JP2013240933A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非吐出画素が連続した後の先頭吐出画素におけるノズルからのインク吐出を安定して行うことができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】セレクター３０は、ラインバッファー２９に格納されたＮライン分の画像の駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値が全て０であり、ラインバッファー２９に送信されてくるＮ＋１ライン目の画像の駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値が０でない場合は、ラインバッファー２９に格納されたＮライン分の画像の駆動波形として、インク吐出は行わずにメニスカス揺動のみを行う第３駆動波形（３）を選択する。また、１１ライン目の画像の駆動波形として、各画素の階調に対応した先頭吐出画素用駆動波形である第４駆動波形（４）または第５駆動波形（５）を選択する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンター等の記録装置において、用紙等の記録媒体にインクを吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置に関するものであり、特にインクを吐出する記録ヘッドの回復に関するものである。

ファクシミリ、複写機、プリンター等の記録装置は、紙、布、ＯＨＰ用シート等の記録媒体に画像を記録するように構成されているが、記録を行う方式により、インクジェット式、ワイヤードット式、サーマル式等に分類することができる。また、インクジェット記録方式はさらに、記録ヘッドが記録媒体上を走査しながら記録を行うシリアル型と、装置本体に固定された記録ヘッドにより記録を行うラインヘッド型に分類することができる。

このようなインクジェット記録装置では、印字待機時や連続印字中の紙間における各吐出ノズル、或いは、印字中に使用されない吐出ノズル等の、ノズル面にキャップが装着されておらず、且つ非吐出の状態の吐出ノズルにおいて、ノズル内のインクから水分が蒸発してインクの増粘が発生する。その結果、その後にインクを吐出しようとした時に、印字が乱れたり不吐出が発生したりするという問題点があった。

特に、記録ヘッドが固定されたラインヘッド型の記録方式においては、記録ヘッドの各ノズルは画像１ライン中の特定の画素（ドット）に対応しているため、左右の余白部分の画素に対応するノズル等、１枚の画像を印字する中で一度もインクを吐出しないノズルが必ず存在する。このようなノズルも、その後に画像データが切り替わってドット形成を行う場合があり、その場合には安定してインクを吐出できるようにしなければならない。

一般に、記録ヘッドのインク吐出面に開口が設けられた吐出ノズル内のインクの乾燥やノズルの目詰まりを防止するために、ノズルからインクを強制吐出した後、インク吐出面に付着したインクの拭き取りを行って記録ヘッドの回復処理を行う構成になっている。しかし、上記の手順では、印字に用いられずに廃棄されるインクが多くなり、インクが無駄に消費されてしまう。また、インクを吐出しなかったノズルのみでなく、インクを吐出した直後のノズルにおいてもインクの強制吐出が行われるため効率的ではなかった。

一方、インクジェット記録装置の記録ヘッドとして、圧電インクジェットヘッドが広く用いられている。圧電インクジェットヘッドは、圧電素子が発生する力を加圧室内のインクに圧力として伝達し、この圧力によるノズル内のインクメニスカスの揺動を利用してインク滴を発生させるものである。

そこで、ノズルからインクを吐出しない程度にノズル内のインクメニスカスを振動させてノズルの目詰まりを防止する方法が提案されており、例えば特許文献１には、インク滴を吐出しないドット形成部において、圧電素子の駆動電圧を放電することで加圧室の容積を増加させてノズル内のインクメニスカスを加圧室の側へ引き込んだ後、インクの体積速度（ヘッド）の固有振動周期とほぼ一致するタイミングで再び駆動電圧を印加して加圧室の容積を減少させることで、ノズルからインク滴を吐出することなくインクメニスカスを揺動させてノズル内のインクを攪拌するインクジェットヘッドの駆動方法が開示されている。

また、特許文献２には、液滴を吐出する駆動波形よりもパルス幅が狭く、高い周波数を有する連続した複数のパルスを用いてインクメニスカスを揺動させるインクジェットプリンターが開示されている。

また、特許文献３には、或る用紙内（ページ内）で印字が予定されている画素データの印字に使用される各ノズルのメニスカスのみを揺動させ、印字に使用されない各ノズルのメニスカスを静止状態に保持する画像形成装置が開示されている。

さらに、特許文献４には、同一のノズルにおける２以上の所定数以上連続する描画しない画素のうち、描画すべき画素の直前の画素を除く少なくとも１の画素についてはメニスカス揺動を行い、描画すべき画素の直前の画素においてメニスカス揺動を行わない画像形成装置が開示されている。また、メニスカスを揺動させる駆動パルスとして、ヘッド流路の固有振動周期に近い駆動パルスを用いることも記載されている。

特開２００６−１５０８４５号公報 特開２００９−２８６１３１号公報 特開２０１０−１８４３６３号公報 特開２００６−２３８６４４号公報

しかしながら、特許文献１のように、ヘッドの固有振動周期に近いパルス幅の駆動波形を用いると、メニスカスを大きく揺動させることができ、ノズル内のインクの攪拌効果も高くなるが、メニスカスの揺動によって飛翔速度の遅い微小な液滴が形成され、用紙上に付着すると画像上でチリとして認識されることがある。特許文献１では、メニスカス揺動によって発生した微小なインク滴は飛翔速度が遅いため、用紙面に着弾する前に、直後に吐出されたドット形成のためのインク滴に追いつかれて取り込まれてしまうため、画像上でチリとして認識されなくなるとされているが、メニスカス揺動によるインク滴の吐出特性が安定しないことや、用紙の搬送による空気流等の影響により次のインク滴に確実に取り込まれないことにより安定して用紙に着弾させることができず、画像不良となるおそれがある。

そこで、特許文献２のように液滴を吐出する駆動波形よりもパルス幅が狭く、且つ高い周波数を有する連続した複数のパルスを用いることが好ましい。しかし、この場合はメニスカスを大きく揺動させることができないため、パルス数を多くしなければメニスカス揺動によるインクの攪拌効果が発現されない。そのため、従来は、印字のインターバル（紙間）にメニスカス揺動の駆動波形を印加していた。例えば、用紙１枚分の画像データを印字する前のインターバル（紙間）で数百〜数千ライン分のメニスカス揺動を行うか、或いは、印字する画像データ中の階調０の画素に対応する全てのノズルでメニスカス揺動を行っていた。そのため、印加するパルス数が飛躍的に多くなり、ヘッドでの消費電力が大きくなってしまうという問題点があった。

さらに、液滴を吐出する駆動波形よりもパルス幅が狭い場合、圧電素子の固有振動周期に近くなるため、圧電素子が発熱してヘッド内のインク温度が上昇し、インクの特性が変化するため、安定した液滴形成が行えない場合があった。

また、紙間において全てのノズルに対してメニスカス揺動波形を印加する場合も、階調０の画素に対応するノズルの圧電素子に印加するパルスを揺動波形に置き換える場合も、例えば用紙１枚分の画像データにおいて一度もドット形成を行わないか、或いは数回しかインクを吐出しないノズルに対してもメニスカス揺動が行われることになる。その結果、ノズル内のインクが攪拌され、水分の蒸発によりメニスカス近傍で増粘したインクがノズルの奥に拡散されてしまい、増粘していないインクがメニスカス近傍に移動してくる。ここで、増粘していないインクは水分量が低下している増粘インクに比べて水分の蒸発速度が速いため、メニスカス近傍におけるインクの増粘が進行し易くなる。

このように、用紙１枚分の画像データ中で一度もドット形成を行わないか、或いは数回しかインクを吐出しないノズルに対してメニスカス揺動を行うと、逆にノズル内でのインクの増粘が促進され、インクの吐出性が徐々に悪化してしまう。そのため、次の用紙に印字する画像データに切り替わった後に、前の用紙でドット形成を行わなかったノズルを用いてドット形成を行う場合、インク滴の吐出不良が発生するおそれがあった。そこで、特許文献３のように、次の用紙内で印字（インク吐出）が予定されているノズルのみを紙間においてメニスカス揺動させることが好ましい。

しかし、特許文献３の方法は、水性染料インクを使用する場合は良好なインク吐出性を得ることができるが、水性顔料インクを使用する場合は、インク中に顔料を分散させるための分散剤等が含まれているため、インク乾燥時の粘度が水性染料インクよりも格段に高いという特性がある。そのため、メニスカスの増粘性も高くなり、メニスカス揺動の回数を多くしなければならず、ヘッドでの消費電力が大きくなってしまうという問題点があった。

また、メニスカス揺動が行われてから実際のインク吐出までの時間が長くなると、ノズル内のインクが攪拌され続けるために、攪拌によって増粘していないインクがメニスカス近傍に移動し、インクの増粘が進行し易くなる。そこで、特許文献４では、インク吐出前のノズルにメニスカス揺動を行うとともに、描画すべき画素の直前の画素においてメニスカス揺動を行わないようにすることで、メニスカス揺動によるインクの増粘と吐出不良とを抑制している。

即ち、多種多様な画像データに対応する印字を連続して行うためには、紙間と吐出直前の両方においてメニスカス揺動を行い、その総回数が少ないほど好ましい。しかし、実際には水性顔料インクではメニスカス表面から水分が蒸発することにより、ノズルの先端部と内部とでインク中の成分が不均一となる。この成分の不均一化によって内部流動が生じ、顔料粒子が先端部から内部へと移動するという現象が発生する。この状態で吐出直前に数回のメニスカス揺動を行ってインクを吐出すると、不吐出が続いた後の先頭画素において顔料の少ない透明なインク滴が吐出されてしまい、画素として認識できなくなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、非吐出画素が連続した後の先頭吐出画素におけるノズルからのインク吐出を安定して行うことができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室と、該複数の加圧室に対応して配置され、前記各加圧室内のインクに圧力をかけて前記各ノズルからインクを吐出させる複数の圧電素子と、を有する記録ヘッドと、前記圧電素子の駆動電圧の駆動波形として、前記ノズルからのインク吐出回数に応じて設定された２以上のインク吐出用駆動波形と、インク吐出は行わずに前記ノズル内のメニスカスを揺動させるメニスカス揺動用駆動波形とを含む複数の駆動波形を発生させる駆動パルス発生部と、該駆動パルス発生部で発生させたいずれの駆動波形を前記圧電素子に印加するか、或いは何れの駆動波形も前記圧電素子に印加しないかを前記各ノズルについて選択するセレクターと、を備え、印字対象となる画像データを構成する１つの画素につき、当該画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を前記各ノズルに対して実行させるヘッド駆動部と、印字対象となる画像データを構成する各画素を多値階調で示した印字データを生成する画像処理部と、該画像処理部で生成された印字データを構成する各画素について、当該各画素の階調に対応した前記各ノズルのインク吐出回数を表す駆動波形選択データを生成するデータ加工部と、を有する制御部と、を備えたインクジェット記録装置において、前記駆動パルス発生部は、前記記録ヘッドの固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅の１つ以上の予備パルスの後に、画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を行わせる１つ以上のインク吐出用パルスをリレーさせた先頭吐出画素用駆動波形を発生可能であり、前記先頭吐出画素用駆動波形は、前記予備パルスの終端から１つ目の前記インク吐出用パルスの開始までの待機時間をｂ、前記インク吐出用パルスのパルス幅をｃ、前記記録ヘッドの固有振動周期をＴとするとき、以下の式（Ｉ）を満たすとともに、前記ヘッド駆動部は、前記データ加工
部から送信された次回以降の印字Ｎライン分（Ｎは１０以上の整数）の駆動波形選択データを格納するラインバッファーを備え、前記セレクターは、前記ラインバッファーに格納されている同一の前記ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形選択データが全て０であり、且つ、次に前記データ加工部から送信された印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形選択データが０でない場合は、当該ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形として前記メニスカス揺動用駆動波形を選択するとともに、印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形として各画素の階調に対応した前記先頭吐出画素用駆動波形を選択し、上記以外の場合は、印字Ｎ＋１ライン分の各駆動波形選択データが０でなければ各画素の階調に対応した前記インク吐出用駆動波形を選択し、駆動波形選択データが０であれば何れの駆動波形も選択しないことを特徴としている。
１．８×Ｔ／２≦ｂ＋ｃ≦３．２×Ｔ／２ ・・・（Ｉ）

また本発明は、記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室と、該複数の加圧室に対応して配置され、前記各加圧室内のインクに圧力をかけて前記各ノズルからインクを吐出させる複数の圧電素子と、を有する記録ヘッドと、前記圧電素子の駆動電圧の駆動波形として、前記ノズルからのインク吐出回数に応じて設定された２以上のインク吐出用駆動波形と、インク吐出は行わずに前記ノズル内のメニスカスを揺動させるメニスカス揺動用駆動波形とを含む複数の駆動波形を発生させる駆動パルス発生部と、該駆動パルス発生部で発生させたいずれの駆動波形を前記圧電素子に印加するか、或いは何れの駆動波形も前記圧電素子に印加しないかを前記各ノズルについて選択するセレクターと、を備え、印字対象となる画像データを構成する１つの画素につき、当該画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を前記各ノズルに対して実行させるヘッド駆動部と、印字対象となる画像データを構成する各画素を多値階調で示した印字データを生成する画像処理部と、該画像処理部で生成された印字データを構成する各画素について、当該各画素の階調に対応した前記各ノズルのインク吐出回数を表す次回以降の印字Ｎライン分（Ｎは１０以上の整数）の駆動波形選択データを生成するデータ加工部と、を有する制御部と、を備えたインクジェット記録装置において、前記駆動パルス発生部は、前記記録ヘッドの固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅の１つ以上の予備パルスの後に、画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を行わせる１つ以上のインク吐出用パルスをリレーさせた先頭吐出画素用駆動波形を発生可能であり、前記先頭吐出画素用駆動波形は、前記予備パルスの終端から１つ目の前記インク吐出用パルスの開始までの待機時間をｂ、前記インク吐出用パルスのパルス幅をｃ、前記記録ヘッドの固有振動周期をＴとするとき、以下の式（Ｉ）を満たすとともに、前記セレクターは、前記データ加工部から送信された同一の前記ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形選択データが全て０であり、且つ、次に前記データ加工部から送信された印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形選択データが０でない場合は、当該ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形として前記メニスカス揺動用駆動波形を選択するとともに、印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形として各画素の階調に対応した前記先頭吐出画素用駆動波形を選択し、上記以外の場合は、印字Ｎ＋１ライン分の各駆動波形選択データが０でなければ各画素の階調に対応した前記インク吐出用駆動波形を選択し、駆動波形選択データが０であれば何れの駆動波形も選択しないことを特徴としている。
１．８×Ｔ／２≦ｂ＋ｃ≦３．２×Ｔ／２ ・・・（Ｉ）

また本発明は、上記構成のインクジェット記録装置において、前記先頭吐出画素用駆動波形は、前記予備パルス数をｎ、パルス幅をａ１、前記予備パルス間の待機時間をａ２、前記記録ヘッドの駆動周波数をＨとするとき、以下の式（ＩＩ）を満たすことを特徴としている。
ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂ≦１／Ｈ×１／３ ・・・（ＩＩ）

また本発明は、上記構成のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドの駆動周波数Ｈが異なる複数の印字モードを選択可能であり、前記駆動パルス発生部は、前記記録ヘッドの駆動周波数Ｈから算出された前記予備パルス数ｎに基づいて、選択された前記印字モードに応じた前記先頭吐出画素用駆動波形を生成することを特徴としている。

また本発明は、上記構成のインクジェット記録装置において、前記メニスカス揺動用駆動波形は、前記インク吐出用駆動波形よりも狭いパルス幅を有し、且つ高い周波数を有するパルスが連続して複数回繰り返されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のインクジェット記録装置において、連続印字中の記録媒体間で、前記メニスカス揺動用駆動波形の駆動電圧を次の記録媒体上に少なくとも１回以上インクを吐出する前記全ての圧電素子に印加することを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、非吐出画素が１０画素数以上続いたノズルからインク吐出を行う場合、非吐出画素においてはメニスカス揺動用駆動波形メニスカス揺動のみを行うとともに、先頭吐出画素においては、予備パルスの後にインク吐出用パルスをリレーさせた先頭吐出画素用駆動波形を選択することにより、先頭吐出画素でのインクの吐出力を通常時よりも増加させて確実に認識できる画素を形成することができる。特に、水性顔料系のインクを使用する場合、インク成分の不均一化による透明インク滴が吐出されて画素が認識できなくなる不具合を抑制できる。また、予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）が式（Ｉ）を満たす先頭吐出画素用駆動波形とすることで
、予備パルスによる振動とインク吐出用パルスによる振動が打ち消し合うことなく、インク吐出用パルスによる振動を確実に増幅させてインク吐出力を高めることができる。

また、本発明の第２の構成によれば、前記第１の構成と同様に、先頭吐出画素でのインクの吐出力を通常時よりも増加させて確実に認識できる画素を形成することができる。特に、水性顔料系のインクを使用する場合、インク成分の不均一化による透明インク滴が吐出されて画素が認識できなくなる不具合を抑制できる。また、予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）が式（Ｉ）を満たす先頭吐出画素用駆動波形
とすることで、予備パルスによる振動とインク吐出用パルスによる振動が打ち消し合うことなく、インク吐出用パルスによる振動を確実に増幅させてインク吐出力を高めることができる。さらに、データ加工部でＮライン分の駆動波形選択データを生成するため、ラインバッファーが不要となり制御が簡素化される。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成のインクジェット記録装置において、先頭吐出画素用駆動波形の予備パルス数をｎ、パルス幅をａ１、予備パルス間の待機時間をａ２、記録ヘッドの駆動周波数をＨとするとき、式（ＩＩ）を満たすことにより、予備パルスの印加時間が１画素の形成に割り当てられる時間の１／３以下となり、先頭吐出画素と通常の画素との間のずれを実用上問題のない程度に抑えることができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成のインクジェット記録装置において、記録ヘッドの駆動周波数Ｈが異なる複数の印字モードを選択可能であり、駆動パルス発生部は、記録ヘッドの駆動周波数Ｈから算出された予備パルス数ｎに基づいて、選択された印字モードに応じた先頭吐出画素用駆動波形を生成することにより、写真モードや文字モード等の印字モードに応じた適切な先頭吐出画素用駆動波形を生成することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のインクジェット記録装置において、インク吐出用駆動波形よりも狭いパルス幅を有し、且つ高い周波数を有するパルスが連続して複数回繰り返されるメニスカス揺動用駆動波形を用いることにより、メニスカスが大きく揺動しないため、飛翔速度の遅い微小なインク滴が形成され、画像上でチリとして認識される不具合を防止できる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成のインクジェット記録装置において、連続印字中の記録媒体間で、メニスカス揺動用駆動波形の駆動電圧を次の記録媒体上に少なくとも１回以上インクを吐出する全ての圧電素子に印加することにより、ノズルの目詰まりやインクの吐出不良を一層効果的に防止することができる。

本発明のインクジェット記録装置１００の概略構造を模式的に示す側面図 図１に示すインクジェット記録装置１００の第１搬送ユニット５及び記録部９を上方からみた平面図 本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図 記録ヘッド１７の要部構成を示す断面拡大図 インク吐出用駆動波形である第１駆動波形（１）を示す波形図 インク吐出用駆動波形である第２駆動波形（２）を示す波形図 メニスカス用駆動波形である第３駆動波形（３）を示す波形図 第１駆動波形（１）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 第２駆動波形（２）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 第３駆動波形（３）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 先頭吐出画素用駆動波形である第４駆動波形（４）を示す波形図 先頭吐出画素用駆動波形である第５駆動波形（５）を示す波形図 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の１．６倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の１．８倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の２．０倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の２．５倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の３．０倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の３．２倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の３．４倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 図１１に示した第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の４．０倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 先頭吐出画素用駆動波形である第４駆動波形（４）の他の例を示す波形図 先頭吐出画素用駆動波形である第５駆動波形（５）の他の例を示す波形図 図２１に示した第４駆動波形（４）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフ 本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出動作のシーケンスを示すフローチャート 本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の他の例を示すブロック図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は本発明のインクジェット記録装置１００の概略構成を模式的に示す側面図であり、図２は、図１に示すインクジェット記録装置１００の第１搬送ユニット５及び記録部９を上方からみた平面図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置１００の左側部には用紙Ｐ（記録媒体）を収容する給紙トレイ２が設けられており、この給紙トレイ２の一端部には収容された用紙Ｐを、最上位の用紙Ｐから順に一枚ずつ後述する第１搬送ユニット５へと搬送給紙するための給紙ローラー３と、給紙ローラー３に圧接され従動回転する従動ローラー４とが設けられている。

用紙搬送方向（矢印Ｘ方向）に対し給紙ローラー３及び従動ローラー４の下流側（図１の右側）には、第１搬送ユニット５及び記録部９が配置されている。第１搬送ユニット５は、用紙搬送方向に対し下流側に配置された第１駆動ローラー６と、上流側に配置された第１従動ローラー７と、第１駆動ローラー６及び第１従動ローラー７に掛け渡された第１搬送ベルト８とを含む構成であり、第１駆動ローラー６が時計回り方向に回転駆動されることにより、第１搬送ベルト８に保持された用紙Ｐが矢印Ｘ方向に搬送される。

ここで、用紙搬送方向の下流側に第１駆動ローラー６を配置したことにより、第１搬送ベルト８の搬送面（図１の上側面）は第１駆動ローラー６に引っ張られるようになるため、第１搬送ベルト８の搬送面のテンションを高めることができ、安定した用紙Ｐの搬送が可能となる。なお、第１搬送ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、主として継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。

記録部９は、ヘッドハウジング１０と、ヘッドハウジング１０に保持されたラインヘッド１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、及び１１Ｋを備えている。これらのラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋは、第１搬送ベルト８の搬送面に対して所定の間隔（例えば１ｍｍ）が形成されるような高さに支持され、図２に示すように、用紙搬送方向と直交する用紙幅方向（図２の上下方向）に沿って複数（ここでは３個）の記録ヘッド１７ａ〜１７ｃが千鳥状に配列されている。ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋは、搬送される用紙Ｐの幅以上の記録領域を有しており、第１搬送ベルト８上を搬送される用紙Ｐに対して、印字位置に対応したノズル１８からインクを吐出できるようになっている。また、各記録ヘッド１７ａ〜１７ｃは、それぞれに設けられたノズル１８の一部が搬送方向に重複するように配置されている。

各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋを構成する記録ヘッド１７ａ〜１７ｃには、それぞれインクタンク（図示せず）に貯留されている４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）のインクがラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋの色毎に供給される。なお、記録ヘッド１７ａ〜１７ｃは、圧電素子３１（図３参照）の変形による圧力をノズル１８内のインクに伝達してメニスカスを揺動させ、インク滴を発生させる圧電インクジェットヘッドを用いている。

各記録ヘッド１７ａ〜１７ｃは、外部コンピューター等から受信した画像データに応じて、第１搬送ベルト８の搬送面に吸着保持されて搬送される用紙Ｐに向かってノズル１８からインクを吐出する。これにより、第１搬送ベルト８上の用紙Ｐにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクが重ね合わされたカラー画像が形成される。

また、記録ヘッド１７ａ〜１７ｃの乾燥や目詰まりによるインクの吐出不良を防止するために、長期間停止後の印字開始時は全ての記録ヘッド１７ａ〜１７ｃのノズル１８から、また印字動作の合間にはインク吐出量が規定値以下の記録ヘッド１７ａ〜１７ｃのノズル１８から、ノズル内の粘度が高くなったインクを吐出するパージを実行して、次の印字動作に備える。

用紙搬送方向に対し第１搬送ユニット５の下流側（図１の右側）には第２搬送ユニット１２が配置されている。第２搬送ユニット１２は、用紙搬送方向に対し下流側に配置された第２駆動ローラー１３と、上流側に配置された第２従動ローラー１４と、第２駆動ローラー１３及び第２従動ローラー１４に掛け渡された第２搬送ベルト１５とを含む構成であり、第２駆動ローラー１３が時計回り方向に回転駆動されることにより、第２搬送ベルト１５に保持された用紙Ｐが矢印Ｘ方向に搬送される。

記録部９にてインク画像が記録された用紙Ｐは第２搬送ユニット１２へと送られ、第２搬送ユニット１２を通過する間に用紙Ｐ表面に吐出されたインクが乾燥される。また、第２搬送ユニット１２の下方にはメンテナンスユニット１９が配置されている。メンテナンスユニット１９は、上述したパージを実行する際に記録部９の下方に移動し、記録ヘッド１７のノズル１８から吐出されたインクを拭き取り、拭き取られたインクを回収する。

また、用紙搬送方向に対し第２搬送ユニット１２の下流側には、画像が記録された用紙Ｐを装置本体外へと排出する排出ローラー対１６が設けられており、排出ローラー対１６の下流側には、装置本体外へと排出された用紙Ｐが積載される排出トレイ（図示せず）が設けられている。

続いて、本発明のインクジェット記録装置１００における記録部９の駆動制御について説明する。図３は、本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図であり、図４は、記録ヘッド１７の要部構成を示す断面拡大図である。なお、インクジェット記録装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、インクジェット記録装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。また、記録ヘッド１７ａ〜１７ｃはａ〜ｃの符号を省略して記載している。

インクジェット記録装置１００は、主に画像処理に関する制御を行う制御部２０を備えている。制御部２０は、印字対象となる画像データを構成する各画素を多値階調で示した印字データ（ｉ）を生成する画像処理部２１と、印字データ（ｉ）を構成する各画素について、当該各画素に対応したインク吐出を行う各ノズル１８のそれぞれの圧電素子３１に対して後述する第１駆動波形（１）〜第５駆動波形（５）のいずれの駆動電圧を印加するか、或いはいずれの駆動電圧も印加しないかを示す駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成するデータ加工部２３とを備える。

記録部９は、各色のラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋ（図２参照）を構成する記録ヘッド１７、及び記録ヘッド１７を駆動するヘッド駆動部２５を備えている。ヘッド駆動部２５は、印字対象となる画像データを構成する１つの画素につき当該画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を記録ヘッド１７に行わせて、用紙上に当該画素の記録を行う。

ヘッド駆動部２５は、後述する第１駆動波形（１）、第２駆動波形（２）、第３駆動波形（３）、第４駆動波形（４）、及び第５駆動波形（５）を発生させる駆動パルス発生部２７と、次回以降のＮライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を格納するラインバッファー２９と、ラインバッファー２９に格納されているＮライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）と、データ加工部２３から送信された（Ｎ＋１）ライン目の駆動波形選択データ（ｉｉ）とに基づいて第１駆動波形（１）〜第５駆動波形（５）のいずれかを選択し、選択した駆動波形の駆動電圧を記録ヘッド１７の圧電素子３１に印加するか、或いはいずれの駆動波形も選択せず、記録ヘッド１７の圧電素子３１の駆動電圧を一定に保持する動作を行うセレクター３０と、を備える。

記録ヘッド１７は図２に示すようなラインヘッド型であり、図４に示すように、用紙に対向する吐出面３３を有する。吐出面３３には、ノズル１８の開口部である微小径を有する吐出口１８ａが、吐出面３３の長手方向（主走査方向）において少なくとも印字領域の最大幅に亘って複数設けられている。

また、図４に示すように、記録ヘッド１７は、吐出面３３の吐出口１８ａ以外の部分を覆う撥水膜３３ａと、吐出口１８ａに対して１つずつ設けられた加圧室３５と、インクを貯留するインクタンク（図示せず）と、インクタンクから複数の加圧室３５にインクを供給する共通流路３７とを備える。加圧室３５と共通流路３７とは供給孔３９で連通されており、この供給孔３９を介して共通流路３７から加圧室３５にインクが供給される。ノズル１８は加圧室３５内から吐出口１８ａまで連続している。加圧室３５の壁のうち吐出面３３と逆側の壁は振動板４０で構成されている。振動板４０は複数の加圧室３５に亘って連続して形成されており、振動板４０には同様に複数の加圧室３５に亘って連続して形成された共通電極４１が積層されている。共通電極４１上には、加圧室３５毎に別個の圧電素子３１が設けられており、共通電極４１と共に圧電素子３１を挟むように、加圧室３５毎に別個の個別電極４３が設けられる。

ヘッド駆動部２５の駆動パルス発生部２７で生成された駆動パルスが個別電極４３に印加されることで、各圧電素子３１は個別に駆動される。この駆動による圧電素子３１の変形が振動板４０に伝達され、振動板４０の変形によって加圧室３５が圧縮される。その結果、加圧室３５内のインクに圧力が加わり、ノズル１８を通ったインクが吐出口１８ａからインク滴となって用紙上に吐出される。なお、インク滴が吐出されない間も、ノズル１８内にはインクが入っており、ノズル１８内でインクはメニスカス面Ｍを形成している。

図５〜図７は、駆動パルス発生部２７で発生する第１駆動波形（１）〜第３駆動波形（３）を示す波形図であり、図８〜図１０は、第１駆動波形（１）〜第３駆動波形（３）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフである。なお、図８〜図１０では、駆動電圧（Ｖｏｌｔ）を細線で表示し、インクの流速（Ｖｎ）を太線で表示している。

第１駆動波形（１）及び第２駆動波形（２）は、印字対象となる画像データを構成する画素の階調（ノズル１８のインク吐出回数）毎に予め定められた通常のインク吐出時に用いられる波形である。第１駆動波形（１）は、１画素に対してヘッド駆動部２５が記録ヘッド１７のノズル１８によりインク吐出を１回行わせる階調値１の駆動波形選択データ（ｉｉ）に対応する駆動波形であり、図５に示すように、駆動電源の電圧値（Ｖ０）からパルス幅Ｔ１の間、駆動電源の電圧値よりも低い所定値（Ｖ１）になって駆動電源の電圧値（Ｖ０）に戻るものが用意されている。このような第１駆動波形（１）が圧電素子３１に印加されると、図８に示すように、ノズル１８内のインクの流速は１回１０ｍ／ｓを超えるため、吐出口１８ａからインク滴が１回吐出される。

第２駆動波形（２）は、１画素に対してヘッド駆動部２５が記録ヘッド１７のノズル１８によりインク吐出を２回行わせる階調値２の駆動波形選択データ（ｉｉ）に対応する駆動波形であり、図６に示すように、駆動電源の電圧値（Ｖ０）からパルス幅Ｔ１の間、駆動電源の電圧値よりも低い所定値（Ｖ１）になって駆動電源の電圧値（Ｖ０）に戻る第１駆動波形（１）のパルスを２回繰り返すものが用意されている。このような第２駆動波形（２）が圧電素子３１に印加されると、図９に示すように、ノズル１８内のインクの流速は２回１０ｍ／ｓを超えるため、吐出口１８ａからインク滴が２回吐出される。

一方、第３駆動波形（３）は、ノズル１８内のインク滴を吐出させずにメニスカスＭを揺動させることが可能となるように予め定められた駆動波形であって、第１駆動波形（１）、第２駆動波形（２）とは異なる波形からなる。第３駆動波形（３）は、図７に示すように、インクを吐出する駆動波形（図５、図６参照）よりも狭いパルス幅Ｔ２を有し、インクを吐出する駆動波形よりも高い周波数を有するパルスを連続して複数回繰り返すものが用意されている。このような第３駆動波形（３）が圧電素子３１に印加されると、図１０に示すように、ノズル１８内のインクの流速は１０ｍ／ｓを超えず、メニスカス面Ｍは揺動するもののインク滴は吐出されない。

第３駆動波形（３）を用いたメニスカス面Ｍの揺動は、ドット形成直前のノズル１８に加えて、連続印字の用紙間において、次の用紙で少なくとも１回以上インクを吐出する全てのノズル１８に対しても行うことが好ましい。そして、用紙間に行うメニスカス面Ｍの揺動回数（圧電素子３１に印加される第３駆動波形（３）のパルス数）は、ノズル１８内のインク液成分の不均一化による吐出口１８ａ近傍のインク液の透明化が進行しても、メニスカス揺動によってノズル１８内のインク液が再攪拌されて着弾ドットが透明とならない程度の回数とする必要があり、１００回以上が好ましい。

なお、ドット形成直前のノズル１８のメニスカス面Ｍを大きく揺動させると、飛翔速度の遅い微小なインク滴が形成され、画像上でチリとして認識されることがある。そこで、第３駆動波形（３）のパルス幅Ｔ２を記録ヘッド１７の固有振動周期よりも狭くすることにより、メニスカス面Ｍの揺動による微小なインク滴の発生を防止することができる。

次に、本発明のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出制御について詳細に説明する。本発明においては、非吐出画素が所定の画素数以上続いた後の先頭吐出画素において、各画素を多値階調で示した印字データ（ｉ）に基づいてデータ加工部２３で生成された駆動波形選択データ（ｉｉ）に対応して選択されるインク吐出用駆動波形を、先頭吐出画素用駆動波形に変更する。

図１１は、階調値１の先頭画素用の駆動波形である第４駆動波形（４）を示す波形図であり、図１２は、階調値２の先頭画素用の駆動波形である第５駆動波形（５）を示す波形図である。

第４駆動波形（４）は、非吐出画素が所定の画素数以上続いた後の先頭吐出画素において、１画素に対してヘッド駆動部２５が記録ヘッド１７のノズル１８によりインク吐出を１回行わせる階調値１の駆動波形選択データ（ｉｉ）である場合に使用する駆動波形であり、図１１に示すように、記録ヘッドの固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅ａ１の予備パルスの後に、インク吐出を行わせるパルス幅ｃ（＝Ｔ１）のインク吐出用パルスを１回リレーさせた駆動波形が用意されている。

第５駆動波形（５）は、非吐出画素が所定の画素数以上続いた後の先頭吐出画素において、１画素に対してヘッド駆動部２５が記録ヘッド１７のノズル１８によりインク吐出を２回行わせる階調値２の駆動波形選択データ（ｉｉ）である場合に使用する駆動波形であり、図１２に示すように、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅ａ１の予備パルスの後に、インク吐出を行わせるパルス幅ｃ（＝Ｔ１）のインク吐出用パルスを２回繰り返してリレーさせた駆動波形が用意されている。

前述したように、特に水性顔料系のインクを使用する場合、非吐出画素が所定の画素数以上続いた後の先頭吐出画素では、ノズル１８内のインク液成分の不均一化によって顔料の少ない透明なインク滴が吐出されてしまい、画素として認識できなくなるという不具合があった。そこで、先頭吐出画素を形成する際のインク吐出用駆動波形（第１駆動波形（１）または第２駆動波形（２））を、先頭吐出画素用駆動波形（第４駆動波形（４）または第５駆動波形（５））に変更することで、予備パルスによってインク吐出用パルスによる振幅が大きくなり、ノズル１８内のインクの流速も大きくなる。その結果、通常のインク吐出用駆動波形である第１駆動波形（１）、第２駆動波形（２）に比べてインク吐出力を強めることができ、先頭吐出画素として確実に認識できる画素が形成される。

図１３〜図２０は、第４駆動波形（４）の予備パルスの終端からインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の１．６倍、１．８倍、２．０倍、２．５倍、３．０倍、３．２倍、３．４倍、及び４．０倍としたときの、圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフである。なお、図１３〜図２０では、駆動電圧（Ｖｏｌｔ）を細線で表示し、インクの流速（Ｖｎ）を太線で表示している。

ｂ＋ｃを記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の１．８倍よりも小さくした場合、予備パルスによるメニスカスの揺動が安定しない。また、予備パルスによる振動とインク吐出用パルスによる振動が打ち消し合う。そのため、ｂ＋ｃを記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の１．６倍とした図１３では、ノズル１８内のインクの流速が１０ｍ／ｓを超えず、インク吐出力を強めることができない。

また、ｂ＋ｃを記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の３．２倍よりも大きくした場合は、１．８倍よりも小さくした場合と同様に、予備パルスによる振動とインク吐出用パルスによる振動が打ち消し合う。また、予備パルスからインク吐出用パルスまでの待機時間ｂが長いため、予備パルスによる振動が減衰してしまう。そのため、ｂ＋ｃを記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の３．４倍及び４．０倍とした図１９、図２０では、ノズル１８内のインクの流速が図８に示した第１駆動波形（１）よりも小さくなり、インク吐出力を強めることができない。

一方、ｂ＋ｃを記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の１．８倍〜３．２倍とした場合は、予備パルスによる振動がインク吐出用パルスによる振動を増幅させるため、図１４〜図１８に示すように、ノズル１８内のインクの流速が図８に示した第１駆動波形（１）よりも大きくなり、インク吐出力を強めることができる。なお、ここでは記載を省略するが、第５駆動波形（５）の予備パルスの終端から１つ目のインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）についても同様の結果が得られる。

以上より、予備パルスの終端から１つ目のインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）が以下の式（Ｉ）を満たすような先頭吐出画素用駆動波形とする。
１．８×Ｔ／２≦ｂ＋ｃ≦３．２×Ｔ／２ ・・・（Ｉ）
ただし、
ｂ；予備パルスの終端からインク吐出用パルスの開始までの待機時間
ｃ；インク吐出用パルスのパルス幅
Ｔ；記録ヘッドの固有振動周期
である。

図２１及び図２２は、それぞれ階調値１の先頭画素用の駆動波形である第４駆動波形（４）、階調値２の先頭画素用の駆動波形である第５駆動波形（５）の他の例を示す波形図である。図２３は、図２１の第４駆動波形（４）が選択されたときの圧電素子３１に印加される駆動電圧とノズル１８内のインクの流速とを示すグラフである。なお、図２３では、予備パルスの終端から１回目のインク吐出用パルスの終端までの時間（ｂ＋ｃ）を、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２の２．５倍としたときの駆動電圧（Ｖｏｌｔ）を細線で表示し、インクの流速（Ｖｎ）を太線で表示している。

図２１では、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅ａ１の２回の予備パルスの後に、インク吐出を行わせるパルス幅ｃのインク吐出用パルスを１回リレーさせた駆動波形としている。図２２では、記録ヘッド１７の固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅ａ１の２回の予備パルスの後に、インク吐出を行わせるパルス幅ｃのインク吐出用パルスを２回リレーさせた駆動波形としている。

ユーザーによって文字モードや写真モード等の画質（解像度）の異なるモードが選択されると、インクジェット記録装置１００の出力速度が変化することにより、用紙搬送方向の解像度を一致させるために各ノズル１８からのインク滴の吐出タイミングを変更する必要がある。ここで、解像度の高いモードが選択されたときは、１ページの印字に要する時間が長くなるため、非吐出画素が連続するノズル１８ではメニスカスの乾燥が促進されてしまう。そこで、図２１及び図２２に示したように、予備パルスを複数回繰り返す先頭吐出画素用駆動波形を用いることにより、インク吐出用パルスをより増幅させてインク吐出力をさらに高めることが好ましい。

このとき、予備パルス数を多くするほどインク吐出用パルスの増幅効果は大きくなるが、インク吐出用パルスが印加されるまでの時間も長くなる。そのため、予備パルス数を多くし過ぎると、同一ラインを形成するインク滴のうち、非吐出画素がないノズル１８から通常のインク吐出用駆動波形（第１駆動波形（１）または第２駆動波形（２））の印加によって吐出されるインク滴と吐出タイミングがずれてしまう。その結果、インク滴の着弾位置が搬送方向にずれ、一定以上のずれが発生した場合は本来直線であるべきラインが直線でなくなるおそれがある。

非吐出画素が連続した後の先頭吐出画素と通常の画素とのインク吐出タイミングのずれを抑制するためには、インク滴の着弾位置のずれが認識できない程度に予備パルスの印加時間を制限することが考えられる。ここで、１画素に割り当てられる時間は記録ヘッド１７の駆動周波数の逆数であり、実用上問題のないずれ量は１／３ドット（画素）以内である。即ち、予備パルスの印加時間を駆動周波数の逆数の１／３以下とすれば、先頭吐出画素と通常の画素との間のずれを実用上問題のない程度に抑えることができる。

以上より、予備パルスをｎ回印加するときの予備パルスの開始からインク吐出用パルスの開始までの時間（ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂ）が以下の式（ＩＩ）を満たすような先頭吐出画素用駆動波形とする。
ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂ≦１／Ｈ×１／３ ・・・（ＩＩ）
ただし、
ａ１；予備パルスのパルス幅
ａ２；予備パルスの終端から次の予備パルスの開始までの待機時間
ｂ；予備パルスの終端からインク吐出用パルスの開始までの待機時間
Ｈ；記録ヘッドの駆動周波数
である。

なお、記録ヘッド１７の駆動周波数Ｈは、印字開始時にユーザーによって画質（解像度）や印字モードが選択されたときに、画質（解像度）や印字モードに応じた駆動周波数Ｈが決定される。そして、決定された駆動周波数Ｈに基づいて先頭吐出画素用駆動波形内の予備パルス数ｎが算出され、駆動パルス発生部２７で第４駆動波形（４）、第５駆動波形（５）が生成される。

また、本実施形態では、ラインバッファー２９に格納する画素の駆動波形選択データ（ｉｉ）を１０ライン分とし、吐出直前のメニスカス揺動を先頭吐出画素の１０画素手前から行うこととした。これは、非吐出画素が１０画素以上続いた場合にノズル１８からのインクの吐出不良が問題となるため、メニスカス揺動を行う必要があるためである。また、後続する非吐出画素の存在を認識するために駆動波形選択データ（ｉｉ）をヘッド駆動部２５の近傍に置かなければならず、ラインバッファー２９が必要となる。このラインバッファー２９に格納可能なライン数を増やせばメニスカス揺動を１０画素以上手前から行うことも可能であるが、コスト増加につながるため、ここでは１０画素とした。

図２４は、第１実施形態のインクジェット記録装置１００における記録ヘッド１７のインク吐出動作のシーケンスを示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図４を参照しながら、図２４のステップに沿って本実施形態のインクジェット記録装置１００を用いて画像を記録する際のインク吐出動作について説明する。

パーソナルコンピューターのプリンタードライバー等から印字命令が入力されると、まず、制御部２０内の画像処理部２１において入力された画像データに基づく印字データ（ｉ）が生成される（ステップＳ１）。次に、印字データ（ｉ）がデータ加工部２３に送信され、印字データ（ｉ）を構成する各画素について、当該各画素に対応したインク吐出を行う各ノズル１８のインク吐出回数を示す駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成する（ステップＳ２）。

また、ユーザーによって選択された画質（解像度）や印字モードに応じて記録ヘッドの駆動周波数が決定され、決定された駆動周波数から算出された予備パルス数に基づいて先頭吐出画素用駆動波形を生成する（ステップＳ３）。例えば、予備パルス数が１の場合は図１１及び図１２に示した第４駆動波形（４）、第５駆動波形（５）が生成され、予備パルス数が２の場合は図２１及び図２２に示した第４駆動波形（４）、第５駆動波形（５）が生成される。

本実施形態では、記録ヘッド１７は階調値０、１、２の３階調のドット形成が可能である。データ加工部２３において２５６階調の印字データ（ｉ）から３階調の駆動波形選択データ（ｉｉ）に変換された後、記録ヘッド１７のノズル１８の並びに応じて、同一のタイミングでインクを吐出する１ライン分の画素の駆動波形選択データ（ｉｉ）をセレクター３０に送信し、次回以降のＮライン分（ここでは１０ライン分）の画素の駆動波形選択データ（ｉｉ）をヘッド駆動部２５の駆動周波数に同期したタイミングでラインバッファー２９に送信して格納する（ステップＳ４）。

次に、ラインバッファー２９に送信されてくるＮ＋１ライン目（ここでは１１ライン目）の駆動波形選択データ（ｉｉ）と、ラインバッファー２９に格納された１０ライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）に対応する駆動波形を決定する。先ず、ステップＳ４でラインバッファー２９に格納された１０ライン分の画素の駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値が全て０（インク吐出回数が０）であるか否かが各ノズル１８について判断される（ステップＳ５）。そして、階調値が全て０である場合は、ラインバッファー２９に送信されてくる１１ライン目の画像の駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値が０であるか否かが各ノズル１８について判断される（ステップＳ６）。

１１ライン目の画像の駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値が０でない場合は、１１ライン目に当該ノズル１８でドット形成が行われるため、ラインバッファー２９に格納された１０ライン分の画素の駆動波形として、インク吐出は行わずにメニスカス揺動のみを行う第３駆動波形（３）が選択される（ステップＳ７）。そして、１１ライン目の画素の駆動波形選択データ（ｉｉ）に基づいて先頭吐出画素用駆動波形が選択される（ステップＳ８）。例えば、駆動波形選択データ（ｉｉ）が階調値１である場合は、階調値１に対応する第４駆動波形（４）が選択される。また、駆動波形選択データ（ｉｉ）が階調値２である場合は、階調値２に対応する第５駆動波形（５）が選択される。

一方、ステップＳ４においてラインバッファー２９に格納された１０ライン分の画素の少なくとも１つの階調値が０でない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ５においてラインバッファー２９に送信されてくる１１ライン目の画像の駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値が０である場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、駆動電圧が保持されるか、または各ラインの駆動波形選択データ（ｉｉ）の階調値に応じた駆動波形が選択される（ステップＳ９）。

例えば、ラインバッファー２９に格納された１０ライン分の画素のうち階調値１または２である画素には、それぞれ対応する第１駆動波形（１）または第２駆動波形（２）を選択し、階調値０である画素はドット形成が行われないため、駆動電圧（Ｖ０）を保持する。また、ラインバッファー２９に送信されてくる１１ライン目の画素が階調値０である場合はドット形成が行われないため、駆動電圧（Ｖ０）を保持する。

そして、１ライン分の印字が終了したか否かが判断され（ステップＳ１０）、印字が継続している場合はラインバッファー２９に格納された１０ライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）のうち１ライン目の駆動波形選択データ（ｉｉ）をセレクター３０に読み出すとともに、２ライン〜１０ライン目の駆動波形選択データ（ｉｉ）を１ラインずつずらし、１１ライン目の画素の駆動波形選択データ（ｉｉ）をラインバッファー２９の１０ライン目に格納する。そして、データ加工部２３から次の１ライン（１１ライン目）の駆動波形選択データ（ｉｉ）をラインバッファー２９に送信する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ５〜ステップＳ１０の手順を繰り返す。

上記の手順で記録ヘッド１７のインク吐出動作を行うことにより、非吐出画素が連続した後の先頭吐出画素においてはインク吐出力の強い先頭吐出画素用駆動波形が選択されるため、透明なインク滴が吐出されることによる画像不良を効果的に抑制できる。従って、単ページや連続ページの印字において、非吐出や低印字率の区間が長く続いた後のノズル１８でドットを形成しようとしたときでもインクを安定して吐出することができる。

また、メニスカス揺動を行ったノズル１８では、メニスカス近傍で増粘したインクが攪拌されることによって、ノズル１８内のインク粘度が全体にやや上昇する。しかし、メニスカス揺動を行ったノズル１８は先頭吐出画素の印字タイミングで必ずインク吐出が行われるため、増粘したインクが直ちにノズル１８外に排出され、ノズル１８内の増粘がそれ以上進むことがない。従って、増粘したインクによるノズル１８の目詰まりや、これに起因するインクの吐出不良を効果的に防止することができる。

図２５は、本発明のインクジェット記録装置１００に用いられる制御経路の他の例を示すブロック図である。図２５では、ヘッド駆動部２５内にラインバッファー２９が設けられておらず、制御部２０内のデータ加工部２３において、次回以降の印字Ｎライン分（Ｎは１０以上の整数）の駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成する。

そして、データ加工部２３からセレクター３０に送信された次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）に基づいて、駆動パルス発生部２７で発生させたいずれの駆動波形を圧電素子３１に印加するか、或いは何れの駆動波形も圧電素子３１に印加しないかを各ノズルについて選択する。駆動波形の選択手順は図２４のステップＳ４〜Ｓ１１と同様であるため説明を省略する。

図２５の構成によれば、データ加工部２３でＮライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を生成するため、次回以降のＮライン分の駆動波形選択データ（ｉｉ）を格納するラインバッファー２９が不要となり、制御が簡素化される。

その他、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、データ加工部２３で生成する駆動波形選択データ（ｉｉ）を階調値０〜２の３階調としたが、これに限らず、０、１の２階調としても良いし、４階調以上としても良い。その場合、駆動パルス発生部２７で発生する駆動波形の種類も駆動波形選択データ（ｉｉ）に対応して設定される。また、階調数に対応した数の先頭吐出画素用駆動波形が生成される。

また、記録ヘッド１７のノズル１８の個数やノズル間隔等はインクジェット記録装置１００の仕様に応じて適宜設定することができる。また、各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋにつき記録ヘッド１７の数量も特に限定されるものではなく、例えば各ラインヘッド１１Ｃ〜１１Ｋにつき記録ヘッド１７を１つ配置することもできるし、４個以上配置することもできる。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。

主走査方向のノズル密度が、それぞれ解像度で３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉの３種類の記録ヘッド１７をそれぞれ２つずつ用意した。同じ解像度の記録ヘッド１７をノズル位置が同一直線上となるように並べ、一方の記録ヘッド１７には、図５に示した階調値１のインク吐出用駆動波形である第１駆動波形（１）を選択した。もう一方の記録ヘッド１７には、図２１に示した階調値１の先頭吐出画素用駆動波形である第４駆動波形（４）を選択し、ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂが駆動周波数の逆数の１／２、１／３、１／４となるように予備パルス数ｎを変更して、両方の記録ヘッド１７から、階調１での横１列のドットラインを光沢紙に印字し、目視により直線性の評価を行った。用紙の搬送速度は８４７．６ｍｍ／ｓｅｃに固定した。結果を表１に示す。

表１において、問題なく横１列のドットラインと認識できる場合を○、２つのヘッドで印字したドットラインの境界部分で少し段差が見えるが、ほぼ横１列のドットラインと認識できる場合を△、２つのヘッドで印字したドットラインの境界部分で明らかな段差が見える場合を×で示す。

表１から明らかなように、第４駆動波形（４）を選択した記録ヘッド１７において、ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂが１／３、または１／４となるように予備パルス数ｎを設定した場合は、ノズル密度が３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉのいずれにおいても２つのヘッドで印字したドットラインがほぼ問題なく横１列のドットラインと認識できた。

これに対し、第４駆動波形（４）を選択した記録ヘッド１７において、ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂが１／２となるように予備パルス数ｎを設定した場合は、ノズル密度が６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉにおいては２つのヘッドで印字したドットラインがほぼ問題なく横１列のドットラインと認識できたが、３００ｄｐｉにおいてはドットラインの境界部分で明らかな段差が見えた。

上記の結果より、予備パルスの印加時間を駆動周波数の逆数（１画素に割り当てられる時間）の１／３以下とすれば、第４駆動波形（４）により形成される先頭吐出画素と、第１駆動波形（１）により形成される通常の画素との間のずれを実用上問題のない程度に抑制できることが確認された。

本発明は、記録ヘッドからインクを吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置に利用可能である。本発明の利用により、非吐出画素が連続した後の先頭吐出画素においては通常のインク吐出用駆動波形に代えて予備パルスとインク吐出用パルスをリレーさせた先頭吐出画素用駆動波形を用いてインクを吐出するという簡単な制御によって印字不良を抑制可能なインクジェット記録装置となる。

９ 記録部
１１Ｃ〜１１Ｋ ラインヘッド
１７ 記録ヘッド
１８ ノズル
２０ 制御部
２１ 画像処理部
２３ データ加工部
２５ ヘッド駆動部
２７ 駆動パルス発生部
２９ ラインバッファー
３０ セレクター
３１ 圧電素子
３５ 加圧室
１００ インクジェット記録装置
Ｍ メニスカス

Claims (6)

1. 記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室と、該複数の加圧室に対応して配置され、前記各加圧室内のインクに圧力をかけて前記各ノズルからインクを吐出させる複数の圧電素子と、を有する記録ヘッドと、
   前記圧電素子の駆動電圧の駆動波形として、前記ノズルからのインク吐出回数に応じて設定された２以上のインク吐出用駆動波形と、インク吐出は行わずに前記ノズル内のメニスカスを揺動させるメニスカス揺動用駆動波形とを含む複数の駆動波形を発生させる駆動パルス発生部と、該駆動パルス発生部で発生させたいずれの駆動波形を前記圧電素子に印加するか、或いは何れの駆動波形も前記圧電素子に印加しないかを前記各ノズルについて選択するセレクターと、を備え、印字対象となる画像データを構成する１つの画素につき、当該画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を前記各ノズルに対して実行させるヘッド駆動部と、
   印字対象となる画像データを構成する各画素を多値階調で示した印字データを生成する画像処理部と、該画像処理部で生成された印字データを構成する各画素について、当該各画素の階調に対応した前記各ノズルのインク吐出回数を表す駆動波形選択データを生成するデータ加工部と、を有する制御部と、
   を備えたインクジェット記録装置において、
   前記駆動パルス発生部は、前記記録ヘッドの固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅の１つ以上の予備パルスの後に、画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を行わせる１つ以上のインク吐出用パルスをリレーさせた先頭吐出画素用駆動波形を発生可能であり、前記先頭吐出画素用駆動波形は、前記予備パルスの終端から１つ目の前記インク吐出用パルスの開始までの待機時間をｂ、前記インク吐出用パルスのパルス幅をｃ、前記記録ヘッドの固有振動周期をＴとするとき、以下の式（Ｉ）を満たすとともに、
   前記ヘッド駆動部は、前記データ加工部から送信された次回以降の印字Ｎライン分（Ｎは１０以上の整数）の駆動波形選択データを格納するラインバッファーを備え、
   前記セレクターは、前記ラインバッファーに格納されている同一の前記ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形選択データが全て０であり、且つ、次に前記データ加工部から送信された印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形選択データが０でない場合は、当該ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形として前記メニスカス揺動用駆動波形を選択するとともに、印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形として各画素の階調に対応した前記先頭吐出画素用駆動波形を選択し、
   上記以外の場合は、印字Ｎ＋１ライン分の各駆動波形選択データが０でなければ各画素の階調に対応した前記インク吐出用駆動波形を選択し、駆動波形選択データが０であれば何れの駆動波形も選択しないことを特徴とするインクジェット記録装置。
   １．８×Ｔ／２≦ｂ＋ｃ≦３．２×Ｔ／２ ・・・（Ｉ）
2. 記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室と、該複数の加圧室に対応して配置され、前記各加圧室内のインクに圧力をかけて前記各ノズルからインクを吐出させる複数の圧電素子と、を有する記録ヘッドと、
   前記圧電素子の駆動電圧の駆動波形として、前記ノズルからのインク吐出回数に応じて設定された２以上のインク吐出用駆動波形と、インク吐出は行わずに前記ノズル内のメニスカスを揺動させるメニスカス揺動用駆動波形とを含む複数の駆動波形を発生させる駆動パルス発生部と、該駆動パルス発生部で発生させたいずれの駆動波形を前記圧電素子に印加するか、或いは何れの駆動波形も前記圧電素子に印加しないかを前記各ノズルについて選択するセレクターと、を備え、印字対象となる画像データを構成する１つの画素につき、当該画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を前記各ノズルに対して実行させるヘッド駆動部と、
   印字対象となる画像データを構成する各画素を多値階調で示した印字データを生成する画像処理部と、該画像処理部で生成された印字データを構成する各画素について、当該各画素の階調に対応した前記各ノズルのインク吐出回数を表す次回以降の印字Ｎライン分（Ｎは１０以上の整数）の駆動波形選択データを生成するデータ加工部と、を有する制御部と、
   を備えたインクジェット記録装置において、
   前記駆動パルス発生部は、前記記録ヘッドの固有振動周期の１／２よりも狭いパルス幅の１つ以上の予備パルスの後に、画素の階調に応じて定まる１回以上のインク吐出を行わせる１つ以上のインク吐出用パルスをリレーさせた先頭吐出画素用駆動波形を発生可能であり、前記先頭吐出画素用駆動波形は、前記予備パルスの終端から１つ目の前記インク吐出用パルスの開始までの待機時間をｂ、前記インク吐出用パルスのパルス幅をｃ、前記記録ヘッドの固有振動周期をＴとするとき、以下の式（Ｉ）を満たすとともに、
   前記セレクターは、前記データ加工部から送信された同一の前記ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形選択データが全て０であり、且つ、次に前記データ加工部から送信された印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形選択データが０でない場合は、当該ノズルに対する次回以降の印字Ｎライン分の駆動波形として前記メニスカス揺動用駆動波形を選択するとともに、印字Ｎ＋１ライン目の駆動波形として各画素の階調に対応した前記先頭吐出画素用駆動波形を選択し、
   上記以外の場合は、印字Ｎ＋１ライン分の各駆動波形選択データが０でなければ各画素の階調に対応した前記インク吐出用駆動波形を選択し、駆動波形選択データが０であれば何れの駆動波形も選択しないことを特徴とするインクジェット記録装置。
   １．８×Ｔ／２≦ｂ＋ｃ≦３．２×Ｔ／２ ・・・（Ｉ）
3. 前記先頭吐出画素用駆動波形は、前記予備パルス数をｎ、パルス幅をａ１、前記予備パルス間の待機時間をａ２、前記記録ヘッドの駆動周波数をＨとするとき、以下の式（ＩＩ）を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置。
   ａ１×ｎ＋ａ２×（ｎ−１）＋ｂ≦１／Ｈ×１／３ ・・・（ＩＩ）
4. 前記記録ヘッドの駆動周波数Ｈが異なる複数の印字モードを選択可能であり、前記駆動パルス発生部は、前記記録ヘッドの駆動周波数Ｈから算出された前記予備パルス数ｎに基づいて、選択された前記印字モードに応じた前記先頭吐出画素用駆動波形を生成することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記メニスカス揺動用駆動波形は、前記インク吐出用駆動波形よりも狭いパルス幅を有し、且つ高い周波数を有するパルスが連続して複数回繰り返されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 連続印字中の記録媒体間で、前記メニスカス揺動用駆動波形の駆動電圧を次の記録媒体上に少なくとも１回以上インクを吐出する前記全ての圧電素子に印加することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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