JPH11320870A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インク温度、機内温度、環境温度によらず、常
に安定した記録が行なえ、画質を悪化することなく、信
頼性の高い記録が可能となるインクジェット記録装置を
提供する。 【解決手段】圧電素子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吐出させて記録媒体に向けて飛翔
させるインクジェット記録装置において、インク１４の
温度をサーミスタ１７で検知し、この検知した温度に応
じて、駆動ＩＣ２２により圧電体１１を駆動するバース
ト波の周波数を変更制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集束超音波を放射
し、この放射された集束超音波の集束点近傍のインクを
インク滴として飛翔させて、そのインク滴を記録媒体上
に付着させることにより画像を記録するインクジェット
記録装置に係り、特に、圧電素子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吐出させて記録媒体に
向けて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】従来から、インク液を記録媒体上に飛翔
させて記録ドットを形成するインクジェット記録装置
（プリンタ）が知られている。このインクジェット記録
装置は、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。

【０００３】現在までに、数多くのインクジェット記録
装置の方式が考案されているが、特に、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とし
て、たとえば、特公昭５６−９４２９号公報や特公昭６
１−５９９１１号公報に示される技術が、また、圧電素
子の変位による圧力パルスでインク滴を飛翔させる方式
として、たとえば、特公昭５３−１２１３８号公報に示
される技術などが代表的なものである。

【０００４】しかし、これらの方式では、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、それ
ぞれの解像度に対応する個別のノイズが細かく目詰まり
しやすいという問題がある。特に、蒸気の圧力を用いる
方式では、インクとの熱的あるいは科学的な反応などに
よる不溶物の付着が、また、圧電素子の変位による圧力
を用いる方式では、インク流路などでの複雑な構造が更
に目詰まりを誘起しやすくしている。数十から百数十の
ノズルを使用しているシリアル走査形の記録ヘッドで
は、その目詰まりの頻度を低く抑えることができるが、
数千のノズルを必要とするライン走査形の記録ヘッドで
は、確率的に高い頻度で目詰まりが発生し、信頼性の点
で大きな課題となっている。さらに、これらの方式は、
解像度を上げることには適していないという欠点もあ
る。

【０００５】これらの欠点を克服するために、薄膜の圧
電素子から発生する超音波ビームの圧力を用いてインク
液面からインク滴を飛翔させる方式（ＩＢＭ ＴＤＢ，
ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．４、ｐｐ．１１６８（１９７３−
１０）、ＵＳＰ−４３０８５４７（１９８１）、特開昭
６３−１６６５４８号公報、特開昭６３−３１２１５７
号公報、特開平２−１８４４４３号公報、特開昭６３−
１６２２５３号公報など参照）が提案されている。この
方式は、個別のドットごとのノズルやインク流路の隔壁
を必要としない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
復旧に対して有効な構造を持っている。また、非常に小
さい径のインク滴を安定に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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のインクジェット
記録方式では、インク液中を伝搬する音波の圧力によ
り、液滴を飛翔せしめている。インク中を伝搬する超音
波は、インクの物性、特に粘度により伝搬速度や減衰率
等が変化してしまい、集束位置が変わったり、インク滴
を飛翔せしめる音波のエネルギ量が変化してしまい、一
定の駆動条件で超音波振動子を駆動すると、安定な記録
を実現するのが困難になってしまうという課題がある。

【０００７】そこで、本発明は、インク温度、機内温
度、環境温度によらず、常に安定した記録が行なえ、画
質を悪化することなく、信頼性の高い記録が可能となる
インクジェット記録装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、集束超音波を放射し、この放射された集束
超音波の集束点近傍のインクをインク滴として飛翔させ
て、そのインク滴を記録媒体上に付着させることにより
画像を記録するインクジェット記録装置において、超音
波を放射する複数の超音波振動子と、これら複数の超音
波振動子を複数の電圧波から構成されるバースト波によ
って駆動する駆動手段と、前記インクの温度、本装置の
機内温度、本装置の環境温度のうち少なくともいずれか
１つの温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手
段で検知された温度に応じて、前記駆動手段により前記
超音波振動子を駆動するバースト波の周波数を変更制御
する制御手段とを具備している。

【０００９】また、本発明のインクジェット記録装置
は、集束超音波を放射し、この放射された集束超音波の
集束点近傍のインクをインク滴として飛翔させて、その
インク滴を記録媒体上に付着させることにより画像を記
録するインクジェット記録装置において、超音波を放射
する複数の超音波振動子と、これら複数の超音波振動子
を複数の電圧波から構成されるバースト波によって駆動
する駆動手段と、前記インクの温度、本装置の機内温
度、本装置の環境温度のうち少なくともいずれか１つの
温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段で検
知された温度に応じて、前記駆動手段により前記超音波
振動子を駆動するバースト波の波数を変更制御する制御
手段とを具備している。

【００１０】また、本発明のインクジェット記録装置
は、集束超音波を放射し、この放射された集束超音波の
集束点近傍のインクをインク滴として飛翔させて、その
インク滴を記録媒体上に付着させることにより画像を記
録するインクジェット記録装置において、超音波を放射
する複数の超音波振動子と、これら複数の超音波振動子
を複数の電圧波から構成されるバースト波によって駆動
する駆動手段と、前記インクの温度、本装置の機内温
度、本装置の環境温度のうち少なくともいずれか１つの
温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段で検
知された温度に応じて、前記駆動手段により前記超音波
振動子を駆動するバースト波の波高値を変更制御する制
御手段とを具備している。

【００１１】さらに、本発明のインクジェット記録装置
は、集束超音波を放射し、この放射された集束超音波の
集束点近傍のインクをインク滴として飛翔させて、その
インク滴を記録媒体上に付着させることにより画像を記
録するインクジェット記録装置において、超音波を放射
する複数の超音波振動子と、これら複数の超音波振動子
に対して、複数の超音波振動子を１組として、この１組
のそれぞれの超音波振動子を同時に駆動することにより
１個のインク滴を飛翔させる駆動手段と、前記インクの
温度、本装置の機内温度、本装置の環境温度のうち少な
くともいずれか１つの温度を検知する温度検知手段と、
この温度検知手段で検知された温度に応じて、前記駆動
手段により１個のインク滴を飛翔させるために同時駆動
する前記１組の超音波振動子の数を変更制御する制御手
段とを具備している。

【００１２】本発明によれば、インクの温度、本装置の
機内温度、本装置の環境温度のうち少なくともいずれか
１つの温度を検知し、この検知した温度に応じて、駆動
手段により超音波振動子を駆動するバースト波の周波
数、波数、波高値、あるいは、１個のインク滴を飛翔さ
せるために同時駆動する１組の超音波振動子の数を変更
制御することにより、インク温度、機内温度、環境温度
によらず、常に安定した記録が行なえ、画質を悪化する
ことなく、信頼性の高い記録が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て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構成を模式的に示す概略構成図で
ある。本発明のインクジェット記録装置は、たとえば、
パーソナルコンピュータなどに接続され、印字や図形記
録のための情報が送信され、記録を開始する。記録開始
信号を受取ると、制御部２から開始信号が送出され、給
紙ローラ３が作動し、記録媒体としての用紙４を搬送ド
ラム５へ送出する。搬送ドラム５は、記録時は図示矢印
Ａの方向に回転し、給紙ローラ３で送られた用紙４を受
取り、記録ヘッド９の方向へ搬送する。用紙４が記録ヘ
ッド９の上方に到達すると、制御部２は記録ヘッド９の
駆動ＩＣなどに記録開始信号を送出し、画像の記録動作
が開始する。

【００１４】用紙４の後端が記録ヘッド９上方に近づく
と、制御部２から記録終了信号が送出され、記録動作が
終了する。記録終了後、搬送ドラム５は図示矢印Ｂ方向
に回転し、用紙４を排出ローラ６まで搬送する。つい
で、用紙４は、排出補助部材７に補助され、排紙トレー
８へ画像が記録された用紙４が排出される。用紙４が排
出されてると、一連の記録動作が終了し、次の記録動作
に対する待機状態となる。

【００１５】図２および図３は、前記記録ヘッド９の構
成を模式的に示す縦断側面図である。すなわち、支持材
１０の上に、超音波振動子としての、相対向した後述す
る電極１９，２０に挟まれた圧電体１１が設けられ、そ
の上に音波を集束する手段としてのレンズ１２が設けら
れ、これら圧電体１１とレンズ１２との周りにはプール
状のインク保持室１３が形成され、その内部にはインク
１４が充填されている。

【００１６】インク保持室１３の上部には、圧電体１１
およびレンズ１２の長手方向に長いスリット１５が設け
られたスリット部材１６が形成されている。ここに、プ
ール状のインク保持室１３の壁面の高さは、レンズ１２
により集束された音波が集束する距離近傍になっている
ので、その上に形成されたスリット部材１６のスリット
１５の高さが音波の集束位置となり、インク液面を集束
位置に保持できるようになっている。

【００１７】インク保持室１３のインク充填側の壁に
は、インクの温度を検知する温度検知手段としてのサー
ミスタ１７が取着され、その電極１８が外部に導出され
ている。インク１４は、図示しないインクタンクからイ
ンク保持室１３に設けられた複数の図示しない供給口に
ポンプとインク供給チューブを介して供給されている。
圧電体１１とそれを挟んで対向した電極１９，２０で構
成される圧電素子は、アレイ状に一定間隔で配置されて
おり、そのうちの一部の複数の圧電素子を同時駆動する
ことにより、超音波をインク液面近傍に集束させて、イ
ンク滴を飛翔させるようになっている。

【００１８】また、本実施の形態では、圧電体１１はア
レイ状に分割されず、圧電体１１の下層電極２０をアレ
イ状に分割配置させて、個別電極としている。そして、
支持材１０上に設けられた図４に示すような同じ間隔の
アレイ状の引出し電極２１が形成されていて、圧電体１
１の個別電極２０と接着材を介して圧着配線している。
引出し電極２１は、圧電体１１を駆動するための駆動Ｉ
Ｃ（集積回路）２２の端子とボンディングワイヤ２３に
より接続されている。

【００１９】また、圧電体１１の上部電極１９は、共通
電極として駆動ＩＣ２２の共通端子（図示しない）に接
続されている。駆動ＩＣ２２、サーミスタ１７の電極１
８は、図示しないプリント配線基板およびコネクタなど
を介して、駆動を制御する制御部２に接続されている。

【００２０】レンズ１２は、フレネル輪帯理論に基づく
凹凸が圧電体１１の長手方向（以降、主走査方向と称
す）に平行に形成されている。このレンズ１２の凹凸部
分の厚みは、それぞれレンズ１２中の波長の（２ｎ＋
１）／４倍（ｎは０以上の整数）に近くなるように設定
され、レンズ材料には圧電体１１の音響インピーダンス
とインクのそれとの積の平方根に近い値のもの、たとえ
ば、アルミナ粉末を分散させたエポキシ樹脂を用いるこ
とにより、レンズが設けられた底面は音響マッチング層
としての機能も兼ね備えた構造になっている。

【００２１】このように構成された記録ヘッド９を用い
た場合の液滴飛翔動作について、液滴飛翔ポイントであ
るスリット部材１６の近傍に絞って説明する。また、併
せて記録ヘッド９の駆動方法について説明する。

【００２２】図５は、駆動ＩＣ２２から圧電体１１に入
力される所望の幅を有するバースト状の信号を示してい
る。バースト波の周波数は、圧電体１１の厚さなどで決
まる共振周波数近傍の周波数に設定されている。本実施
の形態では、バースト波の基本周波数を５０ＭＨｚの正
弦波とした。また、本実施の形態では、記録ヘッド９の
幅方向（副走査方向）は、フレネルレンズ１２により音
波を集束させているが、記録ヘッド９の長手方向（主走
査方向）では、位相を１８０度ずらしたバースト波の２
種類（以降、０相／π相と称す）を組合わせることによ
り、音波を集束させている。

【００２３】バースト波により圧電体１１が振動し、音
波がレンズ１２およびインク１４に向かって励振させら
れる。バースト波の１周期で１周期の音波が励振される
ため、バースト幅は励振される音波の波数である。本実
施の形態では、音波の波数が「２０００」となるよう
に、バースト幅を１０μｓとした。

【００２４】個別電極２０で形成された圧電素子の数個
を１組として、位相の異なるバースト波を１組のそれぞ
れの圧電素子に印加して１ドットの画像を形成する。本
実施の形態では、たとえば、図６に示すように、８個の
圧電素子を１組として、０相、π相のバースト波を「０
π００００π０」の順に印加し、主走査方向の音波を８
個の圧電素子の中央付近に集束させ、１つのドットを形
成している。

【００２５】したがって、主走査方向（Ａ４サイズの用
紙の幅方向）の１ラインを記録するのには、８回、主走
査方向に駆動素子をスキャンして、形成している。この
ため、同時に飛翔されるドットは、主走査方向に８ドッ
ト隣のドットとなっている。副走査方向の音波の集束
は、フレネルレンズ１２を用いてスリット部材１６のス
リット１５の中央部で集束するようになっている。

【００２６】図７は、スリット部材１６の近傍における
副走査方向の断面図で、インク液面の時間的変化を説明
するための説明図である。圧電体１１にバースト波が印
加されず、インク１４中に音波が励振されていない非記
録状態では、同図（ａ）に示すように、インク１４はス
リット１５の表面で凹状に液面を形成している。

【００２７】次に、図５に示したバースト波が圧電体１
１に印加されると、インク１４中に音波が励振され、イ
ンク液面に向かって伝搬し、インク液面で反射され、レ
ンズ１２および圧電体１１の方向に向かって伝搬してい
く。同図（ｂ）のように、音波がインク液面で反射する
際に、音波の圧力によりインク液面は盛り上げられる
（以降、これをインクメニスカスＰ１と称す）。インク
液面で反射された音波は、圧電体１１に到達すると、圧
電体１１により反射され、再びインク液面方向に伝搬を
していく。

【００２８】この一連の動作を繰り返すうちに、同図
（ｃ）に示すように、インク液面では音波の圧力により
徐々にインクメニスカスＰ１が成長を続け、最後には同
図（ｄ）に示すように、液滴Ｐ２を飛翔せしめる。ここ
で、次の信号が印加されない場合、音波はインク１４の
粘度などに起因する減衰を受け、次第になくなってい
く。最後には同図（ａ）に示すように、液面は凹状に戻
る。

【００２９】このように、本発明に係るインクジェット
記録装置は、レンズおよび圧電体に入力するバースト波
の位相を組合わせることにより音波を所望の位置に集束
し、集束した音波の圧力により液滴を飛翔せしめて画像
を形成している。

【００３０】ところで、音波の集束位置は、インク中を
伝搬する音波の波長によって変わってくる。波長は、音
波によって変化するため、インク中での音波の音速によ
って、集束位置が変化してしまう。集束位置が変化する
と、液滴が飛翔しなかったりするため、ドット抜けが生
じ、画質が悪化してしまう。

【００３１】図８は、インクの温度とインクの粘度との
関係を示した特性図、図９は、インクの温度とインク中
を伝搬する音波の速度との関係を示した特性図である。
図８に示すように、インクの粘度はその温度に応じて変
化し、温度が高くなると粘度が下がる傾向にある。イン
クの粘度に応じて、インク中を伝搬する音波の速度も変
化し、粘度が下がると、音速も下がっていく。

【００３２】すなわち、インクの温度が変化すると、音
速が変化するため、音波の集束位置も変化してしまう。
集束位置、つまり、液滴飛翔位置が変化するのを防ぐた
めには、スリットの位置を変化させる必要があるが、ス
リットを可動式にすると、それを制御する機構、制御部
などが増加し、記録装置が複雑になり、高価なものにな
ってしまう可能性がある。

【００３３】そこで、本発明の第１の実施の形態では、
バースト波の周波数をインクの温度に応じて変更制御す
ることにより、集束位置が変化してしまうという課題を
解決するものである。音波の波長λは、音波の周波数ｆ
と音波の速度ｖとで表され、λ＝ｖ／ｆという関係にあ
る。つまり、速度が変化した分、周波数を変更してやれ
ば、波長は一定に保たれ、集束位置も一定に保つことが
できる。

【００３４】以下、具体的に説明する。図１０は、制御
部２、駆動ＩＣ２２、サーミスタ１７などの圧電体１１
の駆動に関わる回路を概略的に示している。図１０にお
いて、２５は制御部２内のラインメモリ、２６は制御部
２内の駆動データ生成部、２７は駆動ＩＣ２２内のシフ
トレジスタ、２８は駆動ＩＣ２２内のラッチ回路、２９
は駆動ＩＣ２２内のセレクタ、３０は駆動ＩＣ２２内の
ドライバ、３１は制御部２内の制御部、３２は制御部２
内の高周波信号発生部、３３は制御部２内のＡ／Ｄ変換
器である。

【００３５】図１０の動作を説明すると、ラインメモリ
２５は、制御部３１からのタイミング信号によって制御
され、画像データの書込みおよび読出しが行なわれる。
いま、ラインメモリ２５に記録すべき画像データが記憶
されると、その記憶された画像データは順次読出されて
駆動データ生成部２６に送られる。駆動データ生成部２
６は、ラインメモリ２５から送られてくる画像データに
応じて、圧電体１１を駆動するための駆動データを生成
する。

【００３６】駆動データ生成部２６で生成された駆動デ
ータは、制御部３１からのクロックパルスＣＫに同期し
て駆動ＩＣ２２内のシフトレジスタ２７に順次転送さ
れ、最終的に１ライン（８分割）分の駆動データが転送
される。シフトレジスタ２７に保持された駆動データ
は、制御部３１で生成されるタイミング信号（LATCH ）
により、ラッチ回路２８にラッチされる。

【００３７】セレクタ２９は、ラッチ回路２８にラッチ
された駆動データに応じて、制御部３１で生成される上
記タイミング信号（LATCH ）と同期したトリガ信号（Tr
ig）により、高周波信号発生部３２から出力されるバー
スト波の０、πと、接地信号ＧＮＤのいずれかを選択出
力する。セレクタ２９から出力される高周波信号は、ド
ライバ３０により電圧増幅された後に、対応する圧電体
１１に印加される。

【００３８】このとき、サーミスタ１７からインクの温
度に応じた電圧値が温度データとして出力され、Ａ／Ｄ
変換器３３でデジタル化された後、このデジタル化され
た温度データが制御部３１に入力されている。これによ
り、制御部３１は、入力された温度データに応じた周波
数制御信号を高周波信号発生部３２に送ることにより、
高周波信号発生部３２から発生する０、πの位相を持つ
高周波の周波数を変更制御し、入力された温度データに
応じた値に設定する。

【００３９】このように、インクの温度に応じた周波数
のバースト波で圧電体１１を駆動した場合で、０℃〜４
０℃までインクの温度を変化させ、記録を行なった結果
を図１１に示す。図１１は、Ａ４サイズの用紙に３０％
の記録領域がある文字画像を記録した場合のドット抜け
の数をプロットしたものであり、白丸印はインク温度に
よるバースト波の周波数を制御していない場合、白四角
印はインク温度によるバースト波の周波数を制御した場
合である。

【００４０】図１１から明らかなように、バースト波の
周波数を制御していない場合には、常温として設定して
いる２０℃付近ではドット抜けはほとんど見られない
が、２５℃以上および１５℃以下になると、ドット抜け
が目立つようになる。これに対し、バースト波の周波数
を制御した場合には、０℃〜４０℃の範囲では、ドット
抜けがほとんど見られなかった。

【００４１】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、圧電体１１を駆動するバースト波の周波数をイ
ンクの温度に応じて変更制御することにより、インクの
温度によらず、常に安定した記録が行なえ、画質を悪化
することなく、信頼性の高い記録が可能となる。

【００４２】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、駆動ＩＣ２２および制御部２など、制
御に関わる部分以外の装置構成は、前述した第１の実施
の形態と同様であるので、詳細な説明は省略し、異なる
部分についてのみ説明する。

【００４３】インクの温度が変化すると、インクの粘度
も変化することを先に説明したが、インクの粘度変化に
応じて、インク中を伝搬する音波の減衰率も、図１２に
示すように変化する。

【００４４】本発明に係るインクジェット記録装置で
は、音波がインク表面に到達したときの圧力によって液
滴を飛翔せしめている。圧電体から放射された音波は、
インク表面に向かって伝搬し、インク表面で反射し、圧
電体に向かって伝搬し、圧電体で反射される。伝搬・反
射の繰り返しによる圧力で、インク滴を飛翔させる。ま
た、音波はインク中を伝搬している間に、インクの粘度
に起因した減衰を強いられる。音波の減衰が大きい場合
は、インク滴が飛翔しないこともあり、結果として画質
の悪化を招いてしまう。

【００４５】そこで、本発明の第２の実施の形態では、
バースト波の波数をインクの温度に応じて変更制御する
ことにより、インク中を伝搬する音波の減衰率が変化し
てしまうという課題を解決するものである。バースト波
の波数は、圧電体から放射される音波のエネルギに関係
している。バースト波の波数が大きければ、音波のエネ
ルギも大きくなり、減衰も低減することができる。

【００４６】以下、具体的に説明する。図１３は、制御
部２、駆動ＩＣ２２、サーミスタ１７などの圧電体１１
の駆動に関わる回路を概略的に示している。図１３にお
いて、１２５は制御部２内のラインメモリ、１２６は制
御部２内の駆動データ生成部、２７は駆動ＩＣ２２内の
シフトレジスタ、２８は駆動ＩＣ２２内のラッチ回路、
２９は駆動ＩＣ２２内のセレクタ、３０は駆動ＩＣ２２
内のドライバ、１３１は制御部２内の制御部、１３２は
制御部２内の高周波信号発生部、１３３は制御部２内の
Ａ／Ｄ変換器である。

【００４７】図１３の動作を説明すると、ラインメモリ
１２５は、制御部１３１からのタイミング信号によって
制御され、画像データの書込みおよび読出しが行なわれ
る。いま、ラインメモリ１２５に記録すべき画像データ
が記憶されると、その記憶された画像データは順次読出
されて駆動データ生成部１２６に送られる。駆動データ
生成部１２６は、ラインメモリ１２５から送られてくる
画像データに応じて、圧電体１１を駆動するための駆動
データを生成する。

【００４８】駆動データ生成部１２６で生成された駆動
データは、制御部１３１からのクロックパルスＣＫに同
期して駆動ＩＣ２２内のシフトレジスタ２７に順次転送
され、最終的に１ライン（８分割）分の駆動データが転
送される。シフトレジスタ２７に保持された駆動データ
は、制御部１３１で生成されるタイミング信号（LATCH
）により、ラッチ回路２８にラッチされる。

【００４９】セレクタ２９は、ラッチ回路２８にラッチ
された駆動データに応じて、制御部１３１で生成される
上記タイミング信号（LATCH ）と同期したトリガ信号
（Trig）により、高周波信号発生部１３２から出力され
るバースト波の０、πと、接地信号ＧＮＤのいずれかを
選択出力する。セレクタ２９から出力される高周波信号
は、ドライバ３０により電圧増幅された後に、対応する
圧電体１１に印加される。

【００５０】このとき、サーミスタ１７からインクの温
度に応じた電圧値が温度データとして出力され、Ａ／Ｄ
変換器１３３でデジタル化された後、このデジタル化さ
れた温度データが制御部１３１に入力されている。これ
により、制御部１３１は、入力された温度データに応じ
たバースト幅制御パルスを高周波信号発生部１３２に送
ることにより、高周波信号発生部１３２から発生する
０、πの位相を持つ高周波の幅、つまり、バースト波数
を変更制御し、入力された温度データに応じた値に設定
する。すなわち、バースト波数は、たとえば、バースト
幅制御パルスと連続高周波とのアンドを取った形で決ま
るようになっている。

【００５１】このように、インクの温度に応じた波数の
バースト波で圧電体１１を駆動した場合で、０℃〜４０
℃までインクの温度を変化させ、記録を行なった結果を
図１４に示す。図１４は、Ａ４サイズの用紙に３０％の
記録領域がある文字画像を記録した場合のドット抜けの
数をプロットしたものであり、白丸印はインク温度によ
るバースト波の波数を制御していない場合、白四角印は
インク温度によるバースト波の波数を制御した場合であ
る。

【００５２】図１４から明らかなように、バースト波の
波数を制御した場合には、０℃〜４０℃の範囲では、ド
ット抜けがほとんど見られなかった。本実施の形態で
は、１５℃付近で制御した場合でも多少ドット抜けが見
られた。これは、１５℃付近の粘度変化が急激なため
で、さらに、細かくバースト波数を制御すれば、ドット
抜けが生じないことを、本発明者らは確認している。

【００５３】以上説明したように、第２の実施の形態に
よれば、圧電体１１を駆動するバースト波の波数をイン
クの温度に応じて変更制御することにより、インクの温
度によらず、常に安定した記録が行なえ、画質を悪化す
ることなく、信頼性の高い記録が可能となる。

【００５４】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。第３の実施の形態は、前述した第２の実施の
形態において、バースト波の波数を変更制御するのでは
なく、バースト波の波高値を変更制御するようにしたも
のである。

【００５５】すなわち、第３の実施の形態では、バース
ト波の波高値をインクの温度に応じて変更制御すること
により、インク中を伝搬する音波の減衰率が変化してし
まうという課題を解決するものである。圧電体から放射
される音波の強度（振幅）は、圧電体に印加する電圧値
に関係している。電圧が高ければ、振幅も高くなる。音
波の強度が高くなると、エネルギも高くなるので、減衰
が低減する。

【００５６】以下、具体的に説明する。圧電体の駆動に
関わる回路構成については、図１３と同様なので説明を
省略するが、高周波信号発生部１３２から発生する０、
πの位相を持つ高周波の波高値が、サーミスタ１７によ
り検知したインク温度に応じた電圧値がＡ／Ｄ変換器１
３３でデジタル処理された温度データに応じた値になる
ように制御される部分だけが他のものと異なっている。

【００５７】このように、インクの温度に応じた波高値
のバースト波で圧電体１１を駆動した場合で、０℃〜４
０℃までインクの温度を変化させ、記録を行なった結果
を図１５に示す。図１５は、Ａ４サイズの用紙に３０％
の記録領域がある文字画像を記録した場合のドット抜け
の数をプロットしたものであり、白丸印はインク温度に
よるバースト波の波高値を制御していない場合、白四角
印はインク温度によるバースト波の波高値を制御した場
合である。

【００５８】図１５から明らかなように、バースト波の
波高値を制御した場合には、０℃〜４０℃の範囲では、
ドット抜けがほとんど見られなかった。以上説明したよ
うに、第３の実施の形態によれば、圧電体１１を駆動す
るバースト波の波高値をインクの温度に応じて変更制御
することにより、インクの温度によらず、常に安定した
記録が行なえ、画質を悪化することなく、信頼性の高い
記録が可能となる。

【００５９】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。第４の実施の形態は、前述した第１および第
２の実施の形態のようにバースト波を制御するのではな
く、同時駆動する圧電素子の数を変更制御するようにし
たものである。

【００６０】すなわち、第４の実施の形態では、同時駆
動する圧電素子の数をインクの温度に応じて変更制御す
ることにより、インク中を伝搬する音波の減衰率が変化
してしまうという課題を解決するものである。圧電素子
から放射される音波のエネルギは、同時駆動する圧電素
子の数によっても変えることができる。本実施の形態で
は、前述の通り、８つの圧電素子を同時に駆動して、１
ドットを記録している。

【００６１】図１６は、同時駆動する圧電素子の数を変
えた場合の焦点（飛翔位置）での音波の圧力をシミュレ
ーションしたものである。図１６から明らかなように、
８から１０個の圧電素子を中心に振幅が小さくなってい
るのがわかる。これは、圧電素子数ごとに焦点が変わる
ためであるが、焦点を一定に保っている本実施の形態に
係るインクジェット記録装置では、音波の飛翔位置での
圧力を可変するのに使用することができる。

【００６２】以下、具体的に説明する。図１７は、制御
部２、駆動ＩＣ２２、サーミスタ１７などの圧電体１１
の駆動に関わる回路を概略的に示している。図１７にお
いて、２２５は制御部２内のラインメモリ、２２６は制
御部２内の駆動データ生成部、２７は駆動ＩＣ２２内の
シフトレジスタ、２８は駆動ＩＣ２２内のラッチ回路、
２９は駆動ＩＣ２２内のセレクタ、３０は駆動ＩＣ２２
内のドライバ、２３１は制御部２内の制御部、２３２は
制御部２内の高周波信号発生部、２３３は制御部２内の
Ａ／Ｄ変換器である。

【００６３】図１７の動作を説明すると、サーミスタ１
７からインクの温度に応じた電圧値が温度データとして
出力され、Ａ／Ｄ変換器２３３でデジタル化された後、
このデジタル化された温度データが制御部２３１に入力
される。これにより、制御部２３１は、入力された温度
データに応じた素子数制御信号を駆動データ生成部２２
６に送る。

【００６４】さて、ラインメモリ２２５に記録すべき画
像データが記憶されると、その記憶された画像データは
順次読出されて駆動データ生成部２２６に送られる。駆
動データ生成部２２６は、ラインメモリ２２５から送ら
れてくる画像データと、制御部２３１からの素子数制御
信号とに応じて、圧電体１１を駆動するための駆動デー
タを生成する。

【００６５】駆動データ生成部２２６で生成された駆動
データは、制御部２３１からのクロックパルスＣＫに同
期して駆動ＩＣ２２内のシフトレジスタ２７に順次転送
され、最終的に１ライン（８分割）分の駆動データが転
送される。シフトレジスタ２７に保持された駆動データ
は、制御部２３１で生成されるタイミング信号（LATCH
）により、ラッチ回路２８にラッチされる。

【００６６】セレクタ２９は、ラッチ回路２８にラッチ
された駆動データに応じて、制御部２３１で生成される
上記タイミング信号（LATCH ）と同期したトリガ信号
（Trig）により、高周波信号発生部２３２から出力され
るバースト波の０、πと、接地信号ＧＮＤのいずれかを
選択出力する。セレクタ２９から出力される高周波信号
は、ドライバ３０により電圧増幅された後に、対応する
圧電体１１に印加される。

【００６７】このように、インクの温度に応じた同時駆
動素子数で駆動した場合で、０℃〜４０℃までインクの
温度を変化させ、記録を行なった結果を図１８に示す。
図１８は、Ａ４サイズの用紙に３０％の記録領域がある
文字画像を記録した場合のドット抜けの数をプロットし
たものであり、白丸印はインク温度による同時駆動素子
の個数を制御していない場合、白四角印はインク温度に
よる同時駆動素子の個数を制御した場合である。

【００６８】図１８から明らかなように、同時駆動素子
数を制御した場合には、０℃〜４０℃の範囲では、ドッ
ト抜けが制御しない場合に比べ激減している。本実施の
形態では、制御した場合でも多少ドット抜けが見られた
が、本実施の形態では、圧電素子の並びピッチが３００
ｄｐｉのときの結果であるが、さらに細かく、詳しくは
６００ｄｐｉのピッチで作成すれば、更に細かい同時駆
動素子数の制御ができ、ドット抜けが更に減少すること
を、本発明者らは確認している。

【００６９】以上説明したように、第４の実施の形態に
よれば、同時駆動する圧電素子の数をインクの温度に応
じて変更制御することにより、インクの温度によらず、
常に安定した記録が行なえ、画質を悪化することなく、
信頼性の高い記録が可能となる。

【００７０】なお、前記実施の形態では、インクの温度
をサーミスタにより検知し、圧電体の駆動を制御してい
たが、インクの温度でなくても、たとえば、本装置の機
内温度や本装置の環境温度を検知してもよく、要はイン
ク温度、本装置の機内温度、本装置の環境温度のうち少
なくともいずれか１つの温度を検知し、圧電体の駆動を
制御すればよい。

【００７１】また、前述した各実施の形態を単独で用い
ることにより、その効果を発揮することができるが、各
実施の形態を適当に組合わせることにより、さらに効果
を増大することもできる。

【００７２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、イ
ンク温度、機内温度、環境温度によらず、常に安定した
記録が行なえ、画質を悪化することなく、信頼性の高い
記録が可能となるインクジェット記録装置を提供でき
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構成を
模式的に示す概略構成図。

【図２】記録ヘッドの構成を一部分解して模式的に示す
斜視図。

【図３】記録ヘッドの構成を模式的に示す縦断側面図。

【図４】圧電体個別電極を説明する図。

【図５】圧電体に印加するバースト波を説明する図。

【図６】圧電体に印加する信号を説明する図。

【図７】記録ヘッドにおけるスリット部材近傍のインク
の時間的変化を説明する副走査方向の断面図。

【図８】インク温度とインク粘度との関係を示す特性
図。

【図９】インク温度とインク中の音速との関係を示す特
性図。

【図１０】第１の実施の形態に係る制御部および駆動Ｉ
Ｃを説明するブロック図。

【図１１】第１の実施の形態においてインクジェット記
録装置で記録を行なった場合の結果を示すグラフ。

【図１２】インク温度と音波の減衰率との関係を示す特
性図。

【図１３】第２の実施の形態に係る制御部および駆動Ｉ
Ｃを説明するブロック図。

【図１４】第２の実施の形態においてインクジェット記
録装置で記録を行なった場合の結果を示すグラフ。

【図１５】第３の実施の形態においてインクジェット記
録装置で記録を行なった場合の結果を示すグラフ。

【図１６】同時駆動圧電素子数と音波の圧力との関係を
示す特性図。

【図１７】第４の実施の形態に係る制御部および駆動Ｉ
Ｃを説明するブロック図。

【図１８】第４の実施の形態においてインクジェット記
録装置で記録を行なった場合の結果を示すグラフ。

【符号の説明】

２……制御部、３……給紙ローラ、４……用紙（記録媒
体）、５……搬送ローラ、６……排出ローラ、７……排
出補助部材、８……排紙トレー、９……記録ヘッド、１
０……基材、１１……圧電体（超音波振動子）、１２…
…フレネルレンズ、１３……インク室、１４……イン
ク、１５……スリット、１６……スリット部材、１７…
…サーミスタ（温度検知手段）、１８……サーミスタの
電極、１９……共通電極、２０……個別電極、２１……
引出し電極、２２……駆動ＩＣ（駆動手段）、２３……
ボンディングワイヤ、Ｐ１……インクメニスカス、Ｐ２
……液滴、２５，１２５，２２５……ラインメモリ、２
６，１２６，２２６……駆動データ生成部、２７……シ
フトレジスタ、２８……ラッチ回路、２９……セレク
タ、３０……ドライバ、３１，１３１，２３１……制御
部、３２，１３２，２３２……高周波信号発生部、３
３，１３３，２３３……Ａ／Ｄ変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山西 英一 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集束超音波を放射し、この放射された集
   束超音波の集束点近傍のインクをインク滴として飛翔さ
   せて、そのインク滴を記録媒体上に付着させることによ
   り画像を記録するインクジェット記録装置において、 超音波を放射する複数の超音波振動子と、 これら複数の超音波振動子を複数の電圧波から構成され
   るバースト波によって駆動する駆動手段と、 前記インクの温度、本装置の機内温度、本装置の環境温
   度のうち少なくともいずれか１つの温度を検知する温度
   検知手段と、 この温度検知手段で検知された温度に応じて、前記駆動
   手段により前記超音波振動子を駆動するバースト波の周
   波数を変更制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 集束超音波を放射し、この放射された集
   束超音波の集束点近傍のインクをインク滴として飛翔さ
   せて、そのインク滴を記録媒体上に付着させることによ
   り画像を記録するインクジェット記録装置において、 超音波を放射する複数の超音波振動子と、 これら複数の超音波振動子を複数の電圧波から構成され
   るバースト波によって駆動する駆動手段と、 前記インクの温度、本装置の機内温度、本装置の環境温
   度のうち少なくともいずれか１つの温度を検知する温度
   検知手段と、 この温度検知手段で検知された温度に応じて、前記駆動
   手段により前記超音波振動子を駆動するバースト波の波
   数を変更制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 集束超音波を放射し、この放射された集
   束超音波の集束点近傍のインクをインク滴として飛翔さ
   せて、そのインク滴を記録媒体上に付着させることによ
   り画像を記録するインクジェット記録装置において、 超音波を放射する複数の超音波振動子と、 これら複数の超音波振動子を複数の電圧波から構成され
   るバースト波によって駆動する駆動手段と、 前記インクの温度、本装置の機内温度、本装置の環境温
   度のうち少なくともいずれか１つの温度を検知する温度
   検知手段と、 この温度検知手段で検知された温度に応じて、前記駆動
   手段により前記超音波振動子を駆動するバースト波の波
   高値を変更制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記バースト波は、互いに位相の異なる
   ２種類のバースト波を組合わせてなることを特徴とする
   請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のインクジェッ
   ト記録装置。
5. 【請求項５】 集束超音波を放射し、この放射された集
   束超音波の集束点近傍のインクをインク滴として飛翔さ
   せて、そのインク滴を記録媒体上に付着させることによ
   り画像を記録するインクジェット記録装置において、 超音波を放射する複数の超音波振動子と、 これら複数の超音波振動子に対して、複数の超音波振動
   子を１組として、この１組のそれぞれの超音波振動子を
   同時に駆動することにより１個のインク滴を飛翔させる
   駆動手段と、 前記インクの温度、本装置の機内温度、本装置の環境温
   度のうち少なくともいずれか１つの温度を検知する温度
   検知手段と、 この温度検知手段で検知された温度に応じて、前記駆動
   手段により１個のインク滴を飛翔させるために同時駆動
   する前記１組の超音波振動子の数を変更制御する制御手
   段と、 を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記駆動手段は、互いに位相の異なる２
   種類のバースト波を組合わせてなるバースト波によって
   前記超音波振動子を駆動することを特徴とする請求項５
   記載のインクジェット記録装置。