(57)【要約】【課題】低温時に滴体積Ｍｊを小さくできず、画像品質が低下する。【解決手段】駆動波形発生回路７７は、加圧室４６の容積を膨張させる第１の波形要素Ｐ１と、当該加圧室４６の膨張状態を保持する第２の波形要素Ｐ２と、当該膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第３の波形要素Ｐ３とを含む駆動波形Ｐｖを出力し、加圧室４６の容積の膨張開始時における第１の波形要素Ｐ１と第２の波形要素Ｐ２との電位差を第１の電位差ΔＶ１とし、加圧室４６の容積の収縮終了時における第３の波形要素Ｐ３と第２の波形要素Ｐ２との電位差を第２の電位差ΔＶ２としたとき、検出温度が高温のときには第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を小さくし、低温のときには第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を大きくする駆動波形Ｐｖを出力する。【選択図】　図７
2004042576.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、少なくとも、前記加圧室の容積を膨張させる第１の波形要素と、この第１の波形要素による加圧室の容積の膨張状態を保持する第２の波形要素と、前記加圧室の容積を前記膨張状態から収縮させて液滴を吐出させる第３の波形要素とを含む駆動パルスを出力する駆動波形発生手段を備え、前記加圧室の容積の膨張開始時における前記第１の波形要素と前記第２の波形要素との電位差を第１の電位差とし、前記加圧室の容積の収縮終了時における前記第３の波形要素と前記第２の波形要素との電位差を第２の電位差としたとき、環境温度が予め定めた第１の設定温度よりも高いときには前記第１の電位差と第２の電位差との差を小さくし、環境温度が予め定めた第２の設定温度よりも低いときには前記第１の電位差と第２の電位差との差を大きくする手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第１の電位差が前記第２の電位差よりも大きい駆動波形を生成出力し、前記第１の波形要素の電位を変化させる手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第２の電位差が前記第１の電位差よりも大きい駆動波形を生成出力し、前記第３の波形要素の電位を変化させる手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項４】
インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、少なくとも、前記液滴吐出ヘッドの加圧室の容積を膨張させる第１の波形要素と、この第１の波形要素による加圧室の容積の膨張状態を保持する第２の波形要素と、前記加圧室の容積を前記膨張状態から収縮させて液滴を吐出させる第３の波形要素とを含む駆動パルスを出力する駆動波形発生手段と、環境温度を検出する温度検出手段とを備え、前記加圧室の容積の膨張開始時における前記第１の波形要素と前記第２の波形要素との電位差を第１の電位差とし、前記加圧室の容積の収縮終了時における前記第３の波形要素と前記第２の波形要素との電位差を第２の電位差としたとき、環境温度が予め定めた第１の設定温度よりも高いときには前記第１の電位差と第２の電位差との差を小さくし、環境温度が予め定めた第２の設定温度よりも低いときには前記第１の電位差と第２の電位差との差を大きくする手段を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェット記録装置において、前記第１の電位差が前記第２の電位差よりも大きい駆動波形を生成出力し、前記第１の波形要素の電位を変化させることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のインクジェット記録装置において、前記第２の電位差が前記第１の電位差よりも大きい駆動波形を生成出力し、前記第３の波形要素の電位を変化させ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】
【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】
【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。なお、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。
【０００３】
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ピエゾ型のもの（特開平２−５１７３４号公報参照）、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（特開昭６１−５９９１１号公報参照）、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（特開平６−７１８８２号公報参照）などが知られている。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドの中には、振動板を加圧室側に押し込み、加圧室内の容積を小さくすることでインク滴を吐出させる押し打ち法で駆動するものと、振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内の内容積を広げた状態から元の容積になるように振動板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる引き打ち法で駆動するものとがある。
【０００５】
また、インクジェットヘッドにおいては、異なる環境では温度変化に伴いインクの粘度が変化し、インク滴の速度Ｖｊが速くなったり遅くなったりすることにより記録用紙上での滴の着弾位置がずれたり、インク滴の体積Ｍｊが大きくなったり小さくなったりすることにより、画質の濃淡が変化したり、画質が変化することになる。また、インク滴の速度Ｖｊが速くなったり遅くなることにより、噴射曲がりが起きたり、それに伴って噴射ダウンなどが起こってしまうことがある。
【０００６】
そこで、引き打ち法タイプで環境温度変化を考慮したピエゾ型ヘッドの駆動方法としては、例えば特開平１１−２６８２６６号公報に記載されているが、図１４に示すようにに、圧力発生室を膨張させる第１の信号Ｐ１と、当該圧力発生室の膨張状態を保持する第２の信号Ｐ２と、当該膨張状態から圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第３の信号Ｐ３とを発生させ、温度検出手段の温度検出結果に基づいて、高温のときには第１の信号Ｐ１と第２の信号Ｐ２との第１の電位差ΔＶ１と第３の信号Ｐ３と第２の信号Ｐ２との第２の電位差ΔＶ２との差を拡大（大きく）させ、低温のときには第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を圧縮（小さく）させることが知られている。
【０００７】
すなわち、高温のときには、第１の信号Ｐ１の電位及び第３の信号Ｐ３の電位を破線図示のように低くするが、第１の信号Ｐ１の電位よりも第３の信号Ｐ３の電位の低下分を大きくすることで、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を拡大する。これに対し、低温のときには、、第１の信号Ｐ１の電位及び第３の信号Ｐ３の電位を仮想線図示のように高くするが、第１の信号Ｐ１の電位よりも第３の信号Ｐ３の電位の増加分を大きくすることで、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を縮小する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクジェットヘッドの駆動方法にあっては、高温のときには第１の電位差と第２の電位差との差を大きく、低温のときには第１の電位差と第２の電位差との差を小さくするため、低温時には常温時よりメニスカスが引けていない状態で、圧力発生室を収縮させたり、メニスカスが引けていても圧力発生室を余分に収縮させるため、インク滴の吐出体積Ｍｊが大きくなる。
【０００９】
すなわち、インク粘度が温度によって変化することで、温度ではインク滴吐出速度Ｖｊが速くなり、低温ではインク滴の吐出速度Ｖｊが遅くなるが、インク滴の体積Ｍｊは図５に実線で示すように、高温でも低温でも大きくなる。
【００１０】
ここで、低温時に第１の電位差と第２の電位差との差を小さくすると、低温時には常温時よりノズルのメニスカスが引けていない状態で圧力発生室を収縮させたり、メニスカスが引けていても圧力発生室を余分に収縮させることになるため、インク滴の吐出体積Ｍｊも同図に仮想線で示すように大きくなる。
【００１１】
このように、上述した従来のインクジェットヘッドの駆動方法にあっても、温度が変化することで、インク滴の吐出速度Ｖｊや吐出体積Ｍｊが変動して画像品質が低下するという課題がある。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、環境温度変化による画像品質の低下を防止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。
【００１３】
【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、少なくとも、加圧室の容積を膨張させる第１の波形要素と、この第１の波形要素による加圧室の容積の膨張状態を保持する第２の波形要素と、加圧室の容積を膨張状態から収縮させて液滴を吐出させる第３の波形要素とを含む駆動パルスを出力する駆動波形発生手段を備え、加圧室の容積の膨張開始時における第１の波形要素と第２の波形要素との電位差を第１の電位差とし、加圧室の容積の収縮終了時における第３の波形要素と第２の波形要素との電位差を第２の電位差としたとき、環境温度が予め定めた第１の設定温度よりも高いときには第１の電位差と第２の電位差との差を小さくし、環境温度が予め定めた第２の設定温度よりも低いときには第１の電位差と第２の電位差との差を大きくする手段を備えたものである。
【００１４】
ここで、第１の電位差が第２の電位差よりも大きいときには第１の波形要素の電位を変化させ、第２の電位差が第１の電位差よりも大きいときには第３の波形要素の電位を変化させることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る画像記録装置は、少なくとも、液滴吐出ヘッドの加圧室の容積を膨張させる第１の波形要素と、この第１の波形要素による加圧室の容積の膨張状態を保持する第２の波形要素と、加圧室の容積を膨張状態から収縮させて液滴を吐出させる第３の波形要素とを含む駆動パルスを出力する駆動波形発生手段と、環境温度を検出する温度検出手段とを備え、加圧室の容積の膨張開始時における第１の波形要素と第２の波形要素との電位差を第１の電位差とし、加圧室の容積の収縮終了時における第３の波形要素と第２の波形要素との電位差を第２の電位差としたとき、環境温度が予め定めた第１の設定温度よりも高いときには第１の電位差と第２の電位差との差を小さくし、環境温度が予め定めた第２の設定温度よりも低いときには第１の電位差と第２の電位差との差を大きくする構成としたものである。
【００１６】
ここで、第１の電位差が第２の電位差よりも大きいときには第１の波形要素の電位を変化させ、第２の電位差が第１の電位差よりも大きいときには第３の波形要素の電位を変化させることが好ましい。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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インク供給穴５１（図５参照）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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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４７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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、インクジェットヘッド１４への駆動波形Ｐｖを発生させる駆動波形発生手段としての駆動信号発生回路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。なお、主走査及び副走査並びに信頼性維持回復機構の係わる駆動制御を行う部分の図示は省略している。
【００４３】
ＲＡＭ７３は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ７４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。
【００４４】
主制御部１６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。
【００４５】
ヘッド駆動回路７１は、ドライバＩＣ５９上に実装され、プリンタコントロー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１０の駆動波形発生回路７７からの駆動波形Ｐｖを入力し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。
【００４６】
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。
【００４７】
このスイッチ回路８４の入力側には、駆動波形発生回路７８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Ｐが圧電素子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Ｐの供給が遮断される。
【００４８】
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には予め環境温度に対応する複数の駆動波形パターンを記憶しておき、温度センサ８０で検出された環境温度（検出温度）に応じて出力する駆動波形を選択するようにしている。
【００４９】
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実施形態について説明する。
先ず、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を参照して説明する。この第１実施形態は、圧電常数がｄ３３である圧電素子５２を備えたインクジェットヘッドを引き打ち法で駆動してインク滴を形成するものである。
【００５０】
この実施形態で用いる駆動波形Ｐｖ（駆動パルスＰ）は、図７に示すように、少なくとも、加圧室（圧力発生室）４６の容積を膨張させる第１の波形要素（第１の信号）Ｐ１と、当該加圧室４６の膨張状態を保持する第２の波形要素（第２の信号）Ｐ２と、当該膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第３の波形要素（第３の信号）Ｐ３とを含む波形である。
【００５１】
この駆動波形Ｐｖにおいて、加圧室４６の容積の膨張開始時における第１の波形要素Ｐ１と第２の波形要素Ｐ２との電位差を第１の電位差ΔＶ１とし、加圧室４６の容積の収縮終了時における第３の波形要素Ｐ３と第２の波形要素Ｐ２との電位差を第２の電位差ΔＶ２とする。
【００５２】
ここで、環境温度の変化によってインクの粘度が変化するので、例えば図７に実線で示す駆動波形Ｐｖを印加したときに環境温度Ｔａでインク滴の体積Ｍｊａが得られるとした場合、環境温度が高温になるに従ってインク滴の速度Ｖｊが早くなり、図８に実線で示すようにインク滴の体積Ｍｊが大きくなり、環境温度が低温になるに従ってインク滴の速度Ｖｊが遅くなり同様にインク滴の体積Ｍｊが大きくなる。
【００５３】
そこで、環境温度変化に従って、高温時には図７に破線で示すように、加圧室４６の容積の膨張開始時における第１の波形要素Ｐ１の電位及び加圧室４６の容積の収縮終了時における第３の波形要素Ｐ３の電位をそれぞれΔＶ１１、ΔＶ２１だけ低くし、このときΔＶ１１＞ΔＶ２１に設定すると、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差が小さくなる。
【００５４】
このように、高温時には、温度変化に従って第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を圧縮する（小さくする）と、吐出エネルギが小さくなり、図８に示すようにインク滴速度Ｖｊを遅くしインク滴体積Ｍｊを小さくすることができる。
【００５５】
また、環境温度変化に従って、低温時には図７に仮想線で示すように、加圧室４６の容積の膨張開始時における第１の波形要素Ｐ１の電位及び加圧室４６の容積の収縮終了時における第３の波形要素Ｐ３の電位をそれぞれΔＶ１１、ΔＶ２１だけ高くし、このときΔＶ１１＞ΔＶ２１に設定すると、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差が大きくなる。
【００５６】
このように、低温時には、温度変化に従って第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差を拡大する（大きくする）と、メニスカスの引き込み量を常温時のメニスカスの引き込み量と同じにすることができるので、図８に示すようにインク滴体積Ｍｊを小さくインク滴速度Ｖｊを速くすることができる。
【００５７】
そこで、例えば駆動波形発生回路７７のＲＯＭに駆動波形パターンとして図７に示すような三種類の波形要素を含む駆動波形パターン（実線を駆動波形Ｐｖ０、破線を駆動波形Ｐｖ１、仮想線を駆動波形Ｐｖ２とする。）を格納しておき、図９に示すように、温度センサ８０からの検出温度Ｔを取り込んで、検出温度Ｔを予め定めた第１の設定温度Ｔ１（Ｔ１＞Ｔａ）、第２の設定温度Ｔ２（Ｔａ＞Ｔ２）と比較して、Ｔ２＜Ｔ＜Ｔ１のときには駆動波形Ｐｖ０を選択して出力し、Ｔ＞Ｔ１（高温）のときには駆動波形Ｐｖ１を選択して出力し、Ｔ＜Ｔ２（低温）のときには駆動波形Ｐｖ２を選択して出力する。
【００５８】
これによって、温度変化に伴ってインク粘度が変化することによるしてインク滴の滴量Ｍｊの変動を低減することができて、画像品質の低下を抑制することができる。
【００５９】
なお、ここでは、駆動波形の切り換え温度を二種類（設定温度Ｔ１、Ｔ２）としたが、駆動波形の種類を増加して設定温度の種類を増加することでより細かい制御を行うことが可能になり、また検出温度に対して駆動波形の電位をリニアに変化させる構成とすることもできる。さらに、ここでは、予め複数種類の駆動波形パターンを格納しておき、検出温度に応じて出力する駆動波形パターンを選択するようにしたが、例えば一駆動周期内で複数の駆動波形パターンを出力して（例えば、１駆動周期内で駆動波形Ｐｖ０、Ｐｖ１、Ｐｖ２を順次出力して）、スイッチ回路で圧電素子に印加する駆動波形パターンを選択するようにすることもできる。
【００６０】
次に、ヘッド駆動制御装置の第２実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。
この第２実施形態では加圧室４６の容積の膨張開始時における第１の波形要素Ｐ１の電位を加圧室４６の容積の収縮終了時における第３の波形要素Ｐ３の電位より高く設定し、かつ、環境温度の検出結果に応じて第１の波形要素Ｐ１の電位を変化させて第１の電位差ΔＶ１と第２電位差ΔＶ２との差を変化させる。
【００６１】
すなわち、前記第１の電位差ΔＶ１が前記第２の電位差ΔＶ２より高い場合、図１１に示すように、高温ではインク滴の速度Ｖｊが速くなりインク滴の体積Ｍｊが大きくなり、低温ではインク滴の速度Ｖｊが遅くなりメニスカスが引きづらくインク滴の体積Ｍｊが大きくなる。
【００６２】
そこで、この実施形態のように、環境温度に基づいて、高温時には図１０に破線で示すように第１の波形要素Ｐ１の電位を低下させると、第１の電位差ΔＶ１が小さくなるので、第３の波形要素Ｐ３の電位を変化させないとすると、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差が小さくなる。このように第１の電位差ΔＶ１を小さくすると、吐出エネルギーが小さくなり、図１１に示すように、インク滴速度Ｖｊを遅くインク滴体積Ｍｊを小さくすることができる。
【００６３】
また、低温時には図１０に仮想線で示すように第１の波形要素Ｐ１の電位を高くすると、第１の電位差ΔＶ１が大きくなるので、第３の波形要素Ｐ３の電位を変化させないとすると、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差が大きくなる。このように第１の電位差ΔＶ１を高くすると、メニスカスの引き込み量を常温時のメニスカスの引き込み量と同じにすることができ、図１１に示すようにインク滴体積Ｍｊを小さくインク滴速度Ｖｊを速くすることができる。
【００６４】
したがって、第１の波形要素Ｐ１の電位が第３の波形要素Ｐ３の電位よりも高い場合には、第１の波形要素Ｐ１の電位を変化させて第１の電位差ΔＶ１を変化させることによって、温度変化によってインク粘度が変化してインク滴の滴量が変動してしまうことを補償することができ、画像品質の向上を図れる。
【００６５】
次に、ヘッド駆動制御装置の第３実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。
この第３実施形態では加圧室４６の容積の膨張開始時における第１の波形要素Ｐ１の電位を加圧室４６の容積の収縮終了時における第３の波形要素Ｐ３の電位より低く設定し、かつ、環境温度の検出結果に応じて第３の波形要素Ｐ３の電位を変化させて第１の電位差ΔＶ１と第２電位差ΔＶ２との差を変化させる。
【００６６】
すなわち、前記第２の電位差ΔＶ２が前記第１の電位差ΔＶ１より高い場合、図１３に示すように、高温ではインク滴の速度Ｖｊが速くなりインク滴の体積Ｍｊが大きくなり、低温ではインク滴の速度Ｖｊが遅くなりインク滴の体積Ｍｊが大きくなる。
【００６７】
そこで、この実施形態のように、環境温度に基づいて、高温時には図１２に破線で示すように第３の波形要素Ｐ３の電位を低下させると、第２の電位差ΔＶ２が小さくなるので、第１の波形要素Ｐ１の電位を変化させないとすると、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差が小さくなる。このように第２の電位差ΔＶ２を小さくすると、吐出エネルギーが小さくなり、図１３に示すように、インク滴速度Ｖｊを遅くインク滴体積Ｍｊを小さくすることができる。
【００６８】
また、低温時には図１２に仮想線で示すように第３の波形要素Ｐ３の電位を高くすると、第２の電位差ΔＶ２が大きくなるので、第１の波形要素Ｐ１の電位を変化させないとすると、第１の電位差ΔＶ１と第２の電位差ΔＶ２との差が大きくなる。このように第２の電位差ΔＶ２を高くすると、吐出エネルギーが大きくなり、図１３に示すようにインク滴体積Ｍｊを大きくインク滴速度Ｖｊを速くすることができる。
【００６９】
したがって、第３の波形要素Ｐ３の電位が第１の波形要素Ｐ１の電位よりも高い場合には、第３の波形要素Ｐ１の電位を変化させて第２の電位差ΔＶ２を変化させることによって、温度変化によってインク粘度が変化してインク滴の滴量が変動してしまうことを補償することができ、画像品質の向上を図れる。
【００７０】
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。
【００７１】
【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、加圧室の容積の膨張開始時における第１の波形要素と第２の波形要素との電位差を第１の電位差とし、加圧室の容積の収縮終了時における第３の波形要素と第２の波形要素との電位差を第２の電位差としたとき、環境温度が予め定めた第１の設定温度よりも高いときには第１の電位差と第２の電位差との差を小さくし、環境温度が予め定めた第２の設定温度よりも低いときには第１の電位差と第２の電位差との差を大きくするようにしたので、温度変化に対して適切に滴速度、滴体積を補正することができ、画像品質を向上することができる。
【００７２】
本発明に係る画像記録装置によれば、液滴吐出ヘッドの加圧室の容積の膨張開始時における第１の波形要素と第２の波形要素との電位差を第１の電位差とし、加圧室の容積の収縮終了時における第３の波形要素と第２の波形要素との電位差を第２の電位差としたとき、環境温度が予め定めた第１の設定温度よりも高いときには第１の電位差と第２の電位差との差を小さくし、環境温度が予め定めた第２の設定温度よりも低いときには第１の電位差と第２の電位差との差を大きくするようにしたので、温度変化に対して適切に滴速度、滴体積を補正することができ、画像品質を向上することができる。
【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の第１実施形態の説明に供する駆動波形の説明図
【図８】同実施形態における温度と滴体積Ｍｊの変化の説明に供する説明図
【図９】同実施形態の作用説明に供する処理フロー図
【図１０】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駆動波形の説明図
【図１１】同実施形態における温度と滴体積Ｍｊの変化の説明に供する説明図
【図１２】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駆動波形の説明図
【図１３】同実施形態における温度と滴体積Ｍｊの変化の説明に供する説明図
【図１４】従来のヘッド駆動制御装置の説明に供する駆動波形の説明図
【図１５】同駆動制御装置における温度と滴体積Ｍｊの変化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、７７…駆動波形発生回路、８４…スイッチ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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