JPH0976534A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像品質が悪い。 【解決手段】 インクジェットヘッドＨの駆動部圧電素
子７に印字のための主パルスＭだけでなく、メニスカス
を振動させるための補助パルスＳを与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、特にインクジェットヘッドのメニスカス
を振動させるインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、例えばイン
クを噴射する複数のノズルと、各ノズルが連通する複数
の液室と、各液室を加圧するための複数のアクチュエー
タとを備えたインクジェットヘッドを用いて高速、高密
度、高品質の記録を行なうものである。ところが、イン
クジェットヘッドは、ノズルを形成しているノズル形成
部材のノズル出口側表面（これを、単に「ノズル表面」
と称する。）、特にノズルの周辺部の濡れ性が不均一に
なると、インク溜りができやすくなり、その結果、噴射
方向が曲り、ドット位置精度が低下し、あるいは、噴射
量が変動して、ドット径のバラツキが生じたりする。

【０００３】つまり、図１８（ａ）に示すようにノズル
形成部材１０１に形成したノズル１０２内にインク１０
３が充填されている状態で、そのメニスカス１０４がノ
ズル１０２内でノズル表面近くに位置し、ノズル表面に
インク溜りがないときには、、この状態でインク１０３
を液滴化して噴射させることによって噴射方向に異常は
生じない。しかし、同図（ｂ）に示すようにノズル表面
にインク溜り１０５が生じているときには、この状態で
ノズル１０２内からインクを液滴化して噴射させると、
同図（ｃ）に示すように液滴化するインクがインク溜り
１０５に引かれてしまって、インク溜り１０５が形成さ
れている方向に偏って噴射され、またメニスカス１０４
の状態が不安定になっているので、噴射量がばらついた
り、サテライト（ドット周囲に付着する微小のインク
滴）が多発したりする。

【０００４】そのため、従来のインクジェット記録装置
にあっては、印字を開始する前にパージングやワイピン
グを行なうようにしている。ここで、パージングとは、
ノズル内の増粘化したインクの除去、気泡の排出を目的
として、印字を開始する前に、予め印字に使用しないイ
ンクを噴射させることをいう。また、ワイピングとは、
インクジェットヘッドのノズル表面をシリンコ部材等か
らなるワイパ部材で拭くことをいう。

【０００５】一方、インクジェットヘッドのメニスカス
に関係する技術として、特開昭５９−１４３６５２号公
報に記載されているように、主パルス電圧を印加する前
にノズル内のメニスカスの位置（液の先端位置）を決め
る付加パルス電圧をアクチュエータに印加するようにし
て、インク滴の大きさを変化させることができるように
したものがある。また、特開昭５５−９０３７３号公報
に記載されているように、アクチュエータである圧電素
子に常時インクがノズル先端よりでない程度の電気パル
スを与えておき、印字に必要なときにのみ電気パルスの
大きさを高めてノズルからインクを液滴化して噴射させ
ることで、メニスカスの復帰時間を早めて応答周波数の
向上を図るようにしたものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェット記録装置のようにパージングを
行なうと、インクを無駄に使うことになり、パージング
後の周辺装置の汚れやインクの処理方法も検討しなけれ
ばならなくなり、またワイピングを行なうと、ノズル表
面に形成される撥水化処理或いは親水化処理等の表面処
理を摩耗させることになるので、ワイピング回数も充分
に確保することができず、これらのみでは高画像品質が
得られない。

【０００７】一方、主パルス電圧を印加する前にノズル
内のメニスカスの位置を決める付加パルス電圧をアクチ
ュエータに印加するものにあっては、ノズル表面にイン
ク溜りが発生しているような場合には対応することがで
きず、噴射特性の低下、ドット位置精度の低下等の問題
を解決することにはならない。同様に、アクチュエータ
である圧電素子に常時インクがノズル先端よりでない程
度の電気パルスを与えるものにあっても、ノズル表面に
インク溜りが発生しているような場合には対応すること
ができず、噴射特性の低下、ドット位置精度の低下等の
問題を解決することにはならない。

【０００８】このように、従来のインクジェット記録装
置にあっては、ノズル表面が安定せず、噴射特性、ドッ
ト位置精度の低下、ドット径のバラツキなどが発生して
画像品質が悪いという課題がある。

【０００９】

【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
ットヘッドを備えたインクジェット記録装置において、
印字信号毎に前記インクジェットヘッドのメニスカスを
インク噴射前に一回又は複数回振動させる手段を備え
た。

【００１０】請求項２のインクジェット記録装置は、イ
ンクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置に
おいて、予め定めた所定のタイミングで前記インクジェ
ットヘッドのメニスカスを一回又は複数回振動させる手
段を備えた。

【００１１】請求項３のインクジェット記録装置は、上
記請求項１又は２のインクジェット記録装置において、
メニスカスを振動させる手段が、前記インクジェットヘ
ッドの複数のノズルを形成したノズル形成部材を振動さ
せることで前記メニスカスを振動させる手段を備ている
構成とした。

【００１２】請求項４のインクジェット記録装置は、上
記請求項１又は２のインクジェット記録装置において、
メニスカスを振動させる手段が、前記インクジェットヘ
ッドのアクチュエータに対して主パルスと波形の異なる
１以上の補助パルスを印加してメニスカスを振動させる
手段を備えている構成とした。

【００１３】請求項５のインクジェット記録装置は、上
記請求項２のインクジェット記録装置において、メニス
カスを振動させる手段が、非印字時間又は放置時間が予
め定めた時間を越えたときに印字を開始する前のタイミ
ングでメニスカスを振動させる構成とした。

【００１４】請求項６のインクジェット記録装置は、上
記請求項２のインクジェット記録装置において、メニス
カスを振動させる手段が、パージング動作終了後印字を
開始する前のタイミングでメニスカスを振動させる構成
とした。

【００１５】請求項７のインクジェット記録装置は、イ
ンクジェットヘッドを往復動させて印字を行なうシリア
ル方式のインクジェット記録装置において、各行の印字
開始から終了までの間の予め定めた所定のタイミングで
前記インクジェットヘッドのメニスカスを振動させる手
段を備えた。

【００１６】請求項８のインクジェット記録装置は、イ
ンクジェットヘッドを往復動させて印字を行なうシリア
ル方式のインクジェット記録装置において、復路の予め
定めた期間内に所定のタイミングで前記インクジェット
ヘッドのメニスカスを振動させる手段を備えた。

【００１７】

【発明の実施の形態】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。先ず、本発明を適用するイン
クジェット記録装置で用いられるインクジェットヘッド
の一例について図１〜図３を参照して説明する。なお、
図１はインクジェットヘッドの図３のＡ−Ａ線に沿う方
向の要部拡大断面図、図２は同じく図３のＢ−Ｂ線に沿
う方向の要部拡大断面図、図３は同インクジェットヘッ
ドの液室ユニットを除いた平面図である。

【００１８】このインクジェットヘッドＨは、列状に設
けた複数の圧電素子等を有するアクチュエータユニット
１と、アクチュエータユニット１上に接合されて複数の
圧電素子で変形部を介して加圧される複数の加圧液室及
びこの複数の加圧液室に連通する複数のノズル等を形成
している液室ユニット２とからなる。

【００１９】アクチュエータユニット１は、絶縁性の基
板３上に、複数の圧電素子を列状に設けた２列の圧電素
子列４，４と、これら２列の圧電素子列４，４の周囲を
取り囲むフレーム５を接着剤６によって接合している。
圧電素子列４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複数の圧電素子（これを「駆動
部圧電素子」という。）７，７…と、駆動部圧電素子
７，７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２を基板３に固定する複数の圧電素子（これを
「固定部圧電素子」という。）８，８…とを交互に配置
している。

【００２０】液室ユニット２は、変形部であるダイアフ
ラム部１１を形成した振動板１２上に、加圧液室流路を
形成する感光性樹脂フィルム（ドライフィルムレジス
ト）からなる２層構造の液室流路形成部材１３を接着
し、この液室流路形成部材１３上に複数のノズル１５を
形成したノズル形成部材であるノズルプレート１６を接
着してなる。これら振動板１２、液室流路形成部材１３
及びノズルプレート１６によって、圧電素子列４の各駆
動部圧電素子７，７…に対向する変形可能なダイヤフラ
ム部１１を有するそれぞれ略独立した複数の加圧液室１
７，１７…を形成し、かつ、ノズル１５，１５…を振動
板１２のダイアフラム部１１即ち圧電素子列４の各駆動
部圧電素子７，７…に対向して配列している。そして、
この液室ユニット２は、その振動板１２の所要の部分を
接着剤１８によって固定部圧電素子８，８…及びフレー
ム５上に接合することで、全体としてアクチュエータユ
ニット１上に高い剛性で接合している。

【００２１】ここで、液室流路形成部材１３は、上記の
ように振動板１２上面とノズルプレート１６下面との間
に位置して各駆動部圧電素子７に対応する各加圧液室１
７を形成すると共に、各加圧液室１７にインクを供給す
るために各加圧液室１７の両側に位置する共通液室２０
と、各加圧液室１７の両側を共通液室２０に連通する流
体抵抗部を兼ねた各インク供給路２１，２１とを形成す
るものであるが、その製造工程上、振動板１２上面にド
ライフィルムレジスト（感光性樹脂フィルム）を用いて
所要の液室パターンを形成した下側液室流路形成層２２
と、ドライフィルムレジストを用いて所要の液室パター
ンを形成した上側液室流路形成層２３とを接合した２層
構造としている。

【００２２】また、図３に示すように、アクチュエータ
ユニット１の基板３上には各圧電素子列４，４の内側に
すべての圧電素子Ｐ（駆動部圧電素子７及び固定部圧電
素子８）の＋側を接続した共通電極パターン２８を設
け、また、各圧電素子列４，４の外側に各圧電素子Ｐ毎
に分割した選択電極パターン２９を設けている。

【００２３】このように、このインクジェットヘッドに
おいては、ノズル１５を形成したノズルプレート１６は
液室形成部材１３によって形成される各液室間の隔壁部
２６（図２参照）及び振動板１２を介して固定部圧電素
子８によって保持される。

【００２４】次に、本発明を適用するインクジェットヘ
ッド駆動制御回路の一例について図４を参照して説明す
る。このヘッド駆動制御回路は、タイミング信号発生回
路３１と、定電圧駆動回路３２及び選択回路３３とから
なる。タイミング信号発生回路３１は、インクジェット
ヘッドＨの複数の圧電素子列４，４の各駆動部圧電素子
７，７…に対して駆動電圧（駆動波形）を与えるための
主パルス信号（周波数は最高駆動周波数ｆmax）とメニ
スカスを振動させるための補助パルス信号とからなるタ
イミング信号ＳＴを生成して出力する。

【００２５】定電圧駆動回路３２は、タイミング信号発
生回路３１からのタイミング信号ＳＴのうちの主パルス
信号に基づいてインクジェットヘッドＨの各駆動部圧電
素子７，７…に対して印字のための駆動電圧（駆動波
形）を与えると共に、補助パルス信号に基づいてメニス
カス振動のための補助駆動電圧を与える。

【００２６】この定電圧駆動回路３２は、タイミング信
号ＳＴのうちの主パルス信号である方形状パルスからイ
ンク加圧時において所定の電圧波形の駆動電圧を生成す
ると共に、補助パルス信号からメニスカス振動時におい
て所定の電圧波形の補助駆動電圧を生成する波形生成回
路３４と、この波形生成回路３４の出力をインクジェッ
トヘッドＨの複数の駆動部圧電素子７，７…に出力する
低インピーダンス出力回路３５とからなる。

【００２７】また、定電圧駆動回路３２の波形生成回路
３４は、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
波形変形回路で構成できる。低インピーダンス出力回路
３５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
ネル数によって波形が歪むことがない。

【００２８】選択回路３３は、インクジェットヘッドＨ
の各駆動部圧電素子７，７…に対して印字信号に応じた
選択信号を与えると共に、メニスカス信号のための選択
信号を与える。この選択回路３３は、シフトレジスタ回
路、ラッチ回路及びインクジェットヘッドＨの各駆動部
圧電素子７（チャンネル、なお、チャンネルとは、１個
のノズル、加圧液室及び圧電素子からなる部分の意味で
用いる。）に対応したトタンジスタとダイドードアレイ
からなる。

【００２９】なお、定電圧駆動回路３２を低インピーダ
ンス出力回路３５の出力側をインクジェットヘッドＨの
共通電極パターン２８に接続（結線）し、選択回路３３
の出力側をインクジェットヘッドＨの選択電極パターン
２９に接続している。

【００３０】ここで、定電圧駆動回路３２の具体例につ
いて図５乃至図８を参照して説明する。図５の定電圧駆
動回路３２は、入力信号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、これらトランジスタＴｒ１のコレクタには第
１の電源電圧Ｖｓを給電し、トランジスタＴｒ２のエミ
ッタは接地している。

【００３１】これらのトランジスタＴｒ１のエミッタと
トランジスタＴｒ２のコレクタとの間を、抵抗ｒａとダ
イオードＤ１の直列回路と抵抗ｒｂとダイオードＤ２の
直列回路との並列回路に接続し、これらダイオードＤ
１，Ｄ２間をａ点に接続し、ａ点と接地間にコンデンサ
Ｃｋを接続して、抵抗ｒａとコンデンサＣｋで充電時の
時定数回路を、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、コンデンサＣｋと抵抗
ｒａ及び抵抗ｒｂ間に接続されるａ点をダイオードＤｋ
及び切換回路３６を介して２種類の第２の電源電圧Ｖｐ
ｄ１，Ｖｐｄ２（Ｖｐｄ２＜Ｖｐｄ１＜Ｖｓ）に接続し
ている。ダイオードＤｋはクリップ回路３７となる。

【００３２】そして、ａ点をトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ
６からなる低インピーダンス出力回路３５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に
ベースとの間に接続し、出力側となるトランジスタＴｒ
５のエミッタとトランジスタＴｒ６のコレクタとの間を
インクジェットヘッドＨの複数の駆動部圧電素子７，７
…の共通端子ＣＯＭ（共通電極パターン２８）に接続し
ている。

【００３３】この定電圧駆動回路３２においては、入力
端子ＩＮにパルス状タイミング信号ＳＴが入力される
と、バッファＢを介してトランジスタＴｒ１がオン状
態、インバータＩを介してトランジスタＴｒ２がオフ状
態になり、第１の電源電圧Ｖｓによって抵抗ｒａとコン
デンサＣｋで決まる時定数でコンデンサＣｋの充電が開
始される。このとき、ａ点にはダイオードＤｋ（降下電
圧Ｖｄ）を介して第２の電源電圧ＶｐｄとしてＶｐｄ１
又はＶｐｄ２に接続されているため、コンデンサＣｋの
充電電圧は第１の電源電圧Ｖｓまで上がらず、電圧Ｖｐ
（Ｖｐ＝Ｖｐｄ−Ｖｄ）にクリップされ、この電圧が駆
動電圧Ｖｐの最大値となる。

【００３４】また、入力端子ＩＮにパルス状タイミング
信号ＳＴが入力されなくなると、バッファＢを介してト
ランジスタＴｒ１がオフ状態、インバータＩを介してト
ランジスタＴｒ２がオン状態になり、抵抗ｒｂとコンデ
ンサＣｋで決まる時定数でコンデンサＣｋの放電が行わ
れる。

【００３５】次に、図６に示す定電圧駆動回路３２は、
タイミング信号ＳＴで抵抗ｒ１１又はｒ１２のいずれか
を選択する切換回路３６と、これらの抵抗ｒ１１又はｒ
１２、抵抗ｒ２、可変抵抗ｒ３、ダイオードＤｋ（降下
電圧Ｖｄ）及び電流補償用の電界コンデンサＣからなる
クリップ回路３７を備えたものである。このクリップ回
路３７においては、第１の電源電圧Ｖｓを抵抗ｒ１１又
はｒ１２と可変抵抗ｔ３及び抵抗ｒ２の直列回路とで抵
抗比分圧し、この分圧点ｂの電圧を第２の電源電圧Ｖｐ
ｄとして用いる。これにより、コンデンサＣｋは、Ｖｐ
＝Ｖｓ＊｛（ｒ２＋ｒ３）／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３）｝−
Ｖｄまで充電されることになる。このように、第１の電
源電圧Ｖｓから抵抗比分圧によって第２の電源電圧Ｖｐ
ｄを生成することによって、低コストでしかも温度補償
やヘッド特性のバラツキ補正などの駆動電圧制御を容易
に行うことが可能になる。

【００３６】また、図７に示す定電圧駆動回路３２は、
上記クリップ回路３７で生成した第２の電源電圧Ｖｐｄ
を低インピーダンス出力回路３５の電源電圧として給電
するようにしたものである。このようにすれば、低イン
ピーダンス出力回路３５のトランジスタ損失が小さく抑
えられるが、図６の定電圧駆動回路の構成よりもクリッ
プ回路３７の電界コンデンサＣの容量が大きくなる。

【００３７】さらに、図８に示す定電圧駆動回路３２
は、切換回路３６で切換えられるツェナダイオードＺＤ
１，ＺＤ２とダイオードＤｋからなるクリップ回路３７
を備えたものである。この場合には、ツェナダイオード
ＺＤ１又はＺＤ２のツェナ電圧Ｖｚが第２の電源電圧Ｖ
ｐｄとなる（Ｖｚ＝Ｖｐｄ）となって圧電素子に印加す
る駆動電圧Ｖｐは選択されたツェナダイオードＺＤ１又
はＺＤ２のツェナ電圧Ｖｚで決まることになる。このよ
うに、第２の電源電圧Ｖｐｄを第１の電源電圧Ｖｓから
ツェナダイオードを用いて生成することによって、低コ
ストでしかも省スペースでの実装が可能になる。

【００３８】次に、以上のように構成したヘッド駆動制
御回路を用いたインクジェットヘッドＨの駆動制御の第
１例について図９を参照して説明する。なお、定電圧駆
動回路３２としては図６に示したものを用いることとす
る。ここでは、インクジェットヘッドＨの駆動部圧電素
子７に対してノズル１５からインクを液滴化して噴射さ
せるための主パルス（以下、「主パルスＭ」という。）
と、ノズル１５内のインクのメニスカスを振動させるた
めの補助パルス（以下、「補助パルスＳ」という。）と
を印加する。そのため、補助パルスＳは、インクを噴射
させない程度にメニスカスを振動させなければならない
ので、主パルスＭに比べて、波高値が低いか、時定数が
長いか、パルス幅が短い波形である必要がある。この第
１例では、補助パルスＳの波高値を主パルスＭの波高値
より低くしたものを用いている。

【００３９】そこで、タイミング信号発生回路３１から
は主パルスＭを印加する前に補助パルスＳを印加させる
ために、図９（ａ）に示すようにタイミング信号ＳＴと
して、最高駆動周波数ｆmaxで主パルス信号ＳＴＭを出
力すると共に、この主パルス信号ＳＴＭの前に主パルス
信号ＳＴＭよりパルス幅の狭い複数（ただし、１個でも
よい。）の補助パルス信号ＳＴＳを出力する。

【００４０】一方、定電圧駆動回路３２の波形生成回路
３４内の切換回路３６は、同図（ｂ）に示すように主パ
ルス信号ＳＴＭが入力されたときには第２の電源電圧Ｖ
ｐｄ１側を選択してこれを第２の電源電圧Ｖｐｄとして
出力させ、主パルス信号ＳＴＭが入力されたときには第
２の電源電圧Ｖｐｄ２（ただし、「Ｖｐｄ２＜Ｖｐｄ
１」とする。）側を選択してこれを第２の電源電圧Ｖｐ
ｄとして出力させる。

【００４１】それによって、前述したように定電圧駆動
回路３２の駆動電圧Ｖｐは、（Ｖｐｄ−Ｖｄ）にクリッ
プされた電圧となるので、同図（ｃ）に示すように主パ
ルス信号ＳＴＭが入力されたときには駆動電圧Ｖｐ１を
有する主パルスＭが駆動波形としてインクジェットヘッ
ドＨに出力され、補助パルス信号ＳＴＳが入力されたと
きには駆動電圧Ｖｐ２（Ｖｐ２＜Ｖｐ１）を有する補助
パルスＳが駆動波形としてインクジェットヘッドＨに出
力される。

【００４２】したがって、補助パルスＳが与えられたと
きに駆動部圧電素子７が駆動されて振動板１２を介して
加圧液室１７をインク滴を噴射しない程度に加圧するの
で、ノズル１５内のメニスカスが印字信号毎に１回或い
は複数回（補助パルスＳの数による。）振動することに
なる。なお、補助パルスＳのパルス数は、ノズルプレー
ト１６表面の特性やヘッド構造に応じて予め選択設定す
ればよい。

【００４３】このようにインクジェットヘッドＨのメニ
スカスを振動させることにより、ノズル表面のインク溜
りを除去することができる。特に、例えば図１０に示す
ようにノズルプレート１６としてノズル形成部材１６ａ
のノズル表面に撥水性を有する表面処理部分（層）１６
ｂを形成したものを用いているときには、ノズル１５内
のインク４１のメニスカス４２が振動して破線で示すよ
うに矢示方向にノズルプレート１６表面より若干飛び出
すことによって、ノズルプレート１６表面に付着してい
るインク溜り４３は、同図（ｂ）に示すようにインク４
１のメニスカス４２がノズル１５内に復帰するときに復
帰するインク４１に矢印でしめすように引かれてノズル
１５内に引き込まれて除去されるので、同図（ｃ）に示
すように主パルスＭが印加されてノズル１５からインク
４１が液滴化して噴射するときにその噴射方向が安定す
るなど、安定した噴射特性が得られる。

【００４４】また、例えば図１１に示すようにノズルプ
レート１６としてノズル形成部材１６ａのノズル表面に
親水性を有する表面処理部分（層）１６ｃを形成したも
のを用いているときには、表面処理層１６ｃには薄いイ
ンクの膜４４が張っているので、ノズル１５内のインク
４１のメニスカス４２が振動して破線で示すように矢示
方向にノズルプレート１６表面より若干飛び出すことに
よって、ノズルプレート１６表面に付着しているインク
溜り４３が押されて、同図（ｂ）に示すようにインク溜
り４３は表面のインクの膜４４に吸収拡散されて除去さ
れるので、同図（ｃ）に示すように主パルスＭが印加さ
れてノズル１５からインク４１が液滴化して噴射される
ときにその噴射方向が安定するなど、安定した噴射特性
が得られる。

【００４５】なお、上記の説明では、定電圧駆動回路３
２として図５に示したものを用いたが、図６及び図７に
示すものにおいては抵抗ｒ１１及びｒ１２の抵抗値を異
ならせることによって、図８に示すものにあってはツェ
ナダイオードＺＤ１及びＺＤ２のツェナ電圧を異ならせ
ることによって、第２の電源電圧Ｖｐｄを選択設定でき
るので、上記と同様にして補助パルス信号でメニスカス
を振動させることができる。

【００４６】また、定電圧駆動回路３２として第２の電
源電圧Ｖｐｄを切換えるための切換回路３６を備えたも
のを用いているが、補助パルス信号ＳＴＳのパルス幅が
前記充電時定数に対して短ければ電圧Ｖｐまで充電され
ることがなくなり、補助パルスＳの波高値は主パルスＭ
の波高値より低くなる。このようにすることで、定電圧
駆動回路の構成を簡単にすることができる。

【００４７】このように印字信号毎にインクジェットヘ
ッドのメニスカスをインク噴射前に一回又は複数回振動
させることによって、ノズル表面を常に一定状態に保つ
ことができて、ノズル表面の濡れ性が不均一なインクジ
ェットヘッドでもインク噴射特性が良好になって、高画
像品質の記録を行なうことができるようになる。

【００４８】また、インクジェットヘッドＨのアクチュ
エータである駆動部圧電素子７に補助パルスを印加して
メニスカスを振動させるようにすることで、ヘッドに新
たな手段を設ける必要がなく、低コストで良好な噴射特
性を確保することができる。

【００４９】次に、ヘッド駆動制御回路を用いたインク
ジェットヘッドＨの駆動制御の第２例について図１２を
参照して説明する。この第２例では、タイミング信号発
生回路３１からは電源投入後の一定時間の間、主パルス
Ｍを印加する前に補助パルスＳを印加させるために、同
図（ａ）に示すようにタイミング信号ＳＴとして、電源
「ＯＮ」になってから一定時間Ｔ１の間、最高駆動周波
数で出力する主パルス信号ＳＴＭの前に主パルス信号Ｓ
ＴＭよりパルス幅の狭い複数（ただし、１個でもよ
い。）の補助パルス信号ＳＴＳを出力する。

【００５０】これによって、定電圧駆動回路３２の第２
の電源電圧Ｖｐｄは同図（ｂ）に示すように変化し、電
源投入後の一定時間Ｔ１の間、同図（ｃ）に示すように
主パルスＭの前に複数（１個でもよい。）の補助パルス
Ｓが駆動波形としてインクジェットヘッドＨに出力さ
れ、メニスカスが振動して、ノズル表面を安定状態に戻
す。

【００５１】このように、予め定めた所定のタイミング
でインクジェットヘッドのメニスカスを一回又は複数回
振動させる、ここでは電源投入後の予め定めた一定時間
メニスカスを振動させることによって、ノズル表面の経
時劣化が著しいヘッドでも、安定したノズル表面に復帰
させて、良好な噴射特性を回復することができる。

【００５２】次に、メニスカス振動をさせるタイミング
の他の例について説明する。まず、インクジェット記録
装置が電源ＯＦＦ状態で長時間放置されたときや、電源
ＯＮ状態のまま印字しない非印字状態が続いたときに
は、ノズル表面の経時的変化によって濡れ性が不均一に
なる。

【００５３】そこで、電源ＯＦＦ状態でも作動するタイ
マ手段を設けて放置時間を検出し、電源ＯＮ後放置時間
が予め定めた所定の時間を越えているときには例えばウ
ォーミングアップの途中でメニスカスを振動させるよう
にすることで、経時的変化によって濡れ性が不均一にな
ったノズル表面を安定状態に回復した後印字を行なうこ
とによって、良好な噴射特性が得られる。

【００５４】同様に、印字信号が入力されなくなったと
きから次の印字信号が入力されるまでの時間を計測する
タイマ手段を設けて非印字時間を検出し、非印字時間が
予め定めた所定の時間を越えているときにはメニスカス
を振動させるようにすることで、経時的変化によって濡
れ性が不均一になったノズル表面を安定状態に回復する
ことによって、良好な噴射特性が得られる。

【００５５】また、放置時間が長くなると、ノズル表面
またはノズル出口近傍のインク物性又は粘度が変化する
のでパージングが必要になるが、パージ終了後はノズル
表面にインクが付着するので、パージング動作終了後に
メニスカスを振動して安定したノズル表面を作ることに
よって、良好なインク噴射特性が得られる。

【００５６】そこで、図１３、図１４を参照してインク
ジェットヘッドＨの駆動制御の第３例、第４例を説明す
る。図１３に示す第３例では、同図（ａ）に示すように
タイミング信号発生回路３１によって電源投入から印字
開始までの間のうち、例えばウォーミングアップ中の予
め定めたタイミングで、一定時間の間複数の補助パルス
信号ＳＴＳ群を出力するようにすることで、同図（ｃ）
に示すように定電圧駆動回路３２から補助パルスＳ群を
インクジェットヘッドＨに印加してメニスカスを振動さ
せるようにしている。この駆動制御は、例えば電源投入
毎に行なうこともできれば、上述したように放置時間の
検出結果に応じて必要なときにのみ行なうようにするこ
ともできる。

【００５７】図１４に示す第４例では、同図（ａ）に示
すようにタイミング信号発生回路３１によって電源がＯ
ＦＦされる直前に一定時間の間複数の補助パルス信号Ｓ
ＴＳ群を出力して、同図（ｃ）に示すように定電圧駆動
回路３２から補助パルスＳ群をインクジェットヘッドＨ
に印加してメニスカスを振動させるようにしている。電
源がＯＦＦされる直前にこのような動作を行なうために
は、電源スイッチがＯＦＦ操作された後も一定時間、あ
るいはその他の予め定めたタイミングに達するまでの間
必要な部分に給電を継続しておけばよい。

【００５８】このように電源ＯＦＦの直前にメニスカス
を振動させてノズル表面を安定化しておくことによっ
て、放置によるノズル表面の経時的劣化や目詰りを事前
に防止することができる。

【００５９】さらに、印字領域にて印字中は、実質的な
駆動周波数は印字パターンによって異なるので、インク
噴射特性が駆動周波数によって異なる場合や、時間と共
にノズル表面が徐々に変化する場合には、不要サテライ
トが発生したり、噴射方向が曲ったりして画像品質が損
なわれる。そこで、このような場合には、印字領域中の
予め定めたタイミングでメニスカスを振動させることに
よって、安定したノズル表面を回復することができて、
良好な噴射特性を維持することができる。

【００６０】この場合、実質的な駆動周波数（駆動周
期）を検出する手段を備えて、特定の周波数成分で印字
するときのみ、主パルスと次の主パルスとの間（周期）
に複数の補助パルスを印加してメニスカスを振動させる
ようにすることもできる。また、インクジェットヘッド
を往復動して印字を行なうシリアル方式のインクジェッ
ト記録装置において、各行の先頭から行末の特定の印字
領域にヘッドが走査されている時間内の予め定めたタイ
ミングで補助パルスを印加してメニスカスを振動させる
ようにすることもできる。

【００６１】さらにまた、インクジェットヘッドを往復
動して印字を行なうシリアル方式のインクジェット記録
装置において、往路で印字を行ない、復路でメニスカス
の振動を行なうようにすることもできる。このようにし
た第５例を図１５を参照して説明すると、タイミング信
号発生回路３１は、インクジェットヘッドの往路では同
図（ａ）に示すように主パルス信号ＳＴＭのみを出力し
て同図（ｃ）に示すように主パルスＭのみをインクジェ
ットヘッドに印加し、インクジェットヘッドの復路では
同図（ｂ）に示すように補助パルス信号ＳＴＳのみを出
力して同図（ｄ）に示すように補助パルスＳのみをイン
クジェットヘッドに印加してメニスカスを振動させるよ
うにする。

【００６２】このようにインクジェットヘッドの往路で
は印字を行ない、復路でメニスカス振動を行なうように
することによって、非印字期間中（復路）に安定したノ
ズル表面を作ることができ、印字期間中（往路）にあえ
てメニスカスを振動させるための時間を確保する必要が
なくなって、駆動周波数を上げることができ、印字速度
を高速にすることができる。

【００６３】上記実施例においては、インクジェットヘ
ッドＨのアクチュエータである駆動部圧電素子７を駆動
してメニスカスを振動させるようにしているが、ノズル
プレート１６を支持している固定部圧電素子８の１又は
複数あるいは全部を駆動する駆動回路及びこの駆動回路
に対して上記で説明したような補助パルス信号を与える
タイミング信号発生回路を備えることにより、ノズルプ
レート１６を振動させることによってメニスカスを振動
させるようにすることもできる。

【００６４】このようにノズルプレートを振動させてメ
ニスカスを振動させるようにすれば、ノズルの周囲だけ
でなくノズルプレート全体のクリーニング効果が得られ
るようになり、ノズルキャップの汚れや、カラーインク
を用いた場合のノズルプレート上での混色を防止するこ
とができるようになる。

【００６５】また、図１６に示すように上記インクジェ
ットヘッドＨの圧電素子列４の両端部にダミー圧電素子
５１を設けると共に、このダミー圧電素子５１に対応し
て振動板１２とノズルプレート１６との間に隔壁部５２
を形成し、ダミー圧電素子５１を駆動する駆動回路及び
この駆動回路に対して上記で説明したような補助パルス
信号を与えるタイミング信号発生回路を備えることによ
り、ノズルプレート１６全体を振動させてメニスカスを
振動させるようにすることもできる。

【００６６】さらに、図１７に示すようにノズルプレー
ト１６の表面或いは裏面の両端部に圧電素子５３，５３
を取付けて、この圧電素子５３を駆動することによって
ノズルプレート１６を直接振動させてメニスカスを振動
させるようにすることもできる。

【００６７】なお、上記各実施例においては、インクジ
ェットヘッドの加圧液室を加圧するためのアクチュエー
タとして圧電素子を用いた例について説明したが、本発
明は、圧電素子に限らず、液室内に気泡を発生させるた
めの発熱抵抗体を用いるものや、その他のインクを噴射
させるためのエネルギー変換素子を用いるものにも同様
に適用することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドを備
えたインクジェット記録装置において、印字信号毎にイ
ンクジェットヘッドのメニスカスをインク噴射前に一回
又は複数回振動させるようにしたので、ノズル表面を常
に一定状態に保つことができて、ノズル表面の濡れ性が
不均一なヘッドでもインク噴射特性が良好になり、画像
品質が向上する

【００６９】請求項２のインクジェット記録装置によれ
ば、予め定めた所定のタイミングでインクジェットヘッ
ドのメニスカスを一回又は複数回振動させるようにした
ので、ノズル表面の経時劣化が著しいヘッドでも必要に
応じて、任意の予め定めた所定のタイミングでメニスカ
スを振動させることにより、安定したノズル表面に復帰
させて、良好な噴射特性を得ることができる。

【００７０】請求項３のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項１又は２の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複数のノズルを形成した
ノズル形成部材を振動させることでメニスカスを振動さ
せるようにしたので、ノズル周囲だけでなく、ノズルプ
レート全体のクリーニング効果が得られて、ノズルキャ
ップの汚れや、カラーインクを用いるときにノズルプレ
ート上での混色を防止することができる。

【００７１】請求項４のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項１又は２の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アクチュエータに対して
主パルスと波形の異なる１以上の補助パルスを印加して
メニスカスを振動させるようにしたので、ヘッドに新た
な装置を具備することなく、低コストで良好なインク噴
射特性が得られる。

【００７２】請求項５のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項２のインクジェット記録装置において、
非印字時間又は放置時間が予め定めた時間を越えたとき
に印字を開始する前のタイミングでメニスカスを振動さ
せるようにしたので、長時間の放置や非印字状態が続い
た場合に印字開始直後の画像品質の劣化を防止できる。

【００７３】請求項６のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項２のインクジェット記録装置において、
パージング動作終了後印字を開始する前のタイミングで
メニスカスを振動させるようにしたので、長時間の放置
や非印字状態が続いた場合にパージング動作を行なった
後の印字開始直後の画像品質の劣化を防止できる。

【００７４】請求項７のインクジェット記録装置によれ
ば、インクジェットヘッドを往復動させて印字を行なう
シリアル方式のインクジェット記録装置において、各行
の印字開始から終了までの間の予め定めた所定のタイミ
ングでインクジェットヘッドのメニスカスを振動させる
ようにしたので、インク噴射特性の駆動周波数依存性が
高い場合や、ノズル表面の経時劣化が著しい場合でも、
安定したノズル表面を確保することができて、良好な画
像品質が得られ、高画像品質を確保することができる。

【００７５】請求項８のインクジェット記録装置によれ
ば、インクジェットヘッドを往復動させて印字を行なう
シリアル方式のインクジェット記録装置において、復路
の予め定めた期間内に所定のタイミングでインクジェッ
トヘッドのメニスカスを振動させるようにしたので、印
字期間中にあえてメニスカスを振動させるための時間を
確保する必要がなくなり、安定したノズル表面を作るこ
とができ、良好な画像品質が得られて高画像品質を確保
することができると共に、駆動周波数を上げて印字速度
の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するインクジェット記録装置のイ
ンクジェットヘッドの一例を示す図３のＡ−Ａ線に沿う
方向の要部拡大断面図

【図２】同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う方向の要部拡大断
面図

【図３】同インクジェットヘッドの液室ユニットを除い
た平面図

【図４】インクジェットヘッド駆動制御回路の一例を示
すブロック図

【図５】図４の定電圧駆動回路の具体例を示す回路図

【図６】同じく定電圧駆動回路の他の具体例を示す回路
図

【図７】同じく定電圧駆動回路の更に他の具体例を示す
回路図

【図８】同じく定電圧駆動回路の更にまた他の具体例を
示す回路図

【図９】インクジェットヘッドの駆動制御の第１例の説
明に供する説明図

【図１０】メニスカスを振動させたときの作用効果の説
明に供するノズル部の拡大説明図

【図１１】メニスカスを振動させたときの作用効果の説
明に供する他のノズル部の拡大説明図

【図１２】インクジェットヘッドの駆動制御の第２例の
説明に供する説明図

【図１３】インクジェットヘッドの駆動制御の第３例の
説明に供する説明図

【図１４】インクジェットヘッドの駆動制御の第４例の
説明に供する説明図

【図１５】インクジェットヘッドの駆動制御の第５例の
説明に供する説明図

【図１６】本発明を適用するインクジェット記録装置の
他のインクジェットヘッドの要部拡大断面図

【図１７】本発明を適用するインクジェット記録装置の
更に他のインクジェットヘッドのノズルプレートの斜視
図

【図１８】ノズル表面のインク溜りとインクの噴射特性
の説明に供する説明図

【符号の説明】

Ｈ…インクジェットヘッド、１…アクチュエータユニッ
ト、２…液室ユニット、３…基板、４…圧電素子列、７
…駆動部圧電素子、８…固定部圧電素子、１２…振動
板、１３…液室流路形成部材、１５…ノズル、１６…ノ
ズルプレート、１７…加圧液室、２８…共通電極パター
ン、２９…選択電極パターン、３１…タイミング信号発
生回路、３２…定電圧駆動回路、３３…選択回路、３４
…波形生成回路、３５…定インピーダンス出力回路、３
６…切換回路、５１…ダミー圧電素子、５３…圧電素
子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 善久 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 村井 妙子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッドを備えたインクジ
   ェット記録装置において、印字信号毎に前記インクジェ
   ットヘッドのメニスカスをインク噴射前に一回又は複数
   回振動させる手段を備えたことを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
2. 【請求項２】 インクジェットヘッドを備えたインクジ
   ェット記録装置において、予め定めた所定のタイミング
   で前記インクジェットヘッドのメニスカスを一回又は複
   数回振動させる手段を備えたことを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のインクジェット
   記録装置において、メニスカスを振動させる手段が、前
   記インクジェットヘッドの複数のノズルを形成したノズ
   ル形成部材を振動させることで前記メニスカスを振動さ
   せる手段を備えていることを特徴とするインクジェット
   記録装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載のインクジェット
   記録装置において、メニスカスを振動させる手段が、前
   記インクジェットヘッドのアクチュエータに対して主パ
   ルスと波形の異なる１以上の補助パルスを印加してメニ
   スカスを振動させる手段を備えていることを特徴とする
   インクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 請求項２に記載のインクジェット記録装
   置において、メニスカスを振動させる手段が、非印字時
   間又は放置時間が予め定めた時間を越えたときに、印字
   を開始する前のタイミングでメニスカスを振動させるこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載のインクジェット記録装
   置において、メニスカスを振動させる手段が、パージン
   グ動作終了後印字を開始する前のタイミングでメニスカ
   スを振動させることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
7. 【請求項７】 インクジェットヘッドを往復動させて印
   字を行なうシリアル方式のインクジェット記録装置にお
   いて、各行の印字開始から終了までの間の予め定めた所
   定のタイミングで前記インクジェットヘッドのメニスカ
   スを振動させる手段を備えたことを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。
8. 【請求項８】 インクジェットヘッドを往復動させて印
   字を行なうシリアル方式のインクジェット記録装置にお
   いて、復路の予め定めた期間内に所定のタイミングで前
   記インクジェットヘッドのメニスカスを振動させる手段
   を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。