(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を収縮させて当該ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において、
前記ノズル開口からインク滴を吐出するためのインク滴吐出用信号、およびインク滴の吐出を休止中のノズル開口においてインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる微小信号を生成する信号生成手段と、
該信号生成手段が生成した前記インク滴吐出用信号および前記微小信号を前記圧力発生素子に印加するための駆動手段と、
湿度を検出するための湿度検出手段と、
該湿度検出手段が低湿度状態であると検出したときには前記駆動手段を介して前記圧力発生素子に前記微小信号を印加させると共に、一記録周期の初期および終期には中間電位を印加させ、
前記湿度検出手段が高湿度状態であると検出したときには前記駆動手段による前記圧力発生素子に対する前記微小信号の印加を中止させると共に、一記録周期の初期および終期には最低電位を印加させる駆動制御手段と、
を有する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において、前記微小信号は、記録動作中にある記録ヘッドにおいてインク滴の吐出を休止しているノズル開口付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる信号であ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１において、前記微小信号は、記録ヘッドが非記録領域に退避している際にノズル開口においてインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる信号であ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ないし３のいずれかにおいて、前記駆動制御手段は、結露が発生する状態にあると前記湿度検出手段が検出したときには前記駆動手段による前記圧力発生素子に対する信号印加を中止するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタあるいはインクジェットプロッタなどのインクジェット記録装置に関するものである。さらに詳しくは、インクジェット記録装置の使用環境に応じた駆動技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの各種インクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室の容積を変化させることによりインク滴の吐出を行う形式のものが知られている。この種のインクジェット記録装置では、圧力発生室を区画形成している周壁の一部に面外方向に弾性変形可能な振動板を形成し、この振動板を圧電振動子などの圧力発生素子によって振動させることにより、圧力発生室の容積を変化させる。
【０００３】
たとえば、いわゆる「引き打ち」方式のインクジェット記録装置において、圧電振動子（圧力発生素子）を作動させるための駆動信号ＣＯＭのうち、ノズル開口からインク滴を吐出するためのインク滴吐出用信号は、図８（Ａ）に示すように、中間電位Ｖｍを所定時間だけ維持した後（ホールドパルス１１３）、最低電位ＶＬＳまで一定の勾配で下降し（第１の信号／放電パルス１１４）、この最低電位ＶＬＳを所定時間だけ維持した後（第２の信号／ホールドパルス１１５）、最高電位Ｖｐまで一定の勾配で再び上昇し（第３の信号／充電パルス１１６）、しかる後に、中間電位Ｖｍまで再び下降する（第４の信号／放電パルス１１７）。
【０００４】
このような駆動信号ＣＯＭによれば、記録ヘッドのノズル開口においては、図９（Ａ）に示すようにインクのメニスカスが静止している状態から、放電パルス１１４によって、圧電振動子１７が圧力発生室３２の容積を膨張させる方向に撓み、図９（Ｂ）に示すように、メニスカスはノズル開口２３の内部に向かう動きを引き起す。この状態をホールドパルス１１５が印加されている間、保持した後、充電パルス１１６が印加されると、図９（Ｃ）に示すように、メニスカスはノズル開口２３から押し出され、インク滴が吐出される。しかる後に、放電パルス１１７を印加すると、圧電振動子１７は圧力発生室３２の容積を膨張させる方向に撓み、圧力発生室３２に負圧が生じる。その結果、図９（Ｄ）に示すように、メニスカスはノズル開口２３の内部に向かう動きを引き起こす。そして、メニスカスは、ノズル開口２３を中心とする振動を引き起した後、時間の経過に伴って振動を減衰させ、図９（Ｅ）に示すように、やがて静止する。
【０００５】
ここで、インク滴を連続して吐出するノズル開口２３に対応する圧電振動子には、図１４（Ａ）に示すように、駆動信号ＣＯＭが連続して印加される。これに対して、インク滴の吐出を休止するノズル開口２３に対応する圧電振動子には、１記録周期毎に中間電位Ｖｍが印加され、この電位が保持される。従って、インク滴の吐出を休止し続けると、ノズル開口２３でインクから溶媒が蒸発し、インクが増粘してしまう。そこで、特開平９−２９９９６号公報などに開示されているように、インク滴の吐出を休止しているノズル開口に対応する圧電振動子には、図８（Ａ）に示す第１の微小信号１１８（図１４（Ｂ）に一点鎖線で示す信号１１８）を印加することにより、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ノズル開口２３付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスＭに起こさせ、ノズル開口２３付近のインクと圧力発生室３２のインクとを混ぜることにより、ノズル開口２３付近でインクが増粘することを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成したインクジェット記録装置を高湿度雰囲気で使用すると、圧電振動子において電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生することがある。このような不具合は、圧電振動子の電極間において空気中の水分が吸着、付着するからであり、このような状態で圧電振動子に電圧印加を行うと、圧電振動子が完全に損傷してしまうことがある。かといって、高湿度状態になるたびにインクジェット記録装置を使用不可としたのでは使い勝手が悪い。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、インクジェット記録装置において、高湿度条件下では圧力発生素子に対する無駄な信号印加を中止することにより、高湿度条件下での使用によって圧力発生素子が損傷することを防止することのできる構成を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のインクジェット記録装置は、複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を収縮させて当該ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において、前記ノズル開口からインク滴を吐出するためのインク滴吐出用信号、およびインク滴の吐出を休止中のノズル開口においてインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる微小信号を生成する信号生成手段と、該信号生成手段が生成した前記インク滴吐出用信号および前記微小信号を前記圧力発生素子に印加するための駆動手段と、湿度を検出するための湿度検出手段と、該湿度検出手段が低湿度状態であると検出したときには前記駆動手段を介して前記圧力発生素子に前記微小信号を印加させると共に、一記録周期の初期および終期には中間電位を印加させ、前記湿度検出手段が高湿度状態であると検出したときには前記駆動手段による前記圧力発生素子に対する前記微小信号の印加を中止させると共に、一記録周期の初期および終期には最低電位を印加させる駆動制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、湿度検出手段が湿度を検出した結果、低湿度状態にあれば、駆動制御手段は、インク滴の吐出を休止中のノズル開口に対応する圧力発生素子に微小信号を印加させ、ノズル開口においてインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる。このため、インク滴の吐出を休止しているノズル開口付近でインクが増粘することを防止することができる。ここで、高湿度状態であれば、インクからの溶媒の蒸発が抑えられるので、ノズル開口付近においてインクのメニスカスを微振動させなくても、インクの増粘が進行しない。
【００１０】
そこで、駆動制御手段は、高湿度状態にあるときには、インク滴の吐出を休止中であっても、このノズル開口に対応する圧力発生素子には微小信号を印加させない。従って、高湿度状態では、低湿度状態にあるときと比較して、少なくともインクの増粘を防止するための微小信号が印加されない分は、圧力発生素子に印加される電界強度の時間的な積算量が小さくなる。それ故、圧力発生素子の電極間において空気中の水分が付着して圧力発生素子の電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生しても、圧力発生素子が損傷することはない。よって、高湿度条件下での使用に起因する圧力発生素子の損傷、およびインク滴の増粘の双方を防止することができる。
【００１１】
本発明において、前記微小信号は、たとえば、記録動作中にある記録ヘッドにおいてインク滴の吐出を休止しているノズル開口付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる信号、または記録ヘッドが非記録領域に退避している際にノズル開口付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる信号である。
【００１２】
本発明において、前記駆動制御手段は、結露が発生する状態にあると前記湿度検出手段が検出したときには前記駆動手段による前記圧力発生素子に対する信号印加を中止するように構成されていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明を適用したインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）を説明する。
【００１４】
（インクジェット記録装置の全体構成）
図１は、インクジェット記録装置の要部を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、インクジェット記録装置１００では、キャリッジ１０１がタイミングベルト１０２を介してキャリッジ機構１２のキャリッジモータ１０３に接続され、ガイド部材１０４に案内されて記録用紙１０５の紙幅方向に往復動するように構成されている。また、インクジェット記録装置１００には、紙送りローラ１０６を用いた紙送り機構１１も形成されている。キャリッジ１０１は記録用紙１０５と対向する面、この図に示す例では下面にインクジェット式の記録ヘッド１０が取り付けられている。
【００１６】
記録ヘッド１０はキャリッジ１０１の上部に載置されているインクカートリッジ１０７からインクの補給を受けてキャリッジ１０１の移動に合わせて記録用紙１０５にインク滴を吐出してドットを形成し、記録用紙１０５に画像や文字を印刷する。また、インクジェット記録装置１の非印刷領域（非記録領域）には、キャッピング装置１０８が構成され、印刷の休止中に記録ヘッド１０のノズル開口を封止する。従って、印刷の休止中、インクから溶媒が飛散することによってインクが増粘あるいはインク膜を形成することを抑制することができる。それ故、印刷の休止中にノズルに目詰まりが発生するのを防止できる。
【００１７】
また、キャッピング装置１０８は、印刷動作中に行われるフラッシング動作による記録ヘッド１０からのインク滴を受ける。キャッピング装置１０８の近傍にはクリーニング装置１０９が配置され、このクリーニング装置１０９は、記録ヘッド１０の表面をブレードなどでワイピングすることにより、そこに付着したインク滴や紙粉を拭き取るように構成されている。
【００１８】
図２は、本形態のインクジェット記録装置の機能ブロック図である。
【００１９】
図２において、インクジェット記録装置は、プリントコントローラ１とプリントエンジン２とから構成されている。プリントコントローラ１は、ホストコンピュータ（図示せず。）などからの多値階層情報を含む記録データなどを受信するインターフェース３と、多値階層情報を含む記録データなどの各種データの記憶を行うＲＡＭ４と、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵなどからなる駆動制御部６（駆動制御手段）と、発振回路７と、後述する記録ヘッド１０への駆動信号ＣＯＭを発生させる駆動信号生成回路８と、この駆動信号生成回路８で駆動信号を発生させるための電源を生成する電源生成部８０と、ドットパターンデータに展開された印字データおよび駆動信号をプリントエンジン２に送信するためのインターフェース９とを備えている。
【００２０】
ホストコンピュータなどから送られた多値階層情報を含む記録データはインターフェース３を介して記録装置内部の受信バッファ４Ａに保持される。受信バッファ４Ａに保持された記録データは、コマンド解析が行われてから中間バッファ４Ｂへ送られる。中間バッファ４Ｂ内では、駆動制御部６によって中間コードに変換された中間形式としての記録データが保持され、各文字の印字位置、修飾の種類、大きさ、フォントのアドレスなどが付加される処理が駆動制御部６によって実行される。次に、駆動制御部６は、中間バッファ４Ｂ内の記録データを解析し、後述するように階層データをデコード化した後の２値化されたドットパターンデータを出力バッファ４Ｃに展開し、記憶させる。
【００２１】
記録ヘッド１０の１スキャン分に相当するドットパターンデータが得られると、このドットパターンデータは、インターフェース９を介して記録ヘッド１０にシリアル転送される。出力バッファ４Ｃから１スキャン分に相当するドットパターンデータが出力されると、中間バッファ４Ｂの内容が消去されて、次の中間コード変換が行われる。ここで、ドットパターンデータに展開された印字データは、後述するように、各ノズル毎の階調データとして、たとえば２ビットで構成される。
【００２２】
プリントエンジン２は、記録ヘッド１０と、紙送り機構１１と、キャリッジ機構１２とを備えている。紙送り機構１１は、紙送りモータおよび紙送りローラなどからなり、記録紙などの記録媒体を順次送り出して副走査を行うものである。キャリッジ機構１２は、記録ヘッド１０を搭載するキャリッジと、このキャリッジをタイミングベルトを介して走行させるキャリッジモータなどからなり、記録ヘッド１０を主走査させるものである。
【００２３】
記録ヘッド１０は、副走査方向にたとえば４８個などといった多数のノズルを有し、所定のタイミングで各ノズルからインク滴を吐出させるものである。ドットパターンデータに展開された印字データは、発振回路７からのクロック信号（ＣＬＫ）に同期して、インターフェース９からシフトレジスタ１３にシリアル転送される。このシリアル転送された印字データ（ＳＩ）は、一旦、ラッチ回路１４によってラッチされる。ラッチされた印字データは、電圧増幅器であるレベルシフタ１５によって、スイッチ回路１６を駆動できる電圧、たとえば数十ボルト程度の所定の電圧にまで昇圧される。所定の電圧まで昇圧された印字データはスイッチ回路１６に与えられる。スイッチ回路１６の入力側には、駆動信号生成回路８からの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、スイッチ回路１６の出力側には、圧力発生素子としての圧電振動子１７が接続されている。このようにして、本形態では、シフトレジスタ１３、ラッチ回路１４、レベルシフタ１５およびスイッチ回路１６によって駆動回路１８（駆動手段）が構成されている。
【００２４】
この駆動回路１８において、印字データは、スイッチ回路１６の動作を制御する。たとえば、スイッチ回路１６に加わる印字データが「１」である期間中は、駆動信号が圧電振動子１７に印加され、この信号に応じて圧電振動子１７は伸縮を行う。一方、スイッチ回路１６に加わる印字データが「０」である期間中は、圧電振動子１７への駆動信号の供給が遮断される。
【００２５】
（駆動信号生成回路８の構成）
図３は、駆動信号生成回路８の構成を示すブロック図である。図４は、駆動信号生成回路８において駆動信号に含まれる各パルスを生成していく過程を示す説明図である。図５は、駆動信号生成回路８においてデータ信号を用いてメモリにスルーレートを設定する場合の各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【００２６】
図３において、駆動信号生成回路８には、駆動制御部６からの信号を受け取って記録するメモリ８１、このメモリ８１の内容を読み出して一時的に保持する第１のラッチ８２、この第１のラッチ８２の出力と後述するもう一つの第２のラッチ８４の出力とを加算する加算器８３、第２のラッチ８４の出力をアナログデータに変換するＡ／Ｄ変換器８６、変換されたアナログ信号を駆動信号の電圧まで増幅する電圧増幅部８８、およびこの電圧増幅部８８から出力される駆動信号に対する電流増幅器８９から構成されている。ここで、メモリ８１は、駆動信号の波形を決める所定のパラメータを記憶しておくものである。後述するように、駆動信号の波形は、予め駆動制御部６から受け取った所定のパラメータにより決定される。すなわち、駆動信号生成回路８は、クロック信号８０１、８０２、８０３、データ信号８３０、アドレス信号８１０、８１１、８１２、８１３、およびリセット信号８２０を受け取る。
【００２７】
このように構成した駆動信号生成回路８においては、図４に示すように、駆動信号の生成に先立って、駆動制御部６のスルーレートを示すいくつかのデータ信号と、そのデータ信号のアドレスとがクロック信号８０１に同期して、駆動信号生成回路８のメモリ８１に出力される。データ信号８３０は１ビットしか存在していないが、図５に示すように、クロック信号８０１を同期信号とするシリアル転送により、データをやり取りする構成になっている。すなわち、駆動制御部６から所定のスルーレートを転送する場合には、まず、クロック信号８０１に同期して複数ビットのデータ信号を出力し、その後、このデータを格納するアドレスをクロック信号８０２に同期してアドレス信号８１０〜８０３として出力する。メモリ８１は、このクロック信号８０２が出力されたタイミングでアドレス信号を読み取り、受け取ったデータをそのアドレスに書き込む。アドレス信号８１０〜８１３は４ビットの信号なので、最大１６種類のスルーレートをメモリ８１に記憶することができる。なお、データの最上位のビットは符号として用いられている。
【００２８】
各アドレスＡ、Ｂ、・・・へのスルーレートの設定が終了した後、アドレスＢがアドレス信号８１０〜８１３に出力されると、最初のクロック信号８０２により、このアドレスＢに対応したスルーレートが第１のラッチ８２により保持される。この状態で、次にクロック信号８０３が出力されると、第２のラッチ８４の出力に第１のラッチ８２の出力が加算された値が、第２のラッチ８４に保持される。すなわち、図４に示すように、一旦、アドレス信号に対応したスルーレートが選択されると、その後、クロック信号８０３を受けるたびに、第２のラッチ８４の出力は、そのスルーレートに従って増減する。アドレスＢに格納されたスルーレートは、単位時間ΔＴ当たりの電圧ΔＶ１だけ電圧を上昇させたことに対応した値となっている。なお、増加か減少かは、各アドレスに格納されたデータの符号により決定される。
【００２９】
図４に示した例では、アドレスＡには、スルーレートとして値０、すなわち、電圧を維持する場合の値が格納されている。従って、クロック信号８０２によりアドレスＡが有効となると、駆動信号の波形は、増減のないフラットな状態に保たれる。また、アドレスＣには、単位時間ΔＴ当たりの電圧をΔＶ２だけ低下することにより、対応したスルーレートが格納されている。従って、クロック信号８０２によりアドレスＣが有効になった後は、この電圧ΔＶ２ずつ電圧が低下していくことになる。
【００３０】
このように駆動制御部６からアドレス信号とクロック信号とを出力するだけで、駆動信号の波形を自由に制御できる。
【００３１】
（インクジェット記録ヘッドの構成）
記録ヘッド１０に形成した駆動回路１８の構成を具体的に示したのが図６である。図６からわかるように、図２に示すシフトレジスタ回路１３、ラッチ回路１４、レベルシフタ１５、スイッチ回路１６および圧電振動子１７は、各々記録ヘッド１０の各ノズルに対応した素子１３Ａ〜１３Ｎ、１４Ａ〜１４Ｎ、１５Ａ〜１５Ｎ、１６Ａ〜１６Ｎ、１７Ａ〜１７Ｎから構成されている。ここで、アナログスイッチとして構成される各スイッチ素子１６Ａ〜１６Ｎに加わるビットデータが「１」の場合は、駆動信号ＣＯＭが圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎに直接印加され、各圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎは駆動信号の信号波形に応じて変位する。逆に、各スイッチ素子１６Ａ〜１６Ｎに加わるビットデータが「０」の場合は、各圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎへの駆動信号が遮断され、各圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎは直前の電荷を保持する。
【００３２】
図７は、記録ヘッド１０の機械的断面構造の一例を示してある。この図において、第１の蓋部材３０は、厚さが６μｍ程度のジルコニア（ＺｒＯ）の薄板から構成され、その表面に一方の極となる共通電極３１が形成され、その表面には後述するようにＰＺＴなどからなる圧電振動子１７（各圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎのいずれか）が固定され、さらにその表面にＡｕなどの比較的柔軟な金属の層からなる駆動電極３４が形成されている。
【００３３】
圧電振動子１７は第１の蓋部材３０とともに、たわみ振動型のアクチュエータを構成しており、圧電振動子１７が充電されると収縮して圧力発生室３２の体積を縮める変形を行い、圧電振動子１７が放電されると伸長して圧力発生室３２の体積を元に拡げる方向に変形するようになっている。
【００３４】
スペーサ３５は、圧力発生室３２を形成するのに適した厚さがたとえば１００μｍのジルコニアなどのセラミック板に通孔を形成したもので、後述する第２の蓋部材３６と第１の蓋部材３０により両面が封止されて前述の圧力発生室３２を形成している。
【００３５】
第２の蓋部材３６も、やはりジルコニアなどのセラミック板であり、後述するインク供給口３７と圧力発生室３２とを接続する連通孔３８と、ノズル開口２３と圧力発生室３２の他端とを接続するノズル連通孔３９とが形成され、スペーサ３５の他面に固定されている。
【００３６】
これらの各部材３０、３５、３６は粘度状のセラミックス材料を所定の形状に成形し、それを積層して焼成することにより、接着剤を使用することなく、アクチュエータユニット２１に纏められている。
【００３７】
インク供給口形成基板４０は、アクチュエータユニット２１の固定基板を兼ねるとともに、圧力発生室３２側の一端側に、後述する共通のインク室４１とノズル開口２３とに接続するノズル連通孔４４が形成され、他方の面をノズルプレート４５により封止されて共通のインク室４１を形成している。
【００３８】
これらインク供給口形成基板４０、共通のインク室形成基板４３、およびノズルプレート４５は、各々の間に熱溶着フィルムや接着剤などの接着層４６、４７により固定して流路ユニット２２に纏められている。
【００３９】
この流路ユニット２２と前述のアクチュエータユニット２１とは、熱溶着フィルムや接着剤などの接着層４８により固定されて記録ヘッド１０が構成されている。
【００４０】
このように構成した記録ヘッド１０において、圧電振動子１７を放電すると、圧力発生室３２が膨張し、圧力発生室３２内の圧力が低下して共通のインク室４１から圧力発生室３２内にインクが流入する。これに対して、圧電振動子１７を充電すると、圧力発生室３２が縮小し、圧力発生室３２内の圧力が上昇して圧力発生室３２内のインクがインク滴としてノズル開口２３を介して外部に吐出される。
【００４１】
（駆動信号の波形）
次に、図８（Ａ）を参照して、駆動信号ＣＯＭを構成する駆動パルスについて説明する。
【００４２】
図８（Ａ）において、記録動作中、圧力振動子１７を作動させるための駆動信号ＣＯＭのうち、ノズル開口２３からインク滴を吐出するためのインク滴吐出用信号は、中間電位Ｖｍを所定時間だけ維持した後（ホールドパルス１１３）、最低電位ＶＬＳまで一定の勾配で下降し（第１の信号／放電パルス１１４）、この最低電位ＶＬＳを所定時間だけ維持した後（第２の信号／ホールドパルス１１５）、最高電位Ｖｐまで一定の勾配で上昇し、それを所定時間だけ保持し（第３の信号／充電パルス１１６）、しかる後に、中間電位Ｖｍまで再び下降する（第４の信号／放電パルス１１７）。
【００４３】
このような駆動信号ＣＯＭ（インク滴吐出用信号）によれば、図７を参照して説明した記録ヘッド１０のノズル開口２３においては、先に印加された充電パルスでインク滴を吐出した後のインクのメニスカスは、ホールドパルス１１３が印加されている間、インク表面張力により所定の周期の振動でノズル開口２３を中心とする振動を引き起し、この時間の経過に伴って、メニスカスは振動を減衰させながら、やがて、図９（Ａ）に示すように、静止した状態となる。次に、放電パルス１１４を印加すると、圧電振動子１７は圧力発生室３２の容積を膨張させる方向に撓み、圧力発生室３２に負圧が生じる。その結果、図９（Ｂ）に示すように、メニスカスＭはノズル開口２３の内部に向かう動きを引き起し、メニスカスＭはノズル開口２３の内部に引き込まれる。そして、この状態をホールドパルス１１５が印加されている間、保持した後、充電パルス１１６が印加されると、圧力発生室３２に正圧が発生し、図９（Ｃ）に示すように、メニスカスＭはノズル開口２３から押し出され、インク滴Ｄが吐出される。
【００４４】
しかる後に、放電パルス１１７を印加すると、圧電振動子１７は圧力発生室３２の容積を膨張させる方向に撓み、圧力発生室３２に負圧が生じる。その結果、図９（Ｄ）に示すように、メニスカスＭはノズル開口２３の内部に向かう動きを引き起こす。そして、インク表面張力により所定の周期の振動でノズル開口２３を中心とする振動を引き起した後、時間の経過に伴って、メニスカスＭは振動を減衰させながら、やがて、図９（Ｅ）に示すように、静止した状態に戻る。
【００４５】
従って、図１４（Ａ）を参照して説明したように、インク滴を連続して吐出するノズル開口２３に対応する圧電振動子１７には、駆動信号ＣＯＭが連続して印加される。これに対して、インク滴の吐出を休止するノズル開口２３に対応する圧電振動子１７には、図１４（Ｂ）に示すように、１記録周期毎に中間電位Ｖｍが印加され、この電位が保持される。従って、インク滴の吐出を休止し続けると、ノズル開口２３でインクから溶媒が蒸発し、インクが増粘してしまう。そこで、インク滴の吐出を休止しているノズル開口２３に対応する圧電振動子１７には、図８（Ａ）に示す第１の微小信号１１８を印加することにより、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ノズル開口２３付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスＭに起こさせる。その結果、ノズル開口２３付近のインクと圧力発生室３２のインクとが混ざるので、ノズル開口２３付近でインクが増粘することを防止できる。
【００４６】
また、図１において、紙送り中など、記録ヘッド１０が非記録領域に一次的に退避している間は、駆動信号生成回路８では、図８（Ａ）を参照して説明した駆動信号ＣＯＭに代えて、図８（Ｂ）に示す第２の微小信号１１９を生成する。この第２の微小信号１１９を印加した場合も、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ノズル開口２３付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスＭに起こさせることができる。その結果、ノズル開口２３付近のインクと圧力発生室３２のインクとが混ざるので、ノズル開口２３付近でインクが増粘することを防止できる。
【００４７】
［実施の形態１］
このように構成したインクジェット記録装置１００を高湿度状態で使用したときに、圧電振動子１７において電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生すると、インク滴を吐出すべきノズル開口２３からインク滴が吐出されないなどの記録品位の低下、さらには圧電振動子１７の損傷などの不具合が発生する。そこで、本形態では、図２に示すように、インクジェット記録装置１００には、それを設置した場所の湿度を検出する湿度センサ９１と、この湿度センサ９１での検出結果を駆動制御部６に入力するためのＡ／Ｄ変換器９２とからなる湿度検出装置９０（湿度検出手段）が付加されている。
【００４８】
このように構成したインクジェット記録装置１００では、湿度検出装置９０の湿度検出結果において湿度が所定のしきい値以下の場合には、低湿度状態であるとして、通常どおり、図８（Ａ）に示す波形の駆動信号ＣＯＭで圧電振動子１７を駆動する。また、第１および第２の微小信号１１８、１１９を圧電振動子１７に印加してノズル開口２３付近でのインクの増粘を防止する。
【００４９】
これに対して、湿度検出装置９０の湿度検出結果に基づいて、湿度が所定のしきい値以上の場合には、高湿度状態であるとして、以下に説明するように駆動条件を変更する。
【００５０】
すなわち、本形態では、図３〜図５を参照して説明したように、駆動制御部６からアドレス信号とクロック信号とを駆動信号生成回路８に出力するだけで、駆動信号ＣＯＭの波形を自由に制御できる。そこで、本形態では、湿度検出装置９０が高湿度状態であると検出したときには、駆動制御部６は、それに対応するアドレス信号とクロック信号とを駆動信号生成回路８に出力して、図１１に実線で示す駆動信号ＣＯＭ３を生成させる。ここで、図１１には、比較のために図８（Ａ）に示す駆動信号ＣＯＭを一点鎖線で示してある。
【００５１】
図１１に示すように、本形態では、湿度検出装置９０が高湿度状態であると検出したときには、駆動制御部６は、駆動信号回路８において、中間電位Ｖｍよりも低い電位からなる第５の信号１１１Ａ、この第５の信号１１１Ａの電位から中間電位Ｖｍに変化する第６の信号１１１Ｂ、この中間電位Ｖｍを所定時間だけ維持する信号（ホールドパルス１１３）、中間電位Ｖｍから最低電位ＶＬＳまで一定の勾配で下降する第１の信号（放電パルス１１４）、この最低電位ＶＬＳを所定時間だけ維持する第２の信号（ホールドパルス１１５）、最低電位ＶＬＳから最高電位Ｖｐまで一定の勾配で再び上昇する第３の信号（充電パルス１１６）、中間電位Ｖｍまで再び下降する第４の信号（放電パルス１１７）、および中間電位Ｖｍから第５の信号の電位まで変化する第７の信号１１１Ｃをこの順に含む駆動信号Ｖ３を生成させる。
【００５２】
ここで、中間電位Ｖｍよりも低い電位からなる第５の信号１１１Ａ、および中間電位Ｖｍから下降した第７の信号１１１Ｃはいずれも、中間電位Ｖｍよりも低ければよいが、本形態では、第５の信号１１１Ａおよび第７の信号１１１Ｃの電位を最低電位ＶＬＳと等しく設定してある。
【００５３】
また、駆動信号ＣＯＭ３には、ノズル開口２３付近でのインクの増粘を防止するための微振動をインクのメニスカスに起こさせるための第１の微小信号１１８が含まれていない。
【００５４】
このように構成したインクジェット記録装置１では、図１２（Ａ）に示すように、インク滴を連続して吐出するノズル開口２３に対応する圧電振動子１７には、低湿度状態にあるときには駆動信号ＣＯＭが印加される。これに対して、高湿度状態にあるときには、１記録周期の初期および終期には、最低電位ＶＬＳが印加される。従って、高湿度状態であるときには、低湿度状態にあるときと比較して、駆動信号が圧電振動子１７に印加されたときの電界強度の時間的な積算量が小さい。それ故、圧電振動子１７の電極間において空気中の水分が付着して圧電振動子１７の電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生しても、このような状況のときに圧電振動子１７に印加される駆動信号ＣＯＭ２は、圧電振動子１７での電界強度を緩和する波形を有するので、電極間抵抗の低下や疑似ショートの影響が表面化しない。よって、インクジェット記録装置１００を高湿度条件下で使用しても、電極間抵抗の低下、あるいは疑似ショートに起因する記録品位の低下、および圧電振動子１７の損傷を防止することができる。
【００５５】
また、図１２（Ｂ）には、インク滴の吐出を休止するノズル開口２３に対応する圧電振動子１７に印加される信号波形を示してある。この図に示すように、本形態では、低湿度状態のとき、インク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせる第１の微小信号１１８を圧電振動子１７に印加するが、高湿度状態であるときには、第１の微小信号１１８のない駆動信号ＣＯＭ３により圧電振動子１７を駆動する。すなわち、高湿度状態ではインクからの溶剤の揮発、すなわち、インクの増粘が起こりにくいので、高湿度状態では第１の微小信号１１８を圧電振動子１７に印加するという無駄な駆動を行わない。それ故、高湿度状態では、低湿度状態にあるときと比較して、少なくともインクの増粘を防止するための第１の微小信号１１８が印加されない分は、圧電振動子１７に印加される電界強度の時間的な積算量が小さくなる。それ故、圧電振動子１７の電極間において空気中の水分が付着して電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生しても、圧電振動子１７が損傷することはない。よって、高湿度条件下での使用に起因する圧電振動子１７の損傷、およびインク滴の増粘の双方を防止することができる。
【００５６】
さらに、インクジェット記録装置１００において、図１４（Ｂ）を参照して説明した例では、インク滴の吐出を休止するノズル開口２３に対応する圧電素子１７に中間電位Ｖｍが印加された以降、高湿度雰囲気下で圧電振動子１７の電極間において空気中の水分が吸着、付着して圧電振動子１７の電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生していると、１記録周期のうちに、図１４（Ｂ）に点線Ｌ１で示すように、圧電振動子１７の電極間の電位が時間経過とともに低下していく。その結果、このような圧電振動子１７に対して、インク滴の吐出を休止するとして高い中間電位Ｖｍが再度、印加されると、現在の電極間の電位と中間電位Ｖｍとの電位差が大きいため、中間電位Ｖｍを印加しただけでも圧力発生室３２が急激に収縮し、インク滴が誤って吐出されることになる。
【００５７】
しかるに本形態では、インク滴の吐出を休止するノズル開口２３に対応する圧電振動子１７には、最低電位ＶＬＳが印加されるので、高湿度雰囲気下で圧電振動子１７の電極間において空気中の水分が吸着、付着して圧電振動子１７の電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生していても、１記録周期内において、圧電振動子１７の電極間の電位が時間経過とともに低下することがない。それ故、インク滴の吐出を休止するノズル開口に対応する圧力発生室が急激に収縮するということがないので、誤ってインク滴が吐出されることはない。
【００５８】
さらにまた、本形態では、低湿度状態のときには、記録ヘッド１０が非記録領域に一次的に退避している間、第２の微小信号１１９を印加してノズル開口２３付近でインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせるが、本形態では、高湿度状態ではインクからの溶剤の揮発が起こりにくいので、高湿度状態では第１の微小信号１１８を圧電振動子１７に印加するという無駄な駆動も行わない。従って、第２の微小信号１１９が印加されない分も、圧電振動子１７に印加される電界強度の時間的な積算量が小さくなる。それ故、圧電振動子１７の電極間において空気中の水分が付着して電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生しても、圧電振動子１７が損傷することはない。このような駆動条件の切り換えは、駆動制御部６から出力される選択信号などによって制御できる。
【００５９】
さらにまた、本形態では、湿度検出装置９０の検出結果において、明らかに結露が発生するほどの高湿度状態のときには、圧電振動子１７への信号印加を中止し、印刷動作を完全に中止する。それ故、結露している状況下では、圧電振動子１７に電圧印加されることがないので、結露に起因する圧電振動子１７の損傷を確実に防止することができる。このような駆動条件の切り換えは、駆動制御部６から出力される選択信号などによって制御できる。
【００６０】
［実施の形態２］
実施の形態１では、圧電振動子１７に第１の微小信号１１８を印加するか否かについては、第１の微小信号１１８を含む駆動信号ＣＯＭと、第１の微小信号１１８を含まない駆動信号ＣＯＭ３とを使い分ける構成であったが、図１３（Ａ）に示すように、低湿度状態であるか高湿度状態であるかにかかわらず、駆動信号として、第１の微小信号１１８を含む駆動信号ＣＯＭを用い、図１３（Ｂ）に示すように、駆動制御部６から駆動回路１８に出力される選択信号ＳＳによって第１の微小信号１１８を印加するか否かを制御してもよい（図２参照。）。すなわち、湿度検出装置９０が湿度を検出した結果、低湿度状態にあれば、図２に示した駆動制御部６は、インク滴の吐出を休止中のノズル開口に対応する圧電振動子１７に第１の微小信号１１８を印加するように駆動回路１８に対して選択信号ＳＳを出力する。
【００６１】
これに対して、高湿度状態であれば、インクからの溶媒の蒸発が抑えられるので、ノズル開口付近においてインクのメニスカスを微振動させなくても、インクの増粘が進行しないとして、駆動制御部６は、高湿度状態にあるときには、インク滴の吐出を休止中であっても、このノズル開口２３に対応する圧電振動子１７に第１の微小信号１１８を印加させるような選択信号ＳＳを駆動回路１８に出力しない。従って、図１３（Ｃ）に示すように、高湿度状態では、低湿度状態にあるときと比較して、少なくともインクの増粘を防止するための第１の微小信号１１８が印加されない分は、圧電振動子１７に印加される電界強度の時間的な積算量を小さくできる。それ故、圧電振動子１７の電極間において空気中の水分が付着して圧電振動子１７の電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生しても、圧電振動子１７が損傷することはない。よって、高湿度条件下での使用に起因する圧電振動子１７の損傷、およびインク滴の増粘の双方を防止することができる。
【００６２】
［その他の実施の形態］
なお、上記のいずれの形態においても、圧電振動子１７として撓み振動子型のＰＺＴを用いたが、縦振動横効果のＰＺＴを用いてもよく、この縦振動横効果のＰＺＴを用いた場合には、充電と放電とか入れ代わることになる。また、圧力発生素子としては、圧電振動子に限らず、磁歪素子などを用いてもよい。
【００６３】
また、本発明を適用すれば、圧力発生素子として発熱素子を用いたいわゆるバブルジェット方式のインクジェット記録装置においても、発熱素子の寿命を延ばす効果がある。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、湿度検出手段が湿度を検出した結果、低湿度状態にあれば、駆動制御手段は、インク滴の吐出を休止中のノズル開口に対応する圧力発生素子に微小信号を印加させ、ノズル開口においてインク滴を吐出しない程の微振動をインクのメニスカスに起こさせるので、インク滴の吐出を休止しているノズル開口付近でインクが増粘することを防止することができる。これに対して、高湿度状態であれば、インクからの溶媒の蒸発が抑えられるので、駆動制御手段は、インク滴の吐出を休止中であっても、このノズル開口に対応する圧力発生素子には微小信号を印加させない。従って、高湿度状態では、低湿度状態にあるときと比較して、少なくともインクの増粘を防止するための微小信号が印加されない分は、圧力発生素子に印加される電界強度の時間的な積算量が小さくなる。それ故、圧力発生素子の電極間において空気中の水分が付着して圧力発生素子の電極間の抵抗が低下し、あるいは疑似ショートが発生しても、圧力発生素子が損傷することはない。よって、高湿度条件下での使用に起因する圧力発生素子の損傷、およびインク滴の増粘の双方を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置の斜視図である。
【図２】本発明を適用したインクジェット記録装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明を適用したインクジェット記録装置に構成した駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す駆動信号生成回路において駆動信号に含まれる各パルスを生成していく過程を示す説明図である。
【図５】図３に示す駆動信号生成回路においてデータ信号を用いてメモリにスルーレートを設定する場合の各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】インクジェット記録装置の記録ヘッドの要部を示す回路図である。
【図７】インクジェット記録装置の記録ヘッドの機械的構造を示す説明図である。
【図８】（Ａ）は、インクジェット記録装置に用いられる駆動信号の波形図、（Ｂ）は、非印刷領域に退避した記録ヘッドにおいてノズル開口付近のインクのメニスカスに微振動を起こさせるための第２の微小信号の説明図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は、駆動信号を圧電振動子に印加してインク滴を吐出する様子を示す説明図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、インクの増粘を防止するために微小信号を圧電振動子に印加してインクのメニスカスを微振動させる様子を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るインクジェット記録装置において高湿度状態のときに用いられる駆動信号の波形図である。
【図１２】（Ａ）は、図１１に示す駆動信号を用いて連続的にインク滴を吐出するときに圧電振動子に印加される駆動信号の波形図、（Ｂ）は、図１１に示す駆動信号を用いた際にインク滴の吐出を休止するノズル開口に対応する圧電振動子に印加される信号の波形図である。
【図１３】（Ａ）は、実施の形態２に係るインクジェット記録装置に用いた駆動信号の波形図、（Ｂ）は、この駆動信号から微小信号を圧電振動子に印加するか否かを制御する選択信号の波形図、（Ｃ）は、この選択信号に基づいてインク滴の吐出を休止するノズル開口に対応する圧電振動子に印加される第１の微小信号の波形図である。
【図１４】（Ａ）は、従来のインクジェット記録装置において連続的にインク滴を吐出するときに圧電振動子に印加される駆動信号の波形図、（Ｂ）は、従来のインクジェット記録装置においてインク滴の吐出を休止するノズル開口に対応する圧電振動子に印加される信号の波形図である。
【符号の説明】
６      駆動制御部（駆動制御手段）
８      駆動信号発生回路
１０    記録ヘッド
１６    スイッチ回路
１７    圧電振動子（圧力発生素子）
２３    ノズル開口
３２    圧力発生室
９０    湿度検出装置（湿度検出手段）
９１    湿度センサ
９２    ＡＤ変換器
１００  インクジェット記録装置
１１１Ａ  第５の信号
１１１Ｂ  第６の信号
１１１Ｂ  第７の信号
１１４  第１の信号（放電パルス）
１１５  第２の信号（ホールドパルス）
１１６  第３の信号（充電パルス）
１１７  第４の信号（放電パルス）
１１８  第１の微小信号
１１９  第２の微小信号
ＣＯＭ  駆動信号
ＣＯＭ１  高湿度状態のときに用いる駆動信号
Ｖｍ    中間電位
Ｖｐ    最高電位
ＶＬＳ  最低電位
【図１】
0003659023.tif 000002
【図２】
0003659023.tif 000003
【図３】
0003659023.tif 000004
【図４】
0003659023.tif 000005
【図５】
0003659023.tif 000006
【図６】
0003659023.tif 000007
【図７】
0003659023.tif 000008
【図８】
0003659023.tif 000009
【図９】
0003659023.tif 000010
【図１０】
0003659023.tif 000011
【図１１】
0003659023.tif 000012
【図１２】
0003659023.tif 000013
【図１３】
0003659023.tif 000014
【図１４】
0003659023.tif 000015