JPH0899408A

JPH0899408A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH0899408A
Application number: JP23810294A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Saito; 勉斎藤; Tetsuro Itakura; 哲朗板倉; Yoichi Tokai; 陽一東海; Kazushi Nagato; 一志永戸; Hisako Tanaka; 久子田中; Shuzo Hirahara; 修三平原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JP3432914B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高画質、高速記録を実現する超音波ビームを
利用インクジェット記録装置を提供する。【構成】超音波ビームの圧力によりインク滴を飛翔さ
せて被記録上に画像を記録するインクジェット記録装置
であって、複数の圧電素子を等間隔で配列して構成され
る圧電素子アレイ１０と、圧電素子アレイ１０から放射
される超音波を互いに干渉させてインク１６内に圧電素
子アレイ１０の配列方向に集束させる超音波干渉層１１
と、超音波発生素子アレイ１０の同時駆動すべき超音波
発生素子群の配列方向中央部に位置する超音波発生素子
を第１のグループとし、この第１のグループの配列方向
両側に位置する超音波発生素子を第２のグループとし
て、第１および第２のグループの超音波発生素子に互い
に逆相の２相駆動信号を与える動作を超音波発生素子群
の位置を順次ずらせて繰り返す駆動回路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体インクを液滴化し
て記録媒体上に飛翔させることで画像を記録するインク
ジェット記録装置に係り、特に圧電、電歪あるいは磁歪
振動子などで構成される超音波発生素子アレイにより放
射される超音波ビームの圧力によりインク滴を飛翔させ
るインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体インクを液滴と呼ばれる小さな粒状
にして記録媒体上に飛翔させることにより画点を形成し
て画像を記録する装置は、インクジェットプリンタとし
て実用化されている。このインクジェットプリンタは、
他の記録方法と比べて騒音が少なく、現像や定着などの
処理が不要であるという利点を有し、普通紙記録技術と
して注目されている。インクジェットプリンタの方式は
現在までに数多く考案されているが、特に（ａ）発熱体
の熱により発生する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる
方式（例えば特公昭56-9429 、特公昭61-59911など）、
（ｂ）圧電素子によって発生される機械的な圧力パルス
によりインク滴を飛翔させる方式（例えば特公昭53-121
38など）が代表的なものである。

【０００３】インクジェットプリンタに使用される記録
ヘッドとしては、キャリッジに搭載されて記録紙の搬送
方向（副走査方向）に対し直交する方向（主走査方向）
に移動しながら記録を行うシリアル走査型ヘッドが実用
されている。このシリアル走査型ヘッドでは、機械的に
移動しながら記録を行うため、記録スピードを早くする
ことが難しい。そこで、記録ヘッドを記録紙の幅と同じ
サイズの長尺ヘッドとして機械的な可動部分を減らし、
記録スピードを上げることができるいわゆるライン走査
型ヘッドも考えられているが、このようなライン走査型
ヘッドを実現することは、次の理由から簡単ではない。

【０００４】インクジェット記録方式は本質的に、溶媒
の蒸発や揮発によって局部的なインクの濃縮が生じやす
く、これが解像度に対応した個別の細いノズルでの目詰
まりの原因となる。このため、インクジェットの形成に
蒸気の圧力を使う方式では、インクとの熱的あるいは化
学的な反応などによる不溶物の付着が、また圧電素子に
よる圧力を使う方式では、インク流路などでの複雑な構
造がさらに目詰まりを誘起し易くする。数十〜百数十程
度のノズルを使用するシリアル走査型ヘッドでは、目詰
まりの頻度を低く抑えることができるようになっている
が、数千もの多数のノズルを必要とするライン走査型ヘ
ッドでは、確率的にかなり高い頻度で目詰まりが発生
し、信頼性の点で大きな問題となる。

【０００５】さらに、従来のインクジェット記録装置
は、解像度の向上には適していないという問題点もあ
る。つまり蒸気の圧力を使う方法では、直径２０μｍ
（これは記録紙上に直径５０数μｍくらいの記録ドット
に相当する）以下の粒径のインク滴を生成するのが難し
く、また圧電素子が発生する圧力を使う方式では、記録
ヘッドが複雑な構造となるために加工技術上の問題で解
像度の高いヘッドが作りにくいからである。

【０００６】これらの欠点を克服するため、薄膜圧電体
により構成された圧電素子アレイによって発生する超音
波ビームの圧力を用いてインク液面からインクを飛翔さ
せる方式がIBM TDB,vol.16,No.4,pp.1168(1973-10)，US
P-4308547(1981) ，USP-4697195(1987) ，USP-4751529
(1988) ，USP-4751530(1988) ，USP-5041849(1991) ，
特開昭62-66943，特開昭63-162253 ，特開昭63-166545
，特開昭63-166546 ，特開昭63-166548 ，特開昭63-31
2157 ，特開平3-200199，特開平4-296562，特開平4-296
563，特開平4-356328，特開平5-278218などにより提案
されている。この方式は個別のドット毎のノズルやイン
ク流路の隔壁を必要としない、いわゆるノズルレスの方
式であるため、ラインヘッド化する上での大きな障害で
あった目詰まりの防止と復旧に対して有効である。ま
た、非常に小さい径のインク滴を安定に生成し飛翔させ
ることができるため、高解像度化にも適している。

【０００７】しかし、この方式の欠点は記録画点あるい
は解像度よりも大きな、例えば記録画点の３０倍にもな
る直径の音響レンズを用いて超音波ビームをインク内に
集束させるため、記録ヘッドとしては１本の圧電素子ア
レイだけで必要な解像度を得ることができず、複数本の
圧電素子アレイを千鳥状に配列して構成される記録ヘッ
ドを使って合間を埋める必要があることである。このよ
うな千鳥配列の構造をとる記録ヘッドは、周期的な濃度
むらや隣接ドットとのわずかな位置ずれなど、画質の面
から見て問題が多い。

【０００８】記録ヘッドを千鳥状に配列することなく超
音波ビームを集束させるために、複数の圧電素子を一列
に配列した一次元の圧電素子アレイを用い、隣接する複
数の圧電素子からの超音波を互いにインク室内で干渉さ
せて集束させる、いわゆるフェーズドアレイ走査を行う
方法（特開平2-184443）も提案されている。このような
方法を用いたインクジェット記録装置では、各々の圧電
素子はバースト的に印加される一定周波数の交流電圧あ
るいはパルス電圧によってその周波数に同期した周波数
の超音波を発生するが、フェーズドアレイ走査を行うに
は、圧電素子アレイから放射される超音波ビームが所定
の位置に集束するように、隣接する圧電素子から発生さ
れる超音波の位相を厳密に設定しなければならない。

【０００９】圧電素子アレイから放射される超音波ビー
ムを所定の深さの位置に集束させてリニア走査を行う技
術は、医用機器の分野で超音波診断装置として既に実用
化されており、例えば特公昭62-15215などが提案されて
いる。この場合、圧電素子を駆動するために精密に制御
された多数の位相値を持つ駆動信号源が必要となる。こ
のようなフェーズドアレイ走査技術を超音波ビームの圧
力によりインクを飛翔させるインクジェット記録装置に
適用する場合、次の点が問題となる。

【００１０】圧電素子アレイから放射される超音波ビー
ムによる圧力でインクを飛翔させる場合、飛翔するイン
ク滴の大きさは超音波の周波数に強く依存することが分
かっている。プリンタとして必要な解像度を得ようとす
ると、圧電素子を駆動する駆動信号の周波数は、医用機
器の場合と異なり、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚといった範
囲の高い周波数が必要となる。このような高い周波数の
駆動信号をフェーズドアレイ走査を行うのに必要な高い
精度で位相を制御して各圧電素子アレイの圧電素子に印
加するためには、駆動回路から圧電素子アレイまでの長
い配線距離による駆動信号の遅延や、駆動回路内での遅
延時間のばらつきについて、ナノセコンド（１０^-9秒）
オーダという極めて高い精度が要求され、駆動回路に過
大な負担が強いられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、超音
波ビームの圧力でインク液面からインク滴を飛翔させて
記録を行う超音波モード利用のインクジェット記録方式
のうち、圧電素子アレイを千鳥配列したヘッドを用いる
方式は、周期的な濃度むらや隣接ドット間の僅かなずれ
などによる画質劣化の問題があり、また従来のフェーズ
ドアレイ走査を用いた方式は、高い周波数の駆動信号を
高精度に位相制御して圧電素子アレイに与えるために駆
動回路に過大な負担が強いられるという問題があった。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決し、超
音波発生素子アレイの配列方向に均一な間隔でインク滴
を飛翔させることができ、しかも超音波発生素子アレイ
を駆動する駆動回路の負担を軽減できるインクジェット
記録装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は液体インクをインク滴として飛翔させるた
めの超音波ビームを放射する超音波発生素子アレイを等
間隔配列で構成し、この超音波発生素子アレイをフレネ
ル回折帯板の原理に基づく幅とピッチを丸めてグルーピ
ングして２相駆動信号で駆動することにより、フェーズ
ドアレイ走査を実現するようにしたことを骨子とする。

【００１４】すなわち、本発明に係るインクジェット記
録装置は、液体インクを所定の液面を有するように保持
するインク保持手段と、複数の超音波発生素子を等間隔
で配列して構成され、所定の駆動信号が与えられること
によって前記液体インクの液面上に集束つかつ該液面に
沿ってライン状に移動する超音波ビームを放射する超音
波発生素子アレイと、この超音波発生素子アレイから同
時駆動すべき連続した所定数の超音波発生素子群を選択
し、該超音波発生素子群の配列方向中央部に位置する一
部の超音波発生素子を第１のグループとし、この第１の
グループの前記配列方向両側に位置する少なくとも一部
の超音波発生素子を第２のグループとして、これら第１
および第２のグループの超音波発生素子に互いに逆相の
２相駆動信号を与える動作を同時駆動すべき超音波発生
素子群の位置を順次ずらせて繰り返し行う駆動手段とを
備えたことを基本的な特徴とする。

【００１５】ここで、駆動手段はより具体的には同時駆
動すべき超音波発生素子群の各超音波発生素子をフレネ
ル回折帯板の式から求められる、超音波を通過すべき第
１の領域および超音波の位相を半波長シフトすべき第２
の領域のいずれに割り当てるかを決定し、第１の領域に
割り当てられた超音波発生素子を第１のグループとし、
第２の領域に割り当てられた超音波発生素子を第２のグ
ループとして、これら第１および第２のグループの超音
波発生素子に互いに逆相の２相駆動信号を与える動作を
同時駆動すべき超音波発生素子群の位置を順次ずらせて
繰り返し行う。

【００１６】また、駆動手段が２相駆動信号を与えるか
否かを記録すべき画像信号に基づいて制御する制御手段
をさらに備えることを特徴とする。

【００１７】また、同時駆動すべき超音波発生素子群に
対応する画素の画像信号に基づいて、駆動手段が前記２
相駆動信号を与える時間を制御する制御手段をさらに備
えたことを特徴とする。

【００１８】また、制御手段は超音波発生素子アレイの
各超音波発生素子に対応して設けられ、２相駆動信号お
よび無駆動信号を入力とし、記録すべき画像信号に基づ
く超音波発生素子群の選択情報と２相駆動信号の選択情
報に基づいて該２相駆動信号のいずれかの位相の駆動信
号または無駆動信号を選択して対応する超音波発生素子
に供給する制御を駆動手段に対して行うことを特徴とす
る。

【００１９】また、駆動手段は同時駆動すべき超音波発
生素子群における超音波発生素子数を超音波発生素子ア
レイの超音波発生素子配列方向で交互に奇数および偶数
にすることを特徴とする。

【００２０】超音波発生素子アレイの超音波発生素子の
総数は、少なくとも記録すべき一列の画素数に同時駆動
すべき超音波発生素子群における超音波発生素子数を加
えた数とすることが望ましい。

【００２１】本発明に係る他のインクジェット記録装置
は、液体インクを所定の液面を有するように保持するイ
ンク保持手段と、複数の超音波発生素子を等間隔で配列
して構成されると共に複数のグループに分割され、所定
の駆動信号が与えられることによって液体インクの液面
上に集束しかつ該液面に沿ってライン状に移動する超音
波ビームを放射する超音波発生素子アレイと、この超音
波発生素子アレイの各グループから同時駆動すべき連続
した所定数の超音波発生素子群を選択し、各グループ毎
に該超音波発生素子群に駆動信号を与える動作を該超音
波発生素子群の位置を順次ずらせて繰り返し行う駆動手
段と、これらの各グループに対応してそれぞれ設けら
れ、駆動手段が同時駆動すべき超音波発生素子群に駆動
信号を与えるか否かを該超音波発生素子群に対応する画
素の画像信号に基づいて制御する複数の制御手段とを備
え、同時駆動すべき超音波発生素子群が超音波発生素子
アレイの２つのグループにまたがる場合に、該２つのグ
ループにまたがる複数の超音波発生素子に対応する画素
の画像信号を該２つのグループに対応した制御手段の双
方に入力することを特徴とする。

【００２２】また、本発明はインク保持手段および超音
波発生素子アレイを有する記録ヘッド部により被記録体
上に１ラインの画点を記録しつつ該記録ヘッド部に対し
て該被記録体を該超音波発生素子アレイの配列方向と直
交する方向に相対的に連続的に移動させつつ該被記録体
上に画像を記録するインクジェット記録装置において、
少なくとも超音波発生素子アレイのグループの数と同数
のライン分の記録すべき画像信号を記憶可能な記憶手段
と、この記憶手段に記憶された同一ラインの各グループ
に対応する画像信号を１ライン分ずつ順次ずらせて該各
グループに対応する制御手段に転送する転送手段とを備
えたことを特徴とする。

【００２３】

【作用】このように本発明では、超音波発生素子アレイ
の同時駆動すべく超音波発生素子群をフレネル回折帯板
の考えに基づく幅とピッチを丸めた形でグルーピングし
た上で、各グループに２相駆動信号のいずれかの位相の
駆動信号を与えることにより、フェーズドアレイ走査が
実現される。これにより、インク液面に対して超音波ビ
ームが集束される方向および位置が定形化され、インク
滴の大きさおよび飛翔方向が均一になるため、インク滴
を超音波発生素子アレイの配列方向に均一な間隔で飛翔
させることができ、画素ピッチの均一化を達成できる。

【００２４】そして、本発明では２相駆動信号を用いて
超音波発生素子アレイを駆動することでフェーズドアレ
イ走査が可能となるため、駆動信号として正確に位相制
御された位相差を持つ多位相の信号を必要とする従来の
フェーズドアレイ走査に比較して駆動回路を極めて簡単
に構成することができる。

【００２５】この場合、２相駆動信号を与えるか否かを
記録すべき画像信号に基づいて制御することにより、画
像信号に応じてインク滴を飛翔させて画像記録を行うこ
とができる。

【００２６】同時駆動すべき超音波発生素子群の中の超
音波発生素子数を交互に奇数と偶数にすると、飛翔する
インク滴のピッチ、すなわち画素ピッチを同時駆動され
る超音波発生素子数を奇数または偶数のいずれかに固定
した場合に比較して２倍にすることができる。

【００２７】超音波発生素子の総数を少なくとも記録す
べき一列の画素数に同時駆動すべき超音波発生素子群に
おける超音波発生素子数を加えた数とすれば、必要とす
る記録幅全域にわたって問題なく記録ができる。

【００２８】超音波発生素子アレイを複数のグループに
分割して各グループを同時に駆動することで記録速度を
向上させる際、同時駆動すべき超音波発生素子群が超音
波発生素子アレイの２つのグループにまたがる場合、そ
の２つのグループにまたがる複数の超音波発生素子に対
応する画素の画像信号を該２つのグループに対応した制
御手段の双方に入力して、グループ間の境界でのつなぎ
処理を行うことにより、グループ間の境界部分で連続性
を保って走査記録を行うことが可能となる。

【００２９】一方、超音波ビームによるフェーズアレイ
走査を主走査とし、これと被記録体を主走査方向と直角
方向に相対的に移動させる副走査を組み合わせて２次元
の画像記録を行うに際して、特に超音波発生素子アレイ
を複数のグループに分割して駆動する分割駆動を用い、
かつ副走査が連続移動の場合には、記録すべき画像信号
を少なくとも該グループの数と同数の複数ライン分一旦
記憶保持した後、同一ラインの各グループに対応する画
像信号を１ライン分ずつ順次ずらせて各グループに対応
する制御手段に転送することにより、主走査のラインを
１本の連続した直線にすることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。（第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例に係る
インクジェット記録装置における記録ヘッド部の一部を
模式的に示した図である。なお、本実施例では超音波発
生素子として圧電素子を用い、これを一次元のアレイ状
に配列している。

【００３１】同図において、超音波干渉層１１は記録ヘ
ッドの支持体と圧電素子アレイ１０とインク１６間の音
響的整合層を兼ねる層であり、例えばガラスにより作ら
れている。この超音波干渉層１１の裏面側に、金属薄膜
からなる共通電極１２を介して圧電体層１３が形成され
ている。圧電体層１３は、ＺｎＯあるいはＰＺＴなどの
材料をスパッタリングのような膜の厚みを任意にコント
ロールできる成膜方法により、超音波干渉層１１の裏面
全面にあるいは帯状に形成したものである。超音波干渉
層１１の表面には、複数の個別電極１４が記録ドットに
相当するピッチで形成されている。圧電体層１３の厚み
は、使用する超音波の波長によって決まり、圧電体層１
３を挟む金属の共通電極１２および個別電極１４の等価
的厚みとの合計が超音波波長の半分となるように設計さ
れている。

【００３２】共通電極１２と圧電体層１３および個別電
極１４により、超音波発生素子アレイである圧電素子ア
レイ１０が構成されている。図１では、圧電素子アレイ
１０は圧電素子が８素子分しか示されていないが、実際
のインクジェットヘッド、例えば解像度６００ｄｐｉで
Ａ４サイズの長手方向の寸法に相当する長さを持つライ
ン型ヘッドの場合には、約５０００素子の圧電素子を一
列に配列する。この場合、圧電素子アレイ１０の各圧電
素子は要求される記録密度で定まる等間隔で一列に配列
される。

【００３３】超音波干渉層１１の表面側には、断面台形
のスリット状のノズル孔兼インク室を形成したノズル基
板１５が、圧電素子アレイ１０の真上にノズル孔兼イン
ク室が位置するように張り合わされている。ノズル孔兼
インク室には、液状のインク１６が満たされている。

【００３４】さらに、圧電体素子アレイ１０とインク１
６との境界には、１次元のフレネル回折帯板１７が形成
されている。このフレネル回折帯板１７は、回折中心か
らの距離をｘとすると、ｘ＝０〜１^1/2Ｋ，３^1/2Ｋ〜
５^1/2Ｋ，７^1/2Ｋ〜９^1/2Ｋ，１１^1/2Ｋ〜１３^1/2
Ｋ，…の位置に超音波を位相シフトを伴わずに通過させ
る第１の領域、ｘ＝１^1/2Ｋ〜３^1/2Ｋ，５^1/2Ｋ〜７
^1/2Ｋ，９^1/2Ｋ〜１１^1/2Ｋ，１３^1/2Ｋ〜…の位置
に超音波の位相を半波長シフトさせる第２の領域を交互
に並べて構成される。但し、Ｐは焦点距離つまりノズル
基板１５の厚み、λは使用する超音波の波長、そしてＫ
＝（λＰ／２）^1/2である。第１および第２の領域は、
相対的に半波長の位相差を持てば良いので、いずれか一
方の領域だけを金属蒸着膜の光リソグラフィで形成すれ
ば良く、その厚みはインク内の遅い音速との差により半
波長の位相シフトが生じる約数μｍ〜十数μｍ程度に選
ばれる。

【００３５】次に、図２を用いて本実施例の動作を説明
する。

【００３６】まず、圧電素子アレイ１０の圧電素子配列
方向である主走査方向にフェーズドアレイ走査によりリ
ニア走査を行う動作について述べる。ここでは、簡単の
ための４つの圧電素子を一つの群（圧電素子群）として
これらを同時駆動し、かつこの圧電素子群の位置を順次
ずらせてリニア走査を行う場合について説明する。これ
ら４つの圧電素子の個別電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，
１４ｄには、駆動信号として所定周波数の交流あるいは
パルス列からなるバースト電圧が印加される。この駆動
信号の周波数は、少なくとも音響的整合層でもある超音
波干渉層１１内での超音波波長が圧電体アレイのピッチ
よりも長くなるように設定する必要がある。さらに、超
音波干渉層１１の厚みもある値以上であることが要請さ
れる。プリンタとして必要な解像度を得ようとすると、
駆動信号の周波数は数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の範囲
のものが必要となる。このような条件の下で、４つの圧
電素子を内側の２つを第１のグループとし、外側の２つ
を第２グループとして、２グループに分ける。そして、
第１グループの圧電素子と第２グループの圧電素子に互
いに逆相、つまり０相とπ相の２相駆動信号（所定の周
波数の交流あるいはパルス列からなるバースト電圧）を
印加する。

【００３７】インクを粒として飛翔させるのに必要な同
時駆動する圧電素子群の数（同時駆動素子数という）
は、実用的には１０〜１００素子程度である。この圧電
素子群を０相とπ相の２相駆動信号にそれぞれ対応させ
てグルーピングする。このグルーピングは、フレネル回
折帯板の考え方をベースに焦点距離と波長から決まる幅
およびピッチから決める。そして、等間隔で配列された
圧電素子を求められた幅とピッチに丸めてグルーピング
する。例えば圧電素子アレイ１０を５０μｍのピッチで
配列した場合、最大２５μｍの誤差でグルーピングを行
う。このグルーピングの詳細については、後述する。

【００３８】従来は、この幅とピッチに合わせて圧電素
子を構成する方法と、圧電素子アレイが等間隔で配列さ
れている場合は、超音波診断装置でのフェーズドアレイ
走査と同様に、同時駆動する圧電素子群に与える駆動遅
延時間差を細かく設定する方法が知られている。これに
対し、本発明ではインク滴を飛翔するかしないかの２値
的な状態を制御するだけで良いので、等間隔で配列され
た圧電素子を０相とπ相の２相駆動信号でフレネル回折
帯板の考え方から得られる幅とピッチを丸めて２グルー
プに分けて駆動しても、超音波ビームを一点に集束させ
てインク滴の飛翔を制御することができる。これは発明
者らの実験によっても確認されている。圧電素子の配列
ピッチが小さいほど誤差は少なくなり、集束効率が高い
ことは言うまでもない。これにより、等間隔で並んでい
る圧電素子アレイ１０の配列方向（主走査方向）でのレ
ンズ効果を得ることができ、さらに超音波ビームの電子
走査もグルーピングを順次変えることで簡単に実現でき
る。ただし、この超音波干渉層１１内ではアレイ方向と
直交する方向つまり副走査方向には集束することは無
い。

【００３９】インク室との境界面に到達した超音波ビー
ムは、今度はフレネル回折帯板１７によってアレイ方向
と直交する方向（副走査方向）へ求心的に集束するよう
なレンズ効果を受けることになる。つまり主走査方向の
集束は音響的整合層でもある超音波干渉層１１内から始
まり、副走査方向の集束はノズル基板１５のインク１６
の中だけで行なわれる。

【００４０】主走査方向と副走査方向の両方向とも、ノ
ズル基板１５の上面のスリット状の開口で表面張力によ
り止まっているインクの表面に焦点が合わされている。
この様にして集束した超音波ビームの圧力によって、図
３に示すようにインク１６の液面からインク滴１９が飛
翔し、記録紙などの記録媒体に画像を記録することがで
きる。

【００４１】この記録方法では図３に示すように、４つ
の圧電素子を使って１ドットに集束させる場合には、１
ラインを少なくとも１／４ずつのタイミングあるいはそ
れ以上に分割する分割駆動となる。つまり、４素子分の
リニア走査により主走査方向にシフトすることが必要と
なる。また、ここでは説明の都合上、４素子からなる協
調動作を述べたが、この数を限定する必要は無い。１画
点を記録するのにさらに多くの素子を使用すれば、求心
的に集束する超音波ビームの波面は滑らかになり、イン
ク１６の液面上の超音波ビームの集束点でのエネルギー
密度も高くなるので、インク滴のばらつきを小さく、圧
電素子アレイ１０に与える駆動電圧も低くすることがで
きる。

【００４２】このように圧電素子アレイ１０を分割して
駆動することは、フェーズドアレイを形成する方法（特
開平２−１８４４４３）に開示されている構造のヘッド
で発生する以下のような不都合を回避することが可能に
なる。すなわち、フェーズドアレイ方式では、複数の超
音波ビームの位相を制御することで液面上の超音波ビー
ムの集束位置を任意にコントロールすることが可能であ
り、超音波ビームの集束位置に対する複数の超音波発生
源は変える必要がないことが特徴であるが、超音波ビー
ムを集束してインク滴を発生させるインク滴発生機構で
は、超音波ビームの集束方向に沿ってインク滴が飛翔す
ることが確認されている。例えば、インク液面の垂直方
向に対して数°の角度を持った超音波ビームがインク液
面に集束されると、インク滴はこの角度の方向に飛翔す
ることが実験により確認されている。すなわち、フェー
ズドアレイ方式を用いた場合には、超音波ビームが集束
される位置によってインク滴の飛翔角度が変わり、液面
から垂直方向にインク滴が飛翔しないことになる。これ
は、記録紙の上では画素ピッチの異なる画点を形成する
ことを意味する。従って、記録紙上の画点のピッチを一
定に保つためには、インク滴が飛翔する角度を予め予測
して超音波発生素子の位相制御を行う必要がある。この
制御は、画点の位置に依ってわずかずつ異なり、精度良
く位相を無段階に制御できることが要求される。このよ
うな回路は極めて複雑な構成となり、補正のためのデー
タを大量に蓄積するため、大きなメモリを必要とするな
どデメリットが大きい。

【００４３】本発明においては、上記説明のようにイン
ク滴の大きさを常に一定に保つと同時に、インク滴の飛
翔方向の制御などの複雑な処理が不要となるため、装置
をより簡単な構成で実現できることになる。

【００４４】次に、圧電素子アレイ１０を駆動する際の
グルーピングについて、さらに詳しく説明する。フレネ
ル回折帯板（フレネルゾーンプレート）は光学の分野で
良く知られているように、二次元の場合を例にとると、
半径Ｒｍが整数ｍの平方根に比例する同心円によって作
られるリングを一つおきに、光を位相シフトを伴わずに
透過させる第１のリングおよび光の位相を半波長シフト
させる第２のリングとすることにより、各リングからの
光が同相で一点に集束するようにしたものである。この
フレネル回折帯板の原理は、光と同じく波動性を持つ超
音波にも適用することができる。実際、先に述べたフレ
ネル回折帯板１７は、この原理を応用して一次元のフレ
ネル回折帯板として構成したものである。この場合、超
音波を位相シフトを伴わずに通過させる第１の領域は第
１のリングに、超音波の位相を半波長シフトさせる第２
の領域は第２のリングに相当する。

【００４５】この考えを応用して、本発明では等間隔で
一次元に配列された圧電素子アレイ１０の駆動方法を定
めることにより、圧電素子アレイ１０を等価的に一次元
のフレネル回折帯板として機能させる。図４は、インク
内の音速（水中での音速と同じ）を１５００ｍ／ｓ、駆
動信号周波数を１００ＭＨｚ、インク中での超音波波長
を１５μｍ、超音波ビームの焦点距離ｆを５ｍｍ、圧電
素子アレイ１０の同時駆動素子数Ｎを３２素子、圧電素
子アレイ１０の配列ピッチＰを５０μｍとした場合につ
いて、図４（ａ）に示すようにフレネル回折帯板の中心
からの距離Ｒｍを圧電素子アレイ１０の配列ピッチ（５
０μｍ）で丸め、この丸めた値Ｒｒに基づいて図４
（ｂ）に示すように圧電素子アレイ１０の各素子に与え
る駆動信号の位相を定めた例を示している。

【００４６】図４（ｂ）に示されるように、同時駆動す
べき連続した３２素子の圧電素子群のうち、配列方向中
央部の複数の圧電素子（この例では、素子番号１２〜２
１の１０素子）を第１のグループとし、第１のグループ
の配列方向両側に位置する複数の圧電素子（この例で
は、素子番号９〜１１および２２〜２４の両側各々３素
子ずつ）を第２のグループとしたとき、第１のグループ
の圧電素子に対しては０相の駆動信号、第２のグループ
に対してはπ相の駆動信号を与えている。

【００４７】フェーズドアレイ走査を行うためには、最
低限このようなグルーピングでよいが、本実施例では第
２のグループのさらに外側に位置する圧電素子のうち、
素子番号８および２５の圧電素子を第１のグループ、そ
の外側の素子番号６〜７および２６〜２７の圧電素子を
第２のグループ、その外側の素子番号５および２８の圧
電素子を第１のグループ、その外側の素子番号４および
２９の圧電素子を第２のグループ…というようにグルー
ピングを行い、第１のグループの圧電素子に対しては０
相、第２のグループの圧電素子に対してはπ相の駆動信
号をそれぞれ与えている。このようにすることにより、
超音波ビームの集束性を上げることができる。

【００４８】このように圧電素子アレイ１０について同
時駆動する圧電素子群の中でグルーピングを行って、第
１のグループと第２のグループの各々の圧電素子に０
相、２相の駆動信号を与え、さらに同時駆動する圧電素
子群の位置を例えば１素子分ずつ圧電素子アレイ１０の
配列方向に移動させて同様の駆動を繰り返し行うことに
より、超音波ビームをインク１６の液面上に集束させ、
かつその集束点を圧電素子アレイ１０の配列方向（主走
査方向に）リニアに移動させることができる。

【００４９】このようにすると、従来のフェーズドアレ
イ走査では駆動信号として正確に位相制御された位相差
を持つ駆動信号が必要であったのに対し、本発明では２
相駆動信号でよく、これは反転増幅器などを用いて簡単
に生成することができる。

【００５０】（第２の実施例）図５は、本発明の第２の
実施例に係る記録ヘッド部の一部を模式的に示した図で
ある。本実施例では、超音波ビームを主走査方向に集束
する手段については第１の実施例と同じようにフェーズ
ドアレイ走査を用いるが、副走査方向へ集束する手段と
しては、従来と同じ曲面構造のバルクによるシリンドリ
カルレンズ２０を用いている。この場合には、図６に示
すようにレンズ２０に対して垂直に入射する中心部（Ａ
−Ａ′）のビ−ムの焦点距離（ｆａ）と、レンズ２０に
対して斜めの方向から入射する端部（Ｂ−Ｂ′）のビー
ムの焦点距離（ｆｂ）とが異なるため、超音波ビームの
集束特性が悪くなり、さらに両端部からのビームは複雑
な３次元面での屈折となるので収差を発生する。したが
って、この様な構成のヘッドでは飛翔するインク滴を生
成するためのエネルギー効率やインク滴の均一性などで
劣化する影響が認められる。前述した第１の実施例はこ
の部分の特性も改善したところに特徴があった。

【００５１】しかしながら、この第２の実施例には凹面
のレンズ面がそのままインク室となる構造のため断面の
大きなインク流路を形成できるというメリットがある。
したがって、高速記録の動作をさせたいという場合に限
れば、そのスピードを賄うのに充分の量のインクを供給
できノズルからのインク溶媒の蒸発によるインク濃度の
変化も遅く目詰まりを起こしにくいという効果が得られ
る。

【００５２】（第３の実施例）図７は、本発明の第３の
実施例に係る記録ヘッド部の一部を模式的に示した図で
ある。本実施例では、超音波発生素子として電極で分離
された磁歪振動子を用い、これを一次元のアレイ状に配
列している。

【００５３】アレイ８つ分しか示されていないが、実際
のプリンティングヘッド、例えば、解像度６００ｄｐｉ
でＡ４サイズのライン型ヘッドの場合には約５０００素
子が１列に並ぶ構造となる。

【００５４】同図において、超音波干渉層３１は支持体
と磁歪振動子およびインクとの間の音響的整合層をも兼
ねる物質層であり、例えばガラスにより作られている。
この超音波干渉層３１の裏面側に、金属薄膜からなる共
通電極３２を介して磁歪振動子３３が形成されている。

【００５５】磁歪振動子３３は、Ｔｅ_0.3Ｄｙ_0.7Ｆｅ
₂あるいはＴｅ_0.3Ｄｙ_0.7（Ｆｅ_0.9Ｍｎ_0.1）₂な
どの材料をスパッタリングのような膜の厚みを任意にコ
ントロールできる成膜方法により、超音波干渉層３１の
裏面全面にあるいは帯状に形成したものであり、その両
端にはバイアス磁界を与える磁界印加素子３３ａ，３３
ｂが設けられている。磁界印加素子３３ａ，３３ｂとし
は、消費電力、発熱などの問題がない永久磁石が好適に
用いられる。磁歪振動子３３の表面には、共通電極３２
と対をなす個別励磁コイル３４が記録ドットに相当する
ピッチで形成されている。磁歪振動子３３の厚みは使用
する超音波の波長に合わせて整合出来るように設計され
ている。

【００５６】共通電極３２、磁歪振動子３３、磁界印加
素子３３ａ，３３ｂおよび励磁コイル３４により、超音
波発生素子アレイである磁歪振動子アレイ３０が構成さ
れている。図７では、磁歪振動子アレイ３０は磁歪振動
子が８素子分しか示されていないが、実際のインクジェ
ットヘッド、例えば解像度６００ｄｐｉでＡ４サイズの
長手方向の寸法に相当する長さを持つライン型ヘッドの
場合には、約５０００素子の磁歪振動子を一列に配列す
る。この場合、磁歪振動子アレイ３０は要求される記録
密度で定まる等間隔で一列に配列される。

【００５７】超音波干渉層３１の表面側には、断面台形
のスリット状のノズル孔兼インク室を形成したノズル基
板３５が、磁歪振動子アレイ３０の真上にノズル孔兼イ
ンク室が位置するように張り合わされている。ノズル孔
兼インク室には、液状のインク３６が満たされている。

【００５８】さらに、磁歪振動子アレイ３０とインク３
６との境界には、１次元のフレネル回折帯板３７が形成
されている。このフレネル回折帯板３７は、回折中心か
らの距離をｘとすると、ｘ＝０〜１^1/2Ｋ，３^1/2Ｋ〜
５^1/2Ｋ，７^1/2Ｋ〜９^1/2Ｋ，１１^1/2Ｋ〜１３^1/2
Ｋ，…の位置に超音波を位相シフトを伴わずに通過させ
る第１の領域、ｘ＝１^1/2Ｋ〜３^1/2Ｋ，５^1/2Ｋ〜７
^1/2Ｋ，９^1/2Ｋ〜１１^1/2Ｋ，１３^1/2Ｋ〜…の位置
に超音波の位相を半波長シフトさせる第２の領域を交互
に並べて構成される。但し、Ｐは焦点距離つまりノズル
基板３５の厚み、λは使用する超音波の波長、そしてＫ
＝（λＰ／２）^1/2である。第１および第２の領域は、
相対的に半波長の位相差を持てば良いので、いずれか一
方の領域だけを金属蒸着膜の光リソグラフィで形成すれ
ば良く、その厚みはインク内の遅い音速との差により半
波長の位相シフトが生じる約数μｍ〜十数μｍ程度に選
ばれる。

【００５９】次に、図８を用いて本実施例の動作を説明
する。

【００６０】まず、磁歪振動子アレイ３０の磁歪振動子
配列方向である主走査方向にフェーズドアレイ走査によ
りリニア走査を行う動作について述べる。ここでは、簡
単のための４つの磁歪振動子を一つの群（磁歪振動子
群）としてこれらを同時駆動し、かつこの磁歪振動子群
の位置を順次ずらせてリニア走査を行う場合について説
明する。これら４つの磁歪振動子３４に接続された個別
励磁コイル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄには、駆動
信号として所定周波数の交流あるいはパルス列からなる
バースト電流が供給される。この駆動信号の周波数は、
少なくとも音響的整合層でもある超音波干渉層３１内で
の超音波波長が圧電体アレイのピッチよりも長くなるよ
うに設定する必要がある。さらに、超音波干渉層３１の
厚みもある値以上であることが要請される。プリンタと
して必要な解像度を得ようとすると、駆動信号の周波数
は数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の範囲のものが必要とな
る。このような条件の下で、４つの磁歪振動子を内側の
２つを第１のグループとし、外側の２つを第２グループ
として、２グループに分ける。そして、第１グループの
磁歪振動子と第２グループの磁歪振動子に互いに逆相、
つまり０相とπ相の２相駆動信号（所定の周波数の交流
あるいはパルス列からなるバースト電流）を供給する。

【００６１】インクを粒として飛翔させるのに必要な同
時駆動する磁歪振動子群の数（同時駆動数という）は、
実用的には１０〜１００素子程度になる。この磁歪振動
子群を０相とπ相の２相駆動信号にそれぞれ対応させて
グルーピングする。このグルーピングは、フレネル回折
帯板の考え方をベースに焦点距離と波長から決まる幅お
よびピッチから決める。そして、等間隔で配列された磁
歪振動子を求められた幅とピッチに丸めてグルーピング
する。例えば磁歪振動子アレイ３０を５０μｍのピッチ
で配列した場合、最大２５μｍの誤差でグルーピングを
行う。このグルーピングｆ、第１の実施例における圧電
素子アレイ１０のそれと同様であるため説明を省略す
る。

【００６２】このように磁歪振動子アレイ３０をグルー
ピングして２相駆動信号で駆動することにより、第１の
実施例と同様に等間隔で並んでいる磁歪振動子アレイ３
０の配列方向（主走査方向）でのレンズ効果を得ること
ができ、さらに超音波ビームの電子走査もグルーピング
を順次変えることで簡単に実現できる。ただし、この超
音波干渉層１１内ではアレイ方向と直交する方向つまり
副走査方向には集束することは無い。

【００６３】インク室との境界面に到達した超音波ビー
ムは、今度はフレネル回折帯板３７によってアレイ方向
と直交する方向（副走査方向）へ求心的に集束するよう
なレンズ効果を受けることになる。つまり主走査方向の
集束は音響的整合層でもある超音波干渉層３１内から始
まり、副走査方向の集束はノズル基板３５のインク３６
の中だけで行なわれる。

【００６４】主走査方向と副走査方向の両方向とも、ノ
ズル基板３５の上面のスリット状の開口で表面張力によ
り止まっているインクの表面に焦点が合わされている。
この様にして集束した超音波ビームの圧力によって、図
９に示すようにインク３６の液面からインク滴３９が飛
翔し、記録紙などの記録媒体に画像を記録することがで
きる。

【００６５】この記録方法では図９に示すように、４つ
の磁歪振動子を使って１ドットに集束させる場合には、
１ラインを少なくとも１／４ずつのタイミングあるいは
それ以上に分割する分割駆動となる。つまり、４素子分
のリニア走査により主走査方向にシフトすることが必要
となる。また、ここでは説明の都合上、４素子からなる
協調動作を述べたが、この数を限定する必要は無い。１
画点を記録するのにさらに多くの素子を使用すれば、求
心的に集束する超音波ビームの波面は滑らかになり、イ
ンク３６の液面での超音波ビームのエネルギー密度も高
くなるので、インク滴のばらつきを小さく、磁歪振動子
アレイ３０に供給する駆動電流も小さくすることができ
る。

【００６６】次に、第１〜第３の実施例で説明した記録
ヘッド部を、１ライン分を記録するライン走査型記録ヘ
ッドとして構成し、これを先に説明したようにリニア走
査すべく制御して画像を記録するための走査制御部の構
成を図１０を用いて説明する。本実施例ではより高速な
記録速度を実現するために、主走査１ラインを複数のグ
ループに分割して走査記録する分割駆動方式を採用し
た。この分割駆動方式は、超音波発生素子アレイを複数
（Ｎ）のグループに分割し、それらの各グループを同時
に駆動してＮ個の画点を同時に記録する方式であり、分
割駆動をしない場合に比較して記録速度はＮ倍となる。
図１０は、分割数Ｎが４の例である。

【００６７】この走査制御部は、第１、第２の実施例で
説明した圧電素子アレイ１０、あるいは第３の実施例で
説明した磁歪振動子アレイ３０である超音波発生素子ア
レイ４０と、バッファ・ドライバ群４１、駆動信号セレ
クタ群４２、データセレクタ４３−１〜４３−４、ポイ
ンタ走査レジスタ４４−１〜４４−４、駆動パターン走
査レジスタ４５−１〜４５−４、ポインタレジスタ４
６、パターンレジスタ４７、クロック制御部４８および
初期設定部４９からなる。

【００６８】まず、超音波発生素子アレイ４０の素子数
について説明する。ライン走査型記録ヘッドとして一般
的な熱記録方式で使用されるサーマルヘッドを例にとる
と、１ラインで得られる画素数とヘッドの発熱素子数は
同じである。これに対し、本発明ではライン状に配列さ
れた音波発生素子アレイ４０のうち所定数の超音波発生
素子群を選択してこれらを同時駆動する動作を、その超
音波発生素子群を順次配列方向にずらせて繰り返し行う
フェーズドアレイ走査によるリニア走査を行う。このた
め、超音波発生素子の総数は記録幅分の素子数にフェー
ズドアレイ走査に必要な同時駆動素子数（一つの超音波
発生素子群の中の超音波発生素子数）を加えた素子数が
最低限必要になる。フェーズドアレイ走査では、同時駆
動される超音波発生素子群の配列方向中心の素子に直角
な線上に超音波ビームの集束点が位置するため、記録紙
上の記録幅方向の左右両端に相当する位置までインク滴
を飛翔させるには、その左右両端の外側にそれぞれ同時
駆動される超音波発生素子群の半数分の超音波発生素子
が配列されている必要があるからである。もちろん、超
音波発生素子の数はこれ以上多い分には問題ない。具体
的には、超音波発生素子群４０の素子数として６００ｄ
ｐｉでＡ４サイズの１ラインの記録画素数＝４９６０に
同時駆動素子数＝３２を加えた４９９２素子とした。

【００６９】そして、この超音波発生素子アレイ４０の
合計４９９２素子の超音波発生素子に対応した個別電極
（または個別励磁コイル）と対向する共通電極間に、バ
ッファ・ドライバ群４１から２相駆動信号が印加され
る。バッファ・ドライバ群４１は、超音波発生素子アレ
イ４０の個々の素子に１対１に対応した４９９２個のバ
ッファ・ドライバから構成され、超音波発生素子が圧電
素子の場合を例にとると、〜数十Ｖの電圧、数１００Ｍ
Ｈｚの周波数で超音波発生素子を駆動するのに十分な駆
動能力を持っている。バッファ・ドライバ群４１には、
駆動信号セレクタ群４２において３種類の信号から選択
された駆動信号が供給される。

【００７０】図１１は、駆動信号セレクタ群４２の構成
を示したもので、ｎ個（超音波発生素子アレイ４０の超
音波発生素子数）の単位セレクタ４２−１〜４２−ｎに
より構成され、これらの単位セレクタはバッファ・ドラ
イバ群４１の各バッファ・ドライバに１対１で接続され
る。各々の単位セレクタ４２−１〜４２−ｎは、０相駆
動信号とπ相駆動信号および無駆動信号（図の例では基
準電位）の３種類の入力信号を入力Ａ，Ｂ，Ｃとし、こ
れら３つの入力信号のうちの１つの信号を０相／π相セ
レクト信号と駆動オン／オフセレクト信号の２種類のセ
レクト信号に従って駆動信号として選択する。駆動オン
／オフセレクト信号は、図１０のデータセレクタ４３−
１〜４３−４において記録信号とフェーズドアレイの対
象であることを表すポインタ信号から生成される。

【００７１】上述した超音波発生素子アレイ４０、バッ
ファ・ドライバ群４１および駆動信号セレクタ群４２の
構成には、デバイスや実装上の制限は別として、超音波
発生素子アレイ４０の分割駆動制御のための構成は基本
的に含まれていない。あくまでもフェーズドアレイ走査
による電子リニア走査を行うための構成である。分割駆
動は、走査制御上で行われる。

【００７２】図１２を用いて、超音波発生素子アレイ４
０の分割法を説明する。図１２に示すように、超音波発
生素子アレイ４０を記録幅に対応した４９６０素子分の
他、この記録幅の左右両端の各々１６画素、つまり１画
素目〜１６画素目と４９４４画素目〜４９６０画素目を
カバーするために、フェーズドアレイ走査における同時
駆動素子数＝３２素子分を両側に分けて各々１６素子分
をカバーブロックとして配置する。

【００７３】そして、この超音波発生素子アレイ４０を
第１〜第４の４グループに分割するが、その分割に際し
ては記録幅対応分の４９６０素子分を４等分した１２４
０素子を１グループの基本素子数として、両側の第１グ
ループと第４グループはこれに各々カバーブロックＬ，
Ｒの１６素子を加えた素子数１２５６とする。このよう
にすることにより、各グループ間のつなぎ処理を確実に
行うことができる。このつなぎ処理の基本動作を図１２
に示す分割構成で説明する。

【００７４】図１２において、つなぎ処理は第１グルー
プ右端の「つなぎ１」、第２グループ両端の「つなぎ
２」と「つなぎ３」、第３グループ両端の「つなぎ４」
と「つなぎ５」、第４グループ左端の「つなぎ６」に示
される各つなぎブロックの部分で行われる。これらの各
つなぎブロックの素子数は、カバーブロックＬ，Ｒの素
子数と同じ１６素子である。フェーズドアレイ走査によ
る記録動作は、１ラインの記録画素＝４９６０画素を４
分割した各グループの最初の画素、すなわち１画素目、
１２４１画素目、２４８１画素目、３７２１画素目から
同時にスタートする。これに対応して、超音波発生素子
群４０の４分割した各グループにおける最初に駆動され
る超音波発生素子群が決まる。

【００７５】すなわち、１ラインの記録画素のうち１画
素目は第１グループのカバーブロックＬの１６素子とこ
れに隣接する１６素子の計３２素子、１２４１画素目は
第１グループの「つなぎ１」の１６素子とこれに隣接す
る第２グループの「つなぎ２」の１６素子の計３２素
子、２４８１画素目は第２グループの「つなぎ３」の１
６素子とこれに隣接する第３グループの「つなぎ４」の
１６素子の計３２素子、３７２１画素目は第３グループ
の「つなぎ５」の１６素子と第４グループの「つなぎ
６」の１６素子の計３２素子によってそれぞれ記録が行
われる。そして、超音波発生素子アレイ３０の同時駆動
される３２素子が順次１素子分ずつずれて駆動されるこ
とにより、記録すべき画素が１画素分ずつ順次シフトさ
れてフェーズドアレイ走査による記録が行われ、最終的
に１ラインの記録画素の４分割された各グループが１２
４０画素分シフトされて１ラインの記録が終了する。

【００７６】１ラインの記録の最終段階では、１ライン
の記録画素を４分割した各グループの最終画素である１
２４０画素目、２４８０画素目、３７２０画素目、４９
６０画素目は、それぞれ第１グループの「つなぎ１」の
１６素子と第２グループの「つなぎ２」の１６素子の計
３２素子、第２グループの「つなぎ３」の１６素子と第
３グループの「つなぎ４」の１６素子の計３２素子、第
３グループの「つなぎ５」の１６素子と第４グループの
「つなぎ６」の１６素子の計３２素子、第４グループの
カバーブロックＲの１６素子とこれに隣接する１６素子
の計３２素子によってそれぞれ記録が行われる。

【００７７】このように超音波発生素子アレイ４０の各
グループに設定されたつなぎブロックの超音波発生素子
は、各々隣接するグループに設定されたつなぎブロック
の超音波発生素子と組んで、自グループが担当する画素
の記録を行う。従って、つなぎブロックは１ラインの記
録走査の間に２つのグループに対応する制御ブロックか
らの制御を受けることになる。これがつなぎ処理の基本
動作である。このつなぎ処理は、図１０中に示すデータ
セレクタ４３、ポインタ走査レジスタ４４および駆動パ
ターン走査レジスタ４５による制御によって遂行され
る。

【００７８】図１３に、データセレクタ４３−１〜４３
−４の一つの構成を示す。データセレクタ４３−１〜４
３−４では、記録データ（記録すべき画像信号）のつな
ぎ処理を含むデータ制御が行われる。入力としては超音
波発生素子アレイ４０の同時駆動すべき超音波発生素子
群を指示するポインタ信号と、自グループて記録すべき
画像信号である記録データＣと、両側のグループで記録
すべき画像信号である記録データＬ，Ｒ、両側のグルー
プの記録データをアクティブにするためのプレビット入
力およびポストビット入力の６種類の信号があり、出力
は駆動信号セレクタ群４２への駆動オン／オフセレクト
信号になる。データセレクタ４３−１〜４３−４の各々
の出力部は、扱う記録データにより３つのセレクタ回路
５３ａ，５３ｂ，５３ｃに分割される。

【００７９】セレクタ回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃのう
ち、セレクタ回路５３ｂは、自グループの超音波発生素
子のうちのつなぎブロック以外の超音波発生素子に対応
しており、自グループの超音波発生素子に対応する記録
データＣのみを扱う。セレクタ回路５３ａは、１ライン
の画素列のうち入力セレクタ回路５１からの自グループ
が担当する画素領域の前の画素領域を走査するグループ
の超音波発生素子に対応する記録データＬと、自グルー
プの超音波発生素子に対応する記録データＣのいずれか
を扱う。記録データＬが選択されるのは、前の画素領域
を走査するグループの最後端の超音波発生素子を指示す
るポインタ信号がアクティブになっているときである。
セレクタ回路５３ｃは、１ラインの画素列のうち入力セ
レクタ回路５２からの自グループが担当する画素領域の
後の画素領域を走査するグループに対応する記録データ
Ｒと、自グループの超音波発生素子に対応する記録デー
タＣのいずれかを扱う。記録データＲが選択されるの
は、後の画素領域を走査するグループの最先端の超音波
発生素子を指示するポインタ信号がアクティブになって
いるときである。前の画素領域を走査するグループの最
後端の超音波発生素子を指示するポインタ信号は、プレ
ビット出力信号として出力され、後の画素領域を走査す
るグループの最先端の超音波発生素子を指示するポイン
タ信号は、ポストビット出力信号として出力される。

【００８０】図１４は、データセレクタ４３−１〜４３
−４の相互の接続関係を示した図である。各データセレ
クタ４３−１〜４３−４はプレビット出力とプレビット
入力が接続され、さらにポストビット出力とポストビッ
ト入力が接続される。また、データセレクタ４３−１〜
４３−４の記録データＬ，Ｃ，Ｒの入力としては、各グ
ループ毎にパラレルに転送されてくる４つの記録データ
１〜４のうちの対応する３つまたは２つのデータが入力
される。図１４から分かるように、データセレクタ４３
−１〜４３−４は超音波発生素子アレイ４０の第２グル
ープおよび第３のグループに対するデータセレクタ４３
−２，４３−３の動作を基本とした構成になっている
が、超音波発生素子アレイ４０のうち両側のカバーブロ
ックＬ，Ｒを持つ第１グループおよび第４グループに対
するデータセレクタ４３−１，４３−４においても、ポ
ストビット入力およびプレビット入力をノンアクティブ
（例えば基準電位）にすることで、データセレクタ４３
−２，４３−３と共通のものを用いることができる。

【００８１】次に、図１０中のポインタ走査レジスタ４
１−１〜４４−４について説明する。ポインタ走査レジ
スタ４１−１〜４４−４は、シリアルイン・パラレルア
ウトのシフトレジスタ、パラレルイン・パラレルアウト
のシフトレジスタ、あるいはパラレル−シリアルイン・
パラレルアウトのシフトレジスタを用いる。シフトレジ
スタの段数は、超音波発生素子アレイ４０の各グループ
の素子数に合わせる。ポインタ走査レジスタ４１−１〜
４４−４のパラレル出力がデータセレクタ４３−１〜４
３−４をそれぞれ介して、駆動信号セレクタ群４２に対
するセレクト信号となる。

【００８２】パラレルイン・パラレルアウトのシフトレ
ジスタを用いた動作を説明する。ポインタ走査レジスタ
４４−１〜４４−４は、フェーズドアレイ走査でアクテ
ィブになる超音波発生素子を指定するポインタを走査す
るレジスタである。走査パターンとしては、図１０中の
ポインタレジスタ４６に格納された超音波発生素子アレ
イ４０の各グループの駆動開始時のパターンが１ライン
の記録動作の最初のタイミングで初期設定部４９により
初期設定され、その後はクロック制御部４８を介して与
えられる走査クロックによりシフト走査される。初期設
定されるポインタレジスタ４６のパターンは、最初の記
録画素である１画素目、１２４１画素目、２４８１画素
目、３７２１画素目に対応した超音波発生素子アレイ４
０の各グループの駆動開始素子群から決まる。

【００８３】すなわち、１画素目には第１グループのカ
バーブロック１６素子と隣り合う１６素子の計３２素子
が、１２４１画素目には第１グループの「つなぎ１」の
１６素子と第２グループの「つなぎ２」の１６素子の計
３２素子が、２４８１画素目には第２グループの「つな
ぎ３」の１６素子と第３グループの「つなぎ４」の１６
素子の計３２素子が、３７２１画素目には第３グループ
の「つなぎ５」の１６素子と第４グループの「つなぎ
６」の１６素子の計３２素子がそれぞれアクティブとな
ったパターンになる。

【００８４】駆動パターン走査レジスタ４５−１〜４５
−４は、アクティブになっている超音波発生素子を０相
とπ相の駆動信号で駆動するための０相とπ相の駆動パ
ターンを指定するレジスタであり、ポインタ走査レジス
タ４４−１〜４４−４と同様にシリアルイン・パラレル
アウトのシフトレジスタ、パラレルイン・パラレルアウ
トのシフトレジスタ、あるいはパラレル−シリアルイン
・パラレルアウトのシフトレジスタにより構成される。

【００８５】駆動パターンは、パターンレジスタ４７に
格納された超音波発生素子アレイ４０の各グループの駆
動開始時の０／π相選択パターンが１ラインの記録の最
初のタイミングで初期設定部４９により初期設定され、
その後はクロック制御部４８を介して与えられる走査ク
ロックにより順次シフト走査される。初期設定されるパ
ターンレジスタ４７のパターンは、１ラインの記録画素
の最初の記録画素である１画素目、１２４１画素目、２
４８１画素目、３７２１画素目に対応した超音波発生素
子アレイ４０の各グループの駆動開始素子群から決ま
る。

【００８６】すなわち、１画素目には第１グループのカ
バーブロックＬの１６素子とそれに隣接する１６素子の
計３２素子、１２４１画素目には第１グループの「つな
ぎ１」の１６素子と第２グループの「つなぎ２」の１６
素子の計３２素子、２４８１画素目には第２グループの
「つなぎ３」の１６素子と第３グループの「つなぎ４」
の１６素子の計３２素子、３７２１画素目には第３グル
ープの「つなぎ５」の１６素子と第４グループの「つな
ぎ６」の１６素子の計３２素子が、それぞれ前述したフ
レネル回折帯板の考え方から得られる幅とピッチを丸め
てグルーピングしたパターンになる。ここでは常に３２
素子の単位で４グループに与える記録データが確定して
いれば良く、後はポインタレジスタ４６からのポインタ
信号でマスクされる。１ライン全部のパターンデータは
入らない。

【００８７】これらの一連の動作はクロック制御部４８
および初期設定部４９によって制御され、１ラインの記
録動作が行われる。なお、ポインタレジスタ４６とパタ
ーンレジスタ４７は固定されたデータが書き込まれたＲ
ＯＭでも、外部からデータを書き込めるＲＡＭやシフト
レジスタの構成でも良い。

【００８８】このように本実施例では、超音波発生素子
アレイ４０を複数のグループ（図の例では４グループ）
に分割し、駆動信号セレクタ群４２がバッファ・ドライ
バ群４１を介して対応する超音波発生素子群に駆動信号
を与えるか否かを記録データに基づいて制御するため
に、超音波発生素子アレイ４０の各グループに対応して
データセレクタ４３−１〜４３−４、ポインタ走査レジ
スタ４４−１〜４４−４および駆動パターン走査レジス
タ４５−１〜４５−４からなる４個の制御手段を有す
る。そして、超音波発生素子アレイ４０の中の同時駆動
されるべき３２素子の超音波発生素子群が２つのグルー
プにまたがる場合に、その２つのグループにまたがる
「つなぎ１」〜「つなぎ４」の位置の複数の超音波発生
素子に対応する画素の画像信号を２つのグループに対応
した制御手段の双方に入力することによって、つなぎ処
理を行う、このようなつなぎ処理を行うことにより、超
音波発生素子アレイ４０を複数のグループに分割して分
割駆動方式をとった場合でも、グループ間の境界部分で
連続性を保って走査記録を行うことが可能となる。

【００８９】次に、超音波発生素子アレイ４０の駆動方
法に関する他の実施例を説明する。

【００９０】（１）上述の説明では、超音波発生素子ア
レイ４０の同時駆動素子数、つまり同時駆動される超音
波発生素子群の数を一定（３２素子）としたが、これを
配列方向において交互に奇数と偶数にしてもよく、この
ようにすることで、同じ超音波発生素子アレイを用いて
２倍の記録密度を得ることができる。すなわち、同時駆
動素子数が偶数の場合は、中央の超音波発生素子の素子
間に画点が記録されるが、同時駆動素子数が奇数の場合
は、中央の超音波発生素子の上に画点が記録できる。従
って、同時駆動素子数として奇数と偶数を交互に繰り返
すと、偶数または奇数の固定された数で走査するときの
２倍の記録密度が得られる。

【００９１】これを実現するには、図１０中のポインタ
走査レジスタ４４−１〜４４−４、駆動パターン走査レ
ジスタ４５−１〜４５−４、ポイントレジスタ４６およ
びパターンレジスタ４７を２層構造とし、同時駆動素子
数を奇数と偶数とに交互に切り換えてデータセレクタ４
３−１〜４３−４へのセレクト信号にすればよい。この
場合、図１０中に示すようにクロック制御部４８に外部
から通常モードと高精細モードの切り替えを行うための
モード切り替え信号を与え、通常モードではポインタ走
査レジスタ４４−１〜４４−４、駆動パターン走査レジ
スタ４５−１〜４５−４、ポイントレジスタ４６および
パターンレジスタ４７の第１層のみに走査クロックを与
えて同時駆動素子数を奇数のみ、または偶数のみとし、
高精細モードでは第１層と第２層の両方に走査クロック
を与え、同時駆動素子数を奇数と偶数とに交互に切り換
えるようにする。

【００９２】（２）インク滴の飛翔メカニズムの欠点を
補正して、記録速度を向上させる制御法を説明する。本
発明によるインクジェット記録装置では、インク液が満
たされた自由平面からインク滴が飛翔する。このため、
インク滴が飛翔するとインク面上で波紋が生じ、インク
滴が１回飛翔する毎にその波紋が収まるまでにある程度
の時間が必要である。この波紋が収まる前に、インク滴
の飛翔により画点が記録された画素の直ぐ隣の画素に対
応した位置でインク滴を飛翔させると、すなわち隣接す
る画素の画点を時間的に連続して記録しようとすると、
インク滴の焦点が定まらず不安定な飛翔になってしま
う。

【００９３】上述した実施例では、インク面上に生じた
波紋がある程度収まってから直ぐ隣の画点を続けて記録
する走査制御を説明したが、より高速の記録を実現する
ためには、直前に記録された画点の直ぐ隣の画素に画点
を記録せず、距離的に十分離れた画素にインク滴を飛翔
させて画点を記録する、いわゆる飛び越し走査で記録を
行うことにより、記録速度を向上させることができる。

【００９４】この制御を図１０に示した構成で実現する
基本動作の一例を説明する。超音波発生素子アレイ４０
の４分割されたグループを奇数グループと偶数グループ
に分けて、奇数グループと偶数グループで交互に記録を
行う。この場合、まず奇数グループ（第１グループと第
３グループ）である画点、例えば１画素目と２４８１画
素目の画点を記録し、次に距離的に離れた偶数グループ
（第２グループと第４グループ）である画点、例えば１
２４１画素目と３７２１画素目の画点を記録し、その
後、再び奇数グループに戻って隣の画点、つまり２画素
目と２４８２画素目の画点を記録し、次いで偶数グルー
プで１２４２画素目と３７２２画素目の画点を記録する
というように記録を行う。これにより隣接する２画素の
画点を記録する際のインターバル時間を２倍にとれるよ
うになるため、波紋の収まる時間を有効に使うことがで
きる。

【００９５】この手法を用いる場合、先の説明では超音
波発生素子アレイ４０の４グループで同時に４画素の画
点を記録したのに対して、２グループで２画素の画点を
同時に記録することになるので、記録速度が１／２にな
る。記録速度を犠牲にせずに同様の効果を得るには、超
音波発生素子アレイを８グループ以上に分割し、４グル
ープ以上で同時に４画素以上の画点を記録する分割駆動
方式をとればよい。

【００９６】（３）本発明のインクジェット記録装置で
２次元の画像を記録するには、従来の他の画像記録装置
と同様に、ライン走査型記録ヘッドの主走査方向と直角
方向に記録紙を送る副走査機構と組み合わせればよい。
一般的に、副走査の紙送り機構は記録紙をライン走査型
記録ヘッドの１ラインの記録速度に同期させて間欠的に
送る方式と、連続的に送る方式の２方式がある。今まで
の実施例で説明した分割駆動方式、すなわち超音波発生
素子アレイ４０を例えば４グループに分割して駆動する
方式をとった場合、ライン走査型記録ヘッドの制御回路
に送り込む記録データの転送に工夫が必要となる。

【００９７】（３−１）まず、基本となる４分割駆動で
副走査が間欠送りの場合の記録データバッファの構成を
図１５に示す。この記録データバッファは、図１０およ
び図１４に示すデータセレクタ４３−１〜４３−４に供
給する記録データをバッファリングするためのものであ
り、リードライト制御部６１、ライトカウンタ６２、リ
ードカウンタ６３、アドレスセレクタ６４、バッファメ
モリ６５およびデータセレクタ６６からなる。

【００９８】間欠送りの副走査では、ライン走査型記録
ヘッドが１ラインの記録を終えるまで記録紙は静止して
いるので、バッファメモリ６５は１ライン分のメモリ容
量を持ち、外部からデータセレクタ６６を介して順次端
からシリアルに入力される１ライン分のプリントデータ
を蓄積する。これがライトモードであり、リードライト
制御部６１の制御下でデータセレクタ６６は入力される
プリントデータをバッファメモリ６５に送り込み、アド
レスセレクタ６４はライトカウンタ６２からの出力によ
り制御されてライトアドレスをバッファメモリ６５に送
る。

【００９９】次に、本発明によるライン走査型記録ヘッ
ドの有効記録画素数（先の例では、４９６０素子）を４
等分した画素数（１２４０画素）に対応して分割したグ
ループ単位でアドレスを制御して、バッファメモリ６５
に記憶されているプリントデータを記録データ１〜４と
して読み出す。これがリードモードであり、リードライ
ト制御部６１の制御下でデータセレクタ６６はバッファ
メモリ６５から読み出されたデータを図１０のデータレ
ジスタ４３−１〜４３−４へ送出し、アドレスセレクタ
６４はリードカウンタ６２３からの出力により制御され
てリードアドレスをバッファメモリ６５に送る。なお、
記録データ１〜４は分割された各グループの先頭に想到
するものから順次読み出される。

【０１００】このようにして１ライン分の記録が終わる
と、記録紙が１走査線分、副走査方向に送られ、その間
に次の１ライン分のプリントデータがバッファメモリ６
５に転送されて、次のラインの記録に入る。なお、バッ
ファメモリ６５をいわゆるダブルバッファ構成として、
各々のバッファメモリを交互にリードモードとライトモ
ードに切り換えることにより、プリントデータ転送の待
ち時間を短くするような構成にすることもできる。

【０１０１】（３−２）次に、４分割駆動で副走査が連
続送りの場合の記録データ転送について説明する。単純
に分割駆動と連続送りの副走査を組み合わせた場合に問
題となるのは、主走査ラインが直線にならないことにあ
る。すなわち、図１６に示すように主走査幅Ｗを４グル
ープに分割して各グループ同時に左側から順次記録走査
を行うと、主走査ラインの各グループに対応した走査線
１〜４がそれぞれ傾斜を持つことになり、主走査ライン
全体として１本の直線にならない。連続送りの副走査で
は、主走査の期間中にも記録紙が送られるためである。

【０１０２】そこで、本実施例では超音波発生素子アレ
イの分割グループ数と同じライン数のバッファメモリ、
つまり超音波発生素子アレイを４グループに分割した場
合は４ライン分のバッファメモリを用意し、これを制御
することで主走査ラインを直線化する。図１７にその考
え方を示す。

【０１０３】図１７（ａ）に４ラインバッファメモリに
記録データの元となるプリントデータを蓄えた様子を模
式的に示す。図１７（ａ）においてＡ１，Ａ２，Ａ３，
Ａ４はそれぞれ１ライン目、２ライン目、３ライン目、
４ライン目のプリントデータであり、各々主走査方向に
４つのエレメントに分割され、Ａ１−１〜Ａ１−４，Ａ
２−１〜Ａ２〜４，Ａ３−１〜Ａ３−４，Ａ４−１〜Ａ
４−４のように管理されている。

【０１０４】一方、図１７（ｂ）は実際に記録される記
録信号の様子を模式的に示したもので、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ
３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６がライン走査型記録ヘッドによる
主走査ライン数である。図１６にも示したように、各主
走査ラインは直線になっていない。そこで、４本の主走
査ラインを１つのまとまりとして扱い、このまとまりに
対応するプリントデータを組み合わせて１本の直線の主
走査ラインを得るようにする。具体的には、図１７
（ａ）の１ライン目プリントデータＡ１の４分割された
エレメントＡ１−１，Ａ１−２，Ａ１−３，Ａ１−４を
図１７（ｂ）の１ライン目〜４ライン目の主走査ライン
の中の主走査方向に順次ずれたエレメントＢ１−１，Ｂ
２−２，Ｂ３−３，Ｂ４−４にそれぞれ割り当てる。

【０１０５】このようにすると、全体としては副走査方
向と直角な方向に対して少し斜めに傾くが、直線の主走
査ラインが実現できる。この主走査ラインの傾きは、主
走査幅Ｗが２１０ｍｍの場合、副走査方向における主走
査幅Ｗの一方の端部と他方の端部との間隔に換算して約
１７０μｍであり、実用上無視できる程度である。

【０１０６】このような手法で主走査ラインを直線化す
るためには、プリントデータの転送制御を以下のように
すればよい。すなわち、超音波発生素子アレイ４０の分
割グループ数と同数の４ライン分の画像信号（プリンタ
データ）を記憶可能な４ラインバッファメモリ７０を用
意し、これに図１７（ａ）のように画像信号であるプリ
ントデータを蓄積する。そして、この４ラインバッファ
メモリ７０から同一ラインの各グループに対応するプリ
ントデータを１ライン分ずつ順次ずらせて、各グループ
に対応する制御手段、つまり図１０のデータセレクタ４
３−１〜４３−４に記録データ１〜４として転送する。

【０１０７】すなわち、Ｂ１の記録ラインでは、第１グ
ループＢ１−１にＡ１−１のデータだけを転送する。Ｂ
２の記録ラインでは、第１グループＢ２−１にはＡ２−
１のデータ、第２グループＢ２−２にはＡ１−２のデー
タをそれぞれ転送する。Ｂ３の記録ラインでは、第１グ
ループＢ３−１にはＡ３−１のデータ、第２のグループ
Ｂ３−２にはＡ２−２のデータ、第３グループＢ３−３
にはＡ１−３のデータをそれぞれ転送する。Ｂ４の記録
ラインでは、第１グループＢ４−１にはＡ４−１のデー
タ、第２グループＢ４−２にはＡ３−２のデータ、第３
グループＢ４−３にはＡ２−３のデータ、第４グループ
Ｂ４−４にはＡ１−４のデータをそれぞれ転送する。Ｂ
５の記録ラインでは、第１グループＢ５−１にはＡ５−
１のデータ、第２グループＢ５−２にはＡ４−２のデー
タ、第３グループＢ５−３にはＡ３−３のデータ、第４
グループＢ５−４にはＡ２−４のデータをそれぞれ転送
する。

【０１０８】このように４ラインバッファメモリ７０か
ら、同一ラインの４グループの各々に対応するプリント
データを順次１ライン分ずつ時間をずらせて、図１０の
データセレクタ４３−１〜４３−４に記録データ１〜４
として繰り返し転送していくことで、連続送りの副走査
でも直線の主走査ラインが得られる。なお、連続送りの
副走査をスムーズに行うためには、４分割駆動の場合、
１ライン分のラインバッファメモリを追加して５ライン
バッファメモリにした方が良い。これは次の１ラインを
準備しておくためである。

【０１０９】（４）次に、階調記録について述べる。本
発明によるインクジェット記録装置での階調記録は、超
音波発生素子の駆動時間を階調画像信号に応じて変える
ことで実現できる。具体的には、図１０中の駆動信号セ
レクタ群４２に与える駆動オン／オフセレクト信号のオ
ン時間幅を変えることで実現できる。この駆動オン／オ
フセレクト信号は、データセレクタ４３−１〜４３−４
からの記録データ信号がそのまま使われるので、記録デ
ータの各画素のパルス幅を階調画像信号である多値記録
データに対応して変調すればよい。

【０１１０】図１８は、この階調記録のための回路例で
あり、クロック制御部７１で転送クロックに同期して作
成された画素クロックおよびマスタークロックにより動
作するパラレル−シリアル変換回路７２を用いて、多値
記録データをパルス幅変調信号に変換する構成となって
いる。

【０１１１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるインク
ジェット記録装置では０相とπ相の２相駆動信号を用い
て超音波ビームの電子的なフォーカシングを行ってフェ
ーズドアレイ走査を実現することができ、それによりイ
ンク面をライン状に走査してインク滴を飛翔させること
が可能となる。この結果、高記録密度化の際にも複数の
アレイを並べる千鳥配列の必要がなく、千鳥配列のヘッ
ド構造に起因する画像ノイズがなどの問題を回避でき、
同時に目詰まりなどの故障が起こりにくい記録ヘッドを
実現できる。また、フェーズドアレイ走査の場合に発生
するインク滴の飛翔方向のずれに伴う画素ピッチの不均
一化がなく、これを補正するための制御が要らないとい
う利点がある。さらに、本発明によるインクジェット記
録装置は曲面レンズを一切使わない構成にすることがで
きるので、平面内での光リソグラフィなど、精度や信頼
性の良い製造プロセスの使用が可能になり、曲面構造を
有するバルクの音響レンズでフェーズドアレイあるいは
リニアアレイ走査を行う際に生じていた特有の収差など
を回避することができる。

【０１１２】しかも、本発明では２相駆動信号を用いて
超音波発生素子アレイを駆動することでフェーズドアレ
イ走査を行うことが可能となるため、従来のフェーズド
アレイ走査では正確に位相制御された位相差を持つ多位
相の駆動信号を生成する駆動回路を必要としたのに対し
て、超音波発生素子アレイの駆動回路を極めて簡単に構
成でき、また駆動回路から圧電素子アレイまでの配線に
よる駆動信号の遅延や駆動回路内での遅延時間のばらつ
きなどが問題となることもなく、駆動回路やその配線に
対する負担が著しく軽減されるという利点がある。

【０１１３】従って、本発明によると高画質で高速かつ
低価格のライン走査型のインクジェット記録装置を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るインクジェット記
録装置における記録ヘッド部の構成図

【図２】同実施例の記録ヘッド部の動作説明図

【図３】同実施例におけるフェーズドアレイ走査の説明
図

【図４】同実施例における超音波発生素子アレイのグル
ーピングおよび各グループに与える２相駆動信号につい
て説明するための図

【図５】本発明の第２の実施例に係るインクジェット記
録装置における記録ヘッド部の構成図

【図６】同実施例の記録ヘッド部の動作説明図

【図７】本発明の第３の実施例に係るインクジェット記
録装置における記録ヘッド部の構成図

【図８】同実施例の記録ヘッド部の動作説明図

【図９】同実施例におけるフェーズドアレイ走査の説明
図

【図１０】本発明に係るインクジェット記録装置におけ
る走査制御部の構成を示すブロック図

【図１１】図１０中の駆動信号セレクタ群の構成を示す
ブロック図

【図１２】図１０に構成におけるつなぎ処理の説明図

【図１３】図１０中のデータセレクタの構成を示すブロ
ック図

【図１４】図１０中のデータセレクタの接続関係を示す
ブロック図

【図１５】副走査が間欠送りの場合に用いる記録データ
バッファの構成を示すブロック図

【図１６】副走査が連続送りの場合の問題点を説明する
ための主走査ラインの状態を示す図

【図１７】副走査が連続送りの場合に主走査ラインを直
線化する方法を説明するための図

【図１８】本発明における階調記録のための構成を示す
ブロック図

【符号の説明】

１０…圧電素子アレイ１１…超音波干渉層１２…共通電極１３…圧電体層１４…個別電極１５…ノズル基板１６…インク１７…フレネル回折帯
板１８…駆動回路１９…飛翔インク滴２０…シリンドリカルレンズ３０…磁歪振動子アレイ３１…超音波干渉層３２…共通電極３３…圧電体層３４…励磁コイル３５…ノズル基板３６…インク３７…フレネル回折帯
板３８…駆動回路３９…飛翔インク滴４０…超音波発生素子アレイ４１…バッファ・ドラ
イバ群４２…駆動信号セレクタ群４３…データセレクタ４４…ポインタ走査レジスタ４５…駆動パターン走
査レジスタ７０…４ラインバッファメモリ

フロントページの続き (72)発明者永戸一志神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者田中久子神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者平原修三神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体インクを所定の液面を有するように保
持するインク保持手段と、複数の超音波発生素子を等間隔で配列して構成され、所
定の駆動信号が与えられることによって前記液体インク
の液面上に集束しかつ該液面に沿ってライン状に移動す
る超音波ビームを放射する超音波発生素子アレイと、この超音波発生素子アレイから同時駆動すべき連続した
所定数の超音波発生素子群を選択し、該超音波発生素子
群の配列方向中央部に位置する一部の超音波発生素子を
第１のグループとし、この第１のグループの前記配列方
向両側に位置する少なくとも一部の超音波発生素子を第
２のグループとして、これら第１および第２のグループ
の超音波発生素子に互いに逆相の２相駆動信号を与える
動作を前記超音波発生素子群の位置を順次ずらせて繰り
返し行う駆動手段とを備えたことを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
【請求項２】液体インクを所定の液面を有するように保
持するインク保持手段と、複数の超音波発生素子を等間隔で配列して構成され、所
定の駆動信号が与えられることによって前記液体インク
の液面上に集束しかつ該液面に沿ってライン状に移動す
る超音波ビームを放射する超音波発生素子アレイと、この超音波発生素子アレイから同時駆動すべき連続した
所定数の超音波発生素子群を選択し、該超音波発生素子
群の各超音波発生素子をフレネル回折帯板の式から求め
られる、超音波を通過すべき第１の領域および超音波の
位相を半波長シフトすべき第２の領域のいずれに割り当
てるかを決定し、第１の領域に割り当てられた超音波発
生素子を第１のグループとし、第２の領域に割り当てら
れた超音波発生素子を第２のグループとして、これら第
１および第２のグループの超音波発生素子に互いに逆相
の２相駆動信号を与える動作を前記超音波発生素子群の
位置を順次ずらせて繰り返し行う駆動手段とを備えたこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】前記駆動手段が前記２相駆動信号を与える
か否かを記録すべき画像信号に基づいて制御する制御手
段をさらに備えた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記録装置。
【請求項４】前記超音波発生素子群に対応する画素の画
像信号に基づいて、前記駆動手段が前記２相駆動信号を
与える時間を制御する手段をさらに備えたことを特徴と
する請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記超音波発生素子アレ
イの各超音波発生素子に対応して設けられ、前記２相駆
動信号および無駆動信号を入力とし、記録すべき画像信
号に基づく前記超音波発生素子群の選択情報と２相駆動
信号の選択情報に基づいて該２相駆動信号のいずれかの
位相の駆動信号または無駆動信号を選択して対応する超
音波発生素子に供給する制御を前記駆動手段に対して行
うことを特徴とする請求項３または４に記載のインクジ
ェット記録装置。
【請求項６】前記駆動手段は、前記超音波発生素子群に
おける超音波発生素子数を前記超音波発生素子アレイの
超音波発生素子配列方向で交互に奇数および偶数にする
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
ット記録装置。
【請求項７】前記超音波発生素子アレイの超音波発生素
子の総数を、少なくとも記録すべき一ラインの画素数に
前記前記超音波発生素子群における超音波発生素子数を
加えた数とすることを特徴とする請求項１乃至６のいず
れか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】液体インクを所定の液面を有するように保
持するインク保持手段と、複数の超音波発生素子を等間隔で配列して構成されると
共に複数のグループに分割され、所定の駆動信号が与え
られることによって前記液体インクの液面上に集束しか
つ該液面に沿ってライン状に移動する超音波ビームを放
射する超音波発生素子アレイと、前記複数のグループから同時駆動すべき連続した所定数
の超音波発生素子群を選択し、各グループ毎に該超音波
発生素子群に駆動信号を与える動作を該超音波発生素子
群の位置を順次ずらせて繰り返し行う駆動手段と、前記各グループに対応してそれぞれ設けられ、前記駆動
手段が前記超音波発生素子群に駆動信号を与えるか否か
を該超音波発生素子群に対応する画素の画像信号に基づ
いて制御する複数の制御手段とを備え、前記超音波発生素子群が前記超音波発生素子アレイの２
つのグループにまたがる場合に、該２つのグループにま
たがる複数の超音波発生素子に対応する画素の画像信号
を該２つのグループに対応した前記制御手段の双方に入
力することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】前記インクジェット記録装置は、少なくと
も前記インク保持手段および超音波発生素子アレイを有
する記録ヘッド部により被記録体上に１ラインの画点を
記録しつつ該記録ヘッド部に対して該被記録体を該超音
波発生素子アレイの配列方向と直交する方向に相対的に
連続的に移動させつつ該被記録体上に画像を記録する装
置であって、少なくとも該グループの数と同数のライン分の前記画像
信号を記憶可能な記憶手段と、この記憶手段に記憶された同一ラインの前記各グループ
に対応する画像信号を１ライン分ずつ順次ずらせて前記
各グループに対応する前記制御手段に転送する転送手段
とを備えたことを特徴とする請求項８記載のインクジェ
ット記録装置。