(57)【要約】【課題】メニスカス微小振動による騒音を低減しつつ、非記録状態におけるノズル開口の目詰まりを防止するインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】本発明において、印字信号毎にインクジェットヘッドのメニスカスをインク非噴時に複数回振動させる手段を具えたインクジェット記録装置において、可聴周波数領域よりも高い繰り返し周期で、インクが吐出しない程度に、メニスカスを複数回振動させる手段を具える。また記録期間中のメニスカス振動駆動信号をバースト信号とした。【選択図】　　　　図６
2004082718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドの吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録信号に応じて前記吐出口からインクの吐出を行う駆動手段と、
前記吐出口からインクの吐出を行わないときに、前記吐出口近傍のメニスカスを可聴周波数領域外もしくは低周波音領域の繰り返し周波数で振動させるメニスカス振動手段と
を具えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記可聴周波数領域外の繰り返し周波数は、２０ＫＨｚよりも高い周波数であ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。
【請求項３】
前記可聴周波数領域外の繰り返し周波数は、２０Ｈｚよりも低い周波数であ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。
【請求項４】
前記低周波音領域の繰り返し周波数は、２０〜１００Ｈｚの周波数であ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。
【請求項５】
前記メニスカスの振動は前記インクの吐出を行う記録と記録の間に与えられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記振動を生じさせる手段は電歪素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記振動を生じさせる手段はインクに発泡を生じさせる加熱素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記振動を生じさせる手段は静電気力を用いた圧力室の変形を生じさせる手段であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記振動を生じさせる手段は、微少振動用の加振器であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
インクジェットヘッドの吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
記録信号に応じて前記吐出口からインクの吐出を行う駆動手段と、
記録期間中においてインクの吐出を行わない吐出口の該吐出口近傍のメニスカスを、記録のための吐出周期より短い周期で振動させるメニスカス振動手段と
を具えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１１】
前記振動を生じさせる手段は電歪素子であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記振動を生じさせる手段はインクに発泡を生じさせる加熱素子であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】
前記振動を生じさせる手段は静電気力を用いた圧力室の変形を生じさせる手段であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】
前記振動を生じさせる手段は、微少振動用の加振器であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１５】
インクジェットヘッドの吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、
記録信号に応じて前記吐出口からインクの吐出を行う工程と、
前記吐出口からインクの吐出を行わないときに、前記吐出口近傍のメニスカスを可聴周波数領域外もしくは低周波音領域の繰り返し周波数で振動させるメニスカス振動工程と
を具えることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１６】
インクジェットヘッドの吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法であって、
記録信号に応じて前記吐出口からインクの吐出を行う工程と、
記録期間中においてインクの吐出を行わない吐出口の該吐出口近傍のメニスカスを、記録のための吐出周期より短い周期で振動させるメニスカス振動工程と
を具えることを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関し、特にインクジェットヘッドの吐出口近傍に形成されるメニスカスを振動させるインクジェット記録装置、並びに、吐出口の目詰まり防止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド型インクジェット記録ヘッドは、複数のノズル開口と、各ノズル開口に速通する圧力発生室とを備え、記録信号に対応して圧力発生室を膨張、収縮させてインク滴を発生させるように構成されている。このような記録ヘッドは、記録動作をおこなっているノズル開口では新しいインクが順次供給されるため、目詰まりがほとんどないものの、例えば上下端等のノズル開口のようにインク滴吐出の機会が極めて低いものや、また休止状態におかれると日詰まりが生じやすい。
【０００３】
このため、記録動作を一定時間継続した場合には、記録ヘッドを非記録領域のキャッピング手段まで待避させ、ここで圧電振動子に駆動信号を印加してキャップに向かってすべてのノズル開口からインク滴を強制的に噴出させる、いわゆるフラッシング動作を行わせることが提案されている。
しかし、このような対策を講じると記録動作が中断されて記録速度の低下や、またインクの消費を招くため、記録動作中にインク滴を発生しないノズル開口に連通する圧力発生室に設けられた圧電振動子に、インク滴を吐出させない程度の微小な駆動信号を印加して、ノズル開口近傍のメニスカスを微小振動させて日詰まりを防止する技術が数多く提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−６１５７６号公報
【特許文献２】
米国特許第４，３５０，９８９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらによればフラッシング動作の回数を減らして記録速度の低下やインクの消費を防止できるものの、微小振動に起因する可聴音が騒音となるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、微小振動に起因する騒音を減らしつつ、ノズル開口の日詰まりを確実に防止する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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明の記録装置は、記録信号に応じて前記吐出口からインクの吐出を行う駆動手段と、吐出口からインクの吐出を行わないときに、吐出口近傍のメニスカスを可聴周波数領域外もしくは低周波音領域の繰り返し周波数で振動させるメニスカス振動手段とを有す。
また、本発明の記録装置の他の構成は、記録信号に応じて吐出口からインクの吐出を行う駆動手段と、記録期間中においてインクの吐出を行わない吐出口の該吐出口近傍のメニスカスを、記録のための吐出周期より短い周期で振動させるメニスカス振動手段とを有す。
【０００８】
また、本発明のインクジェット記録方法は、記録信号に応じて吐出口からインクの吐出を行う工程と、吐出口からインクの吐出を行わないときに、吐出口近傍のメニスカスを可聴周波数領域外もしくは低周波音領域の繰り返し周波数で振動させるメニスカス振動工程とを有する。
【０００９】
また、本発明の他のインクジェット記録方法は、記録信号に応じて吐出口からインクの吐出を行う工程と、記録期間中においてインクの吐出を行わない吐出口の該吐出口近傍のメニスカスを、記録のための吐出周期より短い周期で振動させるメニスカス振動工程とを有する。
【００１０】
このような構成によると、メニスカス微少振動を人にとっての騒音とならない周波数や周期で行うので、ノズル開口の日詰まりを解消しかつノズル開口近傍のインクを圧力発生室のインクと交換させるような場合においても、騒音を低減させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明のプリンタの記録周辺の構造を示すものであって、図中符号１は、キャリッジで、タイミングベルト２を介してパルスモータ３に接続されていて、ガイド部材４に案内されて記録用紙５の紙幅方向に往復動するように構成されている。
【００１３】
キャリッジ１には記録用紙と対向する面、この実施例では下面に後述するインクジェット式記録ヘッド６が取り付けられている。インクジェット式記録ヘッド６は、キャリッジ１の上部に載置されているインクカートリッジ７からインクの補給を受けてキャリッジ１の移動に合わせて記録用紙５にインク滴を吐出してドットを形成して、記録用紙に画像や文字を記録する。
【００１４】
８は、キャッピング装置で、非記録領域に設けられていて、休止中に記録ヘッド６のノズル開口を封止する一方、記録動作中に行なわれるフラッシング動作による記録ヘッド６からのインク滴を受けるものである。なお、図中符号９は、クリーニング手段を示す。
【００１５】
図２は、記録ヘッド６の一実施例を示すものであって、図中符号１０は第１の蓋板で、厚さ１０μｍ程度のジルコニアの薄板から構成され、その表面に、後述する圧力発生室１１に対向するように駆動電極１２が形成されている。この駆動電極１２の表面にＰＺＴ等からなる圧電振動板１３が形成されている。
【００１６】
圧力発生室１１は、圧電振動板１３のたわみ振動を受けて収縮、膨張してノズル開口１４からインク満を吐出し、またインク供給ロ１５を介して共通のインク液室１６のインクを吸引する。
【００１７】
１７は、スペーサで、圧力発生室１１を形成するのに適した厚さ、例えば１５０μｍのジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックス板に通孔を穿設して構成されていて、後述する第２の重体１８と第１の重体１０とにより両面を封止されて前述の圧力発生室４を形成している。
【００１８】
１８は、第２の重体で、やはりジルコニア等のセラミツク板に後述するインク供給口１５と圧力発生室１１とを接続する連通孔１９と、圧力発生室１１のインクをノズル開口１４に向けて吐出するインク吐出ロ２０を穿設して構成され、スペーサ１７の他面に固定されている。
【００１９】
これら各部材１０、１７、１８は、粘土状のセラミックス材料を所定の形状に成形し、こ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。
【００２０】
２２は、インク供給口形成基板で、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、インクカートリッジとの接続部材も設けることができるように、耐インク性を備えた不鋳鋼等の金属やセラミックスにより構成されている。
【００２１】
このインク供給口形成基板２２には、圧力発生室１１側の一端側に後述する共通のインク液室１６と圧力発生室１１とを接続するインク供給口１５が設けられ、また圧力発生室１１の他端側にはノズル開口１４とアクチュエータユニット２１のインク吐出ロ２０とを接続する連通孔２３が設けられている。
【００２２】
２４は、共通のインク液室形成基板で、共通のインク液室１６を形成するに適した厚み、例えば１５０μｍのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、共通のインク液室１６の形状に対応する通孔と、ノズルプレート２５のノズル開口１４とインク吐出口２０とを接続する遭遇孔２６を穿設して構成されている。
【００２３】
これらインク供給口形成基板２２、共通のインク液室形成基板２４、及びノズルプレート２５は、それぞれの間に熱溶着フィルムや接着剤等からなる接着層Ｓ．Ｓにより流路ユニット２７に纏められている。
【００２４】
この流路ユニット２７のインク供給口形成基板２２の表面に、接着剤によりアクチュエータユニット１を固定することにより記録ヘッドが構成されている。
【００２５】
このような構成により、圧電振動子１３への充電が行われて、圧電振動子１３がたわむと、圧力発生室１１が収縮する。これにより圧力発生室１１のインクが加圧されてノズル開口１４からインク滴として吐出し、記録用緻にドットを形成できる。
【００２６】
所定時間の経過後に圧電振動子１３の電荷が放電されると、圧電振動子１３が元の状態に戻る。これにより、圧力発生室１１が膨張して、共通のインク液室１６のインクがインク供給口１５を経由して圧力発生室１１に流れ込み、次の印字のためのインクが圧力発生室１１に補給される。
【００２７】
一方、圧電振動子１３にインク滴を吐出させない程度の微小な電圧で圧電振動子１３を充電して圧電振動子１３を微少量たわませると、圧力発生室１１も少し収縮する。これにより、ノズル開口１４近傍のメニスカスがノズル開口１４側に徹小量押し出される。
【００２８】
ついで圧電振動子１３の電荷を放電させて元の状態に復帰させると、圧力発生室１１が微少量膨張してノズル開口側に押し出されていたメニスカスが圧力発生室１１側に引き戻される。
【００２９】
このように圧電振動子１３を記録タイミングと同一の周期で微小量たわませたり、また元の状態に復帰させると、ノズル開口近傍のメニスカスも微小量振動して、ノズル開口近傍のインクが圧力発生室１１のインクと置換されて日詰まりを防止するのに役立つ。
【００３０】
図３は、上述の記録ヘッド６を駆動する制御装置の一実施例を示すもので、図中符号３０は、制御手段で、ホストからの記録指令信号や記録データを受けて後述する駆動信号発生回路３１、ヘッド駆動回路３２、及びキャリッジ駆動回路３３を制御して記録動作を実行させるとともに、後述する記録タイマ３６の計時データにより、キャッピング位置でフラッシングを行わせたり、前述したメニスカスを微小振動させるための第２、第３の駆動信号の大きさや印加周期や時間を制御するものである。
【００３１】
駆動信号発生回路３１は、ノズル開口１１からインク滴を吐出させるのに必要な電圧値ＶＨの台形状の第１の駆動信号（図４（イ））を発生するように構成されている。第１の駆動信号は、その継続時間Ｔｗが圧力発生室１３の固有振動周期に一致させて設定されている。これにより圧電振動子１３の変位をメニスカスの運動に有効に変換することが可能となる。
【００３２】
駆動回路３２は、記録データに対応する圧電振動子１３に駆動信号発生回路３１の吐出の駆動信号（図４（イ））を印加し、また待機状態及び記録開始前には、吐出の駆動信号の１／２程度のインクが吐出しない程度のメニスカス微少振動の駆動信号（図４（ロ））を、可聴周波数領域（２０〜２０ｋＨｚ）よりも高いもしくは低い繰り返し周波数で、印加するように構成されている。つまり、可聴周波数領域外の周波数で振動させている。あるいはラウドネス曲線を考慮し聴覚感度特性の低下する低周波音領域（２０〜１００Ｈｚ）の繰り返し周波数で振動させている。
【００３３】
３５は、駆動信号の電圧値、勾配を温度に対応して調整するためのデータ、及び記録時に消費されたインク量に対応して駆動信号のレベルを調整するためのデータを格納するものである。３６は、記録動作の継続時間を計時する記録タイマで、記録動作の開始により起動し、フラッシング動作によりリセットされるものである。
【００３４】
３７は記録量力ウンタで、記録時に記録されたドット数を計数してインク消費量を検出するものである。なお、図中３８は、記録ヘッド周辺の温度を検出する温度検出手段を示す。
【００３５】
図５は前述の駆動信号発生回路３１の一実施例を示すもので、図中符号４０は、外部装置からのタイミング信号を一定幅のパルス信号に変換するワンショットマルチバイブレータで、タイミング信号に同期して出力端子から正信号、負信号を出力する。一方の端子にはＮＰＮ型トランジスタ４１のベースが接続され、これにはＰＮＰ型トランジスタ４２が接続されていて、タイミング信号が入力した時点で、電源電圧ＶＨに到達するまでコンデンサ４３を一定電流ｒで充電する。
【００３６】
ワンショットマルチバイブレータ４０の他方の端子にはＮＰＮ型トランジスタ４８が接続されていて、タイミング信号が切り替わった時点で、トランジスタ４２をオフとさせる一方、トランジスタ４８をオンにさせて、コンデンサ４３に充電されている電荷が略電圧零ボルトに低下するまで一定電流ｆで放電させる。
【００３７】
この結果、コンデンサ４３の端子電圧は、図４（イ）に示したように一定の勾配αで上昇する領域と、一定値を保持する飽和領域と、一定の勾配βで降下する領域を備えた台形状の波形となり、トランジスタ４９．５０により電流増幅されて、端子５１から各圧電振動子１３、１３、１３・・・・・・に源駆動信号として出力される。
【００３８】
つぎに上述した駆動信号発生回路３１の動作について説明する。後述する駆動回路３２からの信号により全てのスイッチングトランジスタＴ，Ｔ．・・・・・・が短時間だけオンとなる。これにより駆動信号発生回路３１からの電圧により全ての圧電振動子１３、１３、１３が充電を受けるが、その途中でパルス信号が立ち下がるため、スイッチングトランジスタＴＴ．Ｔ・・・・・・がオフとなってしまい、この時点までの時間により決まる電圧で充電が終了する。
【００３９】
このため、充電時間を制御することにより記録休止中や記録期間中に微小振動を生じさせるのに適した駆動信号ＶＨ／２を発生させることが可能となる。
【００４０】
この結果、圧電振動子１３は図４（口）に示したように記録時と同一の勾配αを有し、かつインク滴吐出を行わせるための駆動信号ＶＨの１／２程度の小さな電圧でノズル開口１４からインク滴を飛翔させるには至らないたわみ振動を起こして、圧力発生室１１を微小膨張、収縮させてノズル開口１４近傍のメニスカスに微小な振動を与える。
【００４１】
そして、その周期Ｔｌが可聴周波数領域（２０〜２０ｋＨｚ）外の繰り返し周期（周波数）あるいは低周波音領域（２０〜１００Ｈｚ）の繰り返し周期（周波数）であるため、メニスカスに微小な振動を与えるときの騒音を低減しつつ、非記録状態におけるノズル開口の目詰まりを防止できる。
【００４２】
一方、制御手段３０から印字信号が入力すると、トランジスタ４２、４８をオン−オフさせて台形状の電圧、つまり第１の駆動信号を出力する。そして記録対象となっている圧電振動子１３に接続されているスイッチングトランジスタＴ，Ｔ，Ｔ・・・・・・は、後述する駆動回路３２によりオンにされているから、駆動信号により電圧ＶＨまで充電されることになる。
【００４３】
この結果、駆動信号生回路３１で発生した駆動信号が圧電振動子１３に流れ込み、圧電振動子１３を一定電流で充電する。これにより記録のためにインク滴を放出すべき圧電振動子１３，１３，１３・・・・・・が圧力発生室１１側にたわんで圧力発生室１１を収縮させて、ノズル開口１４からインク滴が吐出する。
【００４４】
そして一定時間が経過すると、トランジスタ４８がオンになってコンデンサ４３が放電されるので、これに伴って圧電振動子１３．１３，１３・・・が放電して元の状態に復帰し、圧力発生室１１が膨張して共通のインク液室１６のインクが圧力発生室１１に流れ込む。
【００４５】
また、記録ヘッドが非記録領域に移動した場合には、吐出の駆動信号の１／２程度の微少振動の駆動信号が圧電振動子１３に印加されて、この電圧により充放電されて、微小振動が行なわれる。
【００４６】
このように構成された装置の動作を図６のタイミング図に基づいて説明する。休止状態でかつ記録ヘッド６がキャッピング装置８で封止されていない待機状態から、記録信号が入力してキャリッジ１が移動を開始すると、制御手段３０は、キャリッジ１を記録可能速度に向けて加速しつつ、記録速度に到達する直前に微小振動を、複数回、例えば３回以上連続し、可聴周波数領域より高い周波数で微小振動を与える場合には、このバーストを記録時の吐出周期を同じ間隔で複数回、例えば５回以上繰り返して実行させる。これにより、ノズル開口近傍のインクが、粘度上昇していない圧力発生室１１のインクに置換されて、記録時に確実に吐出可能となる。
【００４７】
このようにして記録動作が行なわれる直前、例えば記録信号が入力するよりも少なくとも１吐出サイクル以前に微少振動の駆動信号の出力を停止して、駆動信号発生回路３１がインク滴の吐出に必要なレベルの信号を出力できるように体制を整える。キャリッジ１が記録速度に到達して記録データが入力すると、記録タイマ３６をスタートさせて記録データの入力を待つ。
【００４８】
この状態で記録信号が入力すると、キャリッジ１により記録ヘッド６を記録用紙５の幅方向に走査しながら、記録を行うべき圧電振動子１３を第１の駆動信号の上昇電圧でたわませ、圧力発生室１３を収縮させてノズル開口１４からインク滴を吐出させる。そして所定時間が経過した時点で吐出の駆動信号の降下電圧で圧電振動子１３を元の状態に復帰させ、圧力発生室１３を膨張させて共通のインク液室１６のインクを圧力発生室１１に流入させる。
【００４９】
この記録期間においては、すべてのノズルで吐出がされているわけではなく、あるノズルでは、しばらく記録を行わない場合がある。そういったノズルの日詰まり防止のため、可聴周波数領域より高い周波数で微小振動を与える場合には、非吐出ノズルには、吐出の駆動信号と同じタイミングで、前述の微少信号バーストを印加する。
【００５０】
キャリッジ１が１回走査する分の記録が終わり、吐出の駆動信号の印加が停止すると、記録ヘッド６は前述した待機状態と同じ状態に再び入る、この後キャリッジ１は減速し、走査方向を反転させ、再加速を行い次の走査分の印字動作になるが、この間に再び、前述と同様にしてメニスカスの微少振動を行い、ノズル開口１４の日詰まりを防止する。
【００５１】
ホストからの記録データが無くなるまで、この走査印字サイクルを繰り返し、記録を行う。
【００５２】
一連の記録中に記録タイマ３６の計時が所定時間、例えば１０秒になると、制御手段３０は、記録ヘッド６をフラッシング位置、つまりキャッピング装置８に対向する位置に移動させ、所定数、例えば数千ドット分のインク滴を吐出させる、定期フラッシング動作を実行させる。フラッシング動作が終了した時点で、記録タイマ３６をリセットして再び計時動作を実行させ、上述の工程により再び記録動作を開始する。
【００５３】
以後、記録タイマ３６が所定時間を計時するごとに定期フラッシング動作を実行して、全てのノズル開口１４から強制的にインクを吐出させて目詰まりを防止する。
【００５４】
なお、上述の実施例においては非印字領域で休止期間中にメニスカスを微小振動させるために圧電振動子１３に印加する微少振動の駆動信号のレベルを一定値ＶＨ／２に維持しているが、記録量カウンタ３７からのデータに基づいて記録ヘッド６が記録領域や、また定期フラッシングで吐出したインク量を検出し、吐出したインク量が多い場合には、微少振動の駆動信号の電圧値を下げ、また少ない場合にはインク滴を吐出しない範囲内で電圧値を上昇させて、圧力発生室１１のインクの粘度を考慮しながら微小振動を行わせるようにすると、休止期間中の圧電振動子１３の負担を可及的に軽くしつつ、日詰まりを確実に防止することができる。
【００５５】
これら記録期間中におけるインク滴の吐出量に対応する微少振動の駆動信号のレベルの設定は、吐出量と電圧値の関係を予め記録手段３５に格納しておき、記録量力ウンタ３７の吐出量データに対応する電圧値を読み出すことにより簡単に実現できる。
【００５６】
また、インクは温度によりその粘度が大きく変化するため、圧電振動子１３に低い電圧の信号を印加してメニスカスに微小振動を行わせる場合には、微小振動の振幅値が温度により大きな変化を受ける。
【００５７】
このような問題を解消するため、電圧レベルを調整することも考えられるが、充電時間の制御が必要となるため、回路構成が複雑となる。このため、微少振動の駆動信号の電圧値は一定（Ｗ／２）に維持しつつ、立ち上がり勾配、及び立ち下がり勾配だけを環境温度に対応させて調整するように構成されている。
【００５８】
すなわち、室温（２５℃）に対しては立ち上がり勾配αを４Ｖ／μ秒、立ち下がり勾配βを６．７Ｖ／μ秒とし、また温度１０℃の低温に対しては立ち上がり勾配α１を５Ｖ／μ秒、立ち下がり勾配β１を８．４Ｖ／μ秒とし、さらに高温に対しては立ち上がり勾配α２を３Ｖ／μ秒、立ち下がり勾配β２を５Ｖ／μ秒として、圧電振動子１７のたわみ速度、及び復帰速度を、温度が低くなるほど高速度化させて、低温で粘度が高くなったインクの運動を助けるようにした。
【００５９】
これら各温度における立ち上がり勾配α、α１、α２、及び立ち下がり勾配β、β１、β２の調整は、記憶手段３５に予め温度と勾配α、α１、α２、β、β１、β２との関係を示すデータを格納しておき、温度検出手段３８からの温度信号により読み出すことにより簡単に実現できる。
【００６０】
この実施例によれば微小振動に起因する可聴音のレベルを、組数分の１に減少させることが可能となり、記録装置の騒音を低滅することができる。また上述の実施例においては、休止状態の解除をキャリッジの移動により検知するようにしているが、外部装置からの記録信号の入力を検出して検知するようにしても同様の作用を奏する。
【００６１】
図７は、本発明が適用可能な縦振動モードの圧電振動子を用いた記録ヘッドの他の一実施例を示すもので、図において、符号７１は、振動板で、圧電振動子７２の先端に当接して弾性変形する薄板からなり、流路形成板７３を挟んでノズルプレート７４と液密に一体に固定されて流路ユニット７５を構成している。
【００６２】
７６は基台で、圧電振動子７２を振動可能に収容する収容室７７と、流路ユニット７５を支持する開口７８とを備え、圧電振動子７２の先端を振動板７１のアイランド部７１ａに当接させるように流路ユニット７５を固定して記録ヘッドを構成している。
【００６３】
このような構成により、圧電振動子７２が充電を受けて収縮すると、圧力発生室８３が膨張する。これにより、共通のインク液室８０、８０のインクがインク供給ロ８１、８１を経由して圧力発生室８３に流れ込む。
【００６４】
所定時間の経過後に圧電振動子７２の電荷が放電されて圧電振動子７２が元の状態に復帰すると、圧力発生室８３が収縮して圧力発生室８３のインクが圧縮されてノズル開口８２からインク滴として吐出して記録用紙にドットを形成する。
【００６５】
そして、圧電振動子７２にインク滴を吐出させない程度の小パルスを印加して圧電振動子７２を微小量収縮させると、圧力発生室８３も少し膨張するから、ノズル開口８２近傍のメニスカスが圧力発生室８３側に引き込まれる。ついで圧電振動子７２を元の状態に復帰させると、圧力発生室８３が収縮してメニスカスがノズル開口８２側に若干押し戻される。
【００６６】
このように圧電振動子７２を記録タイミングと同一の周期で微小量伸縮させると、ノズル開口８２近傍のメニスカスも微小量振動するから、前述の実施例と同様にノズル開口近傍のインクが圧力発生室８３のインクと置換されてノズル開口の目詰まりが防止できる。
【００６７】
なお、上述の実施例においては、記録ヘッドの印字動作を、第３の駆動信号を印加してから第１の駆動信号を印加するようにしているが、第１の駆動信号を印加した後、第３の駆動信号を印加するようにしても同様の作用を奏する。
【００６８】
また、ノズル開口が穿設されたノズルプレートと、圧電振動子の変位により変形する振動板とにより形成された圧力発生室を備えたインクジェット記録ヘッドと、ノズル開口からインク滴を吐出させる台形状の第１の駆動信号と、ノズル開口からインク滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる微少振動の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、記録ヘッドが記録領域に存在する状態では、記録周期に一致して微少振動の駆動信号を連続的に前記圧電振動子に印加する第１のモードと、記録が開始される直前に第１のモードにおける印加時間よりも長い時間連続して微少振動の駆動信号を圧電振動子に印加する第２のモードとを選択する手段とを備えるようにしてもよい。休止状態ではノズル開口の目詰まりが生じない時間よりも短い周期で一定時間メニスカスを微小振動させることで、圧電振動子の振動回数を可及的に少なくして圧電振動子の疲労と騒音を低滅しつつ、目詰まりを防止し、また記録開始直前には微小振動を連続的に行わせてノズル開口の目詰まりの確実な解消と、ノズル開口近傍のインクを粘度が低い圧力発生室のインクと置換させて記録動作とを保証することができる。
なお、上述の実施例ではインクを吐出させる記録素子として、圧電素子を用いて説明したが、これに限らず熱エネルギーをインクに与えて気泡を発生させる加熱素子であっても良い。また、メニスカスを振動させる手段として圧電素子を用いて説明したがこれに限らず、インクに与えて気泡を発生させる加熱素子であっても良く、インクを吐出するための記録素子と兼用してもよい。またメニスカスを振動させる手段としては、静電気力を用いた圧力室の変形を生じさせる手段や微少振動用の加振器であっても良い。
【００６９】
次に圧電素子がすべり変形モードのものを用いた場合について説明する。
【００７０】
図８は、本発明が適用可能なすべり変形モードの圧電振動子を用いた記録ヘッドの一実施例を示すもので、図において、記録ヘッド１８１は、ノズルプレート１８２から平行に後方に伸びる底部１８３を有している。底部１８３はピエゾ材を分極した後に加工を施したもので、スクライブ加工による溝形成がなされている。溝部にあたる流路１８４は長方形断面の長くて狭いものであり、その長手方向に伸びる側壁１８５を有している。側壁１８５は流路の全長にわたって伸びている。側壁１８５の側面表面にはメッキ加工により電極が形成されている。側壁１８５の両側面の電極に電圧を印可することにより、分極されているピエゾ材に電界がかかることとなり、流路軸に垂直に側壁１８５をすべり変形させることで、ノズルから滴を噴射させるように流路内のインク圧を変化させる。流路１８４は、カバー１８６で蓋をされるが、カバー１８６に施された溝であるマニホールド１８７に、ノズルから離れた端で接続され、インク溜（図示せず）につながっている。側壁１８５を変形させる電気回路（図示せず）が底部１８３上のドライバＩＣ１８８に作られている。このドライバＩＣ１８８で、多数の平行流路１８４に対する圧力印可をコントロールすることにより、同時に多数のノズルからのオンデマンドインク吐出が達成される。
【００７１】
このとき、側壁１８５にインク滴を吐出させない程度の小電圧を印加して流路１８４を微小量膨張させると、ノズルプレート１８２上に穴加工により形成されたノズル開口１８９近傍のメニスカスが引き込まれる。ついで電圧を元の状態に復帰させるとメニスカスがノズル開口１８９の出口側に若干押し戻される。
【００７２】
このように印刷タイミングに同調して側壁１８５を微小量変形させると、ノズル開口１８９近傍のメニスカスも微小量振動するから、前述の実施例と同様にノズル開口近傍のインクが流路１８４のインクと置換されてノズル開口の目詰まりが防止できる。
【００７３】
次に微少振動させる手段として静電気力を用いたものについて説明する。
【００７４】
図９は、本発明が適用可能な静電気力を用いた圧力室の変形による加圧を利用した記録ヘッドの一実施例を示すもので、図において、インクジェットヘッドは、下記に詳述する構造を持つ３枚の基板１９１，１９２，１９３を重ねて接合した積層構造となっている。中間の基板１９２は、例えばシリコン基板であり、複数のノズル孔１９４を構成するように基板１９２の表面に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝と、各々のノズル溝に連通し底壁を振動板１９５とする吐出室１９６を構成することになる凹部と、凹部の後部に設けられオリフィス１９７を構成することになるインク流入口のための細溝と、及び各々の吐出室１９６にインクを供給するための共通のインク液室１９８を構成することになる凹部を有する。また、前記振動板１９５の下部には後述する電極を装着するため振動室１９９を構成することになる凹部が設けられている。中間基板１９２の上面に接合される上側の基板１９１は、例えばガラスまたはプラスチックからなり、この上基板１９１の接合によって、前記ノズル孔１９４，吐出室１９６，オリフィス１９７及びインク液室１９８が構成される。そして、上基板１９１にはインク液室１９８に連通するインク供給口１９３を穿設する。インク供給口１９３は接続パイプ２００を介して図示しないインクタンクに接続される。中間基板１９２の下面に接合される下側の基板１９３は、例えばガラスまたはプラスチックからなり、この下基板１９３の接合によって前記振動室１９９を構成するとともに、下基板１９３の表面に前記振動板１９５に対応する各々の位置にて電極２０１を形成する。電極２０１はリード部２０２及び端子部２０３を持つ。さらに端子部２０３を除き電極２０１及びリード部２０２の全体を不図示の絶縁膜で被覆している。各端子部２０３にはリード線がボンディングされる。さらに、中間基板１９２と電極２０１の端子部２０３間にそれぞれ発振回路２０４を接続し、インクジェットヘッドが構成される。インクは図示しないインクタンクよりインク供給口１９３を通じて中間基板１９２の内部に供給され、インク液室１９８，吐出室１９６等を満たしている。２０５はノズル孔１９４より吐出されるインク液滴、２０６は記録紙である。
【００７５】
次に、本実施例の動作を説明する。電極２０１に発振回路２０４により、パルス電圧を印加し、電極２０１の表面が＋電位に帯電すると、対応する振動板１９５の下面は−電位に帯電する。したがって、振動板１９５は静電気の吸引作用により下方へ撓む。次に、電極２０１をＯＦＦにすると、該振動板１９５は復元する。したがって、吐出室１９６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔１９４よりインク液滴２０５を記録紙２０６に向けて吐出する。そして、振動板１９５が下方へ撓むことにより、インクがインク液室１９８よりオリフィス１９７を通じて吐出室１９６内に補給される。発振回路２６には、上記のように０Ｖ〜＋電圧間をＯＮ・ＯＦＦさせるものや交流電源等が用いられる。記録にあたっては、それぞれのノズル孔１９４の電極２０１に印加すべき電気パルスを制御すればよい。
【００７６】
このとき、電極２０１にインク滴を吐出させない程度の小電圧を印加して振動板１９５を微小量変形させると、ノズル孔１９４近傍のメニスカスが引き込まれる。ついで電圧を元の状態に復帰させるとメニスカスがノズル孔１９４の出口側に若干押し戻される。
【００７７】
このように印刷タイミングに同調して振動板１９５を微小量変形させると、ノズル孔１９４近傍のメニスカスも微小量振動するから、前述の実施例と同様にノズル開口近傍のインクが吐出室１９６内のインクと置換されてノズル開口の目詰まりが防止できる。
【００７８】
次に微少振動させる手段が加振器の場合について説明する。
【００７９】
図１０、１１はそれぞれ、本発明が適用可能な、微少振動させる手段が、微少振動用の加振器であり、インク吐出手段が加熱素子による発泡による加圧を用いた記録ヘッド、および、微少振動手段とインク吐出手段が加熱素子による発泡による加圧を用いた記録ヘッドの一実施例を示すもので、図１０，１１において、インクジェットヘッド１５５は、インクを加熱するための複数のヒータ１０２が形成された基板であるヒータボード１０４と、このヒータボード１０４の上にかぶせられる天板１０６とから概略構成されている。天板１０６には、複数の吐出口（ノズル）１０８が形成されており、吐出口１０８の後方には、この吐出口１０８に連通するトンネル状の液路１１０が形成されている。各液路１１０は、隔壁１１２により隣の液路と隔絶されている。各液路１１０は、その後方において１つのインク液室１１４に共通に接続されており、インク液室１１４には、インク供給口１１６を介してインクが供給され、このインクはインク液室１１４から夫々の液路１１０に供給される。
【００８０】
ヒータボード１０４と、天板１０６とは、各液路１１０に対応した位置に各ヒータ１０２が来る様に位置合わせされて図１０の様な状態に組み立てられる。図１０においては、２つのヒータ１０２しか示されていないが、ヒータ１０２は、夫々の液路１１０に対応して１つずつ配置されている。そして、図１０の様に組み立てられた状態で、ヒータ１０２に所定の駆動パルスを供給すると、ヒータ１０２上のインクに膜沸騰が生じて気泡を形成し、この気泡の体積膨張によりインクが吐出口１０８から押し出されて吐出される。従って、ヒータ１０２に加える駆動パルスを制御、例えば電力の大きさを制御することにより気泡の大きさを調整することが可能であり、吐出口から吐出されるインクの体積を自在にコントロールすることができる。
【００８１】
図１０では、このとき、微少振動用の加振器１０１によりインク滴を吐出させない程度の振動を印加してインク液室１１４を微小量膨張収縮させると、吐出口１０８近傍のメニスカスが引き込まれたり押し戻されたりする。
【００８２】
このように印刷タイミングに同調して加振器１０１を微小量振動させると、吐出口１０８近傍のメニスカスも微小量振動するから、前述の実施例と同様にノズル開口近傍のインクが液路１１０内のインクと置換されてノズル開口の目詰まりが防止できる。
【００８３】
図１１では、このとき、ヒータ１０２に加える駆動パルスを制御、例えば電力の大きさを制御することにより、インク滴を吐出させない程度の微少発泡を行うと、吐出口１０８近傍のメニスカスが押し戻されたり引き込まれたりする。
【００８４】
このような微少発泡を印刷タイミングに同調して発生させると、吐出口１０８近傍のメニスカスも微小量振動するから、前述の実施例と同様にノズル開口近傍のインクが液路１１０内のインクと置換されてノズル開口の目詰まりが防止できる。
【００８５】
【発明の効果】
メニスカス微少振動を人にとっての騒音とならない周波数や周期で行うので、ノズル開口の日詰まりを解消しかつノズル開口近傍のインクを圧力発生室のインクと交換させるような場合においても、騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインクジェット記録装置の一実施例を示す図である。
【図２】インクジェット記録ヘッドの一実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す装置のブロック図である。
【図４】（イ）及び（ハ）は、それぞれ圧電振動子に印加される第１、第２の駆動信号を示す波形図である。
【図５】駆動信号発生回路の一実施例を示す図である。
【図６】圧電振動子に印加される駆動信号をキャリッジの移動に対応させて示す図である。
【図７】本発明が適用できる他の形式の記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【図８】本発明が適用できる他の形式（すべり変形モード）の記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【図９】本発明が適用できる他の形式（静電気力）の記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【図１０】本発明が適用できる他の形式（微少振動用加振器）の一実施例を示す図である。
【図１１】本発明が適用できる他の形式（ＢＪ）の記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１　キャリッジ
２　タイミングベルト
３　パルスモータ
４　ガイド部材
５　記録用紙
６　記録ヘッド
７　インクカートリッジ
８　キャッピング装置
９　クリーニング手段
１０　第１の蓋板
１１　圧力発生室
１２　駆動電極
１３　圧電振動板
１４　ノズル開口
１５　インク供給口
１６　インク液室
１７　スペーサ
１８　第２の重体
１９　連通孔
２０　インク吐出口
２１　アクチュエータユニット
２２　インク供給口形成基板
２３　連通孔
２４　インク液室形成基板
２５　ノズルプレート
２６　遭遇孔
２７　流路ユニット
３０　制御手段
３１　駆動信号発生回路
３２　ヘッド駆動回路
３３　キャリッジ駆動回路
３５　微小振動記憶手段
３６　記録タイマ
３７　記録量カウンタ
３８　温度検出手段
【図１】
2004082718.tif 000003
【図２】
2004082718.tif 000004
【図３】
2004082718.tif 000005
【図４】
2004082718.tif 000006
【図５】
2004082718.tif 000007
【図６】
2004082718.tif 000008
【図７】
2004082718.tif 000009
【図８】
2004082718.tif 000010
【図９】
2004082718.tif 000011
【図１０】
2004082718.tif 000012
【図１１】
2004082718.tif 000013