JP4888247B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク滴を吐出して被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に関する。

印刷用紙等の被記録媒体にインク滴を吐出することによって、記録用紙に印刷を行うインクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルとノズルに連通する圧力室とを多数備えた流路ユニットと、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣとを有するものがある。アクチュエータは、圧力室の容積を変化させることにより圧力室に圧力を付加するものであり、複数の圧力室に跨る圧電シート（圧電層）と、各圧力室に対向する複数の個別電極と、複数の個別電極に圧電シートを介して対向する基準電位が付与された共通電極とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このアクチュエータは、ドライバＩＣから個別電極にパルス状の駆動信号が付与されることによって、当該個別電極と共通電極との間に挟まれた圧電シートの部分に対してその厚み方向に電界が作用し、この部分の圧電シートを厚み方向に伸長させる。このとき、圧力室の容積が変化して圧力室内のインクに圧力が付与される。

特開２００２−３６５６８号公報（図１）

このようなインクジェットプリンタにおいては、複数の被記録媒体に対して連続記録を行っているとき、記録途中でインクジェットヘッド内のインクの温度、圧電層の温度及びパルス出力回路の温度が上昇する。インクジェットヘッド内のインクの温度が上昇すると、温度上昇に伴ってインク粘度が低くなり、ノズルからのインク吐出特性が変化する。また、パルス出力回路の温度が上昇すると出力する駆動信号に係る駆動電流が低下し、圧電層の温度が上昇するとアクチュエータの静電容量が高くなる。いずれの場合においても、アクチュエータの駆動特性が変化し、結果としてノズルからのインク吐出特性が変化する。このように、上述のインクジェット記録装置が連続記録を行うと、インク吐出特性が変化することがあるため、記録品質を安定させることが難しい。

そこで、本発明の目的は、連続記録を行っているときに、記録品質が安定するインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体を搬送する搬送機構と、圧力室を介してノズルに至る個別インク流路が複数形成された流路ユニットと、複数の前記圧力室にそれぞれ関連付けられた複数の個別電極、共通電極及び前記複数の個別電極と前記共通電極との間に配置された圧電層を含むアクチュエータとを有し、前記アクチュエータによって前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出して前記被記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッドと、前記被記録媒体に記録する画像に関するデータに基づいて前記アクチュエータを駆動するパルスを前記個別電極に出力するパルス出力回路とを備えている。さらに、前記パルス出力回路に電力を供給する電力供給手段と、前記インクジェットヘッド内のインクの温度、前記圧電層の温度及び前記パルス出力回路の温度の少なくともいずれかを検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて、前記ノズルからのインク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定するパルス電圧決定手段と、先に供給した前記被記録媒体に対する画像の記録が完了した後に、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧が前記パルス電圧決定手段によって決定された電圧になるように、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を変化させる電圧制御手段と、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を前記電圧制御手段が変化させるとき、前記電力供給手段が供給する電力の電圧が安定した後に次の前記被記録媒体に対する画像の記録が開始されるように、前記搬送機構及び前記パルス出力回路を制御する記録制御手段とを備えている。前記パルス出力回路は、予め前記共通電極に基準電位が付与されていると共に前記個別電極に前記基準電位よりも高い所定電位が付与され、前記ノズルからインクを吐出させるときに前記圧力室内を負圧にして前記圧力室内にインクを吸い込むために一旦前記個別電極に前記基準電位が付与され、その後前記圧力室内を正圧にして前記ノズルからインクを吐出するために所定のタイミングにて再び前記個別電極に当該所定電位が付与されるような矩形波のパルスを前記個別電極に出力し、前記電圧制御手段は、前記パルス電圧決定手段によって決定された電圧が変化したとき、先に供給した前記被記録媒体に対する画像の記録が完了した後に、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧が前記パルス電圧決定手段によって決定された電圧になるように、且つ、パルスの電圧が変化した後での前記アクチュエータの脈動が抑制される所定の変化時間をかけて前記パルス出力回路により前記個別電極に付与される前記所定電位が変化するように、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を変化させる。

本発明によると、複数の被記録媒体に対して連続記録を行っているとき、記録途中でインクジェットヘッド内のインクの温度、圧電層の温度及びパルス出力回路の温度が変化しても、インク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定し、そして、決定した電圧のパルスがパルス出力回路から出力されるように、電力供給手段が供給する電力の電圧が安定した後に次の被記録媒体に対する画像の記録が開始されるため、被記録媒体間でインク吐出特性が大きく異なるのが抑制される。これにより、記録品質を安定させることができる。

本発明においては、前記インクジェットヘッドの環境温度を検知する温度センサをさらに備えており、前記温度検出手段が、前記温度センサの検知結果から前記インクジェットヘッド内のインクの温度を検出してもよい。これによると、安価な温度センサを使用することができるため、インクジェット記録装置の低コスト化を図ることができる。

また、本発明においては、前記パルス電圧決定手段が、前記温度検出手段が検出した前記インクジェットヘッド内のインクの温度が高くなるに伴って、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧が低くなるように、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定することが好ましい。これによると、記録途中でインクの温度が上昇することによってインク粘度が低下しても、インク粘度の低下に伴ってアクチュエータを駆動するパルスの電圧が低くなり、圧力室に発生する圧力（吐出エネルギー）が小さくなる。このため、被記録媒体間でインク滴の吐出特性が大きく異なるのが抑制される。

さらに、本発明においては、前記データを記憶する記憶手段をさらに備えており、前記パルス電圧決定手段が、前記記憶手段に記憶された前記データから前記パルス出力回路が出力するパルスのデューティーを算出し、次の前記被記録媒体に対して当該データに係る画像の記録を行ったときの前記圧電層の温度及び前記パルス出力回路の温度の少なくともいずれかの上昇温度を当該デューティーに基づいて予測し、当該予測結果に基づいて前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定してもよい。これによると、被記録媒体に記録を行っているときに、パルス出力回路の温度が急上昇してインク吐出特性が変化する場合にも対応することができる。

加えて、本発明においては、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を検知するＡ／Ｄコンバータをさらに備えており、前記記録制御手段は、前記Ａ／Ｄコンバータの検知結果から、前記電力供給手段が供給する電力の電圧が安定したか否かを判断してもよい。これによると、記録制御手段は、電力供給手段が供給する電力の電圧が安定するタイミングを正確に把握することができる。このため、無駄な待機時間を設ける必要がなくなり、連続記録時のスループットを向上させることができる。

また、本発明においては、前記記録制御手段が、前記電圧制御手段によって変化させられる前記電力供給手段が供給する電力の電圧差から、前記電力供給手段が供給する電力の電圧が安定するタイミングを予測してもよい。これによると、電力供給手段が供給する電力の電圧を検知するデバイスを用いることなく、電力供給手段が供給する電力の電圧が安定するタイミングを把握することがため、インクジェット記録装置の低コスト化を図ることができる。

さらに、本発明においては、前記記録制御手段が、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を前記電圧制御手段が変化させないとき、先に供給された前記被記録媒体に対する画像の記録が完了すると同時に、次に供給された前記被記録媒体に対する画像の記録が開始されるように、前記被記録媒体を前記搬送機構に搬送させてもよい。これによると、連続記録時のスループットを向上させることができる。

または、前記記録制御手段は、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を前記電圧制御手段が変化させないとき、先に供給された前記被記録媒体に対して少なくとも異なる色に関する前記インクジェットヘッドの前記搬送方向における配置間隔以上の間隙を介して、次に供給された前記被記録媒体に対する画像の記録が開始されるように、前記被記録媒体を前記搬送機構に搬送させてもよい。これによると、インクジェットヘッドが２つの被記録媒体に対して同時に画像を記録することがないため、記録制御手段の制御内容を簡素化することができる。

本発明においては、前記インクジェットヘッドが、前記被記録媒体を前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向に横切るように延在するラインヘッドであることが好ましい。これによると、高速記録が可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態であるインクジェットプリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１を有するカラーインクジェットプリンタである。このインクジェットプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２がそれぞれ構成されている。また、インクジェットプリンタ１０１は、インクジェットプリンタ１０１全体を制御する制御装置１６を有している。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙部１１から排紙部１２に向かって用紙（被記録媒体）Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１のすぐ下流側には、用紙を狭持搬送する一対の送りローラ５ａ、５ｂが配置されている。一対の送りローラ５ａ、５ｂは、載置モータ５ｃ（図５参照）に駆動されることによって、用紙Ｐを給紙部１１から図中右方に送り出す。用紙搬送経路の中間部には、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻き回されたエンドレスの搬送ベルト８と、搬送ベルト８によって囲まれた領域内においてインクジェットヘッド１と対向する位置に配置されたプラテン１５とを含むベルト搬送機構１３が設けられている。プラテン１５は、インクジェットヘッド１と対向する領域において搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持する。ベルトローラ７と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙部１１から送りローラ５ａ、５ｂによって送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付けるものである。搬送モータ１９（図５参照）がベルトローラ６を回転させることによって、搬送ベルト８が駆動される。これにより、搬送ベルト８が、ニップローラ４によって外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐを粘着保持しつつ排紙部１２に向けて搬送する。用紙搬送経路に沿って搬送ベルト８のすぐ下流側には、剥離機構１４が設けられている。剥離機構１４は、搬送ベルト８の外周面８ａに粘着されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離して、図中左方の右方の排紙部１２に向けて送るように構成されている。

４つのインクジェットヘッド１は、４色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）に対応して、用紙Ｐの搬送方向に沿って４つ並べて設けられている。つまり、このインクジェットプリンタ１０１は、シリアル式プリンタと比較して高速印刷が可能なライン式プリンタである。４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体２をそれぞれ有している。ヘッド本体２は、搬送された用紙Ｐを横切るように搬送方向に直交した方向に長尺な細長い直方体形状となっている。また、ヘッド本体２の底面が搬送ベルト８の外周面８ａに対向するインク吐出面２ａとなっている。搬送ベルト８によって搬送される用紙Ｐが４つのヘッド本体２のすぐ下方側を順に通過する際に、この用紙Ｐの上面すなわち印刷面の印刷領域に向けてインク吐出面２ａから各色のインク滴が吐出される。これにより、用紙Ｐの印刷領域に所望のカラー画像を形成できるようになっている。

次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の短手方向に沿った断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを含むヘッド本体２、ヘッド本体２の上面に配置されていると共にヘッド本体２にインクを供給するリザーバユニット７１、アクチュエータユニット２１を駆動させる駆動信号を生成するドライバＩＣ５２（パルス出力回路）が表面に実装されたＣＯＦ（Chip On Film）５０、ＣＯＦ５０と電気的に接続された基板５４、並びに、アクチュエータユニット２１、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び基板５４を覆いつつ、外部からインクやインクミストが浸入するのを防ぐためのサイドカバー５３及びヘッドカバー５５を有している。

リザーバユニット７１は、プレート９１〜９４の４枚のプレートが互いに位置合わせされて積層されたものであり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ６１、及び、１０個のインク流出流路６２が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路６２のみが表れている。インクリザーバ６１に貯留されたインクがインク流出流路６２を通過し、インク供給口（図示せず）を介して流路ユニット９に供給される。また、プレート９４には、凹部９４ａが形成されている。プレート９４の凹部９４ａが形成された部分では、流路ユニット９との間に空隙を形成しており、この空隙内に、流路ユニット９上のアクチュエータユニット２１が配置されている。

ＣＯＦ５０は、表面に形成された図示しない配線の一方端部近傍がアクチュエータユニット２１の上面に接着されて、後述する個別電極１３５及び共通電極１３４と電気的に接続されている。さらに、ＣＯＦ５０は、アクチュエータユニット２１の上面からサイドカバー５３とリザーバユニット７１との間を通過するように上方に引き出されており、他方端部がコネクタ５４ａを介して基板５４に接続されている。このとき、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２が、リザーバユニット７１の側面に貼り付けられたスポンジ８２によってサイドカバー５３に付勢されている。ドライバＩＣ５２は、放熱シート８１を介してサイドカバー５３の内側面と密着することによってサイドカバー５３と熱的に結合されている。これにより、ドライバＩＣ５２からの熱がサイドカバー５３を介して外部に放熱される。基板５４は、制御装置１６からの制御信号や電力を、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２に出力するものである。

次に、図３及び図４をさらに参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図３は、流路ユニット９の部分断面図である。図４はアクチュエータユニット２１の拡大断面図である。

図２に示すように、ヘッド本体２は、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる（なお、図２においては、４つのアクチュエータのうち１つのみが示されている）。図３及び図４に示すように、アクチュエータユニット２１は、流路ユニット９に形成された圧力室１１０に対向して設けられた複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。なお、流路ユニット９の表面には、マニホールド流路１０５の開口端でもあるインク供給口が形成されている。１０個のインク供給口が、インク流出流路６２にそれぞれ対応して配設されている。

アクチュエータユニット２１について説明する。アクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有している（図示せず）。また、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート（圧電層）１４１〜１４３から構成されている。最上層の圧電シート１４１上における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。個別電極１３５は、図４に示すように、圧力室１１０に対向して配置された電極部と、圧力室１１０に対向する領域の外にまで引き出された延出部とを有し、この延出部上にランド１３６が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。

共通電極１３４はすべての圧力室１１０に対応する領域において等しく基準電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、各ランド１３６及びＣＯＦ５０の内部配線を介してドライバＩＣ５２と電気的に接続されており、ドライバＩＣ５２からの駆動信号が選択的に入力されるようになっている。つまり、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。この活性部は、電界と分極の方向とが同じときには、厚み方向に伸張し面方向に収縮する。このときの伸張及び収縮に伴う変位量は、厚み方向より面方向の方が大きい。つまり、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を、活性部を含む層とし且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。図４に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されている。ここで、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、圧力室１１０内に圧力波が発生する。そして、発生した圧力波が圧力室１１０からノズル１０８まで伝播することによってノズル１０８からインク滴が吐出される。

なお、本実施形態においては、予め個別電極１３５に所定の電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極１３５にグランド電位を付与し、その後所定のタイミングにて再び所定の電位を個別電極１３５に付与するような駆動信号をドライバＩＣ５２から出力させる。この場合、個別電極１３５がグランド電位になるタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が降下して副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極１３５を所定の電位にしたタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が上昇し、ノズル１０８からインク滴が吐出される。つまり、個別電極１３５に矩形波のパルスを付与する（図７参照）。このパルス幅は、圧力室１１０内において圧力波が副マニホールド流路１０５ａの出口からノズル１０８の先端まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）であり、圧力室１１０内のインクが負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさるため、強い圧力でインク滴をノズル１０８から吐出させることができる。

次に、図５を参照しつつ制御装置１６について説明する。図５は、制御装置１６の機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置１６は、画像記憶部（画像記憶手段）３１と、印刷制御部（記録制御手段）３２と、インク温度検出部（温度検出手段）３３と、パルス電圧決定部（パルス電圧決定手段）３４と、電圧制御部（電圧制御手段）３５と、電力供給部（電力供給手段）３６と、Ａ／Ｄコンバータ３７とを有している。

画像記憶部３１は、用紙Ｐに印刷されるべき画像に関する画像データを記憶するものである。画像データは、図示しない上位のコンピュータ、例えば、ＰＣ（Personal Computer）から転送される。インク温度検出部３３は、インクジェットヘッド１の環境温度を検知する温度センサ３０の検知結果に基づいて、インクジェットヘッド１内のインク温度を検出するものである。具体的には、温度センサ３０は、インクジェットプリンタ１０１内におけるインクジェットヘッド１近傍に配置されている。インク温度検出部３３は、インクジェットヘッド１の環境温度と、インクジェットヘッド１内のインク温度とが関連付けられたテーブルを有しており、このテーブルを参照することによって、インクジェットヘッド１の環境温度から、インクジェットヘッド１内のインク温度を検出する。

パルス電圧決定部３４は、インク温度検出部３３の検出温度に基づいて、ノズル１０８からのインク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、ドライバＩＣ５２から各個別電極１３５に出力されるパルスの電圧を決定するものである。電力供給部３６は、印刷制御部３２を介してドライバＩＣ５２に電力を供給するものである。電圧制御部３５は、パルス電圧決定部３４が決定したドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧に基づいて、電力供給部３６が供給する電力の電圧を制御するものである。

インクジェットプリンタ１０１において多数の用紙Ｐに対して連続印刷を行うと、ドライバＩＣ５２や各種アクチュエータ（搬送モータ１９及び載置モータ５ｃを含む）からの発熱によって、インクジェットヘッド１の環境温度が上昇し、これに伴って、インクジェットヘッド１内のインク温度が上昇する。インク温度が上昇すると、インク粘度が低下し、ノズル１０８から吐出されるインク滴の体積が大きくなる。つまり、ノズル１０８からのインク吐出特性が変化する。

パルス電圧決定部３４は、インクジェットヘッド１内のインクの温度が高くなるに伴って、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が低くなるように、インクジェットヘッド１内のインク温度とドライバＩＣ５２から出力されるパルスの電圧とが関連付けられたテーブルを有しており、このテーブルを参照することによって、ノズル１０８からのインク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、ドライバＩＣ５２から各個別電極１３５に出力されるパルスの電圧を決定する。これにより、連続印刷時の途中でインク温度が上昇することによってインク粘度が低下すると、アクチュエータユニット２１を駆動するパルスの電圧が低くなり、圧力室１１０に発生させる吐出エネルギーが小さくなる。このため、連続印刷時において、用紙Ｐ間でインク吐出特性が大きく異なることがなくなる。

ここで、図６及び図７を参照しつつ、パルス電圧決定部３４によって決定されたパルスの電圧が、Ｖ１からＶ２に変化するときの電圧制御部３５の動作について説明する。図６は、電力供給部３６が供給する電力の電圧変化を示した図である。図７は、ドライバＩＣ５２から出力されるパルスの電圧波形図であり、図７（ａ）は、電力供給部３６が供給する電力の電圧がＶ１のときの電圧波形を、図７（ｂ）は、電力供給部３６が供給する電力の電圧がＶ２のときの電圧波形をそれぞれ示している。

前述したように、連続印刷を行うことによって、インクジェットヘッド１内のインク温度が上昇する。これに伴って、パルス電圧決定部３４によって決定されたパルスの電圧が、Ｖ１からＶ２に変化するとき、図６及び図７に示すように、電圧制御部３５は、先に供給した用紙Ｐに対する印刷が完了した後（ｔ１）に、電力供給部３６が供給する電力の電圧を、所定の変化時間（ｔ２−ｔ１）をかけてＶ１からＶ２（Ｖ１＞Ｖ２）に変化させる。この変化時間は、例えば１〜２秒程度である。このように、変化時間に余裕を持たせることによって、急激な供給電圧の変化によるアクチュエータユニット２１の脈動を抑制することができる。

図５に戻って、Ａ／Ｄコンバータ３７は、電力供給部３６が供給する電力の電圧を検知するものである。印刷制御部３２は、画像記憶部３１に記憶された画像データに係る画像が用紙Ｐに印刷されるように、インクジェットヘッド１、載置モータ５ｃ及び搬送モータ１９を制御するものである。図８を参照しつつ印刷制御部３２の動作について説明する。図８は、連続印刷するときの用紙Ｐの搬送状態を示した図である。印刷制御部３２は、電力供給部３６が供給する電力の電圧を電圧制御部３５が変化させるとき、Ａ／Ｄコンバータ３７の検知結果から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定したか否かを判断し、電圧が安定したと判断した後に次の用紙Ｐに対する印刷が開始されるように、インクジェットヘッド１、載置モータ５ｃ及び搬送モータ１９を制御する。これにより、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が安定した状態で、言い換えれば、インク吐出特性が安定した状態で、次の用紙Ｐに対して印刷が行われる。

一方、電圧制御部３５が、電力供給部３６が供給する電力の電圧を変化させないときは、図８（ａ）に示すように、印刷制御部３２が、先の用紙Ｐに対する印刷が完了、すなわち、用紙Ｐが４つのインクジェットヘッド１を通過すると同時に、次の用紙Ｐに対する印刷が開始されるように、インクジェットヘッド１、載置モータ５ｃ及び搬送モータ１９を制御する。これにより、連続印刷時におけるスループットを向上させることができる。なお、スループットを向上させるという観点からは、この用紙間距離Ｌをさらに短くすることが好ましい。例えば、図８（ｂ）に示すように、印刷制御部３２が、先の用紙Ｐに対して少なくとも１つのインクジェットヘッド１（異なる色に関するインクジェットヘッド）の搬送方向における配置間隔Ｌ'の間隙を介して、次の用紙Ｐに対する印刷が開始されるように、インクジェットヘッド１、載置モータ５ｃ及び搬送モータ１９を制御してもよい。これにより、連続印刷時におけるスループットをさらに向上させることができる。なお、上記したいずれの場合においても、１つのインクジェットヘッド１から同時に２枚の用紙Ｐに対してインク滴を吐出することがないため、印刷制御部３２の制御内容を簡素化することができる。

以上、説明した本実施形態によると、多数の用紙Ｐに対して連続印刷を行っているとき、連続印刷の途中でインクジェットヘッド１内のインク温度が変化しても、インク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるような、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧を決定し、そして、決定した電圧のパルスがドライバＩＣ５２から出力されるように、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定した後に次の用紙Ｐに対する印刷が開始されるため、用紙Ｐ間でインク吐出特性が大きく異なることがない。これにより、印刷品質を安定させることができる。

また、本実施形態においては、インク温度検出部３３が、インクジェットヘッド１の環境温度を検知する温度センサ３０の検知結果からインクジェットヘッド１内のインク温度を検出している。これにより、温度センサ３０を安価なものとすることができるため、インクジェットプリンタ１０１の低コスト化を図ることができる。

さらに、本実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３７が、電力供給部３６が供給する電力の電圧を検知し、印刷制御部３２が、Ａ／Ｄコンバータ３７の検知結果から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定したか否かを判断するため、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定したタイミングを正確に把握することができる。これにより、次の用紙Ｐに対する印刷の開始タイミングを早くして連続印刷時のスループットを向上させることができる。

＜第２実施形態＞
図９を参照しつつ、本発明に係る第２実施形態であるインクジェットプリンタについて説明する。なお、制御装置２１６以外は、第１実施形態と同一であるため、以下、制御装置２１６についてのみ説明する。また、第１実施形態と実質的に同一の機能部については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。図９は、制御装置２１６の機能ブロック図である。図９に示すように、制御装置２１６は、画像記憶部３１と、印刷制御部（記録制御手段）２３２と、ドライバＩＣ温度検出部（温度検出手段）２３３と、パルス電圧決定部（パルス電圧決定手段）２３４と、電圧制御部３５と、電力供給部３６とを有している。

ドライバＩＣ温度検出部２３３は、ドライバＩＣ５２に内蔵されたドライバＩＣ５２の温度を検知する温度センサ（図示せず）の検知結果を、印刷制御部３２を介して受信することによって、ドライバＩＣ５２の温度を検出するものである。

パルス電圧決定部２３４は、ドライバＩＣ温度検出部２３３の検出温度に基づいて、ノズル１０８からのインク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、ドライバＩＣ５２から各個別電極１３５に出力されるパルスの電圧を決定するものである。電力供給部３６は、印刷制御部３２を介してドライバＩＣ５２に電力を供給するものである。電圧制御部３５は、パルス電圧決定部２３４が決定したドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧に基づいて、電力供給部３６が供給する電力の電圧を制御するものである。

インクジェットプリンタにおいて多数の用紙Ｐに対して連続印刷を行うと、ドライバＩＣ５２の温度が上昇し、これに伴って、アクチュエータユニット２１を駆動（充放電）するための駆動電流が低下する。この駆動電流が低下すると、アクチュエータユニット２１の充放電特性が緩やかになる。このため、アクチュエータユニット２１の駆動速度が低下し、ノズル１０８から吐出されるインク滴の吐出速度が遅くなる。つまり、ノズル１０８からのインク吐出特性が変化する。

パルス電圧決定部２３４は、まず、画像記憶部３１に記憶された画像データから、当該画像データに係る印刷を行ったときにドライバＩＣ５２が出力するパルスのデューティーの平均値を算出し、算出した平均値に基づいて次の用紙Ｐに対して印刷を行ったときのドライバＩＣ５２の上昇温度を予測する。そして、予測した上昇温度に基づいて、ドライバＩＣ温度検出部２３３の検出温度を補正する。これにより、次の用紙Ｐに対して印刷を行ったときにドライバＩＣ５２の温度が急上昇してインク吐出特性が変化する場合にも対応することができる。

また、パルス電圧決定部２３４は、補正後のドライバＩＣ温度検出部２３３の検出温度が高くなるに伴って、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が高くなるように、検出温度とドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧とが関連付けられたテーブルを有しており、このテーブルを参照することによって、ノズル１０８からのインク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、ドライバＩＣ５２から各個別電極１３５に出力されるパルスの電圧を決定する。これにより、連続印刷時の途中でドライバＩＣ５２の温度が上昇することによってアクチュエータユニット２１を駆動するための駆動電流が低下すると、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が高くなり、アクチュエータユニット２１の駆動速度が維持される。これにより、連続印刷時において、用紙Ｐ間でインク吐出特性が大きく異なることがなくなる。

印刷制御部２３２は、画像記憶部３１に記憶された画像データに係る画像が用紙Ｐに印刷されるように、インクジェットヘッド１、載置モータ５ｃ及び搬送モータ１９を制御するものである。また、印刷制御部２３２は、電力供給部３６が供給する電力の電圧を電圧制御部３５が変化させるとき、電力供給部３６が供給する電力の当該変化に係る電圧差から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定するタイミングを予測する。そして、予測したタイミング以後に次の用紙Ｐに対する印刷が開始されるように、インクジェットヘッド１、載置モータ５ｃ及び搬送モータ１９を制御する。これにより、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が安定した状態で、言い換えれば、インク吐出特性が安定した状態で、次の用紙Ｐに対して印刷が行われる。

以上、説明した本実施形態によると、多数の用紙Ｐに対して連続印刷を行っているとき、連続印刷の途中でドライバＩＣ５２の温度が変化しても、インク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるような、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧を決定し、そして、決定した電圧のパルスがドライバＩＣ５２から出力されるように、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定した後に次の用紙Ｐに対する印刷が開始されるため、用紙Ｐ間でインク吐出特性が大きく異なることがない。これにより、印刷品質を安定させることができる。

さらに、本実施形態によると、パルス電圧決定部２３４が、画像記憶部３１に記憶された画像データから、当該画像データに係る印刷を行ったときにドライバＩＣ５２が出力するパルスのデューティーの平均値を算出し、算出した平均値に基づいて次の用紙Ｐに対して印刷を行ったときのドライバＩＣ５２の上昇温度を予測し、さらに、予測した上昇温度に基づいて、ドライバＩＣ温度検出部２３３の検出温度を補正する。このため、次の用紙Ｐに対して印刷を行ったときにドライバＩＣ５２の温度が急上昇してインク吐出特性が変化する場合にも対応することができる。

また、本実施形態によると、印刷制御部２３２は、電力供給部３６が供給する電力の電圧を電圧制御部３５が変化させるとき、電力供給部３６が供給する電力の当該変化に係る電圧差から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定するタイミングを予測するため、電力供給部３６が供給する電力の電圧を検知するデバイスを用いることなく、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定するタイミングを把握することがため、インクジェットプリンタの低コスト化をさらに図ることができる。

＜変形例＞
本実施形態においては、パルス電圧決定部２３４が、ドライバＩＣ５２の温度に基づいて、ドライバＩＣ５２から出力されるパルスの電圧を決定する構成であるが、パルス電圧決定部が、アクチュエータユニット２１（圧電シート１４１〜１４３）の温度に基づいて、ドライバＩＣ５２から出力されるパルスの電圧を決定する構成であってもよい。アクチュエータユニット２１の温度は、ドライバＩＣ５２に内蔵された温度センサの検知結果から間接的に検出してもよいし、アクチュエータユニット２１の温度を直接的に検知する温度センサを用いてもよい。

インクジェットプリンタ１０１において多数の用紙Ｐに対して連続印刷を行うと、アクチュエータユニット２１の温度が上昇し、これに伴って、流路ユニット９の応力及び圧電シート１４１〜１４３の特性により、アクチュエータユニット２１の静電容量が高くなる。これにより、アクチュエータユニット２１の充放電特性が緩やかになる。このため、アクチュエータユニット２１の駆動速度が低下し、ノズル１０８から吐出されるインク滴の吐出速度が遅くなる。つまり、ノズル１０８からのインク吐出特性が変化する。

したがって、本変形例においては、パルス電圧決定部が、アクチュエータユニット２１の温度が高くなるに伴って、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が高くなるように、ドライバＩＣ５２から各個別電極１３５に出力されるパルスの電圧を決定する。これにより、連続印刷時の途中でアクチュエータユニット２１の温度が上昇することによってアクチュエータユニット２１の充放電特性が緩やかになっても、ドライバＩＣ５２が出力するパルスの電圧が高くなるため、アクチュエータユニット２１の駆動速度が維持される。これにより、連続印刷時において、用紙Ｐ間でインク吐出特性が大きく異なることがなくなる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した第１実施形態においては、インク温度検出部３３が、インクジェットヘッド１の環境温度を検知する温度センサ３０の検知結果からインクジェットヘッド１内のインク温度を検出する構成となっているが、他の構成でインク温度を検出してもよい。例えば、インクジェットヘッド１内のインク温度を直接検知する温度センサを用いてもよいし、温度センサを用いず、画像記憶部３１に記憶された画像データに基づいてインクジェットヘッド１内のインク温度を予測する構成であってもよい。

また、上述した第１実施形態においては、Ａ／Ｄコンバータ３７が、電力供給部３６が供給する電力の電圧を検知し、印刷制御部３２が、Ａ／Ｄコンバータ３７の検知結果から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定したか否かを判断する構成となっているが、上述した第２実施形態のように、電力供給部３６が供給する電力の電圧を電圧制御部３５が変化させるとき、電力供給部３６が供給する電力の当該変化に係る電圧差から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定するタイミングを予測してもよい。逆に、第２実施形態において、印刷制御部が、Ａ／Ｄコンバータの検知結果から、電力供給部３６が供給する電力の電圧が安定したか否かを判断してもよい。

さらに、上述した第２実施形態においては、ドライバＩＣ温度検出部２３３が、画像記憶部３１に記憶された画像データから、当該画像データに係る印刷を行ったときにドライバＩＣ５２が出力するパルスのデューティーの平均値を算出し、算出した平均値に基づいてドライバＩＣ５２の温度を検出する構成となっているが、ドライバＩＣ５２の温度を直接検出する温度センサを用いてもよい。

加えて、上述した第１実施形態では、インクジェットヘッド１内のインク温度によりドライバＩＣ５２から出力するパルスの電圧を決定する構成であり、上述した第２実施形態では、ドライバＩＣ５２またはアクチュエータユニット２１の温度によりドライバＩＣ５２から出力するパルスの電圧を決定する構成であるが、インクジェットヘッド１内のインク温度、ドライバＩＣ５２の温度及びアクチュエータユニット２１の温度のうち、少なくとも２つを組み合わせた結果により、ドライバＩＣ５２から出力するパルスの電圧を決定する構成であってもよい。

また、上述した第１及び第２実施形態では、ライン式のインクジェットプリンタ１０１に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、シリアルヘッドを用いたシリアル式のインクジェットプリンタにも適用可能である。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観側面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの短手方向に沿った断面図である。 図２に示す流路ユニットの部分断面図である。 図２に示すアクチュエータユニットの拡大図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図５に示す電力供給部が供給する電力の電圧変化を示した図である。 図２に示すドライバＩＣから出力されるパルスの電圧波形図である。 図１に示すインクジェットプリンタにおいて、連続印刷時の用紙の搬送状態を示した図である。 第２実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
５ｃ 載置モータ
１９ 搬送モータ
１６、２１６ 制御装置
２１ アクチュエータユニット
３０ 温度センサ
３１ 画像記憶部（画像記憶手段）
３２、２３２ 印刷制御部（記録制御手段）
３３、２３３ インク温度検出部（温度検出手段）
３４、２３４ パルス電圧決定部（パルス電圧決定手段）
３５ 電圧制御部（電圧制御手段）
３６ 電力供給部（電力供給手段）
３７ Ａ／Ｄコンバータ
５２ ドライバＩＣ（パルス出力回路）
１０１ インクジェットプリンタ
１０８ ノズル
１１０ 圧力室

Claims (9)

1. 被記録媒体を搬送する搬送機構と、
   圧力室を介してノズルに至る個別インク流路が複数形成された流路ユニットと、複数の前記圧力室にそれぞれ関連付けられた複数の個別電極、共通電極及び前記複数の個別電極と前記共通電極との間に配置された圧電層を含むアクチュエータとを有し、前記アクチュエータによって前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出して前記被記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッドと、
   前記被記録媒体に記録する画像に関するデータに基づいて前記アクチュエータを駆動するパルスを前記個別電極に出力するパルス出力回路と、
   前記パルス出力回路に電力を供給する電力供給手段と、
   前記インクジェットヘッド内のインクの温度、前記圧電層の温度及び前記パルス出力回路の温度の少なくともいずれかを検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出温度に基づいて、前記ノズルからのインク吐出特性の温度変化に伴う変化が抑制されるように、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定するパルス電圧決定手段と、
   先に供給した前記被記録媒体に対する画像の記録が完了した後に、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧が前記パルス電圧決定手段によって決定された電圧になるように、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を変化させる電圧制御手段と、
   前記電力供給手段が供給する電力の電圧を前記電圧制御手段が変化させるとき、前記電力供給手段が供給する電力の電圧が安定した後に次の前記被記録媒体に対する画像の記録が開始されるように、前記搬送機構及び前記パルス出力回路を制御する記録制御手段とを備えており、
   前記パルス出力回路は、予め前記共通電極に基準電位が付与されていると共に前記個別電極に前記基準電位よりも高い所定電位が付与され、前記ノズルからインクを吐出させるときに前記圧力室内を負圧にして前記圧力室内にインクを吸い込むために一旦前記個別電極に前記基準電位が付与され、その後前記圧力室内を正圧にして前記ノズルからインクを吐出するために所定のタイミングにて再び前記個別電極に当該所定電位が付与されるような矩形波のパルスを前記個別電極に出力し、
   前記電圧制御手段は、前記パルス電圧決定手段によって決定された電圧が変化したとき、先に供給した前記被記録媒体に対する画像の記録が完了した後に、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧が前記パルス電圧決定手段によって決定された電圧になるように、且つ、パルスの電圧が変化した後での前記アクチュエータの脈動が抑制される所定の変化時間をかけて前記パルス出力回路により前記個別電極に付与される前記所定電位が変化するように、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を変化させることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクジェットヘッドの環境温度を検知する温度センサをさらに備えており、
   前記温度検出手段が、前記温度センサの検知結果から前記インクジェットヘッド内のインクの温度を検出することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記パルス電圧決定手段は、前記温度検出手段が検出した前記インクジェットヘッド内のインクの温度が高くなるに伴って、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧が低くなるように、前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記データを記憶する記憶手段をさらに備えており、
   前記パルス電圧決定手段が、前記記憶手段に記憶された前記データから前記パルス出力回路が出力するパルスのデューティーを算出し、次の前記被記録媒体に対して当該データに係る画像の記録を行ったときの前記圧電層の温度及び前記パルス出力回路の温度の少なくともいずれかの上昇温度を当該デューティーに基づいて予測し、当該予測結果に基づいて前記パルス出力回路が出力するパルスの電圧を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記電力供給手段が供給する電力の電圧を検知するＡ／Ｄコンバータをさらに備えており、
   前記記録制御手段は、前記Ａ／Ｄコンバータの検知結果から、前記電力供給手段が供給する電力の電圧が安定したか否かを判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記記録制御手段は、前記電圧制御手段によって変化させられる前記電力供給手段が供給する電力の電圧差から、前記電力供給手段が供給する電力の電圧が安定するタイミングを予測することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記記録制御手段は、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を前記電圧制御手段が変化させないとき、先に供給された前記被記録媒体に対する画像の記録が完了すると同時に、次に供給された前記被記録媒体に対する画像の記録が開始されるように、前記被記録媒体を前記搬送機構に搬送させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. 前記記録制御手段は、前記電力供給手段が供給する電力の電圧を前記電圧制御手段が変化させないとき、先に供給された前記被記録媒体に対して少なくとも異なる色に関する前記インクジェットヘッドの前記搬送方向における配置間隔以上の間隙を介して、次に供給された前記被記録媒体に対する画像の記録が開始されるように、前記被記録媒体を前記搬送機構に搬送させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
9. 前記インクジェットヘッドは、前記被記録媒体を前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向に横切るように延在するラインヘッドであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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