JPH10119271A

JPH10119271A - インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JPH10119271A
Application number: JP29783896A
Authority: JP
Inventors: Kazunaga Suzuki; 一永鈴木; Kenji Tsukada; 憲児塚田; Takero Seino; 健朗情野; Yasuhiro Oki; 康弘黄木; Yoshiyuki Koike; 佳之小池
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電振動子の疲労やまた騒音を低減しつつ、
非印刷状態におけるノズル開口の目詰まりを防止するこ
と。【解決手段】休止時には微小振動を間欠的に発生させ
て、圧電振動子１３の振動回数を可及的に少なくして圧
電振動子の疲労と騒音を低減する。また加減速工程でも
微小振動を連続的に行わせて空走行によるノズル開口の
増粘を防止してから印字動作や休止動作に移る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、オンデマンド型
インクジェット記録ヘッドを用いた記録装置のノズル開
口の目詰まり防止技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】オンデマンド型インクジェット記録ヘッ
ドは、複数のノズル開口と、各ノズル開口に連通する圧
力発生室とを備え、印刷信号に対応して圧力発生室を膨
張、収縮させてインク滴を発生させるように構成されて
いる。このような記録ヘッドは、印刷動作をおこなって
いるノズル開口では新しいインクが順次供給されるた
め、目詰まりの虞がほとんどないものの、例えば上下端
等のノズル開口のようにインク滴吐出の機会が極めて低
いものや、また休止状態におかれると目詰まりが生じや
すい。

【０００３】このため、印刷動作を一定時間継続した場
合には、記録ヘッドを非印刷領域のキャッピング手段ま
で待避させ、ここで圧電振動子に駆動信号を印加してキ
ャップに向かってすべてのノズル開口からインク滴を強
制的に噴出させる、いわゆるフラッシング動作を行わせ
ることが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような対
策を講じると印刷動作が中断されて印刷速度の低下や、
またインクの消費を招くため、印刷動作中にインク滴を
発生しないノズル開口に連通する圧力発生室に設けられ
た圧電振動子に、インク滴を吐出させない程度の微小な
駆動信号を印加して、ノズル開口近傍のメニスカスを微
小振動させて目詰まりを防止する技術が数多く提案され
ている（特開昭55-123476号公報、特開昭57-61576号公
報、米国特許第4350989号明細書)。

【０００５】これらによればフラッシング動作の回数を
減らして印刷速度の低下やインクの消費を防止できるも
のの、微小振動に起因する可聴音が騒音となったり、ま
た圧電振動子の振動回数が飛躍的に多くなるため、記録
ヘッドの寿命を短縮するという問題がある。本発明はこ
のような問題に鑑みてなされたものであって、その目的
とするところは、圧電振動子の振動回数を減らしつつ、
ノズル開口の目詰まりを確実に防止することができるイ
ンクジェット式記録装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために、ノズル開口を有するノズルプレートと、圧電
振動子の変位により変形する振動板とにより形成された
圧力発生室を備えたインクジェット記録ヘッドと、前記
ノズル開口からインク滴を吐出させる台形状の第１の駆
動信号と、ノズル開口からインク滴が吐出しない程度に
メニスカスを振動させ、第１の駆動信号の電圧の３０乃
至９０％程度の台形状の第２の駆動信号と、前記ノズル
開口からインク滴が吐出しない程度にメニスカスを振動
させ、第２の駆動信号よりも低い電圧を有する台形状の
第３の駆動信号とを発生する駆動信号発生手段と、前記
記録ヘッドが非印刷領域に存在する状態では、第２の駆
動信号の継続時間Ｔ２と前記記録ヘッドが全印刷領域を
印刷可能速度で走行するに要する時間Ｔ５との和（Ｔ２
＋Ｔ５）よりも短かい周期で第２の駆動信号を前記圧電
振動子に印加する第１のモードを、また前記記録ヘッド
が停止状態から印刷可能な速度に加速されている状態で
は第２の駆動信号を前記圧電振動子に印加する第２のモ
ードを、さらに前記記録ヘッドが印刷領域を移動してい
る状態では印刷周期毎にドット形成に先立って第３の駆
動信号を記圧電振動子に印加する第３のモードを選択す
る制御手段とを備えるようにした。

【０００７】

【作用】休止状態ではメニスカスを必要最低限の周期で
微小振動させて圧電振動子の疲労を低減しつつ目詰まり
を防止する。また印刷開始直前には微小振動を連続的に
行わせてノズル開口の目詰まりを確実に解消し、かつノ
ズル開口近傍のインクを圧力発生室のインクと交換させ
てから印刷動作に入る。

【０００８】

【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明のプリ
ンタの印刷機構周辺の構造を示すものであって、図中符
号１は、キャリッジで、タイミングベルト２を介してパ
ルスモータ３に接続されていて、ガイド部材４に案内さ
れて記録用紙５の紙幅方向に往復動するように構成され
ている。

【０００９】キャリッジ１には記録用紙５と対向する
面、この実施例では下面に後述するインクジェット式記
録ヘッド６が取り付けられている。インクジェット式記
録ヘッド６は、キャリッジ１の上部に載置されているイ
ンクカートリッジ７からインクの補給を受けてキャリッ
ジ１の移動に合わせて記録用紙５にインク滴を吐出して
ドットを形成して、記録用紙に画像や文字を印刷する。

【００１０】８は、キャッピング装置で、非印刷領域に
設けられていて、休止中に記録ヘッド６のノズル開口を
封止する一方、印刷動作中に行なわれるフラッシング動
作による記録ヘッド６からのインク滴を受けるものであ
る。なお、図中符号９は、クリーニング手段を示す。

【００１１】図２は、記録ヘッド６の一実施例を示すも
のであって、図中符号１０は第１の蓋板で、厚さ１０μ
ｍ程度のジルコニアの薄板から構成され、その表面に、
後述する圧力発生室１１に対向するように駆動電極１２
が形成されている。この駆動電極１２の表面にＰＺＴ等
からなる圧電振動板１３が形成されている。

【００１２】圧力発生室１１は、圧電振動板１３のたわ
み振動を受けて収縮、膨張してノズル開口１４からイン
ク滴を吐出し、またインク供給口１５を介して共通のイ
ンク室１６のインクを吸引する。

【００１３】１７は、スペーサで、圧力発生室１１を形
成するのに適した厚さ、例えば１５０μｍのジルコニア
（ＺｒＯ2）などのセラミックス板に通孔を穿設して構
成されていて、後述する第２の蓋体１８と第１の蓋体１
０とにより両面を封止されて前述の圧力発生室１１を形
成している。

【００１４】１８は、第２の蓋体で、やはりジルコニア
等のセラミック板に後述するインク供給口１５と圧力発
生室１１とを接続する連通孔１９と、圧力発生室１１の
インクをノズル開口１４に向けて吐出するインク吐出口
２０を穿設して構成され、スペーサ１７の他面に固定さ
れている。

【００１５】これら各部材１０、１７、１８は、粘土状
のセラミックス材料を所定の形状に成形し、これを積層
して焼成することにより接着剤を使用することなくアク
チュエータユニット２１に纏められている。

【００１６】２２は、インク供給口形成基板で、アクチ
ュエータユニット２１の固定基板を兼ねるとともに、イ
ンクカートリッジとの接続部材も設けることができるよ
うに、耐インク性を備えた不錆鋼等の金属やセラミック
スにより構成されている。

【００１７】このインク供給口形成基板２２には、圧力
発生室１１側の一端側に後述する共通のインク室１６と
圧力発生室１１とを接続するインク供給口１５が設けら
れ、また圧力発生室１１の他端側にはノズル開口１４と
アクチュエータユニット２１のインク吐出口２０とを接
続する連通孔２３が設けられている。

【００１８】２４は、共通のインク室形成基板で、共通
のインク室１６を形成するに適した厚み、例えば１５０
μｍのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、共通
のインク室１６の形状に対応する通孔と、ノズルプレー
ト２５のノズル開口１４とインク吐出口２０とを接続す
る連通孔２６を穿設して構成されている。

【００１９】これらインク供給口形成基板２２、共通の
インク室形成基板２４、及びノズルプレート２５は、そ
れぞれの間に熱溶着フィルムや接着剤等からなる接着層
Ｓ，Ｓにより流路ユニット２７に纏められている。

【００２０】この流路ユニット２７のインク供給口形成
基板２２の表面に、接着剤によりアクチュエータユニッ
ト２１を固定することにより記録ヘッドが構成されてい
る。

【００２１】このような構成により、圧電振動子１３へ
の充電が行われて、圧電振動子１３がたわむと、圧力発
生室１１が収縮する。これにより圧力発生室１１のイン
クが加圧されてノズル開口１４からインク滴として吐出
し、記録用紙にドットを形成できる。

【００２２】所定時間の経過後に圧電振動子１３の電荷
が放電されると、圧電振動子１３が元の状態に戻る。こ
れにより、圧力発生室１１が膨張して、共通のインク室
１６のインクがインク供給口１５を経由して圧力発生室
１１に流れ込み、次の印字のためのインクが圧力発生室
１１に補給される。

【００２３】一方、圧電振動子１３にインク滴を吐出さ
せない程度の微小な電圧で圧電振動子１３を充電して圧
電振動子１３を微小量たわませると、圧力発生室１１も
少し収縮する。これにより、ノズル開口１４近傍のメニ
スカスがノズル開口１４側に微小量押し出される。

【００２４】ついで圧電振動子１３の電荷を放電させて
元の状態に復帰させると、圧力発生室１１が微小量膨張
してノズル開口側に押し出されていたメニスカスが圧力
発生室１１側に引き戻される。

【００２５】このように圧電振動子１３を印刷タイミン
グと同一の周期で微小量たわませたり、また元の状態に
復帰させると、ノズル開口近傍のメニスカスも微小量振
動して、ノズル開口近傍のインクが圧力発生室１１のイ
ンクと置換されて目詰まりを防止するのに役立つ。

【００２６】図３は、上述の記録ヘッド６を駆動する制
御装置の一実施例を示すもので、図中符号３０は、制御
手段で、ホストからの印刷指令信号や印刷データを受け
て後述する駆動信号発生回路３１、ヘッド駆動回路３
２、及びキャリッジ駆動回路３３を制御して印刷動作を
実行させるとともに、後述する印刷タイマ３６の計時デ
ータにより、キャッピング位置でフラッシングを行わせ
たり、前述したメニスカスを微小振動させるための第
２、第３の駆動信号の大きさや印加周期や時間を制御す
るものである。

【００２７】駆動信号発生回路３１は、ノズル開口１１
からインク滴を吐出させるのに必要な電圧値Ｖ１の台形
状の第１の駆動信号（図４（イ））を発生するように構
成されている。第１の駆動信号は、その継続時間Ｔ1が
圧力発生室１３の固有振動周期Ｔｃ、つまりノズル開口
１１のイナータンスをＬn、インク供給口のイナータン
スをＬi、振動板のコンプライアンスをＣv、インクのコ
ンプライアンスをＣinkとしたとき、Ｔc＝２π√〔（ＣV＋Ｃink）×Ｌn×Ｌi〕／（Ｌn＋Ｌ
i）により表される値に一致させて設定されている。これに
より圧電振動子１３の変位をメニスカスの運動に有効に
変換することが可能となる。

【００２８】駆動回路３２は、印刷データに対応する圧
電振動子１３に駆動信号発生回路３１の第１の駆動信号
（図４（イ））を選択的に印加し、また非印刷領域に存
在する待機状態では第１の駆動信号の３０乃至９０％程
度の電圧を有する第２の駆動信号（図４（ロ））を、さ
らに印刷可能領域の移動中は印刷のためのインク滴の吐
出（第１の駆動信号によるインク吐出）の有無に関わり
なく、第１の駆動信号の２０％程度の電圧を有する第３
の駆動信号（図４（ハ））を印加するように構成されて
いる。

【００２９】すなわち、記録ヘッドが印刷領域に存在し
てかつ印刷データが存在する圧電振動子１３には、イン
ク滴吐出前に第３の駆動信号（図４（ハ））をついで第
１の駆動信号（図４（イ））とを対として印加し、また
記録ヘッド６が印刷領域に存在してかつ印刷データが存
在しない圧電振動子１３には第３の駆動信号（図４
（ハ））だけを印加する。

【００３０】３５は、第２、第３の駆動信号の電圧値、
第２の駆動信号の勾配を温度に対応して調整するための
データ、及び印刷時に消費されたインク量に対応して第
２の駆動信号のレベルを調整するためのデータを格納す
るものである。３６は、印刷動作の継続時間を計時する
印刷タイマで、印刷動作の開始により起動し、フラッシ
ング動作によりリセットされるものである。

【００３１】３７は印刷量カウンタで、印刷時に印刷さ
れたドット数を計数してインク消費量を検出するもので
ある。なお、図中３８は、記録ヘッド周辺の温度を検出
する温度検出手段を示す。

【００３２】図５は前述の駆動信号発生回路３１の一実
施例を示すもので、図中符号４０は、外部装置からのタ
イミング信号を一定幅のパルス信号に変換するワンショ
ットマルチバイブレータで、タイミング信号に同期して
出力端子から正信号、負信号を出力する。一方の端子に
はＮＰＮ型トランジスタ４１のベースが接続され、これ
にはＰＮＰ型トランジスタ４２が接続されていて、タイ
ミング信号が入力した時点で、電源電圧ＶHに到達する
までコンデンサ５３を一定電流Ｉrで充電する。

【００３３】ワンショットマルチバイブレータ４０の他
方の端子にはＮＰＮ型トランジスタ４８が接続されてい
て、タイミング信号が切り替わった時点で、トランジス
タ４２をオフとさせる一方、トランジスタ４８をオンに
させて、コンデンサ４３に充電されている電荷が略電圧
零ボルトに低下するまで一定電流Ｉfで放電させる。

【００３４】すなわちトランジスタ４４のベースーエミ
ッタ間電圧をＶBE44、抵抗４６の抵抗値をＲrとする
と、充電電流ＩrはＩr＝Ｖbe44／Ｒr となり、またコンデンサ４３の容量をＣ0とすると、充
電電圧の立ち上がり時間Ｔrは、Ｔr≒Ｃ0×ＶH／Ｉr となる。

【００３５】一方、駆動信号の放電電流Ｉfは、トラン
ジスタ４５のベースーエミッタ間電圧をＶBE45、抵抗４
７の抵抗値をＲfとすると、Ｉf＝Ｖbe45／Ｒr となり、また立ち下がり時間は、Ｔf≒Ｃ0×ＶH／Ｉf となる。

【００３６】この結果、コンデンサ４３の端子電圧は、
図４（イ）に示したように一定の勾配αで上昇する領域
と、一定値を保持する飽和領域と、一定の勾配βで降下
する領域を備えた台形状の波形となり、トランジスタ４
９，５０により電流増幅されて、端子５１から各圧電振
動子１３、１３、１３‥‥に源駆動信号として出力され
る。

【００３７】つぎに上述した駆動信号発生回路３１の動
作について説明する。後述する駆動回路３２からの信号
により全てのスイッチングトランジスタＴ，Ｔ，Ｔ‥‥
が短時間だけオンとなる。これにより駆動信号発生回路
３１からの電圧により全ての圧電振動子１３、１３、１
３が充電を受けるが、その途中でパルス信号が立ち下が
るため、スイッチングトランジスタＴ，Ｔ，Ｔ‥‥がオ
フとなってしまい、この時点までの時間により決まる電
圧で充電が終了する。

【００３８】そして充電時間やまた抵抗４６等を制御す
ることにより非印刷領域で待機する場合に、目詰まりを
防止するのに適した振幅の微小振動を生じさせる充電時
の電圧勾配α’を有した第２の駆動信号（図４（ロ））
や、印刷可能領域を移動する場合に目詰まりを防止する
のに適した振幅の微小振動を生じさせる充電時の勾配
α”を有した第３の駆動信号（図４（ハ））を発生させ
ることが可能となる。すなわち、これら第２、第３の駆
動信号の充電時の電圧勾配α’、α”は第１の駆動信号
の充電時の電圧勾配αの５乃至５０％程度に設定されて
いる。

【００３９】これら第２、第３の駆動信号は、その電圧
Ｖ２、Ｖ３がインク滴を吐出させる第１の駆動信号（図
４（イ））の電圧Ｖ１のよりも小さい値に設定されてい
るため、ノズル開口１４からインク滴を飛翔させるには
至らない程度の振幅で圧電振動子１３にたわみ振動を生
じさせて、圧力発生室１１を微小収縮、膨張させてノズ
ル開口１４近傍のメニスカスに微小な振動を与える。

【００４０】そして、その周期ｔ１がインク滴を吐出さ
せるための第１の駆動信号と同一であるため、圧力発生
室１１の固有振動周期に一致することになり、可及的に
少ない変位で目詰まりを防止できる振幅でメニスカスを
効率的に微小振動させることができる。

【００４１】一方、制御手段３０から印字信号が入力す
ると、トランジスタ４２、４８をオンーオフさせて台形
状の電圧、つまり第１の駆動信号を出力する。そしてド
ット形成の対象となっている圧電振動子１３に接続され
ているスイッチングトランジスタＴ，Ｔ，Ｔ‥‥は、後
述する駆動回路３２によりオンにされているから、駆動
信号により電圧ＶHまで充電されることになる。

【００４２】この結果、駆動信号生回路３１で発生した
駆動信号が圧電振動子１３に流れ込み、圧電振動子１３
を一定電流で充電する。これにより印刷のためにインク
滴を放出すべき圧電振動子１３，１３，１３‥‥が圧力
発生室１１側にたわんで圧力発生室１１を収縮させて、
ノズル開口１４からインク滴が吐出する。

【００４３】そして一定時間が経過すると、トランジス
タ４８がオンになってコンデンサ４３が放電されるの
で、これに伴って圧電振動子１３，１３，１３‥が放電
して元の状態に復帰し、圧力発生室１１が膨張して共通
のインク室１６のインクが圧力発生室１１に流れ込む。

【００４４】以下、タイミング信号に合わせて印刷領域
を移動中は圧電振動子１３がインク滴吐出の前に微小振
動を誘起させることができる第３の駆動信号の印加を受
けてから、インク滴を発生させることができる第１の駆
動信号の印加を受け、またドットを形成しない圧電振動
子１３には第３の駆動信号だけが印加されるため、全て
のノズル開口１４のメニスカスが印刷周期に一致して微
小振動する。

【００４５】また、記録ヘッド６が非印刷領域に存在し
ている場合には、圧電振動子１３が第１の駆動信号の電
圧の３０％乃至９０％の第２の駆動信号の印加を受け
て、印刷可能領域に存在する場合よりも大きな駆動力で
ノズル開口のメニスカスに微小振動を誘起させる。

【００４６】このように構成された装置の動作を図６、
７のタイミング図に基づいて説明する。記録ヘッド６が
キャッピング装置８で封止されず、非印刷領域に位置し
ている状態では、制御手段３０は、データ記憶手段３５
から休止期間中の微小振動を規定するデータを読出し、
第２の駆動信号の継続時間Ｔ２と記録ヘッド６が印刷可
能領域を移動するに要する時間Ｔ５との和（Ｔ２＋Ｔ
５）以上の時間、好ましくは印刷周期の複数分の時間Ｔ
１、例えば７５５ミリ秒を１周期として所定時間Ｔ２、
例えば７５ミリ秒の間に１０８０回の微小振動を行わ
せ、その後６８０ミリ秒の間微小振動を中止させるとい
うサイクルを休止期間中繰り返す。

【００４７】このようにノズル開口１４が目詰まりを生
じる時間よりも短い周期Ｔ１でメニスカスを連続的に時
間Ｔ２だけ連続的に微小振動させることにより、ノズル
開口近傍のインクと圧力発生室１１のインクとの交流を
促して、ノズル開口近傍のインクの粘度を下げて目詰ま
りを防止し、かつ微小振動を休止させることによりジュ
ール熱により温度上昇した圧電振動子１３を冷却を促す
とともに、常時微小振動を継続することに起因する圧電
振動子１３の疲労を防止する。

【００４８】このような間欠的な複数回の微小振動によ
り待機している状態で、印刷信号が入力してキャリッジ
１が移動を開始すると、制御手段３０は、一定周期Ｔ１
での間欠的な微小振動を停止させてキャリッジ１を印刷
可能な速度に加速する。微小振動が停止した状態に置か
れている場合には、このキャリッジ１の移動開始を検出
して再び第２の駆動信号を記録ヘッド６に印加してキャ
リッジ１が加速されている期間Ｔ３、微小振動を実行さ
せる。

【００４９】このようにキャリッジ１の加速期間中、微
小振動を与えることによりノズル開口を過る空気により
増粘するインクを、粘度が比較的低く抑えられている圧
力発生室のインクと交流させて、ノズル開口近傍のイン
クの上昇を可及的に抑える。

【００５０】キャリッジ１が印刷可能速度に到達する
と、印刷動作が行なわれる直前、例えば印刷信号が入力
する時間Ｔ４より以前、例えば１０ミリ秒以上よりも以
前に第２の駆動信号の印加を中止して微小振動を停止さ
せ、ノズル開口のメニスカスを印刷に適した状態に平定
させる。

【００５１】印刷データが入力すると、印刷タイマ３６
をスタートさせ、最初のドットを形成する第１の駆動信
号が発生された時点で、印刷周期の初期に先ず第３の駆
動信号を圧電振動子１３に出力してノズル開口１４の
メニスカスを微小振動させ、次いで印刷データに対応す
る第１の駆動信号を出力する。

【００５２】以後、圧電振動子１３に第１の駆動信号
が圧電振動子１３に印加されるか否かに関わりなく、記
録ヘッド６が印刷可能領域を移動している期間中、印字
周期が到来する度にその最初に第３の駆動信号を印加
して（図７（III））、ノズル開口１４の目詰まりを防
止する。

【００５３】すなわち、記録ヘッド６を記録用紙５の幅
方向に走査しながら、ドットを形成すべきノズル開口に
属する圧電振動子１３には第３の駆動信号を印加して
微小振動を行なわせて、ノズル開口近傍の増粘したイン
クを圧力発生室１１のインクにより可及的に印刷に適し
た粘度さげる。第３の駆動信号の印加が終了した時点
で第１の駆動信号を印加すると、その上昇電圧により
圧力発生室１３が収縮してノズル開口１４からインク滴
が吐出してドットを形成する。所定時間が経過した時点
で第１の駆動信号の降下電圧により圧力発生室１３が
元の状態に膨張して共通のインク室１６のインクが圧力
発生室１１に流入する。

【００５４】一方、ドット形成に関与しないノズル開口
に属する圧電振動子１３には印刷周期が到来する度に、
印刷に関与するノズル開口の圧電振動子１３と同様に第
３の駆動信号を印加してメニスカスを微小振動させ、
以後次の印刷周期が到来するまでメニスカスを停止させ
る。この微小振動によりインク滴を吐出しないノズル開
口近傍のインクが圧力発生室１１の粘度の低いインクと
混ぜられて粘度を下げた状態で待機する。

【００５５】このように、一旦、ドットの形成が始まる
と、印刷周期が到来する度に第３の駆動信号を全ての
圧電振動子１３に印加して、ドット形成の有無に関わり
なく、微小振動を行なわせてノズル開口近傍のインクの
粘度を低下させ、ついでドットを形成したり、また次の
印刷周期まで待機するという動作を、記録ヘッドが１パ
ス分の印刷可能領域を移動している期間Ｔ５の間繰返
す。

【００５６】１パスの印刷が終了して記録ヘッド６が停
止すべく減速を開始すると、制御手段３０は、印刷デー
タの有無に関わりなく全ての圧電振動子１３に第２の駆
動信号を印加して減速期間Ｔ６の間、ノズル開口１４の
メニスカスを微小振動させながらキャリッジ１を停止位
置に向けて減速させる。

【００５７】キャリッジ１が停止すると、一定周期Ｔ１
が到来する度に、第３の駆動信号の継続時間Ｔ２とキ
ャリッジ１が印刷可能領域を移動するに要する時間Ｔ５
との和（Ｔ２＋Ｔ５）よりも短い周期Ｔ１で第２の駆動
信号を印加する。

【００５８】このようにノズル開口１４が目詰まりを生
じる時間よりも短い周期Ｔ１でメニスカスを連続的に所
定時間Ｔ２だけ連続的に微小振動させることにより、ノ
ズル開口近傍のインクと圧力発生室１１のインクとの交
流を促して、ノズル開口近傍のインクの粘度を下げて目
詰まりを防止する一方、微小振動を休止させてジュール
熱により温度上昇した圧電振動子１３を冷却を促すとと
もに、常時微小振動を継続することに起因する圧電振動
子１３の疲労を可及的に少なくする。

【００５９】なお、１パスの印刷が終了して記録ヘッド
６が停止すべく減速を開始し、全ての圧電振動子１３が
第２の駆動信号を受けながら停止状態に入るに際して、
制御手段３０は、減速が開始された時点から周期Ｔ１を
検出し、この周期が到来した時点で休止中に印加すべき
前述の継続時間Ｔ２で第２の駆動信号を印加して微小振
動を開始させているが、図８（イ）に示したように減速
開始時点から第２の駆動信号の周期Ｔ１よりも短い時間
が経過した時点で印刷信号が入力して再びキャリッジ１
が加速状態に移ったばあいには、継続時間Ｔ２での第２
の駆動信号の印加を印加することなく、第２の駆動信号
をキャリッジ１の加速期間Ｔ３だけ継続させて印加し、
前述と同様に定速走行に移った段階で、微小振動を時間
Ｔ４だけ中止して印刷動作に移る。

【００６０】また、上述の実施例においてはキャリッジ
１の減速中に第２の駆動信号を印加するようにしている
が、図８（ロ）に示したようにキャリッジ１の減速中に
は第２の駆動信号を印加せず、減速工程が終了して停止
した時点を第２の駆動信号の印加開始時点として継続時
間Ｔ２でもって第２の駆動信号を印加してメニスカスを
微小振動させる。

【００６１】そして、キャリッジ１の休止時間Ｔ７が第
２の駆動信号の継続時間Ｔ２よりも短く、再びキャリッ
ジ１の加速が開始された場合には、印加中の第２の駆動
信号を直ちに停止し、代わってキャリッジ１の加速期間
中に印加するべき第２の駆動信号を印加する。

【００６２】また、上述の実施例においてはキャリッジ
１の休止期間中に印加する第２の駆動信号を周期Ｔ１
を、第２の駆動信号の継続時間Ｔ２と記録ヘッドが全印
刷領域を走行するに要する時間Ｔ５との和（Ｔ２＋Ｔ
５）より短く設定しているが、インクが比較的蒸発し難
く、ノズル開口が比較的目詰まりを起こし難い場合に
は、連続的に印刷を行なう場合等のようにキャリッジ１
の停止時間Ｔ７’が極めて短い場合には、図９に示した
ようにキャリッジ１の停止期間中には第２の駆動信号を
印加せず、キャリッジ１が停止した時点から第２の駆動
信号を印加する周期Ｔ２を検出し、継続時間Ｔ２の第２
の駆動信号を周期Ｔ１で印加してもよい。ただ、この場
合においても印刷開始時の目詰まりを防止するために前
述と同様に印刷のためにキャリッジ１が加速状態に入っ
た段階では第２の駆動信号を印加するのが望ましい。

【００６３】このようにキャリッジ１の加速、定速走
行、及び減速の工程を繰返しながら印刷を継続し、印刷
タイマ３６の計時が所定時間、例えば１０秒になると、
制御手段３０は、記録ヘッド６をフラッシング位置、つ
まりキャッピング装置８等のインク受けに対向する位置
に移動させ、所定数、例えば数千ドット分のインク滴を
定期フラッシングのために吐出させる。フラッシング動
作が終了した時点で、印刷タイマ３６をリセットして再
び計時動作を実行させ、上述の工程により再び印刷動作
を開始する。

【００６４】以後、印刷タイマ３６が所定時間を計時す
るごとに定期フラッシング動作を実行して、全てのノズ
ル開口１４から強制的にインクを吐出させて目詰まりを
防止する。

【００６５】なお、図１０に示したように黒インク吐出
用のノズル開口列Ｂ、シアンインク吐出用のノズル開口
列Ｃ，マゼンタインク吐出用のノズル開口列Ｍ、及びイ
エロインク吐出用のノズル開口列Ｙというようにそれぞ
れ独立して駆動されるノズル開口列を備えた記録ヘッド
６０、６１に対しては、ノズル開口列Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙを
第１の組６２、第２の組６３との複数の組に分け、休止
期間中に印加する第２の駆動信号を図１１に示したよう
に各組６２、６３との間で時間差Ｔ８を設定するのが望
ましい。

【００６６】この実施例によれば微小振動に起因する可
聴音のレベルを、組数分の１に減少させることが可能と
なり、記録装置の騒音を低減することができる。また上
述の実施例においては、休止状態の解除をキャリッジの
移動により検知するようにしているが、外部装置からの
印刷信号の入力を検出して検知するようにしても同様の
作用を奏する。

【００６７】図１２は、本発明が適用可能な縦振動モー
ドの圧電振動子を用いた記録ヘッドの一実施例を示すも
ので、符号７１は、振動板で、圧電振動子７２の先端に
当接して弾性変形する薄板からなり、流路形成板７３を
挟んでノズルプレート７４と液密に一体に固定されて流
路ユニット７５を構成している。

【００６８】７６は基台で、圧電振動子７２を振動可能
に収容する収容室７７と、流路ユニット７５を支持する
開口７８とを備え、圧電振動子７２の先端を振動板７１
のアイランド部７１ａに当接させるように流路ユニット
７５を固定して記録ヘッドを構成している。

【００６９】このような構成により、圧電振動子７２が
充電を受けて収縮すると、圧力発生室８３が膨張する。
これにより、共通のインク室８０、８０のインクがイン
ク供給口８１、８１を経由して圧力発生室８３に流れ込
む。

【００７０】所定時間の経過後に圧電振動子７２の電荷
が放電されて圧電振動子７２が元の状態に復帰すると、
圧力発生室８３が収縮して圧力発生室８３のインクが圧
縮されてノズル開口８２からインク滴として吐出して記
録用紙にドットを形成する。

【００７１】そして、圧電振動子７２にインク滴を吐出
させない程度の小パルスを印加して圧電振動子７２を微
小量収縮させると、圧力発生室８３も少し膨張するか
ら、ノズル開口８２近傍のメニスカスが圧力発生室８３
側に引き込まれる。ついで圧電振動子７２を元の状態に
復帰させると、圧力発生室８３が収縮してメニスカスが
ノズル開口８２側に若干押し戻される。

【００７２】このように圧電振動子７２を印刷タイミン
グと同一の周期で微小量伸縮させると、ノズル開口８２
近傍のメニスカスも微小量振動するから、前述の実施例
と同様にノズル開口近傍のインクが圧力発生室８３のイ
ンクと置換されてノズル開口の目詰まりが防止できる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
ノズル開口を有するノズルプレートと、圧電振動子の変
位により変形する振動板とにより形成された圧力発生室
を備えたインクジェット記録ヘッドと、ノズル開口から
インク滴を吐出させる台形状の第１の駆動信号と、ノズ
ル開口からインク滴が吐出しない程度にメニスカスを振
動させ、第１の駆動信号の電圧の３０乃至９０％程度の
台形状の第２の駆動信号と、ノズル開口からインク滴が
吐出しない程度にメニスカスを振動させ、第２の駆動信
号よりも低い電圧を有する台形状の第３の駆動信号とを
発生する駆動信号発生手段と、記録ヘッドが非印刷領域
に存在する状態では、第２の駆動信号の継続時間Ｔ２と
前記記録ヘッドが全印刷領域を印刷可能速度で走行する
に要する時間Ｔ５との和（Ｔ２＋Ｔ５）よりも短かい周
期で第２の駆動信号を圧電振動子に印加する第１のモー
ドを、また記録ヘッドが停止状態から印刷可能な速度に
加速されている状態では第２の駆動信号を圧電振動子に
印加する第２のモードを、さらに記録ヘッドが印刷領域
を移動している状態では印刷周期毎にドット形成に先立
って第３の駆動信号を記圧電振動子に印加する第３のモ
ードを選択する制御手段とを備えたので、休止状態では
ノズル開口の目詰まりが生じない時間よりも短い周期で
一定時間、メニスカスを微小振動させて圧電振動子の振
動回数を可及的に少なくして圧電振動子の疲労と騒音を
低減しつつ目詰まりを防止することができる。

【００７４】また記録ヘッドが加速している状態では微
小振動を連続的に行わせて空走行によるノズル開口の増
粘を防止してから印刷や停止状態に入ることができる。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】インクジェット記録ヘッドの一実施例を示す断
面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す装置のブロック図であ
る。

【図４】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ圧電振動子に
印加する第１、第２、第３の駆動信号を示す波形図であ
る。

【図５】駆動信号発生回路の一実施例を示す図である。

【図６】図（I）、（II）は、それぞれ休止期間中の圧
電振動子に印加される駆動信号をキャリッジの移動に対
応させて示す図である。

【図７】図（I）乃至（III）は、それぞれ図６における
印刷期間中にインク滴を吐出させる圧電振動子、及びイ
ンク滴を吐出させない圧電振動子に印加する第１の駆動
信号と第３の駆動信号とを示す波形図である。

【図８】図（イ）、（ロ）はそれぞれ１パスの印刷動作
を終了して記録ヘッドが減速工程を経て停止した場合に
おける第３の信号の印加状態を示す図である。

【図９】図（I）、（II）は、それぞれ本発明の他の実
施例を、休止期間中の圧電振動子に印加される駆動信号
をキャリッジの移動に対応させて示す図である

【図１０】本発明が適用可能なインクジェット式記録ヘ
ッドの一実施例を、ノズル開口の配列形態で示す図であ
る。

【図１１】本発明の他の実施例を、休止期間中に印加す
る第２の駆動信号の印加形態でもって示す図である。

【図１２】本発明が適用可能な他の形式のインクジェッ
ト式記録ヘッドの一実施例を示す図である。

【符号の説明】

６インクジェット式記録ヘッド８キャッピング装置９クリーニング装置１１圧力発生室１３圧電振動子１４ノズル開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黄木康弘長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者小池佳之長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口を有するノズルプレートと、
圧電振動子の変位により変形する振動板とにより形成さ
れた圧力発生室を備えたインクジェット記録ヘッドと、前記ノズル開口からインク滴を吐出させる台形状の第１
の駆動信号と、ノズル開口からインク滴が吐出しない程
度にメニスカスを振動させ、第１の駆動信号の電圧の３
０乃至９０％程度の台形状の第２の駆動信号と、前記ノ
ズル開口からインク滴が吐出しない程度にメニスカスを
振動させ、第２の駆動信号よりも低い電圧を有する台形
状の第３の駆動信号とを発生する駆動信号発生手段と、前記記録ヘッドが非印刷領域に存在する状態では、第２
の駆動信号の継続時間Ｔ２と前記記録ヘッドが全印刷領
域を印刷可能速度で走行するに要する時間Ｔ５との和
（Ｔ２＋Ｔ５）よりも短かい周期で第２の駆動信号を前
記圧電振動子に印加する第１のモードを、また前記記録
ヘッドが停止状態から印刷可能な速度に加速されている
状態では第２の駆動信号を前記圧電振動子に印加する第
２のモードを、さらに前記記録ヘッドが印刷領域を移動
している状態では印刷周期毎にドット形成に先立って第
３の駆動信号を記圧電振動子に印加する第３のモードを
選択する制御手段とを備えてなるインクジェット式記録
装置。
【請求項２】前記第２のモードが、定速走行から停止
するために減速されている状態では第２の駆動信号を前
記圧電振動子に印加する請求項１に記載のインクジェッ
ト式記録装置。
【請求項３】第２のモードが、前記記録ヘッドの加
速、または減速の開始により選択される請求項１、２に
記載のインクジェット式記録装置。
【請求項４】第２のモードにおける第２の駆動信号の
印加が、印刷開始前の少なくとも１０ミリ秒より以前に
停止される請求項１に記載のインクジェット式記録装
置。
【請求項５】第１のモードの実行中に第２のモードが
選択された場合には、第１のモードを中止して第２のモ
ードが優先して実行される請求項１に記載のインクジェ
ット式記録装置。
【請求項６】前記記録ヘッドが減速を開始した時点か
ら第２の駆動信号を印加する周期を検出し、前記継続時
間Ｔ２よりも短い場合には、第２の駆動信号の印加を中
止する請求項２に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項７】前記記録ヘッドが停止した時点から前記
第１のモードが開始される請求項１に記載のインクジェ
ット式記録装置。
【請求項８】第３の駆動信号が、ドット形成のための
第１の駆動信号が発生した時点以降に前記圧電振動子に
印加される請求項１に記載のインクジェット式記録装
置。
【請求項９】第２、第３の駆動信号の前記圧電振動子
を充電する電圧勾配が、第１の駆動信号の５乃至５０％
に設定されている請求項１に記載のインクジェット式記
録装置。