JP4328907B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明はインク記録装置に係り、特にインク吐出用のノズル内インクの増粘及び目詰まりを効果的に抑制したインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
最近、コンピュータ等の情報機器の出力装置として、ランニングコストが安く、高精度でかつカラー化が容易なインクジェット記録装置が注目されており、この装置のインクヘッド部分については改善すべき点も多い。
【０００３】
【背景技術】
インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、複数のノズルと各ノズル開口に連通する圧力室を備え、印字信号に対応してインク吐出エネルギ発生手段を駆動して圧力変動を発生させ、これによりノズルからインク滴を発生させる構成である。
【０００４】
ところで記録媒体に付着したインク滴は、記録媒体の材質（例えば紙質）などによって滲んだり、また他の部材と接触してこすれが生じるので、可及的速やかに溶媒が浸透し、蒸発して記録媒体上で定着するように調整されている。そのために印字動作を中断したり、またインク滴を頻繁に吐出しないノズル内のインクは溶媒が蒸発して粘度が増加したり、目詰まりを生じるという問題がある。このような問題は、特に水とグリコール類等の湿潤剤など高粘度有機溶剤を溶媒とした水性インクで顕著となる。このような問題を解消するために，印字動作を比較的長時間休止させる場合にはノズル開口をキャップで密閉してインク溶媒の蒸発を防止する対策が講じられている。
【０００５】
しかしながら印字動作中であっても、ノズル開口のすべてが均等にインク滴を発生するのではない。ノズル開口の配列位置や印字データによってはインク吐出の頻度が極めて低くなるノズル或いは、長時間インクを吐出しないノズルも存在する。このようなノズルに関してはインクの溶媒の蒸発が起りインクが増粘する。そのために吐出の状態が変わり記録媒体上でドットの位置ずれを生じたり、吐出が不安定となりドットが変形、欠落したり、ひいては目詰まりが起こってしまい吐出できなくなる事態ともなる。
【０００６】
このような事態を防止するために、たとえばインクヘッド側を走査して印字を行うシリアルタイプの装置にあっては、印字動作を一定時間継続した後に、記録ヘッドを非印字領域（往復動するための反転領域）に待避させ、ここですべてのノズル開口からインク滴を所定個数、強制的に吐出させること（スプレー操作）でノズル内のインクを初期状態にリフレッシュする方法が提案されている。
【０００７】
しかしながらこの方法では印字動作を定期的に中断しなければならない。さらに、最近においては、１ドットを形成するインク滴は数ｐＬ（ピコ−リットル）まで少量化しており、上記スプレー操作の間隔を短くしてインク増粘を防止することが必要となっている。このようにスプレー操作の間隔を短くすると益々印字速度の低下を招くことになる。さらに、このようなスプレー操作はインクの消費を増大させる。また、記録媒体側を走査して印字を行うラインプリンタでスプレー操作を行う場合は、スプレー操作を行うためのスペースを別途確保することが必要となり、装置全体が大型化してしまう。
【０００８】
前述したようにスプレー操作を行う方法によっては、インクの増粘に関係する問題に対して未だ十分に対応できていない。そこで、例えばインク吐出エネルギ発生手段に圧電素子を用いた記録装置では、印字動作中にインク滴を吐出しないノズルに対応する圧力室の圧電素子に電流制限抵抗を介して印字信号を印加して、ノズル内の液面を微小振動させるようにした技術（特開昭５５−１２３４７６号公報等）や、マルチノズルインクジェットヘッドにおいてインク滴を発生しない程度の電圧を圧電素子に印加し、ノズル開口部の液面の位置を微小振動させるようにした目詰まり防止技術（特公昭６２−３３０７４号公報、特開平４−８００３７号公報等）が提案されている。この目詰まり防止技術によれば、印字動作の中断を必要とすることがないため、印字速度の低下を招くことがない。また、不必要にインクを消費することを抑制してノズルの目詰まりを防止できる。
【０００９】
上記インクの液面を微小振動させる技術はノズル内のインクを拡散して粘度の増加を抑制しているものであり、比較的粘度増加が緩やかなインクを用いインク非吐出時間が短い場合に有効である。インク非吐出時間が長くなる場合には、この液面微小振動の技術と前述したスプレー操作とを組合わせて使用することで、インクの増粘を抑制する効果を得ることができる。
【００１０】
しかしながら、前述したノズルのインク液面を微小振動させる技術では、非印字時も含めて常にインク吐出エネルギ発生手段に電圧を印加しており、インク吐出エネルギ発生手段が疲労して駆動寿命が大幅に短縮するという新たな問題を発生させている。
【００１１】
【発明の開示】
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的はインクを吐出したノズルの近くに存在する他のノズルの開口液面がインク吐出の影響を受けて微小振動する現象（クロストーク）を積極的に利用し、インク吐出エネルギ発生素子を駆動させる時間を抑制しつつノズル液面の微小振動を効率良く行うことができるインクジェット記録装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、インクを吐出する複数のノズルと、各ノズル毎に設けた圧力室と、該各圧力室毎に設けたインク吐出エネルギ発生手段とを有し、該インク吐出エネルギ発生手段を駆動することで前記ノズルからインクを記録媒体上に吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、前記複数のノズルを２以上のグループに分け、該ノズルからインクが吐出しない程度のエネルギを発生させてノズルのインク液面を微小振動させる駆動信号を、前記グループ別に異なる時間帯で前記インク吐出エネルギ発生手段へ供給する微小振動制御手段を有するインクジェット記録装置により達成される。
【００１４】
本発明によれば、微小振動制御手段はインクが吐出しない程度のエネルギを発生させてノズル開口のインク液面が微小振動するようにインク吐出エネルギ発生手段を駆動する。その際、複数のノズルを２以上のグループに分け、グループ別に異なる時間帯でインク吐出エネルギ発生手段へ駆動信号の供給を行う。あるノズル開口のインク液面は、そのノズルが存在するインク圧力室に設けたインク吐出エネルギ発生手段が振動することにより、また隣接するインク圧力室のインク吐出エネルギ発生手段が発した振動が伝播することにより、常に微小振動することになる。よって、インク吐出エネルギ発生手段の駆動を順次、休止させてもノズルのインク液面を常に微小振動させることができる。従って、本発明によればインクの増粘を抑制しつつ、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
本発明はインク吐出時に発生する振動が構造部材を介して隣接するノズルに影響したり、或いはインク流路を介して伝播して他のノズルに影響を与える現象（クロストーク）に着目し、これを積極的に利用する。インク吐出エネルギ発生手段によるインク増粘防止のための基準周波数を分周して、各インク吐出エネルギ発生手段のインク液面駆動回数を１／２、１／３…とすることでインク吐出エネルギ発生手段の劣化を抑制して長寿命化を図りつつ、ノズル内インクの拡散を促進させてインクの増粘、目詰まりを防止する。
【００１６】
なお、従来においては印字の際のインク吐出性能を示す粒子化特性をより向上させるため、クロストークをできるかぎり小さくする努力がなされてきた。しかし、記録ヘッドの構造や大きさ等からその影響を完全に除去することは困難であった。例えば、クロストークによるインク吐出速度変動は、通常２０％以下、望ましくは１０％以下であるが５％以下にすることは困難であるとされている。インクヘッド構造等の諸条件にも依存するが、例えば圧電素子の場合、クロストークによる１０から２０％程度の速度変動は、駆動電圧の５から１５％程度に相当する。一方、本発明で利用するノズルの液面振動の観点からは、クロストークが小さくなるほど振動効果は小さくなる。よって、本発明においては１つ置きから数個置きにノズルを駆動する範囲でクロストークを利用することが望ましい。これにより、ノズル液面の微小振動を維持してインクの粘度上昇を抑制し、ノズル１つ当りの駆動回数を大幅に低減してインク吐出エネルギ発生手段の寿命化を図ることができる。
【００１７】
本発明の前記微小振動制御手段は、前記インク液面を連続的に微小振動させる基準周波数を有すると共に、前記グループ数に応じて該基準周波数を分周し各グループ毎に位相をずらしてグループ内の前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動する分周駆動手段を含む、構成とすることができる。
【００１８】
この場合、分周駆動手段は設定したグループ数に応じて分周した周波数に基づいてグループ毎にインク吐出エネルギ発生手段を振動させる。各グループに属するインク吐出エネルギ発生手段は定期的に非駆動（休止）の期間が存在する。しかし、ノズルのインク液面は、インク吐出エネルギ発生手段の振動により、さらに隣接したインク吐出エネルギ発生手段が発した振動の伝播を受けて上記基準周波数に近い振動を連続的に受ける。よって、ノズルのインク液面に基準周波数を持った微小振動を形成できる。
【００１９】
また、前記グループ分けされた複数のノズルは、異なるグループに属するノズルが１つずつ順に、その順序を維持しながら連続的に配列されている構成とすることが好ましい。この場合、例えば３グループに分割されたノズルの配列は、第１グループのノズル、第２グループのノズル、第３グループのノズル、第１グループのノズル、第２グループのノズル……の様に連続して配列される。よって、あるグループに属するインク吐出エネルギ発生手段が駆動され発した振動が伝播して他のグループノズルの液面を効果的に微小振動させることができる。
【００２０】
そして、記録媒体に印字を行う印字領域と印字を行わない非印字領域とを有し、該非印字領域で前記微小振動制御手段が前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動するように設定されている構成としてもよい。
【００２１】
このような構成とすれば、非印字領域でノズル液面の微小振動が行われ、印字領域ではノズル液面の微小振動が行われない。よって、インクの増粘を防止しつつ好ましい状態で印字動作を行うことができる。
【００２２】
そして、上記インクジェット記録装置は、インクジェット記録用ヘッドを走査して記録を行い、往復路反転時の非印字領域で前記微小振動制御手段が前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動するように設定されている構成としてもよい。
【００２３】
このような構成のシリアルタイプのインクジェット記録装置は、反転のための非印字領域でインク増粘防止のための微小振動が行われるので、ドットの位置ずれや目詰まりを抑制しつつ、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ったインクジェット記録装置として提供できる。
【００２４】
また、前記インク吐出エネルギ発生手段は圧電素子とすることができる。インク吐出エネルギ発生手段としては、ヒータの加熱によりインクを沸騰させ気泡圧でインクを吐出させる機構でもよいが、圧電素子のように撓みを発生させて周辺の部材に振動を伝播させるエネルギ発生手段が好ましい。なお、インク吐出エネルギ発生手段から発される振動はインクを介しても周辺のノズルの液面を振動させるが、部材を介して振動を伝播する構成とすることがより好ましい。
【００２５】
上記観点から前記圧力室はインクジェット記録用ヘッドの同一構造部材に形成されている構成が好ましい。このような構成であれば構造部材を介してより確実に周辺に振動を伝播できる。
【００２６】
また、前記基準周波数は、印字時におけるインク吐出の駆動信号の周波数と同期していることが好ましい。このような構成であれば、インク増粘防止のために行っている微小振動がインク吐出時に影響することを抑制できる。
【００２７】
そして、前記非印字領域でインクのためのリフレッシュ吐出動作をさらに含む構成のインクジェット記録装置としてもよい。この場合、非印字領域でインク増粘防止のための微小振動とリフレッシュ吐出動作を併用することができる。よって、より確実にインクの増粘を防止することができる。
【００２８】
なお、多くのノズルを高集積化したインクヘッドを有し、記録媒体側を走査して印字を行ういわゆるラインプリンタについても本発明を適用することは可能であり、隣接するインク吐出エネルギ発生手段の振動の影響を活用してドットの位置ずれや目詰まりを抑制しつつ、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、インク吐出エネルギ発生素子を駆動させる時間を抑制しつつノズル液面の微小振動を効率良く行うことができる。
【００３０】
【発明の実施するための最良の形態】
以下図面に基づいて、本発明の実施例を詳細にする。
【００３１】
図１は実施例のインクジェット記録装置のインクヘッド１０の概要を示し、ノズルプレートを分離して示した斜視図、図２は図１に示したインクジェット記録ヘッド１０の側面を示す図である。
【００３２】
インクジェット記録ヘッド１０ではインク吐出エネルギ発生手段として圧電素子１６を用いている。インクジェット記録ヘッド１０は圧電素子部材１６、インク流路板１４、ノズルプレート１２が一体化されてインクの流路１８、１９が形成されている。駆動制御部（ＭＰＵ）５０から供給される駆動信号Ｓｉｇにより圧電素子部材１６が変位してインク流路１９側のインクに圧力変動を生じさせることで、インクがノズルプレート１２のノズル開口２０から吐出する。
【００３３】
インク流路１８、１９には複数本のインク流路が設けられており、このインク流路のノズルプレート１２側は圧力室１９となる。各圧力室１９はこれに連通するインク供給口１９Ａを有しており、インク供給口１９Ａの後端部は共通インク室１８に通じて合流している。共通インク室１８にインクカートリッジ（図示しない）のインク供給部からインクが供給される。また、ノズルプレート１２には、複数の圧力室１９に対応して配置されたノズル２０が設けられている。
【００３４】
インクジェット記録ヘッド１０は、圧力室１９と圧電素子駆動部１６Ａとが対向するように、圧電素子部材１６とインク流路板１４とを接合し、さらに圧力室１９とノズル２０との位置が一致するようにノズルプレート１２を接合させて構成されている。
【００３５】
上記圧電素子部材１６はインクジェット記録ヘッド１０の基本骨格の一部を担う様に設計されている。すなわち、圧電素子部材１６は櫛歯状の壁状部材１６Ａと１６Ｂとが交互に立上がった形状を成している。壁状部材１６Ｂはインクジェット記録ヘッド１０の骨格の一部を成し、この部材１６Ｂの間に存する壁状部材１６Ａが電荷を受けて撓む圧電素子駆動部となる。従って、圧力室１９に対向した圧電素子駆動部１６Ａ（以下単に、圧電素子１６Ａ）が撓み、変位して圧力室１９内のインクを加圧する。このとき、変位が抑制されないよう櫛歯状の独立した形状としている。なお、壁状部材１６Ｂはインクヘッド１０の剛性を確保する桁（或いは柱）の役割を果たしている。
【００３６】
ノズル２０からインクを吐出するために圧電素子１６Ａに印字信号に応じた電圧が印加されると、圧電素子１６Ａが圧力室１９内側に撓み、インク流路内のインクがノズル２０から吐出する。このときに、圧力室１９内の圧力変動は、圧力室１９を構成する部材を介して、同一部材で形成された他の圧力室１９へ伝わると共に、インク供給口１９Ａ側にも伝わり、さらに共通インク室１８を介して他のインク流路内に伝わり、ノズル内にあるインク液面を微小振動させる。
【００３７】
すなわち、本実施例のインクジェット記録ヘッド１０は、ある圧力室１９で発生した振動が構造部材及びインクを介して隣接する他の圧力室１９にも伝播し、そのノズル内にあるインク液面に振動を供給し易い構成となっている。
【００３８】
前述のように周辺に伝播する振動の大きさは電圧素子１６Ａに印加する電圧の大きさの他、インク流路の形状や大きさ、長さ、流路抵抗、インクの物性、ヘッドの構造等に依存する。また、圧力変動は、直接的、間接的に構造部材を介して、他のノズル、特に近接する隣接流路や対向流路等の圧力変動を引き起こし、ノズル液面を微小振動させる。これがクロストークであり本実施例装置ではこの現象を利用する。
【００３９】
図２を参照すると、インクジェット記録ヘッド１０ではＭＰＵ５０が駆動信号を供給して圧電素子１６Ａを駆動する。ＭＰＵ５０は記録媒体へ印字を行う際に圧電素子１６Ａへ印字駆動信号を供給すると共に、ノズル２０内の液面を微小振動させるため圧電素子１６Ａへ微小駆動信号を供給する微小振動制御手段としても機能する。そして、ＭＰＵ５０はノズル液面を連続的に微小振動させる基準周波数Ｆを有すると共に、複数のノズルを分割し設定したグループ数に応じて基準周波数を分周し、さらに分周駆動信号により各グループ毎に位相をずらしてグループ内の圧電素子１６Ａを駆動させる分周駆動手段としての制御も実現する。
【００４０】
図３は上記構成のインクジェット記録ヘッド１０を搭載した実施例のインクジェット記録装置１００の全体斜視図を示している。このインクジェット記録装置１００はシリアルタイプのものであり、インクジェット記録ヘッド１０はＸ方向に走査され、両端部には往復動を行うための反転領域（インク非吐出領域）１２０、１３０が設けられている。反転領域１２０にはインクをリフレッシュさせるためインク受けユニット１１３が配設されている。記録媒体Ｐは送りローラ１１５により順次Ｙ方向に搬送され印字領域Ｗで印字がなされる。
【００４１】
以下では、インクジェット記録ヘッド１０のノズル開口におけるインク液面の微小振動の抑制効果を確認するため、試験装置に上記機能を有したインクジェット記録ヘッド１０を装着し、３種類のインクを用いて試験を行った。
【００４２】
図４に、試験に用いた試験装置２００の概要構成を示す。図４（Ａ）が試験装置２００の正面概要図、図４（Ｂ）が同側面図である。
【００４３】
本試験に用いたインクジェット記録ヘッド１０の総ノズル数は５０であり、試験装置２００の回転ドラム２１０の周囲面にノズル面が対向するように装着した。回転ドラム２１０の回転方向Ｒと垂直な方向にノズル列が向くようインクジェット記録ヘッド１０は配置されている。
【００４４】
ここで用いたインクは、２５℃で粘度約２．５ｍＰａ・Ｓ（ミリパスカル秒）である以下の３種類の水系インクである。
【００４５】
インク（１）：染料３％、ジエチレングリコール１９％、その他溶媒および添加剤５％、残余水
インク（２）：顔料５％、分散剤２％、エチレングリコール８％、グリセリン５％、その他の溶媒および添加剤６％、残余水
インク（３）：着色樹脂１０％、グリセリン１０％、その他の溶媒５％、残余水
上記各インクの溶媒（主に水）の蒸発による粘度の増加の割合は、固形成分比と湿潤剤の粘度（種類）に依存する。３種類のインク中では、インク（３）が最も粘度が上昇しやすく、次にインク（２）、インク（１）の順となる。
【００４６】
回転ドラム２１０の表面にインクの広がりが少ないインクジェット記録用の専用光沢紙を巻きつけ、表面とノズル面との間隔を１ｍｍとした。この紙の上へ通常の室内雰囲気下で印字を行うと４０ｐＬ（ピコ−リットル）のインクは直径、約１０４μｍ、８ｐＬのインクは直径、約６５μｍのドットを形成した。
【００４７】
上記と同様の環境で、インク吐出量を４０ｐＬ、８ｐＬ、周波数７．２ｋＨｚで、全ノズル４０ｐＬ、１５０ドット分のインク吐出（リフレッシュのためのスプレー操作）を行った後、液面微小振動間隔（周期）、インク非吐出時間、インク吐出量をパラメータにしてドットの位置ずれを測定した。
【００４８】
本試験で用いた圧電素子１６Ａを駆動させる基本タイムチャートを図５に示す。ここでの条件は、スプレー（ＳＰ）後、待機時間Ｔ０の間は液面の振動及びインクの吐出を行わない。次に、ノズル液面の微小振動を行う振動時間Ｓとその間の振動間隔時間Ｔ１とをセットにして、インクの吐出を行わず液面の微小振動と休止をＮ回繰返した。その後印字（ＰＲ）を行ってインクの増粘状態を確認した。液面振動間隔時間Ｔ１は１、２、３秒の場合を設定し、振動時間Ｓは約０．１秒とした。
【００４９】
微小振動のための駆動周波数（基本周波数）は７．２ｋＨｚとした。各インク（１）、（２）、（３）の各々に対して比較例１、３、５の実験を行っている。これらの比較例は各インクについて全ノズル５０個をグループ分けせず基本周波数Ｆによりノズル液面に微小振動を発生させた場合である。すなわち、従来と同様に圧電素子を連続的に駆動させた場合である。本実施例のインクジェット記録ヘッド１０ではノズルを駆動する圧電素子を複数のグループに分け、駆動するグループと非駆動（休止）させるグループを作っている。よって、下記で表２から表１９に示した試験結果において、比較例１、３、５に近い結果を得た場合は圧電素子を休止させつつ従来と同様のインク増粘を抑制の効果があったことになる。
【００５０】
上記比較例１、３、５とは逆の意図で行った試験が、各インク（１）、（２）、（３）に対する比較例２、４、６である。これらの比較例は圧電素子を振動させずノズルに微小振動を与えなかった場合の結果を示す。
【００５１】
本試験では、温度（環境）変化によりインクの粘度が変化することを考慮し、各温度でほぼ一定のインク粒量と吐出速度が得られるように吐出を行うために圧電素子を駆動させる信号の波形（パルス幅や電圧）を調整している。基準として各温度において４０ｐＬの吐出のための駆動信号の電圧（振幅）を１とし、２０℃では約７０％の電圧、４０℃では約６０％の電圧を振動のための駆動信号とした。
【００５２】
また、図５で（微小振動時間Ｓ＋振動間隔時間Ｔ１）を１セットとし、これを各条件で下記表１に示したＮ回数繰り返した。このとき、およその繰り返し時間Ｔｔ（非吐出時間）は、ほぼ表１に示した値となる。
【００５３】
上記非吐出時間Ｔｔの後、吐出インク粒量４０ｐＬ又は８ｐＬで１０ドット分の吐出のための駆動信号を圧電素子に印加して印字を行った。この時各ドットが約１５０μｍの間隔で印字されるように回転ドラム２１０の回転数を調整した。
【００５４】
【表１】
また、前述した種々の試験条件をまとめて下記に示した。
スプレー時間：４０ｐＬで１５０粒子を吐出（周波数７．２ｋＨｚ）
振動間隔時間Ｔ：１秒、２秒、３秒のいずれかを設定する
振動時間Ｓ： ０．１秒
およその繰返し時間Ｔｔ（非吐出時間）：＝Ｔ＋（Ｓ＋Ｔ）×繰返し回数（Ｎ）
液面微小振動の条件：基準周波数７．２ｋＨｚ、振動時間０．１秒間
４０ｐＬ吐出のとき各温度の吐出信号の振幅（電圧）を
１として、２０℃では約０．７の電圧、４０℃では約０．
６の電圧とする
上記試験におけるスプレー操作及び待機時間Ｔ０後の非吐出時間Ｔｔは（振動時間Ｓ＋振動間隔時間Ｔ１）により構成されている。ここでの振動時間Ｓは例えばシリアルタイプの記録装置において非印字領域でこの動作を行い、また、振動間隔時間Ｔ１は通常のインク吐出動作が行われる印字領域において一度もインク吐出が行われないノズルがあり、そのノズルの状態を想定している。本試験では、振動間隔時間Ｔ１を１、２、３秒を設定することによりインク粘度への影響を確認した。さらに、上記（振動時間Ｓ＋振動間隔時間Ｔ１）の動作をＮ回（１回以上）繰返した後のインク粘度への影響も確認しており、これはスプレーが必要となる時間を設定するためのものである。
【００５５】
次に、分周された各グループの圧電素子が順次振動を行う様子を示す図６に基づいて説明する。上記圧電素子を振動させるための駆動信号の基準周波数Ｆを公知の手法にて分周し、各グループ毎に位相をずらし（遅延させて）順次隣接するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００５６】
図６（Ａ）は基準周波数Ｆの場合を示している。本実施例の場合Ｆ＝７．２ｋＨｚであり、１周期＝１／Ｆ＝約１３９μｍである。この基本周波数Ｆはノズルの液面に微小振動を与える基準となる。この基本周波数Ｆは従来において継続的に圧電素子を振動させていた場合に相当する。
【００５７】
図６（Ｂ）はノズルを２グループに分割した場合について示している。ノズルプレート上に第１グループに属するノズルと第２グループに属するノズルとが交互に、すなわち同一グループに属するノズルは１つ置きに配列される。この配列で各グループに属する圧電素子に電圧を印加する場合は、図６（Ｂ）に示したように、振動のための駆動信号を１／２に分周し、３．６ｋＨｚの信号として第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。そして、１周期（１／７．２ｋＨｚ＝約１３９μｓ）分の位相をずらし遅延させた３．６ｋＨｚの信号を第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００５８】
図６（Ｂ）では、上段が第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、下段が第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数である。
【００５９】
上記のように第１グループに属する圧電素子は基本周波数Ｆに対して１つ置きに休止する。しかし、第１グループにあるノズルは第１グループに属する圧電素子の駆動と第２グループに属する圧電素子の駆動により発生した振動の回り込みを受ける。よって、第１グループにあるノズルの液面は基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。第２グループにあるノズルの液面も同様に基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。
【００６０】
図６（Ｂ）に示した、２グループへ分割した場合について、上記インク（１）、（２）、（３）の各々について本試験を行った。その結果を下記表２から７の実施例１、４、６として示す。なお、以下の表において、インクの番号（１）、（２）、（３）については、便宜上、各数字に丸を付けた番号として表す。
【００６１】
次に、図６（Ｃ）はノズルを３グループに分割した場合について示している。ノズルプレート上に第１グループに属するノズルと第２グループに属するノズルと、さらに第３グループに属するノズルとが交互に、すなわち同一グループに属するノズルは２つ置きに配列される。この配列で各グループに属する圧電素子に電圧を印加する場合は、図６（Ｃ）に示したように、振動のための駆動信号を１／３に分周し、２．４ｋＨｚの信号として第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。そして、この信号から約１３９μｓ分の位相をずらし遅延させた２．４ｋＨｚの信号を第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。さらにこの信号から約１３９μｓ分の位相をずらし遅延させた２．４ｋＨｚの信号を第３グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００６２】
図６（Ｃ）では、上段が第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、中段が第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、下段が第３グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数である。
【００６３】
図６（Ｃ）の場合は、第１グループに属する圧電素子は基本周波数Ｆに対して２つ置きに駆動される。しかし、第１グループにあるノズルは第１グループに属する圧電素子の駆動と第２及び第３グループに属する圧電素子の駆動により発生した振動の回り込みを受ける。よって、第１グループにあるノズルの液面は基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。第２、第３グループにあるノズルの液面も同様に基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。
【００６４】
さらに、図６（Ｄ）はノズルを４グループに分割した場合について示している。ノズルプレート状に第１グループに属するノズルと、第２グループに属するノズルと、第３グループに属するノズルと、さらに第４グループに属するノズルとが交互に、すなわち同一グループに属するノズルは３つ置きに配列される。この配列で各グループに属する圧電素子に電圧を印加する場合は、図６（Ｄ）に示したように、振動のための駆動信号を１／４に分周し、１．８ｋＨｚの信号として第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。この信号から約１３９μｓ分の位相をずらし遅延させた１．８ｋＨｚの信号を第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。以下同様に、位相をずらし遅延させた１．８ｋＨｚの信号を第３、第４グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００６５】
図６（Ｄ）では、第１段が第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、第２段が第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に印加される分周された周波数であり、第３段が第３グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給れる分周された周波数であり、第４段が第４グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数である。
【００６６】
図６（Ｄ）の場合は、第１グループに属する圧電素子は基本周波数Ｆに対して３つ置きに駆動される。しかし、第１グループにあるノズルは第１グループに属する圧電素子の駆動と第２、第３、第４グループに属する圧電素子の駆動により発生した振動の回り込みを受ける。よって、第１グループにあるノズルの液面は基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。第２、第３、第４グループにあるノズルの液面も同様に基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。
【００６７】
図６（Ｄ）に示した、４グループへ分割した場合について、上記インク（１）についても本試験を行った。その結果を下記表２から７の実施例３として示す。
【００６８】
図６ではノズルを２から４グループに分割し、周波数Ｆを分周する例を具体的に説明したが、これに限らず５つ以上のグループに分割してもよい。
【００６９】
以下では、上記のように詳細に設定した種々の試験条件に沿って行った試験のインク粘度の判定法及びこの判定で得た結果をまとめた表２から表１９について説明する。
【００７０】
本試験の判定は１０ドット分の印字サンプルで、９ドット目と１０ドット目（最後から１、２ドット目）の間隔を測定して標準間隔Ｇｓとし、先頭の１ドットと２ドット目の間隔Ｇ１を測定して、６００ＤＰＩのドットピッチ（４２．３μｍ）を基準に１ドット目の位置ずれＰ１を次式で算出した。
【００７１】
Ｐ１＝（Ｇｓ−Ｇ１）×４２．３／Ｇｓ
なお、インクが増粘傾向にある場合には先頭のドット程、増粘の影響を受けて吐出速度が低下するので、本来、付着すべき記録媒体上の位置からずれる。よって、１ドット目と２ドット目の間隔は狭くなる。一方、最後の間隔を形成することになる９ドット目と１０ドット目については、増粘の影響がないのでおのおの所定の位置に付着してその間隔は所定量となる。したがって、上記（Ｇｓ−Ｇ１）の符号は正となる。すなわち、Ｐ１の符号は、インクが増粘傾向であるが吐出方向がずれることなく記録媒体上にドットを形成した時には、正となる。
【００７２】
上記試験の結果を表２〜表１９に示す。評価基準はドットピッチの１／３までのずれを許容範囲として、
○：Ｐ１が１４μｍ以下
△：Ｐ１が２８μｍ以下
×：Ｐ１が２８μｍを超える
（×には、最初のドットが噴射しない湯合や２ドット目以降のドットと重なる場合も含む）とした。
【００７３】
表２から表７はインク（１）を用いた場合の試験結果であり、表２、４、６にはインク粒量４０ｐＬの場合について、それぞれ液面振動間隔Ｔ１を１秒、２秒、３秒と変更したときの結果を示す。表３、５、６にはインク粒量を少量８ｐＬとした場合について、それぞれ振動間隔時間Ｔ１を１秒、２秒、３秒と変更したときの結果を示す。各表で圧電素子の振動を１つ置きとした場合（２グループに分割した場合）の試験を実施例１、圧電素子の振動を２つ置きとした場合（３グループに分割した場合）の試験を実施例２、圧電素子の振動を３つ置きとした場合（４グループに分割した場合）の試験を実施例３としている。比較例１は基本周期Ｆで全てのノズルを微小振動させた場合、比較例２はノズルの微小振動を行わなかった場合である。
【００７４】
なお、前述したように環境変化によるインクへ影響を確認する試験も行っているので、設定した環境ごとにその結果が示されている。
【００７５】
【表２】
【表３】
【００７６】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
インク（１）について示す表２は、振動間隔時間Ｔ１が１秒の場合について示す。
ここで用いたインク（１）は比較的粘度の上昇が抑制されているため、ノズル液面の微小振動を行うだけで長時間インク非吐出状態が続いても、ドットの位置ずれが僅かであった。圧電素子の振動を４グループに分割して３つ置きに振動した場合も含めて略許容値内に収まり良好な結果を示した。
【００７７】
インク（１）について示す表３は、同様に振動間隔時間Ｔ１が１秒の場合であるがインクの吐出量が少量８ｐＬと少なくなるので、粘度上昇の影響が出やすくなり、表２と比較してドットの位置ずれが発生し易くなった。しかし、３グループに分割して２つ置きに圧電素子を順次、振動させた場合について、基準周波数Ｆの７．２ｋＨｚで全ノズルを振動させる場合と同様にドット位置ずれを抑制していることが確認できる。さらに、４グループに分割して３つ置きに圧電素子を順次振動させた場合でも、繰返し時間Ｔｔを１２秒としてノズル内のインクをリフレッシュ（排出）するスプレー操作を併用すると、ドットの位置ずれを抑制できることが確認できる。
【００７８】
また、振動間隔時間Ｔ１が２秒となる場合について示した表４、５、振動間隔時間Ｔ１が３秒となる場合について示した表６、７では、４グループに分割して３つ置きに順次振動させるると恒温低湿下の環境でインクを少量（８ｐＬ）吐出のときドットの位置ずれが顕著となる。しかし、３グループに分割して２つ置きに順次、振動させる場合には全ノズルを振動させる場合と同様にドットの位置ずれを抑制できることが確認できる。なお、比較例２は振動時間０であるため、振動間隔時間Ｔ１の影響を受けないので、Ｔ１＝２、３秒の場合でもＴ＝１秒の場合と同じとなるため評価を行わなかった。
【００７９】
本試験の結果をインク（２）については以下の表８〜１３、インク（３）については以下の表１４〜１９に同様に示した。
【００８０】
【表８】
【表９】
【表１０】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
【表１４】
【表１５】
【表１６】
【表１７】
【表１８】
【表１９】
インク（２）について示した表８〜１３及びインク（３）について示した表１４〜１９においても、前記表２〜７と同様の傾向が確認できる。ただし、インク（２）、（３）はインク（１）に比較して粘度が上昇しやすいためドット位置ずれはより顕著となった。特にインク（３）に示した表１４〜１９ではインク粒量８ｐＬとすると本試験では４秒毎にスプレー操作を行ってもドットの位置ずれを許容範囲内に収めるまでには至らず、非印字領域における振動のみではなく印字直前まで振動を加える等の方策をとる必要があることが分かった。
【００８１】
ただし、従来と同様に基準周期Ｆで全てのノズルを微小振動させた場合について示す比較例５でも８ｐＬのインク吐出の際には４秒毎のスプレーが必要となっている。よって、この試験でも少なくとも全てのノズルを微小振動させた場合と同様の効果が得られていることは確認できる。
【００８２】
粘度が上昇し易いインク（３）のようなインクを実際のプリンタ装置で用いる場合には、印字のインク吐出直前までノズルに微小振動を加えるように印字領域で印字の障害とならない程度の微小振動をノズルに供給するように圧電素子の駆動を制御すればよい。これらの制御は前述したＭＰＵ５０により行うようにすればよい。
【００８３】
上記表２から表１９に示す結果から、振動間隔時間Ｔ１が長いほど、非吐出時間Ｔｔが長いほど、吐出させるインク粒量が少ないほど、湿度が低いほど（温度が高いほど）、増粘傾向のあるインクを用いるほど、記録媒体上でのドットの位置ずれが発生し易くなることが確認された。また、分割するグループの数が多い（周波数が低い）ほどドットの位置ずれの抑制効果が低いことも確認された。また、固形成分が多いインクほどドットの位置ずれが発生しやすかった。
【００８４】
ただし、ドットの位置ずれが発生しやすい条件であっても、インクをリフレッシュさせるスプレー操作と併用することでドットの位置ずれを効果的に抑制できる。
【００８５】
また、本実施例で示した試験結果において、圧電素子を４グループに分割し３つ置きに順次駆動する場合には、ドットの位置ずれ抑制効果は比較的低いものとなっているが、これは用いたインクや環境、駆動条件によるものである。最適な条件を予め確認して設定することで、さらに５、６グループに分割してもインク増粘防止の効果を得ることができる。本実施例のインクジェット記録装置では、圧電素子の駆動回数を１／２、１／３、１／４…以下というように大幅に低下しているが、従来において継続的にノズルのインク液面を微小振動させる場合と同様にインク増粘抑制効果を生じているこが確認できる。
【００８６】
以下に、Ａ４サイズの用紙に印字を行う場合について本実施例装置の分周効果を試算して示す。Ａ４サイズ全面（印字領域６インチ×９インチ）に６００ＤＰＩの解像度で印字率７％の記録を５０ノズルのヘッドを往復走査して７．２ｋＨｚの最高吐出周波数で印字した場合を想定する。１走査あたり約０．９５秒（定速走査時間０．７５＝（８．２７＋０．７３）×６００／７．２ｋＨｚ、加減速時間０．２＝０．１×２）で１０８走査、約１０３秒で印字を行う。この間印字のため各ノズルの平均吐出回数は約２７２００回となる。一方、ノズル液面の微小振動の基本周波数を７．２ｋＨｚとし、反転領域で０．１秒間行うと駆動回数は７７８００回、約１２秒おきの反転毎に１５０ドット分のスプレー操作を行うと約８回で駆動回数は１２００回となる。ノズル液面の微小振動は印加電圧が多少低いが圧電素子の寿命に吐出と同じ程度に影響すると考えられる。従来の方法でのノズル液面の微小振動では圧電素子の寿命が約１／４（２８４００／（２８４００＋７７８００））となる。
【００８７】
一方、本実施例装置で１つ置きにノズル液面の微小振動行うと寿命は約２／５（２８４００／（２８４００＋３８９００））、２つ置きにノズル液面の微小振動を行うと寿命は約１／２（２８６００／（２８６００＋２５９００））程度になる。よって、従来のように連続的に振動を行う場合と比較して、圧電素子の長寿命化を実現できることが明らかである。
【００８８】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８９】
本発明のインクジェット記録装置によれば、インク吐出エネルギ発生手段を少なくとも１つ置きに順次、駆動させるように駆動信号を供給してノズル部のインク液面を微小振動させることで、インクドットの位置ずれを抑制しつつその長寿命化を図ることができる。
【００９０】
また、非印字領域のみでノズル部のインク液面を微小振動させればより駆動回数を減じてインク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ることができる。
【００９１】
さらに、本発明のインク液面の微小振動とインクリフレッシュのためのスプレー操作とを適宜併用することで、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図りつつ、インクの増粘、目詰まりを効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例装置のインクヘッド部の概要を示し、ノズルプレートを分離して示した斜視図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッドの側面を示す図である。
【図３】図１に示した構成のインクジェット記録用ヘッドを搭載したシリアルタイプのインクジェット記録装置の全体を示す斜視図である。
【図４】実施例のインクジェット記録用ヘッドの機能を確認するため用いた試験装置の概要構成を示し、図４（Ａ）が同試験装置の正面概要図、図４（Ｂ）が同側面図である。
【図５】試験した圧電素子を駆動させる基本タイムチャートである。
【図６】分周された各グループの圧電素子が順次、振動する様子を示す図である。図６（Ａ）は基準周波数Ｆの場合を示している。図６（Ｂ）はノズルを２グループに分割した場合について示している。図６（Ｃ）はノズルを３グループに分割した場合について示している。図６（Ｄ）はノズルを４グループに分割した場合について示している。
【技術分野】
本発明はインク記録装置に係り、特にインク吐出用のノズル内インクの増粘及び目詰まりを効果的に抑制したインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
最近、コンピュータ等の情報機器の出力装置として、ランニングコストが安く、高精度でかつカラー化が容易なインクジェット記録装置が注目されており、この装置のインクヘッド部分については改善すべき点も多い。
【０００３】
【背景技術】
インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、複数のノズルと各ノズル開口に連通する圧力室を備え、印字信号に対応してインク吐出エネルギ発生手段を駆動して圧力変動を発生させ、これによりノズルからインク滴を発生させる構成である。
【０００４】
ところで記録媒体に付着したインク滴は、記録媒体の材質（例えば紙質）などによって滲んだり、また他の部材と接触してこすれが生じるので、可及的速やかに溶媒が浸透し、蒸発して記録媒体上で定着するように調整されている。そのために印字動作を中断したり、またインク滴を頻繁に吐出しないノズル内のインクは溶媒が蒸発して粘度が増加したり、目詰まりを生じるという問題がある。このような問題は、特に水とグリコール類等の湿潤剤など高粘度有機溶剤を溶媒とした水性インクで顕著となる。このような問題を解消するために，印字動作を比較的長時間休止させる場合にはノズル開口をキャップで密閉してインク溶媒の蒸発を防止する対策が講じられている。
【０００５】
しかしながら印字動作中であっても、ノズル開口のすべてが均等にインク滴を発生するのではない。ノズル開口の配列位置や印字データによってはインク吐出の頻度が極めて低くなるノズル或いは、長時間インクを吐出しないノズルも存在する。このようなノズルに関してはインクの溶媒の蒸発が起りインクが増粘する。そのために吐出の状態が変わり記録媒体上でドットの位置ずれを生じたり、吐出が不安定となりドットが変形、欠落したり、ひいては目詰まりが起こってしまい吐出できなくなる事態ともなる。
【０００６】
このような事態を防止するために、たとえばインクヘッド側を走査して印字を行うシリアルタイプの装置にあっては、印字動作を一定時間継続した後に、記録ヘッドを非印字領域（往復動するための反転領域）に待避させ、ここですべてのノズル開口からインク滴を所定個数、強制的に吐出させること（スプレー操作）でノズル内のインクを初期状態にリフレッシュする方法が提案されている。
【０００７】
しかしながらこの方法では印字動作を定期的に中断しなければならない。さらに、最近においては、１ドットを形成するインク滴は数ｐＬ（ピコ−リットル）まで少量化しており、上記スプレー操作の間隔を短くしてインク増粘を防止することが必要となっている。このようにスプレー操作の間隔を短くすると益々印字速度の低下を招くことになる。さらに、このようなスプレー操作はインクの消費を増大させる。また、記録媒体側を走査して印字を行うラインプリンタでスプレー操作を行う場合は、スプレー操作を行うためのスペースを別途確保することが必要となり、装置全体が大型化してしまう。
【０００８】
前述したようにスプレー操作を行う方法によっては、インクの増粘に関係する問題に対して未だ十分に対応できていない。そこで、例えばインク吐出エネルギ発生手段に圧電素子を用いた記録装置では、印字動作中にインク滴を吐出しないノズルに対応する圧力室の圧電素子に電流制限抵抗を介して印字信号を印加して、ノズル内の液面を微小振動させるようにした技術（特開昭５５−１２３４７６号公報等）や、マルチノズルインクジェットヘッドにおいてインク滴を発生しない程度の電圧を圧電素子に印加し、ノズル開口部の液面の位置を微小振動させるようにした目詰まり防止技術（特公昭６２−３３０７４号公報、特開平４−８００３７号公報等）が提案されている。この目詰まり防止技術によれば、印字動作の中断を必要とすることがないため、印字速度の低下を招くことがない。また、不必要にインクを消費することを抑制してノズルの目詰まりを防止できる。
【０００９】
上記インクの液面を微小振動させる技術はノズル内のインクを拡散して粘度の増加を抑制しているものであり、比較的粘度増加が緩やかなインクを用いインク非吐出時間が短い場合に有効である。インク非吐出時間が長くなる場合には、この液面微小振動の技術と前述したスプレー操作とを組合わせて使用することで、インクの増粘を抑制する効果を得ることができる。
【００１０】
しかしながら、前述したノズルのインク液面を微小振動させる技術では、非印字時も含めて常にインク吐出エネルギ発生手段に電圧を印加しており、インク吐出エネルギ発生手段が疲労して駆動寿命が大幅に短縮するという新たな問題を発生させている。
【００１１】
【発明の開示】
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的はインクを吐出したノズルの近くに存在する他のノズルの開口液面がインク吐出の影響を受けて微小振動する現象（クロストーク）を積極的に利用し、インク吐出エネルギ発生素子を駆動させる時間を抑制しつつノズル液面の微小振動を効率良く行うことができるインクジェット記録装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、インクを吐出する複数のノズルと、各ノズル毎に設けた圧力室と、該各圧力室毎に設けたインク吐出エネルギ発生手段とを有し、該インク吐出エネルギ発生手段を駆動することで前記ノズルからインクを記録媒体上に吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、前記複数のノズルを２以上のグループに分け、該ノズルからインクが吐出しない程度のエネルギを発生させてノズルのインク液面を微小振動させる駆動信号を、前記グループ別に異なる時間帯で前記インク吐出エネルギ発生手段へ供給する微小振動制御手段を有するインクジェット記録装置により達成される。
【００１４】
本発明によれば、微小振動制御手段はインクが吐出しない程度のエネルギを発生させてノズル開口のインク液面が微小振動するようにインク吐出エネルギ発生手段を駆動する。その際、複数のノズルを２以上のグループに分け、グループ別に異なる時間帯でインク吐出エネルギ発生手段へ駆動信号の供給を行う。あるノズル開口のインク液面は、そのノズルが存在するインク圧力室に設けたインク吐出エネルギ発生手段が振動することにより、また隣接するインク圧力室のインク吐出エネルギ発生手段が発した振動が伝播することにより、常に微小振動することになる。よって、インク吐出エネルギ発生手段の駆動を順次、休止させてもノズルのインク液面を常に微小振動させることができる。従って、本発明によればインクの増粘を抑制しつつ、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
本発明はインク吐出時に発生する振動が構造部材を介して隣接するノズルに影響したり、或いはインク流路を介して伝播して他のノズルに影響を与える現象（クロストーク）に着目し、これを積極的に利用する。インク吐出エネルギ発生手段によるインク増粘防止のための基準周波数を分周して、各インク吐出エネルギ発生手段のインク液面駆動回数を１／２、１／３…とすることでインク吐出エネルギ発生手段の劣化を抑制して長寿命化を図りつつ、ノズル内インクの拡散を促進させてインクの増粘、目詰まりを防止する。
【００１６】
なお、従来においては印字の際のインク吐出性能を示す粒子化特性をより向上させるため、クロストークをできるかぎり小さくする努力がなされてきた。しかし、記録ヘッドの構造や大きさ等からその影響を完全に除去することは困難であった。例えば、クロストークによるインク吐出速度変動は、通常２０％以下、望ましくは１０％以下であるが５％以下にすることは困難であるとされている。インクヘッド構造等の諸条件にも依存するが、例えば圧電素子の場合、クロストークによる１０から２０％程度の速度変動は、駆動電圧の５から１５％程度に相当する。一方、本発明で利用するノズルの液面振動の観点からは、クロストークが小さくなるほど振動効果は小さくなる。よって、本発明においては１つ置きから数個置きにノズルを駆動する範囲でクロストークを利用することが望ましい。これにより、ノズル液面の微小振動を維持してインクの粘度上昇を抑制し、ノズル１つ当りの駆動回数を大幅に低減してインク吐出エネルギ発生手段の寿命化を図ることができる。
【００１７】
本発明の前記微小振動制御手段は、前記インク液面を連続的に微小振動させる基準周波数を有すると共に、前記グループ数に応じて該基準周波数を分周し各グループ毎に位相をずらしてグループ内の前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動する分周駆動手段を含む、構成とすることができる。
【００１８】
この場合、分周駆動手段は設定したグループ数に応じて分周した周波数に基づいてグループ毎にインク吐出エネルギ発生手段を振動させる。各グループに属するインク吐出エネルギ発生手段は定期的に非駆動（休止）の期間が存在する。しかし、ノズルのインク液面は、インク吐出エネルギ発生手段の振動により、さらに隣接したインク吐出エネルギ発生手段が発した振動の伝播を受けて上記基準周波数に近い振動を連続的に受ける。よって、ノズルのインク液面に基準周波数を持った微小振動を形成できる。
【００１９】
また、前記グループ分けされた複数のノズルは、異なるグループに属するノズルが１つずつ順に、その順序を維持しながら連続的に配列されている構成とすることが好ましい。この場合、例えば３グループに分割されたノズルの配列は、第１グループのノズル、第２グループのノズル、第３グループのノズル、第１グループのノズル、第２グループのノズル……の様に連続して配列される。よって、あるグループに属するインク吐出エネルギ発生手段が駆動され発した振動が伝播して他のグループノズルの液面を効果的に微小振動させることができる。
【００２０】
そして、記録媒体に印字を行う印字領域と印字を行わない非印字領域とを有し、該非印字領域で前記微小振動制御手段が前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動するように設定されている構成としてもよい。
【００２１】
このような構成とすれば、非印字領域でノズル液面の微小振動が行われ、印字領域ではノズル液面の微小振動が行われない。よって、インクの増粘を防止しつつ好ましい状態で印字動作を行うことができる。
【００２２】
そして、上記インクジェット記録装置は、インクジェット記録用ヘッドを走査して記録を行い、往復路反転時の非印字領域で前記微小振動制御手段が前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動するように設定されている構成としてもよい。
【００２３】
このような構成のシリアルタイプのインクジェット記録装置は、反転のための非印字領域でインク増粘防止のための微小振動が行われるので、ドットの位置ずれや目詰まりを抑制しつつ、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ったインクジェット記録装置として提供できる。
【００２４】
また、前記インク吐出エネルギ発生手段は圧電素子とすることができる。インク吐出エネルギ発生手段としては、ヒータの加熱によりインクを沸騰させ気泡圧でインクを吐出させる機構でもよいが、圧電素子のように撓みを発生させて周辺の部材に振動を伝播させるエネルギ発生手段が好ましい。なお、インク吐出エネルギ発生手段から発される振動はインクを介しても周辺のノズルの液面を振動させるが、部材を介して振動を伝播する構成とすることがより好ましい。
【００２５】
上記観点から前記圧力室はインクジェット記録用ヘッドの同一構造部材に形成されている構成が好ましい。このような構成であれば構造部材を介してより確実に周辺に振動を伝播できる。
【００２６】
また、前記基準周波数は、印字時におけるインク吐出の駆動信号の周波数と同期していることが好ましい。このような構成であれば、インク増粘防止のために行っている微小振動がインク吐出時に影響することを抑制できる。
【００２７】
そして、前記非印字領域でインクのためのリフレッシュ吐出動作をさらに含む構成のインクジェット記録装置としてもよい。この場合、非印字領域でインク増粘防止のための微小振動とリフレッシュ吐出動作を併用することができる。よって、より確実にインクの増粘を防止することができる。
【００２８】
なお、多くのノズルを高集積化したインクヘッドを有し、記録媒体側を走査して印字を行ういわゆるラインプリンタについても本発明を適用することは可能であり、隣接するインク吐出エネルギ発生手段の振動の影響を活用してドットの位置ずれや目詰まりを抑制しつつ、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、インク吐出エネルギ発生素子を駆動させる時間を抑制しつつノズル液面の微小振動を効率良く行うことができる。
【００３０】
【発明の実施するための最良の形態】
以下図面に基づいて、本発明の実施例を詳細にする。
【００３１】
図１は実施例のインクジェット記録装置のインクヘッド１０の概要を示し、ノズルプレートを分離して示した斜視図、図２は図１に示したインクジェット記録ヘッド１０の側面を示す図である。
【００３２】
インクジェット記録ヘッド１０ではインク吐出エネルギ発生手段として圧電素子１６を用いている。インクジェット記録ヘッド１０は圧電素子部材１６、インク流路板１４、ノズルプレート１２が一体化されてインクの流路１８、１９が形成されている。駆動制御部（ＭＰＵ）５０から供給される駆動信号Ｓｉｇにより圧電素子部材１６が変位してインク流路１９側のインクに圧力変動を生じさせることで、インクがノズルプレート１２のノズル開口２０から吐出する。
【００３３】
インク流路１８、１９には複数本のインク流路が設けられており、このインク流路のノズルプレート１２側は圧力室１９となる。各圧力室１９はこれに連通するインク供給口１９Ａを有しており、インク供給口１９Ａの後端部は共通インク室１８に通じて合流している。共通インク室１８にインクカートリッジ（図示しない）のインク供給部からインクが供給される。また、ノズルプレート１２には、複数の圧力室１９に対応して配置されたノズル２０が設けられている。
【００３４】
インクジェット記録ヘッド１０は、圧力室１９と圧電素子駆動部１６Ａとが対向するように、圧電素子部材１６とインク流路板１４とを接合し、さらに圧力室１９とノズル２０との位置が一致するようにノズルプレート１２を接合させて構成されている。
【００３５】
上記圧電素子部材１６はインクジェット記録ヘッド１０の基本骨格の一部を担う様に設計されている。すなわち、圧電素子部材１６は櫛歯状の壁状部材１６Ａと１６Ｂとが交互に立上がった形状を成している。壁状部材１６Ｂはインクジェット記録ヘッド１０の骨格の一部を成し、この部材１６Ｂの間に存する壁状部材１６Ａが電荷を受けて撓む圧電素子駆動部となる。従って、圧力室１９に対向した圧電素子駆動部１６Ａ（以下単に、圧電素子１６Ａ）が撓み、変位して圧力室１９内のインクを加圧する。このとき、変位が抑制されないよう櫛歯状の独立した形状としている。なお、壁状部材１６Ｂはインクヘッド１０の剛性を確保する桁（或いは柱）の役割を果たしている。
【００３６】
ノズル２０からインクを吐出するために圧電素子１６Ａに印字信号に応じた電圧が印加されると、圧電素子１６Ａが圧力室１９内側に撓み、インク流路内のインクがノズル２０から吐出する。このときに、圧力室１９内の圧力変動は、圧力室１９を構成する部材を介して、同一部材で形成された他の圧力室１９へ伝わると共に、インク供給口１９Ａ側にも伝わり、さらに共通インク室１８を介して他のインク流路内に伝わり、ノズル内にあるインク液面を微小振動させる。
【００３７】
すなわち、本実施例のインクジェット記録ヘッド１０は、ある圧力室１９で発生した振動が構造部材及びインクを介して隣接する他の圧力室１９にも伝播し、そのノズル内にあるインク液面に振動を供給し易い構成となっている。
【００３８】
前述のように周辺に伝播する振動の大きさは電圧素子１６Ａに印加する電圧の大きさの他、インク流路の形状や大きさ、長さ、流路抵抗、インクの物性、ヘッドの構造等に依存する。また、圧力変動は、直接的、間接的に構造部材を介して、他のノズル、特に近接する隣接流路や対向流路等の圧力変動を引き起こし、ノズル液面を微小振動させる。これがクロストークであり本実施例装置ではこの現象を利用する。
【００３９】
図２を参照すると、インクジェット記録ヘッド１０ではＭＰＵ５０が駆動信号を供給して圧電素子１６Ａを駆動する。ＭＰＵ５０は記録媒体へ印字を行う際に圧電素子１６Ａへ印字駆動信号を供給すると共に、ノズル２０内の液面を微小振動させるため圧電素子１６Ａへ微小駆動信号を供給する微小振動制御手段としても機能する。そして、ＭＰＵ５０はノズル液面を連続的に微小振動させる基準周波数Ｆを有すると共に、複数のノズルを分割し設定したグループ数に応じて基準周波数を分周し、さらに分周駆動信号により各グループ毎に位相をずらしてグループ内の圧電素子１６Ａを駆動させる分周駆動手段としての制御も実現する。
【００４０】
図３は上記構成のインクジェット記録ヘッド１０を搭載した実施例のインクジェット記録装置１００の全体斜視図を示している。このインクジェット記録装置１００はシリアルタイプのものであり、インクジェット記録ヘッド１０はＸ方向に走査され、両端部には往復動を行うための反転領域（インク非吐出領域）１２０、１３０が設けられている。反転領域１２０にはインクをリフレッシュさせるためインク受けユニット１１３が配設されている。記録媒体Ｐは送りローラ１１５により順次Ｙ方向に搬送され印字領域Ｗで印字がなされる。
【００４１】
以下では、インクジェット記録ヘッド１０のノズル開口におけるインク液面の微小振動の抑制効果を確認するため、試験装置に上記機能を有したインクジェット記録ヘッド１０を装着し、３種類のインクを用いて試験を行った。
【００４２】
図４に、試験に用いた試験装置２００の概要構成を示す。図４（Ａ）が試験装置２００の正面概要図、図４（Ｂ）が同側面図である。
【００４３】
本試験に用いたインクジェット記録ヘッド１０の総ノズル数は５０であり、試験装置２００の回転ドラム２１０の周囲面にノズル面が対向するように装着した。回転ドラム２１０の回転方向Ｒと垂直な方向にノズル列が向くようインクジェット記録ヘッド１０は配置されている。
【００４４】
ここで用いたインクは、２５℃で粘度約２．５ｍＰａ・Ｓ（ミリパスカル秒）である以下の３種類の水系インクである。
【００４５】
インク（１）：染料３％、ジエチレングリコール１９％、その他溶媒および添加剤５％、残余水
インク（２）：顔料５％、分散剤２％、エチレングリコール８％、グリセリン５％、その他の溶媒および添加剤６％、残余水
インク（３）：着色樹脂１０％、グリセリン１０％、その他の溶媒５％、残余水
上記各インクの溶媒（主に水）の蒸発による粘度の増加の割合は、固形成分比と湿潤剤の粘度（種類）に依存する。３種類のインク中では、インク（３）が最も粘度が上昇しやすく、次にインク（２）、インク（１）の順となる。
【００４６】
回転ドラム２１０の表面にインクの広がりが少ないインクジェット記録用の専用光沢紙を巻きつけ、表面とノズル面との間隔を１ｍｍとした。この紙の上へ通常の室内雰囲気下で印字を行うと４０ｐＬ（ピコ−リットル）のインクは直径、約１０４μｍ、８ｐＬのインクは直径、約６５μｍのドットを形成した。
【００４７】
上記と同様の環境で、インク吐出量を４０ｐＬ、８ｐＬ、周波数７．２ｋＨｚで、全ノズル４０ｐＬ、１５０ドット分のインク吐出（リフレッシュのためのスプレー操作）を行った後、液面微小振動間隔（周期）、インク非吐出時間、インク吐出量をパラメータにしてドットの位置ずれを測定した。
【００４８】
本試験で用いた圧電素子１６Ａを駆動させる基本タイムチャートを図５に示す。ここでの条件は、スプレー（ＳＰ）後、待機時間Ｔ０の間は液面の振動及びインクの吐出を行わない。次に、ノズル液面の微小振動を行う振動時間Ｓとその間の振動間隔時間Ｔ１とをセットにして、インクの吐出を行わず液面の微小振動と休止をＮ回繰返した。その後印字（ＰＲ）を行ってインクの増粘状態を確認した。液面振動間隔時間Ｔ１は１、２、３秒の場合を設定し、振動時間Ｓは約０．１秒とした。
【００４９】
微小振動のための駆動周波数（基本周波数）は７．２ｋＨｚとした。各インク（１）、（２）、（３）の各々に対して比較例１、３、５の実験を行っている。これらの比較例は各インクについて全ノズル５０個をグループ分けせず基本周波数Ｆによりノズル液面に微小振動を発生させた場合である。すなわち、従来と同様に圧電素子を連続的に駆動させた場合である。本実施例のインクジェット記録ヘッド１０ではノズルを駆動する圧電素子を複数のグループに分け、駆動するグループと非駆動（休止）させるグループを作っている。よって、下記で表２から表１９に示した試験結果において、比較例１、３、５に近い結果を得た場合は圧電素子を休止させつつ従来と同様のインク増粘を抑制の効果があったことになる。
【００５０】
上記比較例１、３、５とは逆の意図で行った試験が、各インク（１）、（２）、（３）に対する比較例２、４、６である。これらの比較例は圧電素子を振動させずノズルに微小振動を与えなかった場合の結果を示す。
【００５１】
本試験では、温度（環境）変化によりインクの粘度が変化することを考慮し、各温度でほぼ一定のインク粒量と吐出速度が得られるように吐出を行うために圧電素子を駆動させる信号の波形（パルス幅や電圧）を調整している。基準として各温度において４０ｐＬの吐出のための駆動信号の電圧（振幅）を１とし、２０℃では約７０％の電圧、４０℃では約６０％の電圧を振動のための駆動信号とした。
【００５２】
また、図５で（微小振動時間Ｓ＋振動間隔時間Ｔ１）を１セットとし、これを各条件で下記表１に示したＮ回数繰り返した。このとき、およその繰り返し時間Ｔｔ（非吐出時間）は、ほぼ表１に示した値となる。
【００５３】
上記非吐出時間Ｔｔの後、吐出インク粒量４０ｐＬ又は８ｐＬで１０ドット分の吐出のための駆動信号を圧電素子に印加して印字を行った。この時各ドットが約１５０μｍの間隔で印字されるように回転ドラム２１０の回転数を調整した。
【００５４】
【表１】
スプレー時間：４０ｐＬで１５０粒子を吐出（周波数７．２ｋＨｚ）
振動間隔時間Ｔ：１秒、２秒、３秒のいずれかを設定する
振動時間Ｓ： ０．１秒
およその繰返し時間Ｔｔ（非吐出時間）：＝Ｔ＋（Ｓ＋Ｔ）×繰返し回数（Ｎ）
液面微小振動の条件：基準周波数７．２ｋＨｚ、振動時間０．１秒間
４０ｐＬ吐出のとき各温度の吐出信号の振幅（電圧）を
１として、２０℃では約０．７の電圧、４０℃では約０．
６の電圧とする
上記試験におけるスプレー操作及び待機時間Ｔ０後の非吐出時間Ｔｔは（振動時間Ｓ＋振動間隔時間Ｔ１）により構成されている。ここでの振動時間Ｓは例えばシリアルタイプの記録装置において非印字領域でこの動作を行い、また、振動間隔時間Ｔ１は通常のインク吐出動作が行われる印字領域において一度もインク吐出が行われないノズルがあり、そのノズルの状態を想定している。本試験では、振動間隔時間Ｔ１を１、２、３秒を設定することによりインク粘度への影響を確認した。さらに、上記（振動時間Ｓ＋振動間隔時間Ｔ１）の動作をＮ回（１回以上）繰返した後のインク粘度への影響も確認しており、これはスプレーが必要となる時間を設定するためのものである。
【００５５】
次に、分周された各グループの圧電素子が順次振動を行う様子を示す図６に基づいて説明する。上記圧電素子を振動させるための駆動信号の基準周波数Ｆを公知の手法にて分周し、各グループ毎に位相をずらし（遅延させて）順次隣接するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００５６】
図６（Ａ）は基準周波数Ｆの場合を示している。本実施例の場合Ｆ＝７．２ｋＨｚであり、１周期＝１／Ｆ＝約１３９μｍである。この基本周波数Ｆはノズルの液面に微小振動を与える基準となる。この基本周波数Ｆは従来において継続的に圧電素子を振動させていた場合に相当する。
【００５７】
図６（Ｂ）はノズルを２グループに分割した場合について示している。ノズルプレート上に第１グループに属するノズルと第２グループに属するノズルとが交互に、すなわち同一グループに属するノズルは１つ置きに配列される。この配列で各グループに属する圧電素子に電圧を印加する場合は、図６（Ｂ）に示したように、振動のための駆動信号を１／２に分周し、３．６ｋＨｚの信号として第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。そして、１周期（１／７．２ｋＨｚ＝約１３９μｓ）分の位相をずらし遅延させた３．６ｋＨｚの信号を第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００５８】
図６（Ｂ）では、上段が第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、下段が第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数である。
【００５９】
上記のように第１グループに属する圧電素子は基本周波数Ｆに対して１つ置きに休止する。しかし、第１グループにあるノズルは第１グループに属する圧電素子の駆動と第２グループに属する圧電素子の駆動により発生した振動の回り込みを受ける。よって、第１グループにあるノズルの液面は基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。第２グループにあるノズルの液面も同様に基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。
【００６０】
図６（Ｂ）に示した、２グループへ分割した場合について、上記インク（１）、（２）、（３）の各々について本試験を行った。その結果を下記表２から７の実施例１、４、６として示す。なお、以下の表において、インクの番号（１）、（２）、（３）については、便宜上、各数字に丸を付けた番号として表す。
【００６１】
次に、図６（Ｃ）はノズルを３グループに分割した場合について示している。ノズルプレート上に第１グループに属するノズルと第２グループに属するノズルと、さらに第３グループに属するノズルとが交互に、すなわち同一グループに属するノズルは２つ置きに配列される。この配列で各グループに属する圧電素子に電圧を印加する場合は、図６（Ｃ）に示したように、振動のための駆動信号を１／３に分周し、２．４ｋＨｚの信号として第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。そして、この信号から約１３９μｓ分の位相をずらし遅延させた２．４ｋＨｚの信号を第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。さらにこの信号から約１３９μｓ分の位相をずらし遅延させた２．４ｋＨｚの信号を第３グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００６２】
図６（Ｃ）では、上段が第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、中段が第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、下段が第３グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数である。
【００６３】
図６（Ｃ）の場合は、第１グループに属する圧電素子は基本周波数Ｆに対して２つ置きに駆動される。しかし、第１グループにあるノズルは第１グループに属する圧電素子の駆動と第２及び第３グループに属する圧電素子の駆動により発生した振動の回り込みを受ける。よって、第１グループにあるノズルの液面は基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。第２、第３グループにあるノズルの液面も同様に基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。
【００６４】
さらに、図６（Ｄ）はノズルを４グループに分割した場合について示している。ノズルプレート状に第１グループに属するノズルと、第２グループに属するノズルと、第３グループに属するノズルと、さらに第４グループに属するノズルとが交互に、すなわち同一グループに属するノズルは３つ置きに配列される。この配列で各グループに属する圧電素子に電圧を印加する場合は、図６（Ｄ）に示したように、振動のための駆動信号を１／４に分周し、１．８ｋＨｚの信号として第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。この信号から約１３９μｓ分の位相をずらし遅延させた１．８ｋＨｚの信号を第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。以下同様に、位相をずらし遅延させた１．８ｋＨｚの信号を第３、第４グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給する。
【００６５】
図６（Ｄ）では、第１段が第１グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数であり、第２段が第２グループに属するノズルに対応した圧電素子に印加される分周された周波数であり、第３段が第３グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給れる分周された周波数であり、第４段が第４グループに属するノズルに対応した圧電素子に供給される分周された周波数である。
【００６６】
図６（Ｄ）の場合は、第１グループに属する圧電素子は基本周波数Ｆに対して３つ置きに駆動される。しかし、第１グループにあるノズルは第１グループに属する圧電素子の駆動と第２、第３、第４グループに属する圧電素子の駆動により発生した振動の回り込みを受ける。よって、第１グループにあるノズルの液面は基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。第２、第３、第４グループにあるノズルの液面も同様に基本周波数Ｆを持って、微小振動することになる。
【００６７】
図６（Ｄ）に示した、４グループへ分割した場合について、上記インク（１）についても本試験を行った。その結果を下記表２から７の実施例３として示す。
【００６８】
図６ではノズルを２から４グループに分割し、周波数Ｆを分周する例を具体的に説明したが、これに限らず５つ以上のグループに分割してもよい。
【００６９】
以下では、上記のように詳細に設定した種々の試験条件に沿って行った試験のインク粘度の判定法及びこの判定で得た結果をまとめた表２から表１９について説明する。
【００７０】
本試験の判定は１０ドット分の印字サンプルで、９ドット目と１０ドット目（最後から１、２ドット目）の間隔を測定して標準間隔Ｇｓとし、先頭の１ドットと２ドット目の間隔Ｇ１を測定して、６００ＤＰＩのドットピッチ（４２．３μｍ）を基準に１ドット目の位置ずれＰ１を次式で算出した。
【００７１】
Ｐ１＝（Ｇｓ−Ｇ１）×４２．３／Ｇｓ
なお、インクが増粘傾向にある場合には先頭のドット程、増粘の影響を受けて吐出速度が低下するので、本来、付着すべき記録媒体上の位置からずれる。よって、１ドット目と２ドット目の間隔は狭くなる。一方、最後の間隔を形成することになる９ドット目と１０ドット目については、増粘の影響がないのでおのおの所定の位置に付着してその間隔は所定量となる。したがって、上記（Ｇｓ−Ｇ１）の符号は正となる。すなわち、Ｐ１の符号は、インクが増粘傾向であるが吐出方向がずれることなく記録媒体上にドットを形成した時には、正となる。
【００７２】
上記試験の結果を表２〜表１９に示す。評価基準はドットピッチの１／３までのずれを許容範囲として、
○：Ｐ１が１４μｍ以下
△：Ｐ１が２８μｍ以下
×：Ｐ１が２８μｍを超える
（×には、最初のドットが噴射しない湯合や２ドット目以降のドットと重なる場合も含む）とした。
【００７３】
表２から表７はインク（１）を用いた場合の試験結果であり、表２、４、６にはインク粒量４０ｐＬの場合について、それぞれ液面振動間隔Ｔ１を１秒、２秒、３秒と変更したときの結果を示す。表３、５、６にはインク粒量を少量８ｐＬとした場合について、それぞれ振動間隔時間Ｔ１を１秒、２秒、３秒と変更したときの結果を示す。各表で圧電素子の振動を１つ置きとした場合（２グループに分割した場合）の試験を実施例１、圧電素子の振動を２つ置きとした場合（３グループに分割した場合）の試験を実施例２、圧電素子の振動を３つ置きとした場合（４グループに分割した場合）の試験を実施例３としている。比較例１は基本周期Ｆで全てのノズルを微小振動させた場合、比較例２はノズルの微小振動を行わなかった場合である。
【００７４】
なお、前述したように環境変化によるインクへ影響を確認する試験も行っているので、設定した環境ごとにその結果が示されている。
【００７５】
【表２】
【表４】
ここで用いたインク（１）は比較的粘度の上昇が抑制されているため、ノズル液面の微小振動を行うだけで長時間インク非吐出状態が続いても、ドットの位置ずれが僅かであった。圧電素子の振動を４グループに分割して３つ置きに振動した場合も含めて略許容値内に収まり良好な結果を示した。
【００７７】
インク（１）について示す表３は、同様に振動間隔時間Ｔ１が１秒の場合であるがインクの吐出量が少量８ｐＬと少なくなるので、粘度上昇の影響が出やすくなり、表２と比較してドットの位置ずれが発生し易くなった。しかし、３グループに分割して２つ置きに圧電素子を順次、振動させた場合について、基準周波数Ｆの７．２ｋＨｚで全ノズルを振動させる場合と同様にドット位置ずれを抑制していることが確認できる。さらに、４グループに分割して３つ置きに圧電素子を順次振動させた場合でも、繰返し時間Ｔｔを１２秒としてノズル内のインクをリフレッシュ（排出）するスプレー操作を併用すると、ドットの位置ずれを抑制できることが確認できる。
【００７８】
また、振動間隔時間Ｔ１が２秒となる場合について示した表４、５、振動間隔時間Ｔ１が３秒となる場合について示した表６、７では、４グループに分割して３つ置きに順次振動させるると恒温低湿下の環境でインクを少量（８ｐＬ）吐出のときドットの位置ずれが顕著となる。しかし、３グループに分割して２つ置きに順次、振動させる場合には全ノズルを振動させる場合と同様にドットの位置ずれを抑制できることが確認できる。なお、比較例２は振動時間０であるため、振動間隔時間Ｔ１の影響を受けないので、Ｔ１＝２、３秒の場合でもＴ＝１秒の場合と同じとなるため評価を行わなかった。
【００７９】
本試験の結果をインク（２）については以下の表８〜１３、インク（３）については以下の表１４〜１９に同様に示した。
【００８０】
【表８】
【００８１】
ただし、従来と同様に基準周期Ｆで全てのノズルを微小振動させた場合について示す比較例５でも８ｐＬのインク吐出の際には４秒毎のスプレーが必要となっている。よって、この試験でも少なくとも全てのノズルを微小振動させた場合と同様の効果が得られていることは確認できる。
【００８２】
粘度が上昇し易いインク（３）のようなインクを実際のプリンタ装置で用いる場合には、印字のインク吐出直前までノズルに微小振動を加えるように印字領域で印字の障害とならない程度の微小振動をノズルに供給するように圧電素子の駆動を制御すればよい。これらの制御は前述したＭＰＵ５０により行うようにすればよい。
【００８３】
上記表２から表１９に示す結果から、振動間隔時間Ｔ１が長いほど、非吐出時間Ｔｔが長いほど、吐出させるインク粒量が少ないほど、湿度が低いほど（温度が高いほど）、増粘傾向のあるインクを用いるほど、記録媒体上でのドットの位置ずれが発生し易くなることが確認された。また、分割するグループの数が多い（周波数が低い）ほどドットの位置ずれの抑制効果が低いことも確認された。また、固形成分が多いインクほどドットの位置ずれが発生しやすかった。
【００８４】
ただし、ドットの位置ずれが発生しやすい条件であっても、インクをリフレッシュさせるスプレー操作と併用することでドットの位置ずれを効果的に抑制できる。
【００８５】
また、本実施例で示した試験結果において、圧電素子を４グループに分割し３つ置きに順次駆動する場合には、ドットの位置ずれ抑制効果は比較的低いものとなっているが、これは用いたインクや環境、駆動条件によるものである。最適な条件を予め確認して設定することで、さらに５、６グループに分割してもインク増粘防止の効果を得ることができる。本実施例のインクジェット記録装置では、圧電素子の駆動回数を１／２、１／３、１／４…以下というように大幅に低下しているが、従来において継続的にノズルのインク液面を微小振動させる場合と同様にインク増粘抑制効果を生じているこが確認できる。
【００８６】
以下に、Ａ４サイズの用紙に印字を行う場合について本実施例装置の分周効果を試算して示す。Ａ４サイズ全面（印字領域６インチ×９インチ）に６００ＤＰＩの解像度で印字率７％の記録を５０ノズルのヘッドを往復走査して７．２ｋＨｚの最高吐出周波数で印字した場合を想定する。１走査あたり約０．９５秒（定速走査時間０．７５＝（８．２７＋０．７３）×６００／７．２ｋＨｚ、加減速時間０．２＝０．１×２）で１０８走査、約１０３秒で印字を行う。この間印字のため各ノズルの平均吐出回数は約２７２００回となる。一方、ノズル液面の微小振動の基本周波数を７．２ｋＨｚとし、反転領域で０．１秒間行うと駆動回数は７７８００回、約１２秒おきの反転毎に１５０ドット分のスプレー操作を行うと約８回で駆動回数は１２００回となる。ノズル液面の微小振動は印加電圧が多少低いが圧電素子の寿命に吐出と同じ程度に影響すると考えられる。従来の方法でのノズル液面の微小振動では圧電素子の寿命が約１／４（２８４００／（２８４００＋７７８００））となる。
【００８７】
一方、本実施例装置で１つ置きにノズル液面の微小振動行うと寿命は約２／５（２８４００／（２８４００＋３８９００））、２つ置きにノズル液面の微小振動を行うと寿命は約１／２（２８６００／（２８６００＋２５９００））程度になる。よって、従来のように連続的に振動を行う場合と比較して、圧電素子の長寿命化を実現できることが明らかである。
【００８８】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８９】
本発明のインクジェット記録装置によれば、インク吐出エネルギ発生手段を少なくとも１つ置きに順次、駆動させるように駆動信号を供給してノズル部のインク液面を微小振動させることで、インクドットの位置ずれを抑制しつつその長寿命化を図ることができる。
【００９０】
また、非印字領域のみでノズル部のインク液面を微小振動させればより駆動回数を減じてインク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図ることができる。
【００９１】
さらに、本発明のインク液面の微小振動とインクリフレッシュのためのスプレー操作とを適宜併用することで、インク吐出エネルギ発生手段の長寿命化を図りつつ、インクの増粘、目詰まりを効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例装置のインクヘッド部の概要を示し、ノズルプレートを分離して示した斜視図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッドの側面を示す図である。
【図３】図１に示した構成のインクジェット記録用ヘッドを搭載したシリアルタイプのインクジェット記録装置の全体を示す斜視図である。
【図４】実施例のインクジェット記録用ヘッドの機能を確認するため用いた試験装置の概要構成を示し、図４（Ａ）が同試験装置の正面概要図、図４（Ｂ）が同側面図である。
【図５】試験した圧電素子を駆動させる基本タイムチャートである。
【図６】分周された各グループの圧電素子が順次、振動する様子を示す図である。図６（Ａ）は基準周波数Ｆの場合を示している。図６（Ｂ）はノズルを２グループに分割した場合について示している。図６（Ｃ）はノズルを３グループに分割した場合について示している。図６（Ｄ）はノズルを４グループに分割した場合について示している。
Claims (9)
- インクを吐出する複数のノズルと、各ノズル毎に設けた圧力室と、該各圧力室毎に設けたインク吐出エネルギ発生手段とを有し、該インク吐出エネルギ発生手段を駆動することで前記ノズルからインクを記録媒体上に吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
前記複数のノズルを２以上のグループに分け、該ノズルからインクが吐出しない程度のエネルギを発生させてノズルのインク液面を微小振動させる駆動信号を、前記グループ別に異なる時間帯で前記インク吐出エネルギ発生手段へ供給することにより、各時間帯において前記インク吐出エネルギ発生手段の駆動が休止した前記グループが存在するように制御する微小振動制御手段を有し、
前記微小振動制御手段は、前記各時間帯において他の前記グループの前記インク吐出エネルギ発生手段が発した振動を前記インク吐出エネルギ発生手段の駆動が休止した前記グループに伝播させることにより、前記インク吐出エネルギ発生手段の駆動が休止した前記グループに属する前記ノズルのインク液面を微小振動させるように制御すること、
を特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記微小振動制御手段は、前記インク液面を連続的に微小振動させる基準周波数を有すると共に、前記グループ数に応じて該基準周波数を分周し各グループ毎に位相をずらしてグループ内の前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動する分周駆動手段を含む、請求項１記載のインクジェット記録装置。
- 前記グループ分けされた複数のノズルは、異なるグループに属するノズルが１つずつ順に、その順序を維持しながら連続的に配列されている、請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
- 記録媒体に印字を行う印字領域と印字を行わない非印字領域とを有し、該非印字領域で前記微小振動制御手段が前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動するように設定されている、請求項１から３いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- インクジェット記録用ヘッドを走査して記録を行い、往復路反転時の非印字領域で前記微小振動制御手段が前記インク吐出エネルギ発生手段を駆動するように設定されている、請求項１から４いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記インク吐出エネルギ発生手段は圧電素子である請求項１から５いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記圧力室はインクジェット記録用ヘッドの同一構造部材に形成されている請求項１から６いずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記基準周波数は、印字時におけるインク吐出の駆動信号の周波数と同期している請求項２記載のインクジェット記録装置。
- 前記非印字領域でインクのためのリフレッシュ吐出動作をさらに含む、請求項４または５記載のインクジェット記録装置。
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