(57)【要約】【課題】非印字時における充電、放電に起因する残留振動によって印字時の滴吐出が不安定になって画像品質が低下する。【解決手段】印字に先立って加圧室４６を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室４６を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、少なくとも時間Ｔ１だけはリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌｌの半周期（０．５×Ｔｒｅｆｉｌｌ）以上に設定して、ノズルメニスカスが安定した状態にする。【選択図】  図７
2004160903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御するヘッド駆動制御装置において、印字に先立って前記加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に前記加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、少なくとも前記時間Ｔ１はリフィル周期の半周期以上に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２】
液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御するヘッド駆動制御装置において、印字に先立って前記加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に前記加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、前記時間Ｔ１及びＴ２はリフィル周期の半周期以上に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項３】
液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御するヘッド駆動制御装置において、印字に先立って前記加圧室を初期状態から収縮させるときに、印字開始から２画素以上前に前記加圧室の収縮状態を完了させるように設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、印字に先立って前記加圧室を初期状態から収縮させる工程を含み、印字時の駆動波形が異なる場合、前記駆動波形の基準電位に一致させるように収縮状態を決める電位に倍率が掛けられるように設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項５】
液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御するヘッド駆動制御装置において、印字に先立ってノズル付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加するとき、前記駆動波形に先立って前記加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、前記駆動波形の印加後に前記加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、前記時間Ｔ１及びＴ２の少なくとも一方はリフィル周期の半周期以上に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、環境条件を検出する検出手段の検出結果に基づいて前記加圧室を収縮又は膨張させる時間若しくは大きさを調整することを特徴とする記載のヘッド駆動制御装置。
【請求項７】
ノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドを備える画像記録装置において、前記液滴吐出ヘッドの圧力発生手段を駆動制御する請求項１ないし６のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置を備えていることを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はヘッド駆動制御装置及び画像記録装置に関する。
【０００２】
【特許文献１】特許第３２０１０７３号公報
【０００３】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧室、液室、加圧液室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。
【０００４】
インクジェットヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆる圧電型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどが知られている。
【０００５】
ところで、圧電型インクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置において、印字に先立ってヘッドの圧電素子（電歪素子）を充電を行い、印字終了後に放電を行う方式で駆動する場合のマイグレーションの発生を防止するため、
【特許文献１】には、ヘッドの印字開始時または終了時の充電電流または放電電流を制限するようにすること、あるいは、断続的に充電又は放電を行い、印字開始時または終了時に電歪素子の電圧印加時または放電時に段階的に電圧印加または放電を行うようにすることが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した
【特許文献１】に記載のインクジェット記録装置にあっては、非印字時における充電、放電に起因する残留振動については何ら考慮されていないために、この残留振動によって印字時の滴吐出が不安定になって画像品質が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高速高品質印字を可能にするヘッド駆動制御装置及び画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、少なくとも時間Ｔ１はリフィル周期の半周期以上に設定されている構成としたものである。
【０００９】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、時間Ｔ１及びＴ２はリフィル周期の半周期以上に設定されている構成としたものである。
【００１０】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させるときに、印字開始から２画素以上前に加圧室の収縮状態を完了させるように設定されている構成としたものである。
【００１１】
これらの各本発明に係るヘッド駆動制御装置において、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる工程を含み、印字時の駆動波形が異なる場合、駆動波形の基準電位に一致させるように収縮状態を決める電位に倍率が掛けられるように設定されていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立ってノズル付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加するとき、駆動波形に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、駆動波形の印加後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、時間Ｔ１及びＴ２の少なくとも一方はリフィル周期の半周期以上に設定されている構成としたものである。
【００１３】
これらの各本発明に係るヘッド駆動制御装置においては、環境条件を検出する検出手段の検出結果に基づいて加圧室を収縮又は膨張させる時間若しくは大きさを調整することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る画像記録装置は、液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御する本発明に係るいずれかのヘッド駆動制御装置を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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は本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機構部の側面説明図である。
【００１６】
このインクジェット記録装置装置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。
【００１７】
印字機構部２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側にはヘッド１４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着している。
【００１８】
インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ１５からインクをヘッド１４内に供給する。
【００１９】
ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミングベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動される。
【００２０】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１４としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を圧電素子で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。
【００２１】
一方、給紙カセット４にセットした用紙３をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００２２】
そして、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５，３６とを配設している。
【００２３】
記録時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を排紙する。
【００２４】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７を配置している。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４をキャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００２５】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２６】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃至図５を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの要部平面説明図である。
【００２７】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路板４１と、この流路板４１の下面に接合した振動板４２と、流路板４１の上面に接合したノズル板４３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４５がノズル連通路４５ａを介して連通するインク流路である加圧室４６、加圧室４６にインクを供給するための共通液室４８にインク供給口４９を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路１７を形成している。
【００２８】
そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧室４６に対応して加圧室４６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子５２を接合し、この圧電素子５２をベース基板５３に接合している。また、圧電素子５２の間には加圧室４６、４６間の隔壁部４１ａに対応して支柱部５４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子５２と支柱部５４して形成している。支柱部５４も構成は圧電素子５１と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００２９】
さらに、振動板４２の外周部はフレーム部材４４にギャップ材を含む接着剤５０にて接合している。このフレーム部材４４には、共通液室４８となる凹部、この共通液室４８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴を形成している。このフレーム部材４４は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００３０】
ここで、流路板４１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路４５ａ、加圧室４６、インク供給路４７となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【００３１】
振動板４２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板４２は加圧室４６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部（ダイアフラム部）５５及び圧電素子５２と接合するための厚肉部（島状凸部）５６を形成するとともに、支柱部５４に対応する部分及びフレーム部材４４との接合部にも厚肉部５７を形成し、平坦面側を流路板４１に接着剤接合し、島状凸部５６を圧電素子５２に接着剤接合し、更に厚肉部５７を支柱部５４及びフレーム部材４４に接着剤５０で接合している。なお、ここでは、振動板４２を２層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部５５の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）としている。
【００３２】
ノズル板４３は各加圧室４６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４５を形成し、流路板４１に接着剤接合している。このノズル板４３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成している。また、ノズル４３の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４５の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３３】
また、ノズル板４３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、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。
【００３４】
圧電素子５２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層６１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層６２とを交互に積層したものであり、内部電極６２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極６３、共通電極６４に電気的に接続したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子５２の伸縮により加圧室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動信号が印加され充電が行われると図３中の矢印Ａ方向に伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると矢印Ａ方向とは反対方向に収縮するようになっている。
【００３５】
なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極６３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子５２で導通した共通電極６４となる。
【００３６】
そして、圧電素子５２の個別電極６３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル６５を接続し、このＦＰＣケーブル６５には各圧電素子５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極６４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。
【００３７】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子５２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、圧電素子５２に積層方向の変位が生起し、振動板４２を介して加圧室４６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル４５からインク滴が吐出される。
【００３８】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室４６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室４６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、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室４８に流入し、共通液室４８からインク供給口４９を経て流体抵抗部４７を通り、加圧室４６内に充填される。
【００３９】
なお、流体抵抗部４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００４０】
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、プリンタコントローラ７０とヘッド駆動回路７１を含むエンジンコントローラとから構成されている。プリンタコントローラ７０は、ホストコンピュータ等からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介して受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という）７２と、ＣＰＵ等からなる主制御部７３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ７４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、発振回路７６と、ヘッド１４の圧電素子５２に与える複数の駆動パルスを含む駆動波形Ｐｖを発生させる駆動波形発生手段としての駆動波形発生回路７７と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッド駆動回路７１に送信するためのＩ／Ｆ７８、環境条件としての環境温度を検出する温度検出手段である温度センサ８０等とを備えている。
【００４１】
ＲＡＭ７４は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ７５は主制御部７３によって実行する各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。主制御部７３は、Ｉ／Ｆ７２に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータをＲＡＭ７４の所定のエリアで構成した中間バッファに記憶し、読み出した中間コードデータをＲＯＭ７５に格納したフォントデータを用いてドットパターンデータに展開し、ＲＡＭ７４の異なる所定のエリアに再び記憶する。
【００４２】
主制御部７３は、記録ヘッド１４の１行分に相当するドットパターンデータが得られると、この１行分のドットパターンデータを、発振回路７６からのクロック信号ＣＫに同期して、Ｉ／Ｆ７８を介してヘッド駆動回路７１にシリアルデータＳＤで送出する。
【００４３】
ヘッド駆動回路７１は、ドライバＩＣ上に実装され、プリンタコントローラ７０からのクロック信号ＣＫ及び印字信号であるシリアルデータＳＤを入力するシフトレジスタ８１と、シフトレジスタ８１のレジスト値をプリンタコントローラ７０からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路８２と、ラッチ回路８２の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）８３と、このレベルシフタ８３でオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ回路）８４とからなる。スイッチ回路８４は、プリンタコントローラ７０の駆動波形発生回路７７からの駆動波形Ｐｖを入力するアナログスイッチアレイからなり、記録ヘッド（インクジェットヘッド）の各ノズルに対応する圧電素子５２に接続されている。
【００４４】
そして、シフトレジスタ８１にシリアル転送された印字データＳＤは、一旦、ラッチ回路８２によってラッチされる。ラッチされた印字データはレベルシフタ８３によってスイッチ回路８４のスイッチを駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧されてスイッチ手段としてのスイッチ回路８４に与えられる。
【００４５】
このスイッチ回路８４の入力側には、駆動波形発生回路７７からの駆動波形Ｐｖが印加されており、スイッチ回路８４の出力側には、圧力発生手段としての圧電素子５２が接続されている。したがって、例えば、スイッチ回路８４に加わる印字データが「１」である期間中は、駆動波形Ｐｖから得られる駆動パルス圧電素子５２に印加され、この駆動パルスＰに応じて圧電素子５２は伸縮を行う。一方、スイッチ回路８４に加わる印字データが「０」の期間中は、圧電素子５２への駆動パルスの供給が遮断される。
【００４６】
駆動波形発生回路７７は、ディスクリート回路で構成することもできるが、ここでは駆動波形Ｐｖのパターンデータを格納したＲＯＭと、このＲＯＭから読み出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器とで構成している。そして、ここでは、駆動波形発生回路７７には予め複数の駆動波形パターン（印字前にノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形（以下「回復波形」という。）パターンを含む。）を記憶しておき、出力する駆動波形を選択できるようにしている。
【００４７】
このように構成したインクジェット記録装置に含まれる本発明に係るヘッド駆動制御装置の第１実施形態について図７以降をも参照して説明する。
本発明に係るヘッド駆動制御装置においては、印字に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、時間Ｔ１及び／又は時間Ｔ２はリフィル周期の半周期以上に設定している。
【００４８】
そこで、先ず、リフィル周期を求めるための測定方法について図７を参照して説明する。
前記インクジェットヘッドの圧電素子５２に対して同図（ｂ）に示すような駆動パルスを印加する。なお、図中の矢印はインク滴を吐出させるタイミングを示している。そして、放電パルスの立ち下げ時間、充電パルスの立ち上げ時間を一定にして保持時間を変化させながら吐出滴体積Ｍｊを求めると、同図（ａ）に示すような特性が得られる。
【００４９】
ここで、図７（ｂ）において、電圧が圧電素子５２に印加され充電されている状態は、圧電素子５２が図３中の矢印Ａ方向に撓み加圧室４６の容積を収縮させている状態となっている。
【００５０】
次に、放電パルスを印加すると、圧電素子５２が図３中矢印Ａ方向と反対方向に撓み、加圧室４６の容積を膨張させ、加圧室４６の内部に負圧が生じる。その結果、メニスカスはノズル４５の開口部から加圧室４６へ向かって大きく引き込まれ、同時に流体抵抗部４７を通じて共通液室４８へも微量のインクが流れ出る。
【００５１】
そして、放電パルスを印加した後、保持パルスが印加されている間、加圧室４６へ共通液室４８からインクが供給される。したがって、メニスカスは加圧室４６のインクが多くなるにつれ、ノズル４５の開口部へ向かって盛り上がって行く。
【００５２】
このとき、インクメニスカス位置と吐出滴体積Ｍｊとは相関があり、図３（ｂ）に実線で示す駆動パルスを印加した時には、インクが共通液室４８から流入して、メニスカスがノズル４５の開口部へ向かって盛り上がっている途中であることを示している。また、破線矢印の駆動パルスを印加した時には、メニスカスは最大に盛り上がっている状態となる。さらに、仮想線矢印の駆動パルスを印加した時には、インクが共通液室４８側へ流出して、メニスカスがノズル４５の開口部から加圧室４６へ向かっている途中であることを示している。
【００５３】
そして、共通液室４８と加圧室４６とのインク流出、流入はインクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌで減衰振動を繰り返し、最終的にはメニスカスが安定する。
【００５４】
ここで、メニスカスが最大に盛り上がっている状態（破線矢印の駆動パルスのとき）は、ほぼインクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分である（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）ので、吐出滴体積Ｍｊが最大になる保持パルスの時間を測定により求めることで、インクのリフィル周期を求めることができる。
【００５５】
次に、インク滴が吐出しない程度の充電パルスを印加し、その立ち上げ時間を変化させながら、図８中のＢ部に示すような駆動パルスを更に印加してインク滴を吐出させたときの吐出滴体積Ｍｊを求めると同図（ａ）に示すような特性が得られる。
【００５６】
図８（ｂ）において充電パルスを圧電素子５２に印加すると、圧電素子５２が図３中矢印Ａ方向に撓み加圧室４６の容積を収縮させて行く。収縮させる時間が短いと（実線の駆動パルスのとき）、共通液室４８へ流出するインク量が少ないので、メニスカスは加圧室４６の容積が減少するにつれノズル４５の開口部へ向かって盛り上がって行く。反対に、収縮させる時間が長いと（破線或いは仮想線の駆動パルスのとき）、共通液室４８へ流出するインク量が充分あるので、メニスカスはほぼ安定した位置に止まって安定した状態を維持する。
【００５７】
実験的に、充電パルスの立ち上げ時間又は充電パルスの立ち上げ時間とインクを吐出させるまでの時間との合計の時間を、インクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）以上に設定することで、メニスカスはほぼ安定した位置に止まって安定した状態を維持することが確認された。
【００５８】
次に、片方向印字で記録する場合について図９及び図１０を参照して説明する。
片方向印字は、図９に示すように、例えば、ヘッドＨが図中の実線矢印（紙面上左から右）の主走査方向に移動しながらインク滴を吐出させて印字を行い、１ライン印字終了後の改行時は破線矢印（紙面上右から左）の主走査方向にインク滴は吐出させずに移動し、所定の移動量だけ紙送りした後印字を再開する印字方式である。
【００５９】
このとき、図１０に示すように、駆動パルス（駆動波形）の基準電位がゼロでない場合、印字が終了し、改行時の動作を行っている間は圧電素子の電荷を放電させることが信頼性上必要である。また、片方向印字の場合、印字終了時の立ち下げ時間Ｔ２は短く、メニスカスがある程度振動しても、印字を開始するまでの時間は充分取れるので、その間にメニスカスを安定させることが可能である。
【００６０】
しかしながら、印字を開始するために、印字に先立って加圧室４６を時間Ｔ１で初期状態から収縮させるために所定の基準電位にする場合、図１０（Ｂ）に示すように、立ち上げ時間Ｔ１ａが短いと、前述したようにメニスカスは安定せずに振動状態になってしまい、吐出状態も不安定になりやすい。
【００６１】
そこで、図１０（Ａ）に示すように、印字に先立って加圧室４６を初期状態から収縮させるための立ち上げ時間Ｔ１を、インクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）以上に設定することで、メニスカスは安定し、吐出状態も安定する。
【００６２】
このように、印字に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、少なくとも時間Ｔ１だけはリフィル周期の半周期以上に設定することで、片方向印字の印字開始時におけるノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出的体積Ｍｊのばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、高品質画像を記録できるようになる。
【００６３】
次に、双方向印字で記録する場合について図１１及び図１２を参照して説明する。
双方向印字は、図１１に示すように、例えばヘッドが図中の矢印（紙面上左から右）の主走査方向に移動しながらインク滴を吐出させて印字を行い、１ライン印字終了後も所定の移動量だけ紙送りした後最初と反対向き（紙面上右から左）に主走査方向にインク滴は吐出させて移動する印字方式である。
【００６４】
このとき、図１２に示すように駆動パルス（駆動波形）の基準電位がゼロでない場合、印字が終了し改行時の動作を行っている間は圧電素子の電荷を放電させることが信頼性上必要である。また、双方向印字の場合、片方向印字と違い、印字終了時から印字再開までの時間が短いので、印字終了後に加圧室を膨張させて初期状態に戻すための時間である立ち下げ時間Ｔ２もメニスカスを安定させるように設定することが必要である。
【００６５】
したがって、立ち下げ時間Ｔ２及び立ち上げ時間Ｔ１の両方をインクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）以上に設定することで、メニスカスは安定し、吐出状態も安定化することができる。
【００６６】
このように、印字に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、時間Ｔ１及び時間Ｔ２はリフィル周期の半周期以上に設定することで、片方向印字の印字開始時、及び双方向印字の印字開始時又は１ライン印字終了時におけるノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出滴体積Ｍｊばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、高画質記録を行なうことができるようになる。
【００６７】
次に、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる場合の収縮状態完了のタイミングとドット密度との関係について図１３を参照して説明する。
ドット密度が６００ｄｐｉの場合、同図（ａ）に示すように、１滴の大きさ（直径）は約４２μｍのドットである。ここで、例えば、駆動周期１６ｋＨｚでインク吐出を行うとすると、６２．５μｓｅｃ置きに１ドット分、ヘッドが移動するように設定すれば、１ラインを形成することができる。
【００６８】
この場合、通常のヘッドのインクのリフィル周期は数十〜百数十μｓｅｃになるので、インクのリフィル周期の半分以上となるのは２ドット分（２画素分）、この場合は期間にして１２５μｓｅｃあれば充分である。
【００６９】
そこで、この期間を基準電位までの立ち上げを行うことで、い、メニスカス安定時間とすることで、３ドット目からは安定して印字を行うことができる。したがって、同図（ｂ）に示すように、印字開始から２画素以上前に加圧室の収縮状態が完了するように駆動波形の立ち上がりが完了するように設定する。
【００７０】
このように、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる場合、印字開始から２画素以上前に加圧室の収縮状態が完了するように駆動波形を設定することで、印字開始時におけるノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出滴体積Ｍｊのばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、高品質画像を記録できるようになる。
【００７１】
次に、第２実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図１４をも参照して説明する。
印字時の駆動波形の基準電位を異ならせる場合には、例えば、同図に示すように、駆動波形Ａ（基準電位Ｖａ）と駆動波形Ｂ（基準電位Ｖｂ）が必要である場合には、立ち上げ及び立ち下げパルス用の駆動波形を用意し、時間Ｔ１、Ｔ２を固定にしておいて、印字時の駆動波形の基準電位になるように倍率を掛ける制御（処理）を行う設定としている。
【００７２】
これは、駆動波形発生回路７７内に、例えば、駆動波形毎に基準電位設定のための倍率を格納する記憶部と、倍率を掛ける処理部とを備えている。これにより、同図に一点鎖線で示す駆動波形Ａに所定の倍率を掛けて同図に実線で示す駆動波形Ｂを生成することができる。
【００７３】
このように、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる工程を含み、印字時に異なる駆動波形を生成して出力させる場合、駆動波形の基準電位に一致させるように収縮状態を決める電位に倍率が掛けられるように設定することで、印字時の駆動波形毎に基準電位にするための駆動波形パターンを備える必要がなくなり、記憶手段の記憶容量の増加を招くことなく異なる駆動波形を出力でき、しかも、立ち上がり時間Ｔ１、立下り時間Ｔ２をインクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）以上に設定することが容易にできる。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図１５を参照して説明する。
この実施形態では、印字前にノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形（以下「回復波形ＲＰ」という。）を印加するようにしている。
【００７５】
このとき、片方向印字、双方向印字に関わらず、印字開始直前に回復波形ＲＰを印加する場合は、立ち上げパルス用の駆動波形を用いて印字時の駆動波形の基準電位に設定した後、回復波形ＲＰが印加されるように設定する。これは、図６の駆動波形発生回路７７内にこのような処理を行う構成を組み込んでおけばよい。ここでも、立ち上げパルスの時間Ｔ１はインクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）以上に設定している。
【００７６】
また、同様に１ライン印字終了時に回復波形ＲＰを印加する場合は、回復波形Ｒｐが印字時の駆動波形に続いて印加されるようにし、立ち下げパルス用の駆動波形を用いて圧電素子の電荷を放電するような設定を図６の駆動波形発生回路７７内に組み込んでおく。ここで、特に、２パス印字のときには、立ち下げパルスの時間Ｔ２はインクのリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌの半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌ）以上に設定することが必要である。
【００７７】
このように、印字に先立ってノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加する場合、駆動波形に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、駆動波形の印加後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御し、少なくとも時間Ｔ１、Ｔ２どちらか一方はリフィル周期の半周期以上に設定することで、非印字の間にノズル開口付近をリフレッシュできるので印字品質低下を防止でき、かつ、引き続き行われる印字開始時においてもノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出滴体積Ｍｊのばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、より高い画像品質で記録することができるようになる。
【００７８】
次に、本発明の第４実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図１６をも参照して説明する。
環境条件、ここでは環境温度が変化した場合、インクの粘度が変化するので、インクのリフィル周期も変化する。図１６（ｂ）には、環境温度が低温の場合（実線）、常温の場合（破線）、高温の場合（二点鎖線）を示している。
【００７９】
環境温度が高温ほどリフィル周期Ｔｒｅｆｉｌｌは短くなる。そこで、リフィル周期を使用環境温度が一番低い場合（インク粘度は高い）で設定しておけば、環境温度がそれ以上高くなってもリフィル周期の半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌｌ）以上は確保できる。
【００８０】
しかしながら、環境温度が低い場合はインク粘度は高くなりメニスカスは動きにくくなるが、環境温度が高い場合はインク粘度は低くなりメニスカスは動きに易くなる。したがって、環境温度が高い場合には基準電位を低くしてメニスカスの振動を極力抑える必要がある。
【００８１】
そこで、同図（ａ）に示すように、駆動波形も環境温度に応じて、例えば低温の場合には実線で示す基準電位の駆動波形、常温の場合には破線で示す基準電位の駆動波形、高温の場合に二点鎖線で示す基準電位の駆動波形というように、駆動波形を環境温度に応じて選択して出力させる。この場合、いずれの基準電位の駆動波形についても、印字に先立って加圧室を収縮させるための立ち上がり時間Ｔ１は低温のときのリフィル周期の半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌｌ）以上に設定している。
【００８２】
また、環境温度の検出結果に応じて加圧室を収縮させる時間及び／又は膨張させる時間を調整することもでき、この場合も、駆動波形発生回路７７に環境温度に応じた複数の駆動波形パターンを格納しておき、これを選択して出力するようにすればよい。ただし、この場合でも印字に先立って加圧室を収縮させるための立ち上がり時間Ｔ１、及び／又は印字終了後加圧室を膨張させるための立下り時間Ｔ２は当該温度におけるリフィル周期の半分（０．５×Ｔｒｅｆｉｌｌ）以上に設定する。
【００８３】
このように、環境条件の検出結果、特に温度検出手段からの温度検出結果に基づいて加圧室を収縮または膨張させる時間、若しくは駆動波形の基準電位の大きさを調整するようにすることで、環境条件が変化してもノズルメニスカスを常に安定させることができ、安定した滴吐出を行うことができる。
【００８４】
そして、上述したようなヘッド駆動制御装置を備えたインクジェット記録装置によれば、常に安定した高印字品質の画像を得ることができる。
【００８５】
なお、上記実施形態においては、圧電素子はｄ３３方向変位のＰＺＴを前提にしたが、たわみ振動型のＰＺＴでもよい。しかし、ｄ３３方向変位のＰＺＴを用いた方が、素子の信頼性が高い。また、本発明に係る画像記録装置としてインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置に適用したが、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどを搭載する画像記録装置にも適用することできる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、印字に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、時間Ｔ１だけ、或いは時間Ｔ１及びＴ２の両者をリフィル周期の半周期以上に設定したので、吐出状態の不安定性を防止することができて高画質記録が可能になる。
【００８７】
発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる場合、印字開始から２画素以上前に加圧室の収縮状態が完了するように設定したので、吐出状態の不安定性を防止することができて高画質記録が可能になる。
【００８８】
発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、印字に先立ってノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加し、駆動波形に先立って加圧室を時間Ｔ１で初期状態から収縮させ、駆動波形の印加後に加圧室を時間Ｔ２で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、少なくとも時間Ｔ１、Ｔ２のいずれか一方はリフィル周期の半周期以上に設定したので、より画像品質を向上することができる。
【００８９】
本発明に係る画像記録装置によれば、本発明に係るヘッド駆動制御装置を備えたので、常に安定した高印字品質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の一例を示す斜視説明図
【図２】同記録装置の機構部の側断面説明図
【図３】同記録装置の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの一例を説明するヘッドの液室長辺方向に沿う断面説明図
【図４】同ヘッドの液室短辺方向に沿う断面説明図
【図５】同ヘッドの要部平面説明図
【図６】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図７】本発明に係るヘッド駆動制御装置で用いるリフィル周期の測定方法の説明に供する説明図
【図８】回復波形を用いる場合のリフィル周期の測定方法の説明に供する説明図
【図９】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第１実施形態における片方向印字方式について説明に供する説明図
【図１０】同じく片方向印字方式における立ち上がり時間Ｔ１及び立ち下がり時間Ｔ２の説明に供する説明図
【図１１】同実施形態における両方向印字方式について説明に供する説明図
【図１２】同じく両方向印字方式における立ち上がり時間Ｔ１及び立ち下がり時間Ｔ２の説明に供する説明図
【図１３】ドット密度と立ち上がり時間との関係の説明に供する説明図
【図１４】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第２実施形態の説明に供する説明図
【図１５】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第３実施形態の説明に供する説明図
【図１６】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第４実施形態の説明に供する説明図
【符号の説明】
１３…キャリッジ、１４…記録ヘッド、４１…流路板、４２…振動板、４３…ノズル板、４５…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室、５２…圧電素子、７１…ヘッド駆動回路、７７…駆動波形発生回路、８４…スイッチ回路。
【図１】
2004160903.tif 000003
【図２】
2004160903.tif 000004
【図３】
2004160903.tif 000005
【図４】
2004160903.tif 000006
【図５】
2004160903.tif 000007
【図６】
2004160903.tif 000008
【図７】
2004160903.tif 000009
【図８】
2004160903.tif 000010
【図９】
2004160903.tif 000011
【図１０】
2004160903.tif 000012
【図１１】
2004160903.tif 000013
【図１２】
2004160903.tif 000014
【図１３】
2004160903.tif 000015
【図１４】
2004160903.tif 000016
【図１５】
2004160903.tif 000017
【図１６】
2004160903.tif 000018