JP2003054015A - インクジェット式記録ヘッドの駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低濃度部の粒状性が低く高濃度部では十分な
濃度が得られるような、高速で且つ高解像度な記録が可
能なインクジェット式記録ヘッドの駆動装置及び駆動方
法を提供すること。 【解決手段】 同一ノズルから階調に応じて複数の大き
さのドットを異なるタイミングで吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッドの駆動装置及び駆動方法に関し、特に複数の
インク吐出量と吐出タイミングが設定可能なインクジェ
ット式記録ヘッドの駆動装置及び駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式の記録装置では、記録
素子として多数のノズルを備えた記録ヘッドを有し、こ
の記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら、記録
媒体上にインク滴を吐出することで、所望の画像を形成
する。

【０００３】記録する画像データは、ホストコンピュー
タから記録装置に入力され、記録装置ではこれをドット
パターンデータに展開する。そして、このドットパター
ンに基づいて、記録ヘッドの各ノズルからインク滴を所
定のタイミングで吐出させ、記録媒体に着弾させること
により、記録媒体上に画像を形成していくのである。

【０００４】このようにインクジェット式の記録装置で
は、各ノズルが各記録画素へインク滴を吐出するかしな
いかのオンオフ制御で記録がなされるため、１つの記録
画素では灰色等の中間階調を表現することはできない。
そこで、例えば、１つの入力画素を４×４，８×８等の
複数の記録画素（ドット）で表現することにより、所定
のエリアで中間階調を実現する方法が採用されている。
例えば、４×４のドットマトリクスで１つの入力画素を
表現すると、１６階調（全白を含めると１７階調）の濃
淡レベルを表すことができるのである。

【０００５】このように、インクジェット記録装置で
は、１つの入力画素に対し、複数の記録画素からなる所
定のエリアで、入力画像データの階調表現を行って記録
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
では、階調性を高めるために、より広いエリアで入力画
素の階調を表現しようとすると、実質的な画像の解像度
が低下してしまうという問題があった。

【０００７】また、数段階の階調が表現できるにして
も、記録媒体上の１つのドット径があまり大きいと、低
濃度領域の粒状性が目立ってしまうので、ドット径をあ
る程度以下に押さえる必要がある。しかし、ドット径を
小さくすると、今度は高濃度領域を記録する際に多くの
インク滴を吐出する必要があり、記録速度を低下させる
原因になってしまう。例えば、通常のドット径を半分に
した小径のドットを用いる場合は、通常の記録ドット径
を用いた場合の４倍の記録時間を要さないと、高濃度部
で同じ画像濃度が得られないのである。もし、画像濃度
を保ったまま、記録速度も低下させないとするならば、
インク滴を吐出する駆動周波数を４倍に高めるか、ある
いはノズル数を４倍に増やす必要があるが、いずれも容
易に実現できるものではない。

【０００８】このように、低濃度部の粒状性を押さえつ
つ、記録速度を落とさずに高濃度部で十分な濃度を得ら
れる為に、また、階調表現を行うのに広いエリアを用い
て解像度を損なわない為には、同一のノズルから異なる
大きさのドット径を記録させ、１つの記録画素で数段階
の階調記録が可能になれば良い。この様な技術は、特公
平４−１５７３５号公報、米国特許第５，２８５，２１
５号明細書にて既に開示されている。上記公報によれ
ば、複数のパルス信号を加えることによって微少なイン
ク滴を複数発生させ、記録媒体上に着弾する前に、これ
ら複数の微少インク滴を合体させることにより、適切な
量のインク滴を生成するようになっている。このように
すれば、１つの記録画素に対し、複数段階のドット径で
の記録が可能になり、階調表現の為に必要なエリアを予
め小さくすることができる。また、低濃度部では、微少
インク滴のままで記録するため、粒状性が目立たず、高
濃度部では、微少インク滴が合体された大きなインク滴
で記録するため、十分な濃度を得ることが出来るのであ
る。

【０００９】しかしながら、実際問題として、インク飛
翔中の合体は困難であり、高性能な制御技術を必要とす
る。また、インク滴が吐出されてから記録媒体に着弾す
る間の僅かな時間に合体を完了させる必要があるため、
合体させるインク滴の数にも限りがあり、ドット径の可
変範囲も余り大きく出来ないという問題があった。

【００１０】従って、上記特許公報によっても、先に挙
げた問題、すなわち、低濃度部の粒状性を押さえつつ、
記録速度を落とさずに高濃度部で十分な濃度が得られ
る、また、階調表現を行うのに広いエリアを用いて解像
度を損なわない技術は未だ満足の行くものではなかっ
た。

【００１１】本発明は、上述の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的とするところは、低濃度
部の粒状性が低く高濃度部では十分な濃度が得られるよ
うな、高速で且つ高解像度な記録が可能なインクジェッ
ト式記録ヘッドの駆動装置及び駆動方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
圧力発生素子に駆動電圧を印加することにより、インク
滴を吐出可能な記録素子を複数備えたインクジェット式
記録ヘッドの駆動装置において、前記駆動電圧として複
数の異なる駆動波形が発生可能な駆動波形発生手段を有
し、前記複数の異なる駆動波形は、互いに電圧値の大き
さ及び発生タイミングが異なっていることを特徴とす
る。

【００１３】また、圧力発生素子に駆動電圧を印加する
ことにより、インク滴を吐出可能な記録素子を複数備え
たインクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、前
記駆動電圧として複数の異なる駆動波形を用意し、前記
複数の異なる駆動波形は、互いに電圧値の大きさ及び発
生タイミングが異なっていることを特徴とする。

【００１４】以上の構成に因れば、同一ノズルから階調
に応じて複数の大きさのドットを異なるタイミングで吐
出することが出来るので、低階調部では粒状性の目立た
ない小液滴で、高階調部では１つの大液滴で記録しつ
つ、両者の記録媒体での着弾位置を揃えることが可能と
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００１６】１−１. 全体構成 本例の記録装置はシリアルスキャン方式のインクジェッ
ト記録装置であり、ガイド軸によって、キャリッジが主
走査方向に移動自在にガイドされている。キャリッジ
は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベル
ト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動され
る。キャリッジには、記録ヘッドと、その記録ヘッドに
インクを供給するインクタンクが搭載される。記録ヘッ
ドとインクタンクは、インクジェットカートリッジを構
成するものであってもよい。被記録媒体としての用紙
は、装置の前端部に設けられた挿入口から挿入された
後、その搬送方向が反転されてから、送りローラによっ
て副走査方向に搬送される。記録装置は、記録ヘッドを
主走査方向に移動させつつ、プラテン上の用紙の記録領
域に向かってインクを吐出させる記録動作と、その記録
幅に対応する距離だけ用紙を副走査方向に搬送する搬送
動作と、を繰り返すことによって、用紙上に順次画像を
記録する。

【００１７】キャリッジの移動領域における図中の左端
には、キャリッジに搭載された記録ヘッドの吐出口の形
成面と対向する回復系ユニット（回復処理手段）が設け
られている。回復系ユニットには、記録ヘッドの吐出口
のキャッピングが可能なキャップと、そのキャップ内に
負圧を導入可能な吸引ポンプなどが備えられており、吐
出口を覆ったキャップ内に負圧を導入することにより、
吐出口からインクを吸引排出させて、記録ヘッドの良好
なインク吐出状態を維持すべく回復処理（「吸引回復処
理」ともいう）をする。また、キャップ内に向かって、
吐出口から画像の寄与しないインクを吐出させることに
よって、記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持すべ
く回復処理（「吐出回復処理」ともいう）をすることもで
きる。

【００１８】図１は、上記インクジェット式記録装置の
機能ブロック図である。

【００１９】インクジェット式記録装置は、プリンタコ
ントローラ１と記録エンジン２とから構成される。プリ
ンタコントローラ１は、図外のホストコンピュータ等か
らの記録データ等を受信するインターフェース（以下
「Ｉ／Ｆ」という）３と、各種データの記憶等を行うＲ
ＡＭ４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶し
たＲＯＭ５と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、ドットパ
ターンデータ（ビットマップデータ）に展開された記録
データにより記録ヘッド１０への駆動信号を発生させる
「駆動信号発生手段」としての駆動信号発生回路８と、
複数段階の吐出タイミングの切り替えを行う「吐出タイ
ミング発生手段」としての吐出タイミング発生回路７
と、駆動信号等を記録エンジン２に送信するためのＩ／
Ｆ９とを備えている。

【００２０】Ｉ／Ｆ３は、例えばキャラクタコード、グ
ラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデー
タまたは複数のデータからなる記録データをホストコン
ピュータ等から受信する。また、Ｉ／Ｆ３は、ホストコ
ンピュータに対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレ
ッジ信号（ＡＣＫ）等を出力することができる。

【００２１】ＲＡＭ４は、受信バッファ４Ａ、中間バッ
ファ４Ｂ、出力バッファ４Ｃ及びワークメモリ（図示せ
ず）等として利用されるものである。受信バッファ４Ａ
には、Ｉ／Ｆ３が受信したホストコンピュータからの記
録データが一時的に記憶される。中間バッファ４Ｂに
は、制御部６によって中間コードに変換された中間コー
ドデータが記憶される。出力バッファ４Ｃには、記録用
データをデコードした後のドットパターンデータが展開
される。ＲＯＭ５は、制御部６によって実行される各種
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。

【００２２】制御部６は、受信バッファ４Ａ内の記録デ
ータを読み出して中間コードに変換し、この中間コード
データを中間バッファ４Ｂに記憶させる。次に、制御部
６は、中間バッファ４Ｂから読み出した中間コードデー
タを解析し、ＲＯＭ５内のフォントデータ及ぴグラフィ
ック関数等を参照して中間コードデータをドットパター
ンデータに展開する。この展開されたドットパターンデ
ータは、必要な装飾処理が行われた後、出力バッファ４
Ｃに記憶される。

【００２３】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１スキャン分
のドットパターンデータを用いて、吐出タイミング発生
回路７と駆動振動発生回路８とにより生成された信号
は、Ｉ／Ｆ９を介して記録ヘッド１０にシリアル伝送さ
れる。出力バッファ４Ｃから１スキャン分のドットパタ
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記録データは、後述
するように、各ノズルの階調データに変換される。

【００２４】記録エンジン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、紙送りモータ及び紙送りローラ等か
らなり、記録紙等の記録媒体を順次送りだして副走査を
行うものである。キャリッジ機構１２は、記録ヘッド１
０を搭載するキャリッジと、該キャリッジをタイミング
ベルト等を介して走行させるキャリッジモータ等からな
り、記録ヘッド１０を主走査させるものである。

【００２５】記録ヘッド１０は、紙送り方向に例えば６
４個等の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。ドットパターンデータ
から展開された階調データより生成されたタイミングデ
ータは、駆動信号発生回路７からのクロック信号（Ｃ
Ｋ）に同期して、Ｉ／Ｆ９からシフトレジスタ１３にシ
リアル伝送される。このシリアル転送されたタイミング
データ（ＳＩ）は、一旦、ラッチ回路１４によってラッ
チされる。ラッチされたタイミングデータは、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
が駆動できる電圧（例えば数十ボルト）まで昇圧され
る。所定の電圧値まで昇圧されたタイミングデータは、
「スイッチ手段」としてのスイッチ回路１６に与えられ
る。スイッチ回路１６の入力側には、駆動信号発生回路
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。タイミングデータは、
スイッチ回路１６の作動を制御する。細えば、スイッチ
回路１６に加わる記録データが「１」である期間中は、
駆動信号（ＣＯＭ）が圧電振動子１７に印加され、この
駆動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に加わる記録データが「０」の期間中
は、圧電振動子１７への駆動信号の供給が遮断される。

【００２６】１−２ 記録ヘッドの具体的構成 図２は記録ヘッド１０の構成を具体的に示した回路図で
ある。図１中のシフトレジスタ回路１３、ラッチ回路１
４、レベルシフタ１５、スイッチ回路１６及び圧電振動
子１７は、それぞれ記録ヘッド１０の各ノズルに対応し
た素子１３１〜１３Ｎ，１４１〜１４Ｎ，１５１〜１５
Ｎ，１６１〜１６Ｎ，１７１〜１７Ｎから構成されてい
る。タイミングデータＳＩは、例えば、各ノズル毎に、
２５６ビットで構成されている。そして、全てのノズル
についての各桁のビットデータが一画素吐出周期内にシ
フトレジスタ１３１〜１３Ｎに入力される。即ち、全ノ
ズルの最下位ビット０のタイミングデータがシフトレジ
スタ１３１〜１３Ｎにシリアル転送された後、この全ノ
ズルのビット０のデータはラッチ素子１４１〜１４Ｎに
よってラッチされる。このラッチにより、次に、全ノズ
ルのビット１のデータがシフトレジスタ１３Ａ〜１３Ｎ
に転送される。同様に、次いで全ノズルのビット２のデ
ータ、順次上位側のビットの転送を行い、最終ビットの
全ノズルのデータ、ビット２５５までのデータが順次シ
リアル転送される。そして、例えばアナログスイッチと
して構成される各スイッチ素子１６１〜１６Ｎ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１７１〜１７Ｎに直接印加され、各圧電振動
子１７１〜１７Ｎ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１６１〜１６Ｎに加わるビッ
トデータが「０」の場合は、各圧電振動子１７１〜１７
Ｎへの駆動伝号が遮断され、各圧電振動子１７１〜１７
Ｎは直前の電荷を保持する。

【００２７】１−３ 駆動信号発生回路の一例 図３は、図１に示した駆動信号発生回路８についての詳
細なブロック図である。出力バッファ４Ｃに格納された
画像データは、選択回路２１を介し、各ノズルの吐出量
を指定する階調データとして、１列分（ノズル数分）ず
つ１列データメモリ回路２２に転送される。転送後、１
列データメモリ回路の出力を入力側に入力し、リング上
に回転させる。こうすることにより各ノズルの階調デー
タを複数回使用することができる。新たな１列分の階調
データが転送されると、時間軸データである吐出タイミ
ングカウンタ値と合わせることにより、各ノズルに対す
るスイッチの開閉制御が可能となる。

【００２８】図４は上記開閉制御を行い、各階調の駆動
パルスを発生させる仕組みの説明図である。図４（ａ）
は、共通電圧波形（ＣＯＭ）を示している。ここでは、
時間軸である各吐出タイミングカウンタ値に対し、電圧
波形が変化している様子を表している。図３のＬＵＴ
（ルックアップテーブル）２３には、図４（ｂ）で示す
様なデータが記憶されている。ここでは、２ビットデー
タの４階調を例にしており、０〜３の各階調に対し、各
吐出タイミングカウンタでの１／０（スイッチの開閉制
御ＯＮ／ＯＦＦ）がそれぞれ設定されている。このテー
ブルにより、任意の時間軸（０〜７）と階調値の値から
夫々のタイミングのＳＩデータが生成される。

【００２９】図４（ａ）の共通電圧波形に対し、図４
（ｂ）のＬＵＴを対応させると、各階調値（時間）に対
する波形は、図４（ｃ）〜図４（ｆ）に表す形となる。

【００３０】１−４ 記録ヘッドの機械的構成の一例 図５（ａ）は記録ヘッド１０をノズル面から見たモデル
図である。ヘッド１０は１，２，３，…Ｎ段から成り、
Ｎは各色のノズル数に一致している。各段はそれぞれ４
個のノズル３０を備えていて、本実施形態では夫々が、
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なるインク
色を吐出する構成となっている。

【００３１】図５（ｂ）はノズル３０の１つを示す機構
断面図である。インクタンク（不図示）に連通される供
給チューブ３１が接続されたサブタンク３２には、ノズ
ル３３が取付けられている。ノズル３３には吐出エネル
ギーの発生体としての圧電振動子３４が装着されてい
る。通常、インクはインクタンクよりノズルの先端まで
供給されており、ノズルの先端ではメニスカスと呼ばれ
るインク面が形成されている。電圧パルスを印加するこ
とにより、圧電振動子３４はノズル３３を圧縮する。す
ると、ノズル先端のメニスカスが瞬間的に壊れ、インク
滴３５がノズル面より吐出される。吐出されたインク滴
３５は、飛翔し、不図示の被記録体に付着、吸収され
る。圧電振動子３４に印加される電圧は、記録データの
階調に応じて調整される。一般に、駆動電圧が大きいほ
ど、吐出圧力が高く、吐出量が大きくなる。また、吐出
速度も速くなる傾向がある。

【００３２】１−５ インク滴の吐出速度と着弾位置関
係 図６は、インク滴の吐出速度（Ｖｂ）、紙とノズル間距
離（ｌ）（以降、紙間距離と呼称する）、及びキャリッ
ジ走査速度（Ｖａ）に対するドットの着弾位置の関係を
示した図である。図６（ａ）で示すように、インク滴
は、インクの吐出速度（Ｖｂ）とキャリッジ走査速度
（Ｖａ）を合成させたベクトル成分を持って記録媒体へ
飛翔する。よって、キャリッジ走査方向における吐出し
た位置と着弾位置の距離をＸとすると、Ｘ＝Ｖａ÷Ｖｂ
×ｌとなる。

【００３３】これに対し、図６（ｂ）のように、キャリ
ッジ速度が一定のまま、インクの吐出速度が△Ｖｂだけ
変化したとすると、インク滴の着弾位置はＸ＝Ｖａ÷△
Ｖｂ×ｌだけずれることになる。

【００３４】１−６ 着弾位置の補正 １−４で説明したように、吐出量が変化すると吐出スピ
ードも変化しやすい。この状況で全ての画素で同様のタ
イミングで、インク滴を吐出してしまうと、１−５で説
明した理由により、各記録画素でドットの着弾ズレが起
こってしまう。よって、以下で説明する本実施形態で
は、ドットの大きさのみでなく着弾位置も一致させるた
め、吐出タイミングを階調によって異ならせる構成をと
っている。

【００３５】上記構成を用い、以下に３つの実施形態を
説明する。

【００３６】図７〜図９は、本発明第１の実施形態にお
ける各階調の駆動パルスを発生させる工程の説明図であ
る。本実施形態の記録では、インク滴の異なる吐出量は
３種類とし、吐出しない場合を入れて４階調としてい
る。また、本実施形態の場合は、正方向の電圧を印加す
ることにより、ノズルを圧縮している。通常は、電圧変
化の大きい方が、圧電振動子の加圧が強く、吐出するイ
ンク量が多くなる。

【００３７】図７、図８において、７０は、共通電圧波
形を表している。電圧Ｖ１１〜Ｖ３１は階調１〜３の吐
出に必要な電圧値であり、共通電圧波形７０がそれぞれ
の値（Ｖ１１、Ｖ２１あるいはＶ３１）に達したタイミ
ングでスイッチ１６を開閉することにより、圧電振動子
１７に所定の電圧が供給されるようになっている。

【００３８】Ａ０，Ｂ０〜Ａ３、Ｂ３は、このような制
御を行う場合の、圧電振動子１７に印加する電圧波形
と、スイッチ１６の開閉タイミングを表している。Ａ
０，Ｂ０は、階調０の場合を示し、Ａ１，Ｂ１は階調１
の場合、以下同様に階調３までの場合を示している。

【００３９】詳細な説明の代表例として、図７の階調３
について述べる。まず、７１のタイミングでスイッチ１
６の開閉を行い、圧電振動子１７に電圧Ｖａを印加し、
初期設定を行う。次に、７２のタイミングで、スイッチ
１６を開閉すると、共通電圧波形７０の電圧値Ｖ３１が
圧電振動子１７に供給される。圧電振動子１７はコンデ
ンサと等価であり、次にスイッチが開閉されるまで電圧
値Ｖ３１を維持している。更に、記号７３のタイミング
でスイッチ１６を開閉し、共通電圧７０の初期値Ｖａが
圧電振動子１７に供給される。以上の工程により、階調
３のパルスが設定され、圧電振動子１７はその時々の電
圧に従って収縮／回復を行い、結果としてノズル内のイ
ンクを所定の量で吐出することが出来る。

【００４０】図９は、上記階調３のパルスを与えた場合
のノズル内メニスカスの挙動を、各タイミング毎に表し
たものである。まず、７１のタイミングで初期設定され
たノズルは、定常状態をしばらく保つ。次に７２のタイ
ミングでＶ３１の電圧が印加されてから、７３のタイミ
ングで再びスイッチが開閉されるまでのＴ３２の間、ノ
ズルは圧電振動子１７により図のように圧縮され、イン
クが吐出される。更に、７３のタイミングで再度定常状
態の電圧Ｖａを印加することにより、ノズルは定常状態
に復帰する。

【００４１】図７、図８の階調０から階調３に関して、
時間Ｔ１１からＴ３１は、互いの吐出の時間差を表して
いる。時間差を設けることで、ぞれぞれの吐出量（階
調）に応じて吐出タイミングをずらすことができる。更
に、共通電圧波形７０の傾きを変えることにより、夫々
の時間差を変更することも可能である。

【００４２】ここで、図７は階調値が大きくなるに従っ
て吐出タイミングを遅延させる場合で、図８は、図７と
反対に、階調値が小さくなるに従って吐出タイミングを
遅延させる場合を示している。一般的には、大液滴の方
が小液滴よりも吐出速度が大きいことが多く、この場合
には、図７のような構成を適用することにより、各階調
で記録媒体上の着弾位置を合わせることができる。ま
た、逆に、図８の構成も、必要に応じて用いることによ
り、自由な設定でドットの着弾位置を制御することが可
能となる。

【００４３】以上説明した本実施形態の階調０では、印
加電圧を常にＶａに保ったままで、変化を生じさせてい
ない。しかし、吐出しない程度に電圧を印加させる場合
もある。

【００４４】以下に本発明第２の実施形態について述べ
る。本実施形態は、１回の吐出にあたり、メインパルス
とサブパルスを印加する例を示している。メインパルス
は、ノズルを比較的大きく加圧することで、インクの吐
出を行っている。その後のサブバルスは、比較的弱い圧
力を加えることで、吐出後のメニスカス振動を抑制させ
ている。

【００４５】図１０〜図１２は、第１実施形態と同様、
各階調の駆動パルス発生工程を説明するための図であ
る。図１０及び図１１は、やはり第１実施形態と同様
に、階調値が大きくなるに従って吐出タイミングを遅延
させる場合と、階調値が小さくなるに従って吐出タイミ
ングを遅延させる場合をそれぞれ示している。

【００４６】詳細例として、図１０の階調３について述
べる。まず、記号８１のタイミングでスイッチ１６の開
閉を行い、電圧値Ｖａの初期設定を行う。次に、８２の
タイミングで、スイッチ１６を開閉すると、Ｖ３１まで
上昇した共通電圧が、圧電振動子１７に印加され、８３
のタイミングでスイッチ１６が開閉されるまで、この電
圧値が保たれる。８３のタイミングで、定常状態の電圧
値Ｖａが印加された後、再び８４のタイミングで、電圧
値Ｖ３２が印加されている。

【００４７】図１２は、上記階調３のパルスを与えた場
合の、ノズル内メニスカスの挙動を、各タイミング毎に
表したものである。まず８１のタイミングで初期設定さ
れたノズルは、定常状態をしばらく保つ。次に８２のタ
イミングでＶ３１の電圧が印加されてから、８３のタイ
ミングで再びスイッチが開閉されるまでのＴ３２の間、
ノズルは圧電振動子１７により図のように圧縮され、イ
ンクが吐出される。８３のタイミングで再度電圧Ｖａが
印加されることにより、ノズルは定常状態に復帰し、メ
ニスカスは後退を開始する。このメニスカスの後退中
に、８４のタイミングで電圧Ｖ３２が印加され、再度ノ
ズルを若干圧縮させることにより、メニスカスの後退に
対して反対のエネルギーを与え、メニスカス振動を抑制
し、迅速に定常状態に復帰できるようにする。

【００４８】このようなメニスカス振動の抑制力は、共
通電圧波形８０のサブパルス部分の傾きを変えることに
よって、変化させることが可能である。一方、吐出後の
ノズル内におけるメニスカス振動の大きさは、その時々
の温度に影響を受ける傾向にある。よって、本実施形態
においては、予め複数の共通電圧波形８０を具備してお
き、環境温度やヘッド温度に応じて傾きの異なる共通電
圧波形を適用する構成をとってもよい。

【００４９】更に、本実施形態においても第１実施形態
と同様に、階調０では、印加電圧を常にＶａに保ったま
まで、変化を生じさせていない。しかし、吐出しない程
度に電圧を印加させても本実施形態は有効である。

【００５０】以下に本発明の第３実施形態を説明する。

【００５１】本実施形態では、圧電振動子１７に負の電
圧を加えることにより、ノズルを一旦膨張させ、その後
吐出の為に正電圧の印加を行う。また、第２実施形態と
同様に、吐出後にはメニスカス振動と反対のパルスを加
えて、振動を抑制する構成もとる。ノズルを一旦膨張さ
せることは、メニスカスを後退させることになり、その
後、表面張力によってメニスカスが元に復帰するタイミ
ングでノズルを圧縮すると、インク吐出速度を増大させ
ることが出来るのである。

【００５２】図１３〜図１５は第１及び第２実施形態と
同様に、各階調の駆動パルスを発生させる工程の説明図
である。図１３及び図１４は、やはり上記実施形態と同
様に、階調値が大きくなるに従って吐出タイミングを遅
延させる場合と、階調値が小さくなるに従って吐出タイ
ミングを遅延させる場合をそれぞれ示している。

【００５３】詳細な説明例として、図１３の階調３の場
合について述べる。まず、９１のタイミングでスイッチ
１６の開閉を行い、圧電振動子１７に電圧Ｖａを印加
し、初期設定を行う。次に、９２のタイミングで、電圧
値をＶ３１まで一旦降下させた後、９３のタイミングで
今度はＶ３２まで上げた電圧値を印加する。更に、９４
のタイミングで電圧値をＶａに戻し、９５のタイミング
で再び電圧値をＶ３３まで上昇させる。

【００５４】図１５は、上記階調３のパルスを与えた場
合の、ノズル内メニスカスの挙動を、各タイミング毎に
表したものである。まず９１のタイミングで初期設定さ
れたノズルは、定常状態をしばらく保っている。９２の
タイミングでＶａよりも低いＶ３１の電圧が印加される
と、ノズルは圧電振動子により、図のように膨張し、メ
ニスカスは一旦後退する。しかし、インクの表面張力に
より徐々に元の位置に復帰しようとする。このタイミン
グ９３で吐出の為の電圧値Ｖ３２が印加されると、ノズ
ルは圧電振動子により圧縮され、通常よりも速いスピー
ドでインクが吐出される。更に、９４のタイミングで再
度定常状態の電圧Ｖａが印加されることにより、ノズル
は定常状態に復帰し、メニスカスは再び後退を開始す
る。このメニスカスの後退中に、９５のタイミングで電
圧を再びＶ３３だけ上昇させることにより、再度ノズル
を若干圧縮させる。これにより、メニスカスの後退に対
して反対のエネルギーが与えられ、メニスカスの振動は
抑制される。そして、迅速に定常状態に復帰できるよう
になる。

【００５５】本実施形態では、共通電圧波形に９０ａで
示すような構成を取ることにより、ノズルの膨張具合を
各階調で変更することができる。小液滴を吐出する低階
調の場合には、一旦大きく膨張させてから圧縮すること
により、インク滴量の大きな増大なく、吐出速度を上げ
ることができる。また、高階調の場合には、膨張を小さ
くして、圧縮を大きくすることにより、吐出速度の大き
な増加なく、大液滴を吐出することが可能となるのであ
る。従って、本実施形態によればインク滴の大小に関わ
らず、吐出速度のばらつきを押さえることができ、なお
かつ、吐出タイミングを変更することで、更に正確な着
弾位置を得ることが可能となる。

【００５６】更に、既に説明した様に、吐出量や吐出速
度はヘッド温度や環境温度に影響を受けやすい。従っ
て、本実施形態においても、予め温度に応じた共通電圧
波形を複数具備しておき、随時温度検知を行いながら、
適切な共通電圧波形を選択する構成をとっても良い。

【００５７】尚、以上３つの実施形態では、記録ヘッド
がキャリッジによって走査しながら記録を行うシリアル
スキャン型のインクジェット記録装置を例に説明を加え
てきたが、本発明はこれに限定されるものではない。記
録素子としてのノズルが記録媒体幅だけ予め具備されて
おり、記録ヘッドは固定されたまま、記録媒体のみ搬送
させて記録を行う、いわゆるフルマルチ型のインクジェ
ット記録装置においても本発明は有効である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、同
一ノズルから階調に応じて複数の大きさのドットを異な
るタイミングで吐出することが出来るので、低階調部で
は粒状性の目立たない小液滴で、高階調部では１つの大
液滴で記録しつつ、両者の記録媒体での着弾位置を揃え
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態が適用するインクジェット式
記録装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】記録ヘッド駆動回路の要部を示す回路図であ
る。

【図３】駆動信号発生回路の要部を示す回路図である。

【図４】圧電振動子に印加する電圧生成回路の説明図で
ある。

【図５】インクジェット記録ヘッドのノズル構成図であ
る。

【図６】インク滴の飛翔方向と着弾位置を説明する図で
ある。

【図７】本発明第１実施形態における駆動パルスの説明
図である。

【図８】本発明第１実施形態における駆動パルスの説明
図である。

【図９】本発明第１実施形態におけるメニスカス挙動の
説明図である。

【図１０】本発明第２実施形態における駆動パルスの説
明図である。

【図１１】本発明第２実施形態における駆動パルスの説
明図である。

【図１２】本発明第２実施形態におけるメニスカス挙動
の説明図である。

【図１３】本発明第３実施形態における駆動パルスの説
明図である。

【図１４】本発明第３実施形態における駆動パルスの説
明図である。

【図１５】本発明第３実施形態におけるメニスカス挙動
の説明図である。

【符号の説明】

１ プリンタコントローラ ２ 記録エンジン ３ インターフェイス ４ ＲＡＭ ５ ＲＯＭ ６ 制御部 ７ 吐出タイミング発生回路 ８ 駆動信号発生回路 ９ インターフェイス １０ 記録ヘッド １１ 紙送り機構 １２ キャリッジ機構 １３ シフトレジスタ １４ ラッチ １５ レベルシフタ １６ スイッチ回路 １７ 圧電振動子 ２１ 選択回路 ２２ １列データメモリ回路 ２３ ルックアップテーブル ２４ 駆動信号制御回路 ２５ 吐出タイミングカウンタ値 ３０ 吐出口（ノズル） ３１ 供給チューブ ３２ サブタンク ３３ ノズル ３４ 圧電振動子 ３５ 吐出されたインク滴 ５０ インクジェット式記録装置 ５１ ガイド軸 ５２ ガイド軸 ５３ キャリッジ ５４ インクタンク ５５ 挿入口 ５６ 送りローラ ５７ プラテン ５８ 回復系ユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力発生素子に駆動電圧を印加すること
   により、インク滴を吐出可能な記録素子を複数備えたイ
   ンクジェット式記録ヘッドの駆動装置において、前記駆
   動電圧として複数の異なる駆動波形が発生可能な駆動波
   形発生手段を有し、前記複数の異なる駆動波形は、互い
   に電圧値の大きさ及び発生タイミングが異なっているこ
   とを特徴としたインクジェット式記録ヘッドの駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数の異なる駆動波形を印加するこ
   とにより、前記インク滴の吐出速度を変化させることを
   特徴とした請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッ
   ドの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記インクジェット式記録ヘッドの温度
   または環境温度に応じて、前記複数の異なる駆動波形の
   うちの１つを選択する手段を有した請求項１または２に
   記載のインクジェット式記録ヘッドの駆動装置。
4. 【請求項４】 圧力発生素子に駆動電圧を印加すること
   により、インク滴を吐出可能な記録素子を複数備えたイ
   ンクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、前記駆
   動電圧として複数の異なる駆動波形を用意し、前記複数
   の異なる駆動波形は、互いに電圧値の大きさ及び発生タ
   イミングが異なっていることを特徴としたインクジェッ
   ト式記録ヘッドの駆動方法。