JP2003118107A

JP2003118107A - 液体噴射装置及び同装置の駆動方法並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Info

Publication number: JP2003118107A
Application number: JP2001313708A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nishida; 田圭介西
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動信号の中に調整波形要素を組み入れるこ
とに伴う記録周期の長期化を軽減する。【解決手段】記駆動信号の始端Ｐ１０及び終端Ｐ３７
は共通の電位ＶMにあり、複数種類の吐出パルスの少な
くとも１つは、共通の電位ＶMとは異なる電位に終端Ｐ
２６を有する波形要素と、共通の電位ＶMとは異なる電
位にある終端Ｐ２６を共通の電位ＶMにある点Ｐ３０に
接続するための調整波形要素Ｐ２６〜Ｐ３０と、を含
む。微振動パルスの一部を構成する波形要素Ｐ２９〜Ｐ
３０が調整波形要素Ｐ２６〜Ｐ３０の少なくとも一部と
兼用されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体積が異なる複数
種類の液滴を同一のノズル開口から吐出することができ
る液体噴射装置及び同装置の駆動方法、並びに同装置に
用いられるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液体噴射装置の一例であるインクジェッ
ト式記録装置は、列状に並べた状態で形成された多数の
ノズル開口を備える記録ヘッドと、この記録ヘッドを主
走査方向（記録紙幅方向）に移動させるキャリッジ機構
と、記録紙を副走査方向（紙送り方向）に移動させる紙
送り機構とを備えている。

【０００３】上記の記録ヘッドは、ノズル開口に連通し
た圧力室とこの圧力室内のインク圧力を変化させる圧力
発生素子とを備えている。この記録ヘッドでは、吐出パ
ルスを圧力発生素子に供給することで圧力室内のインク
圧力を変化させ、ノズル開口からインク滴を吐出させ
る。

【０００４】上記のキャリッジ機構は、記録ヘッドを主
走査方向に移動させる。この移動中において記録ヘッド
は、ドットパターンデータにより規定されるタイミング
でインク滴を吐出させる。そして、記録ヘッドが移動範
囲の終端に達したならば、紙送り機構は記録紙を副走査
方向に移動させる。記録紙の移動を行ったならば、キャ
リッジ機構は記録ヘッドを再度主走査方向に移動させ、
記録ヘッドは移動中にインク滴を吐出する。

【０００５】以上の動作を繰り返し行うことにより、ド
ットパターンデータに基づく画像が記録紙上に記録され
る。

【０００６】この記録装置は、インク滴を吐出するか否
か、つまりドットの有無により画像を構成するものであ
る。このため、この記録装置では、１つの画素を４×
４、８×８等の複数のドットで表現することによって中
間階調を表現する方法が採用されている。そして、この
方法で高い画質の画像を記録するためには、体積の極く
小さいインク滴を記録ヘッドから吐出させる必要があ
る。

【０００７】このような事情に鑑み、画質の向上と記録
速度の向上という相反する要求を満たすため、同一のノ
ズルにより異なる大きさのインク滴を吐出させる技術が
提案されている。例えば、微小なインク滴を生成可能な
パルス信号を複数供給することにより、同一のノズルか
ら微小なインク滴を複数吐出させ、記録紙上に着弾する
前に各インク滴を合体させて大きなインク滴を生成す
る。

【０００８】しかしながら、この技術では、合体可能な
インク滴の数が限られてしまうので、インク滴の大きさ
が限られてしまうし、大きさの可変範囲も狭い。さら
に、着弾前に複数のインク滴を合体させなければならな
いので、制御も困難である。

【０００９】そこで、吐出させるインク滴の体積に応じ
た複数種類の吐出パルスを一連に接続した駆動信号を発
生して、この駆動信号の一部を選択して得られた吐出パ
ルスを圧力発生素子に供給する技術が考えられている。

【００１０】しかしながら、上述した技術においては、
複数種類の吐出パルスを単純に接続しただけでは、１ド
ットを記録するために必要な時間間隔を規定する駆動信
号の周期（記録周期）が長くなってしまう。即ち、この
技術では、吐出させるインク体積の種類だけ吐出パルス
を接続する必要があり、接続した吐出パルスの数だけ記
録周期が長くなってしまう。そして、記録周期が長くな
ってしまうと、記録速度が遅くなってしまう。

【００１１】また、記録ヘッドのノズル開口では、メニ
スカス、つまり、ノズル開口にて露出したインクの自由
表面が空気に曝されているので、インク溶媒（例えば、
水）が徐々に蒸発してしまう。このインク溶媒の蒸発に
よってノズル開口のインク粘度が上昇すると、吐出され
たインク滴が正規の方向からずれた方向に飛翔する等の
不具合が生じてしまう。

【００１２】このため、インクジェット式記録装置で
は、メニスカスの微振動によりインクを攪拌させて、ノ
ズル開口におけるインクの増粘を防止するようにしてい
る。この微振動による攪拌を行う際には、微振動パルス
を圧力発生素子に印加して圧力室に圧力変動を生じさ
せ、メニスカスを吐出方向と引き込み方向とに僅かに移
動（振動）させる。

【００１３】しかしながら、ノズル開口から液滴を吐出
させるための吐出パルスと、メニスカスに微振動を発生
させるための微振動パルスとを、単純に接続して上記駆
動信号を形成すると、駆動信号の一記録周期の時間が長
くなり、印刷速度の低下が引き起こされてしまう。

【００１４】上記の問題を解決するために、複数の吐出
パルス及び微振動パルスを単純に接続して駆動信号を生
成するのではなく、微振動パルスを２つの波形要素に分
割して互いに間隔をあけて配置すると共に、分割された
微振動パルスの両波形要素の間に小ドット用吐出パルス
を配置して駆動信号を構成することが考えられている。

【００１５】図８はそのようにして構成された駆動信号
の一部を示した波形図であり、Ｐ１００〜Ｐ１１５の間
に小ドット用吐出パルス及び微振動パルスが含まれてい
る。具体的には、Ｐ１０４〜Ｐ１１１が小ドット用吐出
パルスを構成し、Ｐ１００〜Ｐ１０１及びＰ１１４〜Ｐ
１１５の２つの波形要素が微振動パルスを構成する。な
お、小ドット用吐出パルスの一部を構成するＰ１０８〜
Ｐ１０９の波形要素は、小ドットを吐出した後のメニス
カスの振動を抑制するための制振機能を果たす制振波形
要素である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の如く
複数の吐出パルス及び微振動パルスを駆動信号に含ませ
る際には、各吐出パルス及び微振動パルスの始点又は終
点の電位がパルス毎に異なることがあり、このような場
合には電位の違いを補償するための波形要素として調整
波形要素を駆動信号中に含ませる必要がある。この調整
波形要素は、ただ単に電位レベルを合わせるためだけに
必要となる波形要素であり、実際の吐出制御や微振動制
御には不要なものである。

【００１７】この調整波形要素について図８を参照して
説明すると、駆動信号中のＰ１０１〜Ｐ１０３、Ｐ１０
９〜Ｐ１１１、及びＰ１１２〜Ｐ１１４の各部分の波形
要素が調整波形要素に相当する。

【００１８】また、図９は従来の駆動信号の他の例を示
しており、この例においては、分割されていない微振動
パルス（Ｐ２０７〜Ｐ２１０）の後に小ドット用吐出パ
ルス（Ｐ２１１〜Ｐ２２０）を配置している。ここで、
小ドット用吐出パルス中のＰ２１１〜Ｐ２１３の波形要
素及びＰ２１８〜Ｐ２２０の波形要素は調整波形要素で
ある。

【００１９】このように従来の技術においては、駆動信
号の中に電位レベルを補償するための調整波形要素を組
み入れる必要があるために、その分だけ駆動信号の周期
（記録周期）が長期化してしまい、記録速度の低下が引
き起こされるという問題があった。

【００２０】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たものであって、駆動信号の中に調整波形要素を組み入
れることに伴う記録周期の長期化を軽減することを目的
とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ノズル開口に連通する圧力室に対応して
設けられた圧力発生素子に吐出パルスを印加することに
より、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記
ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置におい
て、複数種類の前記吐出パルス及び液体のメニスカスを
微振動させるために前記圧力発生素子に印加する微振動
パルスを生成するための駆動信号を発生する駆動信号発
生手段と、前記駆動信号からその一部を選択することに
よって前記微振動パルス及び前記吐出パルスを生成する
パルス生成手段と、を備え、前記駆動信号の始端及び終
端は共通の電位にあり、複数種類の前記吐出パルスの少
なくとも１つは、前記共通の電位とは異なる電位に終端
を有する波形要素と、前記共通の電位とは異なる電位に
ある前記終端を前記共通の電位にある点に接続するため
の調整波形要素と、を含み、前記微振動パルスの一部を
構成する波形要素が前記調整波形要素の少なくとも一部
と兼用されていることを特徴とする。

【００２２】また、好ましくは、複数種類の前記吐出パ
ルスは、体積の異なる複数種類の液滴を吐出させるもの
であり、前記調整波形要素を含む前記吐出パルスは、最
も小さな体積の液滴を吐出させるための小ドット用吐出
パルスである。

【００２３】また、好ましくは、前記小ドット用吐出パ
ルスは、前記圧力室を収縮させて前記ノズル開口から液
滴を吐出させる吐出波形要素と、液滴吐出後のメニスカ
スの振動を抑制するための制振波形要素とを含み、前記
共通の電位とは異なる電位にある前記終端は前記制振波
形要素の終端である。

【００２４】また、好ましくは、前記調整波形要素は、
前記共通の電位とは異なる電位にある前記終端を前記微
振動パルスの一部を構成する兼用の前記波形要素の始端
に接続する接続要素と、前記微振動パルスの一部を構成
する兼用の前記波形要素とによって構成されている。

【００２５】また、好ましくは、前記圧力発生素子はた
わみ振動モードの圧電振動子によって構成されている。

【００２６】また、好ましくは、前記圧力発生素子は縦
振動モードの圧電振動子によって構成されている。

【００２７】上記課題を解決するために、本発明は、ノ
ズル開口に連通する圧力室に対応して設けられた圧力発
生素子に吐出パルスを印加することにより、前記圧力室
内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液
滴を吐出させる液体噴射装置の駆動方法において、複数
種類の前記吐出パルス及び液体のメニスカスを微振動さ
せるために前記圧力発生素子に印加する微振動パルスを
生成するための駆動信号を発生する工程と、前記駆動信
号からその一部を選択することによって前記微振動パル
ス及び前記吐出パルスのいずれか一方を生成する工程
と、を備え、前記駆動信号の始端及び終端は共通の電位
にあり、複数種類の前記吐出パルスの少なくとも１つ
は、前記共通の電位とは異なる電位に終端を有する波形
要素と、前記共通の電位とは異なる電位にある前記終端
を前記共通の電位にある点に接続するための調整波形要
素と、を含み、前記微振動パルスの一部を構成する波形
要素が前記調整波形要素の少なくとも一部と兼用されて
いることを特徴とする。

【００２８】また、好ましくは、複数種類の前記吐出パ
ルスは、体積の異なる複数種類の液滴を吐出させるもの
であり、前記調整波形要素を含む前記吐出パルスは、最
も小さな体積の液滴を吐出させるための小ドット用吐出
パルスである。

【００２９】また、好ましくは、前記小ドット用吐出パ
ルスは、前記圧力室を収縮させて前記ノズル開口から液
滴を吐出させる吐出波形要素と、液滴吐出後のメニスカ
スの振動を抑制するための制振波形要素とを含み、前記
共通の電位とは異なる電位にある前記終端は前記制振波
形要素の終端である。

【００３０】また、好ましくは、前記調整波形要素は、
前記共通の電位とは異なる電位にある前記終端を前記微
振動パルスの一部を構成する兼用の前記波形要素の始端
に接続する接続要素と、前記微振動パルスの一部を構成
する兼用の前記波形要素とによって構成されている。

【００３１】また、好ましくは、前記圧力発生素子はた
わみ振動モードの圧電振動子によって構成されている。

【００３２】また、好ましくは、前記圧力発生素子は縦
振動モードの圧電振動子によって構成されている。

【００３３】上記課題を解決するために、本発明は、ノ
ズル開口に連通する圧力室に対応して設けられた圧力発
生素子に吐出パルスを印加することにより、前記圧力室
内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液
滴を吐出させる液体噴射装置であって、複数種類の前記
吐出パルス及び液体のメニスカスを微振動させるために
前記圧力発生素子に印加する微振動パルスを生成するた
めの駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記駆動
信号からその一部を選択することによって前記微振動パ
ルス及び前記吐出パルスを生成するパルス生成手段と、
を備えた液体噴射装置に用いられるコンピュータ読み取
り可能な記録媒体において、前記駆動信号を生成するた
めに前記駆動信号発生手段に供給される、前記駆動信号
の波形に関する情報が記録されており、前記駆動信号の
始端及び終端は共通の電位にあり、複数種類の前記吐出
パルスの少なくとも１つは、前記共通の電位とは異なる
電位に終端を有する波形要素と、前記共通の電位とは異
なる電位にある前記終端を前記共通の電位にある点に接
続するための調整波形要素と、を含み、前記微振動パル
スの一部を構成する波形要素が前記調整波形要素の少な
くとも一部と兼用されていることを特徴とする。

【００３４】また、好ましくは、複数種類の前記吐出パ
ルスは、体積の異なる複数種類の液滴を吐出させるもの
であり、前記調整波形要素を含む前記吐出パルスは、最
も小さな体積の液滴を吐出させるための小ドット用吐出
パルスである。

【００３５】また、好ましくは、前記小ドット用吐出パ
ルスは、前記圧力室を収縮させて前記ノズル開口から液
滴を吐出させる吐出波形要素と、液滴吐出後のメニスカ
スの振動を抑制するための制振波形要素とを含み、前記
共通の電位とは異なる電位にある前記終端は前記制振波
形要素の終端である。

【００３６】また、好ましくは、前記調整波形要素は、
前記共通の電位とは異なる電位にある前記終端を前記微
振動パルスの一部を構成する兼用の前記波形要素の始端
に接続する接続要素と、前記微振動パルスの一部を構成
する兼用の前記波形要素とによって構成されている。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００３８】図１は、本発明による液体噴射装置の一実
施形態としてのインクジェット式記録装置の記録ヘッド
の構造を示している。

【００３９】この記録ヘッド１６２は、合成樹脂製の基
台１６３と、この基台１６３の前面（図の左側に相当す
る）に貼着された流路ユニット１６４とを備えている。
そして、この流路ユニット１６４は、ノズル開口１６５
が穿設されたノズルプレート１６６と、振動板１６７
と、流路形成板１６８とから構成されている。

【００４０】基台１６３は、前面と背面に開放された収
容空間１６９が設けられたブロック状部材である。この
収容空間１６９には、固定基板１７０に固定された圧電
振動子１６１が収容されている。

【００４１】ノズルプレート１６６は、副走査方向に沿
って多数のノズル開口１６５が穿設された薄い板状部材
である。各ノズル開口１６５は、ドット形成密度に対応
した所定ピッチで開設されている。振動板１６７は、圧
電振動子１６１が当接する厚肉部としてのアイランド部
１７１と、このアイランド部１７１の周囲を囲うように
設けられ、弾性を有する薄肉部１７２とを備えた板状部
材である。

【００４２】アイランド部１７１は、一つののノズル開
口１６５に一つのアイランド部１７１が対応するよう
に、所定ピッチで多数設けられている。

【００４３】流路形成板１６８は、圧力室１７３、共通
インク室１７４、及び、これらの圧力室１７３と共通イ
ンク室１７４とを連通するインク供給路１７５を形成す
るための開口部が設けられている。

【００４４】そして、ノズルプレート１６６を流路形成
板１６８の前面に配設するとともに、振動板１６７を背
面側に配設し、ノズルプレート１６６と振動板１６７と
により流路形成板１６８を挟んだ状態で、接着等により
一体化されて流路ユニット１６４が形成されている。

【００４５】この流路ユニット１６４では、ノズル開口
１６５の背面側に圧力室１７３が形成され、この圧力室
１７３の背面側に振動板１６７のアイランド部１７１が
位置している。また、圧力室１７３と共通インク室１７
４とがインク供給路１７５によって連通している。

【００４６】圧電振動子１６１の先端は、アイランド部
１７１に背面側から当接され、この当接状態で圧電振動
子１６１が基台１６３に固定されている。また、この圧
電振動子１６１には、フレキシブルケーブルを介して、
後に詳述する駆動信号（ＣＯＭ）や印字データ（ＳＩ）
等が供給される。

【００４７】縦振動モードの圧電振動子１６１は、充電
されると電界と直交する方向に収縮し、放電すると電界
と直交する方向に伸長する特性を有する。したがって、
この記録ヘッド１６２では、充電されることにより圧電
振動子１６１は後方に収縮し、この収縮に伴ってアイラ
ンド部１７１が後方に引き戻され、収縮していた圧力室
１７３が膨張する。この膨張に伴って共通インク室１７
４のインクがインク供給路１７５を通って圧力室１７３
内に流入する。一方、放電することにより圧電振動子１
６１は前方に向けて伸長し、弾性板のアイランド部１７
１が前方に押されて圧力室１７３が収縮する。この収縮
に伴って圧力室１７３内のインク圧力が高くなる。

【００４８】図２は、本実施形態によるインクジェット
式記録装置の機能ブロック図である。図２に示したよう
にこの記録装置はプリンタコントローラ６１と、プリン
トエンジン６２とを備えている。プリンタコントローラ
６１は、ホストコンピュータ（図示せず）等から印刷デ
ータ等を受信するインターフェース６３と、各種データ
の記憶等を行うＲＡＭ６４と、各種データ処理のための
制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ６５と、ＣＰＵ等から
成る制御部８２と、発振回路６６と、駆動信号を発生す
る駆動信号発生回路（駆動信号発生手段）８３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
印字データや駆動信号等をプリントエンジン６２に送信
するためのインターフェース６７とを備えている。

【００４９】この他に、プリンタコントローラ６１は、
記録媒体の一種であるメモリカード７６を着脱可能に保
持し、記録媒体保持部として機能するカードスロット７
７と、メモリカード７６に記録された情報を制御部８２
に送信するカードインターフェース７８とを備えてい
る。上記のメモリカード７６には、駆動信号の波形に関
するデータが記録されている。なお、メモリカード７６
以外の記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商
標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等も使
用することができる。

【００５０】そして、制御部８２はコンピュータの一種
であり、メモリカード７６に記録された駆動信号の波形
データやＲＯＭ６５に記録された制御ルーチン等を参照
してインク滴の吐出制御を行う。

【００５１】インターフェース６３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つのデータ又は複数のデータからなる印刷データを
ホストコンピュータから受信する。また、インターフェ
ース６３は、ホストコンピュータに対してビジー（ＢＵ
ＳＹ）信号やアクノレッジ（ＡＣＫ）信号等を出力する
ことができる。

【００５２】ＲＡＭ６４は、受信バッファ、中間バッフ
ァ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等とし
て利用されるものである。受信バッファにはホストコン
ピュータからの印刷データが一時的に記憶され、中間バ
ッファには中間コードデータが記憶され、出力バッファ
にはドットパターンデータが展開される。

【００５３】ＲＯＭ６５は、制御部８２によって実行さ
れる各種制御ルーチン、フォントデータ、及びグラフィ
ック関数等を記憶している。

【００５４】なお、このＲＯＭ６５には、変更されずに
継続的に使用される制御ルーチン（制御プログラム）が
記憶されている。そして、駆動信号の波形に関するデー
タ等、バージョンアップや変更が予定されるものは、上
記のメモリカード７６に記録される。

【００５５】制御部８２は、メモリカード７６から読み
取った駆動信号の波形に関するデータに基づいて駆動信
号発生回路８３を制御して、後述する所定の駆動信号を
生成させる。

【００５６】プリントエンジン６２は、ステッピングモ
ータ８０、紙送りモータ８１、及び記録ヘッド１６２の
電気駆動系７１とから構成されている。記録ヘッド１６
２の電気駆動系７１は、シフトレジスタ７２、ラッチ回
路７３、レベルシフタ７４、スイッチ７５、及び圧電振
動子１６１等を備えている。なお、シフトレジスタ７
２、ラッチ回路７３、レベルシフタ７４、及びスイッチ
７５は、本発明におけるパルス生成手段として機能す
る。

【００５７】図３は、駆動信号発生回路８３の一例を示
すものであって、この駆動信号発生回路８３は、波形生
成回路９１と電流増幅回路９２とを備えている。

【００５８】波形生成回路９１は、波形メモリ９３と、
第１波形ラッチ回路９４と、第２波形ラッチ回路９５
と、加算器９６と、デジタルアナログ変換器９７と、電
圧増幅回路９８とを備えている。

【００５９】波形メモリ９３は、制御部８２から出力さ
れた複数種類の電圧変化量のデータを個別に記憶する変
化量データ記憶手段として機能する。この波形メモリ９
３には第１波形ラッチ回路９４が電気的に接続されてい
る。そして、第１波形ラッチ回路９４は、第１タイミン
グ信号に同期して波形メモリ９３の所定アドレスに記憶
された電圧変化量のデータを保持する。加算器９６には
第１波形ラッチ回路９４の出力と第２波形ラッチ回路９
５の出力が入力され、この加算器９６の出力側には上記
の第２波形ラッチ回路９５が電気的に接続されている。
そして、この加算器９６は、変化量データ加算手段とし
て機能して、出力信号同士を加算して出力する。

【００６０】第２波形ラッチ回路９５は、第２タイミン
グ信号に同期して加算器９６から出力されたデータ（電
圧情報）を保持する出力データ保持手段である。Ｄ／Ａ
変換器９７は、第２波形ラッチ回路９５の出力側に電気
的に接続されており、第２波形ラッチ回路９５が保持す
る出力信号をアナログ信号に変換する。電圧増幅回路９
８は、Ｄ／Ａ変換器９７の出力側に電気的に接続されて
おり、Ｄ／Ａ変換器９７で変換されたアナログ信号を駆
動信号の電圧まで増幅する。

【００６１】電流増幅回路９２は、電圧増幅回路９８の
出力側に電気的に接続されており、電圧増幅回路９８で
電圧が増幅された信号に対する電流増幅を行って駆動信
号（ＣＯＭ）として出力する。

【００６２】上記の構成を有する駆動信号発生回路８３
では、駆動信号の生成に先立って、電圧変化量を示す複
数の変化量データを波形メモリ９３の記憶領域に個別に
記憶させる。例えば、制御部８２は、変化量データとこ
の変化量データに対応するアドレスデータとを波形メモ
リ９３に出力する。そして、波形メモリ９３は、変化量
データをアドレスデータで指定される記憶領域に記憶す
る。なお、変化量データは正負の情報（増減情報）を含
んだデータで構成され、アドレスデータは４ビットのア
ドレス信号で構成される。

【００６３】このようにして、複数種類の変化量データ
が波形メモリ９３に記憶されると、駆動信号の生成が可
能になる。

【００６４】駆動信号の生成は、変化量データを第１波
形ラッチ回路９４にセットし、所定の更新周期毎に、第
１波形ラッチ回路９４にセットした変化量データを第２
波形ラッチ回路９５からの出力電圧に加算することで行
う。

【００６５】なお、制御部８２以外のコンピュータとし
ては、例えば単体で直接的に記録装置に接続されたホス
トコンピュータや、また、ネットワークを介して接続さ
れた多数のコンピュータのうちの１つのコンピュータが
ある。

【００６６】そして、図１に示した記録ヘッド１６２に
おいては、印字データによって圧電振動子１６１に駆動
信号を入力するか否かを制御することができる。例え
ば、印字データが「１」の期間においてはスイッチ７５
が接続状態となるので、駆動信号（ＣＯＭ）が圧電振動
子１６１に供給される。そして、供給された部分の駆動
信号によって圧電振動子１６１が変形する。また、印字
データが「０」の期間においてはスイッチ７５が非接続
状態となるので、圧電振動子１６１への駆動信号の供給
は遮断される。なお、この印字データが「０」の期間で
は、各圧電振動子１６１は直前の電荷を保持し、直前の
変形状態が維持される。

【００６７】次に、本実施形態によるインクジェット式
記録装置における駆動信号及びこれを用いた駆動方法に
ついて説明する。なお、本実施形態によるインクジェッ
ト式記録装置は、大ドットを形成する大インク滴、中ド
ットを形成する中インク滴、及び、小ドットを形成する
小インク滴を、同一のノズル開口１６５から吐出させる
ものである。

【００６８】図４は、駆動信号発生回路８３が発生する
駆動信号の波形を示した図であり、図５は、この駆動信
号から生成された大・中・小ドット用の各吐出パルス及
び微振動パルスを駆動信号と共に示した図である。ここ
で、「微振動パルス」とは、記録ヘッド１６２のノズル
開口１６５の部分において、インク（液体）のメニスカ
スを微振動させるために圧電振動子１６１に印加するパ
ルスである。これに対して、大・中・小ドットを吐出さ
せるために圧電振動子１６１に印加されるパルスを「吐
出パルス」と呼ぶ。

【００６９】図４及び図５に示したように、本実施形態
による液体噴射装置において使用される駆動信号は、始
端Ｐ１０〜終端Ｐ３７までの連続した波形からなり、そ
の周期は記録周期Ｔであり、駆動信号の始端Ｐ１０及び
終端Ｐ３７は共通の中間電位ＶMにある。

【００７０】そして、記録ヘッド１６２のノズル開口１
６５から大ドットのインク滴を吐出する際には、シフト
レジスタ７２、ラッチ回路７３、レベルシフタ７４、及
びスイッチ７５からなるパルス生成手段は、駆動信号か
らＰ１５〜Ｐ２０の波形要素及びＰ３１〜Ｐ３６の波形
要素を選択して大ドット用吐出パルスを生成し、圧電振
動子１６１に印加する。

【００７１】また、記録ヘッド１６２の往路動作中にノ
ズル開口１６５から中ドットＡのインク滴を吐出する際
には、パルス生成手段は、駆動信号からＰ３１〜Ｐ３６
の波形要素を選択して中ドット用吐出パルスを生成し、
圧電振動子１６１に印加する。同じく、記録ヘッド１６
２の復路動作中にノズル開口１６５から中ドットＢのイ
ンク滴を吐出する際には、駆動信号からＰ１５〜Ｐ２０
の波形要素を選択して中ドット用吐出パルスを生成し、
圧電振動子１６１に印加する。

【００７２】また、記録ヘッド１６２のノズル開口１６
５から小ドットのインク滴を吐出する際には、パルス生
成手段は、駆動信号からＰ２１〜Ｐ３０の波形要素を選
択して小ドット用吐出パルスを生成し、圧電振動子１６
１に印加する。

【００７３】また、記録ヘッド１６２のノズル開口１６
５のメニスカスに微振動を付与する場合には、パルス生
成手段は、駆動信号からＰ１１〜Ｐ１２の波形要素及び
Ｐ２９〜Ｐ３０を選択して微振動パルスを生成し、圧電
振動子１６１に印加する。ここで、微振動パルスを構成
する加圧波形要素Ｐ１１〜Ｐ１２及び減圧波形要素Ｐ２
９〜Ｐ３０は、それぞれ、ヘルムホルツ共振を起こさな
い程度の緩やかな勾配に設計されている。

【００７４】上述したように小ドット用吐出パルスはＰ
２１〜Ｐ３０の波形要素で構成されているが、この波形
要素のうち、Ｐ２３〜Ｐ２４は、圧力室１７３を収縮さ
せてノズル開口１６２からインク滴を吐出させる吐出波
形要素であり、Ｐ２５〜Ｐ２６は、インク滴吐出後のメ
ニスカスの振動を抑制するための制振波形要素である。

【００７５】この制振波形要素の終端Ｐ２６は中間電位
ＶMよりも低いので、調整波形要素Ｐ２６〜Ｐ３０によ
って中間電位ＶMにある波形要素Ｐ３０〜３１の始端Ｐ
３０に接続されている。

【００７６】そして、本実施形態においては、小ドット
用吐出パルスにおける調整波形要素Ｐ２６〜Ｐ３０が、
接続要素Ｐ２６〜Ｐ２９と、微振動パルスの一部を構成
する波形要素Ｐ２９〜Ｐ３０とから構成されている。こ
こで、接続要素Ｐ２６〜Ｐ２９は、ただ単に波形要素間
の電位レベル差を補償するためのものであって、インク
滴の吐出制御や微振動制御とは無関係の波形要素であ
る。

【００７７】上述したように微振動パルスの減圧波形要
素Ｐ２９〜Ｐ３０はヘルムホルツ共振を起こさない程度
の緩やかな勾配に設定されているので、この減圧波形要
素Ｐ２９〜Ｐ３０を、小ドット用吐出パルスの調整波形
要素Ｐ２６〜Ｐ３０の一部として兼用しても、小ドット
用吐出パルスを圧電振動子１６１に印加した際に波形要
素Ｐ２９〜Ｐ３０によりヘルムホルツ共振が引き起こさ
れることはない。

【００７８】以上述べたように本実施形態によれば、微
振動パルスの一部を構成する波形要素Ｐ２９〜Ｐ３０
を、小ドット用吐出パルスにおける調整波形要素Ｐ２６
〜Ｐ３０の一部として兼用するようにしたので、従来の
駆動信号に比べて、調整波形要素を駆動信号中に組み入
れることによる駆動信号の周期（記録周期）の長期化が
軽減され、ひいては記録速度の低下を抑制することがで
きる。

【００７９】次に、上述した実施形態の一変形例につい
て図６を参照して説明する。

【００８０】図６は、本変形例における駆動信号を、ノ
ーマルドット用吐出パルス、小ドット用吐出パルス、及
び微振動パルスと共に示している。図６に示したように
本変形例における駆動信号は、始端Ｐ４０〜Ｐ６０まで
連続した波形からなり、ノーマルドットを吐出する際に
はＰ４１〜Ｐ４６の波形要素が選択され、小ドットを吐
出する際にはＰ４７〜Ｐ６０の波形要素が選択され、微
振動を起こさせる際にはＰ４７〜Ｐ４８及びＰ５９〜Ｐ
６０の波形要素が選択される。

【００８１】図６に示した駆動信号は、駆動信号に含ま
れる複数種の吐出パルスにより形成される複数種のドッ
トの大きさが大きく違う場合のものであり、このような
場合には吐出前の引き込み電圧に大きく差ができる。こ
のため、小ドット用吐出パルスの前後に電位レベル調整
のための傾きの緩いパルスを配置する必要があり、何ら
措置を講じなければ駆動信号の周期（記録周期Ｔ）が大
幅に長期化してしまう。

【００８２】そこで、本変形例においては、上述した実
施形態と同様に、小ドット用吐出パルスと微振動パルス
との間で波形要素の一部を共有して兼用するようにして
いる。すなわち、小ドット用吐出パルスにおける調整波
形要素Ｐ５６〜Ｐ６０のうちのＰ５９〜Ｐ６０の部分の
波形要素が、微振動パルスの一部を構成する波形要素と
して兼用されている。

【００８３】本変形例においても、上記実施形態と同様
の効果を得ることができる。

【００８４】なお、上記実施形態及びその変形例では、
縦振動モードの圧電振動子１６１を圧力発生素子として
使用した記録ヘッド１６２を例示したが、本発明は、図
７に示すたわみ振動モードの圧電振動子２５を用いた記
録ヘッド１にも適用することができる。

【００８５】この記録ヘッド１は、複数の圧力室３１を
形成したアクチュエータユニット３２と、ノズル開口１
３及び共通インク室３３を形成した流路ユニット３４
と、圧電振動子２５と備えている。そして、アクチュエ
ータユニット３２の前面には流路ユニット３４が接合さ
れ、アクチュエータユニット３２の背面には圧電振動子
２５が配置されている。

【００８６】圧力室３１は、圧電振動子２５の変形に伴
って膨張収縮し、圧力室３１内のインク圧力を変化させ
る。そして、この圧力室３１内のインク圧力の変化によ
ってノズル開口１３からインク滴（液滴）を吐出させ
る。例えば、圧力室３１を急激に収縮させることで圧力
室３１内を加圧し、ノズル開口１３からインク滴を吐出
させる。

【００８７】アクチュエータユニット３２は、圧力室３
１を形成する空部が形成された圧力室形成基板３５と、
この圧力室形成基板３５の前面に接合される蓋部材３６
と、この圧力室形成基板３５の背面に接合されて空部の
開口面を塞ぐ振動板３７とから構成されている。蓋部材
３６には、共通インク室３３と圧力室３１とを連通させ
るための第１インク流路３８と、圧力室３１とノズル開
口１３を連通させるための第２インク流路３９とを形成
してある。

【００８８】流路ユニット３４は、共通インク室３３を
形成する空部が形成されたインク室形成基板４１と、多
数のノズル開口１３が穿設され、インク室形成基板４１
の前面に接合されるノズルプレート４２と、インク室形
成基板４１の背面に接合される供給口形成板４３とから
構成されている。

【００８９】インク室形成基板４１には、ノズル開口１
３に連通するノズル連通口４４を形成してある。また、
供給口形成板４３には、共通インク室３３と第１インク
流路３８とを連通するインク供給口４５と、ノズル連通
口４４と第２インク流路３９とを連通する連通口４６と
を穿設してある。

【００９０】従って、この記録ヘッド１には、共通イン
ク室３３から圧力室３１を通ってノズル開口１３に至る
一連のインク流路が形成されている。

【００９１】圧電振動子２５は、振動板３７を挟んで圧
力室３１の反対側に形成されている。この圧電振動子２
５は平板状であり、圧電振動子２５の前面には下部電極
４８が形成され、背面には圧電振動子２５を覆うように
して上部電極４９が形成されている。

【００９２】また、アクチュエータユニット３２の両端
部には、基端部分が各圧電振動子２５の上部電極４９に
導通する接続端子５０が形成されている。この接続端子
５０の先端面は、圧電振動子２５よりも高く形成されて
いる。そして、接続端子５０の先端面には、フレキシブ
ル回路基板５１が接合され、接続端子５０及び上部電極
４９を介して圧電振動子２５に駆動波形が供給される。

【００９３】なお、圧力室３１、圧電振動子２５、及
び、接続端子５０は、図ではそれぞれ二つしか示してい
ないが、ノズル開口１３に対応して多数設けられてい
る。

【００９４】この記録ヘッド１では、吐出パルスが入力
されると上部電極４９と下部電極４８との間に電圧差が
生じる。この電位差により圧電振動子２５は、電界とは
直交する方向に収縮する。このとき、振動板３７に接合
された圧電振動子２５の下部電極４８側は収縮せずに上
部電極４９側だけが収縮するため、圧電振動子２５及び
振動板３７は、圧力室３１側に突出するように撓み、圧
力室３１の容積を収縮させる。

【００９５】そして、ノズル開口１３からインク滴を吐
出させる場合には、例えば、圧力室３１を急激に収縮さ
せる。即ち、圧力室３１が急激に収縮されると圧力室３
１内にはインク圧力の上昇が生じ、この圧力上昇に伴っ
てノズル開口１３からはインク滴が吐出される。また、
インク滴の吐出後に、上部電極４９と下部電極４８との
間の電圧差をなくすと、圧電振動子２５及び振動板３７
が元の状態に戻る。これにより、収縮されていた圧力室
３１内が膨張し、共通インク室３３からインク供給口４
５を通して圧力室３１にインクが供給される。

【００９６】このように、この記録ヘッド１では、圧電
振動子２５の充放電による電圧レベルと圧力室３１の膨
張収縮との関係が、図１に示した記録ヘッド１６２と逆
になっている。従って、この記録ヘッド１を用いる場合
には、上述した駆動信号および駆動波形を、中間電位を
境に電圧の正負を反対にした駆動信号および駆動波形が
用いられる。すなわち、この記録ヘッド１では、圧力室
３１へのインクの充填は電圧を下降させることでおこな
う。同様に、インク滴の吐出は、電圧を上昇させること
により行う。

【００９７】そして、このたわみ振動モードの記録ヘッ
ド２５を用いた場合でも、上記実施形態と同様の効果を
得ることができる。

【００９８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微振
動パルスの一部を構成する波形要素が吐出パルスにおけ
る調整波形要素の少なくつとも一部と兼用されているの
で、従来の駆動信号に比べて、調整波形要素を駆動信号
中に組み入れることによる駆動信号の周期（記録周期）
の長期化が軽減され、ひいては記録速度の低下を抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体噴射装置の一実施形態として
のインクジェット式記録装置の記録ヘッドの構造を示す
断面図。

【図２】本発明による液体噴射装置の一実施形態として
のインクジェット式記録装置の機能ブロック図。

【図３】本発明による液体噴射装置の一実施形態として
のインクジェット式記録装置の駆動信号発生回路の要部
を示すブロック図。

【図４】本発明の一実施形態における駆動信号を示す
図。

【図５】本発明の一実施形態における駆動信号、各種吐
出パルス、及び微振動パルスを示す図。

【図６】本発明の一実施形態の一変形例における駆動信
号、各種吐出パルス、及び微振動パルスを示す図。

【図７】本発明に適用可能な他の記録ヘッドの構造を示
した断面図。

【図８】従来の液体噴射装置における駆動信号の一部、
小ドット用吐出パルス、及び微振動パルスの一例を示し
た図。

【図９】従来の液体噴射装置における駆動信号の一部、
小ドット用吐出パルス、及び微振動パルスの他の例を示
した図。

【符号の説明】１、１６２記録ヘッド１３、１６５ノズル開口２５、１６１圧電振動子３１、１７３圧力室３２アクチュエータユニット３３、１７４共通インク室３４、１６４流路ユニット３７、１６７振動板４２、１６６ノズルプレート７１記録ヘッドの電気駆動系７２シフトレジスタ７３ラッチ回路７４レベルシフタ７５スイッチ７６メモリカード（記録媒体）８３駆動信号発生回路（駆動信号発生手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通する圧力室に対応して設
けられた圧力発生素子に吐出パルスを印加することによ
り、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノ
ズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置において、複数種類の前記吐出パルス及び液体のメニスカスを微振
動させるために前記圧力発生素子に印加する微振動パル
スを生成するための駆動信号を発生する駆動信号発生手
段と、前記駆動信号からその一部を選択することによって前記
微振動パルス及び前記吐出パルスを生成するパルス生成
手段と、を備え、前記駆動信号の始端及び終端は共通の電位にあり、複数種類の前記吐出パルスの少なくとも１つは、前記共
通の電位とは異なる電位に終端を有する波形要素と、前
記共通の電位とは異なる電位にある前記終端を前記共通
の電位にある点に接続するための調整波形要素と、を含
み、前記微振動パルスの一部を構成する波形要素が前記調整
波形要素の少なくとも一部と兼用されていることを特徴
とする液体噴射装置。
【請求項２】複数種類の前記吐出パルスは、体積の異な
る複数種類の液滴を吐出させるものであり、前記調整波形要素を含む前記吐出パルスは、最も小さな
体積の液滴を吐出させるための小ドット用吐出パルスで
あることを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
【請求項３】前記小ドット用吐出パルスは、前記圧力室
を収縮させて前記ノズル開口から液滴を吐出させる吐出
波形要素と、液滴吐出後のメニスカスの振動を抑制する
ための制振波形要素とを含み、前記共通の電位とは異な
る電位にある前記終端は前記制振波形要素の終端である
ことを特徴とする請求項２記載の液体噴射装置。
【請求項４】前記調整波形要素は、前記共通の電位とは
異なる電位にある前記終端を前記微振動パルスの一部を
構成する兼用の前記波形要素の始端に接続する接続要素
と、前記微振動パルスの一部を構成する兼用の前記波形
要素とによって構成されていることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】前記圧力発生素子はたわみ振動モードの圧
電振動子によって構成されていることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項６】前記圧力発生素子は縦振動モードの圧電振
動子によって構成されていることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項７】ノズル開口に連通する圧力室に対応して設
けられた圧力発生素子に吐出パルスを印加することによ
り、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノ
ズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置の駆動方法
において、複数種類の前記吐出パルス及び液体のメニスカスを微振
動させるために前記圧力発生素子に印加する微振動パル
スを生成するための駆動信号を発生する工程と、前記駆動信号からその一部を選択することによって前記
微振動パルス及び前記吐出パルスのいずれか一方を生成
する工程と、を備え、前記駆動信号の始端及び終端は共通の電位にあり、複数種類の前記吐出パルスの少なくとも１つは、前記共
通の電位とは異なる電位に終端を有する波形要素と、前
記共通の電位とは異なる電位にある前記終端を前記共通
の電位にある点に接続するための調整波形要素と、を含
み、前記微振動パルスの一部を構成する波形要素が前記調整
波形要素の少なくとも一部と兼用されていることを特徴
とする液体噴射装置の駆動方法。
【請求項８】複数種類の前記吐出パルスは、体積の異な
る複数種類の液滴を吐出させるものであり、前記調整波形要素を含む前記吐出パルスは、最も小さな
体積の液滴を吐出させるための小ドット用吐出パルスで
あることを特徴とする請求項７記載の液体噴射装置の駆
動方法。
【請求項９】前記小ドット用吐出パルスは、前記圧力室
を収縮させて前記ノズル開口から液滴を吐出させる吐出
波形要素と、液滴吐出後のメニスカスの振動を抑制する
ための制振波形要素とを含み、前記共通の電位とは異な
る電位にある前記終端は前記制振波形要素の終端である
ことを特徴とする請求項８記載の液体噴射装置の駆動方
法。
【請求項１０】前記調整波形要素は、前記共通の電位と
は異なる電位にある前記終端を前記微振動パルスの一部
を構成する兼用の前記波形要素の始端に接続する接続要
素と、前記微振動パルスの一部を構成する兼用の前記波
形要素とによって構成されていることを特徴とする請求
項７乃至９のいずれか一項に記載の液体噴射装置の駆動
方法。
【請求項１１】前記圧力発生素子はたわみ振動モードの
圧電振動子によって構成されていることを特徴とする請
求項７乃至１０のいずれか一項に記載の液体噴射装置の
駆動方法。
【請求項１２】前記圧力発生素子は縦振動モードの圧電
振動子によって構成されていることを特徴とする請求項
７乃至１０のいずれか一項に記載の液体噴射装置の駆動
方法。
【請求項１３】ノズル開口に連通する圧力室に対応して
設けられた圧力発生素子に吐出パルスを印加することに
より、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記
ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置であっ
て、複数種類の前記吐出パルス及び液体のメニスカスを
微振動させるために前記圧力発生素子に印加する微振動
パルスを生成するための駆動信号を発生する駆動信号発
生手段と、前記駆動信号からその一部を選択することに
よって前記微振動パルス及び前記吐出パルスを生成する
パルス生成手段と、を備えた液体噴射装置に用いられる
コンピュータ読み取り可能な記録媒体において、前記駆動信号を生成するために前記駆動信号発生手段に
供給される、前記駆動信号の波形に関する情報が記録さ
れており、前記駆動信号の始端及び終端は共通の電位にあり、複数種類の前記吐出パルスの少なくとも１つは、前記共
通の電位とは異なる電位に終端を有する波形要素と、前
記共通の電位とは異なる電位にある前記終端を前記共通
の電位にある点に接続するための調整波形要素と、を含
み、前記微振動パルスの一部を構成する波形要素が前記調整
波形要素の少なくとも一部と兼用されていることを特徴
とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】複数種類の前記吐出パルスは、体積の異
なる複数種類の液滴を吐出させるものであり、前記調整波形要素を含む前記吐出パルスは、最も小さな
体積の液滴を吐出させるための小ドット用吐出パルスで
あることを特徴とする請求項１３記載のコンピュータ読
み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】前記小ドット用吐出パルスは、前記圧力
室を収縮させて前記ノズル開口から液滴を吐出させる吐
出波形要素と、液滴吐出後のメニスカスの振動を抑制す
るための制振波形要素とを含み、前記共通の電位とは異
なる電位にある前記終端は前記制振波形要素の終端であ
ることを特徴とする請求項１４記載のコンピュータ読み
取り可能な記録媒体。
【請求項１６】前記調整波形要素は、前記共通の電位と
は異なる電位にある前記終端を前記微振動パルスの一部
を構成する兼用の前記波形要素の始端に接続する接続要
素と、前記微振動パルスの一部を構成する兼用の前記波
形要素とによって構成されていることを特徴とする請求
項１３乃至１５のいずれか一項に記載のコンピュータ読
み取り可能な記録媒体。