JPH10217465A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度の影響を受けずに画像品質を保持す
ることのできるインクジェット記録装置を提供する。 【解決手段】 本インクジェット記録装置の制御部のＣ
ＰＵ１０１は、各種センサ部１１０に接続される温度セ
ンサにより周囲温度を検出し、検出された周囲温度に基
づいて、ヘッド吐出駆動部１０５で圧電素子に印加する
パルス電圧の駆動周波数を設定するよう制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、特に、周囲温度を検出するインクジェッ
ト記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタのプ
リンタヘッドに圧電素子を用いたものがある。このよう
なプリンタヘッドでは、電圧の印加によって駆動される
圧電素子の歪みによって、所定の閉じた空間内のインク
が加圧される。加圧されたインクは、所定の閉じた空間
に設けられたノズルよりインク滴となって記録シートに
向かって飛翔する。

【０００３】このインクには様々なものが用いられてい
るが、粘度、表面張力等の物性値はインク飛翔に強く関
連する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インクの物性値のうち
で、特に、粘度の温度依存性は強く、市販のプリンタの
仕様書に多く見られる、使用環境として想定されている
周囲温度３５℃〜１０℃の間で、温度を下降させると粘
度は１．５倍以上変化する。圧電素子には所定の周波数
に従ってパルス電圧が印加されるが、２５℃付近を想定
した周囲温度での周波数の設定では、インクの粘度が増
加する低温時においてノズル周辺へのインクの補給が間
に合わない。これは、画像の記録される記録シート上で
のインクのドットの細り、欠けを生じる原因となってお
り、画像品質を著しく劣化させている。

【０００５】本発明は、これらのような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、周囲温度の影響
を受けずに画像品質を保持することのできるインクジェ
ット記録装置および方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、所定の周波数でパルス電圧を印加することにより圧
電素子を駆動し、インクを押圧してインク吐出口から吐
出するインクジェット記録装置である。

【０００７】本インクジェット記録装置は、周囲温度を
検出する検出手段と、検出手段による周囲温度の検出に
基づいて周波数を設定する設定手段とを含んでいる。

【０００８】請求項１に記載の発明によると、周囲温度
が検出されこの周囲温度に基づいてインクを吐出する圧
電素子に印加されるパルス電圧の周波数が設定される。
これにより、周囲温度の変化に応じて周波数が設定さ
れ、周囲温度の影響を受けずに画像品質を保持すること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
における実施の形態の１つであるインクジェットプリン
タについて説明する。

【００１０】図１は、本発明における実施の形態の１つ
であるインクジェットプリンタ１の概略構成を示す斜視
図である。

【００１１】インクジェットプリンタ１は、用紙やＯＨ
Ｐシートなどの記録媒体である記録シート２と、インク
ジェット方式のプリンタヘッドであるプリンタヘッド３
と、プリンタヘッド３を保持するキャリッジ４と、キャ
リッジ４を記録シート２の記録面に平行に往復移動させ
るための揺動軸５、６と、キャリッジ４を揺動軸５、６
に沿って往復駆動させる駆動モータ７と、駆動モータ７
の回転をキャリッジの往復運動に変えるためのタイミン
グベルト９、アイドルプーリ８とを含んでいる。

【００１２】また、インクジェットプリンタ１は、記録
シート２を搬送経路にそって案内するガイド板を兼ねる
プラテン１０と、プラテン１０との間の記録シート２を
押さえ浮きを防止する紙押さえ板１１と、記録シート２
を排出するための排出ローラ１２、拍車ローラ１３と、
記録シート２を手動で搬送するための紙送りノブ１４
と、プリンタヘッド３のノズル部周辺に付着したインク
等の不用物をワイピングするワイピング装置１５と、こ
れらの不用物を吸引により除去する吸引キャップ１６を
含んでいる。

【００１３】記録シート２は、手差しあるいはカットシ
ートフィーダ等の給紙装置によって、プリンタヘッド３
とプラテン１０とが対向する記録部へ送り込まれる。こ
の際、図示しない紙送りローラの回転量が制御され、記
録部への搬送が制御される。

【００１４】プリンタヘッド３には、インク滴を飛翔さ
せるエネルギ源として圧電素子（ＰＺＴ）が用いられ
る。圧電素子には電圧が印加され、歪みが生じる。この
歪みは、インクで満たされたチャンネルの容積を変化さ
せる。この容積の変化により、チャンネルに設けられた
ノズルからインクが吐出され、記録シート２への記録が
行なわれる。

【００１５】キャリッジ４は、駆動モータ７、アイドル
プーリ８、タイミングベルト９により、記録シート２を
桁方向（記録シート２を横切る方向）に主走査し、キャ
リッジ４に取り付けられたプリンタヘッド３は１ライン
分の画像を記録する。１ラインの記録が終わる毎に、記
録シート２は縦方向に送られ副走査され、次のラインが
記録される。

【００１６】記録シート２にはこのように画像が記録さ
れ、記録部を通過した記録シート２は、その搬送方向下
流側に配置された排出ローラ１２とこれに圧接される拍
車ローラ１３とによって排出される。

【００１７】図２〜図４は、プリンタヘッド３の構成を
説明するための図である。図２はプリンタヘッド３の一
部を示す平面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線
断面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図であ
る。

【００１８】プリンタヘッド３は、大径ヘッド部３０１
と小径ヘッド部３０２とからなる。これら大径ヘッド部
３０１と小径ヘッド部３０２とは、チャンネルプレート
３０３、隔壁３０４、振動板３０５、基板３０６とを一
体に重ねた構成となっている。複数のドット径のインク
滴のうち、大径ヘッド部３０１からは大きな径のインク
滴が吐出され、小径ヘッド部３０２からは小さな径のイ
ンク滴が吐出される。

【００１９】チャンネルプレート３０３は、金属または
セラミックなどからなり、表面３２０には撥水コート層
を有する。隔壁３０４との対向面はＮｉ電鋳またはフォ
トレジスト等により微細加工され、大径ヘッド部３０１
と小径ヘッド部３０２とにはそれぞれインク３０７を収
容する複数のインクチャンネル３０８と、各インクチャ
ンネル３０８をインク供給室３１０に連結するインクイ
ンレット３１１が形成されている。

【００２０】図３に示すように、大径ヘッド部３０１と
小径ヘッド部３０２とのインクチャンネル３０８は、大
径ヘッド部３０１と小径ヘッド部３０２とが対向する方
向に向かって伸びる長溝状にかつ平行に形成されてい
る。また、インク供給室３１０とインクチャンネル３０
８とは中央線３１２をはさんで対称に形成されており、
図示しないインクタンクに接続されている。

【００２１】隔壁３０４には、薄肉フィルムが使用され
ており、チャンネルプレート３０３と振動板３０５との
間に固定されている。なお、隔壁３０４は所定の張力が
加わった状態で固定される。

【００２２】振動板３０５はＰＺＴ３１５を含んでい
る。振動板３０５の加工はまず基板３０６に絶縁接着剤
で固定され、その後ダイサー加工によりセパレート溝３
１８、３１９が形成され分断されることにより行なわれ
る。また、この分断によって、各インクチャンネル３０
８に対応するＰＺＴ３１５と、隣接するＰＺＴ３１５の
間に位置するＰＺＴ柱部３１６と、これらを囲む周囲壁
３１７とが分離される。

【００２３】以上のような構成のプリンタヘッド３で
は、図示しないインクタンクからインク供給室３１０に
インク３０７が供給される。インク供給室３１０のイン
ク３０７は、インクインレット３１１を介して各インク
チャンネル３０８に分配される。

【００２４】後述するヘッド吐出駆動部１０５からはＰ
ＺＴ３１５の両端に設けられた共通電極と個別電極との
間に、印字信号である所定の電圧が印加され、ＰＺＴ３
１５は隔壁３０４を押す方向に変形する。ＰＺＴ３１５
の変形は隔壁３０４に伝えられ、これによりインクチャ
ンネル３０８内のインク３０７が加圧され、ノズル３０
９を介してインク滴が記録シート２に向かって飛翔す
る。

【００２５】本実施の形態では、大径および小径のノズ
ルを持つインクジェットプリンタについて説明している
が、ノズルの径は同じ大きさであってもよい。径の大き
さが同じノズルを有するインクジェットプリンタでは、
ドット径を制御することにより階調を有する画像の印字
が行なわれる。

【００２６】図５は、インクジェットプリンタ１の制御
部の構成を示すブロック図である。インクジェットプリ
ンタ１の制御部は、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、
ＲＯＭ１０３と、データ受信部１０４と、ヘッド吐出駆
動部１０５と、ヘッド移動駆動部１０６と、紙送り駆動
部１０７と、クリーニング系駆動部１０８と、クリーニ
ング制御部１０９と、各種センサ部１１０とを含んでい
る。

【００２７】全体を制御するＣＰＵ１０１は、必要に応
じてＲＡＭ１０２を用い、ＲＯＭ１０３に記憶されてい
るプログラムを実行する。このプログラムには、ホスト
コンピュータ等に接続され記録すべき画像データを受信
する、データ受信部１０４から読み込まれる画像データ
に基づいて、吐出駆動部１０５、ヘッド移動駆動部１０
６、紙送り駆動部１０７、各種センサ部１１０を制御し
記録シート２に画像を記録するための部分と、必要な際
に、クリーニング系駆動部１０８、クリーニング制御部
１０９、各種センサ部１１０を制御しプリンタヘッド３
のクリーニングを行なうための部分とが含まれる。

【００２８】ＣＰＵ１０１の制御に基づいて、ヘッド吐
出駆動部１０５はプリンタヘッド３のＰＺＴ３１５を駆
動し、ヘッド移動駆動部１０６はプリンタヘッド３を保
持するキャリッジ４を桁方向に移動させる駆動モータ７
を駆動し、紙送り駆動部１０７は紙送りローラを駆動す
る。また、ＣＰＵ１０１の制御に基づいて、クリーニン
グ系駆動部１０８とクリーニング制御部１０９とはクリ
ーニングに必要なポンプに接続されたモータ等を駆動す
る。なお、各種センサ部１１０には、ＰＺＴ３１５の駆
動周波数を制御する際に必要となる温度センサが含まれ
る。

【００２９】図６は、本発明に特に関わる、制御部のＣ
ＰＵ１０１で行なわれるＰＺＴ３１５の駆動周波数を制
御する手順を示すフローチャートである。

【００３０】まず、Ｓ１で、設定された駆動周波数に対
応する所定の温度が温度センサによって検出された周囲
温度と比較して適切であるか否かが判断される。駆動周
波数に対応する所定の温度が適切であれば（Ｓ１にて、
ＹＥＳ）、Ｓ６で、ヘッド吐出駆動部１０１は設定され
た駆動周波数で圧電素子（ＰＺＴ３１５）を駆動しつ
つ、プリントが行なわれる。駆動周波数に対応する所定
の温度が適切でなければ（Ｓ１にて、ＮＯ）、プリンタ
ヘッドがメンテナンス位置にある（図１でプリンタヘッ
ド３がワイピング装置１５、吸引キャップ１６の前部に
ある状態）か否かが判断される。

【００３１】プリンタヘッドがメンテナンス位置になけ
れば（Ｓ２にて、ＮＯ）、Ｓ３で、メンテナンス位置へ
プリンタヘッドが戻された後、また、プリンタヘッドが
メンテナンス位置にあれば（Ｓ２にて、ＹＥＳ）、その
まま、Ｓ４へと処理は移される。

【００３２】Ｓ４では、プリンタヘッドの駆動周波数が
調整される。次に、Ｓ５で、プリントを行なうためにＳ
４で調整された駆動周波数に対応する所定の温度が、温
度センサによって検出された周囲温度と比較して適切で
あるか否かが判断される。駆動周波数に対応する所定の
温度が適切でなければ（Ｓ５にて、ＮＯ）、Ｓ４へと処
理は移され、駆動周波数に対応する所定の温度が適切で
あれば（Ｓ５にて、ＹＥＳ）、Ｓ６で、ヘッド吐出駆動
部１０１は設定された駆動周波数で圧電素子を駆動しつ
つ、プリントが行なわれる。

【００３３】次に、インクの物性について述べ、周囲温
度に応じて変化させるプリンタヘッドの駆動周波数の具
体的な設定について説明する。

【００３４】図７は、インクジェットプリンタ１で用い
るインクの、温度に対する粘度の変化を示す図である。

【００３５】通常使用温度３５℃〜１０℃の間で、温度
を下降させると粘度は１．６ＣＰから２．７ＣＰへと約
１．７倍に変化している。なお、このインクの組成は、
水８２．５％（以下全て重量％）、染料 ３％、ジエチ
レングリコール １０％、シクロヘキサノール ４％、
サーフロンＳ−１４５ ０．２％、ＢＩＴ（ベンズイソ
チアゾリン） ０．３％である。

【００３６】図８は周囲温度に対する駆動周波数の設定
を示す図であり、図９は圧電素子に印加されるパルス電
圧の波形を示す図である。

【００３７】図９に示すように、１つのドットに対応す
る印字信号であるパルス電圧は、３μｓｅｃの立ち上が
り時間で立ち上げ、２０Ｖの最大振幅を７μｓｅｃ継続
し、２０μｓｅｃの立ち下がり時間で立ち下げる。ある
パルス電圧とこれに連続する次のパルス電圧との時間間
隔は駆動周波数の逆数分となる。

【００３８】このようなパルス電圧の印加に際しては、
図８に示すように、周囲温度の低下に伴って駆動周波数
を減少させることによって、インクの粘度が増加する低
温時に、圧電素子の変形に追従するようにインクが補給
され、ドットの細り、欠けを起こすことなく、インク滴
を飛翔させることができる。

【００３９】以上のように圧電素子の駆動周波数を調整
することにより、周囲温度の影響を受けずに画像品質を
保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施の形態の１つであるインク
ジェットプリンタ１の概略構成を示す斜視図である。

【図２】プリンタヘッド３の構成を説明するための、プ
リンタヘッド３の一部を示す平面図である。

【図３】プリンタヘッド３の構成を説明するための、図
２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】プリンタヘッド３の構成を説明するための、図
３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】インクジェットプリンタ１の制御部の構成を示
すブロック図である。

【図６】本発明に特に関わる、制御部のＣＰＵ１０１で
行なわれるＰＺＴ３１５の駆動周波数を制御する手順を
示すフローチャートである。

【図７】本インクジェット記録装置１で用いるインク
の、温度に対する粘度の変化を示す図である。

【図８】周囲温度に対する駆動周波数の設定を示す図で
ある。

【図９】圧電素子に印加されるパルス電圧の波形を示す
図である。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ３ プリンタヘッド １０１ ＣＰＵ １０５ ヘッド吐出駆動部 １１０ 各種センサ部 ３１５ ＰＺＴ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の周波数でパルス電圧を印加するこ
   とにより圧電素子を駆動し、インクを押圧してインク吐
   出口から吐出するインクジェット記録装置であって、周
   囲温度を検出する検出手段と、検出された周囲温度に基
   づいて前記周波数を設定する設定手段とを含むインクジ
   ェット記録装置。