JP2001353865A

JP2001353865A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2001353865A
Application number: JP2000179228A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shingyouchi; 充新行内; Taeko Murai; 妙子村井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2001-12-25

Abstract

(57)【要約】【課題】メニスカスが振動せず、ノズルが目詰まりす
る。【解決手段】インク滴を吐出させるときに、メニスカ
ス振動を与える振動パスルＢｐを印加した後、インク滴
を吐出させる駆動パルスＤｐを印加する。

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、特に静電型インクジェットヘッドを搭載したイ
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、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置として、インク滴を吐出するノ
ズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧
力室、加圧液室、液室等とも称される。）と、このイン
ク流路の壁面をなす振動板と、この振動板に対向する電
極とを有し、振動板を静電力で変形変位させてノズルか
らインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドを
搭載したものが知られている。

【０００３】ところで、インクジェットヘッドは、ノズ
ルからインク滴を吐出するため、インク粘度が環境によ
って変化すると、安定したインク滴吐出特性（滴速度Ｖ
ｊ、滴体積Ｍｊ、滴噴射方向の曲がり）が得られなくな
り、画像品質が劣化する。また、環境変化だけでなく、
非印字時にインク粘度が高くなると、ノズルの目詰まり
が生じて、著しく画像が劣化する。特に、画質を向上す
るために、吐出インク滴を微小化しなければならないこ
とから、ノズルの小径化が進んでおり、一層ノズルの目
詰まりが生じ易くなっている。さらに、ノズルの目詰ま
りを起こさないまでも、非印字時間の長さによって、次
に印字信号が入力された際のインク滴吐出特性に差が生
じて画質が低下する。

【０００４】そこで、例えば再公表特許ＷＯ９７／３２
７２８号公報に記載されているように、単一周期の基準
信号に同期して、インク滴吐出が可能な振幅の第１の電
気パルスと、この第１の電気パルスの振幅より小さく、
ノズル内のインクをノズル内で流動させる第２の電圧パ
ルスのいずれか一方を、ノズルの目詰まり防止の回復処
理動作時と印刷行程中に各圧力発生手段に印加するイン
クジェット記録装置が知られている。

【０００５】また、特開平９−３９２３６号公報には振
動板をインク滴が吐出することのない前振動で振動さ
せ、この前振動により振動板が個別電極に近づいた（隙
間が狭い）状態がインク滴を吐出させるに十分な振動を
誘発させ駆動信号を与えるようにしたものが知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１の電気パルスと第２の電気パルスを同じタイミン
グで選択的に各圧力発生手段に印加するインクジェット
記録装置にあっては、インクジェットヘッドのエネルギ
ー発生手段をなす共通電極（振動板）と個別電極のう
ち、共通電極に与える電圧を切り換えるスイッチ手段
と、個別電極の電圧を切り換えるスイッチ手段とを有
し、かつ個別電極には２つの水準の電圧を切り換えて与
えるようにしなければならず、コストが高くなる。

【０００７】また、振動板を前振動させて振動板が電極
側に近づいたタイミングで駆動パルスを与えるインクジ
ェット記録装置にあっては、前振動なくして駆動パルス
を与えても振動板を変形させることができず、常に、前
振動をさせるパルスと駆動パルスを与えなければならな
くなる。

【０００８】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、インク粘土の上昇やノズルの目詰まりを低コス
トで低減した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】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴
を吐出させる前にメニスカスを少なくとも１回以上振動
させる手段を備えたものである。

【００１０】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するときに、インク滴を吐出せずにメニ
スカスを振動させる１又は複数の振動パルスを印加した
後、インク滴を吐出させる駆動パルスを印加するヘッド
駆動制御手段を備えたものである。

【００１１】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するときに、インク滴を吐出せずにメニ
スカスを振動させる１又は複数の振動パルスを印加した
後、インク滴を吐出させる駆動パルスを印加するととも
に、インク滴を連続して吐出するときには振動パルスを
印加することなくインク滴を吐出させる駆動パルスを印
加するヘッド駆動制御手段を備えたものである。

【００１２】これらの振動パルスを用いるインクジェッ
ト記録装置において、インク滴を吐出せずにメニスカス
を振動させる振動パルスは、駆動パルスよりもパルス幅
を狭くし、或いは、駆動パルスよりもパルスの立ち下が
り時間を長くし、また、インク滴吐出特性が第１のピー
クになるパルス幅と次のピークになるパルス幅との間の
パルス幅であることが好ましい。

【００１３】

【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斜視説明図、図２は同機
構部の側面説明図である。

【００１４】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キ
ャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカート
リッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、装置本
体１の下方部には前方側から多数枚の用紙３を積載可能
な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）４を抜
き差し自在に装着することができ、また、用紙３を手差
しで給紙するための手差しトレイ５を開倒することがで
き、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送され
る用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像
を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙
する。

【００１５】印字機構部２は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイ
ドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で
紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１
３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する
インクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐
出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側に
はヘッド１４に各色のインクを供給するための各インク
タンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着し
ている。

【００１６】ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１
７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９と
の間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミング
ベルト２０をキャリッジ１３に固定している。

【００１７】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１
４として用いるインクジェットヘッドは、インク流路壁
面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電
力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型のもの
を用いている。

【００１８】一方、給紙カセット４にセットした用紙３
をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット
４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリク
ションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３
と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ
２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬
送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し
角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ロー
ラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００１９】そして、キャリッジ１３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙
３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部
材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２
を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ロ
ーラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部
材３５，３６とを配設している。

【００２０】また、キャリッジ１３の移動方向右端側に
はヘッド１４の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構（以下「サブシステム」という。）３７を配
置している。キャリッジ１３は印字待機中にはこのサブ
システム３７側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド１４をキャッピングされる。

【００２１】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃
至５を参照して説明する。なお、図３はヘッド１４の分
解斜視説明図、図４は同ヘッド１４のノズル配列方向と
直交する方向の断面説明図、図５は同ヘッド１４のノズ
ル配列方向の要部拡大断面図である。

【００２２】インクジェットヘッド４０は、単結晶シリ
コン基板、ＳＯＩ基板などのシリコン基板等を用いた流
路基板４１と、この流路基板４１の下側に設けたシリコ
ン基板、パイレックスガラス基板、セラミックス基板等
を用いた電極基板４２と、流路基板４１の上側に設けた
ノズル板４３とを備え、複数のインク滴を吐出するノズ
ル４４、各ノズル４４が連通するインク流路である液室
４６、各液室４６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部４
７を介して連通する共通液室流路４８などを形成してい
る。

【００２３】流路基板４１には液室４６及びこの液室４
６の壁面である底部をなす振動板５０（第１の電極とな
る。）を形成する凹部を形成し、ノズル板４３には流体
抵抗部４７を形成する溝を形成し、また流路基板４１と
電極基板４２には共通液室流路４８を形成する貫通部を
形成している。

【００２４】ここで、流路基板４１は、例えば単結晶シ
リコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注
入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形
成し、電極基板４２と接合した後、液室４６となる凹部
をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッ
チングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエッ
チングストップ層となって振動板５０が高精度に形成さ
れる。

【００２５】なお、振動板５０に別途電極膜を形成して
もよいが、上述したように不純物の拡散などによって振
動板が電極を兼ねるようにしている。また、振動板５０
の電極基板４２側の面に絶縁膜を形成することもでき
る。この絶縁膜としてはＳiＯ₂等の酸化膜系絶縁膜、Ｓ
i₃Ｎ₄等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。
絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成
したり、成膜手法を用いたりすることができる。

【００２６】また、電極基板４２には酸化膜層４２ａを
形成し、この酸化膜層４２ａの部分に凹部５４を形成し
て、この凹部５４底面に振動板５０に対向する電極１５
（第２の電極となる。）を設け、振動板５０と電極５５
との間にギャップ５６を形成し、これらの振動板５０と
電極５５とによってアクチュエータ部を構成している。
なお、電極５５表面にはＳiＯ₂膜などの酸化膜系絶縁
膜、Ｓi₃Ｎ₄膜などの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護
膜５７を成膜しているが、電極表面５５に電極保護膜５
７を形成しないで、振動板５０側に絶縁膜を形成するこ
ともできる。

【００２７】この電極基板４２として単結晶シリコン基
板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いるこ
とができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異な
るが、直径４インチのシリコンウエハーであれば厚さが
５００μｍ程度、直径６インチのシリコンウエハーであ
れば厚さは６００μｍ程度であることが多い。シリコン
ウエハー以外の材料を選択する場合には、流路基板のシ
リコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板と接合する
場合に信頼性を向上できる。

【００２８】これらの流路基板４１と電極基板４２との
接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性
の高い物理的な接合、例えば電極基板４２がシリコンで
形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いるこ
とができる。この直接接合は１０００℃程度の高温化で
実施する。また、電極基板４２がガラスの場合、陽極接
合を行うことができる。電極基板４２をシリコンで形成
して、陽極接合を行う場合には、電極基板４２と流路基
板４１との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を
介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板
４１と電極基板４２にシリコン基板を使用して金等のバ
インダーを接合面に介在させた共晶接合で接合すること
もできる。

【００２９】また、電極基板４２の電極５５としては、
通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡ
ｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の
高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シ
リコン材料などを用いることができる。電極基板４２を
シリコンウエハで形成する場合には、電極基板４２と電
極５５との間には絶縁層（上述した酸化膜層４２ａ）を
形成する必要がある。電極基板４２にガラス等の絶縁性
材料を用いる場合には電極５５との間に絶縁層を形成す
る必要はない。

【００３０】また、電極基板４２にシリコン基板を用い
る場合、電極５５としては、不純物拡散領域を用いるこ
とができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリ
コンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散
領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５５と電極基板４２
とを電気的に絶縁する。

【００３１】ノズル板４３は多数のノズル４４を二列配
置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施し
ている。ここでは、このノズル板４３はＮｉ電鋳工法で
製作しているが、この他、例えば樹脂と金属層の複層構
造のものなども用いることができる。このノズル板４３
は流路基板４１に接着剤にて接合している。

【００３２】このインクジェットヘッド４０ではノズル
４４を二列配置し、この各ノズル４４に対応して液室４
６、振動板５０、電極５５なども二列配置し、各ノズル
列の中央部に共通液室流路４８を配置して、左右の液室
４６にインクを供給する構成を採用している。これによ
り、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノ
ズルヘッドを構成することができる。

【００３３】そして、インクジェットヘッド４０の電極
５５は外部に延設して接続部（電極パッド部）５５ａと
し、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣ６０を搭
載したＦＰＣケーブル６１を異方性導電膜などを介して
接続している。このとき、電極基板４２とノズル板４３
との間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用
いたギャップ封止剤６２にて気密封止している。

【００３４】さらに、インクジェットヘッド４０全体を
フレーム部材６５上に接着剤で接合している。このフレ
ーム部材６５にはインクジェットヘッド４０の共通液室
流路４８に外部からインクを供給するためのインク供給
穴６６を形成しており、またＦＰＣケーブル６１等はフ
レーム部材６５に形成した穴部６７に収納される。

【００３５】このフレーム部材６５とノズル板４３との
間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いた
ギャップ封止剤６８にて封止し、撥水性を有するノズル
板４３表面のインクが電極基板４２やＦＰＣケーブル６
１等に回り込むことを防止している。

【００３６】そして、このヘッド１４のフレーム部材６
５にはインクカートリッジ１５とのジョイント部材７０
が連結されて、フィルタ７１を介してインクカートリッ
ジ１５からインク供給穴６６を通じて共通液室流路４８
にインクが供給される。

【００３７】このインクジェットヘッド４０において
は、振動板５０を共通電極とし、電極５５を個別電極と
して（逆の構成とすることもできる。）、振動板５０と
電極５５との間に駆動電圧を印加することによって、振
動板５０と電極５５との間に発生する静電力によって振
動板５０が電極５５側に変形変位し、この状態から振動
板５０と電極５５間の電荷を放電させることによって振
動板５０が復帰変形して、液室４６の内容積（体積）／
圧力が変化することによって、ノズル４４からインク滴
が吐出される。

【００３８】すなわち、個別電極とする電極５５にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板５０との間
に電位差が生じて、個別電極５５と振動板５０の間に静
電力が生じる。この結果、振動板５０は印加した電圧の
大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧
を立ち下げることで、振動板５０の変位が復元して、そ
の復元力により液室４６内の圧力が高くなり、ノズル４
４からインク滴が吐出される。この場合、振動板５０を
電極５５（実際には絶縁保護膜５７表面）に当接するま
で変位させる方式を当接駆動方式、振動板５０を電極５
５に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆動
方式と称する。

【００３９】ところで、パルス電圧が印加されて振動板
５０が引き付けられる時には、液室４６内には負圧が生
じている。圧力は液室４６の固有振動数で振動するの
で、パルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の残
留圧力振動と、復元圧力の重ね合せになる。

【００４０】したがって、静電型インクジェットヘッド
４０においては、印加するパルス電圧のパルス幅によっ
てインク滴吐出特性に差が生じる。すなわち、例えば、
図６に示すように、吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴
質量Ｍｊ）は、パルス幅ＰＷによる圧力の重ね合せのタ
イミングによって変動する。

【００４１】この図６に示す例の場合、パルス幅ＰＷを
４μsecより狭く設定した場合、吐出滴速度Ｖｊ及び吐
出滴体積Ｍｊが第１のピークになるパルス幅と次の第２
のピークになるパルス幅の間のパルス幅に設定した場合
では、インク滴が吐出されないことが分かる。

【００４２】つまり、パルス電圧の印加により振動板５
０が変位し始めて、ギャップ長の１／３の位置に達する
までの時間内にパルスを立ち下げるような、短い時間
（パルス幅の狭い）のパルスや、圧力振動が相殺される
ようなタイミングに当たるパルス幅では、振動板５０は
インク滴が吐出するほどの復元力にならないため、イン
ク滴は吐出せずにノズル４４内のメニスカスが振動する
のみとなる。

【００４３】また、パルス立ち下げ時間を長くとり、振
動板５０の変位の復元をゆっくり行うことでも、インク
滴を吐出させずにノズル４４内のメニスカスのみを振動
させることが可能である。これらの特性を積極的に利用
することで、インクの増粘によるノズルの目詰まりを予
防することができる。

【００４４】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７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、所要の固定
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、ホスト側から転送される画像
データ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、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、波形
生成回路８７と、ヘッド駆動回路８８及びドライバ８９
等を備えている。

【００４５】ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側か
ら画像データなどの各種情報、図示しない操作パネルか
らの信頼性回復指示情報等の各種指示情報、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１３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。

【００４６】また、波形生成回路８７は、インクジェッ
トヘッド４０の振動板５０と電極５５との間にインク滴
を吐出させるエネルギーを発生する、つまり、振動板５
０をインク滴が吐出するだけの変位量、タイミングで電
極５５側に変位させる駆動パルスと、インク滴を吐出さ
せずにメニスカスを振動させるエネルギーを発生する、
つまり、振動板５０をインク滴が吐出せずにメニスカス
が振動するにとまる変位量、タイミングで電極５５側に
変位させる振動パルスとを、時系列で発生する。

【００４７】ヘッド駆動回路８８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、ヘ
ッド１４の各ノズル４４に対応するエネルギー発生手段
（振動板５０と電極５５）に対して駆動パルス等を印加
する。さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を介
して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１７及
び副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャリ
ッジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４を
回転させて用紙３を所定量搬送させる。

【００４８】次に、この制御部におけるヘッド駆動制御
手段に係わる部分について図８を参照して説明する。こ
のヘッド駆動制御部は、前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ８
１、ＲＡＭ８２及び周辺回路等を含む主制御部９１と、
波形生成回路８７と、アンプ９２と、駆動回路（ドライ
バＩＣ）９３等とを備えている。

【００４９】主制御部９１は、波形生成回路８７に対し
て振動パルスと駆動パルスを生成するためのデータを与
え、ドライバＩＣ９３に対して印字信号（シリアルデー
タである）ＳＤ、シフトクロックＣＬＫ、ラッチ信号Ｌ
ＡＴなどを与える。

【００５０】波形生成回路８７は、前述したようにイン
クジェットヘッド４０のアクチュエータ部に対してノズ
ル４４からインク滴を吐出しないでノズル４４のメニス
カス面を振動させる振動パルスと、インク滴を吐出させ
るエネルギーを発生させる駆動パルスとを時系列で発生
する。この波形生成回路８７からの出力を駆動波形（駆
動電圧）Ｐｖとする。この波形生成回路８７にはＤ／Ａ
変換器を用いて主制御部９１から与えられる電圧データ
をＤ／Ａ変換することによりパルス幅の異なる駆動パル
スを時系列で生成出力するようにしている。

【００５１】すなわち、ここでは、駆動波形Ｐｖは、図
９（ａ）に示すように、パルス幅ＰＷ２の２個のパルス
を振動パルスＢｐとし、振動パルスＢｐより広いパルス
幅ＰＷ１のパルスを駆動パルスＤｐとし、これらの振動
パルスＢｐ及び駆動パルスＤｐをヘッドの１駆動周期で
繰り返し時系列で発生する。したがって、駆動するビッ
ト（チャンネル）にこれらの振動パルスＢｐ及び駆動パ
ルスＤｐを与えることにより、インク滴を吐出する前に
メニスカスを１回以上（ここでは２回）振動させること
ができる。

【００５２】ドライバＩＣ９３は、時系列で入力される
駆動波形Ｐｖを印字信号に応じて選択して、ヘッド１４
を構成するインクジェットヘッド４０の各個別電極５５
に与える。このドライバＩＣ９３は、主制御部９１から
のシリアルクロックＣＬＫ及び印字信号であるシリアル
データＳＤを入力するシフトレジスタ９５と、シフトレ
ジスタ９５のレジスト値を主制御部９１からのラッチ信
号ＬＡＴでラッチするラッチ回路９６と、ラッチ回路９
６の出力値をレベル変化するレベル変換回路９７と、こ
のレベル変換回路９７でオン／オフが制御されるアナロ
グスイッチアレイ９８とからなる。アナログスイッチア
レイ９８は、インクジェットヘッド４０のｍ個（ノズル
数をｍ個とする。）の個別電極５５に接続したアナログ
スイッチＡＳ１〜ＡＳｍからなる。なお、インクジェッ
トヘッド４０の共通電極となる振動板５０は接地してい
る。

【００５３】そして、このシフトレジスタ９５にシフ
トクロックに応じてシリアルデータ（印字信号）ＳＤを
取込み、ラッチ回路９６でラッチ信号ＬＡＴによってシ
フトレジスタ回路９５に取り込んだシリアルデータＳＤ
をラッチしてレベル変換回路９８に入力する。このレベ
ル変換回路９８は、データの内容に応じて各アクチュエ
ータ部の個別電極５５に接続しているアナログスイッチ
ＡＳｍ（ｍ＝１〜ｍ）をオン／オフする。

【００５４】このアナログスイッチＡＳｍ（ｍ＝１〜
ｍ）には波形生成回路８７からアンプ９２を介して駆動
波形Ｐｖを与えているので、アナログスイッチＡＳｍ
（ｍ＝１〜ｍ）がオンしたときに駆動波形（振動パルス
Ｂｐ及び吐出パルスＤｐ）が個別電極５５に与えられ
る。

【００５５】次に、このように構成したインクジェット
記録装置におけるヘッド駆動制御部の作用について図９
をも参照して説明する。まず、上述したように、波形生
成回路９２からは図９（ａ）に示すように１駆動周期内
でパルス幅ＰＷ２の２個の振動パルスＢｐ及びパルス幅
ＰＷ１の１個の駆動パルスＤｐとが時系列で生成出力さ
れ、これがドライバＩＣ９３のアナログスイッチＡＳ１
〜ＡＳｍに与えられている。

【００５６】そこで、主制御部９１から印字信号を与え
ることによって、例えば同図（ｂ）に示すように、イン
ク滴を吐出するビットに対応するドライバＩＣ９３のア
ナログスイッチＡＳｎ（ｎ＝１〜ｍのいずれか）がオン
し、アナログスイッチＡＳｎがオンしている間に入力さ
れる振動パルスＢｐ及び吐出パルスＤｐが同図（ｃ）に
示すようにインクジェットヘッド４０の個別電極５５に
与えられる。

【００５７】同図（ｃ）は１つのノズルに対応する個別
電極に印加されるパルスを示しているものであり、この
ノズルは、図示している最初の駆動周期では印字（駆
動）であるので、２個の振動パルスＢｐを与えて２回メ
ニスカスを振動させた後駆動パルスＤｐが与えられてイ
ンク滴を吐出させ、次の駆動周期ではアナログスイッチ
ＡＳｎを全期間オフにして吐出パルスＤｐ及びメニスカ
ス振動パルスＢｐのいずれも与えず、更に次の駆動周期
では印字（駆動）であるので、２個の振動パルスＢｐを
与えて２回メニスカスを振動させた後駆動パルスＤｐが
与えられてインク滴を吐出させる。

【００５８】なお、具体的には、液室長約１０００μ
ｍ、振動板厚さ約２μｍ、ノズル径約２０μｍとしたイ
ンクジェットヘッドを製作し、前述した図６のパルス幅
特性を参考して、メニスカス振動に使う振動パルスＢｐ
のパルス幅ＰＷ２を２μｓ、インク滴吐出に使う駆動パ
ルスＤｐのパルス幅をＰＷ１を６μｍ、電圧は両パルス
とも３０Ｖにして実験したところ、駆動パルスの印加頻
度にかかわらず差異のないインク滴吐出特性が得られ、
インクの増粘による滴吐出特性の変化が低減した。

【００５９】このように、インク滴を吐出させる前にメ
ニスカスを少なくとも１回以上振動させた後インク滴を
吐出させることにより、インクの増粘による滴吐出特性
の変化が低減し、安定したインク滴吐出特性を得られ
る。

【００６０】次に、本発明の第２実施形態について図１
０を参照して説明する。この実施形態は、インク滴を吐
出する場合に、非連続吐出（２回以上連続して吐出しな
い場合）及び連続吐出の最初の吐出のときには、少なく
とも１回以上は振動板にインク滴を吐出せずにメニスカ
スを振動させる変形を与える振動パルスＢｐ及び振動板
にインク滴を吐出させる変形を与える駆動パルスＤｐを
印加し、連続吐出の２回目以降の吐出のときには、振動
パスルＢｐを印加しないで駆動パルスＤｐだけを印加す
るようにしたものである。

【００６１】すなわち、図１０（ａ）に示すように、駆
動波形Ｐｖとしては前記図９（ａ）と同様に２個の振動
パルスＢｐと駆動パルスＤｐとからなる波形を与えてお
き、印字信号ＳＤとして非連続吐出及び連続吐出の１回
目のときには１駆動周期の間アナログスイッチＡＳｎが
オン状態になり、連続吐出の２回目以降のときには２個
の振動パルスＢｐの間アナログスイッチＡＳｎがオフ状
態になり、非印字のときには１駆動周期の間アナログス
イッチＡＳｎがオフ状態になる信号を生成して出力す
る。

【００６２】これにより、同図（ｂ）に示すように非連
続吐出及び連続吐出の１回目のときには１駆動周期の間
アナログスイッチＡＳｎがオン状態になって、同図
（ｃ）に示すように２個の振動パルスＢｐ及び駆動パル
スＤｐが連続して印加される。これに対して、連続吐出
の２回目以降のときには振動パルスＢｐに対応する期間
はアナログスイッチＡＳｎがオフ状態になった後オン状
態になるので、振動パルスＢｐを印加することなく駆動
パルスＤｐだけが印加される。

【００６３】この場合、連続してインク滴を吐出するビ
ット（印字されるビット）には２回目以降振動パルスを
印加しないようにしても、最初のインク滴吐出によって
ノズル内のインク増粘が抑制されるので、安定した吐出
特性が得られ、むしろ、振動パルスを印加しないことに
より、無駄な電力消費やインクリフィルの遅延を防止で
きる。

【００６４】このように、インク滴を吐出するときに、
インク滴を吐出せずにメニスカスを振動させる１又は複
数の振動パルスを印加した後、インク滴を吐出させる駆
動パルスを印加するとともに、インク滴を連続して吐出
するときには振動パルスを印加することなくインク滴を
吐出させる駆動パルスを印加することによって、インク
の増粘によるインク滴吐出特性の変化が低減し、安定し
たインク滴吐出特性が得られるとともに、無駄な電極消
費やインクリフィルの遅延を低減することができる。

【００６５】この場合、吐出（駆動）ビットに異なるパ
ルスを印加する構成は、上述のように、スイッチの開閉
タイミングを変えるものに限ったものではなく、例えば
図１１に示すように、三端子スイッチ１００のアレイを
ドライバＩＣに用いて、三端子スイッチ１００の一方に
振動パルスＢｐと駆動パルスＤｐを含む第１駆動波形Ｐ
ｖ１を、他方に駆動パルスＤｐのみの第２駆動波形Ｐｖ
２を与えて、三端子スイッチ１００を印字信号に応じて
切り換えることにより、非連続吐出及び連続吐出の１回
目は第１駆動波形Ｐｖ１を、連続吐出の２回目以降は第
２駆動波形ｐｖ２を選択するようにすることもできる。

【００６６】また、上記各実施形態では、振動パルスＢ
ｐは駆動パルスＤｐよりもパルス幅ＰＷが狭いパルスを
２個を用いているが、図１２（ａ）に示す駆動パルスＤ
ｐに対してパルス幅の狭い同図（ｂ）に示す１個の振動
パルスＢｐを用いることもできる。このように振動パル
スは駆動パルスよりもパルス幅の狭いパルスとすること
により、パルス生成を簡略な回路構成で実現することが
できる。

【００６７】また、振動パルスＢｐとしては、同図
（ｃ）に示すように、図６に示すパルス幅特性の谷の部
分（振動板を引っ張った差異の残留圧力振動と振動板の
復元力が打ち消すように重ね合わされたタイミング）の
パルス幅、すなわち、滴吐出体積Ｍｊ及び滴吐出速度Ｖ
ｊが第１のピークになるパルス幅と次のピークになるパ
ルス幅の間のパルス幅に設定したものを用いることので
きる。さらに、同図（ｄ）に示すように、駆動パルスよ
りも立ち下がりを緩やかにしたパルスを用いることもで
きる。その他、駆動パルスよりも波高値を小さくしたパ
ルスなどでもよい。

【００６８】なお、上記各実施形態においては、振動板
に振動パルスを与えることでメニスカス振動を行うよう
にしたが、この他、別の加圧手段を設けてメニスカス振
動を行うようにすることもできる。また、上記各実施形
態ではインクジェットヘッドは振動板と液室とを流路基
板として同一部材から形成しているが、振動板と液室形
成部材とを別部材で形成して接合することもできる。

【００６９】また、インクジェット記録装置に搭載する
インクジェットヘッドは、流路基板中に形成したノズ
ル、液室、流体抵抗部、共通流路液室の形状、配置、形
成方法は適切に変更することができる。例えば、上記実
施形態においては、ノズルは振動板の変位方向にインク
滴が吐出するように形成したサイドシュータ方式のイン
クジェットヘッドであるが、ノズルを振動板の変位方向
と交差する方向にインク滴が吐出するように形成したエ
ッジシュータ方式のインクジェットヘッドでもよい。

【００７０】

【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ると
きに、メニスカスを少なくとも１回以上振動させた後イ
ンク滴を吐出させるので、メニスカスを振動させてイン
クの増粘によるノズルの目詰まりを防止することがで
き、簡単な構成で、低コストでインク滴吐出特性の安定
化を図れ、高品質画像を得ることができる。

【００７１】また、本発明に係るインクジェット記録装
置によれば、インク滴を吐出するときに、インク滴を吐
出せずにメニスカスを振動させる振動パルスを印加した
後インク滴を吐出させる駆動パルスを印加するようにし
たので、メニスカスを振動させてインクの増粘によるノ
ズルの目詰まりを防止することができ、簡単な構成で、
低コストでインク滴吐出特性の安定化を図れ、高品質画
像を得ることができる。

【００７２】また、本発明に係るインクジェット記録装
置は、インク滴を吐出するときに、インク滴を吐出ぜず
にメニスカスを振動させる振動パルスを印加した後イン
ク滴を吐出させる駆動パルスを印加し、連続してインク
滴を吐出するときには振動パルスを印加することなく駆
動パルスを印加するようにしたので、メニスカスを振動
させてインクの増粘によるノズルの目詰まりを防止する
ことができ、簡単な構成で、低コストでインク滴吐出特
性の安定化を図れ、高品質画像を得ることができる。

【００７３】この場合、振動パルスは、駆動パルスより
もパルス幅が狭いパルスとすることで、振動パルスと駆
動パルスの２つを容易に生成することができ、回路構成
が簡単になる。また、振動パルスは駆動パルスよりも立
ち下がり時間が長いパルスとすることで、振動パルスと
駆動パルスの２つを容易に生成することができ、回路構
成が簡単になる。さらに、振動パルスは、液滴吐出特性
が第１のピークになるパルス幅と次のピークになるパル
ス幅との間のパルス幅とすることで、振動パルスと駆動
パルスの２つを容易に生成することができ、回路構成が
簡単になる。

【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
の概略斜視説明図

【図２】同機構部の側面説明図

【図３】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図

【図４】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図

【図５】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
図

【図６】同ヘッドの駆動パルスのパルス幅と吐出滴速度
及び吐出滴体積の関係を説明する説明図

【図７】同記録装置の制御部の一例を示すブロック図

【図８】同制御部の内のヘッド駆動制御部の一例を示す
ブロック図

【図９】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明図

【図１０】本発明の第２実施形態の説明に供する説明図

【図１１】同実施形態の他の例の説明に供する説明図

【図１２】振動パルスの他の例の説明に供する説明図

【符号の説明】

１３…キャリッジ、１４…ヘッド、２４…搬送ローラ、
３３…排紙ローラ、４０…インクジェットヘッド、４１
…流路基板、４２…電極基板、４３…ノズル板、４４…
ノズル、４６…液室、４７…流体抵抗部、４８…共通流
路液室、５０…振動板、５５…電極、５６…ギャップ、
８７…波形生成回路、９１…主制御部、９３、１０１、
１０３…ドライバＩＣ、９５…シフトレジスタ、９６…
ラッチ回路、９７…レベル変換回路、９８…アナログス
イッチアレイ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、この流路の一部に設けられ
た振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記
振動板を静電力で変形させて前記ノズルからインク滴を
吐出させるインクジェット記録装置において、インク滴
を吐出させる前にメニスカスを少なくとも１回以上振動
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。
【請求項２】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、この流路の一部に設けられ
た振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記
振動板を静電力で変形させて前記ノズルからインク滴を
吐出させるインクジェット記録装置において、インク滴
を吐出するときに、インク滴を吐出せずにメニスカスを
振動させる１又は複数の振動パルスを印加した後、イン
ク滴を吐出させる駆動パルスを印加するヘッド駆動制御
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。
【請求項３】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、この流路の一部に設けられ
た振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記
振動板を静電力で変形させて前記ノズルからインク滴を
吐出させるインクジェット記録装置において、インク滴
を吐出するときに、インク滴を吐出せずにメニスカスを
振動させる１又は複数の振動パルスを印加した後、イン
ク滴を吐出させる駆動パルスを印加するとともに、イン
ク滴を連続して吐出するときには前記振動パルスを印加
することなくインク滴を吐出させる駆動パルスを印加す
るヘッド駆動制御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。
【請求項４】請求項２又は３に記載のインクジェット
記録装置において、前記振動パルスは前記駆動パルスよ
りもパルス幅が狭いことを特徴とするインクジェット記
録装置。
【請求項５】請求項２又は３に記載のインクジェット
記録装置において、前記振動パルスは前記駆動パルスよ
りもパルスの立ち下がり時間が長いことを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。
【請求項６】請求項２又は３に記載のインクジェット
記録装置において、前記振動パルスはインク滴吐出特性
が第１のピークになるパルス幅と次のピークになるパル
ス幅との間のパルス幅であることを特徴とするインクジ
ェット記録装置。