、充電電圧Vc−Vdに比例した分だけ伸長す
ることになる。もとよりこの伸長の度合は、印字のため
に選択された圧電振動子の伸長の度合に比較して小さい
から、圧力発生室を構成している振動部材が若干振動す
ることになる。

【００２３】この結果、圧電振動子は印字時よりも小さ
な電圧VSに基づいて伸長することになって、ノズル開口
からインク滴を飛翔させるに足る伸長を起こすことがで
きず、ただ圧力発生室のインクに微小な振動を与えるこ
とになる。この振動は圧力発生室のインクを伝搬してノ
ズル開口に到達する。ノズル開口近傍に形成されている
メニスカスＭは、伝搬してきた圧力波によりインク飛翔
方向に平行に振動するから（図９（ａ）乃至（ｅ））、
非印字状態でノズル開口３１近傍で生成しようとするイ
ンクの膜発生が阻害されることになる。

【００２４】以下、タイミング信号に合わせてドットを
形成すべきノズル開口に属する圧電振動子８５は、イン
ク滴を発生させるに足る電圧で充放電が行なわせ、また
ドットを形成する必要のないノズル開口に属する圧電振
動子８５にはインク滴を飛翔させるに至らない程度の電
圧Vdでの充放電を行わせてノズル開口のインクを揺動さ
せてるという動作を併行して実行させる。

【００２５】また、非印字時に圧電振動子４８に印加さ
れた電力は、圧電振動子４８の誘導体損失やオーム抵抗
損失などにより一部が消費され、圧電振動子４８を発熱
させることになる。この結果、長期間の休止による圧電
振動子４８の冷却を防止して、温度降下による圧電振動
子の吸湿防止に寄与することになる。このような非印字
時における微小駆動信号の印加は、特に圧電材料とＡｇ
Ｐｄを主成分とする電極材料とをサンドイッチ状に積層
した振動子のように水分の存在下で銀が析出する現象、
いわゆるマイグレーションが生じやすい圧電振動子をイ
ンク溶媒の蒸気で湿度が高い環境で使用しなければなら
ないインクジェット記録ヘッドには極めて有効に作用す
る。

【００２６】ところでこの実施例に用いられている転写
式インクジェット記録装置においては、前述したように
ノズル開口の目詰まりを解消するためにノズル開口をワ
イパ等で払拭するクリーニング手段と、一定時間毎に印
字データとは無関係にインク滴を強制的に吐出させるフ
ラッシング手段とを備えている。インクの組成や、周囲
環境の温度、湿度等にも左右されるが、前述したような
インクを用いると、非印字状態が１．２秒間継続する
と、ノズル開口にインクの膜が発生してフラッシング操
作を行わないと次の印字が不能になってしまう程度の膜
が形成されてしまい、また非印字状態が３０秒間継続す
るとフラッシング操作だけでは目詰まりを解消すること
ができずクリーニング操作が必要となる。

【００２７】上述したように非印字時にノズル開口のメ
ニスカスを揺動させる程度に駆動信号の電圧レベルを下
げて圧電振動子に印加して、非印字状態を継続させたと
ころ、図１０に示したように６００秒程度まではインク
滴の噴出動作が行われなくても、印字品質を一定に保持
することができ、また６００秒乃至８５０秒程度被駆動
状態に放置された場合でもフラッシング動作を行えば、
正常な印字が可能であった。また、たとえフラッシング
操作が必要となるような目詰まりを生じた場合にでも、
図１１に示したようにノズル開口の目詰まりを完全に解
消するために印加すべきインク吐出パルス数、つまりイ
ンク消費量がメニスカスの揺動継続時間と反比例するよ
うに少なくなった。

【００２８】さらにクリーニング操作を必要とするよう
なひどい目詰まりを起こした場合にあっても第２の駆動
信号を圧電振動子に一定時間印加してメニスカスを揺動
させた後、クリーニング操作を行うと、図１２に示した
ようにクリーニング操作だけを行う場合に比較してメニ
スカスの揺動継続時間に反比例して短い時間で目詰まり
を解消することができた。以上のことから、非印字時に
メニスカスを揺動させる程度の低いレベルの駆動信号を
圧電振動子に印加することが極めて有用な手段であるこ
とが判明した。

【００２９】また、このような圧電振動子により振動板
を押圧してインク滴を発生させる記録ヘッドにおいて
は、印字領域に対応する圧力発生室には圧電振動子の伸
縮による大きな応力を受けているため、局部的なたわみ
が生じてドット形成位置に狂いが生じるなどの問題があ
る。しかしながら、上述したように非印字状態において
も圧電振動子に微小な駆動信号が印加されると、非印字
領域の圧力発生室にも或程度の応力が生じるから、記録
ヘッド全体としての歪みが緩和されて、印字品質の向上
に寄与するという効果がある。

【００３０】なお、上述の実施例においてはノズル開口
の両側からインクを供給する形式の記録ヘッドに例を採
って説明したが、図１３に示したようにノズル開口１１
３が穿設されたノズルプレート１１４と、スペーサ部材
１１５と、振動板１１６とにより圧力発生室１１７を形
成し、この圧力発生室１１７の一側からインク供給管１
１８によりインクを供給して、圧電振動子１１９により
振動板１１６を押圧してインク滴を発生させるように構
成されたインクジェット記録ヘッドに適用しても同様の
作用を示すことは明らかである。

【００３１】ところで、ノズル開口近傍でメニスカスを
形成しているインクは、溶媒の蒸気圧が気温の変化に影
響を受けるため、図１４に示したように温度が高くなる
程短時間で膜を形成することになる。図１５はこのよう
な問題に対処するために構成された駆動回路の一実施例
を示すものであって、図中符号１２０は、パルス幅制御
回路で、ノズル開口近傍の外気温を検出する温度検出手
段１２１からの信号により、外気温により変化するイン
ク膜形成能力と、このときの膜形成を阻害するに最適な
揺動振幅との関係を格納した記憶手段１２４からデータ
を読み出して、このデータに基づいてワンショットマル
チバイブレータ９４のパルス幅を設定するように構成さ
れている。なお、図中符号１２２はアナログーデイジタ
ル変換手段を示す。

【００３２】この実施例によれば、例えば図１６に示し
たように個々の記録ヘッドの構造やインクの組成に対応
した環境温度に起因する膜形成能力と、これを阻止する
ために必要なメニスカスの揺動振幅との関係を記憶手段
１２４に格納しておくと、温度検出手段１２１により検
出された外部環境の温度Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に対応して揺動
信号のレベルを表すデータV1、V2、V3が読み出される。
この結果、非印字期間に印加すべき電圧に対応してワン
ショットマルチバイブレータ９４のパルス幅を、温度が
低い場合には短く、また温度が高い場合には長くなるよ
うに自動的に調整して、無用な吐出を招くことなく非印
字状態にあるメニスカスの膜形成を阻害する程度に揺動
させる。

【００３３】図１７は、本発明の記録ヘッド駆動回路の
他の実施例を示すブロック図であって、図中符号１３０
は、後述する制御信号発生回路で、端子１３１、１３２
のそれぞれに外部装置からの印字信号とタイミング信号
とが入力し、また端子１３３、１３４、１３５からそれ
ぞれシフトクロック信号、印字信号、ラッチ信号を出力
するように構成されている。１３８、１３８、１３８‥
‥は、ラッチ回路を構成するフリップフロップ回路であ
り、また１３９、１３９、１３９‥‥はシフトクロック
回路を構成するフリップフロップ回路で、フリップフロ
ップ回路１３９から出力された印字信号をフリップフロ
ップ回路１３８にラッチして各スイッチングトランジス
タ８５、８５、８５‥‥に出力するように構成されてい
る。

【００３４】図１８は前述の駆動信号発生回路８０の一
実施例を示すもので、図中符号１４０は、端子１３２に
入力したタイミング信号に基づいて作動する発振器１４
１からのクロック信号により作動して、端子１３１から
入力した外部装置からの印字信号をメモリ１４２に格納
させるものである。

【００３５】図中符号１４３は、ワンショットマルチバ
イブレータで、接続されている圧電振動子４８、４８、
４８‥‥の数だけアドレスカウンタ１４０のカウントが
進んだとき、アドレスカウンタ１４０から出力されるキ
ャリー信号により、設定されたパルス幅のラッチ信号を
端子１３５に出力するものである。このラッチ信号は端
子１３３に出力するとともに、フリップフロップ回路１
４４により分周されて、切換え信号となって図１９（I
V）に示したようにメモリ１４２に記憶されている印字
信号と、切換信号によりゲートされ、これに接続されて
いる圧電振動子４８、４８、４８‥‥の全てを選択する
信号をラッチ信号の１周期ごとに交互に端子１３４に出
力させる。端子１３４に出力された印字信号は、端子１
３３のシフトクロック信号により図１７のシフトレジス
タを構成しているフリップフロップ回路１３９に出力さ
れ、ラッチ信号の立ち上がりエッジにより、このフリッ
プフロップ回路１３９に接続されているフリップフロッ
プ回路１３８にラッチされる。

【００３６】ドットを形成すべき圧電振動子は、図１９
（IV）において印字データＡがフリップフロップ回路１
３８に保持された区間（以下、印字区間Ａという）で
は、フリップフロップ回路１３８からの信号により前述
したのと同様に飽和電圧まで到達する台形状の駆動信号
が印加され、インク滴を生成するに足る伸縮を行わせる
ことになる。一方、非印字状態を維持すべき圧電振動子
は、同図（IV）において印字データＢがフリップフロッ
プ回路１３８に保持された区間（以下、印字区間Ｂとい
う）では駆動信号の電圧上昇途中でスイッチングトラン
ジスタ８５がオンからオフに転じてしまうため、最高電
圧の小さな台形状の電圧が圧電振動子４８、４８、４８
‥‥に印加されることになる。この結果、ドットを形成
すべき圧電振動子の放電とタイミングを合わせて、非印
字状態におかれている圧電振動子４８、４８、４８‥‥
も電圧Vc−Vdの電圧で持って放電するから、インク滴を
形成しない程度の小さな伸縮を行うことになって、ノズ
ル開口近傍のメニスカスが揺動し、非印字期間における
膜形成を阻止することになる。

【００３７】図２０は、駆動信号発生回路の他の実施例
を示すものであって、図中符号１５０はワンショットマ
ルチバイブレータで、端子８１に入力したタイミング信
号に同期して、予め設定されたパルス幅のパルス信号を
出力するもので、これの反転端子にはＰＮＰ型トランジ
スタ１５１が接続されている。そしてトランジスタ１５
１に直列に接続されているコンデンサ１５２は、初期状
態では給電端子の電圧−VHにより充電されている。この
ため、トランジスタ１５１がオンになると、トランジス
タ１５４により一定電流Irがコンデンサ１５１に流れ込
んでコンデンサ１５１が充電されることになる。そして
コンデンサ１５２に並列に接続されているダイオード１
５３によりコンデンサ１５１の端子電圧が０ボルトとな
った時点で充電が終了する。

【００３８】一方、ワンショットマルチバイブレータ１
５０が反転すると、トランジスタ１５６がオンとなって
コンデンサ１５２は、その端子電圧が、給電端子電圧−
VHに到達するまでトランジスタ１５８により放電電流を
一定に制限されながら放電する。これら充電電流と放電
電流は、ＮＰＮ型トランジスタ１５９とＰＮＰ型トラン
ジスタ１６０により増幅されて端子８６から圧電振動子
８５、８５、８５‥‥に出力される。

【００３９】図２１は、前述の駆動信号発生回路により
記録ヘッドを駆動した場合の波形図を示すもので、ドッ
トを形成すべき圧電振動子４８、４８、４８‥‥は同図
IIIにおける印字区間Ａとして示した期間においては、
前述の実施例における信号とは極性が反転した駆動信号
が印加されることになる。また非印字期間においては印
字区間Ｂとして示した期間でインク滴を発生させること
のない程度の小さな電圧が圧電振動子に印加されて、ノ
ズル開口近傍のメニスカスを微小振動させてノズル開口
近傍のインクが膜を形成するのを防止する。そして非印
字状態におかれているスイッチングトランジスタ８５、
８５、８５には、圧電振動子４８、４８、４８‥‥に印
加された揺動用の充電電圧Vd分だけ低い電圧Vc−Vdが作
用することになるから、スイッチングトランジスタとし
て小さな定格耐圧のものを使用することが可能となる。

【００４０】図２２は、前述した図２１の駆動信号発生
回路の変形例を示すものであって、この実施例において
は図２１におけるフリップフロップ回路１５０に相当す
る回路１７０を、３つのワンショットマルチバイブレー
タ１７１、１７２、１７３とアンド回路１７４により構
成したものである。この実施例においては、端子８１に
タイミング信号が入力すると、ワンショットマルチバイ
ブレータ１７１に設定されているパルス幅のパルスが出
力される。このワンショットマルチバイブレータ１７１
の反転信号の立ち上がりによりアンド回路１７４には、
ワンショットマルチバイブレータ１７３からの出力との
論理積（図２３ II）を出力する。

【００４１】ワンショットマルチバイブレータ１７１か
らのパルスの部分ではＰＮＰトランジスタ１５１がオン
となり、初期状態で−VHで充電されているコンデンサ１
５２をトランジスタ１５４により定まる一定電流Irによ
り充電する。このようにしてコンデンサ１５２が０ボル
トまで充電されると、ダイオード１５３により充電動作
が停止される。次ぎにワンショットマルチバイブレータ
１７１から反転信号が出力されると、トランジスタ１５
１がオフとなる。続いてワンショットマルチバイブレー
タ１７２が反転出力が’０’になると、トランジスタ１
５６がオンとなってコンデンサ１５２が放電し、給電端
子電圧−VHに到達するまで、トランジスタ１５８により
電流制限を受けながら一定電流Ifで放電する。また、ワ
ンショットマルチバイブレータ１７１の信号のうち、ワ
ンショットマルチバイブレータ１７３により設定される
部分では、トランジスタ１５１が再びオンとなってコン
デンサ１５２を前述と同様に一定電流Ifにより充電す
る。

【００４２】図２４は、本発明の他の実施例を示すもの
で、図中符号１８０、１８０、１８０‥‥は、ＯＲ回路
で、シフトレジスタを構成するフリップフロップ回路１
８１、１８１、１８１‥‥とスイッチング手段８５、８
５、８５‥‥との間に接続され、一方の端子には後述す
る制御信号発生回路１８３から、これらスイッチングト
ランジスタ８５、８５、８５‥‥をオンにする全オン信
号が、また他方の端子にはフリップフロップ回路１８
１、１８１、１８１‥‥からの信号が入力している。１
８２、１８２、１８２‥‥は、シフトレジスタを構成す
るフリップフロップ回路で、制御信号発生回路１８３か
らのシフトクロックと、印字信号が入力していて、クロ
ック信号に同期して印字信号を所定の段に移動させて、
フリップフロップ回路１８１、１８１、１８１‥‥にラ
ッチさせるものである。

【００４３】図２５は、前述の制御信号発生回路の実施
例を示すもので、この実施例では２つのメモリ１９０、
１９１を備えていて交互に記憶、読み出しを行うように
動作し、一方のものがホストから印字信号を記憶してい
る時、他方のメモリは印字信号を出力するようになって
いる。図中符号１９２はアドレスカウンタで、端子８１
に入力したタイミング信号により作動する発振器１９３
からのクロック信号により作動して、端子８１から入力
した外部装置からの印字信号を選択された方のメモリ１
９０、１９１に格納させるものである。１９５は、ワン
ショットマルチバイブレータで、接続されている圧電振
動子の数だけカウントが終了したときに出力されるアド
レスカウンタ１４０からのキャリー信号により設定され
たパルス幅のラッチ信号を端子１３６に出力するもので
ある。

【００４４】このラッチ信号はフリップフロップ回路１
９６により分周されて、切換え信号となってメモリ１９
０、１９１に記憶されている印字信号を交互に端子１３
５に出力させる。端子１３５に出力された印字信号は、
端子１３３のシフトクロック信号により図２４のシフト
レジスタを構成しているフリップフロップ回路１８２に
入力する。そして所定のフリップフロップ回路１８２に
シフトされた印字信号は、ラッチ信号の立ち上がりエッ
ジにより、このフリップフロップ回路１８２に接続され
ているフリップフロップ回路１８１に保持される。

【００４５】１９７は、ワンショットマルチバイブレー
タで、ワンショットマルチバイブレータ１９５からのラ
ッチ信号の立ち上がりにより起動してメニスカスを揺動
させるに足る電圧まで圧電振動子を充電するためのパル
スを発生させるものである。この信号は端子１３７から
出力して、図２４に示す駆動回路のオア回路１８０に入
力し、非印字状態にある圧電振動子４８、４８、４８‥
‥に接続するスイッチングトランジスタ８５、８５、８
５‥‥に印加される。なお、図中符号１９９はメモリ１
９０、１９１を切換えるための手段を示す。

【００４６】この実施例によればスイッチングトランジ
スタ８５、８５、８５‥‥に要求される耐圧を下げるこ
とができるばかりでなく、図１７、図２４に示した実施
例に対し制御信号発生回路１８３からフリップフロップ
回路１８１ヘの印字信号の転送速度を引き上げることが
できる。

【００４７】図２７は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号２００は、前述の図２０と同様の構
成を採る駆動信号発生回路、２０１は、前述した図６と
同様の構成を採る第２の駆動信号発生回路で、第１の駆
動回路２００の位相が異なる信号を出力するように構成
されている。２０３、２０３、２０３‥‥はフォトカッ
プラ等のアナログ信号が出力可能なアイソレータで、制
御信号発生回路１８３とスイッチングトランジスタ８
５、８５、８５‥‥のゲートとの間に接続されて、制御
信号発生回路１８３の入力により第２の駆動信号発生回
路２０１の波形に対応した信号をスイッチングトランジ
スタ８５、８５、８５に出力するものである。

【００４８】この実施例において制御信号発生回路１８
３からの指示信号は、アイソレータ２０３、２０３、２
０３‥‥に入力し、ここに入力している第２の駆動信号
発生回路２０１からの信号により電位変換され、スイッ
チングトランジスタ８５のゲートに出力する。第２の駆
動信号発生回路２０１からの信号はスイッチングトラン
ジスタ８５のソース端子にも入力するため、スイッチン
グトランジスタ８５、８５、８５‥‥のゲートーソース
間に印字信号と同一の信号が印加されることになる。印
字状態においては圧電振動子４８、４８、４８‥‥は第
２の駆動信号から第１の駆動信号分を減じた電圧が印加
され、また非印字状態においては第１の駆動信号の発生
時にスイッチングトランジスタ８５、８５、８５‥‥が
オフにされていることから第２の駆動信号だけが印加さ
れることになる。この結果、非印字状態においても圧電
振動子４８、４８、４８‥‥には微小な電圧が印加され
て、ノズル開口近傍のメニスカスを揺動させることにな
る。この実施例においても前述の実施例と同様にスイッ
チング手段の耐圧を下げることができる。

【００４９】なお、上述の実施例においてはスイッチン
グトランジスタとしてＮチャンネルエンハンスメントＭ
ＯＳトランジスタを用いたものを例に採って説明した
が、他の形式の固体スイッチング素子を用いても同様の
作用を奏することは明らかである。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ノ
ズル開口近傍のインクの粘度が低下している状態で吐出
能力を回復させる操作を実行でき、少ない量のインクの
吐出で吐出能力を回復できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるインクジェット記録装置の
一実施例を示す図である。

【図２】インクジェット記録ヘッドの一実施例を示す断
面図である。

【図３】同上記録ヘッドの構造を示す分解斜視図であ
る。

【図４】本発明に使用するインクジェット記録ヘッドの
駆動回路の一実施例を示すブロック図である。

【図５】制御信号発生回路の一実施例を示す回路図であ
る。

【図６】駆動信号発生回路の一実施例を示す回路図であ
る。

【図７】同上駆動回路の動作を示す波形図である。

【図８】図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ同上駆動回路
による印字時のメニスカスの状態を示す説明図である。

【図９】図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ同上駆動回路
による非印字時のメニスカスの状態を示す説明図であ
る。

【図１０】揺動信号の大きさと放置可能な時間との関係
を示す線図である。

【図１１】揺動信号印加時間とフラッシングによる吐出
回復までのインク消費量との関係を示す線図である。

【図１２】揺動信号印加時間と回復までに要するクリー
ニング操作の継続時間との関係を示す線図である。

【図１３】本発明の駆動方式が適用可能な他の形式のイ
ンクジェット記録ヘッドの一例を示す断面図である。

【図１４】圧電振動子が非印字状態にあるときに圧電振
動子に印加する電圧と、ノズル開口に目詰まりが生じる
までの時間との関係を、周囲環境の温度をパラメータと
して示す線図である。

【図１５】目詰まり防止のために印加する揺動信号を環
境の温度により調整するようにした実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１６】同上装置の記憶手段に格納すべきデータの一
例を示す線図である。

【図１７】本発明の駆動回路の他の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１８】同上駆動回路における制御信号発生回路の実
施例を示すブロック図である。

【図１９】同上駆動回路の動作を示す波形図である。

【図２０】駆動信号発生回路の他の実施例を示す回路図
である。

【図２１】同駆動信号発生回路の動作を示す波形図であ
る。

【図２２】駆動信号発生回路の他の実施例を示す回路図
である。

【図２３】同上駆動回路の動作を示す波形図である。

【図２４】本発明の駆動回路の他の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２５】同上駆動回路における制御信号発生回路の実
施例を示すブロック図である。

【図２６】同上駆動回路の動作を示す波形図である。

【図２７】本発明の駆動回路の他の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２８】同上装置の動作を示す波形図である。

【符号の説明】

１ インクジェット記録ヘッド ３ インク像保持ドラム ２０ インク供給手段 ３１ ノズル開口 ３４ 圧力発生室 ４８ 圧電振動子 ８０ 制御信号発生回路 ８４ 駆動信号発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平5−98072 (32)優先日 平成５年４月23日(1993．4．23) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） 前置審査 (72)発明者 中村 治夫 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 猿田 稔久 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−61576（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−164258（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子の変位により圧力発生室を膨
   張、収縮させてノズル開口近傍のメニスカスを揺動させ
   る工程と、メニスカスの揺動を所定時間実行させた後に 前記ノズル
   開口に対して吐出回復操作を実行する工程と、 からなるインクジェット記録ヘッドのインク滴吐出能力
   回復方法。
2. 【請求項２】 前記吐出回復操作が、前記ノズル開口か
   ら印刷信号とは無関係にインク滴を吐出させる操作であ
   る請求項１に記載のインク滴吐出能力回復方法。
3. 【請求項３】 前記吐出回復操作が、前記ノズル開口を
   クリーニング部材によりクリーニングする操作である請
   求項１に記載のインク滴吐出能力回復方法。
4. 【請求項４】 前記メニスカスの揺動が、外部から印加
   されるタイミング信号に同期して実行される請求項１に
   記載のインクジェット記録ヘッドのインク滴吐出能力回
   復方法。
5. 【請求項５】 圧電振動子の変位により圧力発生室を膨
   張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出するイン
   クジェット記録ヘッドと、 ノズル開口近傍のメニスカスを揺動させる程度の第１の
   駆動信号と、インク滴を吐出させる第２の駆動信号とを
   発生する駆動手段と、 を備え、印字時にはインク滴を吐出すべきノズル開口に
   属する前記圧電振動子に印字信号に対応して前記第２の
   駆動信号を出力し、非印字状態のノズル開口に属する前
   記圧電振動子に印字信号に対応して前記第１の駆動信号
   を印加し、さらに吐出回復を必要とする場合には第１の
   駆動信号を印加して前記メニスカスを揺動させた後、前
   記ノズル開口に対して吐出回復操作を行う制御手段を備
   えたインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記吐出回復操作が、前記第２の駆動信
   号を印加して目詰まり防止のためにインク滴を吐出させ
   る操作である請求項５に記載のインクジェット記録装
   置。
7. 【請求項７】 前記吐出回復操作が、前記ノズル開口を
   クリーニング部材によりクリーニングする操作である請
   求項５に記載のインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 前記駆動手段が、１印字周期内に第１の
   駆動信号と第２の駆動信号を発生する駆動信号発生手段
   と、印字状態、または非印字状態により前記第１、また
   は第２の駆動信号のいずれか一方を選択的に前記圧電振
   動子に出力する制御信号発生手段とにより構成されてい
   る請求項５に記載のインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 前記駆動手段が、外部からのタイミング
   信号に同期して台形状の電圧信号を発生する駆動信号発
   生手段と、印字状態、または非印字状態により前記電圧
   信号の立ち上がり時の出力時間を制御する信号を発生す
   る制御信号発生手段とにより構成されている請求項５に
   記載のインクジェット記録装置。
10. 【請求項１０】 圧電振動子の変位により圧力発生室を
    膨張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出するイ
    ンクジェット記録ヘッドと、前記圧電振動子を変位させ
    て前記圧力発生室を膨張、収縮させてノズル開口近傍の
    メニスカスを揺動させる駆動手段と、 前記駆動手段によるノズル開口近傍のメニスカスの揺動
    を所定時間実行させた後に前記ノズル開口に対して吐出
    回復操作を行う制御手段を備えたインクジェット記録装
    置。
11. 【請求項１１】 前記吐出回復操作が、前記ノズル開口
    から印刷信号とは無関係にインク滴を吐出させる操作で
    ある請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
12. 【請求項１２】 前記吐出回復操作が、前記ノズル開口
    をクリーニング部材によりクリーニングする操作である
    請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
13. 【請求項１３】 前記メニスカスの揺動が、外部から印
    加されるタイミング信号に同期されて実行される請求項
    １０に記載のインクジェット記録装置。