JPH1191143A

JPH1191143A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH1191143A
Application number: JP13580898A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nakano; 智昭中野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】回路構成が複雑で、階調画像の品質が十分で
ない。【解決手段】２種類の駆動波形ＳＡｉ，ＳＢｉを生成
出力するための波形生成回路１０３Ａ，１０３Ｂと、各
波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｂから出力する駆動波形
ＳＡｉ、ＳＢｉのいずれか一方を選択してヘッドＨの選
択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に出力する駆動波形選択回路１
０５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に関し、特に階調画像を記録可能なインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像形成装置として用いるインクジェット記録装置にお
いて、駆動波形を制御することによってインク滴吐出量
或いはドット径を可変してドット間のバラツキを補正し
たり、階調画像を記録できるようにしたものとして、例
えば特開昭５７−１６０６５４号公報に記載されている
ように、複数の電圧パルスからなるパルス列から、適宜
なパルスを選択的に用いて電気機械変換素子を駆動し、
ノズルから粒子速度及び粒子直径の異なる複数個のイン
ク粒子を噴射させて、飛翔中に１つのインク粒子に合体
させて、記録媒体に着弾させることによりドットを形成
するようにしたものがある。

【０００３】また、特開平６−８４２８号公報に記載さ
れているように、駆動信号と同期した異なるパルス幅を
持つ信号を複数出力するパルス信号出力手段と、出力さ
れる複数の信号から１つの信号を選択する信号選択手段
とを具備し、駆動信号の未飽和領域で圧電素子駆動手段
のオン・オフを切替えることにより、圧電素子に印加さ
れる電圧を可変し、各ノズルから吐出されるインク滴量
を一定にする駆動方法などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにパルス列から適宜電圧パルスを選択して電気機
械変換素子を駆動する前者の記録装置にあっては、高集
積化、高密度化に伴ってインクジェットヘッドのノズル
数が増加した場合に各電気機械変換素子に対応する駆動
回路のパルスを選択する回路が必要になって、駆動回路
全体の回路規模が大きくなり、信号線の数も増加してコ
ストが高くなる。また、記録速度の高速化によってキャ
リッジ速度が早くなり、ドット形成の繰り返し周期が短
くなると、時間内に連続吐出したインク滴を飛翔中に合
体させることが困難になる。

【０００５】また、駆動信号と同期した異なるパルス幅
を持つ信号を複数出力し、この複数の信号から１つの信
号を選択して各圧電素子を充電する駆動手段（トランジ
スタ）をオンからオフに転じて印加電圧を可変する後者
の記録装置にあっては、トランジスタのターンオフ時間
がばらつくと印加電圧もばらつくため、高精度に印加電
圧を制御することができない。また、駆動電圧を制御す
る場合、電圧を高くすると、インク滴量を増加させるこ
とができるものの、インク滴吐出速度も速くなるため、
紙面上のインク滴着弾位置がずれて、ドット精度が低下
したり、不要なサテライトが発生して画像品質が低下す
る。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インク滴を安定して噴射させて高品質画像を形成
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェット記録装置は、インク滴を
吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する複数の加
圧液室と、各加圧液室内のインクを加圧して前記ノズル
からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する
複数のエネルギー発生素子とを有し、各エネルギー発生
素子の一方の電極を共通化したインクジェットヘッドを
備えたインクジェット記録装置において、前記エネルギ
ー発生素子を駆動する複数の駆動波形を生成する駆動波
形生成手段と、この駆動波形生成手段で生成された複数
の駆動波形の内の１つの駆動波形を画像情報に応じて選
択する駆動波形選択手段とを備えている構成とした。

【０００８】請求項２のインクジェット記録装置は、上
記請求項１のインクジェット記録装置において、前記画
像情報は駆動波形毎に駆動ノズルを選択するシリアルの
ノズルデータに変換し、このノズルデータを前記駆動波
形選択手段に与える構成とした。

【０００９】請求項３のインクジェット記録装置は、上
記請求項２のインクジェット記録装置において、前記ノ
ズルデータは前記駆動波形の数と同数以下のシリアルデ
ータからなる構成とした。

【００１０】請求項４のインクジェット記録装置は、上
記請求項１乃至３のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記複数の駆動波形は、駆動電圧、時定数及
びパルス幅の少なくともいずれかが異なる構成とした。

【００１１】以下、本発明の実施の形態を添付図面を参
照して説明する。図１は本発明に係るインクジェット記
録装置の機構部の概略図、図２は図１の要部概略斜視図
である。

【００１２】このインクジェット記録装置は、左右の側
板１，２間（図２参照）に横架したガイドロッド３とガ
イド板４とでキャリッジ５を主走査方向（図２の矢示Ａ
方向）に摺動自在に保持し、キャリッジ５の下面側には
インクジェットヘッドからなる記録ヘッド６をインク滴
吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ５の上面側
には記録ヘッド６に各色のインクを供給するためのイン
クタンク（インクカートリッジ）７を装着している。

【００１３】記録ヘッド６は、イエロー（Ｙ）のインク
を吐出するヘッド、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出する
ヘッド、シアン（Ｃ）のインクを吐出するヘッド及びブ
ラック（Ｂｋ）のインクを吐出するヘッドを主走査方向
に配置したものである。キャリッジ５は、ステッピング
モータからなる主走査モータ１５で回転される駆動プー
リ１６と従動プーリ１７との間に張装したタイミングベ
ルト１８に連結して、主走査モータ１５を駆動制御する
ことによってキャリッジ５、即ち記録ヘッド６が主走査
方向に移動されるようにしている。

【００１４】一方、用紙２０を副走査方向（図２の矢示
Ｂ方向）に搬送するためにプラテンローラ（以下、単に
「プラテン」という。）２１と、プラテン２１の周面に
押し付けて配設した給紙ローラ２２，２３及び用紙送り
角を規定するピンチローラ２４と、記録ヘッド６が対向
するガイド板２５と、記録ヘッド６より用紙搬送方向下
流側の排紙ローラ２６及びこの排紙ローラ２６に押し付
けられて当接する用紙押え用拍車ローラ２７とを備えて
いる。

【００１５】そして、ステッピングモータからなる副走
査モータ２８の回転をギヤ２９〜３１及びプラテンギヤ
３２を介してプラテン２１に伝達して、プラテン２１を
回転駆動することによって給紙部３３に収納した用紙２
０をプラテン２１と給紙ローラ２２，２３及び用紙押え
用ローラ２４を経て、記録ヘッド６とガイド板２５との
間に送り込み、プラテン２１で用紙２０を副走査方向に
移動させながら、プラテンギヤ３２に噛み合うギヤ３４
を介して回転される排紙ローラ２６及び用紙押え用拍車
ローラ２７で用紙２０を排紙方向（図２の矢示Ｂ方向）
に送り出す。

【００１６】このように構成したこの記録装置では、記
録ヘッド６（キャリッジ５）を主走査方向に移動走査さ
せながら、用紙２０を副走査方向に搬送して、記録ヘッ
ド６各ヘッドのノズルから所要の色のインク滴を吐出さ
せることによって、用紙２０上に所要のカラー画像（黒
画像を含む。）を記録する。

【００１７】また、この記録装置においては、キャリッ
ジ５の主走査領域の右側部分に、記録ヘッド６の信頼性
維持回復機構（サブシステム）３５を配設し、印字待機
状態にあるとき、ホスト側から所定時間印刷データが転
送されないとき、或いは予め定めた時間間隔などで、記
録ヘッド６のノズル面やノズルの汚れを除去するなどの
信頼性維持回復動作を行う。

【００１８】次に、記録ヘッドを構成しているインクジ
ェットヘッドの一例について図３乃至図５を参照して説
明する。なお、図３はインクジェットヘッドの分解斜視
図、図４は同ヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方
向）と直交する方向の要部拡大断面図、図５は同ヘッド
のチャンネル方向の要部拡大断面図である。

【００１９】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト４１と、液室ユニット４２と、ヘッドカバー４３とを
備えている。駆動ユニット４１は、セラミックス基板、
例えばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライト
などの絶縁性の基板４４上に、エネルギー発生素子であ
る複数の積層型圧電素子４５を列状に２列配置して接合
し、これら２列の各圧電素子４５の周囲を取り囲む樹
脂、セラミック等からなるフレーム部材（支持体）４６
を接着剤４７によって接合している。

【００２０】複数の圧電素子４５は、インクを液滴化し
て飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子
（これを「駆動部」という。）４８，４８…と、駆動部
４８，４８間に位置し、駆動パルスが与えられずに単に
液室ユニット４２を基板４４に固定する液室支柱部材と
なる圧電素子（これを「非駆動部」という。）４９，４
９…とを交互に構成している。

【００２１】ここで、圧電素子４５としては１０層以上
の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子
は、例えば図４に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１
層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）５０と、厚さ数μ
ｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電
極５１とを交互に積層したものであるが、圧電素子とし
て用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電
気機械変換素子を用いることもできる。

【００２２】各圧電素子４５の内部電極５１は１層おき
にＡgＰdからなる左右の端面電極５２，５３（２つの圧
電素子列の対向する面側を端面電極５２とし、対向しな
い面側を端面電極５３とする。）に接続している。一
方、基板４４上には、図３に示すようにＮi・Ａu蒸着、
Ａuメッキ、ＡgＰtペースト印刷、ＡgＰdペースト印刷
等によって共通電極５４及び選択電極５５の各パターン
を設けている。

【００２３】そして、各列の各圧電素子４５の対向する
端面電極５２を導電性接着剤５６を介して共通電極５４
に接続し、他方、各列の各圧電素子４５の対向しない端
面電極５３を同じく導電性接着剤５６を介してそれぞれ
選択電極５５に接続している。これにより、駆動部４８
に駆動電圧（駆動エネルギー）を与えることによって、
積層方向に電界が発生して、駆動部４８には積層方向の
伸びの変位（ｄ３３方向の変位）が生起される。なお、
共通電極５４は、図４にも示すように、フレーム部材４
６に設けた穴４６ａ内に導電性接着剤５６を充填するこ
とで各圧電素子に接続されたパターンの導通を取ってい
る。

【００２４】一方、液室ユニット４２は、金属薄膜の積
層体からなる複層構造の振動板５７と、ドライフィルム
レジスト（ＤＦＲ）からなる感光性樹脂層で形成した２
層構造の液室隔壁部材５８と、金属、樹脂等からなるノ
ズルプレート５９とを順次を積層し、熱融着して形成し
ている。これらの各部材によって、１つの圧電素子４５
（駆動部４８）と、この１つの圧電素子４５に対応する
ダイアフラム部６０と、各ダイアフラム部６０を介して
加圧される加圧液室６１と、この加圧液室６１の両側に
位置して加圧液室６１に供給するインクを導入する共通
液室６２，６２と、加圧液室６１と共通液室６２，６２
とを連通する流体抵抗部を兼ねたインク供給路６３，６
３と、加圧液室６１に連通するノズル６４とによって１
つのチャンネルを形成し、このチャンネルを複数個２列
設けている。

【００２５】振動板５７は、２層構造のニッケルめっき
膜からなり、駆動部４８に対応する前記ダイアフラム部
６０と、駆動部４８と接合するためにこのダイアフラム
部６０の中央部に一体的に形成した島状凸部６５と、非
駆動部４９に接合する梁となる６６及びフレーム部材４
６に接合する周辺厚肉部６７とを形成している。

【００２６】液室隔壁部材５８は、振動板５７側に予め
ドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用い
て露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第１
感光性樹脂層６８と、ノズルプレート５９側に予めドラ
イフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露
光し、現像して所定の液室パターンを形成した第２感光
性樹脂層６９とを熱圧着で接合してなる。

【００２７】ノズルプレート５９にはインク滴を飛翔さ
せるための微細な吐出口であるノズル６４を多数を形成
している。このノズル６４の内部形状（内側形状）は、
略円柱形状、略円錘台形状、ホーン形状等に形成する。
また、このノズル６４の径はインク滴出口側の直径で約
２５〜３５μｍである。このノズルプレート５９のイン
ク吐出面（ノズル表面側）は、図３にも示すように撥水
性の表面処理を施した撥水処理面７０としている。例え
ば、ＰＴＦＥ−Ｎi共析メッキやフッ素樹脂の電着塗
装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチな
ど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系
樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選
定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性
を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしてい
る。なお、ノズルプレート５９の周縁部は撥水処理膜を
形成しない非撥水処理面７１としている。

【００２８】これらの駆動ユニット４１と液室ユニット
４２とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室
ユニット４２の振動板５７と駆動ユニット４１の圧電素
子４５及びフレーム部材４６とを接着剤７２で接合して
いる。

【００２９】そして、基板４４をヘッド支持部材である
スペーサ部材（ヘッドホルダ）７３上に支持して保持
し、このスペーサ部材７３内に配設したヘッド駆動用Ｉ
Ｃ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット４１の各圧電素
子４５（駆動部４８）に接続した各電極５４，５５とを
ＦＰＣケーブル７４，７４を介して接続している。

【００３０】また、ノズルカバー（ヘッドカバー）４３
は、ノズルプレート５９の周縁部及びヘッド側面を覆う
箱状に形成したものであり、ノズルプレート５９の撥水
処理面７０に対応して開口部を形成し、ノズルプレート
５９の周縁部に残した非撥水処理面７１に接着剤にて接
着接合している。さらに、このインクジェットヘッドに
は、図示しないインクカートリッジからのインクを液室
に供給するため、スペーサ部材７３、基板４４、フレー
ム部材４６及び振動板５７にそれぞれインク供給穴７５
〜７８を設けている。

【００３１】このインクジェットヘッドにおいては、記
録信号に応じて駆動部４８に駆動波形（１０〜５０Ｖの
パルス電圧）を印加することによって、駆動部４８に積
層方向の変位が生起し、振動板５７のダイアフラム部６
０を介して加圧液室６１が加圧されて圧力が上昇し、ノ
ズル６４からインク滴が吐出される。このとき、加圧液
室６１から共通液室６２へ通じるインク供給路６３，６
３方向へもインクの流れが発生するが、インク供給路６
３，６３の断面積を狭小にすることで流体抵抗部として
機能させて共通液室６２，６２側へのインクの流れを低
減し、インク吐出効率の低下を防いでいる。

【００３２】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室６１内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室６１内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室６２，６２に
流入し、共通液室６２，６２からインク供給路６３，６
３を経て加圧液室６１内に充填される。そして、ノズル
６４の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、
表面張力によってノズル６４の出口付近に戻されて（リ
フィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移
行する。

【００３３】次に、このインクジェット記録装置の制御
部の概要について図６を参照して説明する。この制御部
は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュー
タ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）８０と、必要な固定
情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等とし
て使用するＲＡＭ８２と、画像情報を処理したデータを
格納する画像メモリ８３と、パラレル入出力（ＰＩＯ）
ポート８４と、入力バッファ８５と、ゲートアレー（Ｇ
Ａ）或いはパラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、ヘ
ッド駆動回路８７及びドライバ８８等を備えている。

【００３４】ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側か
らの画像情報の他、用紙の種別を示す用紙種別データ等
のデータ、図示しない操作パネルからの各種指示情報、
用紙の始端、終端を検知する紙有無センサからの検知信
号、キャリッジ５のホームポジション（基準位置）を検
知するホームポジションセンサ等の各種センサからの信
号等が入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホ
スト側や操作パネル側に対して所要の情報が送出され
る。

【００３５】また、ヘッド駆動回路８７は、ＰＩＯポー
ト８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づい
て、記録ヘッド６の各ノズルに対応するエネルギー発生
素子（圧電素子）の内の画像情報に応じた駆動ノズル
（インク滴を吐出させるノズル）のエネルギー発生素子
に対して複数の駆動波形の内から選択した駆動波形を印
加する。

【００３６】さらに、ドライバ８８は、ＰＩＯポート８
８を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ
１５及び副走査モータ２８を各々駆動制御することで、
キャリッジ５を主走査方向に移動走査し、プラテン２１
を回転させて用紙２０を所定量搬送させる。

【００３７】次に、この制御部における記録ヘッドの駆
動制御に係わる部分の詳細について図７を参照して説明
する。なお、同図では１つのヘッドの駆動制御に係る部
分のみを示している。ここで、記録ヘッド６を構成する
インクジェットヘッドＨは、上述したように複数（ここ
では３２個とする。）のノズル６４に対応する３２個の
エネルギー発生素子である圧電素子ＰＺＴを有し、各圧
電素子ＰＺＴの一方の電極は共通化して共通電極Ｃｏｍ
（上記の共通電極５４である。）とし、他方の電極は各
圧電素子ＰＺＴ毎に個別化して選択電極ＳＥＬ（上記の
個別電極５５である。）としている。なお、実際にはノ
ズル６４は２列設けているので、６４個のノズル６４を
有することになる。

【００３８】一方、このヘッドを駆動制御するためのヘ
ッド駆動制御部は、前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、
ＲＡＭ８２及び周辺回路を含む主制御部１０１と、イン
クジェットヘッドＨを駆動するためのヘッド駆動部１０
２とを備えている。なお、ヘッド駆動部１０２は各色の
ヘッド毎に設けているので、前述したヘッド駆動回路８
７には４個のヘッド駆動部１０２が設けられる。

【００３９】主制御部１０１は、パーソナルコンピュー
タ等のホスト側から与えられる画像情報を入力して、ヘ
ッド駆動部１０２に対して、駆動波形を生成するタイミ
ングを規定する駆動タイミング信号ＭＭと、駆動波形毎
にインク滴を吐出するノズルを指定するためのシリアル
データ（ノズルデータ）ＤｉＡ、ＤｉＢとタイミング信
号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を
駆動制御信号として出力する。

【００４０】ヘッド駆動部１０２は、主制御部１０１か
らの駆動タイミング信号ＭＭを入力して、駆動ノズルの
エネルギー発生素子（圧電素子ＰＺＴ）を駆動するため
の２種類の駆動波形（駆動波形ＳＡｉと駆動波形ＳＢ
ｉ）を生成出力するための波形生成回路１０３Ａ及び波
形生成回路１０３Ｂと、各波形生成回路１０３Ａ、１０
３Ｂの出力（駆動波形ＳＡｉ、ＳＢｉ）を出力する低イ
ンピーダンス出力回路１０４Ａ、１０４Ｂと、主制御部
１０１からの駆動制御信号に基づいて２つの駆動波形Ｓ
Ａｉ、ＳＢｉのいずれか一方を選択してインクジェット
ヘッドＨの選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に出力する駆動波
形選択回路１０５とを備えている。

【００４１】波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｂは、例え
ばＲＯＭ、Ｄ／Ａコンバータ又は他のパルス発生回路と
微積分回路、クリップ回路、クランプ回路などの波形変
形回路等で構成できる。この波形生成回路１０３Ａ、１
０３Ｂは、主制御部１０１からの駆動波形を生成出力す
るためのタイミングを決める駆動タイミング信号ＭＭの
他、駆動波形の駆動電圧（電圧値）Ｖｐを選択するため
のＶｐ制御信号ＳＶｐ（及び／又は後述する駆動波形の
立ち上がり時定数ｔｒを選択するためのｔｒ制御信号Ｓ
ｔｒ）等も入力される。

【００４２】また、低インピーダンス出力回路１０４
は、バッファアンプ、ＳＥＰＰ（Ｓingle Ｅnded Ｐu
sh Ｐull）等で構成される低インピーダンス増幅器か
らなる。なお、低インピーダンス出力回路６４を用いる
ことで駆動電圧波形の出力は圧電素子に対して低インピ
ーダンス出力となり、圧電素子のバラツキや駆動チャン
ネル数の違いによって波形が歪むことがない。

【００４３】ここで、波形生成回路１０３Ａ及び低イン
ピーダンス出力回路１０４Ａの一例を図８乃至図１０を
参照して説明する。なお、波形生成回路１０３Ｂ及び低
インピーダンス出力回路１０４Ｂも同様の構成である。
先ず、波形生成回路１０３Ａは、図８に示すように、駆
動タイミング信号ＭＭを入力して駆動波形を生成して低
インピーダンス出力回路１０４Ａに与える駆動波形生成
部１０６と、Ｖｐ制御信号ＳＶｐに応じて駆動波形生成
部１０６の駆動波形の電圧Ｖｐを決定する電圧Ｖoutを
生成して出力するＶｐ制御部１０７とで構成している。

【００４４】駆動波形生成部１０６及び低インピーダン
ス出力回路１０４Ａ（両者で定電圧駆動回路を構成す
る。）は、図９に示すように、駆動タイミング信号ＭＭ
が与えられる入力端子ＩＮをバッファＢを介してトラン
ジスタＴｒ１のベースに、インバータＩを介してトラン
ジスタＴｒ２のベースにそれぞれ接続し、また、トラン
ジスタＴｒ１のコレクタには電源電圧Ｖｐｐを印加し、
トランジスタＴｒ２のエミッタは接地している。

【００４５】そして、トランジスタＴｒ１のエミッタに
充電抵抗ＲａとダイオードＤ１の直列回路を接続し、ト
ランジスタＴｒ２のコレクタには放電抵抗Ｒｂとダイオ
ードＤ２の直列回路を接続して、これらダイオードＤ１
のカソード側とダイオードＤ２のアノード側とを接続
し、この接続点ａと接地間にコンデンサＣｋを接続し
て、充電抵抗ＲａとコンデンサＣｋで充電時の時定数回
路を、放電抵抗ＲｂとコンデンサＣｋで放電時の時定数
回路を構成している。また、上記の接続点ａにはダイオ
ードＤｋを介してＶｐ制御部１０７からの電圧Ｖoutを
印加する。

【００４６】そして、接続点ａをトランジスタＴｒ３〜
Ｔｒ６からなる低インピーダンス出力回路１０４Ａの入
力側であるトランジスタＴｒ３のベースとトランジスタ
Ｔｒ４のベースとの間に接続し、出力側となるトランジ
スタＴｒ５のエミッタとトランジスタＴｒ６のコレクタ
との間から得られる駆動波形ＳＡｉを駆動波形選択回路
１０５に出力する。

【００４７】この回路においては、入力端子ＩＮに駆動
タイミング信号ＭＭが入力されて、バッファＢに「Ｈ」
レベルが入力されると、バッファＢは電源電圧Ｖｐｐよ
り低い電圧レベルを出力してトランジスタＴｒ１がオン
状態になり、インバータＩは「Ｌ」になってトランジス
タＴｒ２がオフ状態になるので、電源電圧Ｖｐｐによっ
て充電抵抗ＲａとコンデンサＣｋで決まる充電時定数で
コンデンサＣｋの充電が開始される。

【００４８】このとき、接続点ａにはダイオードＤｋ
（降下電圧Ｖｄ）を介して、電圧Ｖoutを印加している
ので、コンデンサＣｋの充電電圧は電源電圧Ｖｐｐまで
上がらず、ダイオードＤｋによって電圧（Ｖout＋Ｖ
ｄ）のレベルにクリップされ、この電圧が駆動波形ＳＡ
ｉの駆動電圧ＶｐＡの最大値（ＶｐＡ＝Ｖout＋Ｖｄ）
となる。

【００４９】また、入力端子ＩＮに駆動タイミング信号
ＭＭが入力されなくなってバッファＢに「Ｌ」レベルが
入力されると、バッファＢの出力が電源電圧Ｖｐｐとな
ってトランジスタＴｒ１がオフ状態になり、一方インバ
ータＩの出力はバッファＢの出力と反転しているのでト
ランジスタＴｒ１がオフ状態になると同時にトランジス
タＴｒ２がオン状態になり、放電抵抗Ｒｂとコンデンサ
Ｃｋで決まる放電時定数で電圧Ｖｐまで充電されたコン
デンサＣｋの放電が開始される。

【００５０】したがって、この駆動波形生成部１０６に
与える電圧Ｖoutを変化させることによって、駆動波形
ＳＡｉの駆動電圧ＶｐＡを可変制御することができる。
同様に、波形生成回路１０３Ｂ及び低インピーダンス出
力回路１０４Ｂから出力する駆動波形ＳＢｉの駆動電圧
ＶｐＢを可変制御することができる。

【００５１】この駆動電圧ＶｐＡを規定する電圧Ｖout
を生成出力するＶｐ制御部１０７は、図１０に示すよう
に、三端子レギュレータ１０８と抵抗選択回路１０９と
からなる。三端子レギュレータ１０８は、電圧入力端子
Ｖinに定電圧源を供給することによって、調整端子adj
と電圧出力端子Ｖout間に接続した抵抗Ｒ１ａと調整端
子adjと接地間に接続した抵抗選択回路１０９の抵抗値
Ｒ２とに応じた電圧を電圧出力端子Ｖoutから出力する
ものであり、例えばナショナルセミコンダクタ製のＬＭ
３１７Ｔ（商品名）などを用いることができる。したが
って、この三端子レギュレータ１０８からの出力電圧Ｖ
outは、例えば、Ｖout＝１．２５×（１＋Ｒ２／Ｒ１）
で定まることになる。

【００５２】抵抗選択回路１０９は、抵抗Ｒｓと、抵抗
Ｒｐとスイッチング用のトランジスタＱ１〜Ｑ３で選択
される抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３との並列回路を直列に接続し
てなり、例えばテキサスインストルメント製ＳＮ７４０
６（商品名）などを用いて構成することができる。この
抵抗選択回路１０９には、前述した主制御部１０１から
のＶｐ制御信号ＳＶｐ１〜ＳＶｐ３をトランジスタＱ１
〜Ｑ３のベースにそれぞれ入力している。

【００５３】したがって、三端子レギュレータ１０８に
電源電圧Ｖｐｐを与えると共に、主制御部１０１から３
ビットのＶｐ制御信号ＳＶｐ１〜ＳＶｐ３を抵抗選択回
路１０９に与えることによって、三端子レギュレータ１
０８の出力電圧Ｖoutを最大８種類のレベルで変化させ
ることができ、この出力電圧Ｖoutを前述した駆動波形
生成部１０６の電圧Ｖoutとして入力することで、駆動
波形ＳＡｉの駆動電圧ＶｐＡを所定の値に設定すること
ができる。

【００５４】なお、異なる電圧Ｖoutの生成は、例え
ば、抵抗と、可変抵抗及びコンデンサの並列回路とを直
列に接続して、コンデンサの両端電圧を電圧Ｖoutとし
て出力するようにした分圧回路を用いて、可変抵抗を変
化させるようにしても行なうことができ、また、Ｄ／Ａ
変換器を用いても電圧Ｖoutを変化させることができ
る。

【００５５】次に、駆動波形選択回路１０５について図
１１を参照して説明する。この駆動波形選択回路１０５
は、シリアルクロックＳＣＬＫ及びシリアルデータＤｉ
Ａ又はＤｉＢを入力する２組の３２ビットシフトレジス
タ回路１１１Ａ，１１１Ｂと、シフトレジスタ回路１１
１Ａ、１１１Ｂの各レジスト値をラッチ信号／ＬＡＴ
（なお、符号の「／」は反転を意味する。）でラッチす
る６４ビットのラッチ回路１１２と、６４ビットのレベ
ルシフタ回路１１３と、レベルシフタ回路１１３でオン
／オフが制御されるアナログスイッチ群１１４とからな
る。なお、２つの３２ビットシフトレジスタ回路をカス
ケード接続することで駆動波形に対応した２本のデータ
ライン（ＤｉＡ、ＤｉＢ）を６４ビットのデータに一本
化させることができる。

【００５６】アナログスイッチ群１１４は、各ＰＺＴの
選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に接続した一対のアナログス
イッチＡＳＡ１，ＡＳＢ１〜ＡＳＡ３２，ＡＳＢ３２か
らなり、アナログスイッチＡＳＡ１〜ＡＳＡ３２には駆
動波形ＳＡｉを、アナログスイッチＡＳＢ１〜ＡＳＢ３
２には駆動波形ＳＢｉをそれぞれ入力している。

【００５７】そして、このシフトレジスタレジスタ回路
１１１Ａ、１１１ＢにそれぞれシフトクロックＳＣＬＫ
に応じてシリアルデータＤｉＡ、ＤｉＢを取込み、ラッ
チ回路１１２でラッチ信号／ＬＡＴによってシフトレジ
スタ回路１１１Ａ、１１１Ｂに取り込んだシリアルデー
タＤｉＡ、ＤｉＢをラッチしてレベルシフタ回路１１３
に入力する。

【００５８】このレベルシフタ回路１１３は、データの
内容に応じて各ＰＺＴに接続している２つのアナログス
イッチＡＳＡｍ，ＡＳＢｍ（ｍ＝１〜32）のいずれか一
方をオンし、他方をオフするか、またはいずれもオフに
する。これによって、駆動波形ＳＡｉ又は駆動波形ＳＢ
ｉのいずれかが選択されて圧電素子ＰＺＴに印加され
る。

【００５９】次に、以上のように構成したこのインクジ
ェット記録装置の作用について図１２及び図１３をも参
照して説明する。図１２を参照して、主制御部１０１か
らはヘッド駆動部１０２の駆動波形選択回路１０５に対
してシリアルデータ（ノズルデータ）ＤｉＡ、ＤｉＢと
タイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号
／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。

【００６０】これによって、同図（ａ）に示すように３
２ビットのシフトクロックＳＣＬＫによって同図（ｂ）
に示す３２ビットのノズルデータ（シリアルデータ）Ｄ
ｉＡがシフトレジスタ回路１１１Ａに取り込まれ、同図
（ｃ）に示す３２ビットのノズルデータ（シリアルデー
タ）ＤｉＢがシフトレジスタ回路１１１Ｂに取り込まれ
て、同図（ｄ）に示すラッチ信号／ＬＡＴでレベルシフ
タ回路１１３に入力される。

【００６１】また、主制御部１０１は所定のタイミング
で同図（ｅ）に示す駆動タイミング信号ＭＭをヘッド駆
動部１０２の波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｂに出力
し、これによって、同図（ｆ）に示すように立ち上がり
時定数ｔｒで駆動電圧Ｖｐ＝ＶｐＡの駆動波形ＳＡｉが
波形生成回路１０３Ａから出力され、同図（ｇ）に示す
ように立ち上がり時定数ｔｒ（ｔｒ＝ｔｒ２とする。）
で駆動電圧Ｖｐ＝ＶｐＢの駆動波形ＳＢｉが波形生成回
路１０３Ｂから出力される。

【００６２】したがって、駆動波形選択回路１０５のア
ナログスイッチＡＳＡｍ，ＡＳＢｍのうちのオン状態に
なっているアナログスイッチを通じて、同図（ｈ）、
（ｉ）、（ｊ）に示すように（その他は図示省略）選択
電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２（各圧電素子ＰＺＴ）に対して駆
動波形ＳＡｉ又はＳＢｉが出力される。したがって、各
圧電素子ＰＺＴには電圧０、ＶｐＢ、ＶｐＡ（０＜Ｖｐ
Ｂ＜ＶｐＡ）のいずれかの駆動電圧Ｖｐが印加される。

【００６３】この場合、インクジェットヘッドＨの各ノ
ズルから吐出されるインク吐出量（インク滴吐出量）Ｍ
ｊは駆動電圧Ｖｐが大きくなるに従って多くなるので、
駆動電圧Ｖｐを制御することにによって、図１３に示す
ように紙面上にインク滴が着弾して形成されるドットの
大きさを変化させることができる。

【００６４】このように、複数の駆動波形を生成し、こ
の複数の駆動波形の内の１つの駆動波形を画像情報に応
じて選択して、エネルギー発生素子に与えることによっ
て、簡単な回路構成でドットの大きさを変調して階調画
像を記録することが可能になる。

【００６５】そして、この場合、画像情報を駆動波形毎
のシリアルデータであるノズルデータ（ノズル選択デー
タ）に変換し、このノズルデータに応じて駆動波形を選
択する構成とすることで、駆動波形選択回路をＩＣ化し
てインクジェットヘッドに実装する場合でも画像情報処
理部を必要とすることなく簡単な回路構成で実現でき、
ヘッドのノズル数が増加しても信号線が増加することが
なくなる。

【００６６】さらに、図１９に示すように２組のシフト
レジスタをカスケード接続することで駆動波形に対応し
た２本のデータラインを６４ビットのデータに一本化さ
せることができ、複数の駆動波形に応じたシリアルデー
タの信号線の数を減少することができて、信号電送部の
低コスト化を図れる。

【００６７】次に、ヘッド駆動制御部の他の実施例につ
いて図１４以降をも参照して説明する。この実施例にお
いては、上記実施例の波形生成回路の駆動波形生成部と
して図１４に示す駆動波形生成部を用いる。この駆動波
形生成部にはダイオードＤ１と直列に接続する充電抵抗
Ｒａを変化させることで立ち上がり時定数ｔｒを変化さ
せるｔｒ制御回路７５を備えている。

【００６８】このｔｒ制御回路７５は、ダイオードＤ１
と直列に充電抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３の並列回路を
接続して、これらの充電抵抗Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３と
電源電圧Ｖｐｐとの間にそれぞれスイッチング用のトラ
ンジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３を接続してい
る。

【００６９】そして、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１
２，Ｔｒ１３のベースにはそれぞれバッファＢ１，Ｂ
２，Ｂ３を接続し、これらのバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３
にゲート回路Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を介して駆動タイミング
信号ＭＭを入力する。これらのゲート回路Ｇ１，Ｇ２，
Ｇ３はそれぞれ主制御部１０１からのｔｒ制御信号Ｓｔ
ｒ１〜Ｓｔｒ３が「Ｈ」のときに開状態になって駆動タ
イミング信号ＭＭをバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３に出力す
る。

【００７０】したがって、主制御部１０１は駆動タイミ
ング信号ＭＭを「Ｈ」にすると共に、３ビットのｔｒ制
御信号Ｓｔｒ１，Ｓｔｒ２，Ｓｔｒ３のいずれかを
「Ｈ」にすることで、このｔｒ制御信号Ｓｔｒ１，Ｓｔ
ｒ２，Ｓｔｒ３で選択されたバッファＢ１，Ｂ２，Ｂ３
は電源電圧Ｖｐｐよりも低い電圧レベルを出力し、それ
ぞれに対応したトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ
１３のいずれかがオン状態になり、選択された抵抗Ｒａ
１〜Ｒａ３のいずれかとコンデンサＣｋで決まる立ち上
げ時定数ｔｒでコンデンサＣｋが充電される。

【００７１】このようにｔｒ制御信号によって最大８種
類の立ち上げ時定数ｔｒでコンデンサＣｋを充電するこ
とができるので、立ち上げ時定数ｔｒがそれぞれｔｒ
１，ｔｒ２，ｔｒ３の３種類の駆動波形を選択して生成
出力することができる。

【００７２】なお、この場合、駆動波形の駆動電圧Ｖｐ
を規定する電圧Ｖoutは固定でもよいが、ここでは前述
した図１０に示すようなＶｐ制御回路を用いて可変し、
立ち上げ時定数ｔｒ及び駆動電圧Ｖｐが異なる駆動波形
を生成して出力するようにしている。

【００７３】この実施例の作用について図１５以降をも
参照して説明すると、同図（ａ）に示すように駆動電圧
Ｖｐを高くするに従ってインク吐出量Ｍｊは増加する
（ただし、立ち上げ時定数ｔｒ＝ｔｒ２一定とする。）
ので、大きなドット径を形成するためには駆動波形の電
圧値Ｖｐを高く設定し、小さなドット径を形成するため
には電圧値Ｖｐを低く設定する。

【００７４】一方、同図（ｂ）に示すように駆動電圧Ｖ
ｐを高くするとインク吐出速度（インク滴吐出速度）Ｖ
ｊは速くなるが、Ｖｊ＞Ｖｊｈの領域ではサテライトが
発生したり、ノズルから気泡を混入し易くなるので、不
安定な吐出状況になる。また、駆動電圧Ｖｐを低くくす
るとインク吐出速度Ｖｊは遅くなるが、Ｖｊ＜ＶｊＬの
領域ではインク噴射方向が不安定になったり、インク吐
出速度Ｖｊが速いときとインク滴着弾位置がずれてしま
う。

【００７５】そのため、このような不安定領域での粒子
化状態で紙面上に印字（１ドット毎）を行うと、同図
（ｃ）に示すようになる。すなわち、駆動電圧Ｖｐが高
いときにはドット径は大きくなるが、サテライトが紙面
上に付着して画像品質が低下し、駆動電圧Ｖｐが低いと
きにはドット径は小さくなるが、ドット着弾位置がずれ
てドット位置精度が低下する。

【００７６】そこで、この実施例では、駆動電圧Ｖｐに
応じて立ち上げ時定数ｔｒを変化させて、駆動電圧Ｖｐ
を変化させてもインク吐出速度Ｖｊが安定領域に入るよ
うに設定する。すなわち、立ち上げ時定数ｔｒをｔｒ＝
ｔｒ２で固定した場合に駆動電圧Ｖｐ＝Ｖｐ１及びＶｐ
＝Ｖｐ３の場合にはいずれも粒子化状態は非安定領域に
あるが、同図（ｄ）に示すように立ち上げ時定数ｔｒを
長く設定するとインク吐出速度Ｖｊは遅くなり、立ち上
げ時定数ｔｒを短く設定するとインク吐出速度Ｖｊは速
くなるので、それぞれの駆動電圧Ｖｐで立ち上げ時定数
ｔｒを選択することによってインク吐出速度Ｖｊを安定
領域に設定することができる。

【００７７】例えば、図１６に示すように駆動電圧Ｖｐ
＝Ｖｐ１のときには立ち上げ時定数ｔｒ＝ｔｒ１に、同
様にＶｐ＝Ｖｐ２のときにはｔｒ＝ｔｒ２に、Ｖｐ＝Ｖ
ｐ３のときにはｔｒ＝ｔｒ３に設定する（Ｖｐ１＜Ｖｐ
２＜Ｖｐ３、ｔｒ１＜ｔｒ２＜ｔｒ３）。これらの駆動
波形の一例を図１７に示している。

【００７８】したがって、ヘッド駆動部から出力する駆
動波形ＳＡｉ及び駆動波形ＳＢｉとして、駆動電圧Ｖｐ
及び立ち上げ時定数ｔｒの異なる駆動波形を生成出力し
て、これを上記実施例と同様に駆動波形選択回路で選択
することによって、安定した粒子化状態でインク滴を吐
出してドット径のことなるドットを形成し、階調画像を
得ることができる。また、インク吐出量Ｍｊやインク吐
出速度Ｖｊのバラツキを補正する場合も、駆動電圧Ｖｐ
及び立ち上げ時定数ｔｒの組合せを選択することで高画
像品質の画像が得られる。

【００７９】なお、ヘッド構造や使用するエネルギー発
生素子（電気機械変換素子や電気熱変換素子）に応じ
て、図１８に示すように上述した駆動電圧Ｖｐ、立ち上
げ時定数ｔｒの他、立ち下げ時定数ｔｆ及びパルス幅Ｐ
ｗを制御することによって、インク吐出量Ｍｊや吐出速
度Ｖｊを制御して異なるドット径のドットを形成させる
ことができる。

【００８０】例えば、インクジェットヘッドのエネルギ
ー発生手段として圧電素子のｄ３１方向の変位を利用す
る場合のように駆動波形の立ち下げ時（圧電素子の分極
方向を正電圧）でインク滴を吐出させるヘッド構造の場
合には、立ち上げ時定数ｔｒの代わりに立ち下げ時定数
ｔｆを制御するようにすればよい。

【００８１】また、ヘッド駆動部の構成や駆動波形は、
上記実施例のものに限られず、インク滴を安定に吐出で
きればよく、駆動波形としては三角波形やＳｉｎ（サイ
ン）波形等いずれの形状であってもよい。さらに、複数
の異なる駆動波形としては上記実施例で説明した２種類
以外に３種類以上にすることもできる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のヘッド
駆動装置によれば、エネルギー発生素子を駆動する複数
の駆動波形を生成し、この複数の駆動波形の内の１つの
駆動波形を画像情報に応じて選択するようにしたので、
簡単な回路構成でインク滴を安定して噴射して高品質記
録を行うことができる。それによって、ドット径変調に
よる階調記録やドット径のバラツキ補正も容易になる。

【００８３】請求項２のヘッド駆動装置によれば、上記
請求項１のヘッド駆動装置において、画像情報を駆動波
形毎に駆動ノズルを選択するシリアルデータであるノズ
ルデータに変換し、このノズルデータに応じて駆動波形
を選択するようにしたので、駆動波形選択手段をＩＣ化
してヘッドに実装する場合にも画像情報処理手段を必要
とせず、簡単な回路構成で実現することができて、ま
た、ヘッドが有するノズル数が増加しても信号線が増加
することがなくなる。

【００８４】請求項３のヘッド駆動装置によれば、上記
請求項２のヘッド駆動装置において、ノズルデータは駆
動波形の数と同数以下のシリアルデータで構成するよう
にしたので、シリアルデータの信号線の数を低減するこ
とができて、信号電送部の低コスト化を図れる。

【００８５】請求項４のヘッド駆動装置によれば、上記
請求項１乃至３のいずれかのヘッド駆動装置において、
複数の駆動波形は、駆動電圧、時定数及びパルス幅の少
なくともいずれかが異なる構成としたので、より安定し
たインク滴噴射が可能になってドット位置精度を確保す
ることができる。

【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機構部
の概略図

【図２】図１の要部概略斜視図

【図３】図１の記録ヘッドを構成するインクジェットヘ
ッドの分解斜視図

【図４】同ヘッドのチャンネル方向と直交する方向の要
部拡大断面図

【図５】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図

【図６】制御部の概略ブロック図

【図７】同制御部のヘッド駆動制御に係る部分のブロッ
ク図

【図８】図７の波形生成回路の一例を示すブロック図

【図９】図８の駆動波形生成部及び低インピーダンス出
力回路の一例を示す回路図

【図１０】図８のＶｐ制御部の一例を示すブロック図

【図１１】図７の駆動波形選択回路の一例を示すブロッ
ク図

【図１２】同ヘッド駆動装置の作用説明に供する説明図

【図１３】駆動電圧とドット径の関係を説明する説明図

【図１４】本発明の他の実施例の説明に供する駆動波形
生成部及び低インピーダンス出力回路の他の示す回路図

【図１５】駆動電圧Ｖｐ、インク吐出量Ｍｊ、インク吐
出速度Ｖｊ、立ち上げ時定数ｔｒ及びドットの関係の説
明に供する説明図

【図１６】駆動波形の駆動電圧Ｖｐ及び立ち上げ時定数
ｔｒを説明する説明図

【図１７】駆動電圧Ｖｐ及び立ち上げ時定数ｔｒの異な
る駆動波形の一例を示す波形図

【図１８】複数の異なる駆動波形の説明に供する説明図

【図１９】カスケード接続の例を説明する説明図

【符号の説明】

５…キャリッジ、６…記録ヘッド、１５…主走査モー
タ、２１…プラテン、２８…副走査モータ、４５，ＰＺ
Ｔ…圧電素子、５４，Ｃｏｍ…共通電極、５５，ＳＥＬ
…選択電極、６１…加圧液室（インク液室）、６４…ノ
ズル、８７…ヘッド駆動回路、１０１…主制御部、１０
２…ヘッド駆動部、１０３Ａ，１０３Ｂ…波形生成回
路、１０４Ａ，１０４Ｂ…低インピーダンス出力回路、
１０５…駆動波形選択回路、１０６…駆動波形生成部、
１０７…Ｖｐ制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出する複数のノズルと、各
ノズルが連通する複数の加圧液室と、各加圧液室内のイ
ンクを加圧して前記ノズルからインク滴を吐出させるた
めのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子と
を有し、各エネルギー発生素子の一方の電極を共通化し
たインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装
置において、前記エネルギー発生素子を駆動する複数の
駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、この駆動波形
生成手段で生成された複数の駆動波形の内の１つの駆動
波形を画像情報に応じて選択する駆動波形選択手段とを
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】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、前記画像情報は駆動波形毎に駆動ノズルを
選択するシリアルのノズルデータに変換し、このノズル
データを前記駆動波形選択手段に与えることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項３】請求項２に記載のインクジェット記録装
置において、前記ノズルデータは前記駆動波形の数と同
数以下のシリアルデータからなることを特徴とするイン
クジェット記録装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記複数の駆動波形は、
駆動電圧、時定数及びパルス幅の少なくともいずれかが
異なることを特徴とするインクジェット記録装置。