JPH11198400A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡排出を確実に行えない。 【解決手段】 回復動作を行うときに、圧電素子ＰＺＴ
に対して選択的に非吐出駆動波形ＳＢｉを与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特にヘッドの信頼性維持回復機構を有するイン
クジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドを用いて画像を記
録するプリンタ、ファクシミリ、コピー等のインクジェ
ット記録装置は、インク滴を吐出するための複数のノズ
ルと、各ノズルが連通するインク液室（加圧液室）と、
各加圧液室に対応して設けた電気機械変換素子や電気熱
変換体などのエネルギー発生手段（アクチュエータ素
子）とを備えたインクジェットヘッドを記録ヘッドに用
いて、記録信号に応じてノズルからインク滴を記録媒体
（インク滴が付着するものの意味で用いる。）に吐出す
ることによって画像を記録する。

【０００３】そのため、インクジェットヘッドにおいて
は、インク滴が吐出される際に加圧液室内、特にノズル
近傍に気泡が滞留しているような場合には、インク滴の
吐出特性、例えばインク滴吐出速度Ｖｊが変動したり、
インク滴の噴射方向の曲り等が発生して、画質が劣化す
ることになる。このヘッド内の気泡は、畜熱によってイ
ンク液室内に発生した微小な気泡や、インクタンク（イ
ンクカートリッジ）やインクを供給するためのチューブ
を介してインク液室内に流れ込んできた気泡が、環境温
度の変化等によって成長し、インク液室内に滞留してし
まうものと考えられる。

【０００４】また、インクジェットヘッドにおいては、
気泡だけでなく、ヘッドの吐出面に紙カス、ホコリ、あ
るいはインクが付着するなどして吐出口が目詰まりを起
こすと、インク滴を吐出できなくなったり、吐出された
インク滴の方向が曲ってしまって画像品質が低下するこ
とになる。

【０００５】そこで、一般に、インクジェット記録装置
においては、記録ヘッドに付着した異物を除去したり、
目詰りを起こした記録ヘッドの動作を回復させるため
に、ヘッドの信頼性を維持回復する維持回復機構を備え
るようにしている（例えば、特公平７−５０２０４号公
報、特開平７−４７６７９号公報、特開平７−１０１０
８５号公報、特開平７−１３２０７号公報、特開平７−
１３７２６８号公報、特開平７−１７１９６号公報、特
開平７−８１０８５号公報等参照）。

【０００６】このようなヘッドの信頼性維持回復機構と
しては、ヘッドの吐出面をワイピングするワイピング手
段と、ヘッドをキャッピングするキャップ手段と、キャ
ップ手段内を吸引するための吸引ポンプを備えている。
そして、ヘッドの吐出面をキャップ手段で密封し、吸引
ポンプによってキャップ手段内を負圧することでヘッド
の吐出口（ノズル）からインクを強制的に吸引して目詰
り等を除去すると共に、インクに含まれている気泡を排
出する。また、ヘッドの吐出面をゴム等の弾性材からな
るブレードでワイピングして吐出面に付着した異物を除
去する。

【０００７】ところが、このようなヘッドの信頼性維持
回復機構によってインク液室内の気泡を確実に排出する
ための吸引等を頻繁に行わなければならず、実際の記録
以外に消費されるインク量が増加して、記録装置のラン
ニングコストが高くなる。

【０００８】そこで、気泡排出動作のみを行うようにし
たものとして、例えば特開平４−２１９２５３号公報に
記載されているように、気泡を排出しようとするインク
路を除いた隣接するインク路に対応するエネルギー発生
手段を駆動するようにしたもの、特開平４−３５５１４
３号公報に記載されているように、高周波圧力発生機構
を備えて、インク滴を吐出することなく高周波圧力を加
えて圧力室（インク液室）の気泡を移動させようとする
ものなどが知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように気泡を排出しようとするインク路を除いた隣接
するインク路に対応するエネルギー発生手段を駆動した
り、高周波圧力発生機構を備えてインク液室に高周波圧
力を加えても、インク液室の気泡を確実に除去すること
は実際上困難である。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、少ないインク消費量で確実に気泡を除去すること
を目的とする。

【００１１】

【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、インク滴を
吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する複数のイ
ンク液室と、各インク液室内のインクを加圧して前記ノ
ズルからインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生
する複数のエネルギー発生手段とを有するヘッドを備え
たインクジェット記録装置において、前記ヘッドの吐出
回復動作時に前記複数のエネルギー発生手段に対して選
択的に駆動波形を与える構成とした。

【００１２】請求項２のインクジェット記録装置は、上
記請求項１のインクジェット記録装置において、前記エ
ネルギー発生手段に対して与える駆動波形はインク滴を
吐出しない程度の駆動波形である構成とした。

【００１３】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、
前記ヘッドは複数のインク液室を平行に配置したもので
ある構成とした。

【００１４】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、前記複数のノズルの内の奇数番目ノズルと偶
数番目ノズルに対応するエネルギー発生手段に対して交
互に前記駆動波形を与える構成とした。

【００１５】請求項５のインクジェット記録装置は、上
記請求項１乃至４のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記エネルギー発生手段に与えるインク滴を
吐出しない程度の駆動波形はインク滴を吐出させる駆動
波形の駆動周波数と同じ周波数である構成とした。

【００１６】請求項６のインクジェット記録装置は、上
記請求項１乃至５のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記エネルギー発生手段に選択的に駆動波形
を与えるときに吸引又は加圧によって前記ノズルからイ
ンクを排出させる回復動作を行う構成とした。

【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。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である。このインクジ
ェット記録装置の機構部は、両側の側板１，２間に主支
持ガイドロッド３及び従支持ガイドロッド４を略水平な
位置関係で横架し、これらの主支持ガイドロッド３及び
従支持ガイドロッド４でキャリッジ５を主走査方向に摺
動自在に支持している。

【００１８】キャリッジ５には、それぞれイエロー
（Ｙ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、シアン（Ｃ）イ
ンク、ブラック（Ｂｋ）インクをそれぞれ吐出する４個
のヘッド６ｙ，６ｍ，６ｃ，６ｋを、その吐出面（ノズ
ル面）６ａを下方に向けて搭載し、またキャリッジ５に
はヘッド６（符号「６」は、「６ｙ，６ｍ，６ｃ，６
ｋ」のいずれか又は総称である。）の上側に４個のヘッ
ド６に各々インクを供給するための各色のインク供給体
である４個のインクカートリッジ７ｙ，７ｍ，７ｃ，７
ｋを交換可能に搭載している。

【００１９】そして、キャリッジ５は主走査モータ８で
回転される駆動プーリ（駆動タイミングプーリ）９と従
動プーリ（アイドラプーリ）１０との間に張装したタイ
ミングベルト１１に連結して、主走査モータ８を駆動制
御することによってキャリッジ５、即ち４個のヘッド６
を主走査方向に移動するようにしている。

【００２０】また、側板１，２をつなぐ底板１２上にサ
ブフレーム１３，１４を立設し、このサブフレーム１
３，１４間に用紙１６を主走査方向と直交する副走査方
向に送るための搬送ローラ１５を回転自在に保持してい
る。そして、サブフレーム１４側方に副走査モータ１７
を配設し、この副走査モータ１７の回転を搬送ローラ１
５に伝達するために、副走査モータ１７の回転軸に固定
したギヤ１８と搬送ローラ１５の軸に固定したギヤ１９
とを備えている。

【００２１】さらに、側板１とサブフレーム１２との間
には、ヘッド６の信頼性維持回復機構（以下、「サブシ
ステム」という。）２１を配置している。サブシステム
２１は、各ヘッド６の吐出面をキャッピングする４個の
キャップ手段２２をホルダ２３で保持し、このホルダ２
３をリンク部材２４で揺動可能に保持して、キャリッジ
５の主走査方向の移動でホルダ２３に設けた係合部２５
にキャリッジ５が当接することで、キャリッジ５の移動
に従ってホルダ２３がリフトアップしてキャップ手段２
２でヘッド６の吐出面６ａをキャッピングし、キャリッ
ジ５が印写領域側へ移動することで、キャリッジ５の移
動に従ってホルダ２３がリフトダウンしてキャップ手段
２２がヘッド６の吐出面６ａから離れるようにしてい
る。

【００２２】なお、キャップ手段２２は、それぞれ吸引
チューブ２６を介して吸引ポンプ２７に接続すると共
に、大気開放口を形成して、大気開放チューブ及び大気
開放バルブを介して大気に連通している。また、吸引ポ
ンプ２７は吸引した廃液をドレインチューブ等を介して
図示しない廃液貯留槽に排出する。

【００２３】さらに、ホルダ２３の側方には、ヘッド６
の吐出面６ａをワイピングする繊維部材、発泡部材或い
はゴム等の弾性部材からなるワイピング手段であるワイ
パブレード２８をブレードアーム２９に取付け、このブ
レードアーム２９は揺動可能に軸支し、図示しない駆動
手段で回動されるカムの回転によって揺動させるように
している。

【００２４】このように構成したこの記録装置では、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１６を副走査方向に搬送して、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１６上に所要のカラー画像（モノクロ画像を含
む。）を記録する。

【００２５】次に、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２乃至図４を参照して説明す
る。なお、図２はインクジェットヘッドの分解斜視図、
図３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４は同ヘッドのチャ
ンネル方向の要部拡大断面図である。

【００２６】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。

【００２７】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。）４９，４
９…とを交互に構成している。

【００２８】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３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μ
ｍ／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。

【００２９】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。

【００３０】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４
６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ること
で共通にしている。

【００３１】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４
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６３，６
３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。ここで、各加圧液室６１はそれぞれ平行に
配置される。

【００３２】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４
６に接合する周辺厚肉部６７とを形成している。

【００３３】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４
感光性樹脂層ＤＦＲ４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１
〜第３感光性樹脂層ＤＦＲ１〜ＤＦＲ３とを熱圧着で接
合してなる。

【００３４】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２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。

【００３５】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。

【００３６】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Ｉ
Ｃ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。

【００３７】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の周縁
部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、インクカートリッジ７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４
４、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。

【００３８】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６
０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６３，６
３方向へもインクの流れが発生するが、インク供給路６
３，６３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。

【００３９】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６３，６
３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。

【００４０】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４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、各種テーブ
ル等の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、ホストから受信し
た画像データ（画像情報）を必要な色データに分解する
等の処理をする色処理回路８３と、画像データを処理し
たデータを格納する画像メモリ８４と、パラレル入出力
（ＰＩＯ）ポート８５と、入力バッファ８６と、ゲート
アレー（ＧＡ）或いはパラレル入出力（ＰＩＯ）ポート
８７と、ヘッド駆動回路８８及びドライバ８９等を備え
ている。

【００４１】ここで、ホスト側から受信した画像データ
（画像情報）は入力バッファ８６に格納され、受信デー
タである多値のカラー画像データを色処理回路８３で処
理し、γ補正、ＵＣＲ処理、中間調処理等の必要な処理
を行って、２値のカラー画像データを生成して、印写デ
ータとして画像メモリ８４に格納し、１走査で印写する
分のデータを読み出してＰＩＯポート８７を介してヘッ
ド駆動回路８８に与え、対応する色のヘッド６ｙ，６
ｍ，６ｃ，６ｋを駆動する。

【００４２】また、ＰＩＯポート８６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８６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。

【００４３】また、ヘッド駆動回路８８は、ＰＩＯポー
ト８７を介して与えられる各種データ及び信号に基づい
て、各ヘッド６の各ノズル６４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
に対して駆動波形を印加する。

【００４４】さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８
７を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ
８及び副走査モータ１７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、搬送ローラ１５
を回転させて用紙１６を所定量副走査方向に搬送させ
る。

【００４５】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６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、ヘッド６を構成するイン
クジェットヘッド４１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。

【００４６】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４１を駆動するためのヘッド駆動部１
０２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。

【００４７】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、インク滴を
吐出するための駆動波形（吐出駆動波形）を与えるノズ
ルを指定するためのシリアルデータ（ノズルデータ）Ｄ
ｉＡ、インク滴を吐出しない程度の駆動波形（非吐出駆
動波形）を与え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）ＤｉＢ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。

【００４８】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、ノズルのエネ
ルギー発生手段（圧電素子ＰＺＴ）に対して与えるイン
ク滴を吐出するための駆動波形（吐出駆動波形）ＳＡｉ
を生成出力するための波形生成回路１０３Ａと、インク
滴を吐出しない程度の駆動波形（非吐出駆動波形）ＳＢ
ｉを生成出力するための波形生成回路１０３Ｂと、各波
形生成回路１０３Ａ、１０３Ｂの出力（駆動波形ＳＡ
ｉ、ＳＢｉ）を出力する低インピーダンス出力回路１０
４Ａ、１０４Ｂと、主制御部１０１からの駆動制御信号
に基づいて２つの駆動波形ＳＡｉ、ＳＢｉのいずれか一
つを選択してヘッド６の選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に出
力する駆動波形選択回路１０５とを備えている。

【００４９】波形生成回路１０３（１０３及び１０３Ｂ
のいずれか又はその総称）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１０３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。

【００５０】また、低インピーダンス出力回路１０４
（１０４Ａ及び１０４Ｂの何れか又はその総称）は、バ
ッファアンプ、ＳＥＰＰ（Ｓingle Ｅnded Ｐush Ｐ
ull）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の
違いによって波形が歪むことがない。

【００５１】ここで、波形生成回路１０３及び低インピ
ーダンス出力回路１０４の一例を図７乃至図９を参照し
て説明する。先ず、波形生成回路１０３は、図７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１０４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。

【００５２】駆動波形生成部１０６及び低インピーダン
ス出力回路１０４（両者で定電圧駆動回路を構成す
る。）は、図８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。

【００５３】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。

【００５４】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（ＳＢｉ）を駆動波
形選択回路１０５に出力する。

【００５５】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。

【００５６】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＋Ｖ
ｄ）のレベルにクリップされ、この電圧が駆動波形ＳＡ
ｉ又はＳＢｉの駆動電圧ＶｐＡ（ＶｐＢ）の最大値（Ｖ
ｐＡ＝Ｖout＋Ｖｄ、ＶｐＢ＝Ｖout＋Ｖｄ）となる。

【００５７】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。

【００５８】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、ＳＢｉの駆動電圧ＶｐＡ、ＶｐＢを可変制御す
ることができる。ここで、吐出駆動波形ＳＡｉの駆動電
圧ＶｐＡはノズルからインク滴を吐出させることができ
る変位を圧電素子ＰＺＴに与えられる電圧値に設定し、
非吐出駆動波形ＳＢｉの駆動電圧ＶｐＢはノズルからイ
ンク滴が吐出しない程度の変位を圧電素子ＰＺＴに与え
られる電圧値に設定している。

【００５９】この駆動電圧ＶｐＡ、ＶｐＢを規定する電
圧Ｖoutを生成出力するＶｐ制御部１０７は、図９に示
すように、三端子レギュレータ１０８と抵抗選択回路１
０９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／Ｒ
１）で定まることになる。

【００６０】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ＳＮ７４０
６（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。

【００６１】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１
０８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、ＳＢｉの駆動電圧ＶｐＡ、ＶｐＢを所定の
値に設定することができる。

【００６２】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。

【００６３】次に、駆動波形選択回路１０５について図
１０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Ｄｉ
Ａ又はＤｉＢを入力する２組の３２ビットシフトレジス
タ回路１１１Ａ，１１１Ｂと、シフトレジスタ回路１１
１Ａ、１１１Ｂ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、ＤｉＢ）を６４ビットのデータに一本
化させることができる。

【００６４】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，ＡＳＢ１〜ＡＳＡ３２，ＡＳＢ３２か
らなり、アナログスイッチＡＳＢ１〜ＡＳＡ３２には駆
動波形ＳＡｉを、アナログスイッチＡＳＢ１〜ＡＳＢ３
２には駆動波形ＳＢｉをそれぞれ入力している。

【００６５】そして、このシフトレジスタレジスタ回路
１１１Ａ、１１１Ｂ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、ＤｉＢ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、１１１Ｂに取り込んだシリアルデー
タＤｉＡ、ＤｉＢをラッチしてレベルシフタ回路１１３
に入力する。

【００６６】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，ＡＳＢｍ（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、吐出駆動波形ＳＡｉ又は
非吐出駆動波形ＳＢｉを圧電素子ＰＺＴに印加し、若し
くは吐出駆動波形ＳＡｉ、非吐出駆動波形ＳＢｉのいず
れも圧電素子ＰＺＴに印加しないことを選択できる。

【００６７】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１１以降をも参照して
説明する。先ず、図１１乃至図１３を参照して、液室内
に気泡が発生したり、あるいは、インクカートリッジ等
からの気泡が液室内に混入した場合には、気泡Ｂは図１
１に示すように加圧液室６１の隔壁を構成している感光
性樹脂層ＤＦＲのコーナー部に滞留し易い。

【００６８】このような場所に滞留した気泡Ｂは、図１
２に示すようにノズル６１からの吸引或いは加圧などに
よる信頼性維持回復動作を行ってインクの流れを発生さ
せただけでは、ノズル６１から排出することは困難な状
態になる。そこで、吸引或いは加圧等による回復動作と
共に、図１３に示すようにエネルギー発生手段（圧電素
子）を駆動して加圧液室６１内に圧力変化を与えること
によって滞留している気泡Ｂを動かし、気泡排出を促す
ことによって確実に気泡を排出することができる。

【００６９】この場合、回復動作時に与える駆動波形は
インク滴を吐出しない程度のものとすることで、インク
の無駄な消費量を減らすことができる。また、インク滴
を吐出しない程度の駆動波形の周波数をインク滴を吐出
させる駆動波形の周波数と同じにすることによって、大
幅に回路構成を変更する必要がなくなる。

【００７０】このような動作を行う上述したヘッド駆動
制御に係る部分の作用について更に図１４をも参照して
説明する。主制御部１０１は、信頼性維持回復機構２１
による回復動作を行うときに、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ない非吐出駆動波形を与
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ＤｉＢと、タイミング信号（シフトクロックＳＣＬ
Ｋ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力す
る。

【００７１】これによって、同図（ａ）に示すように３
２ビットのシフトクロックＳＣＬＫによって同図（ｂ）
に示す３２ビットの非噴射駆動ノズルデータ（非吐出駆
動ノズルデータ）ＤｉＢがシフトレジスタ回路１１１Ｂ
に取り込まれて、同図（ｃ）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。したがって、
駆動波形選択回路１０５は、非吐出駆動ノズルデータＤ
ｉＢで指定されたアナログスイッチＡＳＢｍ（ｍ＝１〜
３２）をオン状態にし、アナログスイッチＡＳＡｍ（ｍ
＝１〜３２）及び指定されていないアナログスイッチＡ
ＳＢｍをオフ状態にする。

【００７２】また、主制御部１０１は所定のタイミング
で同図（ｄ）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１０３Ｂ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＝ＶｐＢの非吐出駆動波形ＳＢｉが波形生成
回路１０３Ｂから出力される。なお、インク滴を吐出さ
せる吐出駆動波形ＳＡｉは同図（ｅ）に示すように立ち
上がり時定数ｔｒで駆動電圧Ｖｐ＝ＶｐＡ（ＶｐＡ＞Ｖ
ｐＢ）の波形である。

【００７３】したがって、駆動波形選択回路１０５のア
ナログスイッチＡＳＢｍ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（ｇ）、（ｈ）、
（ｉ）に示すように（その他は図示省略）対応する選択
電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２（各圧電素子ＰＺＴ）に対して非
吐出駆動波形ＳＢｉが出力され、非吐出駆動波形ＳＢｉ
が印加された圧電素子ＰＺＴは非吐出レベル（インク滴
が吐出しない程度）で駆動される。

【００７４】ここで、非噴射駆動ノズルデータＤｉＢと
しては、予め定めた周期で、奇数番目ノズルに対応する
圧電素子ＰＺＴを非吐出駆動するためのデータと、偶数
番目ノズルに対応する圧電素子ＰＺＴを非吐出駆動する
ためのデータとを交互に生成出力するようにしている。
即ち、図１５をも参照して、最初に第１番目、第３番
目、第５番目、……というように奇数番目ノズルを
非吐出駆動し、次に第２番目、第４番目、……とい
うように偶数番目ノズルを非吐出駆動する（勿論、最初
が偶数番目でもよい。）。なお、図１６は、最高駆動周
波数で奇数番目ノズルと偶数番目ノズルとを交互に駆動
した例である。

【００７５】具体的には、気泡の混入によって吐出不良
に陥ったヘッドに対して、回復動作を行うときに、イン
クタンク側から正圧を加えながら、奇数番目ノズルと偶
数番目ノズルの２群に分けて、交互に１ｋＨｚの周期で
１秒ずつ非吐出駆動したところ、すべてのノズルの吐出
回復を行うことができた。また、ヘッド６の吐出面６ａ
をキャップ手段２２でキャッピングして吸引ポンプ２７
を駆動して吸引動作を行わせながら、圧電素子ＰＺＴに
電圧値９Ｖの駆動波形（滴吐出しないレベルのパルスで
ある。）を与えて数秒間駆動した後、吸引を停止して吐
出確認をしたところ、すべてのノズルの吐出不良が改善
された。

【００７６】なお、駆動波形は、上記実施例のような矩
形パルスに限られるものではなく、三角波形やその他Ｓ
ｉｎ（サイン）波形等の形状を用いることもでき、要は
インク滴を安定に吐出できる波形であればよい。また、
圧電素子などの電気機械変換素子に変えて電気熱変換素
子をエネルギー発生手段として使用することもできる。

【００７７】

【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、ヘッドの吐出回復動作時に
複数のエネルギー発生手段に対して選択的に駆動波形を
与えるようにしたので、少ない消費量で気泡を確実に除
去することができるようになり、ランニングコストが低
減し、また確実に気泡除去を行えることで繰り返し回復
動作を行う必要がなくなって、回復動作に要する時間を
短縮でき、高速出力が可能になる。

【００７８】請求項２のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項１のインクジェット記録装置において、
エネルギー発生手段に対して与える駆動波形はインク滴
を吐出しない程度の駆動波形である構成としたので、駆
動回路やエネルギー発生手段の負担が少なくなり、且つ
確実に気泡を排出でき、インク消費量も大幅に低減す
る。

【００７９】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、ヘッドは複数のインク液室を平行に配置したもの
である構成としたので、少ない消費量で気泡を確実に除
去することができるようになり、ランニングコストが低
減し、また確実に気泡除去を行えることで繰り返し回復
動作を行う必要がなくなって、回復動作に要する時間を
短縮でき、高速出力が可能になる。

【００８０】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乃至３のいずれかのインクジェット記
録装置において、複数のノズルの内の奇数番目ノズルと
偶数番目ノズルに対応するエネルギー発生手段に対して
交互に駆動波形を与える構成としたので、少ない消費量
で気泡を確実に除去することができ、回復動作に要する
時間を短縮でき、インク消費量も低減する。

【００８１】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１乃至４のいずれかのインクジェット記
録装置において、エネルギー発生手段に与えるインク滴
を吐出しない程度の駆動波形はインク滴を吐出させる駆
動波形の駆動周波数と同じ周波数である構成としたの
で、新たな機構を付加することなく、気泡を確実に除去
することができる。

【００８２】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１乃至５のいずれかのインクジェット記
録装置において、エネルギー発生手段に選択的に駆動波
形を与えるときに吸引又は加圧によってノズルからイン
クを排出させる回復動作を行う構成としたので、より確
実に気泡を除去することができる。

【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
の概略斜視図

【図２】図１の記録装置におけるインクジェットヘッド
の一例を示す分解斜視図

【図３】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４】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図

【図５】同記録装置の制御部の概略ブロック図

【図６】同制御部のヘッド駆動制御に係る部分のブロッ
ク図

【図７】図６の波形生成回路の一例を示すブロック図

【図８】図７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９】図７のＶｐ制御部の一例を示すブロック図

【図１０】図６の駆動波形選択回路の一例を示すブロッ
ク図

【図１１】インクジェットヘッドの気泡滞留の説明に供
する説明図

【図１２】回復動作と気泡滞留の説明に供する説明図

【図１３】回復動作及び非吐出駆動と気泡滞留の説明に
供する説明図

【図１４】ヘッド駆動制御に係る部分の作用説明に供す
る説明図

【図１５】図１４の説明に供する説明図

【符号の説明】

５…キャリッジ、６…ヘッド、８…主走査モータ、１５
…搬送ローラ、１７…副走査モータ、４１…インクジェ
ットヘッド、４２…駆動ユニット、４３…液室ユニッ
ト、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、ＤＦＲ１〜ＤＦＲ４…第１〜第
４感光性樹脂層、１０１…主制御部、１０２…ヘッド駆
動部、１０３Ａ，１０３Ｂ…波形生成回路、１０４Ａ，
１０４Ｂ…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。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴を吐出する複数のノズルと、各
   ノズルが連通する複数のインク液室と、各インク液室内
   のインクを加圧して前記ノズルからインク滴を吐出させ
   るためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生手
   段とを有するヘッドを備えたインクジェット記録装置に
   おいて、前記ヘッドの吐出回復動作時に前記複数のエネ
   ルギー発生手段に対して選択的に駆動波形を与えること
   を特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェット記録装
   置において、前記エネルギー発生手段に対して与える駆
   動波形はインク滴を吐出しない程度の駆動波形であるこ
   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、前記ヘッドは複数のインク液室を平
   行に配置したものであ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乃至３のいずれかに記載のイン
   クジェット記録装置において、前記複数のノズルの内の
   奇数番目ノズルと偶数番目ノズルに対応するエネルギー
   発生手段に対して交互に前記駆動波形を与えることを特
   徴とするインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載のイン
   クジェット記録装置において、前記エネルギー発生手段
   に与えるインク滴を吐出しない程度の駆動波形はインク
   滴を吐出させる駆動波形の駆動周波数と同じ周波数であ
   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１乃至５のいずれかに記載のイン
   クジェット記録装置において、前記エネルギー発生手段
   に選択的に駆動波形を与えるときに吸引又は加圧によっ
   て前記ノズルからインクを排出させる回復動作を行うこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。