JP3685160B2 - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Description

【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により画像や文字等を記録紙に記録するインクジェット式記録装置、及び、インクジェット式記録ヘッドの駆動方法に関し、特に、マイクロドットを形成し得る極めて少量のインク滴を吐出させるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
代表的なインクジェット式記録装置として、インクジェットプリンタは既によく知られている。このプリンタでは、記録ヘッドから吐出させるインク滴の量により記録紙上のドット径、つまり画質（解像度）が決まる。このため、吐出させるインク量についての制御が重要となる。
【０００３】
ここで、ノズル開口の口径によってインク滴の吐出量を制御すると、口径を小さく絞った場合には解像度の向上は図れるが記録速度が遅くなってしまい、口径を大きくした場合には記録速度の向上は図れるが解像度の低い粗い画像となってしまう。
【０００４】
そうした相反する要求を満たすために、その記録ヘッドの駆動方法とりわけ駆動信号の波形を工夫することで、同一のノズル開口から異なる量のインク滴を吐出させるようにしたプリンタがある。
【０００５】
このプリンタによって極めて小さなドット（マイクロドット）を記録するときは、異なるインク量のインク滴を吐出させるために適切な駆動パルスを含んだ駆動信号により圧電振動子等の圧力発生素子を駆動する。
【０００６】
そして、圧力室の膨張・収縮に伴う圧力室内のインク圧力の変化を利用してインク滴を吐出させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のインクジェット式記録装置では、一層の画質の向上が求められている。上記した従来の駆動パルスでは、少量のインク滴を吐出させることができる。しかし、画質の向上の観点からすれば、更に少量のインク滴を吐出させることが求められている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、極めて少量のインク滴を吐出させることができるインクジェット式記録装置、及び、インクジェット式記録ヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、前記目的を達成するために提案されたものであり、本発明はノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室を膨張・収縮させる圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、前記駆動信号生成手段は、最低電位から第１の最高電位まで電位を上昇させて、メニスカスを圧力室内側に引き込むべく圧力室内を膨張させる引き込み要素と、第１の最高電位から最低電位よりも電位の高い第２の最高電位まで電位を下降させて、前記引き込み要素によって膨張した圧力室を収縮させる第１吐出要素と、第２の最高電位から第１の最高電位よりも電位の低い第３の最高電位まで電位を上昇させて、第１吐出要素によって収縮した圧力室を再度膨張させる第２吐出要素と、を含んだ駆動パルスを生成し、前記駆動パルスを圧力発生素子に供給し、第１吐出要素の供給によって加圧された圧力室を第２吐出要素の供給によって再度減圧することでインク滴を吐出させることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１０】
さらに好ましくは、前記駆動信号生成手段は、引き込み要素の終端と第１吐出要素の始端とを同電位で接続する引き込みホールド要素と、第１吐出要素の終端と第２吐出要素の始端とを同電位で接続する吐出ホールド要素とを含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする。
【００１３】
また、引き込み要素の供給時間を、圧力室の固有振動周期に揃えて設定したことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記駆動信号生成手段は、第２吐出要素によって膨張した圧力室をインク滴を吐出させないように収縮させる収縮要素を含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記収縮要素は、複数の収縮部分要素と、先の収縮部分要素の終端と後の収縮部分要素の始端とを接続する一定電位の収縮ホールド要素とから構成されることを特徴とする。
【００１６】
さらに、後の収縮部分要素の電位勾配を先の収縮部分要素の電位勾配よりも緩やかに設定したことを特徴とする。
【００１７】
また、前記駆動信号生成手段は、引き込み要素の前に配置されて、中間電位から引き込み要素の始端電位まで電位を変化させて基準容積の圧力室を収縮させる予備収縮要素を含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする。
【００１８】
また、前記駆動信号生成手段は、収縮要素の後に配置されて、収縮要素の終端電位から中間電位まで電位を変化させ、圧力室を基準容積に膨張復帰させることでメニスカスの挙動を安定化させる制振要素を含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記駆動信号生成手段は、駆動信号の形状を規定するための出力電圧情報を保持する出力電圧情報保持手段と、変化量情報を保持する変化量情報保持手段と、出力電圧情報と変化量情報とを加算して加算電圧情報を取得する加算手段とを含み、変化量情報保持手段から加算手段に出力される変化量情報を切り換えつつ、更新タイミングが到来する毎に加算電圧情報を新たな出力電圧情報として出力電圧情報保持手段に保持させることで任意形状の駆動信号を生成することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェット式記録装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜７は、本発明にかかるインクジェット式記録装置の第１実施形態を示し、図１は代表的なインクジェット式記録装置であるインクジェットプリンタの斜視図、図２は記録ヘッドを示す断面図、図３は記録ヘッドの制御系の構成を示すブロック図、図４は駆動信号生成回路の構成を示すブロック図、図５は駆動信号生成回路において駆動信号となる波形を生成していく過程を示すタイミング図、図６は一連の駆動信号及び駆動パルスの供給を説明する図、図７はマイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。
【００２４】
このインクジェット式プリンタ１は、キャリッジ２がガイド部材１１に移動自在に取り付けられており、このキャリッジ２は駆動プーリ１２と遊転プーリ１３との間に掛け渡したタイミングベルト１４に接続されている。駆動プーリ１２はパルスモータ１５の回転軸に接合されており、キャリッジ２はパルスモータ１５の駆動によって記録紙３の幅方向に移動（主走査）される。
【００２５】
キャリッジ２の記録紙３と対向する面（下面）には、記録ヘッド４が取り付けられている。この記録ヘッド４は、インクカートリッジ５から供給されたインクを、ノズル開口５１（図２参照）からインク滴として吐出させる。
【００２６】
従って、記録時においてプリンタ１は、キャリッジ２の主走査に同期させて記録ヘッド４からインク滴を吐出させ、キャリッジ２の往復移動に連動させてプラテン１６を回転し、記録紙３を紙送り方向に移動（副走査）させる。その結果、記録紙３には、印刷データに基づく画像や文字等が記録される。
【００２７】
また、キャリッジ２の移動範囲内であって記録領域の外側にはホームポジションが設定され、このホームポジションには記録ヘッド４をクリーニングするクリーニング機構１７と、キャッピングするキャッピング機構１８とが並べて設けられている。
【００２８】
この他に、ハウジングには、プリンタ１を構成する各部の動作を統括的に制御するプリンタコントローラ１９が取り付けられている。
【００２９】
記録ヘッド４は、図２に示すように、基台４０の先端面に流路ユニット７を接合して構成される。そして、基台４０に収容した圧電振動子６（圧力発生素子の一種）により圧力室７１内のインクを加圧して、ノズルプレート５０に開設したノズル開口５１からインク滴を吐出させる。
【００３０】
基台４０は、振動子ユニット４６を収容する収容室４３が内部に形成された箱体状であり、例えば樹脂材によって構成される。この収容室４３は、流路ユニット７との接合面側の開口から反対面まで連なっている。
【００３１】
流路ユニット７は、流路形成板５５の一方の面にノズルプレート５０を、流路形成板５５の他方の面に振動板６０を接合した構成とされる。
【００３２】
流路形成板５５は、シリコンウエハー等から形成されており、これをエッチング加工することにより所定パターンに区画されていて、各ノズル開口５１と連通する複数の圧力室７１，共通インク室７２，共通インク室７２から各圧力室７１へ繋がる複数のインク供給路７３等をなす隔壁が適宜に形成されている。なお、共通インク室７２には、インク供給管４８と接続される接続口が設けられ、インクカートリッジ５に蓄えられたインクがこの接続口を通じて共通インク室７２に供給される。
【００３３】
ノズルプレート５０には、ドット形成密度に対応したピッチで複数（例えば９６個）のノズル開口５１…が列状に開設されている。
【００３４】
振動板６０は、ステンレス板６１にＰＰＳ膜等の弾性体膜６２を積層した二重構造を採り、各圧力室７１に対応する部分はステンレス板が環状にエッチング加工されて、環内にアイランド部７０が形成されている。
【００３５】
振動子ユニット４６は、圧電振動子６（圧力発生素子の一種）と固定基板４２とから構成されている。圧電振動子６は、圧電体と電極層とを交互に積層した一枚の圧電振動子板に、各圧力室７１…に対応した所定ピッチでスリット部を形成することにより櫛歯状に構成される。また、固定基板４２は、この櫛歯状振動子６の基端部分に固着される。
【００３６】
この振動子ユニット４６は、圧電振動子６の先端が開口４１から臨む姿勢で基台４０の収容室４３内に挿入されて、固定基板４２を収容室４３の内壁へ固着させることにより収容される。この収容状態において、圧電振動子６の各先端は、振動板６０の対応するアイランド部７０に当接される。
【００３７】
各圧電振動子６は、対向する電極間に電位差を与えることにより、積層方向と直交する素子長手方向に伸縮し、圧力室７１を区画する弾性体膜６２を変位させる。即ち、この記録ヘッド４では、圧電振動子６を素子長手方向に伸長させることにより、アイランド部７０がノズルプレート５０側へ押され、アイランド部７０周辺の弾性体膜６２が変形して圧力室７１の容積が縮小する。また、圧電振動子６を素子長手方向に収縮させると、弾性体膜６２の変位により圧力室７１の容積が拡大する。この圧力室７１の拡大・縮小に伴って圧力室７１内に充填されたインクに圧力変動が生じ、流路ユニット７のノズル開口５１からインク滴が吐出される。
【００３８】
次に、プリンタ１の電気的構成について説明する。図３に示すように、プリンタコントローラ１９は、外部インタフェース１９１、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１９２、制御プログラム等を記憶させたＲＯＭ１９３、ＣＰＵ等からなる制御部１９４、クロック信号を発生する発振回路１９５、記録ヘッド４へ供給するための駆動信号ＣＯＭを生成し、本発明の駆動信号生成手段として機能する駆動信号生成回路８、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）などの各種信号を記録ヘッド４等の駆動系側へ供給する内部インタフェース１９６等を備えて構成されている。
【００３９】
外部インタフェース１９１は、例えばキャラクタコード，グラフィック関数，イメージデータ等の印刷データを、図示しないホストコンピュータ等から受信する。また、この外部インタフェース１９１を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピュータ等へ送り出される。
【００４０】
ＲＡＭ１９２は、ワークメモリであり、受信バッファＲＢ，中間バッファＭＢ，出力バッファＯＢ等として機能する。つまり、受信バッファＲＢは外部インタフェース１９１を介して受信した印刷データを一時的に記憶し、中間バッファＭＢは制御部１９４が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファＯＢはドットパターンデータを記憶する。このドットパターンデータは、階調データをデコードすることにより得られる印字データとなっている。
【００４１】
ＲＯＭ１９３には、各種データ処理を行うための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ，グラフィック関数等が記憶されている。
【００４２】
制御部１９４は、ＲＯＭ１９３から読み込んだ制御プログラムに基づいて各種の制御を行っており、受信バッファＲＢ内の印刷データを読み出し、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファＭＢに記憶させる。また、中間バッファＭＢから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１９３に記憶したフォントデータ及びグラフィック関数等を参照してドットパターンデータに展開し、必要な装飾処理を施した後に、このドットパターンデータを出力バッファＯＢに記憶させる。
【００４３】
そして、記録ヘッド４の１回の主走査で記録可能な１行分のドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、出力バッファＯＢから内部インタフェース１９６を通じて順次に記録ヘッド４に出力される。また、出力バッファＯＢから１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファＭＢから消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。
【００４４】
記録ヘッド４の電気駆動系４４は、シフトレジスタ９４（９４Ａ〜９４Ｎ），ラッチ回路９５（９５Ａ〜９５Ｎ）、電圧増幅器であるレベルシフタ９６（９６Ａ〜９６Ｎ）、スイッチ９７（９７Ａ〜９７Ｎ）、圧電振動子６（６Ａ〜６Ｎ）を順に接続した構成とされており、これらは各ノズル開口５１…毎に設けられている。
【００４５】
記録ヘッド４におけるインク滴の吐出動作は、制御部１９４により制御される。この吐出制御では、まず、発振回路１９５のクロック信号（ＣＫ）に同期させて印字データ（ＳＩ）配列のうち最上位ビット列のデータを出力バッファＯＢからシリアル伝送して、順次シフトレジスタ素子９４Ａ〜９４Ｎにセットさせる。全てのノズル開口５１…について印字データがシフトレジスタ素子９４Ａ〜９４Ｎにセットされたならば、所定のタイミングでラッチ素子９５Ａ〜９５Ｎへラッチ信号（ＬＡＴ）を出力し、シフトレジスタ素子９４Ａ〜９４Ｎにセットされた印字データをラッチ素子９５Ａ〜９５Ｎにラッチさせる。
【００４６】
このラッチされた印字データは、レベルシフタ素子９６Ａ〜９６Ｎに供給される。各レベルシフタ９６Ａ〜９６Ｎは、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ９７Ａ〜９７Ｎが駆動可能な電圧値、例えば数十ボルトまでこの印字データを昇圧するように構成されており、ここで昇圧された印字データはスイッチ９７Ａ〜９７Ｎに印加され、これによりスイッチ９７Ａ〜９７Ｎは、当該印字データによって接続状態になる。なお、印字データが例えば「０」の場合には、対応する各レベルシフタ素子９６Ａ〜９６Ｎは昇圧を行わない。
【００４７】
各スイッチ９７Ａ〜９７Ｎには、駆動信号生成回路８からの駆動信号ＣＯＭが印加されており、スイッチ９７Ａ〜９７Ｎが接続状態になると、このスイッチ９７Ａ〜９７Ｎと接続した圧電振動子６Ａ〜６Ｎに駆動信号ＣＯＭが供給される。
【００４８】
最上位ビット列のデータに基づいて駆動信号を印加させたならば、制御部１９４では、続いて１ビット列下位のビット列データをシリアル伝送させてシフトレジスタ９４…にセットさせる。そして、シフトレジスタ９４…にデータをセットさせたならば、ラッチ信号を与えてデータをラッチさせ、駆動信号を圧電振動子６…に供給させる。以後は、１ビット列ずつ印字データを下位ビット列にシフトしながら最下位ビット列まで同様の動作を繰り返し行う。
【００４９】
このように、例示したプリンタ１では、記録ヘッド４の圧電振動子６（６Ａ〜６Ｎ）に駆動信号ＣＯＭを供給するか否かを印字データによって制御するようになっており、印字データが「１」の期間において駆動信号ＣＯＭは圧電振動子６へ供給され、印字データが「０」の場合には駆動信号ＣＯＭは供給されない。
【００５０】
次に駆動信号生成回路８について説明する。図４のブロック図に示すように、駆動信号生成回路８は、波形生成回路８０と電流増幅回路８９とを備えて構成され、波形生成回路８０により駆動信号ＣＯＭとなる波形信号を生成し、その波形信号を電流増幅回路８９に取り込んで電流増幅して駆動信号ＣＯＭとして出力するようになっている。
【００５１】
波形生成回路８０は、波形メモリ８１と、第１波形ラッチ回路８２と、第２波形ラッチ回路８４と、加算器８３と、デジタルアナログ変換器８６（Ｄ／Ａ変換器８６）と、電圧増幅回路８８とを備えている。
【００５２】
波形メモリ８１は、制御部４９から出力された複数種類の電圧変化量データ（変化量情報）をアドレスに対応させて個別に記憶する変化量情報記憶手段として機能する。この波形メモリ８１には、本発明の変化量情報保持手段として機能する第１波形ラッチ回路８２が電気的に接続されている。この第１波形ラッチ回路８２は、第１タイミング信号に同期して波形メモリ８１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８３は本発明の加算手段として機能する。この加算器８３には第１波形ラッチ回路８２の出力と第２波形ラッチ回路８４の出力が入力され、加算器８３の出力側には上記の第２波形ラッチ回路８４が電気的に接続されている。そして、加算器８３は、出力信号同士を加算して加算電圧情報を取得する。
【００５３】
第２波形ラッチ回路８４は、本発明の出力電圧情報保持手段として機能し、第２タイミング信号に同期して加算器８３が取得したデータ（加算電圧情報）を、駆動信号ＣＯＭの波形形状を規定するための出力電圧情報として保持する。Ｄ／Ａ変換器８６は、第２波形ラッチ回路８４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８４が保持するデータをアナログ信号に変換する。電圧増幅回路８８は、Ｄ／Ａ変換器８６の出力側に電気的に接続されており、Ｄ／Ａ変換器８６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。
【００５４】
電流増幅回路８９は、電圧増幅回路８８の出力側に電気的に接続されており、電圧増幅回路８８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。
【００５５】
上記の構成を有する駆動信号生成回路８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８１の記憶領域に個別に記憶させる。例えば、制御部１９４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８１に出力する。そして、波形メモリ８１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、本実施形態において、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。
【００５６】
このようにして、複数種類の変化量データが波形メモリ８１に記憶されると、駆動信号の生成が可能になる。
【００５７】
駆動信号の生成は、第１波形ラッチ回路８２から加算器８３に出力される変化量データを切り換えつつ、所定の更新タイミングが到来する毎に加算器８３が取得したデータを新たな出力電圧情報として第２波形ラッチ回路８４に保持させることで行っており、これにより任意形状の駆動信号を生成する。
【００５８】
本実施形態では、第１波形ラッチ回路８２への変化量データのセットを、波形メモリ８１に入力された４ビットのアドレス信号と、第１波形ラッチ回路８２に入力される第１タイミング信号とによって行う。即ち、波形メモリ８１は、アドレス信号に基づいて対象となる変化量データを選択する。そして、第１タイミング信号が入力されると第１波形ラッチ回路８２は、選択された変化量データを波形メモリ８１から読み出して保持する。
【００５９】
第１波形ラッチ回路８２に保持された変化量データは加算器８３に入力される。この加算器８３には、第２波形ラッチ回路８４が保持している出力電圧情報も入力されているので、加算器８３からの出力データは第１波形ラッチ回路８２が保持する変化量データと第２波形ラッチ回路８４が保持する出力電圧情報とが加算された電圧値となる。ここで、変化量データには正負の情報が含まれているので、変化量データが正の値の場合には、加算器８３からの出力データは出力電圧情報よりも高い電圧値になる（増加する）。一方、変化量データが負の値の場合には、加算器８３からの出力データは出力電圧情報よりも低い電圧値になる（減少する）。なお、変化量データが値「０」の場合には、加算器８３からの出力データは出力電圧情報と同じ電圧値になる。
【００６０】
そして、加算器８３からの出力データは、第２タイミング信号に同期して第２波形ラッチ回路８４に取り込まれて保持される。つまり、第２波形ラッチ回路８４からの出力電圧情報は、第２タイミング信号に同期して更新される。
【００６１】
ここで、駆動信号の生成動作を図５の具体例に基づいて説明する。この例において、波形メモリ８１のアドレスＡには「０」の変化量データが記憶され、アドレスＢには＋△Ｖ１の変化量データが記憶され、アドレスＣには−△Ｖ２の変化量データがそれぞれ記憶されている。
【００６２】
アドレスＢを示すアドレス信号が波形メモリ８１に入力された状態で第１タイミング信号が入力されると（ｔ１）、第１波形ラッチ回路８２は、アドレスＢに記憶された＋△Ｖ１の変化量データを波形メモリ８１から読み出して保持する。その後、第２タイミング信号によって規定される更新タイミングで、例えば、第２タイミング信号の立ち上がりタイミングで、第２波形ラッチ回路８４は、加算器８３からの出力データを取り込んで保持する（ｔ２）。ここで、第１タイミング信号の供給後における最初のタイミングでは、それまでの出力電圧であるＧＮＤ電位に△Ｖ１を加算した△Ｖ１を新たな出力電圧として保持する。
【００６３】
その後、周期△Ｔが経過して次の更新タイミングが到来すると、第２波形ラッチ回路８４は、それまでの出力電圧である△Ｖ１に△Ｖ１を加算した２・△Ｖ１（△Ｖ１＋△Ｖ１）を新たな出力電圧データとして保持する（ｔ３）。
【００６４】
周期△Ｔがさらに経過してその次の更新タイミングが到来すると、第２波形ラッチ回路８４は、Ｖ（２・△Ｖ１＋△Ｖ１）を新たな出力電圧データとして保持する（ｔ４）。
【００６５】
上記のアドレス信号に関し、アドレスＢに対応する変化量データが第１波形ラッチ回路８２に保持されると、その後、アドレス信号の内容がアドレスＡに切り替わる。
【００６６】
そして、このアドレスＡを示すアドレス信号は、次の第１タイミング信号の入力によって参照される（ｔ５）。即ち、第１波形ラッチ回路８２は、この第１タイミング信号の入力に伴ってアドレスＡに記憶された値「０」の変化量データを波形メモリ８１から読み出して保持する。
【００６７】
値「０」の変化量データが第１波形ラッチ回路８２に保持されると、加算器８３からの出力データは第２波形ラッチ回路８４からの出力電圧と同じ電圧値となる。このため、値「０」の変化量データが第１波形ラッチ回路８２に保持されている期間は、第２タイミング信号によって規定される更新タイミングが到来しても、第２波形ラッチ回路８４からの出力電圧は前の電圧値であるＶを維持する（ｔ６，ｔ７）。
【００６８】
次の第１タイミング信号の入力に伴い、アドレスＣに対応する変化量データである−△Ｖ２の変化量データが第１波形ラッチ回路８２に保持される（ｔ８）。
【００６９】
そして、この変化量データが保持されると、更新タイミングが到来する毎に第２波形ラッチ回路８４からの出力電圧が△Ｖ２ずつ下降する（ｔ９〜ｔ１４）。
【００７０】
このように、例示した駆動信号生成回路８では、制御部１９４からアドレス信号やクロック信号等のパラメータを出力するだけで、駆動信号ＣＯＭの波形を自由な形状に設定することができる。
【００７１】
なお、この駆動信号ＣＯＭに関し、電圧値を増加させると記録ヘッド４の圧電振動子６が充電されて素子長手方向に収縮し、圧力室７１の容積が拡大する。逆に、電圧値を減少させると圧電振動子６は電荷が放電して素子長手方向に伸長して圧力室７１の容積が縮小する。
【００７２】
次に、上記の駆動信号生成回路８が生成する駆動信号ＣＯＭ、及び、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスの供給について説明する。
【００７３】
駆動信号生成回路８が生成する駆動信号ＣＯＭは、インク量の異なる複数種類の駆動パルスを一連に接続した信号である。図６に示すように、この駆動信号ＣＯＭは、マイクロドットを形成し得る極く小量のインク滴をノズル開口５１から吐出させるマイクロドット駆動パルスＤＰ１、ミドルドットを形成し得る中インク滴を吐出させるミドルドット駆動パルスＤＰ２、及び、ラージドットを形成し得る大インク滴を吐出させるラージドット駆動パルスＤＰ３を備えており、ラージドット駆動パルスＤＰ３、マイクロドット駆動パルスＤＰ１、ミドルドット駆動パルスＤＰ２の順で一連に接続している。
【００７４】
そして、印字データ（ＳＩ）は、各駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３に対応した３ビットのデータにより構成され、この印字データの内容に応じて各駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３が選択的に圧電振動子６に供給される。即ち、印字データの最上位ビットはラージドット駆動パルスＤＰ３を選択するためのデータとされ、２番目のビットはマイクロドット駆動パルスＤＰ１を選択するためのデータとされ、最下位ビットはミドルドット駆動パルスＤＰ２を選択するためのデータとされる。
【００７５】
マイクロドットを形成し得る極小インク滴を吐出させる場合には、印字データを（０１０）とし、期間Ｔ２の間スイッチ９７を接続状態にすることで一連の駆動信号ＣＯＭからマイクロドット駆動パルスＤＰ１を選択的に圧電振動子６に供給する。同様に、ミドルドットに対応する中インク滴を吐出させる場合には、印字データを（００１）として期間Ｔ３の間スイッチ９７を接続状態にすることで駆動信号ＣＯＭからミドルドット駆動パルスＤＰ２を供給する。また、ラージドットに対応する大インク滴を吐出させる場合には、印字データを（１００）として期間Ｔ１の間スイッチ９７を接続状態にすることで駆動信号ＣＯＭからラージドット駆動パルスＤＰ３を供給する。
【００７６】
このような動作時を行う制御部１９４、シフトレジスタ９４、ラッチ回路９５、レベルシフタ９６、及び、スイッチ９７は、駆動パルス供給手段として機能し、一連の駆動信号ＣＯＭから必要な駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を選択的に圧電振動子６に供給する。
【００７７】
次に、上記のマイクロドット駆動パルスＤＰ１について詳しく説明する。
【００７８】
図７に示すように、例示したマイクロドット駆動パルスＤＰ１は、本発明の予備収縮要素として機能する第０放電要素Ｐｗｄ０と、第０ホールド要素Ｐｗｈ０と、本発明の引き込み要素として機能する第１充電要素Ｐｗｃ１と、本発明の引き込みホールド要素として機能する第１ホールド要素Ｐｗｈ１と、本発明の第１吐出要素として機能する第１放電要素Ｐｗｄ１と、本発明の吐出ホールド要素として機能する第２ホールド要素Ｐｗｈ２と、本発明の第２吐出要素として機能する第２充電要素Ｐｗｃ２と、第３ホールド要素Ｐｗｈ３と、本発明の収縮要素として機能する第２放電要素Ｐｗｄ２、第４ホールド要素Ｐｗｈ４、及び、第３放電要素Ｐｗｄ３と、第５ホールド要素Ｐｗｈ５と、本発明の制振要素として機能する第３充電要素Ｐｗｃ３とを順に接続した信号とされている。
【００７９】
第０放電要素Ｐｗｄ０は、中間電位（バイアスレベル）Ｖｍから比較的緩やかな下降勾配θ０でＧＮＤ電位（零電位，最低電位）まで電位を下降する。この第０放電要素Ｐｗｄ０が圧電振動子６に供給されると、圧力室７１は中間電位Ｖｍで規定される基準容積からＧＮＤ電位で規定される最小容積まで比較的ゆっくりと収縮する。
【００８０】
第０ホールド要素Ｐｗｈ０は、直前の電位である零電位を所定時間に亘って維持する。
【００８１】
第１充電要素Ｐｗｃ１は、インク滴を吐出させない程度の上昇勾配θ１でＧＮＤ電位から第１最大電位ＶＨまで電位を上昇させる。この第１充電要素Ｐｗｃ１が圧電振動子６に供給されると圧力室７１は、第１最大電位ＶＨで規定される最大容積まで急速に膨張する。この膨張に伴って圧力室７１内が減圧され、メニスカス（ノズル開口５１で露出するインクの自由表面）は、圧力室７１内側に大きく引き込まれる。
【００８２】
なお、本実施形態では、第１充電要素Ｐｗｃ１を供給する前に第０放電要素Ｐｗｄ０及び第０ホールド要素Ｐｗｈ０を供給しており、圧力室７１を基準容積から最小容積まで収縮させ、第０ホールド要素Ｐｗｈ０で規定される時間の経過後に急速に膨張させている。このためメニスカスは、インク吐出方向に一旦押し出された後に圧力室７１側に大きく引き込まれる。
【００８３】
このようにすると、静止状態のメニスカスをいきなり圧力室７１内側に引き込んだ場合よりもメニスカスの挙動を安定させることができる。これは、第０放電要素Ｐｗｄ０の供給に伴うメニスカスの動きにあわせて、このメニスカスを圧力室７１側に大きく引き込むことができるためと考えられる。
【００８４】
ここで、上記の中間電位Ｖｍは、圧力室７１の基準容積を規定する電位であり、駆動電圧Ｖｈ、即ち、第１最大電位ＶＨ（最大電位）からＧＮＤ電位（最低電位）までの電位差に基づいて定められる。そして、中間電位Ｖｍは、ＧＮＤ電位からの電位差Ｖｃ０が駆動電圧Ｖｈの５％〜３０％となる範囲で設定可能であり、この電位差Ｖｃ０を駆動電圧Ｖｈの１５％にすると最適であることが実験で確認されている。
【００８５】
また、第１充電要素Ｐｗｃ１の供給時間（パルス幅）に関し、本実施形態ではこの供給時間を圧力室７１の固有振動周期Ｔｃにほぼ同じ値に揃えて設定してある。これは、圧力室７の収縮を適正に制御するためである。即ち、第１充電要素Ｐｗｃ１の供給時間を固有振動周期Ｔｃとほぼ同じ値に揃えて設定することにより、圧電振動子６の収縮に伴う圧力室７１の残留振動を防止することができる。これにより、或る圧力室７１の膨張・収縮が近隣の圧力室７１に伝わってしまう所謂クロストーク現象を防止することができる。
【００８６】
第１ホールド要素Ｐｗｈ１は、直前の電位である第１最大電位ＶＨを所定時間に亘って維持する要素であり、例えば、１μｓｅｃのパルス幅とされる。
【００８７】
第１放電要素Ｐｗｄ１は、急峻な下降勾配θ２で第１最大電位ＶＨから第２最大電位ＶＨ２まで電位を下降させる要素である。この第１放電要素Ｐｗｄ１が圧電振動子６に供給されると、圧力室７１が少し収縮して圧力室内が少し加圧される。これにより、第１充電要素Ｐｗｃ１によって大きく引き込まれたメニスカスは、インク吐出方向に少し押し戻される。
【００８８】
この第１放電要素Ｐｗｄ１の供給時間（パルス幅）は、例えば１〜３μｓｅｃの範囲で設定可能であるが、本実施形態では、１μｓｅｃに設定してある。これは、第１放電要素Ｐｗｄ１の供給時間が短い程、インク滴の飛翔速度を高速にできるためである。
【００８９】
また、第１放電要素Ｐｗｄ１の終端電位である第２最大電位ＶＨ２は、駆動電圧Ｖｈに基づいて規定される。この第２最大電位ＶＨ２は、ＧＮＤ電位からの電位差Ｖｃ１が駆動電圧Ｖｈの５５％〜７５％となる範囲で設定可能であり、この電位差Ｖｃ１を駆動電圧Ｖｈの７０％とすると最適であることが実験で確認されている。即ち、この第２最大電位ＶＨ２を高い電位に設定すると、インク滴の量を少なくすることができるが、高すぎるとインク滴の量がばらついたり、飛翔時の軌道が不安定になったりする。
【００９０】
また、この第１放電要素Ｐｗｄ１に関し、インク滴の飛翔速度を高めるという観点からすれば、第１充電要素Ｐｗｃ１に続けて供給することが好ましい。しかし、本実施形態では、第１充電要素Ｐｗｃ１と第１放電要素Ｐｗｄ１との間に第１ホールド要素Ｐｗｈ１を配置し、第１充電要素Ｐｗｃ１の終端と第１放電要素Ｐｗｄ１の始端とを同電位で接続している。これは、記録ヘッド４の電気駆動系４４を保護するためである。即ち、第１充電要素Ｐｗｃ１と第１放電要素Ｐｗｄ１とを続けて供給すると、電位勾配が急激に切り換わり上記のスイッチ９７（９７Ａ〜９７Ｎ）に貫通電流が流れ、吐出動作の安定性を損なってしまう。そして、この第１ホールド要素Ｐｗｈ１によって一定時間同電位を維持すると、電位勾配の急激な切り換わりが緩和され、スイッチ９７に貫通電流が流れてしまう不具合が防止できる。
【００９１】
第２ホールド要素Ｐｗｈ２は、直前の電位である第２最大電位ＶＨ２を所定時間に亘って維持する要素であり、例えば、１μｓｅｃのパルス幅とされる。
【００９２】
この第２ホールド要素Ｐｗｈ２が圧電振動子６に供給されると、第１放電要素Ｐｗｄ１による圧力室７１の収縮動作が停止される。このとき、慣性力によってメニスカスの中央部分は、インク吐出方向に向けて細い柱状に伸長すると考えられる。
【００９３】
第２充電要素Ｐｗｃ２は、急峻な上昇勾配θ３で第２最大電位ＶＨ２から第３最大電位ＶＨ３まで電位を上昇させる要素である。この第２充電要素Ｐｗｃ２が圧電振動子６に供給されると圧力室７１が再度膨張する。そして、この圧力室７１の膨張に伴って、２ｐＬ程度の極く少量のインク滴がメニスカスの柱状部分から分離して飛翔する。
【００９４】
これは、メニスカスの柱状部分がインクの吐出方向へ伸長している最中に圧力室７１を膨張させると、圧力室７１が減圧されて圧力室７１側に引き戻される力が柱状部分に作用するためと考えられる。即ち、吐出方向に伸長中の柱状部分に対して圧力室７１側に引き戻される力が作用すると、この引き戻される力によって、柱状部分が従来よりも先端側でちぎれることになるためと考えられる。
【００９５】
この第２充電要素Ｐｗｃ２の終端電位である第３最大電位ＶＨ３に関し、第３最大電位ＶＨ３は、ＧＮＤ電位からの電位差Ｖｃ２が駆動電圧Ｖｈの７０％〜１２０％となる範囲で設定可能である。そして、本実施形態では、第３最大電位ＶＨ３を、第２最大電位ＶＨ２よりも高く、第１最大電位ＶＨ以下の電位に設定してある。言い換えると、第２充電要素Ｐｗｃ２始端電位から終端電位までの吐出膨張電圧を、第１放電要素Ｐｗｄ１の始端電位から終端電位までの吐出収縮電圧以下に設定している。具体的には、電位差Ｖｃ２が駆動電圧Ｖｈの８０％となるように設定してある。また、第２充電要素Ｐｗｃ２の供給時間（パルス幅）に関し、この供給時間は例えば１〜３μｓｅｃの範囲で設定可能であるが、本実施形態では、１μｓｅｃに設定してある。
【００９６】
このように設定すると、インク滴の飛翔速度を高速に保ちつつ、インク量を安定化すること並びにインク滴の軌道を安定化することができる。
【００９７】
また、第２充電要素Ｐｗｃ２に関し、インク量を少なくするという観点からすれば、第１放電要素Ｐｗｄ１に続けて供給することが好ましい。しかし、本実施形態では、第１放電要素Ｐｗｄ１と第２充電要素Ｐｗｃ２との間に第２ホールド要素Ｐｗｈ２を配置して、第１放電要素Ｐｗｄ１の終端と第２充電要素Ｐｗｃ２の始端とを同電位で接続している。
【００９８】
これは、記録ヘッド４の電気駆動系４４を保護するためである。即ち、第１放電要素Ｐｗｄ１の後に第２充電要素Ｐｗｃ２を続けて供給すると、電位勾配が急激に切り換わりスイッチ９７（９７Ａ〜９７Ｎ）に貫通電流が流れ、吐出動作の安定性を損なってしまう。そして、この第２ホールド要素Ｐｗｈ２によって一定時間電位を維持すると、電位勾配の急激な切り換わりが緩和され、スイッチ９７に貫通電流が流れてしまう不具合が防止できる。
【００９９】
第３ホールド要素Ｐｗｈ３は、直前の電位である第３最大電位ＶＨ３を所定時間に亘って維持する要素であり、例えば、１μｓｅｃのパルス幅とされる。この第３ホールド要素Ｐｗｈ３は、第１ホールド要素Ｐｗｈ１と同様な機能を果たす要素であり、次の第２放電要素Ｐｗｄ２による放電を安定に行わせるためのホールド期間を確保する。
【０１００】
第２放電要素Ｐｗｄ２は、本発明の収縮部分要素であり、インク滴を吐出させない程度の下降勾配θ４で第３最大電位ＶＨ３から収縮ホールド電位ＶＨ４まで電位を下降させる。
【０１０１】
第４ホールド要素Ｐｗｈ４は、本発明の収縮ホールド要素であり、第２放電要素Ｐｗｄ２（先の収縮部分要素）の終端と第３放電要素Ｐｗｄ３（後の収縮部分要素）の始端とを収縮ホールド電位ＶＨ４で接続する。
【０１０２】
第３放電要素Ｐｗｄ３は、本発明の収縮部分要素であり、インク滴を吐出させない程度の下降勾配θ５で収縮ホールド電位ＶＨ４からＧＮＤ電位まで電位を下降させる。
【０１０３】
そして、本実施形態では、後の収縮部分要素の電位勾配である第３放電要素Ｐｗｄ３の下降勾配θ５を、先の収縮部分要素の電位勾配である第２放電要素Ｐｗｄ２の下降勾配θ４よりも緩やかな勾配に設定してある。
【０１０４】
このような第２放電要素Ｐｗｄ２、第４ホールド要素Ｐｗｈ４、及び、第３放電要素Ｐｗｄ３を順に圧電振動子６に供給すると、第３ホールド要素Ｐｗｈ３の供給に伴って膨張した圧力室７１は、ＧＮＤ電位で規定される最小容積まで収縮する。ここで、本実施形態では、第２放電要素Ｐｗｄ２と第３放電要素Ｐｗｄ３との間に一定電位の第４ホールド要素Ｐｗｈ４を配置しているので、第２放電要素Ｐｗｄ２による圧力室７１の収縮動作と第３放電要素Ｐｗｄ３による圧力室７１の収縮動作との間で極く短時間だけ圧力室７１の収縮が停止する。
【０１０５】
このように、圧力室７１を収縮させる動作の途中でこの収縮を一時的に停止させると、第３最大電位ＶＨ３で規定される容積から最小容積まで圧力室７１を連続的に収縮させた場合よりもインク滴の吐出を安定させることができる。例えば、全てのノズル開口５１からインク滴を吐出させた場合と数個のノズル開口５１からインク滴を吐出させた場合とにおけるインク滴の量や飛翔速度の差を少なくすることができる。
【０１０６】
これは、段階的に圧力室７１を収縮させることで、収縮時における圧力室７１内の圧力変動が小さくなったためと考えられる。さらに、第３放電要素Ｐｗｄ３の下降勾配θ５を第２放電要素Ｐｗｄ２の下降勾配θ４よりも緩やかな勾配に設定することで、収縮時における圧力室７１内の圧力変動を一層小さくできると考えられる。
【０１０７】
なお、第４ホールド要素Ｐｗｈ４の供給時間は出来るだけ短くすることによりインク滴の吐出が安定して行えることが実験的に確認された。そこで、本実施形態では、電気駆動系４４が制御可能な最小時間である１μｓｅｃのパルス幅に設定してある。
【０１０８】
また、収縮ホールド電位ＶＨ４は、駆動電圧Ｖｈに基づいて規定される。この収縮ホールド電位ＶＨ４は、ＧＮＤ電位からの電位差Ｖｃ３が駆動電圧Ｖｈの２０％〜５０％となる範囲で設定可能であり、本実施形態では電位差Ｖｃ３を駆動電圧Ｖｈの４０％とすると最適であることが実験で確認されている。
【０１０９】
そして、第２放電要素Ｐｗｄ２の供給時間（パルス幅）は、２〜５μｓｅｃの範囲で設定可能であるが、収縮ホールド電位ＶＨ４との兼ね合いで本実施形態では３．５μｓｅｃとしてある。同様に、第３放電要素Ｐｗｄ３の供給時間（パルス幅）は、５〜８μｓｅｃの範囲で設定可能であるが、本実施形態では６．５μｓｅｃとしてある。
【０１１０】
第５ホールド要素Ｐｗｈ５は、直前のＧＮＤ電位を所定時間そのままに保ち、第３充電要素Ｐｗｃ３は、ＧＮＤ電位から上昇勾配θ６で中間電位Ｖｍまで電位を上昇させる。
【０１１１】
第３充電要素Ｐｗｃ３は、圧力室７１をＧＮＤ電位で規定される最小容積から中間電位Ｖｍで規定される基準容積まで膨張復帰させることでメニスカスの振動を短時間で収束させる。なお、本実施形態における第３充電要素Ｐｗｃ３の供給時間は、圧電振動子６の固有振動周期Ｔａと揃えて設定してある。これにより、圧電振動子６の収縮に伴う圧電振動子６の残留振動を低く抑えることができ、圧力室７１を円滑に膨張させることができる。
【０１１２】
上記の第５ホールド要素Ｐｗｈ５は、第３充電要素Ｐｗｃ３の供給開始タイミングを規定する。即ち、第５ホールド要素Ｐｗｈ５の供給時間を設定することで、第３充電要素Ｐｗｃ３による圧力室７１の膨張を最適なタイミングで開始させることができる。
【０１１３】
以上説明したように、上記のマイクロドット駆動パルスＤＰ１を圧電振動子６に供給すると、第１充電要素Ｐｗｃ１によって圧力室７１内が急速に減圧されてメニスカスが圧力室７１内側に大きく引き込まれ、この減圧終了直後に第１放電要素Ｐｗｄ１によって圧力室７１が少し加圧され、この加圧終了直後に第２充電要素Ｐｗｃ２によって圧力室７１が再度減圧される。
【０１１４】
この一連の動作において、第１放電要素Ｐｗｄ１による加圧で生成されたインク柱（メニスカスの中心部分が形成した柱状の部分）に対し、第２充電要素Ｐｗｃ２による圧力室７１の減圧で生じた圧力室７１側への引き込み力が作用するので、インク柱の先端部分だけがインク柱から分離してインク滴として飛翔する。
【０１１５】
このため、従来よりもインク量の少ないインク滴、例えば、２ｐＬのインク滴を吐出させることができる。さらに、この吐出制御では、細く成長させたインク柱の先端部分だけをインク滴として吐出させることができるので、吐出させたインク滴の尾引き（サテライト）が少ない。これにより、サテライトドット（ミスト）による画質劣化や装置の汚損が防止できる。
【０１１６】
ところで、本発明に係るマイクロドット駆動パルスは、上記の形状に限定されるものではない。図８は、本発明の第２実施形態を示し、他の形状のマイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。
【０１１７】
この第２実施形態は、装置の構成等は前述した第１実施形態と同様であり、駆動信号生成回路８へ与えるパラメータの変更によりマイクロドット駆動パルスの波形を変更している。
【０１１８】
このマイクロドット駆動パルスＤＰ１´は、本発明の引き込み要素として機能する第１充電要素Ｐｗｃ１´と、本発明の引き込みホールド要素として機能する第１ホールド要素Ｐｗｈ１と、本発明の第１吐出要素として機能する第１放電要素Ｐｗｄ１と、本発明の吐出ホールド要素として機能する第２ホールド要素Ｐｗｈ２と、本発明の第２吐出要素として機能する第２充電要素Ｐｗｃ２と、第３ホールド要素Ｐｗｈ３と、本発明の収縮要素として機能する第２放電要素Ｐｗｄ２、第４ホールド要素Ｐｗｈ４、及び、第３放電要素Ｐｗｄ３´とを順に接続した信号とされている。
【０１１９】
このマイクロドット駆動パルスＤＰ１´と第１実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ１との相違は、第０放電要素Ｐｗｄ０及び第０ホールド要素Ｐｗｈ０と、第５ホールド要素Ｐｗｈ５及び第３充電要素Ｐｗｃ３とがなく、第１充電要素Ｐｗｃ１´の始端電位及び第３放電要素Ｐｗｄ３´の終端電位が中間電位Ｖｍとなっている点である。
【０１２０】
このマイクロドット駆動パルスＤＰ１´を圧電振動子６に供給してもマイクロドット駆動パルスＤＰ１と同様に、第１充電要素Ｐｗｃ１´によって圧力室７１内が急速に減圧されてメニスカスが圧力室７１内側に大きく引き込まれ、この減圧終了直後に第１放電要素Ｐｗｄ１によって圧力室７１が少し加圧され、この加圧終了直後に第２充電要素Ｐｗｃ２によって圧力室７１が再度減圧されるので、極く少量のインク滴を吐出させることができる。そして、このマイクロドット駆動パルスＤＰ１´では、必要なパルス幅（第１充電要素Ｐｗｃ１´の始端から第３放電要素Ｐｗｄ３´の終端までの時間）が駆動パルスＤＰ１よりも短くできるので、高速記録を行わせるプリンタ１に適する。
【０１２１】
図９は、本発明の第３実施形態を示し、さらに他の形状のマイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。この第３実施形態でも、装置の構成等は前述した第１実施形態と同様であり、駆動信号生成回路８へ与えるパラメータの変更によりマイクロドット駆動パルスＤＰ１の波形を変更している。
【０１２２】
このマイクロドット駆動パルスＤＰ１”は、本発明の引き込み要素として機能する第１充電要素Ｐｗｃ１´と、本発明の引き込みホールド要素として機能する第１ホールド要素Ｐｗｈ１と、本発明の第１吐出要素として機能する第１放電要素Ｐｗｄ１と、本発明の吐出ホールド要素として機能する第２ホールド要素Ｐｗｈ２と、本発明の第２吐出要素として機能する第２充電要素Ｐｗｃ２と、第３ホールド要素Ｐｗｈ３と、本発明の収縮要素として機能する第２放電要素Ｐｗｄ２´とを順に接続した信号とされている。
【０１２３】
このマイクロドット駆動パルスＤＰ１”と２実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ１´との相違は、第４ホールド要素Ｐｗｈ４及び第３放電要素Ｐｗｄ３´を削除して、第２放電要素Ｐｗｄ２´の終端電位を中間電位Ｖｍとした点である。
【０１２４】
このマイクロドット駆動パルスＤＰ１”を圧電振動子６に供給してもマイクロドット駆動パルスＤＰ１と同様に、第１充電要素Ｐｗｃ１´によって圧力室７１内が急速に減圧されてメニスカスが圧力室７１内側に大きく引き込まれ、この減圧終了直後に第１放電要素Ｐｗｄ１によって圧力室７１が少し加圧され、この加圧終了直後に第２充電要素Ｐｗｃ２によって圧力室７１が再度減圧されるので、極く少量のインク滴を吐出させることができる。そして、このマイクロドット駆動パルスＤＰ１”でも、必要なパルス幅（第１充電要素Ｐｗｃ１´の始端から第２放電要素Ｐｗｄ２´の終端までの時間）が駆動パルスＤＰ１よりも短くできるので、高速記録を行わせるプリンタ１に適する。
【０１２５】
図１０に本発明の第４実施形態を示す。本実施例では図６とは異なる駆動信号ＣOＭを採用した例を示す。例えば、図１０に示す例では、印字データを３ビットのデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３により構成してあり、印字データＤ１を印字内微振動パルス１０１３に、印字データＤ２をマイクロドットパルス１０１４に、印字データＤ３をミドルドット駆動パルス１０１５にそれぞれ対応させてある。そして、各データＤ１，Ｄ２，Ｄ３を適宜変更することにより、量が異なる複数種類のインク滴をノズル開口５１から吐出させることができる。
【０１２６】
例えば、印字データを、Ｄ１＝１，Ｄ２＝１，Ｄ３＝０に設定すると印字内微振動パルス１０１３とマイクロドット駆動パルス１０１４とが圧電振動子６に印加されて、ノズル開口５１からはマイクロドットのインク滴が吐出する。また、各データをＤ１＝１，Ｄ２＝０，Ｄ３＝１に設定すると、印字内微振動パルス１０１３とミドルドット駆動パルス１０１５とが圧電振動子６に印加され、ノズル開口５１からはミドルドットのインク滴が吐出する。同様に、各データをＤ１＝１，Ｄ２＝１，Ｄ３＝１に設定することで印字内微振動パルス１０１３とマイクロドット駆動パルス１０１４とミドルドット駆動パルス１０１５とが圧電振動子６に印加され、マイクロドット駆動パルス１０１４によるインク滴とミドルドット駆動パルス１０１５によるインク滴とが吐出し、ラージドットが形成される。また、各データをＤ１＝１，Ｄ２＝０，Ｄ３＝０に設定することで印字内微振動パルス１０１３が圧電振動子６に印加され、ノズル開口５１にてメニスカス、即ち、ノズル開口５１にて露出したインクの自由表面が微振動する。これにより、ノズル開口５１のインクが攪拌されて、インクの増粘が防止される。
【０１２７】
そして、本実施形態では、マイクロドット駆動パルス１０１４とミドルドット駆動パルス１０１５とを続けて圧電振動子６に印加、吐出させることによって、ラージドットを吐出させるようにしている。マイクロドット、及びミドルドットに関しては前述したようにそれぞれの駆動波形を圧電振動子６に印加させることで例えば４ｎｇ、１１ｎｇのインク滴をノズル開口５１から吐出させる。
【０１２８】
また、図１０の駆動信号ＣＯＭには、インク滴を吐出させるためのそれぞれの駆動波形に先立って、印字内微振動パルス１０１３を設けている。このような印字内微振動パルス１０１３を圧電振動子６に印加することにより、圧電振動子６が僅かに収縮・伸長し、圧力室７１が微小に膨張・収縮する。この微小な膨張・収縮に伴ってインクが吐出しない程度にメニスカスが微振動し、インクの増粘を防止できる。
【０１２９】
次に図１１に図１０におけるマイクロドット駆動パルス１０１４について詳細に述べる。図１１に示すマイクロドット駆動パルス１０１４は、上に凸の波形の上昇勾配の部分が記録ヘッドの圧電振動子６を充電し、圧力室内にインクを引き込む引き込み要素Ｐ１となっていて、下降勾配の部分が圧電振動子６を放電させて圧力室を収縮させる第１収縮要素Ｐ２および第２収縮要素Ｐ４となっている。また、引き込み要素Ｐ１の終端と第１収縮要素Ｐ２の始端を一定電位で結ぶ第１ホールド要素Ｐｈ、第１収縮要素Ｐ２の終端と第２収縮要素Ｐ４との間を一定電位の第２ホールド要素Ｐ３で接続している。
【０１３０】
図１１のマイクロドット駆動パルス１０１４によると圧電振動子６を伸張させる第１収縮要素Ｐ２および第２収縮要素Ｐ４の間に、その伸張を一度停止させる第２ホールド要素Ｐ３を印加させている。この場合、第１収縮要素Ｐ２によってインク柱が形成される途中で第２ホールド要素Ｐ３を印加することで、インク滴が切り離され、微小なインク滴が吐出される。インク滴が吐出されるとメニスカスはノズル開口５１とは反対側方向に大きく引き込まれる。ここで第２ホールド要素Ｐ３を所定時間維持し、適当なタイミングで下限電位に向けて降下させる。第２収縮要素Ｐ４は圧電振動子６を伸張させるので、メニスカスをノズル開口に押し出す方向に作用する。
【０１３１】
従ってＰ３を維持する時間を適切に調整することによって、インク滴吐出後のメニスカスが圧力室方向に戻る力と、圧電振動子６が圧力発生室を収縮させる力とが相殺され、インク滴吐出後のメニスカスの引き込まれる量が減少する。したがって、インク滴吐出後のメニスカスの残留振動を低減させることができる。
【０１３２】
例えば、インク滴が吐出された瞬間からインク滴吐出後のメニスカスが引き込まれる最大の引き込み量までの時間は、３．５μｓから５．５μｓ程度となる。この場合、Ｐ３を維持する時間は発明者が行った実験によると、０．８μｓから１．２μｓの範囲内が適当であった。
【０１３３】
さらに第１収縮要素Ｐ２の傾きを調整し、第１収縮要素Ｐ２と第２ホールド要素Ｐ３の信号の印加時間の和が、圧電振動子の固有振動周期の１／２に調整することによって圧電振動子の残留振動を低減させることができる。
【０１３４】
また、インク滴吐出後の圧力発生室のインクの残留振動を低減させるための第２収縮要素Ｐ４の傾きは、第１収縮要素Ｐ２の開始から、第２収縮要素Ｐ４の終端までの時間を圧力発生室の固有振動周期Ｔｃとほぼ同等となるように設定する。すなわち、第２収縮要素Ｐ４のパルス幅＝圧力発生室の固有振動周期Ｔｃ−（第１収縮要素Ｐ２のパルス幅＋第２ホールド要素Ｐ３のパルス幅）とする。第１収縮要素Ｐ２、第２ホールド要素Ｐ３、第２収縮要素Ｐ４のパルス幅の和を圧力発生室の固有振動周期Ｔｃとすることで、圧力発生室の残留振動を減衰させることが可能となる。
【０１３５】
また、発明者が行った実験結果によると、第２ホールド要素Ｐ３の電位を充電要素Ｐ１の電位Ｖｈの４５％から７０％に設定することによって、適切な吐出スピードを有する非常に微小インク滴を安定して吐出させることができる駆動波形を実現できた。これは放電パルスＰ２の開始から第２収縮要素Ｐ４の終端までの時間が圧力発生室の固有振動周期Ｔｃとほぼ同等となるように設定されているので、たとえば第２ホールド要素Ｐ３の電位が低い場合、放電パルスＰ２の傾きが大きくなり、第２収縮要素Ｐ４の傾きが小さくなるので、吐出エネルギに対して、十分な制振作用が得られずインク吐出が不安定になるからである。一方で第２ホールド要素Ｐ３の電位が高い場合、放電パルスＰ２の傾きが小さくなる。これはＰ２の傾きが小さくなり、第２収縮要素Ｐ４の傾きが大きくなるので適切なインク吐出スピードが得られなくなる。なお、ここで第２ホールド要素Ｐ３の印加時間は一定である。
【０１３６】
以上示されたマイクロドット駆動パルスは、含まれる駆動信号ＣOＭを限定しない。例えば図６に示された駆動信号ＣＯＭに図１１のマイクロドット駆動パルス１０１４を適用してもよいし、図１０に示された駆動信号ＣＯＭに図７〜図１０に示されたマイクロドット駆動パルスＤＰ１を含ませてもよい。
【０１３７】
上記の各実施形態では、充電により圧力室７１を膨張させ放電により圧力室７１を収縮させる圧電振動子６を例示したが、充電により圧力室７１を収縮させ放電により圧力室７１を膨張させる圧電振動子を用いても同様に構成することができる。
【０１３８】
また、圧力室７１の容積を変化させる圧力発生素子は、圧電振動子に限定されない。例えば、磁歪素子であってもよい。さらに、以上説明したマイクロドットとは、例えばインク重量が１ｎｇ（ナノグラム）〜６ｎｇ、ミドルドットとはマイクロドットよりも重量の大きいドット、例えばインク重量が７ｎｇ〜１１ｎｇ、同じくラージドットとは１１ｎｇ以上のインク滴があるが、使用するインクの特性によって吐出されるインク重量は変化するものであるので、特にこの数値範囲に限定されるものではない。
【０１３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は以下の効果を奏する。
【０１４０】
すなわち、圧力室を膨張させてメニスカスを引き込んだ後に圧力室を少し加圧し、この加圧後に再度圧力室を膨張させることでインク滴を吐出させているので、ノズル開口から極めて少量のインク滴を吐出させることができる。これにより、形成されるドットの大きさを従来よりも小さくすることができ、画質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示し、インクジェット式記録装置の斜視図である。
【図２】 記録ヘッドを示す断面図である。
【図３】 制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】 駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図５】 図４の駆動信号生成回路において駆動信号の波形を生成していく過程を示すタイミング図である。
【図６】 駆動信号と駆動パルスを説明する図である。
【図７】 マイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。
【図８】 本発明の第２実施形態を示し、マイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。
【図９】 本発明の第３実施形態を示し、マイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。
【図１０】 本発明の第４の実施例を示し、駆動信号と駆動パルスを説明する図である。
【図１１】 本発明の第４の実施例を示し、マイクロドット駆動パルスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ インクジェット式記録装置
２ キャリッジ
３ 記録紙
４ 記録ヘッド
５ インクカートリッジ
６ 圧電振動子
７ 流路ユニット
８ 駆動信号生成回路
１１ ガイド部材
１２ 駆動プーリ
１３ 遊転プーリ
１４ タイミングベルト
１５ 駆動モータ
１６ プラテン
１７ クリーニング機構
１８ キャッピング機構
１９ コントローラ
４０ 基台
４１ 開口
４２ ユニット基板
４３ 収容室
４４ 電気駆動系
４６ 振動子ユニット
４８ インク供給管
５０ ノズルプレート
５１ ノズル開口
５５ スペーサ
６０ 振動板
６１ ステンレス板
６２ 弾性体膜
７０ アイランド部
７１ 圧力室
７２ 共通インク室
７３ インク供給路
８０ 波形成性回路
８１ 波形メモリ
８２ 第１波形ラッチ回路
８３ 加算器
８４ 第２波形ラッチ回路
８６ デジタルアナログ変換器
８８ 電圧増幅回路
８９ 電流増幅回路
９４ シフトレジスタ
９５ ラッチ
９６ レベルシフタ
９７ スイッチ
１９１ 外部インターフェース
１９２ ＲＡＭ
１９３ ＲＯＭ
１９４ 制御部
１９５ 発振回路
１９６ 内部インターフェース
１０１３ 微振動パルス
１０１４ マイクロドット駆動パルスの一例
１０１５ ラージドット駆動パルスの一例

Claims (9)

1. ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室を膨張・収縮させる圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
   前記駆動信号生成手段は、
   最低電位から第１の最高電位まで電位を上昇させて、メニスカスを圧力室内側に引き込むべく圧力室内を膨張させる引き込み要素と、
   第１の最高電位から最低電位よりも電位の高い第２の最高電位まで電位を下降させて、前記引き込み要素によって膨張した圧力室を収縮させる第１吐出要素と、
   第２の最高電位から第１の最高電位よりも電位の低い第３の最高電位まで電位を上昇させて、第１吐出要素によって収縮した圧力室を再度膨張させる第２吐出要素と、を含んだ駆動パルスを生成し、
   前記駆動パルスを圧力発生素子に供給し、第１吐出要素の供給によって加圧された圧力室を第２吐出要素の供給によって再度減圧することでインク滴を吐出させることを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 前記駆動信号生成手段は、引き込み要素の終端と第１吐出要素の始端とを同電位で接続する引き込みホールド要素と、第１吐出要素の終端と第２吐出要素の始端とを同電位で接続する吐出ホールド要素とを含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
3. 引き込み要素の供給時間を、圧力室の固有振動周期に揃えて設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット式記録装置。
4. 前記駆動信号生成手段は、第２吐出要素によって膨張した圧力室をインク滴を吐出させないように収縮させる収縮要素を含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のインクジェット式記録装置。
5. 前記収縮要素は、複数の収縮部分要素と、先の収縮部分要素の終端と後の収縮部分要素の始端とを接続する一定電位の収縮ホールド要素とから構成されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット式記録装置。
6. 後の収縮部分要素の電位勾配を先の収縮部分要素の電位勾配よりも緩やかに設定したことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット式記録装置。
7. 前記駆動信号生成手段は、引き込み要素の前に配置されて、中間電位から引き込み要素の始端電位まで電位を変化させて基準容積の圧力室を収縮させる予備収縮要素を含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のインクジェット式記録装置。
8. 前記駆動信号生成手段は、収縮要素の後に配置されて、収縮要素の終端電位から中間電位まで電位を変化させ、圧力室を基準容積に膨張復帰させることでメニスカスの挙動を安定化させる制振要素を含んだ駆動パルスを生成することを特徴とする請求項４から７の何れかに記載のインクジェット式記録装置。
9. 前記駆動信号生成手段は、駆動信号の形状を規定するための出力電圧情報を保持する出力電圧情報保持手段と、変化量情報を保持する変化量情報保持手段と、出力電圧情報と変化量情報とを加算して加算電圧情報を取得する加算手段とを含み、変化量情報保持手段から加算手段に出力される変化量情報を切り換えつつ、更新タイミングが到来する毎に加算電圧情報を新たな出力電圧情報として出力電圧情報保持手段に保持させることで任意形状の駆動信号を生成することを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のインクジェット式記録装置。

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