JP3644570B2

JP3644570B2 - Inkjet recording device

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Publication number: JP3644570B2
Application number: JP19533897A
Authority: JP
Inventors: 智昭中野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH1134325A

Description

【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し、特に非吐出ノズルに対してインク滴を吐出しない駆動波形を印加する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、複写装置等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドの所要のノズルからインク滴を吐出させた場合、隣接するインク非吐出ノズルのメニスカスが機械的或いは流体的な干渉を受けて不安定な状態になり、インク噴射速度Ｖｊやインク噴射量Ｍｊが変動したり、ひいては気泡を巻き込みインク滴の吐出不良が生じる。
【０００３】
そこで、例えば特開昭５８−６２０６３号公報に記載されているように、両側面に対向して圧力室（インク液室）が形成されるヘッドを用いて、対向する圧力室の一方が加圧されて粒子が噴出する時、他方の圧力室が粒子化しない程度の加圧を行うようにすることが知られている。
【０００４】
また、非吐出ノズルにインク滴を吐出させない程度の駆動波形を印加するという目的は異なるが、特開平６−８４２８号公報に記載されているように、駆動信号と同期した異なるパルス幅を持つ信号を複数出力するパルス信号出力手段と、出力される複数の信号から１つの信号を選択する信号選択手段とを具備し、駆動信号の未飽和領域で圧電素子駆動手段のオン・オフを切替えることにより、圧電素子に印加される電圧を可変し、各ノズルから吐出されるインク滴量を一定にする駆動方法も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように両側面に対向する圧力室の一方が加圧されて粒子が噴出する時に他方の圧力室が粒子化しない程度の加圧を行うようにするインクジェット記録装置にあっては、両側面に対向して圧力室（インク液室）が形成されるインクジェットヘッドを備えている場合に限定され、インク液室が対向しないインクジェットヘッドを備える場合には適用することができない。
【０００６】
また、駆動信号と同期した異なるパルス幅を持つ信号を複数出力し、この複数の信号から１つの信号を選択して各圧電素子を充電する駆動手段（トランジスタ）をオンからオフに転じて印加電圧を可変するインクジェット記録装置にあっては、トランジスタのターンオフ時間がばらつくと印加電圧もばらつくため、高精度に印加電圧を制御することができない。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出させる駆動波形とノズルからインク滴を吐出させない駆動波形を含む複数の駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、この駆動波形生成手段で生成された複数の駆動波形の内の１つの駆動波形を選択する駆動波形選択手段とを備え、インク滴を吐出させないノズルの内のインク滴を吐出させない駆動波形を印加するノズルを選択する非噴射駆動ノズル発生パターンとインク滴を吐出させるノズルのデータとを照合して、インク滴を吐出させないノズルの内の所要のノズルに対してインク滴を吐出させない駆動波形を選択して与える構成とした。
【０００９】
請求項２のインクジェット記録装置は、インク滴を吐出させないノズルの内のインク滴を吐出させない駆動波形を印加するノズルを選択する非噴射駆動ノズル発生パターンが予め複数設定されている構成とした。
【００１０】
請求項３のインクジェット記録装置は、インク滴を吐出させるノズルのデータを論理演算して、インク滴を吐出させないノズルの内のインク滴を吐出させない駆動波形を印加するノズルを選択するための非噴射駆動ノズル発生パターンを作成する構成とした。
【００１１】
請求項４のインクジェット記録装置は、上記請求項１乃至３のいずれかのインクジェット記録装置において、前記ノズルからインク滴を吐出させる駆動波形と前記ノズルからインク滴を吐出させない駆動波形とは駆動電圧、時定数及びパルス幅の少なくともいずれかが異なる構成とした。
【００１２】
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図、図２は図１の要部概略斜視図である。
【００１３】
このインクジェット記録装置は、左右の側板１，２間（図２参照）に横架したガイドロッド３とガイド板４とでキャリッジ５を主走査方向（図２の矢示Ａ方向）に摺動自在に保持し、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る記録ヘッド６をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、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を装着している。
【００１４】
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。
キャリッジ５は、ステッピングモータからなる主走査モータ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１５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。
【００１５】
一方、用紙２０を副走査方向（図２の矢示Ｂ方向）に搬送するためにプラテンローラ（以下、単に「プラテン」という。）２１と、プラテン２１の周面に押し付けて配設した給紙ローラ２２，２３及び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及びこの排紙ローラ２６に押し付けられて当接する用紙押え用拍車ローラ２７とを備えている。
【００１６】
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２１に伝達して、プラテン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。
【００１７】
このように構成したこの記録装置では、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
このインクジェットヘッドは、駆動ユニット４１と、液室ユニット４２と、ヘッドカバー４３とを備えている。
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。
【００２１】
複数の圧電素子４５は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子（これを「駆動部」という。）４８，４８…と、駆動部４８，４８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４２を基板４４に固定する液室支柱部材となる圧電素子（これを「非駆動部」という。）４９，４９…とを交互に構成している。
【００２２】
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。
【００２３】
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５４及び選択電極５５の各パターンを設けている。
【００２４】
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を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４８には積層方向の伸びの変位（ｄ３３方向の変位）が生起される。なお、共通電極５４は、図４にも示すように、フレーム部材４６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。
【００２５】
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６２，６２と、加圧液室６１と共通液室６２，６２とを連通する流体抵抗部を兼ねたインク供給路６３，６３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。
【００２６】
振動板５７は、２層構造のニッケルめっき膜からなり、駆動部４８に対応する前記ダイアフラム部６０と、駆動部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。
【００２７】
液室隔壁部材５８は、振動板５７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なる。
【００２８】
ノズルプレート５９にはインク滴を飛翔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する。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。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５９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。
【００２９】
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で接合している。
【００３０】
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ＩＣ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４８）に接続した各電極５４，５５とをＦＰＣケーブル７４，７４を介して接続している。
【００３１】
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。
【００３２】
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６３，６３方向へもインクの流れが発生するが、インク供給路６３，６３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６２，６２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。
【００３３】
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６２，６２に流入し、共通液室６２，６２からインク供給路６３，６３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。
【００３４】
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６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、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、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、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及びドライバ８８等を備えている。
【００３５】
ここで、ＰＩＯポート８４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等のデータ、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。
【００３６】
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内から選択した駆動波形を印加する。
【００３７】
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１５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。
【００３８】
次に、この制御部における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、同図では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（上記の共通電極５４である。）とし、他方の電極は各圧電素子ＰＺＴ毎に個別化して選択電極ＳＥＬ（上記の個別電極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。
【００３９】
一方、このヘッドを駆動制御するためのヘッド駆動制御部は、前述した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Ｈを駆動するためのヘッド駆動部１０２とを備えている。なお、ヘッド駆動部１０２は各色のヘッド毎に設けているので、前述したヘッド駆動回路８７には４個のヘッド駆動部１０２が設けられる。
【００４０】
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、駆動波形を生成するタイミングを規定する駆動タイミング信号ＭＭと、駆動波形毎にインク滴を吐出するノズルを指定するためのシリアルデータ（ノズルデータ）ＤｉＡ、ＤｉＣとタイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。
【００４１】
ヘッド駆動部１０２は、主制御部１０１からの駆動タイミング信号ＭＭを入力して、２種類の駆動波形、即ちノズルからインク滴を吐出させる駆動エネルギーを圧電素子ＰＺＴに与えられる駆動波形ＳＡｉとノズルからインク滴を吐出させない程度の駆動エネルギーを圧電素子ＰＺＴに与えられる駆動波形ＳＣｉを生成出力するための波形生成回路１０３Ａ及び波形生成回路１０３Ｃと、各波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃの出力（駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉ）を出力する低インピーダンス出力回路１０４Ａ、１０４Ｃと、主制御部１０１からの駆動制御信号に基づいてインクジェットヘッドＨの各選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に２つの駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれかを出力する駆動波形選択回路１０５とを備えている。
【００４２】
波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃは、例えばＲＯＭ、Ｄ／Ａコンバータ又は他のパルス発生回路と微積分回路、クリップ回路、クランプ回路などの波形変形回路等で構成できる。この波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃは、主制御部１０１からの駆動波形を生成出力するためのタイミングを決める駆動タイミング信号ＭＭの他、駆動波形の駆動電圧（電圧値）Ｖｐを選択するためのＶｐ制御信号ＳＶｐ（及び／又は後述する駆動波形の立ち上がり時定数ｔｒを選択するためのｔｒ制御信号Ｓｔｒ）等も入力される。
【００４３】
また、低インピーダンス出力回路１０４は、バッファアンプ、ＳＥＰＰ（Ｓingle Ｅnded Ｐush Ｐull）等で構成される低インピーダンス増幅器からなる。なお、低インピーダンス出力回路６４を用いることで駆動電圧波形の出力は圧電素子に対して低インピーダンス出力となり、圧電素子のバラツキや駆動チャンネル数の違いによって波形が歪むことがない。
【００４４】
ここで、波形生成回路１０３Ａ及び低インピーダンス出力回路１０４Ａの一例を図８乃至図１０を参照して説明する。なお、波形生成回路１０３Ｃ及び低インピーダンス出力回路１０４Ａも同様の構成である。
先ず、波形生成回路１０３Ａは、図８に示すように、駆動タイミング信号ＭＭを入力して駆動波形を生成して低インピーダンス出力回路１０４Ａに与える駆動波形生成部１０６と、Ｖｐ制御信号ＳＶｐに応じて駆動波形生成部１０６の駆動波形の電圧Ｖｐを決定する電圧Ｖoutを生成して出力するＶｐ制御部１０７とで構成している。
【００４５】
駆動波形生成部１０６及び低インピーダンス出力回路１０４Ａ（両者で定電圧駆動回路を構成する。）は、図９に示すように、駆動タイミング信号ＭＭが与えられる入力端子ＩＮをバッファＢを介してトランジスタＴｒ１のベースに、インバータＩを介してトランジスタＴｒ２のベースにそれぞれ接続し、また、トランジスタＴｒ１のコレクタには電源電圧Ｖｐｐを印加し、トランジスタＴｒ２のエミッタは接地している。
【００４６】
そして、トランジスタＴｒ１のエミッタに充電抵抗ＲａとダイオードＤ１の直列回路を接続し、トランジスタＴｒ２のコレクタには放電抵抗ＲｂとダイオードＤ２の直列回路を接続して、これらダイオードＤ１のカソード側とダイオードＤ２のアノード側とを接続し、この接続点ａと接地間にコンデンサＣｋを接続して、充電抵抗ＲａとコンデンサＣｋで充電時の時定数回路を、放電抵抗ＲｂとコンデンサＣｋで放電時の時定数回路を構成している。また、上記の接続点ａにはダイオードＤｋを介してＶｐ制御部１０７からの電圧Ｖoutを印加する。
【００４７】
そして、接続点ａをトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６からなる低インピーダンス出力回路１０４Ａの入力側であるトランジスタＴｒ３のベースとトランジスタＴｒ４のベースとの間に接続し、出力側となるトランジスタＴｒ５のエミッタとトランジスタＴｒ６のコレクタとの間から得られる駆動波形ＳＡｉを駆動波形選択回路１０５に出力する。
【００４８】
この回路においては、入力端子ＩＮに駆動タイミング信号ＭＭが入力されて、バッファＢに「Ｈ」レベルが入力されると、バッファＢは電源電圧Ｖｐｐより低い電圧レベルを出力してトランジスタＴｒ１がオン状態になり、インバータＩは「Ｌ」になってトランジスタＴｒ２がオフ状態になるので、電源電圧Ｖｐｐによって充電抵抗ＲａとコンデンサＣｋで決まる充電時定数でコンデンサＣｋの充電が開始される。
【００４９】
このとき、接続点ａにはダイオードＤｋ（降下電圧Ｖｄ）を介して、電圧Ｖoutを印加しているので、コンデンサＣｋの充電電圧は電源電圧Ｖｐｐまで上がらず、ダイオードＤｋによって電圧（Ｖout＋Ｖｄ）のレベルにクリップされ、この電圧が駆動波形ＳＡｉの駆動電圧ＶｐＡの最大値（ＶｐＡ＝Ｖout＋Ｖｄ）となる。
【００５０】
また、入力端子ＩＮに駆動タイミング信号ＭＭが入力されなくなってバッファＢに「Ｌ」レベルが入力されると、バッファＢの出力が電源電圧ＶｐｐとなってトランジスタＴｒ１がオフ状態になり、一方インバータＩの出力はバッファＢの出力と反転しているのでトランジスタＴｒ１がオフ状態になると同時にトランジスタＴｒ２がオン状態になり、放電抵抗ＲｂとコンデンサＣｋで決まる放電時定数で電圧Ｖｐまで充電されたコンデンサＣｋの放電が開始される。
【００５１】
したがって、この駆動波形生成部１０６に与える電圧Ｖoutを変化させることによって、駆動波形ＳＡｉの駆動電圧ＶｐＡを可変制御することができる。
同様に、波形生成回路１０３Ｃ及び低インピーダンス出力回路１０４Ｃから出力する駆動波形ＳＣｉの駆動電圧ＶｐＣを可変制御することができる。
【００５２】
この駆動電圧ＶｐＡを規定する電圧Ｖoutを生成出力するＶｐ制御部１０７は、図１０に示すように、三端子レギュレータ１０８と抵抗選択回路１０９とからなる。三端子レギュレータ１０８は、電圧入力端子Ｖinに定電圧源を供給することによって、調整端子adjと電圧出力端子Ｖout間に接続した抵抗Ｒ１ａと調整端子adjと接地間に接続した抵抗選択回路１０９の抵抗値Ｒ２とに応じた電圧を電圧出力端子Ｖoutから出力するものであり、例えばナショナルセミコンダクタ製のＬＭ３１７Ｔ（商品名）などを用いることができる。したがって、この三端子レギュレータ１０８からの出力電圧Ｖoutは、例えば、Ｖout＝１．２５×（１＋Ｒ２／Ｒ１）で定まることになる。
【００５３】
抵抗選択回路１０９は、抵抗Ｒｓと、抵抗Ｒｐとスイッチング用のトランジスタＱ１〜Ｑ３で選択される抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３との並列回路を直列に接続してなり、例えばテキサスインストルメント製ＳＮ７４０６（商品名）などを用いて構成することができる。この抵抗選択回路１０９には、前述した主制御部１０１からのＶｐ制御信号ＳＶｐ１〜ＳＶｐ３をトランジスタＱ１〜Ｑ３のベースにそれぞれ入力している。
【００５４】
したがって、三端子レギュレータ１０８に電源電圧Ｖｐｐを与えると共に、主制御部１０１から３ビットのＶｐ制御信号ＳＶｐ１〜ＳＶｐ３を抵抗選択回路１０９に与えることによって、三端子レギュレータ１０８の出力電圧Ｖoutを最大８種類のレベルで変化させることができ、この出力電圧Ｖoutを前述した駆動波形生成部１０６の電圧Ｖoutとして入力することで、駆動波形ＳＡｉの駆動電圧ＶｐＡを所定の値に設定することができる。
【００５５】
なお、異なる電圧Ｖoutの生成は、例えば、抵抗と、可変抵抗及びコンデンサの並列回路とを直列に接続して、コンデンサの両端電圧を電圧Ｖoutとして出力するようにした分圧回路を用いて、可変抵抗を変化させるようにしても行なうことができ、また、Ｄ／Ａ変換器を用いても電圧Ｖoutを変化させることができる。
【００５７】
次に、駆動波形選択回路１０５について図１１を参照して説明する。この駆動波形選択回路１０５は、シリアルクロックＳＣＬＫ及びシリアルデータＤｉＡ又はＤｉＣを入力する２組の３２ビットシフトレジスタ回路１１１Ａ，１１１Ｃと、シフトレジスタ回路１１１Ａ、１１１Ｃの各レジスト値をラッチ信号／ＬＡＴ（なお、符号の「／」は反転を意味する。）でラッチする６４ビットのラッチ回路１１２と、６４ビットのレベルシフタ回路１１３と、レベルシフタ回路１１３でオン／オフが制御されるアナログスイッチ群１１４とからなる。なお、２つの３２ビットシフトレジスタ回路をカスケード接続することで駆動波形に対応した２本のデータライン（ＤｉＡ、ＤｉＣ）を６４ビットのデータに一本化させることができる。
【００５８】
アナログスイッチ群１１４は、各ＰＺＴの選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に接続した一対のアナログスイッチＡＳＡ１，ＡＳＣ１〜ＡＳＡ３２，ＡＳＣ３２からなり、アナログスイッチＡＳＡ１〜ＡＳＡ３２には駆動波形ＳＡｉを、アナログスイッチＡＳＣ１〜ＡＳＣ３２には駆動波形ＳＣｉをそれぞれ入力している。
【００５９】
そして、このシフトレジスタレジスタ回路１１１Ａ、１１１ＣにそれぞれシフトクロックＳＣＬＫに応じてシリアルデータＤｉＡ、ＤｉＣを取込み、ラッチ回路１１２でラッチ信号／ＬＡＴによってシフトレジスタ回路１１１Ａ、１１１Ｃに取り込んだシリアルデータＤｉＡ、ＤｉＣをラッチしてレベルシフタ回路１１３に入力する。
【００６０】
このレベルシフタ回路１１３は、シリアルデータの内容に応じて各ＰＺＴに接続している２つのアナログスイッチＡＳＡｍ，ＡＳＣｍ（ｍ＝１〜32）のいずれか一方をオンし、他方をオフするか、またはいずれもオフにする。これによって、駆動波形ＳＡｉ又は駆動波形ＳＣｉを圧電素子ＰＺＴに印加し、若しくはいずれの駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれもも圧電素子ＰＺＴに印加しないことを選択できる。
【００６１】
次に、以上のように構成したこのインクジェット記録装置の作用について図１２及び図１３をも参照して説明する。
図１２を参照して、主制御部１０１からはヘッド駆動部１０２の駆動波形選択回路１０５に対して３２ビットのシリアルデータであるインク滴を吐出させる噴射駆動ノズルを指定する噴射駆動ノズルデータＤｉＡ、３２ビットのシリアルデータであるインク滴を吐出させない駆動波形を与える非噴射駆動ノズルを指定する非噴射駆動ノズルデータＤｉＣと、タイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。
【００６２】
これによって、同図（ａ）に示すように３２ビットのシフトクロックＳＣＬＫによって同図（ｂ）に示す３２ビットの噴射ノズルデータ（吐出駆動ノズルデータ）ＤｉＡがシフトレジスタ回路１１１Ａに取り込まれ、同図（ｃ）に示す３２ビットの非噴射駆動ノズルデータ（非吐出駆動ノズルデータ）ＤｉＣがシフトレジスタ回路１１１Ｃに取り込まれて、同図（ｄ）に示すラッチ信号／ＬＡＴでレベルシフタ回路１１３に入力される。
【００６３】
また、主制御部１０１は所定のタイミングで同図（ｅ）に示す駆動タイミング信号ＭＭをヘッド駆動部１０２の波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃに出力し、これによって、同図（ｆ）に示すように立ち上がり時定数ｔｒで駆動電圧Ｖｐ＝ＶｐＡの駆動波形ＳＡｉが波形生成回路１０３Ａから出力され、同図（ｇ）に示すように立ち上がり時定数ｔｒで駆動電圧Ｖｐ＝ＶｐＣの駆動波形ＳＣｉが波形生成回路１０３Ｃから出力される。
【００６４】
したがって、駆動波形選択回路１０５のアナログスイッチＡＳＡｍ，ＡＳＣｍ（ｍ＝１〜３２）のうちのオン状態になっているアナログスイッチを通じて、同図（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すように（その他は図示省略）選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２（各圧電素子ＰＺＴ）に対して駆動波形ＳＡｉ又はＳＣｉが出力される。
【００６５】
これによって、各圧電素子ＰＺＴには電圧０、ＶｐＣ、ＶｐＡ（ＶｐＡ＞ＶｐＣ）のいずれかの駆動電圧Ｖｐが印加される。すなわち、インク滴を吐出させるノズルには電圧ＶｐＡの駆動波形ＳＡｉが印加され（このノズルが「噴射駆動ノズル」である。）、インク滴を吐出させないノズルの内の所要のノズルには電圧ＶｐＣの駆動波形ＳＣｉが印加され（このノズルが「非噴射駆動ノズル」である。）、インク滴を吐出させないノズルの内の他のノズルには駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれも印加されない（０Ｖが印加される。このノズルが「非噴射非駆動ノズル」である。）。
【００６６】
ここで、インク滴を吐出させない非噴射ノズルの内のインク滴を吐出させない程度の駆動波形を与える非噴射駆動ノズルは画像情報に応じて任意に設定することができる。例えば、図１３（ａ）に示すように噴射駆動ノズルに隣接する両側２チャンネルのノズルを非噴射駆動ノズルとしたり、同図（ｂ）に示すように噴射駆動ノズルに隣接する両側１チャンネルのノズルを非噴射駆動ノズルとしたり、同図（ｃ）に示すように噴射駆動ノズルに挟まれたノズルのみを非噴射駆動ノズルとしたりすることができる。
【００６７】
このように非噴射ノズル（非吐出ノズル）の内の非噴射駆動ノズルとするパターンとしては複数のパターンを設定することができ、予め主制御部１０１のＲＯＭ８１に非噴射駆動ノズル発生パターンを格納しておき、噴射駆動ノズルデータＤＡｉと非噴射駆動ノズル発生パターンとを照らし合せて非噴射駆動ノズルデータＤＣｉを作成することで、最も適切なパターンでインク滴を吐出させないノズルを非噴射駆動することができるようになる。また、噴射駆動ノズルの論理和或いは論理積で論理演算して非噴射駆動ノズルのパターンを作成することなどもできる。
【００６８】
このように、ノズルからインク滴を吐出させる駆動波形とノズルからインク滴を吐出させない駆動波形を含む複数の駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、この駆動波形生成手段で生成された複数の駆動波形の内の１つの駆動波形を画像情報に応じて選択し、非吐出ノズルのエネルギー発生素子に対してノズルからインク滴を吐出させない駆動波形を印加する駆動波形選択手段とを備えることにより、インク滴を安定して噴射することができて高画像品質の記録を行うことができる。
【００６９】
この場合、駆動波形選択手段には駆動波形毎のシリアルデータを入力し、このシリアルデータの少なくとも１つはインク滴を吐出させない程度の駆動波形を印加する非吐出駆動ノズルを指定する非吐出駆動ノズルデータとすることで、駆動波形選択手段をＩＣ化してインクジェットヘッドに実装する場合でも画像情報データ処理部を必要とすることなく簡単な回路構成で実現でき、ヘッドのノズル数が増加しても信号線が増加することがなくなる。
【００７０】
さらに、この非吐出駆動ノズルデータを画像情報に基づいて作成することにより、あらゆる非噴射駆動発生パターンにも対応することができて、ヘッド構造や使用環境に応じてパターンを可変することができるようになる。
【００７１】
次に、本発明に係るヘッド駆動装置の他の実施例について図１４以降をも参照して説明する。この実施例においては、上記実施例の波形生成回路の駆動波形生成部として図１４に示す駆動波形生成部を用いる。
この駆動波形生成部にはダイオードＤ１と直列に接続する充電抵抗Ｒａを変化させることで立ち上がり時定数ｔｒを変化させるｔｒ制御回路７５を備えている。
【００７２】
このｔｒ制御回路７５は、ダイオードＤ１と直列に充電抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３の並列回路を接続して、これらの充電抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３と電源電圧Ｖｐｐとの間にそれぞれスイッチング用のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３を接続している。
【００７３】
そして、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３のベースにはそれぞれバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３を接続し、これらのバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３にゲート回路Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を介して駆動タイミング信号ＭＭを入力する。これらのゲート回路Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３はそれぞれ主制御部１０１からのｔｒ制御信号Ｓｔｒ１〜Ｓｔｒ３が「Ｈ」のときに開状態になって駆動タイミング信号ＭＭをバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３に出力する。
【００７４】
したがって、主制御部１０１は駆動タイミング信号ＭＭを「Ｈ」にすると共に、３ビットのｔｒ制御信号Ｓｔｒ１，Ｓｔｒ２，Ｓｔｒ３のいずれかを「Ｈ」にすることで、このｔｒ制御信号Ｓｔｒ１，Ｓｔｒ２，Ｓｔｒ３で選択されたバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３は電源電圧Ｖｐｐよりも低い電圧レベルを出力し、それぞれに対応したトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３のいずれかがオン状態になり、選択された抵抗Ｒａ１〜Ｒａ３のいずれかとコンデンサＣｋで決まる立ち上げ時定数ｔｒでコンデンサＣｋが充電される。
【００７５】
このようにｔｒ制御信号によって最大８種類の立ち上げ時定数ｔｒでコンデンサＣｋを充電することができるので、立ち上げ時定数ｔｒがそれぞれｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３の３種類の駆動波形を選択して生成出力することができる。
【００７６】
なお、この場合、駆動波形の駆動電圧Ｖｐを規定する電圧Ｖoutは固定でもよいが、ここでは前述した図１０に示すようなＶｐ制御回路を用いて可変し、立ち上げ時定数ｔｒ及び駆動電圧Ｖｐが異なる駆動波形を生成して出力するようにしている。
【００７７】
したがって、ヘッド駆動部から出力する駆動波形ＳＡｉ及び駆動波形ＳＣｉとして、駆動電圧Ｖｐ及び立ち上げ時定数ｔｒの異なる駆動波形を生成出力して、これを上記実施例と同様に駆動波形選択回路で選択出力することによって、ヘッド構造や使用環境が変化しても最適な駆動波形をヘッドのエネルギー発生素子に与えることができ、常にインク滴を安定して噴射させ、高画質記録を行うことができる。
【００７８】
なお、ヘッド構造や使用するエネルギー発生素子（電気機械変換素子や電気熱変換素子）に応じて、駆動電圧Ｖｐ、立ち上げ時定数ｔｒの他、立ち下げ時定数ｔｆ及びパルス幅Ｐｗを制御することができる。
例えば、インクジェットヘッドのエネルギー発生手段として圧電素子のｄ３１方向の変位を利用する場合のように駆動波形の立ち下げ時（圧電素子の分極方向を正電圧）でインク滴を吐出させるヘッド構造の場合には、立ち上げ時定数ｔｒの代わりに立ち下げ時定数ｔｆを制御するようにすればよい。
【００７９】
また、ヘッド駆動部の構成や駆動波形は、上記実施例のものに限られず、インク滴を安定に吐出できればよく、駆動波形としては三角波形やＳｉｎ（サイン）波形等いずれの形状であってもよい。さらに、複数の異なる駆動波形としては上記実施例で説明した２種類以外に３種類以上にすることもできる。
【００８０】
【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、インク滴を吐出させないノズルの内のインク滴を吐出させない駆動波形を印加するノズルを選択する非噴射駆動ノズル発生パターンとインク滴を吐出させるノズルのデータとを照合して、インク滴を吐出させないノズルの内の所要のノズルに対してインク滴を吐出させない駆動波形を選択して与える構成としたので、最も適切なパターンでインク滴を吐出させないノズルを非噴射駆動することができ、インク滴を安定して吐出することができて高画像品質の記録が可能になる。
【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
【図２】図１の要部概略斜視図
【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
【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
【図５】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図
【図６】制御部の概略ブロック図
【図７】同制御部のヘッド駆動装置に係る部分のブロック図
【図８】図７の波形生成回路の一例を示すブロック図
【図９】図８の駆動波形生成部及び低インピーダンス出力回路の一例を示す回路図
【図１０】図８のＶｐ制御部の一例を示すブロック図
【図１１】図７の駆動波形選択回路の一例を示すブロック図
【図１２】同ヘッド駆動装置の作用説明に供する説明図
【図１３】ノズルの駆動パターンを説明する説明図
【図１４】本発明の他の実施例の説明に供する駆動波形生成部及び低インピーダンス出力回路の他の示す回路図
【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，ＰＺＴ…圧電素子、５４，Ｃｏｍ…共通電極、５５，ＳＥＬ…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、１０２…ヘッド駆動部、１０３Ａ，１０３Ｃ…波形生成回路、１０４Ａ，１０４Ｃ…低インピーダンス出力回路、１０５…駆動波形選択回路、１０６…駆動波形生成部、１０７…Ｖｐ制御回路。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an inkjet recording apparatus, and more particularly to an inkjet recording apparatus that applies a drive waveform that does not eject ink droplets to non-ejection nozzles.
[0002]
[Prior art]
In an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, etc., when ink droplets are ejected from a required nozzle of an ink jet head, the meniscus of an adjacent ink non-ejection nozzle causes mechanical or fluid interference. As a result, the ink ejection speed Vj and the ink ejection amount Mj fluctuate, and as a result, bubbles are involved and ink droplet ejection failure occurs.
[0003]
Therefore, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-62063, one of the opposing pressure chambers is pressurized using a head in which pressure chambers (ink liquid chambers) are formed facing both side surfaces. It is known that when the particles are ejected, the other pressure chamber is pressurized so that it does not become particles.
[0004]
Further, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-8428, a signal having a different pulse width synchronized with a drive signal is used, although the purpose of applying a drive waveform that does not cause ink droplets to be ejected to non-ejection nozzles is different. A plurality of pulse signal output means and a signal selection means for selecting one signal from the plurality of output signals, and switching on / off of the piezoelectric element driving means in an unsaturated region of the driving signal. A driving method is also known in which the voltage applied to the piezoelectric element is varied to make the amount of ink droplets ejected from each nozzle constant.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in the ink jet recording apparatus in which one of the pressure chambers facing both side surfaces is pressurized and the other pressure chamber is pressurized so that particles are not ejected when the particles are ejected, The present invention is limited to the case where an ink jet head in which a pressure chamber (ink liquid chamber) is formed facing both side surfaces, and cannot be applied to the case where an ink jet head is provided in which the ink liquid chamber does not face.
[0006]
In addition, a plurality of signals having different pulse widths synchronized with the drive signal are output, and one drive signal (transistor) for charging each piezoelectric element by selecting one signal from the plurality of signals is switched from on to off to be applied voltage. In the ink jet recording apparatus that can vary the applied voltage, the applied voltage also varies when the turn-off time of the transistor varies. Therefore, the applied voltage cannot be controlled with high accuracy.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of forming a high quality image by stably ejecting ink droplets.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, an ink jet recording apparatus according to claim 1 is:Drive waveform generating means for generating a plurality of drive waveforms including a drive waveform for discharging ink droplets from the nozzles of the inkjet head and a drive waveform for not discharging ink drops from the nozzles, and a plurality of drive waveforms generated by the drive waveform generating means A non-ejection drive nozzle generation pattern for selecting a nozzle that applies a drive waveform that does not eject ink droplets among nozzles that do not eject ink droplets, and an ink droplet. In comparison with the data of the nozzles that discharge ink, a drive waveform that does not discharge ink droplets is selected and given to a required nozzle among the nozzles that do not discharge ink droplets.
[0009]
  The ink jet recording apparatus according to claim 2 comprises:A plurality of non-ejection drive nozzle generation patterns for selecting a nozzle that applies a drive waveform that does not discharge ink droplets among nozzles that do not discharge ink droplets are set in advance.
[0010]
  An ink jet recording apparatus according to claim 3A configuration for creating a non-ejecting drive nozzle generation pattern for selecting a nozzle that applies a drive waveform that does not eject ink droplets among nozzles that do not eject ink droplets by logically calculating data of nozzles that eject ink droplets did.
[0011]
The ink jet recording apparatus according to claim 4 is the ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the drive waveform for ejecting ink droplets from the nozzles and the drive waveform for not ejecting ink droplets from the nozzles are a drive voltage, At least one of the time constant and the pulse width is different.
[0012]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view of a mechanism part of an ink jet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part of FIG.
[0013]
In this ink jet recording apparatus, a carriage 5 is slidable in a main scanning direction (indicated by an arrow A in FIG. 2) by a guide rod 3 and a guide plate 4 that are horizontally mounted between the left and right side plates 1 and 2 (see FIG. 2). The recording head 6, which is an ink jet head, is mounted on the lower surface side of the carriage 5 with the ink droplet ejection direction facing downward, and the ink of each color is supplied to the recording head 6 on the upper surface side of the carriage 5. An ink tank (ink cartridge) 7 is mounted.
[0014]
The recording head 6 mainly includes a head that discharges yellow (Y) ink, a head that discharges magenta (M) ink, a head that discharges cyan (C) ink, and a head that discharges black (Bk) ink. They are arranged in the scanning direction.
The carriage 5 is connected to a timing belt 18 stretched between a driving pulley 16 and a driven pulley 17 that are rotated by a main scanning motor 15 including a stepping motor, and the carriage 5 is controlled by driving the main scanning motor 15. That is, the recording head 6 is moved in the main scanning direction.
[0015]
On the other hand, a platen roller (hereinafter simply referred to as “platen”) 21 for feeding the paper 20 in the sub-scanning direction (the direction indicated by the arrow B in FIG. 2), and a paper feed pressed against the peripheral surface of the platen 21 The rollers 22 and 23 and the pinch roller 24 that defines the paper feed angle, the guide plate 25 that the recording head 6 faces, the paper discharge roller 26 downstream of the recording head 6 in the paper transport direction, and the paper discharge roller 26 are pressed. A paper pressing spur roller 27 is provided.
[0016]
Then, the rotation of the sub-scanning motor 28 composed of a stepping motor is transmitted to the platen 21 via the gears 29 to 31 and the platen gear 32, and the platen 21 is rotated to drive the paper 20 stored in the paper feed unit 33. Then, the paper 34 is fed between the recording head 6 and the guide plate 25 through the paper feed rollers 22 and 23 and the paper pressing roller 24, and the gear 34 meshed with the platen gear 32 while moving the paper 20 in the sub-scanning direction by the platen 21. The paper 20 is sent out in the paper discharge direction (the direction indicated by the arrow B in FIG. 2) by the paper discharge roller 26 and the spur roller 27 for pressing the paper.
[0017]
In the recording apparatus configured as described above, the recording head 6 (carriage 5) is moved and scanned in the main scanning direction while the paper 20 is conveyed in the sub-scanning direction, and the recording head 6 has a desired color from the nozzle of each head. By ejecting ink droplets, a required color image (including a black image) is recorded on the paper 20.
[0018]
In this recording apparatus, a reliability maintenance / recovery mechanism (subsystem) 35 of the recording head 6 is disposed on the right side portion of the main scanning area of the carriage 5, and when it is in a print standby state, a predetermined time from the host side. When the print data is not transferred, or at a predetermined time interval, a reliability maintaining / recovering operation such as removing the nozzle surface of the recording head 6 or the dirt on the nozzle is performed.
[0019]
Next, an example of an ink jet head constituting the recording head will be described with reference to FIGS. 3 is an exploded perspective view of the ink jet head, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a direction orthogonal to the channel direction (nozzle arrangement direction) of the head, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part in the channel direction of the head. It is.
[0020]
This ink jet head includes a drive unit 41, a liquid chamber unit 42, and a head cover 43.
In the drive unit 41, a plurality of stacked piezoelectric elements 45, which are energy generating elements, are arranged in rows on a ceramic substrate, for example, an insulating substrate 44 such as barium titanate, alumina, forsterite, and bonded. A frame member (support) 46 made of resin, ceramic or the like surrounding each of the two rows of piezoelectric elements 45 is joined by an adhesive 47.
[0021]
The plurality of piezoelectric elements 45 are positioned between the piezoelectric elements (referred to as “driving units”) 48, 48... That are given drive pulses for causing ink droplets to fly and the driving units 48, 48. Piezoelectric elements (this is referred to as “non-driving portion”) 49, 49... Which are liquid chamber strut members that simply fix the liquid chamber unit 42 to the substrate 44 without being supplied with a driving pulse are alternately configured.
[0022]
Here, as the piezoelectric element 45, a laminated piezoelectric element having 10 or more layers is used. For example, as shown in FIG. 4, this multilayer piezoelectric element is composed of lead zirconate titanate (PZT) 50 having a thickness of 10 to 50 μm / layer and silver / palladium (AgPd) having a thickness of several μm / layer. However, the material used as the piezoelectric element is not limited to the above, and other electromechanical conversion elements can also be used.
[0023]
The internal electrodes 51 of each piezoelectric element 45 are left and right end face electrodes 52 and 53 made of AgPd every other layer (the face faces facing the two piezoelectric element rows are the face face electrodes 52 and the face faces not facing each other are the face face electrodes 53. .) Is connected. On the other hand, as shown in FIG. 3, patterns of the common electrode 54 and the selection electrode 55 are provided on the substrate 44 by Ni / Au vapor deposition, Au plating, AgPt paste printing, AgPd paste printing, or the like.
[0024]
Then, the opposing end face electrodes 52 of each piezoelectric element 45 in each row are connected to the common electrode 54 via a conductive adhesive 56, while the non-facing end face electrodes 53 of each piezoelectric element 45 in each row are also electrically conductive. Each is connected to the selection electrode 55 via an adhesive 56. Thus, by applying a driving voltage (driving energy) to the driving unit 48, an electric field is generated in the stacking direction, and an elongation displacement in the stacking direction (displacement in the d33 direction) is generated in the driving unit 48. As shown in FIG. 4, the common electrode 54 fills the holes 46 a provided in the frame member 46 with a conductive adhesive 56 so that the patterns connected to the piezoelectric elements are electrically connected.
[0025]
On the other hand, the liquid chamber unit 42 includes a diaphragm 57 having a multilayer structure formed of a laminate of metal thin films, and a liquid chamber partition member 58 having a two-layer structure formed of a photosensitive resin layer formed of a dry film resist (DFR). A nozzle plate 59 made of metal, resin or the like is sequentially laminated and heat-sealed. By each of these members, one piezoelectric element 45 (drive unit 48), a diaphragm part 60 corresponding to this one piezoelectric element 45, a pressurized liquid chamber 61 pressurized through each diaphragm part 60, A fluid resistance that communicates between the common liquid chambers 62 and 62 that introduce ink to be supplied to the pressurized liquid chamber 61 and that is located on both sides of the pressurized liquid chamber 61, and the common liquid chambers 62 and 62. One channel is formed by the ink supply paths 63, 63 that also serve as a portion, and the nozzle 64 that communicates with the pressurized liquid chamber 61, and a plurality of these channels are provided in two rows.
[0026]
The diaphragm 57 is made of a nickel-plated film having a two-layer structure, and is formed integrally with the diaphragm portion 60 corresponding to the drive portion 48 and the central portion of the diaphragm portion 60 so as to be joined to the drive portion 48. A convex portion 65, a beam 66 to be joined to the non-driving portion 49, and a peripheral thick portion 67 to be joined to the frame member 46 are formed.
[0027]
The liquid chamber partition member 58 includes a first photosensitive resin layer 68 in which a dry film resist is previously applied to the diaphragm 57 side, exposed using a required mask, and developed to form a predetermined liquid chamber pattern. A dry film resist is applied to the plate 59 in advance, exposed using a required mask, and developed and bonded to the second photosensitive resin layer 69 formed with a predetermined liquid chamber pattern by thermocompression bonding.
[0028]
The nozzle plate 59 is provided with a number of nozzles 64 that are fine discharge ports for causing ink droplets to fly. The inner shape (inner shape) of the nozzle 64 is formed in a substantially cylindrical shape, a substantially frustum shape, a horn shape, or the like. The nozzle 64 has a diameter on the ink droplet outlet side of about 25 to 35 μm. The ink ejection surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 59 is a water repellent treated surface 70 that has been subjected to a water repellent surface treatment as shown in FIG. For example, PTFE-Ni eutectoid plating, electrodeposition coating of fluororesin, evaporative fluororesin (e.g., fluorinated pitch, etc.), baking after solvent application of silicon resin / fluorine resin, etc. A water-repellent treatment film selected according to the ink physical properties is provided to stabilize the ink droplet shape and flight characteristics so that high-quality image quality can be obtained. The peripheral portion of the nozzle plate 59 is a non-water-repellent treatment surface 71 on which no water-repellent treatment film is formed.
[0029]
After the drive unit 41 and the liquid chamber unit 42 are processed and assembled separately, the vibration plate 57 of the liquid chamber unit 42 and the piezoelectric element 45 and the frame member 46 of the drive unit 41 are joined with an adhesive 72. doing.
[0030]
Then, the substrate 44 is supported and held on a spacer member (head holder) 73 which is a head support member, and each piezoelectric element of the PCB unit and the drive unit 41 having a head driving IC and the like disposed in the spacer member 73. The electrodes 54 and 55 connected to the element 45 (drive unit 48) are connected via FPC cables 74 and 74, respectively.
[0031]
The nozzle cover (head cover) 43 is formed in a box shape that covers the peripheral edge of the nozzle plate 59 and the side surface of the head. The nozzle cover 59 is formed with an opening corresponding to the water repellent surface 70 of the nozzle plate 59. The non-water-repellent surface 71 left on the peripheral edge of the plate 59 is bonded and bonded with an adhesive. Further, in the ink jet head, ink supply holes 75 to 78 are provided in the spacer member 73, the substrate 44, the frame member 46, and the vibration plate 57, respectively, in order to supply ink from an ink cartridge (not shown) to the liquid chamber.
[0032]
In this ink jet head, a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) is applied to the drive unit 48 in accordance with a recording signal, whereby displacement in the stacking direction occurs in the drive unit 48, and the diaphragm unit 60 of the diaphragm 57. The pressurized liquid chamber 61 is pressurized via the pressure to increase the pressure, and ink droplets are ejected from the nozzle 64. At this time, an ink flow also occurs in the direction of the ink supply paths 63 and 63 leading from the pressurized liquid chamber 61 to the common liquid chamber 62. By reducing the cross-sectional area of the ink supply paths 63 and 63, the fluid resistance portion And the flow of ink to the common liquid chambers 62 and 62 is reduced to prevent a decrease in ink discharge efficiency.
[0033]
As the ink droplet ejection ends, the ink pressure in the pressurizing liquid chamber 61 decreases, and the negative pressure is generated in the pressurizing liquid chamber 61 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the drive pulse, and the ink is filled. Move to the process. At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chambers 62 and 62 and is filled into the pressurized liquid chamber 61 from the common liquid chambers 62 and 62 through the ink supply paths 63 and 63. Then, when the vibration of the ink meniscus surface near the outlet of the nozzle 64 is attenuated and returned to the vicinity of the outlet of the nozzle 64 due to surface tension (refill), a stable state is reached.
[0034]
Next, an outline of the control unit of the ink jet recording apparatus will be described with reference to FIG.
The control unit includes a microcomputer (hereinafter referred to as “CPU”) 80 that controls the entire recording apparatus, a ROM 81 that stores necessary fixed information, a RAM 82 that is used as a working memory, and image information. An image memory 83 for storing processed data, a parallel input / output (PIO) port 84, an input buffer 85, a gate array (GA) or parallel input / output (PIO) port 86, a head drive circuit 87, a driver 88, and the like. It has.
[0035]
Here, in addition to image information from the host side, the PIO port 84 includes data such as paper type data indicating the paper type, various instruction information from an operation panel (not shown), and a paper presence / absence sensor that detects the start and end of the paper. , A signal from various sensors such as a home position sensor for detecting the home position (reference position) of the carriage 5, etc. are input to the host side and the operation panel side via the PIO port 84. Is sent out.
[0036]
Further, the head drive circuit 87 is a drive nozzle corresponding to image information in an energy generating element (piezoelectric element) corresponding to each nozzle of the recording head 6 based on various data and signals given through the PIO port 86. A drive waveform selected from among a plurality of drive waveforms is applied to the energy generating element (nozzle for ejecting ink droplets).
[0037]
Further, the driver 88 drives and controls the main scanning motor 15 and the sub-scanning motor 28 in accordance with driving data given through the PIO port 88, thereby moving and scanning the carriage 5 in the main scanning direction. The paper 20 is rotated and conveyed by a predetermined amount.
[0038]
Next, details of a portion of the control unit relating to drive control of the recording head will be described with reference to FIG. In the figure, only the portion related to the drive control of one head is shown.
Here, the inkjet head H that constitutes the recording head 6 includes the piezoelectric elements PZT that are 32 energy generating elements corresponding to a plurality of (here, 32) nozzles 64 as described above. One electrode of the piezoelectric element PZT is shared to be a common electrode Com (the common electrode 54), and the other electrode is individualized for each piezoelectric element PZT to be the selection electrode SEL (the individual electrode 55). .) Actually, since the nozzles 64 are provided in two rows, 64 nozzles 64 are provided.
[0039]
On the other hand, the head drive control unit for driving and controlling the head includes the main control unit 101 including the CPU 80, the ROM 81, the RAM 82, and peripheral circuits described above, and the head drive unit 102 for driving the inkjet head H. Yes. Since the head driving unit 102 is provided for each color head, the head driving circuit 87 described above is provided with four head driving units 102.
[0040]
The main control unit 101 inputs image information given from the host side of a personal computer or the like, and supplies to the head driving unit 102 a driving timing signal MM that defines timing for generating a driving waveform, and ink for each driving waveform. Serial data (nozzle data) DiA, DiC and timing signals (shift clock SCLK, latch signal / LAT) for designating the nozzles that eject droplets are output as drive control signals.
[0041]
The head drive unit 102 receives the drive timing signal MM from the main control unit 101 and receives two types of drive waveforms, that is, a drive waveform SAi supplied to the piezoelectric element PZT and drive energy for ejecting ink droplets from the nozzle, and the nozzle. The waveform generation circuit 103A and the waveform generation circuit 103C for generating and outputting the drive waveform SCi given to the piezoelectric element PZT with drive energy that does not cause ink droplets to be ejected, and the outputs of the waveform generation circuits 103A and 103C (drive waveforms SAi, One of the two drive waveforms SAi and SCi is output to each of the selection electrodes Do1 to Do32 of the inkjet head H based on the low impedance output circuits 104A and 104C that output SCi) and the drive control signal from the main control unit 101. And a drive waveform selection circuit 105.
[0042]
The waveform generation circuits 103A and 103C can be composed of, for example, a ROM, a D / A converter or other pulse generation circuit, a waveform transformation circuit such as a calculus circuit, a clip circuit, and a clamp circuit. The waveform generation circuits 103A and 103C control the Vp for selecting the drive voltage (voltage value) Vp of the drive waveform in addition to the drive timing signal MM for determining the timing for generating and outputting the drive waveform from the main control unit 101. A signal SVp (and / or a tr control signal Str for selecting a rise time constant tr of a drive waveform described later) and the like are also input.
[0043]
The low-impedance output circuit 104 includes a low-impedance amplifier configured by a buffer amplifier, SEPP (Single Ended Push Pull), or the like. By using the low impedance output circuit 64, the output of the drive voltage waveform becomes a low impedance output with respect to the piezoelectric element, and the waveform is not distorted due to variations in the piezoelectric element and the number of drive channels.
[0044]
Here, an example of the waveform generation circuit 103A and the low impedance output circuit 104A will be described with reference to FIGS. The waveform generation circuit 103C and the low impedance output circuit 104A have the same configuration.
First, as shown in FIG. 8, the waveform generation circuit 103A receives the drive timing signal MM, generates a drive waveform, and supplies the drive waveform to the low impedance output circuit 104A, and the Vp control signal SVp. The drive waveform generator 106 includes a Vp controller 107 that generates and outputs a voltage Vout that determines the voltage Vp of the drive waveform.
[0045]
As shown in FIG. 9, the drive waveform generator 106 and the low impedance output circuit 104A (both constitute a constant voltage drive circuit) connect the input terminal IN to which the drive timing signal MM is supplied via the buffer B to the transistor Tr1. Are connected to the base of the transistor Tr2 via an inverter I, the power supply voltage Vpp is applied to the collector of the transistor Tr1, and the emitter of the transistor Tr2 is grounded.
[0046]
A series circuit of the charging resistor Ra and the diode D1 is connected to the emitter of the transistor Tr1, and a series circuit of the discharge resistor Rb and the diode D2 is connected to the collector of the transistor Tr2, and the cathode side of the diode D1 and the diode D2 are connected. The anode side is connected, and a capacitor Ck is connected between the connection point a and the ground, and a time constant circuit at the time of charging with the charging resistor Ra and the capacitor Ck, and a time constant circuit at the time of discharging with the discharging resistor Rb and the capacitor Ck Is configured. The voltage Vout from the Vp control unit 107 is applied to the connection point a via the diode Dk.
[0047]
The connection point a is connected between the base of the transistor Tr3 on the input side of the low impedance output circuit 104A composed of the transistors Tr3 to Tr6 and the base of the transistor Tr4, and the emitter of the transistor Tr5 on the output side and the transistor Tr6 The drive waveform SAi obtained from the collector is output to the drive waveform selection circuit 105.
[0048]
In this circuit, when the drive timing signal MM is input to the input terminal IN and the “H” level is input to the buffer B, the buffer B outputs a voltage level lower than the power supply voltage Vpp and the transistor Tr1 is turned on. Since the inverter I becomes “L” and the transistor Tr2 is turned off, charging of the capacitor Ck is started with a charging time constant determined by the charging resistor Ra and the capacitor Ck by the power supply voltage Vpp.
[0049]
At this time, since the voltage Vout is applied to the connection point a via the diode Dk (drop voltage Vd), the charging voltage of the capacitor Ck does not rise to the power supply voltage Vpp, and the voltage (Vout + Vd) level is not increased by the diode Dk. This voltage becomes the maximum value (VpA = Vout + Vd) of the drive voltage VpA of the drive waveform SAi.
[0050]
Further, when the drive timing signal MM is not input to the input terminal IN and the “L” level is input to the buffer B, the output of the buffer B becomes the power supply voltage Vpp and the transistor Tr1 is turned off, while the inverter I Is inverted from the output of the buffer B, so that the transistor Tr1 is turned off and at the same time the transistor Tr2 is turned on, and the capacitor Ck charged to the voltage Vp with a discharge time constant determined by the discharge resistor Rb and the capacitor Ck. Discharging starts.
[0051]
Therefore, the drive voltage VpA of the drive waveform SAi can be variably controlled by changing the voltage Vout applied to the drive waveform generation unit 106.
Similarly, the drive voltage VpC of the drive waveform SCi output from the waveform generation circuit 103C and the low impedance output circuit 104C can be variably controlled.
[0052]
As shown in FIG. 10, the Vp control unit 107 that generates and outputs the voltage Vout that defines the drive voltage VpA includes a three-terminal regulator 108 and a resistance selection circuit 109. The three-terminal regulator 108 supplies a constant voltage source to the voltage input terminal Vin, so that the resistor R1a connected between the adjustment terminal adj and the voltage output terminal Vout and the resistance of the resistance selection circuit 109 connected between the adjustment terminal adj and the ground. A voltage corresponding to the value R2 is output from the voltage output terminal Vout. For example, LM317T (trade name) manufactured by National Semiconductor or the like can be used. Therefore, the output voltage Vout from the three-terminal regulator 108 is determined by, for example, Vout = 1.25 × (1 + R2 / R1).
[0053]
The resistor selection circuit 109 is formed by connecting in parallel a resistor Rs, a resistor Rp and resistors R21 to R23 selected by switching transistors Q1 to Q3, for example, SN7406 (trade name) manufactured by Texas Instruments. Etc. can be used. In the resistance selection circuit 109, the Vp control signals SVp1 to SVp3 from the main control unit 101 are input to the bases of the transistors Q1 to Q3, respectively.
[0054]
Accordingly, the power supply voltage Vpp is supplied to the three-terminal regulator 108, and the main control unit 101 supplies the 3-bit Vp control signals SVp1 to SVp3 to the resistance selection circuit 109, so that the output voltage Vout of the three-terminal regulator 108 can be a maximum of eight types. By inputting this output voltage Vout as the voltage Vout of the drive waveform generation unit 106 described above, the drive voltage VpA of the drive waveform SAi can be set to a predetermined value.
[0055]
The generation of the different voltage Vout is variable using, for example, a voltage dividing circuit in which a resistor and a parallel circuit of a variable resistor and a capacitor are connected in series and the voltage across the capacitor is output as the voltage Vout. The voltage Vout can be changed even by using a D / A converter.
[0057]
Next, the drive waveform selection circuit 105 will be described with reference to FIG. This drive waveform selection circuit 105 receives two sets of 32-bit shift register circuits 111A and 111C for inputting the serial clock SCLK and serial data DiA or DiC, and the register values of the shift register circuits 111A and 111C as latch signals / LAT (note that , “/” Signifies inversion.), A 64-bit latch circuit 112 that latches, a 64-bit level shifter circuit 113, and an analog switch group 114 that is controlled to be turned on / off by the level shifter circuit 113. . Note that two data lines (DiA, DiC) corresponding to the drive waveform can be unified into 64-bit data by cascading two 32-bit shift register circuits.
[0058]
The analog switch group 114 includes a pair of analog switches ASA1, ASC1 to ASA32, ASC32 connected to the selection electrodes Do1 to Do32 of each PZT. The analog switches ASA1 to ASA32 have a drive waveform SAi, and the analog switches ASC1 to ASC32 have a drive waveform SAi. Each of the drive waveforms SCi is input.
[0059]
Then, serial data DiA and DiC are taken into the shift register register circuits 111A and 111C in accordance with the shift clock SCLK, respectively, and the serial data DiA and DiC taken into the shift register circuits 111A and 111C by the latch signal / LAT by the latch circuit 112. Latch and input to the level shifter circuit 113.
[0060]
The level shifter circuit 113 turns on one of the two analog switches ASAm and ASCm (m = 1 to 32) connected to each PZT according to the contents of the serial data, and turns off the other. Also turn off. Accordingly, it can be selected that the drive waveform SAi or the drive waveform SCi is applied to the piezoelectric element PZT, or that none of the drive waveforms SAi and SCi is applied to the piezoelectric element PZT.
[0061]
Next, the operation of the ink jet recording apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 12, ejection drive nozzle data DiA that designates ejection drive nozzles that eject ink droplets as 32-bit serial data from the main control unit 101 to the drive waveform selection circuit 105 of the head drive unit 102. Non-ejection drive nozzle data DiC that designates a non-ejection drive nozzle that gives a drive waveform that does not eject ink droplets, which is 32-bit serial data, and a timing signal (shift clock SCLK, latch signal / LAT) are output as drive control signals. .
[0062]
As a result, as shown in FIG. 11A, the 32-bit jet nozzle data (discharge drive nozzle data) DiA shown in FIG. 10B is taken into the shift register circuit 111A by the 32-bit shift clock SCLK. The 32-bit non-ejection drive nozzle data (non-ejection drive nozzle data) DiC shown in (c) is taken into the shift register circuit 111C and inputted to the level shifter circuit 113 with the latch signal / LAT shown in FIG. .
[0063]
Further, the main control unit 101 outputs the drive timing signal MM shown in FIG. 5E to the waveform generation circuits 103A and 103C of the head drive unit 102 at a predetermined timing, thereby, as shown in FIG. A drive waveform SAi of the drive voltage Vp = VpA is output from the waveform generation circuit 103A with the rise time constant tr, and the drive waveform SCi of the drive voltage Vp = VpC with the rise time constant tr as shown in FIG. 103C.
[0064]
Therefore, as shown in FIGS. 6H, 6I, and 6J, the analog switches ASAm and ASCm (m = 1 to 32) of the drive waveform selection circuit 105 are turned on through the analog switches that are turned on. (Others are not shown) A drive waveform SAi or SCi is output to the selection electrodes Do1 to Do32 (each piezoelectric element PZT).
[0065]
As a result, a drive voltage Vp of any of voltage 0, VpC, and VpA (VpA> VpC) is applied to each piezoelectric element PZT. That is, the drive waveform SAi of the voltage VpA is applied to the nozzle that ejects the ink droplet (this nozzle is the “ejection drive nozzle”), and the required nozzle among the nozzles that do not eject the ink droplet has the voltage VpC. The drive waveform SCi is applied (this nozzle is a “non-ejection drive nozzle”), and neither of the drive waveforms SAi and SCi is applied to other nozzles that do not eject ink droplets (0 V is applied). This nozzle is a “non-injection non-driving nozzle”).
[0066]
Here, the non-ejection drive nozzles that give a drive waveform that does not eject ink droplets among the non-ejection nozzles that do not eject ink droplets can be arbitrarily set according to image information. For example, as shown in FIG. 13 (a), the two-channel nozzles on both sides adjacent to the ejection drive nozzle are non-ejection drive nozzles, or the both-side one channel nozzles adjacent to the ejection drive nozzle as shown in FIG. 13 (b). Can be used as non-injection drive nozzles, or only nozzles sandwiched between injection drive nozzles can be used as non-injection drive nozzles as shown in FIG.
[0067]
As described above, a plurality of patterns can be set as the non-injection drive nozzles in the non-injection nozzles (non-ejection nozzles), and the non-injection drive nozzle generation pattern is stored in the ROM 81 of the main control unit 101 in advance. The non-ejection drive nozzle data DCi is created by comparing the ejection drive nozzle data DAi and the non-ejection drive nozzle generation pattern, so that the nozzle that does not eject ink droplets in the most appropriate pattern can be non-ejection driven. become able to. Further, a pattern of non-injection drive nozzles can be created by performing a logical operation using a logical sum or logical product of the injection drive nozzles.
[0068]
As described above, the drive waveform generating means for generating a plurality of drive waveforms including the drive waveform for ejecting ink droplets from the nozzles and the drive waveform for not ejecting ink drops from the nozzles, and the plurality of drives generated by the drive waveform generating means A drive waveform selection unit that selects one of the waveforms according to image information and applies a drive waveform that does not cause the ink droplets to be ejected from the nozzles to the energy generating elements of the non-ejection nozzles; Drops can be stably ejected and high image quality recording can be performed.
[0069]
In this case, serial data for each drive waveform is input to the drive waveform selection means, and at least one of the serial data is a non-ejection drive nozzle that designates a non-ejection drive nozzle that applies a drive waveform that does not cause ink droplets to be ejected. By using data, even when the drive waveform selection means is integrated into an IC and mounted on an inkjet head, it can be realized with a simple circuit configuration without the need for an image information data processing unit, and even if the number of nozzles in the head increases, the signal The line will not increase.
[0070]
Furthermore, by creating the non-ejection drive nozzle data based on the image information, it is possible to deal with any non-ejection drive generation pattern, and the pattern can be varied according to the head structure and use environment. become.
[0071]
Next, another embodiment of the head driving apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the drive waveform generation section shown in FIG. 14 is used as the drive waveform generation section of the waveform generation circuit of the above embodiment.
The drive waveform generator includes a tr control circuit 75 that changes the rising time constant tr by changing the charging resistor Ra connected in series with the diode D1.
[0072]
The tr control circuit 75 connects a parallel circuit of charging resistors Ra1, Ra2, and Ra3 in series with the diode D1, and a switching transistor Tr11 is connected between the charging resistors Ra1, Ra2, and Ra3 and the power supply voltage Vpp. , Tr12, Tr13 are connected.
[0073]
Buffers B1, B2, and B3 are connected to the bases of the transistors Tr11, Tr12, and Tr13, respectively, and a drive timing signal MM is input to these buffers B1, B2, and B3 through gate circuits G1, G2, and G3. These gate circuits G1, G2, and G3 are opened when the tr control signals Str1 to Str3 from the main control unit 101 are “H”, and output the drive timing signal MM to the buffers B1, B2, and B3.
[0074]
Accordingly, the main control unit 101 sets the drive timing signal MM to “H” and sets any one of the 3-bit tr control signals Str1, Str2, and Str3 to “H”, so that the tr control signals Str1, Str2, The buffers B1, B2, and B3 selected in Str3 output a voltage level lower than the power supply voltage Vpp, and any of the corresponding transistors Tr11, Tr12, and Tr13 is turned on, and the selected resistors Ra1 to Ra3 are selected. And the capacitor Ck is charged with a rise time constant tr determined by the capacitor Ck.
[0075]
In this way, the capacitor Ck can be charged with up to eight types of start-up time constants tr by the tr control signal, so that the start-up time constant tr selects and generates three types of drive waveforms tr1, tr2 and tr3, respectively. Can be output.
[0076]
In this case, the voltage Vout that defines the drive voltage Vp of the drive waveform may be fixed, but here it can be varied by using the Vp control circuit as shown in FIG. 10 described above, and the rise time constant tr and the drive voltage Vp. Generate different drive waveforms and output them.
[0077]
Therefore, as the drive waveform SAi and drive waveform SCi output from the head drive unit, drive waveforms having different drive voltages Vp and rise time constants tr are generated and output and selected by the drive waveform selection circuit in the same manner as in the above embodiment. By outputting, an optimum driving waveform can be given to the energy generating element of the head even if the head structure or usage environment changes, and ink droplets can always be stably ejected and high-quality recording can be performed.
[0078]
In addition to the drive voltage Vp and the rise time constant tr, the fall time constant tf and the pulse width Pw are controlled according to the head structure and the energy generating element (electromechanical conversion element or electrothermal conversion element) to be used. Can do.
For example, in the case of a head structure that ejects ink droplets at the fall of the drive waveform (the polarization direction of the piezoelectric element is a positive voltage), such as when the displacement in the d31 direction of the piezoelectric element is used as the energy generation means of the inkjet head. In this case, the fall time constant tf may be controlled instead of the rise time constant tr.
[0079]
Further, the configuration and driving waveform of the head driving unit are not limited to those of the above-described embodiments, and it is sufficient that ink droplets can be stably ejected. The driving waveform may be any shape such as a triangular waveform or a sine (sine) waveform. Good. Further, the plurality of different driving waveforms can be three or more types in addition to the two types described in the above embodiment.
[0080]
【The invention's effect】
  As described above, according to the inkjet recording apparatus of the present invention,Non-ejection drive nozzle generation pattern that selects a nozzle that applies a drive waveform that does not eject ink droplets out of nozzles that do not eject ink droplets and nozzles that do not eject ink droplets by collating the nozzle data that ejects ink droplets Since the drive waveform that does not cause ink droplets to be ejected to a desired nozzle is selected and given, the nozzle that does not eject ink droplets in the most appropriate pattern can be non-ejection driven,Ink droplets can be ejected stably, and high image quality recording becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a mechanism portion of an ink jet recording apparatus according to the present invention.
2 is a schematic perspective view of the main part of FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of an ink jet head constituting the recording head of FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a direction orthogonal to the channel direction of the head.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part in the channel direction of the head.
FIG. 6 is a schematic block diagram of a control unit.
FIG. 7 is a block diagram of a portion related to a head driving device of the control unit.
8 is a block diagram showing an example of the waveform generation circuit of FIG.
9 is a circuit diagram showing an example of a drive waveform generation unit and a low impedance output circuit of FIG.
10 is a block diagram showing an example of a Vp control unit in FIG. 8;
11 is a block diagram showing an example of a drive waveform selection circuit in FIG. 7;
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the head driving device.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a nozzle drive pattern.
FIG. 14 is a circuit diagram showing another example of a drive waveform generation unit and a low impedance output circuit for explaining another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Carriage, 6 ... Recording head, 15 ... Main scanning motor, 21 ... Platen, 28 ... Sub scanning motor, 45, PZT ... Piezoelectric element, 54, Com ... Common electrode, 55, SEL ... Selection electrode, 61 ... Pressurization Liquid chamber (ink liquid chamber), 64 ... nozzle, 87 ... head drive circuit, 101 ... main control unit, 102 ... head drive unit, 103A, 103C ... waveform generation circuit, 104A, 104C ... low impedance output circuit, 105 ... drive Waveform selection circuit 106... Drive waveform generation unit 107 107 Vp control circuit.

Claims

Drive waveform generating means for generating a plurality of drive waveforms including a drive waveform for discharging ink droplets from the nozzles of the inkjet head and a drive waveform for not discharging ink drops from the nozzles, and a plurality of drives generated by the drive waveform generating means In an inkjet recording apparatus including a drive waveform selection unit that selects one drive waveform of waveforms, a nozzle that applies a drive waveform that does not eject ink droplets among nozzles that do not eject ink droplets is selected. By comparing the ejection drive nozzle generation pattern with the data of the nozzles that eject ink droplets, a drive waveform that does not eject ink droplets is selected and given to the required nozzles that do not eject ink droplets. An ink jet recording apparatus.

The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein a plurality of non-ejection drive nozzle generation patterns for selecting nozzles that apply a drive waveform that does not eject ink droplets among nozzles that do not eject ink droplets are set in advance. An ink jet recording apparatus.

2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a nozzle that applies a driving waveform that does not discharge the ink droplet is selected from the nozzles that do not discharge the ink droplet by performing a logical operation on the data of the nozzle that discharges the ink droplet. An ink jet recording apparatus, comprising: a non-ejection drive nozzle generation pattern for performing

4. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the drive waveform for ejecting ink droplets from the nozzles and the drive waveform for not ejecting ink droplets from the nozzles are at least one of a drive voltage, a time constant, and a pulse width. An ink jet recording apparatus characterized in that the two are different.