JPH0584911A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定なインク吐出を行い得るとともに、高速
記録の可能なインクジェット記録装置を提供すること。 【構成】 記録ヘッドの複数の吐出口のうち、吐出可能
な全吐出口（６４個）から吐出させたインク量の７％以
下のインク量となる数（１個）の吐出口から同一のタイ
ミングでインク吐出させるとともに、吐出可能な全吐出
口からのインク吐出期間を駆動周期の７０％以上とする
ことを特徴とする。これにより、単位時間内に吐出する
インクの良を最小限として共通液室内に発生する負圧の
レベルを最も常圧に近づけることができるので、リフィ
ルの振動の振幅を最小限として吐出を安定化し、さらな
る駆動周波数の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッドから被記録
材に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記
録装置は、画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄板
等の被記録材上にドットパタ−ンからなる画像を記録し
ていくように構成されている。前記記録装置は、記録方
式により、インクジェット式、ワイヤドット式、サ−マ
ル式、レ−ザ−ビ−ム式等に分けることができ、そのう
ちのインクジェット式（インクジェット記録装置）は、
記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔
させ、これを被記録材に付着させて記録するように構成
されている。

【０００３】近年、数多くの記録装置が使用されるよう
になり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像
度、高画像品質、低騒音などが要求されている。このよ
うな要求に応える記録装置として、前記インクジェット
記録装置を挙げることができる。このインクジェット記
録装置では、記録ヘッドからインクを吐出させて記録を
行なう為に非接触で印字が可能であり、このために非常
に安定した記録画像を得ることができる。

【０００４】インクジェット記録装置の中でも、熱エネ
ルギーによって発生する気泡を使用してインクを吐出す
るものは、各吐出口内に設けた発熱抵抗体（ヒータ）の
サイズが、従来用いられていた圧電素子と比べて格段に
小さく、吐出口の高密度のマルチ化が可能となる。多数
の吐出口が配列されたマルチヘッドは、同時駆動可能な
最大消費電力の上限値から、駆動周期の期間内で時分割
駆動されるのが一般的である。

【０００５】ところで、インクジェット記録方式では流
体であるインクを取り扱う故に、流体力学的な種々の不
都合な現象が記録ヘッドの限界印字スピード以上または
近傍で使用すると発生する。また、インクは液体である
ためにその粘性や表面張力等の物理的状態は環境温度や
インクの放置時間によって常に大きく変動するものであ
り、ある状態で印字可能であっても環境温度やインクタ
ンクのインク残量の低下による負圧の増加等により印字
が困難になってしまう場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、限界吐出周期付
近で使用していると、吐出不良を起こしたり、吐出量が
極端に低下する状況が発生していた。これは、インクの
ノズル（液路）へのリフィル（再充填）が間に合わなく
なり、リフィルされる前に次の吐出が始まってしまうた
めと考えられる。

【０００７】この事態に対処するには、駆動周期を長
く、つまり限界吐出周期よりも長い周期で駆動を行うこ
とが考えられる。しかしながら、駆動周期を長くするこ
とは上述した高速記録に反することとなり、本質的な解
決手段とはならない。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、安定なインク吐出を行い得るとともに、高速
記録の可能なインクジェット記録装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本発明のインクジェット記録装置は、インク
を吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口にインクを
供給する共通液室を有する記録ヘッドと、この記録ヘッ
ドの複数の吐出口からインクを吐出させる駆動手段とを
有し、前記駆動手段は、前記記録ヘッドの複数の吐出口
のうち、吐出可能な全吐出口から吐出させたインク量の
７％以下のインク量となる数の吐出口から同一のタイミ
ングでインク吐出させるとともに、吐出可能な全吐出口
からのインク吐出期間を駆動周期の７０％以上とするこ
とを特徴とする。

【００１０】これにより、単位時間内に吐出するインク
の量を最小限として共通液室内に発生する負圧のレベル
を最も常圧に近づけることができるので、リフィルの振
動の振幅を最小限として吐出を安定化し、さらなる駆動
周波数の向上を図ることができる。

【００１１】さらに、隣接する吐出口から連続してイン
ク吐出しないようにすることも、リフィル速度を向上さ
せる点で良好である。

【００１２】また、本発明のインクジェット記録装置
は、インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口
にそれぞれ対応する流路を介してインクを供給する共通
液室を有する記録ヘッドと、この記録ヘッドの複数の吐
出口からインクを吐出させる駆動手段とを有し、前記記
録ヘッドの複数の吐出口は、ほぼ同一のタイミングで吐
出する少なくとも１つの吐出口を有する複数の吐出口群
に分割され、前記駆動手段は、先にインクを吐出した吐
出口群のインクのメニスカスが対応する前記流路内で最
大後退位置に達する近傍のタイミングで、続いて吐出す
べき吐出口群からインクを吐出させることを特徴とす
る。

【００１３】これにより、最大メニスカス後退量に至る
前に反動圧力波を加えることができるので、そのインク
の後退しようとする慣性力を低減することが可能とな
り、実際にリフィルしなくてはならない長さを減らすこ
とで、リフィル時間を短くする事が可能となる。

【００１４】更に、駆動周期の７０％以上の間、吐出反
動パルスを多数回加えることも、リフィル速度そのもの
を速くさせる点で効果的である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のインクジェット記録装置に係
る実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１乃至図６は、本発明が実施もしくは適
用される好適なインクジエツトユニツトＩＪＵ，インク
ジエツトヘツドＩＪＨ，インクタンクＩＴ，インクジエ
ツトカートリツジＩＪＣ，インクジエツト記録装置本体
ＩＪＲＡ，キヤリツジＨＣの夫々及び夫々の関係を説明
するための説明図である。以下これらの図面を用いて各
部構成の説明を行う。

【００１７】(i) 装置本体の概略説明 図１は、本発明が適用されるインクジエツト記録装置Ｉ
ＪＲＡの概観図である。同図において、駆動モータ５０
１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５
００９を介して回転するリードスクリユー５００５の螺
旋溝５００４に対して係合するキヤリツジＨＣはピン
（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
このキヤリツジＨＣには、インクジエツトカートリツジ
ＩＪＣが搭載されている。５００２は紙押え板であり、
キヤリツジ移動方向にわたって紙をプラテン５０００に
対して押圧する。５００７，５００８はフオトカプラ
で、キヤリツジのレバー５００６のこの域での存在を確
認して、モータ５０１３の回転方向切換等を行うための
ホームポジシヨン検知手段である。５０１６は記録ヘツ
ドの前面をキヤツプするキヤツプ部材５０２２を支持す
る部材で、５０１５はこのキヤツプ内を吸引する吸引手
段でキヤツプ内開口５０２３を介して記録ヘツドの吸引
回復を行う。５０１７はクリーニングブレードで、５０
１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材で
あり、本体支持板５０１８にこれらは支持されている。
ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレー
ドが本例に適用できることはいうまでもない。又、５０
１２は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キ
ヤリツジと係合するカム５０２０の移動に伴って移動
し、駆動モータからの駆動力がクラツチ切換等の公知の
伝達手段で移動制御される。

【００１８】これらのキヤツピング、クリーニング、吸
引回復は、キヤリツジがホームポジシヨン側領域にきた
ときにリードスクリユー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例には何れも適用できる。

【００１９】本例でのインクジエツトカートリツジＩＪ
Ｃは、図２の斜視図でわかるように、インクの収納割合
が大きくなっているもので、インクタンクＩＴの前方面
よりもわずかにインクジエツトユニツトＩＪＵの先端部
が突出した形状である。このインクジエツトカートリツ
ジＩＪＣは、インクジエツト記録装置本体ＩＪＲＡに載
置されているキヤリツジＨＣ（図１）の後述する位置決
め手段、及び電気的接点とによって固定支持されると共
に、該キヤリツジＨＣに対して着脱可能なタイプであ
る。

【００２０】(ii)インクジエツトユニツトＩＪＵ構成説
明 インクジエツトユニツトＩＪＵは、電気信号に応じて膜
沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギー
を生成する電気熱変換体を用いて記録を行う方式のユニ
ツトである。

【００２１】図２において、１００はＳｉ基板上に複数
の列状に配された電気熱変換体（吐出ヒータ）と、これ
に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術により
形成されて成るヒータボードである。

【００２２】２００はヒータボード１００に対する配線
基板であり、ヒータボード１００の配線に対応する配線
（例えばワイヤボンデイングにより接続される）と、こ
の配線の端部に位置し本体装置からの電気信号を受ける
パツド２０１とを有している。

【００２３】１３００は複数のインク流路を夫々区分す
るための隔壁や共通液室等を設けた溝付天板で、インク
タンクから供給されるインクを受けて共通液室へ導入す
るインク受け口１５００と、吐出口を複数有するオリフ
イスプレート４００を一体成型したものである。これら
の一体成型材料としてはポリサルフオンが好ましいが、
他の成型用樹脂材料でも良い。

【００２４】３００は配線基板２００の裏面を平面で支
持する例えば金属製の支持体で、インクジエツトユニツ
トの底板となる。５００は押えばねであり、Ｍ字形状で
そのＭ字の中央で共通液室を押圧すると共に前だれ部５
０１で液路の一部を線圧で押圧する。ヒータボード１０
０および天板１３００を押えばねの足部が支持体３００
の穴３１２１を通って支持体３００の裏面側に係合する
ことで、これらを挟み込んだ状態で両者を係合させるこ
とにより、押えばね５００とその前だれ部５０１の付勢
力によってヒータボード１００と天板１３００とを圧着
固定する。又、支持体３００は、インクタンクＩＴの２
つの位置決め凸起１０１２及び位置決め且つ熱融着保持
用凸起１８００，１８０１に係合する位置決め用穴３１
２，１９００，２０００を有する他、装置本体ＩＪＲＡ
のキヤリツジＨＣに対する位置決め用の突起２５００，
２６００を裏面側に有している。加えて支持体３００は
インクタンクからのインク供給を可能とするインク供給
管２２００（後述）を貫通可能にする穴３２０をも有し
ている。支持体３００に対する配線基板２００の取付
は、接着剤等で貼着して行われる。尚、支持体３００の
凹部２４００，２４００は、それぞれ位置決め用突起２
５００，２６００の近傍に設けられている。

【００２５】蓋部材８００は、インクジエツトカートリ
ツジＩＪＣの外壁を形成すると共に、インクジエツトユ
ニツトＩＪＵを収納する空間部を形成している。又、イ
ンク供給部材６００は、前述したインク供給管２２００
に連続するインク導管１６００を供給管２２００側が固
定の片持ちばりとして形成し、インク導管の固定側とイ
ンク供給管２２００との毛管現象を確保するための封止
ピン６０２が挿入されている。尚、６０１はインクタン
クＩＴと供給管２２００との結合シールを行うパツキ
ン、７００は供給管のタンク側端部に設けられたフイル
ターである。

【００２６】(iii) インクタンクＩＴ構成説明 インクタンクは、カートリツジ本体１０００と、インク
吸収体９００とインク吸収体９００をカートリツジ本体
１０００の上記ユニツトＩＪＵ取付面とは反対側の側面
から挿入した後、これを封止する蓋部材１１００とで構
成されている。

【００２７】９００はインクを含浸させるための吸収体
であり、カートリツジ本体１０００内に配置される。１
２００は上記各部１００〜６００からなるユニツトＩＪ
Ｕに対してインクを供給するための供給口であると共
に、当該ユニツトをカートリツジ本体１０００の部分１
０１０に配置する前の工程で供給口１２００よりインク
を注入することにより吸収体９００のインク含浸を行う
ための注入口でもある。

【００２８】この本例では、インクを供給可能な部分
は、大気連通口とこの供給口とになるが、インク吸収体
からのインク供給性を良好に行うための本体１０００内
リブ２３００と蓋部材１１００の部分リブ２３０２，２
３０１とによって形成されたタンク内空気存在領域を、
大気連通口１４０１側から連続させてインク供給口１２
００から最も遠い角部域にわたって形成している構成を
とっているので、相対的に良好かつ均一な吸収体へのイ
ンク供給は、この供給口１２００側から行われることが
重要である。この方法は実用上極めて有効である。この
リブ２３００は、インクタンクの本体１０００の後方面
において、キヤリツジ移動方向に平行なリブを４本有
し、吸収体が後方面に密着することを防止している。
又、部分リブ２３０２，２３０１は、同様にリブ２３０
０に対して対応する延長上にある蓋部材１１００の内面
に設けられているが、リブ２３００とは異なり分割され
た状態となっていて空気の存在空間を前者より増加させ
ている。尚、部分リブ２３０２，２３０１は蓋部材１１
００の全面積の半分以下の面に分散された形となってい
る。これらのリブによってインク吸収体のタンク供給口
１２００から最も遠い角部の領域のインクをより安定さ
せつつも確実に供給口１２００側へ毛管力で導びくこと
ができた。１４０１はカートリツジ内部を大気に連通す
るために蓋部材に設けた大気連通口である。１４００は
大気連通口１４０１の内方に配置される撥液材であり、
これにより大気連通口１４０１からのインク漏洩が防止
される。

【００２９】前述したインクタンクＩＴのインク収容空
間は長方体形状であり、その長辺を側面にもつ場合であ
るので上述したリブの配置構成は特に有効であるが、キ
ヤリツジの移動方向に長辺を持つ場合又は立方体の場合
は、蓋部材１１００の全体にリブを設けるようにするこ
とでインク吸収体９００からのインク供給を安定化でき
る。

【００３０】インクタンクＩＴは、ユニツトＩＪＵを装
着された後に蓋８００で覆うことで、ユニツトＩＪＵを
下方開口を除いて包囲する形状となるが、インクジエツ
トカートリツジＩＪＣとしては、キヤリツジＨＣに載置
するための下方開口はキヤリツジＨＣと近接するため、
実質的な４方包囲空間を形成してしまう。従って、この
包囲空間内にあるヘツドＩＪＨからの発熱はこの空間内
の保温空間として有効となるものの、長期連続使用とし
てはわずかな昇温となる。このため本例では、支持体の
自然放熱を助けるためにカートリツジＩＪＣの上方面
に、この空間よりは小さい幅のスリツト１７００を設け
て、昇温を防止しつつもユニツトＩＪＵ全体の温度分布
の均一化を環境に左右されないようにすることができ
た。

【００３１】インクジエツトカートリツジＩＪＣとして
組立てられると、インクはカートリツジ内部より供給口
１２００、支持体３００に設けた穴３２０および供給タ
ンク６００の中裏面側に設けた導入口を介して供給タン
ク６００内に供給され、その内部を通った後、導出口よ
り適宜の供給管および天板１３００のインク導入口１５
００を介して共通液室内へと流入する。以上におけるイ
ンク連通用の接続部には、例えばシリコンゴムやブチル
ゴム等のパツキンが配設され、これによって封止が行わ
れてインク供給路が確保される。

【００３２】(iv)ヒーターボードの説明 図３は本実施例で使用しているヘッドのヒーターボード
１００の模式図を示している。ヘッドの温度を制御する
ための温調用（サブ）ヒーター８ｄ、インクを吐出させ
るための吐出用（メイン）ヒーター８ｃが配された吐出
部列８ｇ、駆動素子８ｈが同図で示される様な位置関係
で同一基板上に形成されている。この様に各素子を同一
基板上に配することでヘッド温度の検出、制御が効率よ
く行え、更にヘッドのコンパクト化、製造工程の簡略化
を計ることができる。また同図には、ヒーターボードが
インクで満たされる領域と、そうでない領域とに分離す
る天板の外周壁断面８ｆの位置関係を示す。この天板の
外周壁断面８ｆの吐出用ヒーター８ｃ側が、共通液室と
して機能する。なお、天板の外周壁断面８ｆの吐出部列
８ｇ上に形成された溝部によって、液路が形成される。

【００３３】(v) 制御構成の説明 次に、上述した装置構成の各部の記録制御を実行するた
めの制御構成について、図４に示すブロック図を参照し
て説明する。制御回路を示す同図において、１０は記録
信号を入力するインターフェ−ス、１１はＭＰＵ、１２
はＭＰＵ１１が実行する制御プログラムを格納するプロ
グラムＲＯＭ、１３は各種データ（上記記録信号やヘッ
ドに供給される記録データ等）を保存しておくダイナミ
ック型のＲＡＭである。１４は記録ヘッド１８に対する
記録データの供給制御を行うゲートアレイであり、イン
ターフェース１０、ＭＰＵ１１、ＲＡＭ１３間のデータ
の転送制御も行う。２０は記録ヘッド１８を搬送するた
めのキャリアモータ、１９は記録用紙搬送のための搬送
モータである。１５はヘッドを駆動するヘッドドライ
バ、１６、１７は夫々搬送モータ１９、キャリアモータ
２０を駆動するモータドライバである。

【００３４】図５は、図４の各部の詳細を示す回路図で
ある。ゲートアレイ１４は、データラッチ１４１、セグ
メント（ＳＥＧ）シフトレジスタ１４２、マルチプレク
サ（ＭＰＸ）１４３、コモン（ＣＯＭ）タイミング発生
回路１４４、デコーダ１４５を有する。記録ヘッド１８
は、ダイオードマトリックス構成を取っており、コモン
信号ＣＯＭとセグメント信号ＳＥＧが一致したところの
吐出用ヒータ（Ｈ１からＨ６４）に駆動電流が流れ、こ
れによりインクが加熱され吐出する。

【００３５】上記デコーダ１４５は、上記コモンタイミ
ング発生回路１４４が発生したタイミングをデコードし
て、コモン信号ＣＯＭ１〜８のいずれか１つを選択す
る。データラッチ１４１はＲＡＭ１３から読み出された
記録データを８ビット単位でラッチし、この記録データ
をマルチプレクサ１４３はセグメントシフトレジスタ１
４２に従い、セグメント信号ＳＥＧ１〜８として出力す
る。マルチプレクサ１４３からの出力は、後述するよう
に１ビット単位、２ビット単位、または８ビット全てな
ど、シフトレジスタ１４２の内容によって種々変更する
ことができる。

【００３６】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェース１０に記録信号が入るとゲートアレイ１４と
ＭＰＵ１１との間で記録信号がプリント用の記録データ
に変換される。そして、モータドライバ１６、１７が駆
動されるとともに、ヘッドドライバ１５に送られた記録
データに従って記録ヘッドが駆動され、印字が行われ
る。

【００３７】ここで、本実施例を説明するに先立って、
従来の駆動方法における問題点について詳細に説明す
る。

【００３８】図６は従来の記録ヘッドの駆動方法による
駆動パルスのタイミングチャートとその時の共通液室内
の圧力状態を示す図である。図７は図６におけるｎ番目
のコモン信号ＣＯＭｎに於けるセグメント信号ＳＥＧ１
からＳＥＧ８までの詳細を示すものである。

【００３９】ここで、図５のヒータＨ１からＨ６４の様
にコモン側とセグメント側が８ビットづつに結線されて
いるもので、図６のようなセグメント信号ＳＥＧが同時
に立ち上がるものにあっては、ＣＯＭ１が立ち上がりＳ
ＥＧ信号が立ち上がったノズルが吐出を開始することに
なる。それがＣＯＭ２、ＣＯＭ３からＣＯＭ８まで短時
間に繰り返され６４ノズルの吐出が完了することにな
る。この場合、第１ノズルから最終ノズル（吐出可能な
全ノズル）を吐出終了するまでの時間が、吐出周期Ｔの
約４０％となっている。これは、縦罫線をできるだけ直
線状に記録可能なように、複数のノズルをできるだけ短
時間に全部吐出しようとするためである。ここで、吐出
（駆動）周期Ｔとは、あるノズルが吐出駆動される最短
の周期をいう。

【００４０】しかし、この様な状況下に於いては印字パ
ターンとインクのリフィル特性に起因する吐出不良が生
じることが多々発生した。

【００４１】例えば、連続２ドット列で構成される縦罫
線を印字する場合を考えてみる。始めの１ドット目の縦
罫線を印字している状態に於いては、元々ノズル内にイ
ンクがリフィルされている状態から印字を開始するた
め、吐出は全てのノズルに於いて正常になされる。しか
しその後、吐出中、及び吐出後の各ノズルの状態には大
きな差が出ることが判った。続いて２ドット目の罫線を
連続して印字するときに於いては、１ドット目のリフィ
ルの状態が各ノズルにより異なるために吐出状況が各ノ
ズルごとに異なる状況を示すことが判った。

【００４２】具体的には、多くは２ドット目の吐出の後
半に於いてリフィルが完了していない為に、吐出量の低
下によるドット径の低下または主滴が全く形成されず、
スプラッシュ状のいわゆるショボ印字を示すようになる
ものである。なお、３ドット目４ドット目と更に印字を
続けた場合は、この現象の発生確率は小さくなっていく
ことが多いことも判った。また、さらには従来制御によ
る限界周波数以上で吐出をさせた場合は、２ドットめ以
降もこの様なショボ状態が多数のノズルで生じるように
なる。

【００４３】上記の様な状態を図８を用いて説明する。
図８はノズル部分の断面図であり、記録ヘッドのノズル
部とインクのノズル先端部にできるメニスカスの状態を
示す。同図において、８０は吐出用ヒータ、８１はノズ
ル（流路）、８２は共通液室、８３はオリフィスプレー
ト、８４はメニスカスを示す。図６のような状態にあっ
ては、もはや吐出ノズル先端には正常なインクのメニス
カス形状８４ａ（図８Ａ）は形成されない。負圧が高す
ぎるときや次の吐出周期の始まりでリフィルが間に合わ
ないときは、図８Ｂの様になる。逆に、振動が収束せず
に正圧になったときは図８Ｃに示す様にインクのメニス
カス形状８４ｃが記録ヘッドのフェイス面から飛び出し
た状態となる。この様な状態に於いて吐出を行うと、図
８Ｂに於いては吐出量の低下によるドット径の低下また
は主滴が全く形成されず、スプラッシュ状のいわゆるシ
ョボ印字となってしまう。また，図８Ｃの状態で吐出が
開始してしまうと、フェイス面より前に出ているインク
はノズル８１内で前方へ行くように力を受けたインクに
押されるため、円錐状のあらゆる方向へ飛び散ってミス
ト状になってしまう。

【００４４】上記の例の直接の原因は上述のようにリフ
ィル不良によるものである。リフィル不良の原因につい
ては、更に以下に述べる原因系により生じるものと考え
られる。

【００４５】１つは、インクタンクから吐出ノズルにま
であるインクが動き出すために必要な力が、インクの留
まっていようとする慣性力の為に動きにくく、共通液室
内が更なる負圧状態になると考えられる。この結果、メ
ニスカス後退量が大きくなったり、リフィル速度が低下
したりする現象が生じる。

【００４６】この負圧の発生のメカニズムを図９を参照
して更に詳しく述べる。図９は共通液室近傍のインクの
流れを示す説明図である。共通液室内の負圧の発生原理
として、駆動可能な最大の周期近傍で吐出を行った場合
吐出初期に於いては、 ノズル８１から吐出されたインク８５を充填するため
に発生し、共通液室８２からインクをノズル８１側へ引
っ張る毛管力により発生したリフィルによる流れ８８、 気泡発泡時の共通液室８２側への発泡エネルギーによ
り、ノズル８１から共通液室８２内へインクが押し戻さ
れることにより発生する共通液室内側への逆流力８７
の、大きく分けて上記の２点と推定される。なお、図中
９０はインクの供給能力を示す。

【００４７】この時、まず８１で示されるノズルが吐出
を開始すると、８７の吐出反動による逆流力が生じる。
この８７の逆流力により共通液室内の圧力は一時的にメ
ニスカスを押す正圧方向に増大する。よって、インクの
インクタンクからの供給は一時的に止まったような状態
になる。その後、同一吐出周期内の吐出の後半に於い
て、すでに吐出したノズルのリフィルが開始しだすとノ
ズル近傍のインクはノズルへ吸い込まれ始めるが、タン
ク側も含めたインク全体の大きな質量の動きは前述の慣
性力があるために動きが遅く、共通液室８２内が結果的
に過度の負圧状態に陥ることになる。

【００４８】この時の共通液室内の圧力変化は、図６Ｂ
に示すとおり、吐出の最適状態として許容出来るレベル
を、６４ノズルのうちの後半で吐出するノズルについて
越えてしまっている。これは、短時間に吐出が集中して
いるので、インクタンクからのインクの供給速度よりも
早い速度でインクを吐出してしまうこととなり、共通液
室内の負圧が許容レベルよりも高くなるためである。

【００４９】この状態に於いては、この様なタイミング
で吐出される後半のノズルに於いては吐出後のメニスカ
ス後退量やリフィル速度の著しい低下を招くことにな
る。実際には、過度の負圧は見かけ上メニスカスの過度
の後退やリフィル速度の低下により補足され解消したか
の様になるが、結果的に上述のメニスカスの過度の後退
やリフィル速度の低下が残ることになる。

【００５０】よって、１ドット目がこの様なリフィル特
性を示すため、２ドット目の吐出においてはリフィルの
遅かった後半のノズルがリフィル不足の為にショボ吐出
を生じ易くなることになる。ここで、更に２ドットのラ
インで無く、連続３または４ドットの縦罫線を印字する
場合を観察してみると、このショボ吐出が発生しにくく
なる確率が高いことが判る。これは前述のインクの静止
していようとする慣性力がインクが動き出してきたため
に小さくなり、リフィルを阻害していた負圧の増加が小
さくなるためと考えられる。

【００５１】２つ目の原因系として、インクタンク内の
インクのバランスが崩れることが考えられる。ここで、
の共通液室８２内のインクがインクタンク側へ押し戻
されるのは、共通液室８２内のインクが共通液室８２内
に留まろうとする力以上の力が加わった時のみ発生す
る。即ち、共通液室８２内のインクをインクタンク側へ
押し戻そうとする力が、共通液室８２内の摩擦負荷/ 慣
性負荷/ 粘性抵抗等の力以上になった時にのみは発生
する。その場合に於いて、共通液室８２内の負圧が増大
してしまう。

【００５２】更に吐出を続けると、インクタンク内のイ
ンクのバランスが崩れる為、タンク内の負圧が大きくな
り共通液室８２に供給するインクの負圧も定常的に負圧
が大きくなってしまう。そのために、常に共通液室８２
内の負圧のレベルが大きくなり、単位時間に吐出するイ
ンク量が多い設定の場合は許容できる負圧範囲から容易
に逸脱してしまう。特に、全吐出ノズルの内の後半に於
いて負圧レベルが非常に大きくなり、ショボ等の吐出不
良を起こし易い状態となる。

【００５３】再び、図６に戻って説明すると、同図Ｂの
圧力特性ｂを示すヘッドは完全にインクのリフィル速度
が駆動周期Ｔよりも遅い。圧力特性ａを示すヘッドはノ
ズル内にインクを一度リフィルするだけの特性はある
が、振動が収まらず吐出周期の最後で共通液室内圧力が
正圧になってしまっている。なお、ヘッドによって負圧
の変動に違いが生じるのは、主にノズルの長さやインク
の粘度に起因するものである。

【００５４】図１０は、さらに従来例に於いて最小の吐
出周期に近い状態で連続吐出を行った場合の共通液室内
の負圧の状態を示すものである。Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、〜
と６４ノズルづつ連続して吐出を行ったものである。第
１の周期Ｔ１に於いては、１ノズル目を吐出する時の共
通液室内の負圧レベルが常圧（静的に共通液室内で平衡
状態になっている圧力）になっている為、かろうじて６
４ノズル目を吐出する時の負圧が許容値に入っている状
態を示す。次に、第２周期のＴ２では第１ノズルを吐出
するときの負圧がすでに大きく低下しているため、３０
ノズル目ぐらいから許容圧力範囲を越してしまっている
状態を示す。このような状態においては、残りの３４ノ
ズルにおいてメニスカスが大きく後退したままで吐出を
行うために、ドット径小やショボ印字等の吐出不良を発
生しやすくなる。

【００５５】次に、Ｔ４の周期に於いてはインクタンク
や共通液室内のインクが吐出によりノズル方向へ向かっ
て流れる慣性力が次第に大きく働く為、負圧レベルが多
少改善されて、ぎりぎり６４ノズルの正常吐出が可能と
なった状態を示す。しかし、さらに連続吐出を続ける
と、インクタンク内のインク吸収体内のインクのバラン
スにより負圧が高くなっていく。それにより再度共通液
室内へのインクのリフィルが遅れるため、Ｔ５やＴ６の
吐出周期で示すように吐出の後半で負圧レベルが許容で
きるレベルよりも高くなり、前述のような吐出不良が発
生してしまう。

【００５６】本発明は、本発明者らによる上記考察の結
果、同一タイミングに最大発泡圧力を迎えるノズル数を
制限し、かつ吐出可能な全ノズルを吐出完了する時間を
できる限り長くとることにより、吐出の安定化を達成で
きることを見出したものである。即ち、単位時間に吐出
するインクの量を低くすることで共通液室内の負圧のレ
ベルが高くならないようにし、負圧の変動の振幅が小さ
くなることにより振動の収束が早くなり、結果的に常に
吐出に最適な負圧レベルに共通液室内を保てるものであ
る。

【００５７】これにより、その過度の負圧を解消するた
めのメニスカスの極端な後退を防止することで、リフィ
ルの遅れを改善することができる。

【００５８】［実施例１］次に、本発明の実施例につい
て図１１、１２を参照して説明する。図１１Ａは本実施
例による記録ヘッドの駆動方法による駆動パルスのタイ
ミングチャート、図１１Ｂはその時の共通液室内の圧力
状態を示す図である。図１２は図１１におけるｎ番目の
コモン信号ＣＯＭｎに於けるセグメント信号ＳＥＧ１〜
ＳＥＧ８までの詳細を示すものである。本実施例におい
ては、信号の出力方法が図６、７に示す従来例と異な
り、セグメント信号ＳＥＧのタイミングが一つずつ順次
ずれてシフトしている。よって、同一タイミングに１ノ
ズルのみが吐出している状態となっている。さらに、コ
モン信号ＣＯＭは従来例のように元々シフトしているた
め、吐出ヒータのＨ１からＨ６４までが順次１ノズルづ
つ吐出することになる。

【００５９】更に詳しく説明すると、図１２に示すよう
にあるコモン信号ＣＯＭｎが立ち上がった時点で所定の
ディレイタイムＳＴＳＥＧが経過した後、ＳＥＧ１が立
ち上がり、所定の吐出用パルス幅ＴＳＥＧが経過した
後、同様にディレイタイムＳＴＳＥＧを置いてＳＥＧ２
が立ち上がり、以後同様にＳＥＧ８まで繰り返す。本実
施例ではタイミングが理解しやすいように、セグメント
信号ＳＥＧ１〜８が全くオーバーラップしない様にずら
したものとしたが、本発明の思想としてはこのパルス電
流により発生する発泡圧力の最大点が同一タイミングと
ならないことが重要であり、例えばノズル数が多く同一
コモン内でセグメント信号の一部が重なる様な状態でも
良い。

【００６０】本実施例では以上のようにして吐出が行わ
れるが、ここでさらに重要な点は、吐出周期Ｔの内で吐
出可能な全ノズルを吐出させた場合に第１ノズルから最
終ノズル（第６４ノズル）を吐出終了するまでの時間
が、該吐出周期Ｔの約９０％となるよう吐出を行うこと
である。本実施例による吐出を行った場合、図１１Ｂに
示す記録ヘッド内の共通液室の圧力変化から分かるよう
に、共通液室内の負圧を吐出に悪影響を与えない許容で
きる範囲内に納めることが可能となる。ここで、図１１
Ｂに示す共通液室内の圧力波形は、より詳細には、吐出
しようとするノズル近傍の圧力を示している。

【００６１】図１３は、図１０に示す従来例と同一の駆
動周波数で、本実施例によって駆動した場合の共通液室
内の圧力変化を示す。図１３から分かるように、定性的
には連続吐出を行うと上述の従来例と同様の原理による
負圧の変動が発生する。しかし、その絶対値と振動が本
実施例では前述のようにはるかに小さくすることが可能
な為、決して許容範囲を越えることなく安定に吐出をす
ることが可能となる。

【００６２】本実施例では以上のようにして吐出が行わ
れるが、吐出周期Ｔの内で吐出可能な全ノズルを吐出さ
せた場合に第１ノズルから最終ノズル（第６４ノズル）
を吐出終了するまでの時間が、該吐出周期Ｔの７０％以
上となるよう吐出を行えば、共通液室内の負圧を吐出に
悪影響を与えない許容できる範囲内に納めることができ
ることを、本発明者等の実験から確認した。この点につ
いて、図１４を用いて説明する。

【００６３】図１４Ａはセグメント信号ＳＥＧとコモン
信号ＣＯＭのタイミングを示す図であり、同図Ｂは第１
ノズルから最終ノズルを吐出終了するまでの時間を、最
小の駆動周期Ｔのそれぞれ５０％、６０％、７０％、８
０％、９０％としたときの共通液室内の圧力変動を示し
た図である。同図Ｂから明らかなように、共通液室内の
負圧は、吐出の開始と共に大きくなり吐出終了後、常圧
に戻るような圧力変動を示す。ここで、前記吐出が終了
するまでの時間が短いほど負圧が増加する傾きは大き
く、且つ最大負圧も大きい。これは、単位時間内に吐出
するインクの量が多いほど共通液室内の負圧レベルが高
くなるためである。

【００６４】以上より、全ノズルの吐出が終了するまで
の時間を駆動周期の７０％以上とすれば良いことが分か
る。

【００６５】なお、以上の条件としては、記録ヘッドは
３ＫＨｚ駆動（３３３μｓｅｃ周期）と、駆動パルス幅
は４μｓｅｃに設定した。又、インクとしては水分量約
９０％、溶剤量７％、染料３％のものを用いた。又、駆
動電圧は２４Ｖとした。

【００６６】この記録ヘッドを用いて２３℃の環境下
で、ヘッドの温度を温調用ヒータ８ｄを用い３０℃に制
御した。その時、インクタンクはすべて同じ構造のもの
を用い、インクタンクの負の水頭圧は、静水頭で２０ｍ
ｍＡｑが常圧となるように調整した。

【００６７】［実施例２］上記実施例１に於いては、コ
モン信号ＣＯＭ及びセグメント信号ＳＥＧをともに１ノ
ズル側から６４ノズル側に向けて、あるいはその逆の順
番に、即ち連続して吐出を行った。

【００６８】図１５に示す実施例２では、連続するタイ
ミングでは隣接するノズルからインクを吐出させないよ
うにしている。同一タイミングに最大発泡圧力を迎える
ノズル数を最小にし、かつ吐出可能な全ノズルを吐出さ
せる時間をできる限り長くとるという思想は実施例１と
同一である。

【００６９】このようにすることにより、さらに共通液
室内に発生する吐出やリフィルによる圧力波を乱反射さ
せることが可能となる。その結果、さらに圧力波のベク
トルの同一のものが重なることによる増幅を抑えること
が出来る。原理的には、１ノズル以上間隔をあけて吐出
することにより、進行方向の異なるベクトルがぶつかり
合って圧力波をキャンセルするものである。これによ
り、さらに最大吐出可能周波数を上げることが可能とな
る。

【００７０】なお、本実施例における記録ヘッドの構
成、駆動条件は、実施例１と同様である。また、本実施
例はコモン信号ＣＯＭもセグメント信号ＳＥＧも同様に
互いに隣接しないように出力しているが、実施例１と同
様、コモン信号ＣＯＭは隣接させても良い。

【００７１】本実施例によれば、隣接する吐出口からイ
ンクを吐出しないようにすることにより、共通液室から
ノズルに向かって流れるインクの流入方向の自由度を増
しているため、ノズルの入り口に対するインク供給量を
同時に増やす効果を有する。更に、隣接ノズルでのイン
クの振動の位相差による振動のダンピング効果、脈動に
よるリフィル速度の向上を得ることが可能である。特
に、吐出反動圧力波による他のノズルのリフィル改善効
果は非常に大きい。

【００７２】［実施例３］実施例１、実施例２は、第１
ノズルから最終ノズルまで全てのノズルを異なるタイミ
ングで駆動する事により同一タイミングに最大発泡圧力
を迎えるノズル数を最小にするものである。

【００７３】図１６に示す実施例３では、全６４ノズル
のうち２ノズル同時に駆動制御している。この実施例に
おいても、実施例１、実施例２同様共通液室内の負圧が
増大することなく、良好なインク吐出が行うことができ
る。この実施例のように、必ずしも全てのノズルの駆動
タイミングを異にさせる必要はない。その理由は、以下
のとおりである。

【００７４】先に説明したように、共通液室内の動的な
負圧の発生理由は２点あるが、単位時間に吐出されるイ
ンク量が少ない場合には、動的な負圧が発生しても、イ
ンク吐出の許容できる負圧範囲から逸脱することがない
ためである。

【００７５】本実施例は、実施例１、実施例２に比べ駆
動周期内で駆動に要する期間（コモン信号ＣＯＭ及びセ
グメント信号ＳＥＧの出力期間）が短くて済むため、駆
動タイミングの設定に自由度がある。なお、本実施例に
おける記録ヘッドの構成、駆動条件は、実施例１と同様
である。

【００７６】［実施例４］本発明者らは、上記実施例を
発展させるべく更に実験を行ったところ、駆動周期のほ
ぼ全期間に亘る駆動において、同一タイミングで駆動さ
れるノズルからの吐出量が、全ノズルを最大量で吐出さ
せた時の吐出量の７％以下であれば上記のような吐出不
良が発生しないことを確認した。

【００７７】以下、表１〜６に実験結果を示して、その
説明をする。ここで、表１は、全ノズルのインク吐出に
要する期間の駆動周期に対する比率が（図１４参照、以
下デューティーという）９０％で、連続するタイミング
で隣接するノズルを駆動しない（図１５参照、以下非隣
接という）場合を示す。表２はデューティー９０％で隣
接駆動を、表３はデューティー７０％で非隣接駆動を、
表４はデューティー７０％で隣接駆動を、表５はデュー
ティー５０％で非隣接駆動を、表２はデューティー５０
％で隣接駆動をそれぞれ示す。

【００７８】なお、表中、×は吐出不良の発生確率が高
い、△は吐出不良の発生確率が低い、○は吐出不良の発
生確率が極めて低く、良好な記録が可能、◎は極めて良
好な記録が可能、であることを示す。○については、イ
ンクの蒸発が進んで増粘したときやインクエンドのとき
に、吐出不良の発生がごくまれに見られた。また、かっ
こ内には全ノズル数における同時に吐出するノズル数の
割合を示す。

【００７９】

【表１】

【００８０】

【表２】

【００８１】

【表３】

【００８２】

【表４】

【００８３】

【表５】

【００８４】

【表６】

【００８５】上記各実験の条件としては、各記録ヘッド
とも３ＫＨｚ駆動（３３３μｓｅｃ周期）とした。テス
ト用に試作した記録ヘッドの駆動パルス幅は、４μｓｅ
ｃに設定した。又、インクとしては水分量約９０％、溶
剤量７％、染料３％のものを用いた。各ヘッドの分解能
は８ノズルのもので４５ＤＰＩ、１６ノズルのもので９
０ＤＰＩ３２ノズルのもので１８０ＤＰＩ、６４ノズル
のもので３６０ＤＰＩ、１２８ノズルのもので４００Ｄ
ＰＩのものを試作した。又、各ヘッドの吐出量は８ノズ
ルのもので１ノズルあたり１０００ｎｇ、１６ノズルの
もので３００ｎｇ、３２ノズルのもので１５０ｎｇ、６
４ノズルのもので７０ｎｇ、１２８ノズルのもので４０
ｎｇとした。又、駆動電圧は２４Ｖとした。駆動回路の
構成は、基本的に先に説明した図４、図５と同様であ
り、ヘッドのノズル数に応じて適宜変更を行った。

【００８６】これらの各記録ヘッドを用いて２３℃の環
境下で、ヘッドの温度を温調用ヒータ８ｄを用い３０℃
に制御した。その時、インクタンクはすべて同じ構造の
ものを用い、インクタンクの負の水頭圧は、静水頭で２
０ｍｍＡｑが常圧となるように調整した。この状態で、
ベタ黒（全吐出）の印字を行い、各ドットの印字状態及
び吐出状況により判定した。

【００８７】同一タイミングでの駆動ノズル数が少ない
と、各ノズルに対応するセグメント信号ＳＥＧをオーバ
ーラップしないで出力することができなくなる。以下、
図１２を用いてセグメント信号ＳＥＧがオーバーラップ
する場合の具体的な説明を記す。記録ヘッドの駆動可能
なノズル数は１２８ノズル、セグメント信号ＳＥＧは８
本、コモン信号ＣＯＭは１６本、吐出周期Ｔ（記録ヘッ
ドが最小の駆動周期で駆動できる駆動時間）は３３３μ
ｓｅｃ（３ＫＨｚ）、ヒート時間ＴＳＥＧは４μｓｅ
ｃ、全ノズルを駆動した場合の駆動時間は上記吐出周期
Ｔの５０％、且つすべてのノズルのノズルの駆動タイミ
ングを異ならせる場合を例に取る。

【００８８】この時、全ノズルを駆動するために割り当
てられる時間は、１６６μｓｅｃ（３３３μｓｅｃ＊５
０％）となる。よって、１６６μｓｅｃの時間の中で１
２８ノズルを各セクメント信号のヒート時間（ＴＳＥ
Ｇ）を４μｓｅｃ確保して、すべてタイミングを異なら
せて駆動を行うことはできない。従って、この場合には
図１２のセグメント信号間の駆動時間差ＳＴＳＥＧを−
２．８μｓｅｃに設定して、セグメント信号をオーバー
ラップさせて駆動を行うようにする。ＳＴＳＥＧを−
２．８μｓｅｃとは、セグメント信号のヒート時間が４
μｓｅｃであるので、前セグメント信号がＯＮされてか
ら２．２μｓｅｃ後の前セグメント信号がＯＦＦされる
前の段階で、次のセグメント信号をＯＮすることとな
る。しかし前記の通り、セグメント信号が同時にＯＮさ
れているわけではないので、セグメント信号ＳＥＧがオ
ーバーラップしていても、各ノズルごとに最大発泡点が
重ならないので所望の効果が得られる。

【００８９】以上の実験結果を考察してみると、全ノズ
ルを駆動した場合の駆動時間が吐出周期Ｔにしめる割合
が等しいとき、全ノズル数における同時に吐出するノズ
ル数の割合と、吐出の安定、不安定の境界点に相関が観
られる。

【００９０】例えば表３の［全ノズルを駆動した場合の
駆動時間が吐出周期Ｔの７０％］で［コモン信号ＣＯ
Ｍ．が非隣接駆動である］場合の結果を観ると、以下の
ことがわかる。全ノズル数における同時に吐出するノズ
ル数の割合が６．３％以下の場合には記録ヘッドの全ノ
ズル数、同時に吐出するノズル数、には関係なくすべて
の場合に吐出は非常に良好である。また、全ノズル数に
おける同時に吐出するノズル数の割合が２５．０％以上
の場合には記録ヘッドの全ノズル数、同時に吐出するノ
ズル数、には関係なくすべての場合に吐出が不安定とな
っている。

【００９１】ただ例外的なのは、全ノズル数における同
時に吐出するノズル数の割合が１２．５％の場合には、
記録ヘッドの全ノズル数が８ノズル、同時に吐出するノ
ズル数が１ノズル、の場合をのぞいて吐出は良好である
のに対し、記録ヘッドの全ノズル数が８ノズル、同時に
吐出するノズル数が１ノズルの場合においてのみ吐出が
不安定となっている。これは前記実験条件に記すよう
に、全ノズル数における同時に吐出するノズル数の割合
が同等であっても、同時に吐出される吐出量が異なるこ
とに起因するものと思われる。例えば、全ノズル数が６
４ノズル、同時に吐出するノズル数が８ノズルの場合に
同時に吐出される吐出量は５６０ｎｇ（＝７０ng／dot
＊８）であるのに対し、全ノズル数が８ノズル、同時に
吐出するノズル数が１ノズルの場合に同時に吐出される
吐出量は１０００ｎｇとなる。このため、後者の方が同
時に吐出される吐出量が多くなり、共通液室に発生させ
る負圧の大きさが大きいためと思われる。

【００９２】また、順次（隣接）駆動よりも非順次（非
隣接）駆動のほうが、より吐出が安定することが分か
る。この理由は、上記実施例２で説明したとおりであ
る。

【００９３】更に、デューティー９０％の時には全ノズ
ル数が１６以上であれば、全ノズル数における同時に吐
出するノズル数の割合が１２．５％であっても、良好な
吐出が行われることが分かる（表１、２）。上述したよ
うに、全ノズル数が多いと全ノズル数における同時に吐
出するノズル数の割合が同じであっても、同時に吐出さ
れる吐出量が少なくなるため、共通液室に発生させる負
圧の大きさが小さいためと考えられる。

【００９４】なお、表５、６から分かるように、デュー
ティー５０％でも吐出良好な場合があるが、デューティ
ーを７０％以上とすることで、より駆動周波数ＵＰを実
現できる。

【００９５】本実施例のように全ノズルを最大量で吐出
させた時の吐出量の７％以内の範囲内で複数ノズルを同
時吐出可能としたことにより、駆動の高速化により全て
のノズルの駆動タイミングを異にすることが困難な装置
に於いても、リフィルの振動の振幅を最小限とし吐出を
安定化し、さらなる駆動周波数ＵＰを実現できる。

【００９６】［実施例５］本発明者等が更に解析を進め
た結果、リフィルの特性に影響を与える更なる原因系を
解明した。この原因系は定常的に生じている問題であ
り、メニスカス後退量に着目したものである。直接的な
パラメータはやはり共通液室内の圧力変動によるもので
あるが、前述の原因系よりは高い周波数領域での問題で
ある。図１７と図１８を参照して、この問題を考えてみ
る。

【００９７】図１７は従来駆動方式の駆動パルスのタイ
ミングチャートとそのときの各ノズル（吐出口）のメニ
スカス後退量を時間系列的に示したグラフである。図１
８は吐出反動圧力波のメニスカス後退量やリフィル速度
へ与える影響を説明するためのグラフである。

【００９８】図１７を見て上述の２ドット目のショボ吐
出の発生原因を考えてみると、上述のインクのトランジ
ェントな大きな慣性力の問題のほかに、以下に述べる原
因が従来駆動方式にはあることが判る。従来駆動方式に
於いては、吐出周期の前半に駆動パルスを集めている訳
であるが、この様な駆動法に於いては図１７（Ｂ）に示
すように、同一駆動周期の後半の吐出ノズルに於いて最
大メニスカス後退量が大きくなり、リフィル速度が遅く
なっていることが判った。よってリフィル時間は最大メ
ニスカス後退量の増大によりリフィルしなくてはならな
い距離が長くなり、更にリフィル速度が落ちているとい
う２つの項目の相乗効果により大きく悪化していること
が判った。

【００９９】この様なことが前述のトランジェントな領
域以外で起きる理由について、図１８を参照して説明す
る。図１８（Ａ）は図１８（Ｂ）で示す吐出反動圧力波
を多数（１５）回受けた場合と、図１８（Ｃ）で示す自
分自身は１回も受けなかった場合のメニスカス後退量の
挙動を示すものである。これによれば、吐出反動圧力波
を受けた方が最大メニスカス後退量が小さく、さらにリ
フィルのカーブが立っていることからリフィル速度も速
いことが判る。

【０１００】最大メニスカス後退量は、通常は共通液室
内の負圧レベルとノズルの持つインピーダンス設計値で
決まる。しかし、連続する同一吐出周期内の次のタイミ
ング以降の吐出により、吐出の反動で生じる共通液室に
向かう瞬間的な正の圧力波をこの最大メニスカス後退点
に達する前に加えると、その瞬間的な圧力波により今ま
でノズルの中を吐出反動の慣性力で高速に後退していた
メニスカスが、衝撃により慣性力を失って最大後退位置
が浅くなることを、本発明者等が見いだしたものであ
る。吐出反動波を加えるのは、１回よりも２回と多数回
にわたる方が効果が大きい。

【０１０１】又、リフィル速度は、同様に通常は共通液
室内の負圧レベルとノズルの持つインピーダンス設計値
で決まる。しかし、連続する同一吐出周期内の次のタイ
ミング以降の吐出により、上記吐出の反動で生じる瞬間
的な正の圧力波をやはりリフィルしている最中に多数回
加えることにより、リフィル速度が速くなる。ノズルの
リフィルのプロファイルの中で、出来るだけ多数回の吐
出反動圧力波をリフィルが開始した早い時期から受ける
ことが重要である。

【０１０２】この観点で図１７に示す従来例を考察して
みると、図１７（Ｂ）に於いてＣＯＭ１のノズル１、Ｃ
ＯＭ２のノズル９、ＣＯＭ３のノズル１７、ＣＯＭ８の
ノズル５７とだんだんに最大メニスカス後退量とリフィ
ル速度が変化していくのが判る。ＣＯＭ１のタイミング
で吐出されたものは、リフィルの初期からその後の吐出
の全ての吐出反動圧力波を受けるためリフィル速度が最
も速くなる。ＣＯＭ２、ＣＯＭ３、・・・、ＣＯＭ８と
後半の吐出になるにつれてリフィルの初期に受ける吐出
反動圧力波の回数が減り、リフィル速度が遅くなってい
く。さらにＣＯＭ８については、吐出反動圧力波を受け
ないために最大メニスカス後退量が最大になり、一層リ
フィル時間がかかるものとなる。

【０１０３】また、通常は前述の原因系のインクの慣性
力によるものと、この吐出反動による定常的なものが最
悪時は同時に起きることになる為、一層不安定になって
しまう欠点があった。

【０１０４】以上の検討に基づく本発明の実施例５につ
いて、図１９、図２０を参照して説明する。図１９Ａは
本実施例による記録ヘッドの駆動方法による駆動パルス
のタイミングチャート、同図Ｂはその時のメニスカス後
退とリフィルの状態を示す図である。図２０は図１９に
おけるｎ番目のコモン信号ＣＯＭｎに於けるセグメント
信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８までの詳細を示すものである。
本実施例においては、先に説明した図１８（Ｂ）のよう
な吐出反動波が生ずるように構成したものである。すな
わち、信号の出力方法が図１７に示す従来例と異なり、
セグメント信号ＳＥＧのタイミングが隣接ノズルが同時
に吐出しないようにシフトしている。さらに、コモン信
号ＣＯＭは従来例のように元々シフトしているため、吐
出ヒータのＨ１からＨ６４までが隣接ノズルを吐出する
ことなく４ノズルづつ吐出することになる。

【０１０５】更に詳しく説明すると、図２０に示すよう
にあるコモン信号ＣＯＭｎが立ち上がった時点から所定
のディレイタイムＳＴＳＥＧが経過した後、ＳＥＧ１、
３、５、７は立ち上がり、所定の吐出用パルス幅ＴＳＥ
Ｇが経過した後立ち下がる。図中のＴＳＥＧ. ＳＨＩＦ
Ｔ時間が経過した後、ＳＥＧ２、４、６、８は立ち上が
り、以後同様にＣＯＭ８まで繰り返す。本実施例ではタ
イミングが理解しやすいように、セグメント信号ＳＥＧ
１〜８が全くオーバーラップしない様にずらしたものと
したが、本発明の思想としてはこのパルス電流（信号）
により発生する発泡圧力の最大点が同一タイミングとな
らないことが重要であり、例えばノズル数が多く、更に
発泡に至る時間が長い場合等、同一コモン内でセグメン
ト信号の一部が重なる様な状態でも良い。又、ＴＳＥ
Ｇ. ＳＨＩＦＴ時間はセグメント信号の立ち上がりを基
準としたが、立ち下がりを基準としても良い。

【０１０６】この様にすることにより、吐出反動圧力波
を有効に用いてインクの流入自由度増大の効果を最大限
に利用し、ノズルへのインクのリフィルを高速に行うこ
とが可能となる。

【０１０７】ここで、インクの流入方向の自由度増大と
いうのは、以下のことを意味する。各ノズルの隣接を同
時駆動した場合を考えてみると、吐出後のノズルがリフ
ィルを開始し出すと全てのノズルへのインクの流入方向
が並列に同じ向きの流れとなるため、ノズルの真後ろの
方向からしかインクが供給されず、等価的にノズルが長
くなった様な状態になってしまうことになる。ところ
が、各ノズルの隣接を同時駆動しなっかた場合は、吐出
しなかった隣接ノズルの方向からもインクの流入が可能
となり、インクの流入方向の自由度が増大する。更に、
吐出の位相がずれていれば、吐出したノズルの後ろはイ
ンクの流れのベクトルがリフィルと反対方向を向いてい
るが、隣接部はむしろノズル向きの流れをその後の隣接
ノズルの吐出反動圧力波により得ることも可能となる。

【０１０８】本実施例では以上のようにして吐出が行わ
れるが、ここでさらに重要な点は、吐出周期Ｔの内で吐
出可能な全ノズルを吐出させた場合に、第１ノズルから
最終ノズル（第６４ノズル）を吐出終了するまでの時間
が、該吐出周期Ｔの約７０％以上（本例では９０％）と
なるよう吐出を行うことである。本実施例による吐出を
行った場合、原因系の１つである共通液室内の負圧を吐
出に悪影響を与えない許容できる範囲内に納めることが
可能となる（実施例１参照）。更に、他の原因系につい
ても吐出後半のノズルに於いて次の駆動周期の吐出によ
る吐出反動圧力波をリフィルの早い時期に与えることが
可能となり、リフィル時間を大幅に短縮することが可能
となる。すなわち、図１９において、ＣＯＭ１、２、・
・・の吐出は後の吐出による吐出反動圧力波を受けるこ
とが可能であり、更に、ＣＯＭ７、８の吐出も次の駆動
周期のＣＯＭ１、２、・・・の吐出による吐出反動圧力
波を受けることが可能であるため、いずれのノズルもリ
フィル時間を大幅に短縮することが可能となる。

【０１０９】更に具体的に述べると、通常吐出の為のパ
ルスを記録ヘッドのヒータに流すと２マイクロ秒程度し
てからバブルが成長を開始し、約１０から２０μｓｅｃ
の間に最大発泡体積となり、その近傍でやはり吐出反動
圧力波による共通液室内の圧力波も最大となる。メニス
カス後退量が最大になるのは、やはりその近傍で約２０
μｓｅｃ前後である。よって、今吐出させようとしてい
るノズルとその前に吐出したノズルの時間差が２０μｓ
ｅｃ未満であれば、吐出反動圧力波をメニスカスの後退
中にぶつけることが出来、最大メニスカス後退量を小さ
く抑えることが可能となるわけである。

【０１１０】また、最大メニスカス後退量に達した後に
ピークが来るようにした場合でも、以下に述べるリフィ
ル速度の改善効果はいぜんとして受けることが可能であ
る。この場合に於いても重要なことは、記録ヘッドの最
小駆動周期の終わりの方まで出来るだけ一杯に使用する
ことが重要である。なぜなら、ある最小駆動周期の最後
の方の吐出が済んだ後に、出来るだけ早い時期に次の最
小駆動周期の最初の吐出を始めることで、吐出反動圧力
波を前の最小駆動周期の最後の方のノズルのリフィル中
に加えることが重要なのである。ノズルのリフィル運動
のできるだけ早い時期に吐出反動圧力波を加えることに
より、共通液室側に向かっていた流れのベクトルを素早
く変化させてノズル側に向かうように転換させてやるこ
とが、トータルのリフィル時間を短くさせるために最も
効果的である。

【０１１１】当然、最大メニスカス後退量に達する前に
吐出反動圧力波がかかるようにし、かつ最小駆動周期を
一杯に用いて駆動した場合が、最もどのノズルもリフィ
ル時間が短くなる。

【０１１２】要は、従来駆動の様に最小駆動周期の始め
の方に片寄せして駆動パルスを発生させるのではなく、
最小駆動周期を一杯に用いて、かつ最大メニスカス後退
量に至る近傍、望ましくは直前に次の吐出反動圧力波が
来る設定になるようにするのがよい。具体的には、最小
駆動周期の時間を最大メニスカス後退量に最も早く至る
ノズルの時間で割った数で、全吐出可能なノズル数を割
ったノズル数に基づいて、同時に吐出する数を決めるの
が最も理想的である。実際には、ヘッドドライバーの数
等の問題があるので、上述の条件を満たす範囲で最も理
想的なものを選択するのが望ましい。

【０１１３】［実施例６］上記実施例５に於いては、コ
モン信号ＣＯＭの中でセグメント信号ＳＥＧを奇数ノズ
ル、偶数ノズルに分けて第１タイミングと第２タイミン
グとしてその間隔を最大メニスカス後退量に達する直前
とし、更に第２タイミングとその次のコモン信号ＣＯＭ
の間も同様になるように構成した。本実施例は、図２１
に示すように、偶奇ノズルで分けた後、全てのノズルが
同一タイミングに最大発泡圧力を迎えない様にタイミン
グをずらしたものである。この様にすることにより、吐
出反動圧力波があらゆるタイミングで、かつ最大メニス
カス後退になろうとしているノズルの隣接位置で一番有
効なものが発生させられる為、やはり大きな効果が得ら
れるものである。

【０１１４】なお、本実施例における記録ヘッドの構
成、駆動条件は、実施例１と同様である。

【０１１５】［実施例７］図２２に示す実施例７では、
全６４ノズルのうち２ノズル同時に駆動制御している。
この実施例においても、実施例５、実施例６同様共通液
室内の負圧が増大することなく、かつ続けて吐出させる
ノズルのタイミングを最大メニスカス後退量になる直前
とすることにより、良好なインク吐出が行うことができ
る。

【０１１６】この実施例のように、本発明の趣旨からす
ると必ずしも隣接ノズルの駆動タイミングを異にさせる
必要はない。要は、最小駆動周期の７０％以上を用いて
最大メニスカス後退量に至る前に次の吐出反動圧力波が
得られることが肝要であり、その様な構成になるノズル
数に吐出ノズル数を決めるのがよい。なお、隣接ノズル
を吐出させない方が、共通液室からノズルへのインク流
入方向の自由度の増大効果、吐出反動圧力波を作用させ
ようとするノズルの隣接ノズルで吐出反動圧力波を作用
させる効果が最大になることには変わりない。この趣旨
に従えば、図２３に示す連続４ノズルの同時吐出でも良
いことになる。更に、図２４に示す駆動設計であって
も、上述の最小駆動周期の７０％以上を用いて最大メニ
スカス後退量に至る近傍、望ましくは直前に次の吐出反
動圧力波が得られることという条件を満たせば、本発明
の効果は得られる。この場合は吐出反動圧力波の強度が
反動圧力波を出すノズルから離れるほど位相は同じでも
小さくなっていくのでその分のマージンを持たせる必要
がある。

【０１１７】［実施例８］リフィル速度の遅くなる最小
駆動周期内の後半の吐出ノズルの吐出ノズル数を減らす
ことにより、吐出反動圧力波をあまり有効に使えないノ
ズルの数を減らしてやることも可能である。即ち、吐出
反動圧力波を最も有効に使えて最大メニスカス後退量、
リフィル速度ともに良好なのは、最小駆動周期内の吐出
ノズルの一番始めのタイミングである。よって、この一
番有利な最小駆動周期内の始めの吐出ノズル数を一番多
くなるようにし、後半になるに従い順次減らしていく方
法が考えられる。

【０１１８】具体的には図２５、図２６の様にすること
により、吐出後半の一番吐出に不利な状態のところの吐
出ノズル数を減らして大きな負圧が発生しないように
し、最大メニスカス後退量やリフィル速度が低下しにく
い様にしたものである。本実施例に於いては順次少なく
なるようにしたが、後半部のみを順次減らしていく様に
しても良い。即ち、吐出反動圧力を最も有効に使える最
小駆動周期内の前半の吐出で出きる限り吐出をすること
でリフィルを早く完了させ、最小駆動周期の後半のノズ
ルが吐出開始したときには、リフィルしなくてはならな
いノズル数を減らしてやることにより、過度の負圧が後
半のノズルにのみかかることの無いようにし、リフィル
時間が均一になるようにしたものである。

【０１１９】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用する方式の記録ヘッド、記録
装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【０１２０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越え
る急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結
果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の
気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成長，収
縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させ
て、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパ
ルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわ
れるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が
達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号と
しては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
ている。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の
米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条
件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができ
る。

【０１２１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）の他
に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示
する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４
４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれる
ものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応せる構成を開
示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた構
成としても本発明は有効である。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置に
おいて、リフィルの振動の振幅を最小限に抑えることで
吐出を安定化し、又、インクの吐出時の最大メニスカス
後退量を最小限に抑えてインクのリフィル速度の向上を
図ることで吐出を安定化し、高速且つ高画像品位の両立
を実現することが可能となる。

【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本
体を示す説明図である。

【図２】インクジェットカートリッジを示す分解斜視図
である。

【図３】ヒーターボードを説明するための図である。

【図４】実施例の制御回路を示すブロック図である。

【図５】図４に示す制御構成の詳細を示すブロック図で
ある。

【図６】従来の記録ヘッドの駆動方法を説明するための
図である。

【図７】図６におけるｎ番目のコモン信号ＣＯＭｎに於
けるセグメント信号ＳＥＧ１からＳＥＧ８までの詳細を
示すタイミングチャートである。

【図８】記録ヘッドのノズル部とインクのノズル先端部
にできるメニスカスの状態を示す図である。

【図９】共通液室におけるインクの流れを説明するため
の図である。

【図１０】従来の最高駆動周波数近傍で連続吐出させた
場合の共通液室内での圧力変化を示す図である。

【図１１】実施例の記録ヘッドの駆動方法を説明するた
めの図である。

【図１２】図１１におけるｎ番目のコモン信号ＣＯＭｎ
に於けるセグメント信号ＳＥＧ１からＳＥＧ８までの詳
細を示すタイミングチャートである。

【図１３】本実施例において、最高駆動周波数近傍で連
続吐出させた場合の共通液室内の圧力変化を示す図であ
る。

【図１４】第１ノズルから最終ノズルを吐出終了するま
での時間を変化させたときの共通液室内の圧力変化を示
す図である。

【図１５】本発明の実施例２を説明するための図であ
る。

【図１６】本発明の実施例３を説明するための図であ
る。

【図１７】従来の記録ヘッドの駆動方法を説明するため
の図である。

【図１８】第１ノズルを吐出後吐出反動圧力波を受けた
場合と受けなかった場合の最大メニスカス後退量とリフ
ィル速度の差によるリフィル時間の差を示す図である。

【図１９】実施例の記録ヘッドの駆動方法を説明するた
めの図である。

【図２０】図１０におけるｎ番目のコモン信号ＣＯＭｎ
に於けるセグメント信号ＳＥＧ１からＳＥＧ８までの詳
細を示すタイミングチャートである。

【図２１】本発明の実施例２を説明するための図であ
る。

【図２２】本発明の実施例３を説明するための図であ
る。

【図２３】本発明の実施例３を説明するための図であ
る。

【図２４】本発明の実施例３を説明するための図であ
る。

【図２５】本発明の実施例４を説明するための図であ
る。

【図２６】本発明の実施例４を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

８ｃ 吐出用ヒーター １１ ＭＰＵ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ ゲートアレイ １８ 記録ヘッド ８１ ノズル ８２ 共通液室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 督 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 新井 篤 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 錦織 均 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する複数の吐出口と、該複
   数の吐出口にインクを供給する共通液室を有する記録ヘ
   ッドと、 この記録ヘッドの複数の吐出口からインクを吐出させる
   駆動手段とを有し、 前記駆動手段は、前記記録ヘッドの複数の吐出口のう
   ち、吐出可能な全吐出口から吐出させたインク量の７％
   以下のインク量となる数の吐出口から同一のタイミング
   でインク吐出させるとともに、吐出可能な全吐出口から
   のインク吐出期間を駆動周期の７０％以上とすることを
   特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、さらに隣接する吐出口
   から連続するタイミングでインク吐出させることを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、さらに隣接する吐出口
   からは連続するタイミングでインク吐出させないことを
   特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、同一のタイミングで１
   吐出口のみをインク吐出させることを特徴とする請求項
   １記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段は、各吐出口内の最大吐出
   圧力発生タイミングでインク吐出させることを特徴とす
   る請求項１記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーによっ
   てインクに気泡の形成を含む状態変化を生起させ、該状
   態変化に基いてインクを吐出することを特徴とする請求
   項１乃至５のいずれかに記載のインクジェット記録装
   置。
7. 【請求項７】 インクを吐出する３２以上の吐出口と、
   各吐出口にインクを供給する共通液室を有する記録ヘッ
   ドと、 この記録ヘッドの各吐出口からインクを吐出させる駆動
   手段とを有し、 前記駆動手段は、前記記録ヘッドの各吐出口のうち、吐
   出可能な全吐出口から吐出させたインク量の１５％以下
   のインク量となる数の吐出口から同一のタイミングでイ
   ンク吐出させるとともに、吐出可能な全吐出口からのイ
   ンク吐出期間を駆動周期の９０％以上とすることを特徴
   とするインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 前記駆動手段は、さらに隣接する吐出口
   から連続するタイミングでインク吐出させることを特徴
   とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 前記駆動手段は、さらに隣接する吐出口
   からは連続するタイミングでインク吐出させないことを
   特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
10. 【請求項１０】 前記駆動手段は、同一のタイミングで
    １吐出口のみをインク吐出させることを特徴とする請求
    項７記載のインクジェット記録装置。
11. 【請求項１１】 前記駆動手段は、各吐出口内の最大吐
    出圧力発生タイミングでインク吐出させることを特徴と
    する請求項７記載のインクジェット記録装置。
12. 【請求項１２】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーによ
    ってインクに気泡の形成を含む状態変化を生起させ、該
    状態変化に基いてインクを吐出することを特徴とする請
    求項７乃至１１のいずれかに記載のインクジェット記録
    装置。
13. 【請求項１３】 インクを吐出する複数の吐出口と、該
    複数の吐出口にそれぞれ対応する流路を介してインクを
    供給する共通液室を有する記録ヘッドと、 この記録ヘッドの複数の吐出口からインクを吐出させる
    駆動手段とを有し、 前記記録ヘッドの複数の吐出口は、ほぼ同一のタイミン
    グで吐出する少なくとも１つの吐出口を有する複数の吐
    出口群に分割され、 前記駆動手段は、先にインクを吐出した吐出口群のイン
    クのメニスカスが対応する前記流路内で最大後退位置に
    達する近傍のタイミングで、続いて吐出すべき吐出口群
    からインクを吐出させることを特徴とするインクジェッ
    ト記録装置。
14. 【請求項１４】 前記駆動手段は、先にインクを吐出し
    た吐出口群のインクのメニスカスが対応する前記流路内
    で最大後退位置に達する前に吐出圧力が発生するタイミ
    ングで、続いて吐出すべき吐出口群からインクを吐出さ
    せることを特徴とする請求項１３記載のインクジェット
    記録装置。
15. 【請求項１５】 前記駆動手段は、前記吐出口群のうち
    少なくとも１つの吐出口から第１タイミングでインクを
    吐出させ、該第１タイミングで吐出した吐出口の少なく
    とも１つの隣接吐出口から第２タイミングでインクを吐
    出させることを特徴とする請求項１３記載のインクジェ
    ット記録装置。
16. 【請求項１６】 前記駆動手段は、前記吐出口群のうち
    １つの吐出口のみから第１タイミングでインクを吐出さ
    せ、該第１タイミングで吐出した吐出口の隣接吐出口の
    みから第２タイミングでインクを吐出させることを特徴
    とする請求項１３記載のインクジェット記録装置。
17. 【請求項１７】 前記複数の吐出口群は、そのうち少な
    くとも２つの吐出口の数が異なるように分割され、 前記駆動手段は、インクを吐出すべき吐出口の数が最小
    駆動周期内で減少するように前記複数の吐出口群を駆動
    することを特徴とする請求項１３記載のインクジェット
    記録装置。
18. 【請求項１８】 前記駆動手段は、先にインクを吐出し
    た吐出口群のインクのメニスカスが対応する前記流路内
    で最大後退位置に達する前に吐出圧力が発生するタイミ
    ングで、続いて吐出すべき吐出口群からインクを吐出さ
    せることを特徴とする請求項１７記載のインクジェット
    記録装置。
19. 【請求項１９】 前記駆動手段は、前記記録ヘッドの吐
    出可能な全吐出口からのインク吐出期間を駆動周期の７
    ０％以上とすることを特徴とした請求項１３乃至１８の
    いずれかに記載のインクジェット記録装置。
20. 【請求項２０】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーによ
    ってインクに気泡の形成を含む状態変化を生起させ、該
    状態変化に基いてインクを吐出することを特徴とする請
    求項１３乃至１９のいずれかに記載のインクジェット記
    録装置。