JP2005014367A - インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複雑な電圧制御を必要とせず、印字動作中であっても任意のノズルに対して吐出しない程度にメニスカスを振動させることによりノズル開口部のインクの増粘を抑制することができ、且つメニスカスを振動させるノズルの指定を簡便に行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ノズル開口からインク滴を吐出する第１の駆動波形と、ノズル開口からインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させる第２の駆動波形とを選択しながら個別電極に出力する駆動波形発生手段を備えるようにした。
【選択図】 図５
【解決手段】ノズル開口からインク滴を吐出する第１の駆動波形と、ノズル開口からインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させる第２の駆動波形とを選択しながら個別電極に出力する駆動波形発生手段を備えるようにした。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録装置に関し、ノズル開口部のインク増粘と乾燥を防止し安定的にインク滴を吐出させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのヘッドチップの一例の分解概略を図８に、また、要部断面を図９に示す。
【０００４】
図８及び図９に示すように、圧電セラミックプレート１０１には、複数のチャンバ１０２が並設され、各チャンバ１０２は、側壁１０３で分離されている。各チャンバ１０２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。このような各チャンバ１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０５が形成されている。
【０００５】
また、圧電セラミックプレート１０１のチャンバ１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を介して接合されている。このカバープレート１０７には、各チャンバ１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室１１１と、この共通インク室１１１の底部からチャンバ１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有する。
【０００６】
さらに、圧電セラミックプレート１０１とカバープレート１０７との接合体のチャンバ１０２が開口している端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、ノズルプレート１１５の各チャンバ１０２に対向する位置にはノズル開口１１７が形成されている。
【０００７】
なお、圧電セラミックプレート１０１のノズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されている。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、この配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【０００８】
このように構成されるヘッドチップでは、インク供給口１１２から各チャンバ１０２内にインクを充填し、所定のチャンバ１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が撓み変形してチャンバ１０２内の容積が一時的に変化し、これにより、チャンバ１０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。
【０００９】
例えば、図１０に示すように、チャンバ１０２ａに対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合には、そのチャンバ１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０５ｃ，１０５ｄを接地するようにする。これにより、側壁１０３ａ，１０３ｂにはチャンバ１０２ａに向かう方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側壁１０３ａ，１０３ｂがチャンバ１０２ａ方向に撓み変形し、チャンバ１０２ａ内の容積が減少してインクに対する圧力が増加し、ノズル開口１１７からインクが吐出する。
【００１０】
このようなインクジェットヘッドにおいては、頻繁に吐出動作が行われるノズル開口部では順次新しいインクが供給されるためにインクの乾燥が殆ど無いが、インクの吐出が休止状態または非吐出のデータが連続して同一のチャンバに対して入力されると、ノズル開口部のインクは空気にさらされたままになるので乾燥し増粘し、この状態でインクの吐出を行うと吐出速度の低下、飛行曲がり、目詰まりを生じさせる。
【００１１】
このため、ヘッドを印字領域外に移動してインクを強制的に吐出したり、ノズルプレート側にキャップを当てて吸引するなどして、増粘したインクを排出する動作を定期的に行うことが提案されている。
【００１２】
また、上述した増粘したインクを排出する方法ではインク消費量の増加を招き、印字を中断する必要があるため印字速度が低下し、これを解決するためにインクが吐出しない程度に低い電圧で圧電セラミックを駆動してメニスカスを振動させ増粘したメニスカス表面のインクを攪拌させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭５５−１２３４７６号公報（第５頁）
【００１４】
【特許文献１】
特開昭５７−６１５７６号公報（第１−２頁、第２図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した吐出しない程度の低い電圧でメニスカスを振動させる方法においては、印字動作中に記録データの指定によりインクを吐出しないノズルに対してメニスカスを振動させようとすると、吐出するノズルと吐出しないノズルに印可する電圧を変えなければならず、電圧制御や駆動回路が複雑になるという問題がある。本発明は、このような事情に鑑み、複雑な電圧制御を必要とせず、印字動作中であっても任意のノズルに対して吐出しない程度にメニスカスを振動させることによりノズル開口部のインクの増粘を抑制することができ、且つメニスカスを振動させるノズルの指定を簡便に行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧電セラミックプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられ、前記電極に電圧駆動波形を与え前記側壁に駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
外部回路から出力される印字に係る記録データに基づいて、前記ノズル開口からインク滴を吐出する第１の駆動波形、または前記ノズル開口からインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させる第２の駆動波形のいずれかを選択しながら前記電極に電圧駆動波形を出力する駆動波形発生手段を具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１７】
本発明の第２の態様は、前記第１の駆動波形と前記第２の駆動波形に加えて、ノズル開口部のメニスカスを振動させない第３の駆動波形のうちのいずれかの駆動波形を前記記録データにより選択しながら前記電極に電圧駆動波形を出力する駆動波形発生手段を具備することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドにある。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、１つのチャンバに対する前記記録データが少なくとも２ビット以上の情報量を持ち、該情報量未満の１ビットを使用して第２の駆動波形と第３の駆動波形を選択可能に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記記録データのうち１ビットを使用して前記第２の駆動波形と前記第３の駆動波形を選択可能に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第１〜４の態様の何れかにおいて、前記第２の駆動波形の電圧振幅が前記第１の駆動波形と同じで、前記第２の駆動波形のパルス幅が前記第１の駆動波形より短いことを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第１〜５の態様の何れかにおいて、印字開始直前に前記第２の駆動波形を前記電極に与えることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２２】
本発明の第７の態様は、第１〜５の態様の何れかにおいて、前記ノズルからのインク吐出を制御する吐出タイミング信号の回数を数えるカウンタ回路を備え、該カウンタ回路において計数した所定の回数毎に定期的に前記第２の駆動波形を前記電極に与えることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第８の態様は、第１または第２の態様において、前記駆動波形発生手段は、前記電極に駆動波形を出力する駆動回路と、前記ノズルからのインク吐出を制御する吐出タイミング信号の回数を数えるカウンタ回路と、外部回路から出力される印字に係る前記記録データと前記カウンタ回路から出力されるデータとの論理和を演算して前記駆動回路に出力ＯＲ回路と、からなることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第１または第２の態様において、前記駆動波形発生手段は、前記電極に駆動波形を出力する駆動回路と、前記記録データを出力する制御手段からの情報に基づいて、印字開始直前であることを検出する印字開始検知手段と、前記制御手段から出力される前記記録データと前記印字開始検知手段から出力されるデータとの論理和を演算して前記駆動回路に出力ＯＲ回路と、からなることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２５】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の態様の何れかのインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００２７】
本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、図１に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド２０と、このインクジェットヘッド２０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１と、フレキシブルチューブからなるインク供給管９１を介してインクを供給するインク貯留手段の一部であるインクタンク９０とを具備し、キャリッジ１１は、一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００２８】
また、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６，１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６，１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００２９】
そして、これら搬送ローラ１６，１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００３０】
なお、各インクジェットヘッド２０は、単色のインクを吐出する大型タイプであり、例えば、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のインクに対応して４つ並設されてキャリッジ１１に搭載されている。
【００３１】
また、各色のインクが充填されている各インクタンク９０は、キャリッジ１１の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド２０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド２０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【００３２】
さらに、インクジェット式記録装置１０には、詳しくは後述するが、各インクジェットヘッド２０の駆動回路のそれぞれに印字データ等を送信するための図示しない外部回路が設けられている。
【００３３】
なお、このようなインクジェット式記録装置１０では、例えば、起動時、印刷開始前等の所定のタイミング、あるいは任意のタイミングで、インクジェットヘッド２０のノズルプレート表面をワイピングして付着したインクを除去する、いわゆるクリーニング動作が行われる。
【００３４】
ここで、図２〜図４を参照して、上述したインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッドについて説明する。なお、図２は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、図３は、インクジェットヘッドの要部断面図であり、図４は、ヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。
【００３５】
図示するように、本実施形態のインクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ３０と、この一方面側に設けられる流路基板４０と、ヘッドチップ３０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板５０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート６０に固定されている。
【００３６】
ヘッドチップ３０を構成する圧電セラミックプレート３１には、ノズル開口３２に連通する複数の溝３３が並設され、各溝３３は、側壁３４で隔離されている。各溝３３の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート３１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝３３の幅方向両側の側壁３４には、溝３３の開口側に長手方向に亘って駆動電界印加用の電極３５が形成されている。
【００３７】
圧電セラミックプレート３１に形成される各溝３３は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成されてしまう。また、各溝３３内に形成される電極３５は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３８】
このような溝３３の両側の側壁３４の開口側に設けられた電極３５には、フレキシブルプリンテッドサーキット（ＦＰＣ）５１の一端が接続され、ＦＰＣ５１の他端側は、配線基板５０上の駆動回路５２に接続されることで、電極３５は駆動回路５２に電気的に接続されている。
【００３９】
さらに、圧電セラミックプレート３１の溝３３の開口側には、インク室プレート３６が接合されている。インク室プレート３６には、貫通して形成された共通インク室３６ａが並設された溝３３全体に亘って設けられている。
【００４０】
なお、インク室プレート３６は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート３１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００４１】
また、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面には、ノズルプレート３７が接合されており、ノズルプレート３７の各溝３３に対向する位置にはノズル開口３２が形成されている。
【００４２】
本実施形態では、ノズルプレート３７は、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３７は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口３２を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３７の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４３】
さらに、この圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の各溝３３が開口している端面側の外周面には、この接合体が係合する係合孔３８が設けられたノズル支持プレート３９が接合されている。なお、このノズル支持プレート３９は、ノズルプレート３７の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３７を安定して保持するためのものである。
【００４４】
そして、このような構成のヘッドチップ３０は、圧電セラミックプレート３１のインク室プレート３６とは反対側の面がベースプレート６０に接合固定されている。一方、このインク室プレート３６の一方面には、流路基板４０が接合されいる。
【００４５】
なお、この流路基板４０の表面には、ベースプレート６０に沿って突出して設けられてインク供給路４１が開口する連結部４２が設けられており、この連結部４２にはステンレス管等で形成されたインク連通管４３の一端部側が接続されている。そして、このインク連通管４３の他端側は、例えば、インクカートリッジ等のインクタンクにインク供給管９１を介して接続されて所定量のインクを一時的に貯留するインク貯留部８０に接続されている（図１参照）。
【００４６】
ここで、駆動回路への記録データ入力と駆動回路から各チャンバ３３内の側壁３４に設けられた一対の個別電極３５に駆動信号を出力する駆動手段を詳細に説明する。なお、図５は、インクジェットヘッド２０の電気回路ブロック図である。
【００４７】
図５に示すように、駆動回路５２には、各チャンバ３３に対応する記録データ５３がシリアルに入力され、その後、吐出タイミング信号５４が入力されることにより、駆動波形が電極３５に出力される。
【００４８】
記録データ５３は２ビット幅のデータを持っており、駆動回路５２に入力されるデータの値によって以下に説明する３つの駆動波形のうちのいずれかの駆動波形が選択され駆動回路５２から個別電極３５に出力される。例えば、駆動回路５２に入力されるデータ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“１１”の場合、インク滴を吐出する第１の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データの値５３（Ｄ１、Ｄ０）が“０１”の場合、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“００”の場合、メニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。なお、上記２ビットのデータにおいて、右側がＤ０で左側がＤ１である。
【００４９】
また、記録データ５３のＤ０信号は、外部回路５５からの１ビット幅の記録データとカウンタ回路５６の出力とがＯＲ回路で接続されている。外部回路５５からの出力データが“０”で、且つ、カウンタ回路５６の出力が“１”の場合に駆動回路５２へ入力される記録データ５３が“０１”となる。
【００５０】
ここで、カウンタ回路５６は印字中において吐出タイミング信号５４の入力回数を数えながら定期的に出力が“１”となるような回路であり、この回路を挿入することにより、印字中において 外部回路５５から“０”データが連続して入力された場合にも、駆動回路５２へ入力される記録データ５３が定期的に“０１”になりインクの増粘を防ぐことができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、主に、駆動回路５２、カウンタ回路５６、及びＯＲ回路によって駆動波形発生手段を構成している。
【００５２】
ここで、第１〜第３の駆動波形について詳細に説明する。なお、図７（ａ）は、一つのチャンバ部分についての圧電セラミックプレートの断面図であり、図７（ｂ）〜図７（ｄ）は個別電極３５に付与される駆動波形を示す図である。
【００５３】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）に示す駆動波形７０〜７２は、各チャンバ３３ａ〜３３ｃ内の一対の電極３５ａ〜３５ｃにそれぞれ印加される駆動電圧を示し、駆動波形７３は、駆動電圧を示す駆動波形７０〜７２によってチャンバ３３ｂの両側の側壁３４ａ、３４ｂに発生させる駆動電界を示す駆動波形である。
【００５４】
また、図７（ｂ）の７１ａはインク滴を吐出する第１の駆動波形であり、図７（ｃ）の７１ｂはインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形であり、図７（ｄ）の７１ｃはメニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形である。該当チャンバの側壁を挟んで外側の電極３５ａ、３５ｃに付与される駆動波形７０、７２は図７（ｂ）〜図７（ｄ）で同様であり、該当チャンバの電極３５ｂに付与される駆動波形７１ａ〜７１ｃによって側壁３４ａ、３４ｂに加わる駆動電界７３ａ〜７３ｃが異なる。
【００５５】
図７（ｂ）の駆動電界７３ａは、プラス側に電界がかかってチャンバ３３ｂの容積を一時的に増大させる区間と、マイナス側に電界がかかってチャンバ３３ｂの容積を一時的に減少させる区間とからなっており、この一連の動作によってインク滴が吐出される。図７（ｃ）の駆動電界７３ｂの場合は、プラス側に電界がかかってチャンバ３３ｂの容積を一時的に増大させるが、パルス幅が短いためにインク滴を吐出するほど大きな圧力変化にはならない。但し、ノズル開口部３２のメニスカスは振動するので、増粘したインクを攪拌することができる。図７（ｄ）の駆動電界７３ｃの場合は、電界がかかっていないのでチャンバ３３ｂ内には圧力変化が発生せず、インク滴は吐出しない。
【００５６】
外部回路からの出力データが“０”の時は、常にインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形を選択することも考えられるが、本実施形態では圧電セラミックの振動の繰り返しによる劣化を考慮し、インクの増粘が抑えられる程度に一定間隔で第２の駆動波形を選択し、その他は圧電セラミックの振動がない第３の駆動波形を選択するような構成とした。
【００５７】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録装置の記録データの制御を説明する電気回路ブロック図である。なお、上述した実施形態１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５８】
図６に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置はカウンタ回路５６の替わりに印字開始検知手段５７を設け、印字開始検知手段５７とＯＲ回路を外部回路５５内部に構成するようにした。これ以外の基本的な構成は、実施形態１のインクジェット記録装置と同一である。
【００５９】
記録データ５３は２ビット幅のデータを持っており、駆動回路５２に入力されるデータの値によって以下に説明する３つの駆動波形のうちのいずれかの駆動波形が選択され駆動回路５２から個別電極３５に出力される。例えば、駆動回路５２に入力されるデータ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“１１”の場合、インク滴を吐出する第１の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データの値５３（Ｄ１、Ｄ０）が“０１”の場合、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“００”の場合、メニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。なお、上記２ビットのデータにおいて、右側がＤ０で左側がＤ１である。
【００６０】
また、記録データ５３のＤ０信号は、制御手段からの１ビット幅の記録データと印字開始検知手段５７の出力とがＯＲ回路で接続されている。制御手段からの出力データが“０”で、且つ、印字開始検知手段５７の出力が“１”の場合に駆動回路５２へ入力される記録データ５３が“０１”となる。
【００６１】
ここで、印字開始検知手段５７は、制御手段からの情報により印字開始直前に出力が“１”となるような構成であり、印字開始直前の記録データは“０１”となる。このため、印字開始直前に吐出しない程度にメニスカスを振動させることができるので、インクの増粘を防ぐことができ、良好な印字結果が得られる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、主に、駆動回路５２、印字開始検知手段５７、制御手段、及びＯＲ回路によって駆動波形発生手段を構成している。
【００６３】
（他の実施形態）
なお、本実施形態では、駆動回路５２へ入力される記録データ５３を２ビット幅としたが、３ビット以上のデータ量を持ち、インク滴のドロップ量を変えて印字するような多値のインクジェット記録装置に使用してもかまわない。また、本実施形態１では、カウンタ回路５６をインクジェットヘッド２０内部で構成し、本実施形態２では、印字開始検知手段５７を外部回路５５内部で構成したが、これらの回路をインクジェットヘッド２０内部と外部回路５５のどちらで構成してもかまわない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェト式記録装置及びインクジェット式記録方法によれば、記録データによってインク滴を吐出する第１の駆動波形とインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形とメニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形とを選択しながら駆動波形を個別電極に与えるようにしたことにより、印字動作中であっても任意のノズルに対して吐出しない程度にメニスカスを振動させることができ、吐出しない程度にメニスカスを振動させるノズルの指定を簡便に行うことがでる。
【００６５】
また、吐出しないノズルに対して一定間隔で第２の駆動波形を与えるようにしたことにより、圧電セラミックへの余計な振動を抑えることができ、ヘッドの寿命に効果を得ることができる。
【００６６】
また、インクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形を、インク滴を吐出する第１の駆動波形と同じ電圧振幅で、且つ短いパルス幅で与えることにより、複雑な電圧制御を必要としない。
【００６７】
また、記録データが少なくとも２ビット以上の情報量を持ち、そのうちの１ビットを使用してインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形とメニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形を選択できるようにしたことにより、簡単なカウンタ回路の追加で定期的にメニスカスを振動させることができる。
【００６８】
また、印字開始直前にインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形を与えるようにしたことにより、印字開始直後から良好な印字が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの電気回路ブロックである。
【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの電気回路ブロックである。
【図７】本発明の実施形態に係る圧電セラミックプレートの断面図及び一対の個別電極に付与される駆動波形を示す図である。
【図８】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す概略斜視図である。
【図９】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１０】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット式記録装置
２０ インクジェットヘッド
３０ ヘッドチップ
３２ ノズル開口
３３ チャンバ
３４ 側壁
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 個別電極
４０ 流路基板
５０ 配線基板
５２ 駆動回路
５３ 記録データ
５４ 吐出タイミング信号
５５ 外部回路
５６ カウンタ回路
５７ 印字開始検知手段
７０、７１ａ〜７１ｃ、７２ 電圧駆動波形
７３ａ〜７３ｃ 電界駆動波形
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録装置に関し、ノズル開口部のインク増粘と乾燥を防止し安定的にインク滴を吐出させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのヘッドチップの一例の分解概略を図８に、また、要部断面を図９に示す。
【０００４】
図８及び図９に示すように、圧電セラミックプレート１０１には、複数のチャンバ１０２が並設され、各チャンバ１０２は、側壁１０３で分離されている。各チャンバ１０２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。このような各チャンバ１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０５が形成されている。
【０００５】
また、圧電セラミックプレート１０１のチャンバ１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を介して接合されている。このカバープレート１０７には、各チャンバ１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室１１１と、この共通インク室１１１の底部からチャンバ１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有する。
【０００６】
さらに、圧電セラミックプレート１０１とカバープレート１０７との接合体のチャンバ１０２が開口している端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、ノズルプレート１１５の各チャンバ１０２に対向する位置にはノズル開口１１７が形成されている。
【０００７】
なお、圧電セラミックプレート１０１のノズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されている。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、この配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【０００８】
このように構成されるヘッドチップでは、インク供給口１１２から各チャンバ１０２内にインクを充填し、所定のチャンバ１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が撓み変形してチャンバ１０２内の容積が一時的に変化し、これにより、チャンバ１０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。
【０００９】
例えば、図１０に示すように、チャンバ１０２ａに対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合には、そのチャンバ１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０５ｃ，１０５ｄを接地するようにする。これにより、側壁１０３ａ，１０３ｂにはチャンバ１０２ａに向かう方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側壁１０３ａ，１０３ｂがチャンバ１０２ａ方向に撓み変形し、チャンバ１０２ａ内の容積が減少してインクに対する圧力が増加し、ノズル開口１１７からインクが吐出する。
【００１０】
このようなインクジェットヘッドにおいては、頻繁に吐出動作が行われるノズル開口部では順次新しいインクが供給されるためにインクの乾燥が殆ど無いが、インクの吐出が休止状態または非吐出のデータが連続して同一のチャンバに対して入力されると、ノズル開口部のインクは空気にさらされたままになるので乾燥し増粘し、この状態でインクの吐出を行うと吐出速度の低下、飛行曲がり、目詰まりを生じさせる。
【００１１】
このため、ヘッドを印字領域外に移動してインクを強制的に吐出したり、ノズルプレート側にキャップを当てて吸引するなどして、増粘したインクを排出する動作を定期的に行うことが提案されている。
【００１２】
また、上述した増粘したインクを排出する方法ではインク消費量の増加を招き、印字を中断する必要があるため印字速度が低下し、これを解決するためにインクが吐出しない程度に低い電圧で圧電セラミックを駆動してメニスカスを振動させ増粘したメニスカス表面のインクを攪拌させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭５５−１２３４７６号公報（第５頁）
【００１４】
【特許文献１】
特開昭５７−６１５７６号公報（第１−２頁、第２図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した吐出しない程度の低い電圧でメニスカスを振動させる方法においては、印字動作中に記録データの指定によりインクを吐出しないノズルに対してメニスカスを振動させようとすると、吐出するノズルと吐出しないノズルに印可する電圧を変えなければならず、電圧制御や駆動回路が複雑になるという問題がある。本発明は、このような事情に鑑み、複雑な電圧制御を必要とせず、印字動作中であっても任意のノズルに対して吐出しない程度にメニスカスを振動させることによりノズル開口部のインクの増粘を抑制することができ、且つメニスカスを振動させるノズルの指定を簡便に行うことができるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧電セラミックプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられ、前記電極に電圧駆動波形を与え前記側壁に駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
外部回路から出力される印字に係る記録データに基づいて、前記ノズル開口からインク滴を吐出する第１の駆動波形、または前記ノズル開口からインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させる第２の駆動波形のいずれかを選択しながら前記電極に電圧駆動波形を出力する駆動波形発生手段を具備することを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１７】
本発明の第２の態様は、前記第１の駆動波形と前記第２の駆動波形に加えて、ノズル開口部のメニスカスを振動させない第３の駆動波形のうちのいずれかの駆動波形を前記記録データにより選択しながら前記電極に電圧駆動波形を出力する駆動波形発生手段を具備することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドにある。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、１つのチャンバに対する前記記録データが少なくとも２ビット以上の情報量を持ち、該情報量未満の１ビットを使用して第２の駆動波形と第３の駆動波形を選択可能に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記記録データのうち１ビットを使用して前記第２の駆動波形と前記第３の駆動波形を選択可能に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第１〜４の態様の何れかにおいて、前記第２の駆動波形の電圧振幅が前記第１の駆動波形と同じで、前記第２の駆動波形のパルス幅が前記第１の駆動波形より短いことを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第１〜５の態様の何れかにおいて、印字開始直前に前記第２の駆動波形を前記電極に与えることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２２】
本発明の第７の態様は、第１〜５の態様の何れかにおいて、前記ノズルからのインク吐出を制御する吐出タイミング信号の回数を数えるカウンタ回路を備え、該カウンタ回路において計数した所定の回数毎に定期的に前記第２の駆動波形を前記電極に与えることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第８の態様は、第１または第２の態様において、前記駆動波形発生手段は、前記電極に駆動波形を出力する駆動回路と、前記ノズルからのインク吐出を制御する吐出タイミング信号の回数を数えるカウンタ回路と、外部回路から出力される印字に係る前記記録データと前記カウンタ回路から出力されるデータとの論理和を演算して前記駆動回路に出力ＯＲ回路と、からなることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第１または第２の態様において、前記駆動波形発生手段は、前記電極に駆動波形を出力する駆動回路と、前記記録データを出力する制御手段からの情報に基づいて、印字開始直前であることを検出する印字開始検知手段と、前記制御手段から出力される前記記録データと前記印字開始検知手段から出力されるデータとの論理和を演算して前記駆動回路に出力ＯＲ回路と、からなることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２５】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の態様の何れかのインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００２７】
本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、図１に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド２０と、このインクジェットヘッド２０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１と、フレキシブルチューブからなるインク供給管９１を介してインクを供給するインク貯留手段の一部であるインクタンク９０とを具備し、キャリッジ１１は、一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００２８】
また、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６，１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６，１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００２９】
そして、これら搬送ローラ１６，１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００３０】
なお、各インクジェットヘッド２０は、単色のインクを吐出する大型タイプであり、例えば、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のインクに対応して４つ並設されてキャリッジ１１に搭載されている。
【００３１】
また、各色のインクが充填されている各インクタンク９０は、キャリッジ１１の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド２０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド２０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【００３２】
さらに、インクジェット式記録装置１０には、詳しくは後述するが、各インクジェットヘッド２０の駆動回路のそれぞれに印字データ等を送信するための図示しない外部回路が設けられている。
【００３３】
なお、このようなインクジェット式記録装置１０では、例えば、起動時、印刷開始前等の所定のタイミング、あるいは任意のタイミングで、インクジェットヘッド２０のノズルプレート表面をワイピングして付着したインクを除去する、いわゆるクリーニング動作が行われる。
【００３４】
ここで、図２〜図４を参照して、上述したインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッドについて説明する。なお、図２は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、図３は、インクジェットヘッドの要部断面図であり、図４は、ヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。
【００３５】
図示するように、本実施形態のインクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ３０と、この一方面側に設けられる流路基板４０と、ヘッドチップ３０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板５０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート６０に固定されている。
【００３６】
ヘッドチップ３０を構成する圧電セラミックプレート３１には、ノズル開口３２に連通する複数の溝３３が並設され、各溝３３は、側壁３４で隔離されている。各溝３３の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート３１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝３３の幅方向両側の側壁３４には、溝３３の開口側に長手方向に亘って駆動電界印加用の電極３５が形成されている。
【００３７】
圧電セラミックプレート３１に形成される各溝３３は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成されてしまう。また、各溝３３内に形成される電極３５は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３８】
このような溝３３の両側の側壁３４の開口側に設けられた電極３５には、フレキシブルプリンテッドサーキット（ＦＰＣ）５１の一端が接続され、ＦＰＣ５１の他端側は、配線基板５０上の駆動回路５２に接続されることで、電極３５は駆動回路５２に電気的に接続されている。
【００３９】
さらに、圧電セラミックプレート３１の溝３３の開口側には、インク室プレート３６が接合されている。インク室プレート３６には、貫通して形成された共通インク室３６ａが並設された溝３３全体に亘って設けられている。
【００４０】
なお、インク室プレート３６は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート３１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００４１】
また、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面には、ノズルプレート３７が接合されており、ノズルプレート３７の各溝３３に対向する位置にはノズル開口３２が形成されている。
【００４２】
本実施形態では、ノズルプレート３７は、圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の溝３３が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３７は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口３２を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３７の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４３】
さらに、この圧電セラミックプレート３１とインク室プレート３６との接合体の各溝３３が開口している端面側の外周面には、この接合体が係合する係合孔３８が設けられたノズル支持プレート３９が接合されている。なお、このノズル支持プレート３９は、ノズルプレート３７の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３７を安定して保持するためのものである。
【００４４】
そして、このような構成のヘッドチップ３０は、圧電セラミックプレート３１のインク室プレート３６とは反対側の面がベースプレート６０に接合固定されている。一方、このインク室プレート３６の一方面には、流路基板４０が接合されいる。
【００４５】
なお、この流路基板４０の表面には、ベースプレート６０に沿って突出して設けられてインク供給路４１が開口する連結部４２が設けられており、この連結部４２にはステンレス管等で形成されたインク連通管４３の一端部側が接続されている。そして、このインク連通管４３の他端側は、例えば、インクカートリッジ等のインクタンクにインク供給管９１を介して接続されて所定量のインクを一時的に貯留するインク貯留部８０に接続されている（図１参照）。
【００４６】
ここで、駆動回路への記録データ入力と駆動回路から各チャンバ３３内の側壁３４に設けられた一対の個別電極３５に駆動信号を出力する駆動手段を詳細に説明する。なお、図５は、インクジェットヘッド２０の電気回路ブロック図である。
【００４７】
図５に示すように、駆動回路５２には、各チャンバ３３に対応する記録データ５３がシリアルに入力され、その後、吐出タイミング信号５４が入力されることにより、駆動波形が電極３５に出力される。
【００４８】
記録データ５３は２ビット幅のデータを持っており、駆動回路５２に入力されるデータの値によって以下に説明する３つの駆動波形のうちのいずれかの駆動波形が選択され駆動回路５２から個別電極３５に出力される。例えば、駆動回路５２に入力されるデータ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“１１”の場合、インク滴を吐出する第１の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データの値５３（Ｄ１、Ｄ０）が“０１”の場合、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“００”の場合、メニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。なお、上記２ビットのデータにおいて、右側がＤ０で左側がＤ１である。
【００４９】
また、記録データ５３のＤ０信号は、外部回路５５からの１ビット幅の記録データとカウンタ回路５６の出力とがＯＲ回路で接続されている。外部回路５５からの出力データが“０”で、且つ、カウンタ回路５６の出力が“１”の場合に駆動回路５２へ入力される記録データ５３が“０１”となる。
【００５０】
ここで、カウンタ回路５６は印字中において吐出タイミング信号５４の入力回数を数えながら定期的に出力が“１”となるような回路であり、この回路を挿入することにより、印字中において 外部回路５５から“０”データが連続して入力された場合にも、駆動回路５２へ入力される記録データ５３が定期的に“０１”になりインクの増粘を防ぐことができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、主に、駆動回路５２、カウンタ回路５６、及びＯＲ回路によって駆動波形発生手段を構成している。
【００５２】
ここで、第１〜第３の駆動波形について詳細に説明する。なお、図７（ａ）は、一つのチャンバ部分についての圧電セラミックプレートの断面図であり、図７（ｂ）〜図７（ｄ）は個別電極３５に付与される駆動波形を示す図である。
【００５３】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）に示す駆動波形７０〜７２は、各チャンバ３３ａ〜３３ｃ内の一対の電極３５ａ〜３５ｃにそれぞれ印加される駆動電圧を示し、駆動波形７３は、駆動電圧を示す駆動波形７０〜７２によってチャンバ３３ｂの両側の側壁３４ａ、３４ｂに発生させる駆動電界を示す駆動波形である。
【００５４】
また、図７（ｂ）の７１ａはインク滴を吐出する第１の駆動波形であり、図７（ｃ）の７１ｂはインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形であり、図７（ｄ）の７１ｃはメニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形である。該当チャンバの側壁を挟んで外側の電極３５ａ、３５ｃに付与される駆動波形７０、７２は図７（ｂ）〜図７（ｄ）で同様であり、該当チャンバの電極３５ｂに付与される駆動波形７１ａ〜７１ｃによって側壁３４ａ、３４ｂに加わる駆動電界７３ａ〜７３ｃが異なる。
【００５５】
図７（ｂ）の駆動電界７３ａは、プラス側に電界がかかってチャンバ３３ｂの容積を一時的に増大させる区間と、マイナス側に電界がかかってチャンバ３３ｂの容積を一時的に減少させる区間とからなっており、この一連の動作によってインク滴が吐出される。図７（ｃ）の駆動電界７３ｂの場合は、プラス側に電界がかかってチャンバ３３ｂの容積を一時的に増大させるが、パルス幅が短いためにインク滴を吐出するほど大きな圧力変化にはならない。但し、ノズル開口部３２のメニスカスは振動するので、増粘したインクを攪拌することができる。図７（ｄ）の駆動電界７３ｃの場合は、電界がかかっていないのでチャンバ３３ｂ内には圧力変化が発生せず、インク滴は吐出しない。
【００５６】
外部回路からの出力データが“０”の時は、常にインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形を選択することも考えられるが、本実施形態では圧電セラミックの振動の繰り返しによる劣化を考慮し、インクの増粘が抑えられる程度に一定間隔で第２の駆動波形を選択し、その他は圧電セラミックの振動がない第３の駆動波形を選択するような構成とした。
【００５７】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録装置の記録データの制御を説明する電気回路ブロック図である。なお、上述した実施形態１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５８】
図６に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置はカウンタ回路５６の替わりに印字開始検知手段５７を設け、印字開始検知手段５７とＯＲ回路を外部回路５５内部に構成するようにした。これ以外の基本的な構成は、実施形態１のインクジェット記録装置と同一である。
【００５９】
記録データ５３は２ビット幅のデータを持っており、駆動回路５２に入力されるデータの値によって以下に説明する３つの駆動波形のうちのいずれかの駆動波形が選択され駆動回路５２から個別電極３５に出力される。例えば、駆動回路５２に入力されるデータ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“１１”の場合、インク滴を吐出する第１の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データの値５３（Ｄ１、Ｄ０）が“０１”の場合、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。また、データ５３（Ｄ１、Ｄ０）の値が“００”の場合、メニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形が選択されて個別電極３５に出力される。なお、上記２ビットのデータにおいて、右側がＤ０で左側がＤ１である。
【００６０】
また、記録データ５３のＤ０信号は、制御手段からの１ビット幅の記録データと印字開始検知手段５７の出力とがＯＲ回路で接続されている。制御手段からの出力データが“０”で、且つ、印字開始検知手段５７の出力が“１”の場合に駆動回路５２へ入力される記録データ５３が“０１”となる。
【００６１】
ここで、印字開始検知手段５７は、制御手段からの情報により印字開始直前に出力が“１”となるような構成であり、印字開始直前の記録データは“０１”となる。このため、印字開始直前に吐出しない程度にメニスカスを振動させることができるので、インクの増粘を防ぐことができ、良好な印字結果が得られる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、主に、駆動回路５２、印字開始検知手段５７、制御手段、及びＯＲ回路によって駆動波形発生手段を構成している。
【００６３】
（他の実施形態）
なお、本実施形態では、駆動回路５２へ入力される記録データ５３を２ビット幅としたが、３ビット以上のデータ量を持ち、インク滴のドロップ量を変えて印字するような多値のインクジェット記録装置に使用してもかまわない。また、本実施形態１では、カウンタ回路５６をインクジェットヘッド２０内部で構成し、本実施形態２では、印字開始検知手段５７を外部回路５５内部で構成したが、これらの回路をインクジェットヘッド２０内部と外部回路５５のどちらで構成してもかまわない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェト式記録装置及びインクジェット式記録方法によれば、記録データによってインク滴を吐出する第１の駆動波形とインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させノズル開口部のインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形とメニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形とを選択しながら駆動波形を個別電極に与えるようにしたことにより、印字動作中であっても任意のノズルに対して吐出しない程度にメニスカスを振動させることができ、吐出しない程度にメニスカスを振動させるノズルの指定を簡便に行うことがでる。
【００６５】
また、吐出しないノズルに対して一定間隔で第２の駆動波形を与えるようにしたことにより、圧電セラミックへの余計な振動を抑えることができ、ヘッドの寿命に効果を得ることができる。
【００６６】
また、インクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形を、インク滴を吐出する第１の駆動波形と同じ電圧振幅で、且つ短いパルス幅で与えることにより、複雑な電圧制御を必要としない。
【００６７】
また、記録データが少なくとも２ビット以上の情報量を持ち、そのうちの１ビットを使用してインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形とメニスカスを振動させずインク滴の吐出もしない第３の駆動波形を選択できるようにしたことにより、簡単なカウンタ回路の追加で定期的にメニスカスを振動させることができる。
【００６８】
また、印字開始直前にインクの増粘を防ぐことができる第２の駆動波形を与えるようにしたことにより、印字開始直後から良好な印字が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの電気回路ブロックである。
【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの電気回路ブロックである。
【図７】本発明の実施形態に係る圧電セラミックプレートの断面図及び一対の個別電極に付与される駆動波形を示す図である。
【図８】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す概略斜視図である。
【図９】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１０】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット式記録装置
２０ インクジェットヘッド
３０ ヘッドチップ
３２ ノズル開口
３３ チャンバ
３４ 側壁
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ 個別電極
４０ 流路基板
５０ 配線基板
５２ 駆動回路
５３ 記録データ
５４ 吐出タイミング信号
５５ 外部回路
５６ カウンタ回路
５７ 印字開始検知手段
７０、７１ａ〜７１ｃ、７２ 電圧駆動波形
７３ａ〜７３ｃ 電界駆動波形
Claims (10)
- 圧電セラミックプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられ、前記電極に電圧駆動波形を与え前記側壁に駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
外部回路から出力される印字に係る記録データに基づいて、前記ノズル開口からインク滴を吐出する第１の駆動波形、または前記ノズル開口からインク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させる第２の駆動波形のいずれかを選択しながら前記電極に電圧駆動波形を出力する駆動波形発生手段を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記第１の駆動波形と前記第２の駆動波形に加えて、ノズル開口部のメニスカスを振動させない第３の駆動波形のうちのいずれかの駆動波形を前記記録データにより選択しながら前記電極に電圧駆動波形を出力する駆動波形発生手段を具備することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
- 請求項２において、１つのチャンバに対する前記記録データが少なくとも２ビット以上の情報量を持ち、該情報量未満の１ビットを使用して第２の駆動波形と第３の駆動波形を選択可能に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項３において、前記記録データのうち１ビットを使用して前記第２の駆動波形と前記第３の駆動波形を選択可能に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１〜４の何れかにおいて、前記第２の駆動波形の電圧振幅が前記第１の駆動波形と同じで、前記第２の駆動波形のパルス幅が前記第１の駆動波形より短いことを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１〜５の何れかにおいて、印字開始直前に前記第２の駆動波形を前記電極に与えることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１〜５の何れかにおいて、前記ノズルからのインク吐出を制御する吐出タイミング信号の回数を数えるカウンタ回路を備え、該カウンタ回路において計数した所定の回数毎に定期的に前記第２の駆動波形を前記電極に与えることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 前記駆動波形発生手段は、前記電極に駆動波形を出力する駆動回路と、前記ノズルからのインク吐出を制御する吐出タイミング信号の回数を数えるカウンタ回路と、外部回路から出力される印字に係る前記記録データと前記カウンタ回路から出力されるデータとの論理和を演算して前記駆動回路に出力ＯＲ回路と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
- 前記駆動波形発生手段は、前記電極に駆動波形を出力する駆動回路と、前記記録データを出力する制御手段からの情報に基づいて、印字開始直前であることを検出する印字開始検知手段と、前記制御手段から出力される前記記録データと前記印字開始検知手段から出力されるデータとの論理和を演算して前記駆動回路に出力ＯＲ回路と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
- 請求項１〜９の何れかのインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
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