(57)【要約】【課題】別途ヒータ等を設けることなく、効率的に液滴の粘度を管理することを目的とする。【解決手段】インクプール室８０及び圧力室８２に隣接して、圧電素子６０を駆動するスイッチング素子５０を配置して、インク滴を吐出しない予備波形を用いて圧電素子６０を駆動することによって発生するスイッチング素子５０の熱をインクプール室８０や圧力室８２のインクに伝導する。予備波形としては、ＧＮＤ、ＨＶ１、ＨＶ２（｜ＨＶ１−ＧＮＤ｜＞｜ＨＶ１−ＨＶ２｜）の３値のデジタル駆動波形を用い、第１予備波形は、中間電位ＨＶ１と低電位ＧＮＤを用いた波形とし、第２予備波形は、中間電位ＨＶ１と高電位ＨＶ２を用いた波形とし、インクを昇温させる場合に第１予備波形を用い、インクの昇温を抑制して攪拌させる場合には第２予備波形を用いてスイッチング素子５０をオンオフする。【選択図】図４
2008143023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルから液滴を吐出させるための液滴吐出素子と、
前記ノズルから液滴を吐出するための液体を貯留する貯留室に隣接して配置され、前記液滴吐出素子を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出素子に印加するためのスイッチング素子と、
前記液体の温度を検出する検出手段と、
前記液滴吐出素子から液滴を吐出しない駆動波形を複数有し、液滴を吐出しない駆動波形を印加する際に、前記検出手段の検出結果に応じて液滴を吐出しない駆動波形を選択し、選択した駆動波形に応じて前記スイッチング素子をオンオフするように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記液滴を吐出しない駆動波形は、前記ノズルから液滴を吐出しない程度に前記ノズルの液面を振動させ、前記液体を攪拌するように設定した駆動波形であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液滴を吐出しない駆動波形は、電圧振幅の大きさが異なる２種類の駆動波形を含み、前記制御手段が、前記検出手段の検出結果が所定の温度以下の場合に、２種類の駆動波形のうち電圧振幅の大きい駆動波形に応じて前記スイッチング素子のオンオフを制御し、前記検出手段の検出結果が所定の温度より高い場合に、２種類の駆動波形のうち電圧振幅の小さい駆動波形に応じてスイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液滴を吐出しない駆動波形は、予め定めた３値の電圧値のうち中間電位をバイアスとし、前記中間電位と前記中間電位よりも低い低電位との電位差を、前記中間電位と前記中間電位よりも高い高電位との電位差よりも大きく設定した３値のデジタル駆動波形からなり、前記中間電位と前記低電位を用いた第１の駆動波形と、前記中間電位と前記高電位を用いた第２の駆動波形と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド
【請求項５】
前記第１の駆動波形のパルス幅は、前記ノズルにおける液面振動の固有周期の２０％以下、または８０％以上１２０％以下であり、前記第２の駆動波形のパルス幅は、前記固有周期の４０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する液滴吐出装置としては、例えば、複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を記録するインクジェットプリンタが広く知られている。
【０００３】
インクジェットプリンタの記録ヘッドの構成としては、様々なものが提案されており、例えば、特許文献１〜３に記載の技術などが提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、駆動素子回路と制御回路基板を接続して形成した記録ヘッドが提案されている。
【０００５】
特許文献２に記載の技術では、ガラス基板に薄膜トランジスタを形成した制御回路基板を駆動素子基板へ接続することが提案されている。
【０００６】
特許文献３に記載の技術では、ガラス基板上の圧電素子を形成して、その後その基板にＴＦＴ回路を形成することが提案されている。
【０００７】
ところで、このようなインクジェットプリンタは、環境温度差によってインク温度が変化するとインク温度に応じてインクの粘度が変化し、インクの吐出特性が変化してしまい、画像濃度が変動してしまう。特に高速化を狙った大型ヘッドでは、ヘッド内の温度分布により、複数のノズルの液滴吐出特性が変化して濃度むらが生じてしまう。
【０００８】
そこで、インク温度を管理する種々の技術が提案されており、ヒータ等の加熱によってインクを吐出するバブル方式のインクジェットプリンタでは、温度に応じて、吐出用の駆動波形を変更したり、温度に応じて、吐出しない予備波形を印加して吐出用ヒータから加熱する等の方法が提案されている。
【０００９】
一方、インクを吐出するために圧電素子等を用いたインクジェットプリンタにおいても、温度に応じて、吐出用の駆動波形を変更したり、温度に応じて、吐出しない予備波形を印加して圧電素子から加熱したり、温度に応じて、別にヒータを設けて加熱したりすることが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１６２７９４号公報
【特許文献２】特許第３６６７５５３号明細書
【特許文献３】特開２０００−２８９２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、温度に応じて、駆動波形を変更してインク適量を一定に保つ方法では、駆動回路の電圧範囲に制限があるため、補正範囲にも限界がある。
【００１１】
また、温度に応じて、吐出しない予備波形を印加して、インク粘度を保つ方法では、圧電素子からの発熱量に限界があるため、補正範囲にも限界がある。
【００１２】
さらに、ヒータを設けてインク粘度を保つ方法では、別にヒータを設ける必要があり、装置が高価になってしまう。
【００１３】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、別途ヒータ等を設けることなく、効率的に液滴の粘度を管理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、液滴を吐出するノズルから液滴を吐出させるための液滴吐出素子と、前記ノズルから液滴を吐出するための液体を貯留する貯留室に隣接して配置され、前記液滴吐出素子を駆動するための駆動波形を前記液滴吐出素子に印加するためのスイッチング素子と、前記液体の温度を検出する検出手段と、前記液滴吐出素子から液滴を吐出しない駆動波形を複数有し、液滴を吐出しない駆動波形を印加する際に、前記検出手段の検出結果に応じて液滴を吐出しない駆動波形を選択し、選択した駆動波形に応じて前記スイッチング素子をオンオフするように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、スイッチング素子によって駆動波形が液滴吐出素子に印加されることによって液滴吐出素子が駆動されて、ノズルから液滴が吐出される。
【００１６】
スイッチング素子は、ノズルから液滴を吐出するための液体を貯留する貯留室に隣接して配置されているので、液滴吐出素子に駆動波形を印加する際には駆動波形の電圧の大きさに応じてスイッチング素子が発熱して貯留室に伝導される。これによって、貯留室の液滴が昇温される。
【００１７】
そこで、検出手段によって液体の温度を検出する。そして、液滴吐出素子から液滴を吐出しない駆動波形を複数有する制御手段が、液滴を吐出しない駆動波形を印加する際に、検出手段の検出結果に応じて液滴を吐出しない駆動波形を選択し、選択した駆動波形に応じてスイッチング素子をオンオフするようにスイッチング素子を制御することによって、スイッチング素子の発熱によって液滴を昇温することができ、液滴の粘度を温度制御することで管理できる。従って、別途ヒータを設けることなく、効率的に液滴の粘度を管理することができる。
【００１８】
なお、液滴を吐出しない駆動波形としては、請求項２に記載の発明のように、ノズルから液滴を吐出しない程度にノズルの液面を振動させ、液体を攪拌するように設定した駆動波形を適用することによって、液滴を吐出することなく、液体温度を昇温することが可能となり、液滴の温度を制御することで液滴の粘度を管理することが可能となる。
【００１９】
この場合、液滴を吐出しない駆動波形は、請求項３に記載の発明のように、電圧振幅の大きさが異なる２種類の駆動波形を含み、制御手段が、検出手段の検出結果が所定の温度以下の場合に、２種類の駆動波形のうち電圧振幅の大きい駆動波形に応じてスイッチング素子のオンオフを制御し、検出手段の検出結果が所定の温度より高い場合に、２種類の駆動波形のうち電圧振幅の小さい駆動波形に応じてスイッチング素子のオンオフを制御するようにしてもよい。これによって液体を昇温する場合と、液体を攪拌する場合と、の双方を区別して行うことが可能となる。例えば、この場合の液滴を吐出しない駆動波形は、請求項４に記載の発明のように、予め定めた３値の電圧値のうち中間電位をバイアスとし、中間電位と中間電位よりも低い低電位との電位差を、中間電位と中間電位よりも高い高電位との電位差よりも大きく設定した３値のデジタル駆動波形を適用することができる。そして、２種類の駆動波形としては、前記中間電位と前記低電位を用いた第１の駆動波形と、前記中間電位と前記高電位を用いた第２の駆動波形と、を含むことができる。
【００２０】
なお、第１の駆動波形及び第２の駆動波形は、請求項５に記載の発明のように、第１の駆動波形のパルス幅が、ノズルにおける液面振動の固有周期の２０％以下、または８０％以上１２０％以下を適用することができ、第２の駆動波形のパルス幅は、固有周期の４０％以上６０％以下を適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、貯留室に隣接してスイッチング素子を配置して、液滴を吐出しない駆動波形に応じてスイッチング素子のオンオフを制御することによって、スイッチング素子で発熱した熱が貯留室に伝導されるので、貯留室の液滴を昇温することができ、別途ヒータを設けることなく、効率的に液滴の粘度を管理することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。なお、本実施の形態は、液滴吐出装置としてインクジェットプリンタを適用したものである。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１０は、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。
【００２５】
用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが収容される給紙部２４と、給紙部２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介して排紙部２５に収納する。
【００２６】
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングやワイピング、更には、予備吐出やバキューム等の処理を行う。
【００２７】
図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と交差（直交）する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル３６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル３６が並設されている。
【００２８】
そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル３６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。
【００２９】
図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル３６による印字領域幅は、このインクジェットプリンタ１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅に亘る画像記録が可能とされている。
【００３０】
ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これにより、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されることや縁無し印字に対応可能としている。
【００３１】
図４は、インクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部が明確になるように示した概略断面図である。なお、図４では、インクジェット記録ヘッド３２を逆さまにした状態が示されており、ここでは、ノズル３６が形成される側を上側として説明する。
【００３２】
図４に示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、シリコン基板４０上に振動板７０、圧電素子６０、スイッチング素子５０等が設けられている。圧電素子６０の下面には一方の極性となる下部電極５８が配置され、圧電素子６０の上面には他方の電極となる上部電極６４が配置されている。
【００３３】
また、振動板７０は、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で形成された第１の層としてのテトラエトキシシラン膜（以下「ＴＥＯＳ膜」という）５４と、第２の層としてのＬｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ膜（以下「ＬＯＣＯＳ膜」という）４４とで主に構成されており、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子６０に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。
【００３４】
また、振動板７０の内部、すなわちＴＥＯＳ膜５４とＬＯＣＯＳ膜４４の間には、金属配線５２が設けられており、スイッチング素子５０の上方には、上部電極６４と接続する金属配線７２が設けられている。そして、金属配線５２と下部電極５８、及び金属配線７２（上部電極７４）とスイッチング素子５０とをそれぞれ電気接続するための電気接続用貫通口９４、９６が、振動板７０（ＴＥＯＳ膜５４）に形成されている。
【００３５】
この電気接続用貫通口９４内に、融点が６００℃以上の金属、例えばタングステン５６を充填することにより、金属配線５２と下部電極５８とが電気接続され、電気接続用貫通口９６内にも、タングステン６８を充填することにより、金属配線７２（上部電極６４）とスイッチング素子５０とが電気接続されるようになっている。
【００３６】
また、シリコン基板４０の下面側には、耐インク性を有する材料で構成されたマニフォールド８６が接合されており、振動板７０との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室８０が形成されている。マニフォールド８６には、インクタンク（図示省略）と接続されるインク供給ポート（図示省略）が所定箇所に設けられており、インク供給ポートから注入されたインクＮは、インクプール室８０に貯留される。なお、インク吐出による振動が他のノズル３６に影響を与えないように（クロストークを防止するために）、マニフォールド８６にはエアダンパー８４が設けられている。
【００３７】
また、インクプール室８０には、インクＮ中のゴミを排除するため、インクフィルタ８８が設置されている。そして、圧電素子６０の上部には、インクプール室８０から供給されたインクＮが貯留される圧力室８２が形成され、インクプール室８０と圧力室８２とはインク供給路９０（インク供給用貫通口９２）によって接続されている。したがって、振動板７０の振動によって圧力室８２の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル３６からインク滴が吐出される。
【００３８】
また、インクプール室８０と圧力室８２とが同一水平面上に存在しないように構成されている。これにより、圧力室８２を互いに接近させた状態で配置でき、ノズル３６をマトリックス状に高密度に配置できる。その他、金属配線５２には、バンプ３８を介してフレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」という）１００が接続されている。
【００３９】
各インクジェット記録ヘッド３２のインクプール室８０へのインクの供給は、図５に示すように、インクタンクからインク供給管１０２を介して供給され、インクプール室８０からのインクの排出はインク排出管１０４を介して排出される。インクの供給系を等価回路で示すと図６に示すようになり、インク供給管１０２及びインク排出管１０４は、各インクプール室８０間が抵抗ＲとインダンクタンスでＬで表すことができ、インク供給管とインクプール室８０間及びインクプール室８０とインク排出管１０４間も同様に抵抗ＲとインダクタンスＬで表すことができる。また、インクプール室８０と該インクプール室８０内に設けられた図示しないダンパや液面のメニスカスは一端が接地されたコンデンサとして表すことができる。そして、該インクの供給系は、インク供給管１０２の両端末Ｐ１、Ｐ２とインク排出管１０４の両端末Ｐ３、Ｐ４の圧力を制御して、インクジェット記録ヘッド３２の各インクプール室８０内のインクを循環させる場合とさせない場合を後述する温度制御シーケンスやメンテナンスシーケンス等に応じて使い分ける。なお、インク供給系の各部の流体インピーダンスは、各インクジェット記録ヘッド３２のインク循環が均一になるように設定する。また、インク循環させる場合には、ノズル３６から空気を吸い込まないように、メニスカスが表面張力によりノズルに保持された状態を保てるような流速に設定する。
【００４０】
インクプール室８０の形状は、図７に示すような、インク供給口１０６からインク排出口１０８にかけて流速分布が均一で気泡などが滞留しない形状が好ましい。ノズル３６は、インク供給口１０６及びインク排出口１０８による流速変化を受けない領域に設ける。なお、図７下側の断面図では圧電素子６０やスイッチング素子５０等が搭載されるチップ（図４中のシリコン基板４０、スイッチング素子５０、圧電素子６０、振動板７０等を含む基板）１１０がインクプール室８０の下側になっている図を示す。
【００４１】
図８（Ａ）は、インクジェット記録ヘッド３２の圧力室８２とスイッチング素子５０等が搭載されたドライバ１１２の平面方向の配列を示す図である。
【００４２】
図７に示すように、スイッチング素子５０を含むチップ１１０がインクプール室８０に隣接して配置されると共に、図８（Ａ）に示すように、圧力室８２とドライバ１１２とは、隣接して交互になるように配置されているので、スイッチング素子５０等によって発生する熱は、圧力室８２やインクプール室８０に伝導される。
【００４３】
また、各圧力室８２の形状についても、図８（Ｂ）に示すような、インク供給路９０からノズル３６にかけて圧力室８２内の流速分布が均一で気泡が滞留しない形状が好ましい。
【００４４】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタ１０の制御系の構成ついて説明する。図９は、本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタ１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【００４５】
本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタ１０は、制御コントローラ１２０が駆動ＩＣ１２２を制御することによって、各ノズル３６からのインクの吐出を動作させるドライバ１１２を駆動することで、ノズル３６からインク滴を吐出する。
【００４６】
駆動ＩＣ１２２は、シフトレジスタ１２４と、ラッチ回路１２６と、シフトレジスタ１２８Ａ〜１２８Ｐと、セレクタ１３０と、レベルシフタ１３２と、を備えており、制御コントローラ１２０から出力されたクロック信号及び駆動波形選択信号がシフトレジスタ１２４に入力され、ラッチ信号がラッチ回路１２６に入力される。
【００４７】
各シフトレジスタ１２８Ａ〜１２８Ｐには、波形発生回路１３４によって発生された駆動波形が入力される。波形発生回路１３４は、例えば、１６種類の駆動波形を発生し、発生した各駆動波形を各シフトレジスタ１２８Ａ〜１２８Ｐに格納する。１６種類の駆動波形は、本実施の形態では、図１０に示すように、第１〜第４駆動波形として予め定めた第１〜第４大滴波形を割り当て、第５〜第８駆動波形として予め定めた第１〜第４中滴波形を割り当て、第９〜第１２駆動波形として予め定めた第１〜第４小滴波形を割り当てる。そして、ノズル毎の製造バラツキなどによるノズル特性等に応じて大滴波形、中滴波形、小滴波形の各４種類の中から駆動波形を選択してバラツキの補正等に利用する。また、第１３駆動波形として第１予備波形を割り当て、第１４駆動波形として第２予備波形割り当てると共に、第１５駆動波形及び第１６駆動波形を予備とする。なお、第１予備波形及び第２予備波形の詳細は後述する。
【００４８】
セレクタ１３０、及びレベルシフタ１３２は、それぞれ各圧電素子６０を駆動するドライバ１１２毎に設けられており、セレクタ１３０には、１６種類の駆動波形を選択する４ビットのデータが吐出周期毎にシフトレジスタ１２８Ａ〜１２８Ｐから入力され、セレクタ１３０によって選択された駆動波形がレベルシフタ１３２によって電圧が所定電圧上げられてドライバ１１２に出力される。ドライバ１１２は、３つのスイッチング素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ（５０）を介してそれぞれ接地、電圧ＨＶ１、電圧ＨＶ２に接続されており、これらのスイッチング素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃのオンオフにより駆動波形を圧電素子６０に印加する。
【００４９】
また、制御コントローラ１２０には、インクジェット記録ヘッド３２の温度を検出する温度センサ１３６、図５、６に示すインク供給系の圧力を検出する圧力センサ１３８、及びインク供給系の圧力を調整してインク供給を行うポンプ１４２を駆動するポンプ駆動回路１４０が接続されており、制御コントローラ１２０は、温度センサ１３６及び圧力センサ１３８の検出結果を取得して、波形選択やインク供給等を制御する。
【００５０】
なお、温度センサ１３６は、インクジェット記録ヘッド３２の温度を検出することによってインク温度を検出するものとするが、インク温度を直接検出するようにしてもよい。
【００５１】
本実施の形態では、０（ＧＮＤ）、電圧ＨＶ２、電圧ＨＶ１（ＨＶ１＞ＨＶ２）の３値を用いてデジタルの駆動波形を生成する。また、本実施の形態では、この３値のデジタル駆動波形を用いて３種類の滴量のインク滴を吐出する。以下では、３種類のインク滴は、適量の多い順に大滴、中滴、小滴と称する。
【００５２】
図１１は、本実施の形態で適用した駆動波形の一例を示す。図１１（Ａ）は大滴を吐出する駆動波形の一例を示し、図１１（Ｂ）は中滴を吐出する駆動波形の一例を示し、図１１（Ｃ）は小滴を吐出する駆動波形の一例を示す。
【００５３】
また、本実施の形態では、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させる２つの予備波形を用いてインク温度や粘度を制御するようになっており、図１１（Ｄ）は第１予備波形の一例を示し、図１１（Ｅ）は第２予備波形の一例を示す。本実施の形態では、各予備波形はＧＮＤ、ＨＶ１、ＨＶ２（｜ＨＶ１−ＧＮＤ｜＞｜ＨＶ１−ＨＶ２｜）の３値のデジタル駆動波形を用い、第１予備波形は、図１１（Ｄ）に示すように、中間電位ＨＶ１と中間電位よりも低い低電位ＧＮＤを用いた波形とし、第２予備波形は、図１１（Ｅ）に示すように、中間電位ＨＶ１と中間電位より高い高電位ＨＶ２を用いた波形とする。
【００５４】
また、本実施の形態で用いる各駆動波形の詳細な値の一例を図１１（Ｆ）に示す。図１１（Ｆ）では、ノズル３６部のメニスカス振動の固有周期Ｔｃが１３．０μｓｅｃのものを一例として示し、図１１（Ｆ）のＴ１〜Ｔ４はそれぞれ図１１（Ａ）〜（Ｅ）のＴ１〜Ｔ４に対応する。なお、３値のデジタル駆動波形の立ち上がり時間や立ち下がり時間Ｔ４は、圧電素子６０の静電容量とスイッチング素子５０のオン抵抗により決まる。
【００５５】
ところで、インクジェット記録ヘッド３２から吐出されるインク滴は、インク温度に左右され、インク温度によって粘度が変化して滴量が変化してしまう。図１２は、各滴サイズ毎の電圧ＨＶ１に対する適量とその温度依存性を示した図である。
【００５６】
従来は、温度に応じて各駆動波形の電圧ＨＶ１を変化させてインク滴量を一定にしていた。例えば、大滴の場合には、図１２（Ａ）から適量が９ｐｌ程度で安定するように、温度に応じて電圧ＨＶ１を変化させ、図１２（Ｂ）から中滴の場合には適量が４ｐｌ程度で安定するように、温度に応じて電圧ＨＶ１を変化させ、図１２（Ｃ）から小滴の場合には適量が２ｐｌ程度で安定するように、温度に応じて電圧ＨＶ１を変化させていた。なお、図１３（Ａ）に従来使用していた温度変化に応じて電圧ＨＶ１を変化させるテーブルの一例を示す。すなわち、従来では、温度変化に合わせて電圧ＨＶ１を３値に変更するようにしていた。
【００５７】
これに対して、本実施の形態では、図７に示すように、スイッチング素子５０を含むチップ１１０がインクプール室８０に隣接して設けられると共に、スイッチング素子５０を搭載したドライバ１１２が図８（Ａ）に示すように圧力室８２に隣接して圧力室８２と交互になるように配置されているので、スイッチング素子５０で発生する熱がインクプール室８０や圧力室８２に伝導される。従って、インクを吐出しない予備波形を利用してスイッチング素子５０を発熱させることでインク温度を制御することができ、本実施の形態ではこれを利用してインク温度の制御を行うようにしている。なお、本実施の形態で用いる温度変化に応じて電圧ＨＶ１を変化させるテーブルの一例を図１３（Ｂ）に示す。
【００５８】
ここで、本実施の形態に係わる予備波形について詳細に説明する。
【００５９】
予備波形は、インク増粘抑制効果と誤吐出防止を両立させることが重要である。図１４（Ａ）には、予備波形の誤吐出に関する実験結果を示し、図１４（Ｂ）には予備波形のインク増粘抑制効果に関する実験結果を示す。これらは、図１３（Ａ）に示した従来使用していた温度変化に応じて電圧ＨＶ１を変化させるテーブルに示したようにＨＶ２を固定して、温度変化に応じてＨＶ１を変更した駆動電圧で実験を行ったものであり、１０℃、２５℃、３５℃のそれぞれの条件において、第１予備波形と第２予備波形をそのパルス幅Ｔ１をパラメータとして印加し、パルス幅Ｔ１は、０．１Ｔｃから１．５Ｔｃまで変更した。なお、Ｔｃはノズル３６部のメニスカス振動の固有周期である。
【００６０】
また、図１４（Ａ）では、予備波形を印加して、インクジェット記録ヘッド３２内の１ノズルでも誤吐出が確認されれば「×」とし、全く誤吐出が確認されなければ「○」とし、図１４（Ｂ）では、図１４（Ａ）において「○」の領域でのみ実験を行った。インク増粘抑制効果の評価方法は、連続吐出後、１０秒間予備波形を印加し、その後、最初に吐出するインク滴速と連続吐出時のインク滴速の比較を行って、インク滴速の低下が１０％未満の場合に「○」、１０％以上の３０％未満の場合に「△」、３０％以上の場合に「×」とした。
【００６１】
図１４（Ａ）、（Ｂ）の実験結果から、インク増粘抑制効果のある予備波形としては、図１４（Ｃ）に示すような予備波形の例が考えられる。そこで、本実施の形態では、通常は、インク滴を吐出しない非選択ノズルに第２予備波形を印加するようにする。第２予備波形は、第１予備波形よりも電圧振幅が小さいので、消費電力が小さく、余分な発熱を抑えてインクを攪拌することができる。一方で、インク温度を昇温させたい場合には、第１予備波形を選択することで、スイッチング素子５０の発熱量が多くなるのでインク温度を上げることができる。
【００６２】
本実施の形態では、一例として２０℃を最低吐出温度として、２０℃以下の場合には、第１予備波形を印加してスイッチング素子５０で発生する熱によって圧力室８２やインクプール室８０を昇温させ、２０℃を超えたところで図１３（Ｂ）に示すテーブルの２５℃の場合の電圧条件（ＨＶ１＝１８Ｖ）で印刷動作させる。
【００６３】
また、印刷動作が長い時間継続されてインクジェット記録ヘッド３２の温度が上昇して３０℃を超えた場合には、図１３（Ｂ）に示すテーブルの３５℃の場合の電圧条件（ＨＶ１＝１４Ｖ）で印刷動作させる。
【００６４】
このように、本実施の形態では、ドライバ１１２をインクプール室８０や圧力室８２に隣接して配置することで予備波形を用いてインクを昇温することができるので、電圧ＨＶ１の変化幅を従来よりも狭くすることができる。これによって、インクの温度制御等が容易となると共に、電源回路も簡素化することができる。
【００６５】
次に上述のように構成された本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタ１０の制御コントローラ１２０で行われる処理の流れの一例について説明する。図１５は、本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタ１０の制御コントローラ１２０で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図１５の処理は、印刷命令を受けた後や、印刷していない時間が所定時間経過した場合や、所定量印刷が行われる毎などのタイミングで実行されるものとして説明する。
【００６６】
まず、ステップ２００では、インクジェット記録ヘッド３２の温度が検出されてステップ２０２へ移行する。すなわち、制御コントローラ１２０は、温度センサ１３６の検出結果を取得する。
【００６７】
ステップ２０２では、温度センサ１３６によって検出された温度が予め定めた温度Ｔ１（本実施の形態では、一例としてＴ１＝２０℃とする）よりも高いか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２０４へ移行し、肯定された場合にはステップ２０６へ移行する。
【００６８】
ステップ２０４では、第１予備波形が所定パルス印加されてステップ２００に戻る。すなわち、インクジェット記録ヘッド３２の温度が２０℃より低いので、第１予備波形が印加されることによってドライバ１１２のスイッチング素子５０が発熱され、該発熱によってスイッチング素子５０に隣接した圧力室８２やインクプール室８０のインクＮが加熱される。そして、ステップ２０２の判定が肯定されるまでステップ２００〜２０４の処理が繰り返される。
【００６９】
ステップ２０６では、インクジェット記録ヘッド３２の温度が再び検出されてステップ２０８へ移行する。
【００７０】
ステップ２０８では、温度センサ１３６によって検出された温度が予め定めた温度Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２で、例えば、５０〜８０℃等の温度）より低いか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２１０へ移行し、肯定された場合にはステップ２１２へ移行する。
【００７１】
ステップ２１０では、ポンプ１４２が所定時間駆動されてステップ２０６に戻る。すなわち、インクＮが所定量だけ循環されることによってインクＮが攪拌されてインク温度が低下され、ステップ２０８の判定が肯定されるまでステップ２０６〜２１０の処理が繰り返される。
【００７２】
ステップ２１２では、インクジェット記録ヘッド３２の温度が再び検出されてステップ２１４へ移行する。
【００７３】
ステップ２１４では、温度センサ１３６によって検出された温度が予め定めた温度Ｔ３（本実施の形態では、Ｔ３は３０℃）より低いか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ２１６へ移行し、否定された場合にはステップ２１８へ移行する。
【００７４】
ステップ２１６では、予め定めた波形セット１が選択されて一連の処理がリターンされて印刷処理等の他の処理が行われ、ステップ２１８では、予め定めた波形セット２が選択されて一連の処理がリターンされて印刷処理等の他の処理が行われる。なお、波形セットは、各温度範囲に適した吐出波形と予備波形の組み合わせが予め設定されたもので、本実施の形態では、温度がＴ３（３０℃）より低い場合にはＨＶ１が１８Ｖとされた波形セット１（図１３（Ｂ）の２５℃の値を用いた駆動波形と図１４（Ｃ）の２０℃〜３０℃の値を用いた予備波形の波形セット）とされ、温度がＴ３以上の場合にはＨＶ１が１４Ｖとされた波形セット２（図１３（Ｂ）の３５℃の値を用いた駆動波形と図１４（Ｃ）の３０℃〜の値を用いた予備波形の波形セット）とされる。
【００７５】
このように、本実施の形態に係わるインクジェットプリンタ１０では、スイッチング素子５０を圧力室８２やインクプール室８０に隣接して設けているので、スイッチング素子５０の発熱をインク温度の制御に利用することができ、別途ヒータを設けることなく、効率的にインク温度を制御してインクの粘度を管理することができる。
【００７６】
なお、上記の実施の形態では、温度センサ１３６はインクジェット記録ヘッド３２の温度を検出して、インクジェット記録ヘッド３２毎に波形セットや予備波形を選択するようにしていたが、これに限るものではなく、例えば、図１６のＸ、Ｙ、Ｚの点線で示すように、インクジェット記録ヘッド３２を複数のブロックに分割（図１６では６分割）してそれぞれのブロック毎にサーミスタ等の温度センサ１３６を設けて、ブロック毎に波形セットや予備波形を選択するようにしてもよい。これによってインクジェット記録ヘッド３２内の温度分布を均一にすることができ、濃度むらも防止することが可能となる。
【００７７】
また、上記の実施の形態では、インクジェットプリンタ１０のインクジェット記録ヘッド３２として、用紙幅以上の印字幅を有する記録ヘッドを適用したが、これに限るものではなく、用紙の搬送方向と直交する方向に移動させて主走査を行う記録ヘッドを適用することも可能である。
【００７８】
また、上記の実施の形態では、液滴吐出装置としてインクジェットプリンタを例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば半導体や液晶表示器等のパターン形成のために用紙以外にもシート状の基板に液滴を吐出するパターン形成装置等の他の液滴吐出装置にも適用することができる。
【００７９】
また、上記の実施の形態では、圧電素子を用いて液滴を吐出するインクジェットプリンタを例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば、圧電素子以外の液滴吐出素子を用いた液滴吐出装置に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】インクジェット記録ヘッドの配列を示す図である。
【図３】記録媒体幅と印字領域の幅との関係を示す図である。
【図４】インクジェット記録ヘッドを部分的に取り出して主要部が明確になるように示した概略断面図である。
【図５】インクジェット記録ヘッドのインクの供給を示す図である。
【図６】インク供給系の等価回路を示す図である。
【図７】インクジェット記録ヘッドの構成を説明するための図である。
【図８】（Ａ）は圧力室とドライバの配列を示す図であり、（Ｂ）は圧力室の概略形状を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタの制御系の構成を示すブロック図である。
【図１０】１６種類の駆動波形の割り当ての一例を示す図である。
【図１１】（Ａ）は大滴の駆動波形の一例を示す図であり、（Ｂ）は中滴の駆動波形の一例を示す図であり、（Ｃ）は小滴の駆動波形の一例を示す図であり、（Ｄ）は第１予備波形の一例を示す図であり、（Ｅ）は第２予備波形の一例を示す図であり、（Ｆ）は駆動波形の詳細な値の一例を示す図である。
【図１２】（Ａ）は大滴の電圧ＨＶ１に対する適量とその温度依存性を示した図であり、（Ｂ）は中滴の電圧ＨＶ１に対する適量とその温度依存性を示した図であり、（Ｃ）は小滴の電圧ＨＶ１に対する適量とその温度依存性を示した図である。
【図１３】（Ａ）は従来使用していた温度変化に応じて電圧ＨＶ１を変化させるテーブルの一例を示す図であり、（Ｂ）は本発明の実施の形態で用いる、温度変化に応じて電圧ＨＶ１を変化させるテーブルの一例を示す図である。
【図１４】（Ａ）は予備波形の誤吐出に関する実験結果を示す図であり、（Ｂ）は予備波形のインク増粘抑制効果に関する実験結果を示す図であり、（Ｃ）は実験結果を踏まえた予備波形の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係わるインクジェットプリンタの制御コントローラ１２０で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１６】インクジェット記録ヘッド３２を複数のブロックに分割してそれぞれのブロック毎に波形セットや予備波形を選択する場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０    インクジェットプリンタ
３６    ノズル
５０    スイッチング素子
６０    圧電素子
８０    インクプール室
８２    圧力室
１１２    ドライバ
１２０    制御コントローラ
１３６    温度センサ
【図１】
2008143023.tif 000003
【図２】
2008143023.tif 000004
【図３】
2008143023.tif 000005
【図４】
2008143023.tif 000006
【図５】
2008143023.tif 000007
【図６】
2008143023.tif 000008
【図７】
2008143023.tif 000009
【図８】
2008143023.tif 000010
【図９】
2008143023.tif 000011
【図１０】
2008143023.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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