JP3777705B2 - インクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタのインク吐出制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェットプリンタに搭載されるヘッドのアクチュエータとして、アクチュエータ内に形成されたインク貯留室の容積を、電圧印加に伴い膨張・収縮する圧電素子で変化させることにより、インク貯留室内のインクを加圧して、アクチュエータから外部へ吐出させるものが知られている。
【０００３】
この種類のインクジェットプリンタのヘッドのアクチュエータ４０として、例えば、図８のようなものが知られている。
アクチュエータ４０は、ベース４１と、圧電素子部材４２と、ダイヤフラム４３と、キャビティプレート４４と、ノズルプレート４５とを備えている。
【０００４】
ノズルプレート４５は、多数（例えば、１２８個）のインク吐出孔４５ａを２列に配した平板である。
キャビティプレート４４は、二組のＬ字型のインク流路４４ａと、インク流路４４ａから直角に分岐し、インク吐出孔４５ａの数だけ形成されたインク貯留室４４ｂとを備えるもので、インク貯留室４４ｂの各々は、それぞれ対応したインク吐出孔４５ａの一つに通じている。
【０００５】
圧電素子部材４２は、インク貯留室４４ｂの各々を個別に膨張・収縮させることができるように、多数（例えば、１２８個）の圧電素子４２ａを備えたものである。
ダイヤフラム４３は、圧電素子部材４２及びキャビティプレート４４の間を隔てるもので、弾性を有する。
【０００６】
ベース４１は、アクチュエータ４０の上記各部を支持するものである。
なお、ベース４１、圧電素子４２及びダイヤフラム４３には、図示しないインクタンクとインク流路４４ａとにおいて、インクを循環させるための往路４１ａ及び復路４１ｂが二箇所ずつ貫通している。
【０００７】
次に、インク貯留室４４ｂの一つを、その断面拡大図である図９（ａ）を用いて説明する。
キャビティプレート４４に形成されたインク貯留室４４ｂは、インク流路４４ａに連通路４４ｃを通じて連結されており、下部には、インク吐出孔４５ａに通じるオリフィス４４ｄが形成されている。
【０００８】
そして、圧電素子４２ａは駆動電圧が印加されると、矢印Ｖ方向に膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を点線Ｙに示すように、収縮させるようになっており、圧電素子４２ａは印加された駆動電圧が開放されると収縮し、初期の状態に戻るようになっている。
【０００９】
以上のように構成されたアクチュエータ４０からインクを吐出させる動作について説明する。
インクは、図示しないインクタンクから一対の往路４１ａを通して一対のインク流路４４ａに圧送され、インク流路４４ａを満たす。そして、圧電素子４２ａの駆動電圧を開放することで、圧電素子４２ａを収縮させて、インクをインク流路４４ａから連通路４４ｃを通してインク貯留室４４ｂに引き込み、インクをインク貯留室４４ｂに充填させる。
【００１０】
次に、圧電素子４２ａに駆動電圧を印加して、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させることで、インクをオリフィス４４ｄを通して、外部へ吐出させる。このようなアクチュエータ４０のインク吐出動作によってインクは、アクチュエータ４０から吐出される。
【００１１】
そして、ヘッドを被記録媒体に対して走査させる間に、各圧電素子４２ａを、所望の印字データに基づいて、膨張・収縮させることで、各インク吐出孔４５ａからインクを吐出させ、被記録媒体へ所望の画像を形成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のアクチュエータ４０からインクを吐出させるには、圧電素子４２ａを膨張・収縮させることで行っているが、一度に多数の圧電素子４２ａを膨張・収縮させると、インクの吐出速度が遅くなると同時に吐出量が減少するクロストーク現象を起こすことがある。
【００１３】
このクロストーク現象が発生する過程を図９（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図９（ｂ）はキャビティプレート４４を上方から見たところを示す模式図である。また、キャビティプレート４４内には既にインクが満たされているものとする。
【００１４】
クロストーク現象には、キャビティプレート４４の剛性の不足により発生するものと、インク内の圧力波の変化により発生するものとがある。まず、前者のキャビティプレート４４の剛性の不足により発生するものについて説明する。
【００１５】
一度に多数の圧電素子４２ａを膨張・収縮させたとき、例えば、全ての圧電素子４２ａを収縮させて、インク貯留室４４ｂにインクを満たすときは、矢印Ｏに示すように、インクがインク流路４４ａからインク貯留室４４ｂへ流れ込む。そして、全ての圧電素子４２ａを膨張させて、インクに圧力を与えることで、インクをインク吐出孔４５ａから吐出させると、一度に沢山のインクの圧力がキャビティプレート４４に掛かり、キャビティプレート４４をインクの圧力印加方向へ反らせる。そのため、インクの圧力の幾分かが、キャビティプレート４４に伝搬して吸収され、インクに加わる圧力が減衰し、インク吐出孔４５ａから吐出するインクの吐出速度を落としてしまうと同時に吐出量も減少する。
【００１６】
次に、後者のインク内の圧力波の変化により発生するものについて説明する。上記のように、全ての圧電素子４２ａを収縮させると、インク貯留室４４ｂの内部の圧力が大きく低下するので、インクはインク貯留室４４ｂの内部へ素早く流れ込む。すると、インク貯留室４４ｂの内部のインクは、圧力が大きくなり過ぎる。そして、液体のインクは圧力状態を平衡にしようとする性質があるから、インク貯留室４４ｂからインク流路４４ａに逆流する。こうして、インクはインク流路４４ａとインク貯留室４４ｂとを交互に出入りし、インク内に圧力波を生じさせる。そして、この圧力波は、インク貯留室４４ｂ毎に発生し、それらがインク流路４４ａで干渉する。さらに、干渉した圧力波は、インクに加わる圧力にも干渉し、その圧力を減衰させる。
【００１７】
このようなクロストーク現象により、圧電素子４２ａの膨張による圧力がインクに伝わり難くなるので、インクの吐出速度は低下すると同時に吐出量も減少する。
そして、クロストーク現象によりインクの吐出速度が低下すると、インクは、ヘッドを被記録媒体に対して走査させる間に、アクチュエータ４０から吐出されるから、被記録媒体上の予定の場所とは異なる場所に付着する。また、駆動される圧電素子の数の多少により、インク吐出量が変化してしまう。この結果、被記録媒体に形成される画像にムラを生じることとなり、画像のシャープさが失われる。
【００１８】
そこで、本発明は、被記録媒体へ形成する画像に、インク吐出時のクロストーク現象の影響によるムラが生じ難くすることができるインクジェットプリンタのインク吐出制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発明の効果】
【００２０】
【００２１】
請求項１記載の発明は、インク流路、該インク流路から分岐し、インク吐出孔が設けられた多数のインク貯留室、及び、該各インク貯留室の容積をそれぞれ膨張・収縮させる多数の圧電素子を備えたインク吐出手段と、前記圧電素子の各々を変形させることで、前記インク吐出孔からインクを吐出させる駆動電圧を発生する電圧発生手段と、前記電圧発生手段と接続する一の通電経路、及び前記一の通電経路から分岐して前記多数の圧電素子へ通電を行う通電経路から成る多数の通電手段と、前記多数の通電経路をそれぞれ開・閉する多数のスイッチ手段と、印字データに応じて、前記各スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ状態を切り替え、その後に、前記電圧発生手段から前記駆動電圧を発生させる制御手段とを備えるインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置であって、前記一の通電経路の途中にインダクタを直列に挿入したことを特徴とする。
【００２２】
このような請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置のように、電圧発生手段から各圧電素子へ駆動電圧を印加する通電経路にインダクタを設けると、駆動電圧の立ち上がり時及び立ち下がり時に、通電経路に流れる駆動電流がオーバーシュート又はアンダーシュートする。また、このオーバーシュート又はアンダーシュートは、駆動電流に比例することから、圧電素子の駆動数が多くなるほど大きくなる。従って、インク吐出時に各圧電素子に印加される駆動電圧を、駆動電流のオーバーシュート及びアンダーシュートによって、圧電素子の駆動数が多くなるほど大きくなるようにできる。
つまり、スイッチ手段をＯＮする数、換言すれば、圧電素子の駆動数、に比例して、駆動電圧を大きくするので、圧電素子の駆動数が多いほど各圧電素子の変形が大きくなり、インク貯留室の容積を強く膨張・収縮させる。従って、前述のクロストーク現象によるインク貯留室内の圧力の低下を、インク吐出時の圧電素子の変形量を大きくさせることによって補うことができる。
この結果、被記録媒体に形成する画像にクロストーク現象によるムラが生じ難くして、鮮明な画像を形成できるようになる効果を奏する。
また、請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置によれば、一つのインダクタを用いて極めて簡単に上記の効果を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
本発明を具体化した実施例のインクジェットプリンタ（単にプリンタと呼ぶこともある）１のインク吐出制御装置について説明する。なお、図１は、プリンタ１の内部を示す斜視図である。
【００２４】
プリンタ１は、その筐体３内に、搬送モータ６により駆動され、被記録媒体としての記録紙Ｐをプリンタ１上方へ搬送する搬送ローラ５を備え、記録紙Ｐの搬送経路には、キャリッジ７に支承されたヘッド２０が設けられている。また、キャリッジ７は、筐体３に固定された支持部材９に、記録紙Ｐの搬送方向に対して矢印Ａに示すような直交方向に揺動自在に支持されると共に、キャリッジモータ１０により駆動されるタイミングベルト１１に固定され、矢印Ａに示すように往復自在になっている。
【００２５】
ヘッド２０は、４色のインク（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に設けられたインクタンク２１と、各色毎に備えられ、インクを吐出するアクチュエータ４０と、各インクタンク２１から各アクチュエータ４０へインクを搬送するためのフロントパネル２３とを少なくとも備えたものである。
【００２６】
アクチュエータ４０は、図８に示すように、従来の技術で説明したアクチュエータと同様に構成されたものである。なお、インク吐出孔４５ａには、説明の便宜上、＃１から＃１２８までの番号を付すこととする。具体的には、図に向かって、左列Ｄを奇数、右列Ｅを偶数、下方から上方へ向かって増加するように番号を付し、例えば、左列Ｄの最下段が＃１、左列Ｄの最上段が＃１２７、右列Ｅの最下段が＃２、右列Ｅの最上段が＃１２８とする。また、圧電素子４２ａを膨張・収縮させることが、請求項にいう圧電素子を変形させることに相当する。
【００２７】
次に、上記のプリンタ１のインク吐出制御を行う制御装置３０について、図２のブロック図を参照しながら説明する。
制御装置３０は、各種演算を行うＣＰＵ９１ａと、プリンタ１を制御に必要なプログラムやパラメータを記憶しておくためのＲＯＭ９１ｂ及びＲＡＭ９１ｃと、プリンタ１及び図示しないパーソナルコンピュータの間で印字に必要なデータをやり取りするためのインタフェース９２と、キャリッジモータ１０及び搬送モータ６をＣＰＵ９１ａからの制御信号に基づいて駆動させる駆動回路３２と、圧電素子部材４２の各圧電素子４２ａを膨張・収縮させて、アクチュエータ４０からインクを吐出させる制御を行うインク吐出制御部３４を備えている。
【００２８】
インク吐出制御部３４は、図３に示すように、圧電素子部材４２の各圧電素子４２ａへＶｓｏｒｃｅ電圧を供給するためのパルスアンプ５２と、Ｖｓｏｒｃｅ電圧の各圧電素子４２ａへの通電経路８７ｄをそれぞれ開・閉することが可能なドライバＩＣ７０とを備えている。さらに、パルスアンプ５２とドライバＩＣ７０との間の通電経路８３には、本発明のインク吐出制御装置としてのインダクタ６４が直列に挿入されている。
【００２９】
インダクタ６４は、通電経路８３を流れる駆動電流に、インダクタンスによる遅れを発生させるもので、その結果として、通電経路８３を流れる駆動電流が立上がりまたは立下がりの変化を生じたときに、オーバシュートまたはアンダーシュートさせるものである。
【００３０】
パルスアンプ５２は、圧電素子部材４２に対し、圧電素子４２ａの膨張・収縮用の駆動電圧として、所定の＋Ｖ電圧あるいは０ＶのＶｓｏｒｃｅ電圧を供給するためのものである。そして、パルスアンプ５２は、圧電素子部材４２に出力するＶｓｏｒｃｅ電圧を所定の＋Ｖ電圧にするか否か定めるスイッチ回路５４と、圧電素子に出力するＶｓｏｒｃｅ電圧を０Ｖにするか否か定めるスイッチ回路５６とを備えている。
【００３１】
スイッチ回路５４は、ＣＰＵ９１ａからバス８１ａを通じてHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号を送られると、Ｖｓｏｒｃｅ電圧として所定の＋Ｖ電圧を出力するものである。
スイッチ回路５６は、ＣＰＵ９１ａからバス８１ｂを通じてHighのＦｉｒｅ０Ｄ信号を送られると、Ｖｓｏｒｃｅ電圧を０Ｖにするものである。
【００３２】
ドライバＩＣ７０は、シフトレジスタ７２と、ラッチ７４と、ＯＲゲート７６と、アナログスイッチ７８とを備えるものである。
シフトレジスタ７２は、ＣＰＵ９１ａからバス８５ａを通じてデジタルのシリアルデータとして送られてきた１２８個のアナログスイッチ７８の開・閉を定めるＳｉｎ信号を、ＣＰＵ９１ａからバス８５ｂを通じて送られてきたＣＬＫ信号（シリアルデータの転送速度に応じた周期のパルス状のクロック信号）に合わせてシフトし、そのパラレル出力をＤ０〜Ｄ１２７信号としてそれぞれの信号を１２８本のパラレルバス８７ａを通じてラッチ７４へ出力する。
【００３３】
ラッチ７４は、シフトレジスタ７２からパラレルバス８７ａを通じて出力されたＤ０〜Ｄ１２７信号を蓄えておき、ＣＰＵ９１ａからバス８５ｆを通じて入力されたＳＴＲＢ信号（ストローブ信号）により、ＯＲゲート７６へパラレルバス８７ｂを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号を一斉に出力するものである。
【００３４】
ＯＲゲート７６は、ラッチ７４からパラレルバス８７ｂを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号が送られてきた場合には、そのままＤ０〜Ｄ１２７信号をアナログスイッチ７８へパラレルバス８７ｃを通じて送り、また、ＣＰＵ９１ａからバス８５ｅを通じてＢＬＮＫ信号が送られてきた場合には、全てのアナログスイッチ７８へ通じている全てのパラレルバス８７ｃにHighのＤ０〜Ｄ１２７信号を出力するものである。
【００３５】
アナログスイッチ７８は、通電経路８３から分岐したＶｓｏｒｃｅ電圧を各圧電素子４２ａに送る１２８本の通電経路８７ｄをそれぞれ開・閉するもので、ＯＲゲート７６からパラレルバス８７ｃを通じて送られてきたＤ０〜Ｄ１２７信号に基づき、例えば、Ｄ０信号がHighであるなら、Ｄ０信号に対応した通電経路８７ｄを閉じ、次のＤ１信号がLow であるなら、Ｄ１信号に対応した通電経路８７ｄを開く、といったように、Ｄ０〜Ｄ１２７信号の各々に対応した通電経路８７ｄをそれぞれ開・閉する。
【００３６】
次に、プリンタ１のアクチュエータ４０からインクを吐出させるインク吐出制御方法を図４のタイムチャートを参照しながら説明する。なお、初期状態として、ＢＬＮＫ信号及びＦｉｒｅ０Ｃ信号は、Highの状態とされることで、全ての圧電素子４２ａに所定の＋Ｖ電圧のＶｓｏｒｃｅ電圧を加え、各圧電素子４２ａを膨張させてあるものとする。また、キャビティプレート４４のインク流路４４ａ内にインクが満たされているものとする。
【００３７】
まず、ＣＰＵ９１ａは、印字データから一度に吐出できるだけのデータ、本実施例においては１２８個の印字データをＳｉｎ信号として、バス８５ａに送信する。なお、印字データは、パーソナルコンピュータ上での所望の画像データ（例えば、ビットマップデータ）を、プリンタ１の解像度（ｄｐｉ）に合わせて、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのドットで所望の画像を形成できるように変換したドットの集合データを意味する。
【００３８】
また、ＣＰＵ９１ａは、Ｓｉｎ信号に同期したＣＬＫ信号、本実施例では、１２８個のパルス状のＣＬＫ信号、を送信する。なお、図４において、Ｓｉｎ信号は、１２８個の印字データの中で最後の部分のみを、ＣＬＫ信号は、１２８個のパルスの中で最後の部分のみを示すものとする。
【００３９】
次に、シフトレジスタ７２は、ＣＬＫ信号に基づき、シリアルデータであるＳｉｎ信号をシフトして行くと共にパラレル出力から、パラレルバス８７ａに順次Ｄ０信号からＤ１２７信号までを出力する。
次に、ラッチ７４は、パラレルバス８７ａを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号が入力されて行き、Ｄ０〜Ｄ１２７信号を保持する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ９１ａは、ＣＬＫ信号の内の最後のパルスの立上がりから所定の時間Ｔ１後に、バス８５ｆを通じてＳＴＲＢ信号をラッチ７４へ出力する。そして、ラッチ７４は、ＳＴＲＢ信号を入力されると、保持しているＤ０〜Ｄ１２７信号を一斉にパラレルバス８７ｂへ出力する。
【００４１】
次に、ＣＰＵ９１ａは、ＳＴＲＢ信号の立下がりに合わせて、バス８５ｅにLow のＢＬＮＫ信号を出力する。
次に、ＯＲゲート７６は、バス８５ｅを通じてLow のＢＬＮＫ信号を入力されるので、ＯＲゲート７６の出力であるパラレルバス８７ｃは、パラレルバス８７ｂから入力されるＤ０〜Ｄ１２７信号にのみ依存した出力状態とする。
【００４２】
次に、アナログスイッチ７８は、パラレルバス８７ｃを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号を入力されると、Ｄ０〜Ｄ１２７信号の内、Highである場合は、その信号に対応する通電経路８７ｄを閉じたままにしておき、また、Low である場合は、その信号に対応する通電経路８７ｄを開くことを行う。
【００４３】
次に、ＣＰＵ９１ａは、ＢＬＮＫ信号をLow 出力してから所定の時間Ｔ２の経過後に、バス８１ａへLow のＦｉｒｅ０Ｃ信号を出力する。さらに、ＣＰＵ９１ａは、Ｆｉｒｅ０Ｃ信号をLow 出力してから所定の時間Ｔ３の経過後に、バス８１ｂへHighのＦｉｒｅ０Ｄ信号を出力する。すると、Ｆｉｒｅ０Ｄ信号の立上がりによりＶｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧から０Ｖになる。この際に、アナログスイッチ７８の通電経路８７ｄの内、閉じている通電経路８７ｄに対応した圧電素子４２ａの駆動電圧は０Ｖになる。また、開いている通電経路８７ｄに対応した圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧を保持する。
【００４４】
そして、圧電素子４２ａの内で電圧が０Ｖになったものは、収縮するので、キャビティプレート４４のインク貯留室４４ｂの容積を膨張させ、インク流路４４ａからインク貯留室４４ｂへインクを流れ込ませる。
次に、ＣＰＵ９１ａは、バス８１ｂへLow のＦｉｒｅ０Ｄ信号を出力し、さらに、所定の時間Ｔ４の経過後に、バス８１ａへHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号を出力する。すると、Ｆｉｒｅ０Ｃ信号の立上がりによりＶｓｏｒｃｅ電圧は、０Ｖから所定の＋Ｖ電圧になる。従って、閉じている通電経路８７ｄに接続された圧電素子４２ａには、駆動電圧として所定の＋Ｖ電圧が充電される。
【００４５】
そして、圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧が充電されると、膨張するので、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させて、インクをインク吐出孔４５ａから吐出する。
次に、ＣＰＵ９１ａは、バス８５ｅを通じてHighのＢＬＮＫ信号を出力する。そして、全ての通電経路８７ｄを閉じることで、全ての圧電素子４２ａに所定の＋Ｖ電圧のＶｓｏｒｃｅ電圧を加えた状態とする。
【００４６】
次に、ＣＰＵ９１ａは、バス８５ｄを通じてＲＳＴ信号を出力することで、シフトレジスタ７２及びラッチ７４をリセットする。以上がインク吐出制御方法である。
ここで、上記のインク吐出制御方法における圧電素子４２ａを駆動させる駆動電流Ｉ及び駆動電圧Ｖの変化について図５を参照しながら説明する。
【００４７】
まず、一つの圧電素子４２ａを駆動させる場合について説明する。なお、全ての圧電素子４２ａには、駆動電圧ＶとしてＶｓｏｒｃｅ電圧、すなわち所定の＋Ｖ電圧がかかっているものとした上で、アナログスイッチ７８のパラレルバス８７ｄのＤ０〜Ｄ１２７信号のどれか一つだけ例えば、Ｄ０信号をHighにし、残りをLow にしたものとする。
【００４８】
まず、時点Ｊにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へLow のＦｉｒｅ０Ｃ信号と、HighのＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧から０Ｖとなる。
一方、Ｄ０信号に対応する圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧になっている駆動電圧Ｖに対してＶｓｏｒｃｅ電圧が０Ｖになるため、電荷を放出し、駆動電流Ｉが流れる。なお、図５において、駆動電流Ｉは、通電経路８３に流れるものを示し、また、駆動電流Ｉの向きは、電荷を放出する際を正としている。
【００４９】
そして、駆動電流Ｉが流れることにより、各圧電素子４２ａは収縮し始めるので、インク貯留室４４ｂの容積を膨張させ、インクを流入し始める。そして、駆動電流Ｉの流れは、飽和しつつも、時点Ｋに示すように、駆動電圧Ｖが０Ｖになるまで流れ続ける。そして、インク貯留室４４ｂの容積は、駆動電圧Ｖが０Ｖになるまで膨張し続けて、インクが満たされる。
【００５０】
次に、インクがインク貯留室４４ｂに満たされた時点Ｌにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号と、Low のＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧になる。
一方、Ｄ０信号に対応した圧電素子４２ａは、駆動電圧Ｖが０Ｖになっているから、所定の＋Ｖ電圧になるまで、駆動電流Ｉが流れ、電荷が充電される。そして、Ｄ０信号に対応した圧電素子４２ａは、駆動電圧Ｖが所定の＋Ｖ電圧になるまで膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させるので、インクをインク吐出孔４５ａから吐出する。
【００５１】
次に、時点Ｍにおいて、駆動電圧Ｖが所定の＋Ｖ電圧になると、駆動電流Ｉは流れなくなる。そして、Ｄ０信号に対応した圧電素子４２ａは膨張を停止するので、インク吐出孔４５ａからのインクの吐出を停止する。
以上が一つの圧電素子４２ａを駆動させた場合の駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉ変化である。
【００５２】
次に、全ての圧電素子４２ａを駆動させた場合について説明する。なお、アナログスイッチ７８のパラレルバス８７ｄのＤ０〜Ｄ１２７信号が全てHighになっており、また、全ての圧電素子４２ａには、駆動電圧Ｖとして所定の＋Ｖ電圧のＶｓｏｒｃｅ電圧がかかっているものとする。
【００５３】
まず、時点Ｊにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へLow のＦｉｒｅ０Ｃ信号と、HighのＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧から０Ｖになる。
一方、各圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧になっている駆動電圧Ｖに対してＶｓｏｒｃｅ電圧が０Ｖになるため、電荷を放出し、駆動電流Ｉが流れる。
【００５４】
そして、駆動電流Ｉが流れることにより、各圧電素子４２ａは収縮し始めるので、インク貯留室４４ｂには、インクが流入する。そして、駆動電流Ｉの流れは、飽和しつつも流れるのであるが、インダクタ６４の影響により、オーバーシュートを起こす。
【００５５】
次に、時点Ｋにおいて、各圧電素子４２ａの駆動電圧Ｖが０Ｖになると、駆動電流Ｉは、流れなくなる。この際に、駆動電圧Ｖは、駆動電流Ｉのオーバーシュートの影響を受けて、アンダーシュートを起こす。よって、全ての圧電素子４２ａを駆動させると、一つの圧電素子４２ａを駆動させたときに比べて、駆動電圧Ｖがアンダーシュートの分だけ大きくなるので、圧電素子４２ａの収縮が強く起こり、その結果、インク貯留室４４ｂには、インクをより多く流入させることができる。
【００５６】
次に、インクがインク貯留室４４ｂに満たされた時点Ｌにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号と、HighのＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧になる。
一方、各圧電素子４２ａは、駆動電圧Ｖが０Ｖになっているから、所定の＋Ｖ電圧になるまで、駆動電流Ｉが流れ、電荷が充電されるので、各圧電素子４２ａは膨張し始め、各インク貯留室４４ｂの容積を収縮させ、インクを各インク吐出孔４５ａから吐出させる。そして、駆動電流Ｉの流れは、飽和しつつも流れるのであるが、インダクタ６４の影響により、アンダーシュートを起こす。
【００５７】
次に、時点Ｍにおいて、各圧電素子４２ａの駆動電圧Ｖが所定の＋Ｖ電圧になると、駆動電流Ｉは、流れなくなるのであるが、この際に、駆動電圧Ｖは、駆動電流Ｉのアンダーシュートの影響を受けて、オーバーシュートを起こす。よって、全ての圧電素子４２ａを駆動させている際には、一つの圧電素子４２ａを駆動させたときに比べて、駆動電圧Ｖがオーバーシュートの分だけ大きくなるので、圧電素子４２ａの膨張が強く起こり、その結果、圧電素子４２ａからインクにかける圧力をより強くすることができる。
【００５８】
以上が全ての圧電素子４２ａを駆動させた場合の駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉの変化である。
このように、プリンタ１の圧電素子４２ａの駆動数の違いによる駆動電圧Ｖの大きさの変化は、図６に示すように、駆動数が増えるほど比例して大きくなる。従って、圧電素子４２ａの駆動数を多くしてゆくと、インダクタ６４による駆動電圧Ｖのアンダーシュート及びオーバーシュートが大きくなってゆき、駆動電圧Ｖが大きくなるので、インク貯留室４４ｂにインクをより多く流入させることができ、さらに、インクにかける圧力をより強くすることもできる。
【００５９】
以上に説明した実施例のプリンタ１によれば、次に説明する効果を奏する。
図７に示すように、従来装置においては、全ての圧電素子４２ａを駆動させ、全てのインク吐出孔４５ａからインクを吐出させる全吐出時のインクの吐出速度は、圧電素子４２ａの一つだけを駆動させ、その圧電素子４２ａに対応したインク吐出孔４５ａからインクを吐出させる単吐出時のインクの吐出速度に比べて、上述のクロストーク現象の影響により全体的に低下する。
【００６０】
具体的には、全吐出時のノズルプレート４５の端に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば、＃１、＃２、＃１２７、＃１２８のインクの吐出速度が、単吐出時の吐出速度に対してほぼ１割程度低下する。そして、特に全吐出時のノズルプレート４５の中程に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば＃６４付近では、吐出速度の低下が著しく、単吐出時の＃６４付近に対してほぼ３割程度も低下する。
【００６１】
このように、従来装置では、単吐出から全吐出まで、圧電素子４２ａの駆動数を増やし、アクチュエータ４０からインクを吐出させる数を増やしていくと、クロストーク現象の影響でインクの吐出速度が低下してしまっていた。
これに対し、本実施例のプリンタ１においては、単吐出時のインクの吐出速度は、従来装置と同様のインク吐出速度となり、全吐出時のインクの吐出速度は、単吐出時のインクの吐出速度とほぼ同等か若しくはそれ以上の吐出速度となる。
【００６２】
具体的には、全吐出時のノズルプレート４５の端に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば、＃１、＃２、＃１２７、＃１２８のインク吐出速度が、単吐出時の吐出速度と比べて、ほぼ１割強程度上昇する。そして、全吐出時のノズルプレート４５の中程に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば＃６４付近のインクの吐出速度は、単吐出時のインクの吐出速度とほぼ同一の吐出速度を保つことができる。
【００６３】
このように、実施例のプリンタ１では、通電経路８３へ直列に挿入されたインダクタ６４によって発生する駆動電流Ｉのアンダーシュート及びオーバーシュートがインク吐出数に比例して大きくなるので、その駆動電流Ｉの影響で駆動電圧Ｖがインクを吐出させる数に比例するように大きくなり、インク貯留室４４ｂにインクをより多く流入させることができ、さらに、インク貯留室４４ｂ内のインクにかける圧力をより強くすることができる。
【００６４】
この結果、アクチュエータ４０からインクを吐出させる数を増やしていっても、インク貯留室４４ｂにインクをより多く流入させ、インクにかける圧力をより強くできるから、クロストーク現象の影響によるインクの吐出速度の低下が起こらないので、記録紙Ｐに形成される画像にムラが生じ難くし、鮮明な画像を形成できるという効果を奏する。
【００６５】
なお、上記実施例と請求項との対応についてまとめると、アクチュエータ４０がインク吐出手段に、パルスアンプ５２が電圧発生手段に、ドライバＩＣ７０がスイッチ手段に、ＣＰＵ９１ａが制御手段に、それぞれ対応する。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、さらに種々なる態様にて実施してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のプリンタ１の内部を示す斜視図である。
【図２】 実施例のプリンタ１の制御装置３０のブロック図である。
【図３】 実施例のプリンタ１のインク吐出制御部３４のブロック図である。
【図４】 実施例のプリンタ１のインク吐出制御方法のタイムチャートである。
【図５】 実施例のプリンタ１の駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉを示すグラフである。
【図６】 実施例のプリンタ１の圧電素子４２ａの駆動数に対する駆動電圧Ｖを示すグラフである。
【図７】 実施例のプリンタ１のインク吐出孔４５ａのそれぞれの吐出速度を示すグラフである。
【図８】 従来例のプリンタのアクチュエータ４０を示す分解斜視図である。
【図９】 従来例のプリンタのアクチュエータ４０を示し、（ａ）は、縦断面を示す縦断面図、（ｂ）は、キャビティプレート４４を上方からみたところを示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・プリンタ、２０・・・ヘッド、３０・・・制御装置、３４・・・インク吐出制御部、４０・・・アクチュエータ、４１・・・ベース、４２・・・圧電素子部材、４３・・・ダイヤフラム、４４・・・キャビティプレート、４５・・・ノズルプレート、５２・・・パルスアンプ、６４・・・インダクタ、７０・・・ドライバＩＣ
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタのインク吐出制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェットプリンタに搭載されるヘッドのアクチュエータとして、アクチュエータ内に形成されたインク貯留室の容積を、電圧印加に伴い膨張・収縮する圧電素子で変化させることにより、インク貯留室内のインクを加圧して、アクチュエータから外部へ吐出させるものが知られている。
【０００３】
この種類のインクジェットプリンタのヘッドのアクチュエータ４０として、例えば、図８のようなものが知られている。
アクチュエータ４０は、ベース４１と、圧電素子部材４２と、ダイヤフラム４３と、キャビティプレート４４と、ノズルプレート４５とを備えている。
【０００４】
ノズルプレート４５は、多数（例えば、１２８個）のインク吐出孔４５ａを２列に配した平板である。
キャビティプレート４４は、二組のＬ字型のインク流路４４ａと、インク流路４４ａから直角に分岐し、インク吐出孔４５ａの数だけ形成されたインク貯留室４４ｂとを備えるもので、インク貯留室４４ｂの各々は、それぞれ対応したインク吐出孔４５ａの一つに通じている。
【０００５】
圧電素子部材４２は、インク貯留室４４ｂの各々を個別に膨張・収縮させることができるように、多数（例えば、１２８個）の圧電素子４２ａを備えたものである。
ダイヤフラム４３は、圧電素子部材４２及びキャビティプレート４４の間を隔てるもので、弾性を有する。
【０００６】
ベース４１は、アクチュエータ４０の上記各部を支持するものである。
なお、ベース４１、圧電素子４２及びダイヤフラム４３には、図示しないインクタンクとインク流路４４ａとにおいて、インクを循環させるための往路４１ａ及び復路４１ｂが二箇所ずつ貫通している。
【０００７】
次に、インク貯留室４４ｂの一つを、その断面拡大図である図９（ａ）を用いて説明する。
キャビティプレート４４に形成されたインク貯留室４４ｂは、インク流路４４ａに連通路４４ｃを通じて連結されており、下部には、インク吐出孔４５ａに通じるオリフィス４４ｄが形成されている。
【０００８】
そして、圧電素子４２ａは駆動電圧が印加されると、矢印Ｖ方向に膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を点線Ｙに示すように、収縮させるようになっており、圧電素子４２ａは印加された駆動電圧が開放されると収縮し、初期の状態に戻るようになっている。
【０００９】
以上のように構成されたアクチュエータ４０からインクを吐出させる動作について説明する。
インクは、図示しないインクタンクから一対の往路４１ａを通して一対のインク流路４４ａに圧送され、インク流路４４ａを満たす。そして、圧電素子４２ａの駆動電圧を開放することで、圧電素子４２ａを収縮させて、インクをインク流路４４ａから連通路４４ｃを通してインク貯留室４４ｂに引き込み、インクをインク貯留室４４ｂに充填させる。
【００１０】
次に、圧電素子４２ａに駆動電圧を印加して、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させることで、インクをオリフィス４４ｄを通して、外部へ吐出させる。このようなアクチュエータ４０のインク吐出動作によってインクは、アクチュエータ４０から吐出される。
【００１１】
そして、ヘッドを被記録媒体に対して走査させる間に、各圧電素子４２ａを、所望の印字データに基づいて、膨張・収縮させることで、各インク吐出孔４５ａからインクを吐出させ、被記録媒体へ所望の画像を形成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のアクチュエータ４０からインクを吐出させるには、圧電素子４２ａを膨張・収縮させることで行っているが、一度に多数の圧電素子４２ａを膨張・収縮させると、インクの吐出速度が遅くなると同時に吐出量が減少するクロストーク現象を起こすことがある。
【００１３】
このクロストーク現象が発生する過程を図９（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図９（ｂ）はキャビティプレート４４を上方から見たところを示す模式図である。また、キャビティプレート４４内には既にインクが満たされているものとする。
【００１４】
クロストーク現象には、キャビティプレート４４の剛性の不足により発生するものと、インク内の圧力波の変化により発生するものとがある。まず、前者のキャビティプレート４４の剛性の不足により発生するものについて説明する。
【００１５】
一度に多数の圧電素子４２ａを膨張・収縮させたとき、例えば、全ての圧電素子４２ａを収縮させて、インク貯留室４４ｂにインクを満たすときは、矢印Ｏに示すように、インクがインク流路４４ａからインク貯留室４４ｂへ流れ込む。そして、全ての圧電素子４２ａを膨張させて、インクに圧力を与えることで、インクをインク吐出孔４５ａから吐出させると、一度に沢山のインクの圧力がキャビティプレート４４に掛かり、キャビティプレート４４をインクの圧力印加方向へ反らせる。そのため、インクの圧力の幾分かが、キャビティプレート４４に伝搬して吸収され、インクに加わる圧力が減衰し、インク吐出孔４５ａから吐出するインクの吐出速度を落としてしまうと同時に吐出量も減少する。
【００１６】
次に、後者のインク内の圧力波の変化により発生するものについて説明する。上記のように、全ての圧電素子４２ａを収縮させると、インク貯留室４４ｂの内部の圧力が大きく低下するので、インクはインク貯留室４４ｂの内部へ素早く流れ込む。すると、インク貯留室４４ｂの内部のインクは、圧力が大きくなり過ぎる。そして、液体のインクは圧力状態を平衡にしようとする性質があるから、インク貯留室４４ｂからインク流路４４ａに逆流する。こうして、インクはインク流路４４ａとインク貯留室４４ｂとを交互に出入りし、インク内に圧力波を生じさせる。そして、この圧力波は、インク貯留室４４ｂ毎に発生し、それらがインク流路４４ａで干渉する。さらに、干渉した圧力波は、インクに加わる圧力にも干渉し、その圧力を減衰させる。
【００１７】
このようなクロストーク現象により、圧電素子４２ａの膨張による圧力がインクに伝わり難くなるので、インクの吐出速度は低下すると同時に吐出量も減少する。
そして、クロストーク現象によりインクの吐出速度が低下すると、インクは、ヘッドを被記録媒体に対して走査させる間に、アクチュエータ４０から吐出されるから、被記録媒体上の予定の場所とは異なる場所に付着する。また、駆動される圧電素子の数の多少により、インク吐出量が変化してしまう。この結果、被記録媒体に形成される画像にムラを生じることとなり、画像のシャープさが失われる。
【００１８】
そこで、本発明は、被記録媒体へ形成する画像に、インク吐出時のクロストーク現象の影響によるムラが生じ難くすることができるインクジェットプリンタのインク吐出制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発明の効果】
【００２０】
【００２１】
請求項１記載の発明は、インク流路、該インク流路から分岐し、インク吐出孔が設けられた多数のインク貯留室、及び、該各インク貯留室の容積をそれぞれ膨張・収縮させる多数の圧電素子を備えたインク吐出手段と、前記圧電素子の各々を変形させることで、前記インク吐出孔からインクを吐出させる駆動電圧を発生する電圧発生手段と、前記電圧発生手段と接続する一の通電経路、及び前記一の通電経路から分岐して前記多数の圧電素子へ通電を行う通電経路から成る多数の通電手段と、前記多数の通電経路をそれぞれ開・閉する多数のスイッチ手段と、印字データに応じて、前記各スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ状態を切り替え、その後に、前記電圧発生手段から前記駆動電圧を発生させる制御手段とを備えるインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置であって、前記一の通電経路の途中にインダクタを直列に挿入したことを特徴とする。
【００２２】
このような請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置のように、電圧発生手段から各圧電素子へ駆動電圧を印加する通電経路にインダクタを設けると、駆動電圧の立ち上がり時及び立ち下がり時に、通電経路に流れる駆動電流がオーバーシュート又はアンダーシュートする。また、このオーバーシュート又はアンダーシュートは、駆動電流に比例することから、圧電素子の駆動数が多くなるほど大きくなる。従って、インク吐出時に各圧電素子に印加される駆動電圧を、駆動電流のオーバーシュート及びアンダーシュートによって、圧電素子の駆動数が多くなるほど大きくなるようにできる。
つまり、スイッチ手段をＯＮする数、換言すれば、圧電素子の駆動数、に比例して、駆動電圧を大きくするので、圧電素子の駆動数が多いほど各圧電素子の変形が大きくなり、インク貯留室の容積を強く膨張・収縮させる。従って、前述のクロストーク現象によるインク貯留室内の圧力の低下を、インク吐出時の圧電素子の変形量を大きくさせることによって補うことができる。
この結果、被記録媒体に形成する画像にクロストーク現象によるムラが生じ難くして、鮮明な画像を形成できるようになる効果を奏する。
また、請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置によれば、一つのインダクタを用いて極めて簡単に上記の効果を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
本発明を具体化した実施例のインクジェットプリンタ（単にプリンタと呼ぶこともある）１のインク吐出制御装置について説明する。なお、図１は、プリンタ１の内部を示す斜視図である。
【００２４】
プリンタ１は、その筐体３内に、搬送モータ６により駆動され、被記録媒体としての記録紙Ｐをプリンタ１上方へ搬送する搬送ローラ５を備え、記録紙Ｐの搬送経路には、キャリッジ７に支承されたヘッド２０が設けられている。また、キャリッジ７は、筐体３に固定された支持部材９に、記録紙Ｐの搬送方向に対して矢印Ａに示すような直交方向に揺動自在に支持されると共に、キャリッジモータ１０により駆動されるタイミングベルト１１に固定され、矢印Ａに示すように往復自在になっている。
【００２５】
ヘッド２０は、４色のインク（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に設けられたインクタンク２１と、各色毎に備えられ、インクを吐出するアクチュエータ４０と、各インクタンク２１から各アクチュエータ４０へインクを搬送するためのフロントパネル２３とを少なくとも備えたものである。
【００２６】
アクチュエータ４０は、図８に示すように、従来の技術で説明したアクチュエータと同様に構成されたものである。なお、インク吐出孔４５ａには、説明の便宜上、＃１から＃１２８までの番号を付すこととする。具体的には、図に向かって、左列Ｄを奇数、右列Ｅを偶数、下方から上方へ向かって増加するように番号を付し、例えば、左列Ｄの最下段が＃１、左列Ｄの最上段が＃１２７、右列Ｅの最下段が＃２、右列Ｅの最上段が＃１２８とする。また、圧電素子４２ａを膨張・収縮させることが、請求項にいう圧電素子を変形させることに相当する。
【００２７】
次に、上記のプリンタ１のインク吐出制御を行う制御装置３０について、図２のブロック図を参照しながら説明する。
制御装置３０は、各種演算を行うＣＰＵ９１ａと、プリンタ１を制御に必要なプログラムやパラメータを記憶しておくためのＲＯＭ９１ｂ及びＲＡＭ９１ｃと、プリンタ１及び図示しないパーソナルコンピュータの間で印字に必要なデータをやり取りするためのインタフェース９２と、キャリッジモータ１０及び搬送モータ６をＣＰＵ９１ａからの制御信号に基づいて駆動させる駆動回路３２と、圧電素子部材４２の各圧電素子４２ａを膨張・収縮させて、アクチュエータ４０からインクを吐出させる制御を行うインク吐出制御部３４を備えている。
【００２８】
インク吐出制御部３４は、図３に示すように、圧電素子部材４２の各圧電素子４２ａへＶｓｏｒｃｅ電圧を供給するためのパルスアンプ５２と、Ｖｓｏｒｃｅ電圧の各圧電素子４２ａへの通電経路８７ｄをそれぞれ開・閉することが可能なドライバＩＣ７０とを備えている。さらに、パルスアンプ５２とドライバＩＣ７０との間の通電経路８３には、本発明のインク吐出制御装置としてのインダクタ６４が直列に挿入されている。
【００２９】
インダクタ６４は、通電経路８３を流れる駆動電流に、インダクタンスによる遅れを発生させるもので、その結果として、通電経路８３を流れる駆動電流が立上がりまたは立下がりの変化を生じたときに、オーバシュートまたはアンダーシュートさせるものである。
【００３０】
パルスアンプ５２は、圧電素子部材４２に対し、圧電素子４２ａの膨張・収縮用の駆動電圧として、所定の＋Ｖ電圧あるいは０ＶのＶｓｏｒｃｅ電圧を供給するためのものである。そして、パルスアンプ５２は、圧電素子部材４２に出力するＶｓｏｒｃｅ電圧を所定の＋Ｖ電圧にするか否か定めるスイッチ回路５４と、圧電素子に出力するＶｓｏｒｃｅ電圧を０Ｖにするか否か定めるスイッチ回路５６とを備えている。
【００３１】
スイッチ回路５４は、ＣＰＵ９１ａからバス８１ａを通じてHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号を送られると、Ｖｓｏｒｃｅ電圧として所定の＋Ｖ電圧を出力するものである。
スイッチ回路５６は、ＣＰＵ９１ａからバス８１ｂを通じてHighのＦｉｒｅ０Ｄ信号を送られると、Ｖｓｏｒｃｅ電圧を０Ｖにするものである。
【００３２】
ドライバＩＣ７０は、シフトレジスタ７２と、ラッチ７４と、ＯＲゲート７６と、アナログスイッチ７８とを備えるものである。
シフトレジスタ７２は、ＣＰＵ９１ａからバス８５ａを通じてデジタルのシリアルデータとして送られてきた１２８個のアナログスイッチ７８の開・閉を定めるＳｉｎ信号を、ＣＰＵ９１ａからバス８５ｂを通じて送られてきたＣＬＫ信号（シリアルデータの転送速度に応じた周期のパルス状のクロック信号）に合わせてシフトし、そのパラレル出力をＤ０〜Ｄ１２７信号としてそれぞれの信号を１２８本のパラレルバス８７ａを通じてラッチ７４へ出力する。
【００３３】
ラッチ７４は、シフトレジスタ７２からパラレルバス８７ａを通じて出力されたＤ０〜Ｄ１２７信号を蓄えておき、ＣＰＵ９１ａからバス８５ｆを通じて入力されたＳＴＲＢ信号（ストローブ信号）により、ＯＲゲート７６へパラレルバス８７ｂを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号を一斉に出力するものである。
【００３４】
ＯＲゲート７６は、ラッチ７４からパラレルバス８７ｂを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号が送られてきた場合には、そのままＤ０〜Ｄ１２７信号をアナログスイッチ７８へパラレルバス８７ｃを通じて送り、また、ＣＰＵ９１ａからバス８５ｅを通じてＢＬＮＫ信号が送られてきた場合には、全てのアナログスイッチ７８へ通じている全てのパラレルバス８７ｃにHighのＤ０〜Ｄ１２７信号を出力するものである。
【００３５】
アナログスイッチ７８は、通電経路８３から分岐したＶｓｏｒｃｅ電圧を各圧電素子４２ａに送る１２８本の通電経路８７ｄをそれぞれ開・閉するもので、ＯＲゲート７６からパラレルバス８７ｃを通じて送られてきたＤ０〜Ｄ１２７信号に基づき、例えば、Ｄ０信号がHighであるなら、Ｄ０信号に対応した通電経路８７ｄを閉じ、次のＤ１信号がLow であるなら、Ｄ１信号に対応した通電経路８７ｄを開く、といったように、Ｄ０〜Ｄ１２７信号の各々に対応した通電経路８７ｄをそれぞれ開・閉する。
【００３６】
次に、プリンタ１のアクチュエータ４０からインクを吐出させるインク吐出制御方法を図４のタイムチャートを参照しながら説明する。なお、初期状態として、ＢＬＮＫ信号及びＦｉｒｅ０Ｃ信号は、Highの状態とされることで、全ての圧電素子４２ａに所定の＋Ｖ電圧のＶｓｏｒｃｅ電圧を加え、各圧電素子４２ａを膨張させてあるものとする。また、キャビティプレート４４のインク流路４４ａ内にインクが満たされているものとする。
【００３７】
まず、ＣＰＵ９１ａは、印字データから一度に吐出できるだけのデータ、本実施例においては１２８個の印字データをＳｉｎ信号として、バス８５ａに送信する。なお、印字データは、パーソナルコンピュータ上での所望の画像データ（例えば、ビットマップデータ）を、プリンタ１の解像度（ｄｐｉ）に合わせて、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのドットで所望の画像を形成できるように変換したドットの集合データを意味する。
【００３８】
また、ＣＰＵ９１ａは、Ｓｉｎ信号に同期したＣＬＫ信号、本実施例では、１２８個のパルス状のＣＬＫ信号、を送信する。なお、図４において、Ｓｉｎ信号は、１２８個の印字データの中で最後の部分のみを、ＣＬＫ信号は、１２８個のパルスの中で最後の部分のみを示すものとする。
【００３９】
次に、シフトレジスタ７２は、ＣＬＫ信号に基づき、シリアルデータであるＳｉｎ信号をシフトして行くと共にパラレル出力から、パラレルバス８７ａに順次Ｄ０信号からＤ１２７信号までを出力する。
次に、ラッチ７４は、パラレルバス８７ａを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号が入力されて行き、Ｄ０〜Ｄ１２７信号を保持する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ９１ａは、ＣＬＫ信号の内の最後のパルスの立上がりから所定の時間Ｔ１後に、バス８５ｆを通じてＳＴＲＢ信号をラッチ７４へ出力する。そして、ラッチ７４は、ＳＴＲＢ信号を入力されると、保持しているＤ０〜Ｄ１２７信号を一斉にパラレルバス８７ｂへ出力する。
【００４１】
次に、ＣＰＵ９１ａは、ＳＴＲＢ信号の立下がりに合わせて、バス８５ｅにLow のＢＬＮＫ信号を出力する。
次に、ＯＲゲート７６は、バス８５ｅを通じてLow のＢＬＮＫ信号を入力されるので、ＯＲゲート７６の出力であるパラレルバス８７ｃは、パラレルバス８７ｂから入力されるＤ０〜Ｄ１２７信号にのみ依存した出力状態とする。
【００４２】
次に、アナログスイッチ７８は、パラレルバス８７ｃを通じてＤ０〜Ｄ１２７信号を入力されると、Ｄ０〜Ｄ１２７信号の内、Highである場合は、その信号に対応する通電経路８７ｄを閉じたままにしておき、また、Low である場合は、その信号に対応する通電経路８７ｄを開くことを行う。
【００４３】
次に、ＣＰＵ９１ａは、ＢＬＮＫ信号をLow 出力してから所定の時間Ｔ２の経過後に、バス８１ａへLow のＦｉｒｅ０Ｃ信号を出力する。さらに、ＣＰＵ９１ａは、Ｆｉｒｅ０Ｃ信号をLow 出力してから所定の時間Ｔ３の経過後に、バス８１ｂへHighのＦｉｒｅ０Ｄ信号を出力する。すると、Ｆｉｒｅ０Ｄ信号の立上がりによりＶｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧から０Ｖになる。この際に、アナログスイッチ７８の通電経路８７ｄの内、閉じている通電経路８７ｄに対応した圧電素子４２ａの駆動電圧は０Ｖになる。また、開いている通電経路８７ｄに対応した圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧を保持する。
【００４４】
そして、圧電素子４２ａの内で電圧が０Ｖになったものは、収縮するので、キャビティプレート４４のインク貯留室４４ｂの容積を膨張させ、インク流路４４ａからインク貯留室４４ｂへインクを流れ込ませる。
次に、ＣＰＵ９１ａは、バス８１ｂへLow のＦｉｒｅ０Ｄ信号を出力し、さらに、所定の時間Ｔ４の経過後に、バス８１ａへHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号を出力する。すると、Ｆｉｒｅ０Ｃ信号の立上がりによりＶｓｏｒｃｅ電圧は、０Ｖから所定の＋Ｖ電圧になる。従って、閉じている通電経路８７ｄに接続された圧電素子４２ａには、駆動電圧として所定の＋Ｖ電圧が充電される。
【００４５】
そして、圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧が充電されると、膨張するので、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させて、インクをインク吐出孔４５ａから吐出する。
次に、ＣＰＵ９１ａは、バス８５ｅを通じてHighのＢＬＮＫ信号を出力する。そして、全ての通電経路８７ｄを閉じることで、全ての圧電素子４２ａに所定の＋Ｖ電圧のＶｓｏｒｃｅ電圧を加えた状態とする。
【００４６】
次に、ＣＰＵ９１ａは、バス８５ｄを通じてＲＳＴ信号を出力することで、シフトレジスタ７２及びラッチ７４をリセットする。以上がインク吐出制御方法である。
ここで、上記のインク吐出制御方法における圧電素子４２ａを駆動させる駆動電流Ｉ及び駆動電圧Ｖの変化について図５を参照しながら説明する。
【００４７】
まず、一つの圧電素子４２ａを駆動させる場合について説明する。なお、全ての圧電素子４２ａには、駆動電圧ＶとしてＶｓｏｒｃｅ電圧、すなわち所定の＋Ｖ電圧がかかっているものとした上で、アナログスイッチ７８のパラレルバス８７ｄのＤ０〜Ｄ１２７信号のどれか一つだけ例えば、Ｄ０信号をHighにし、残りをLow にしたものとする。
【００４８】
まず、時点Ｊにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へLow のＦｉｒｅ０Ｃ信号と、HighのＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧から０Ｖとなる。
一方、Ｄ０信号に対応する圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧になっている駆動電圧Ｖに対してＶｓｏｒｃｅ電圧が０Ｖになるため、電荷を放出し、駆動電流Ｉが流れる。なお、図５において、駆動電流Ｉは、通電経路８３に流れるものを示し、また、駆動電流Ｉの向きは、電荷を放出する際を正としている。
【００４９】
そして、駆動電流Ｉが流れることにより、各圧電素子４２ａは収縮し始めるので、インク貯留室４４ｂの容積を膨張させ、インクを流入し始める。そして、駆動電流Ｉの流れは、飽和しつつも、時点Ｋに示すように、駆動電圧Ｖが０Ｖになるまで流れ続ける。そして、インク貯留室４４ｂの容積は、駆動電圧Ｖが０Ｖになるまで膨張し続けて、インクが満たされる。
【００５０】
次に、インクがインク貯留室４４ｂに満たされた時点Ｌにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号と、Low のＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧になる。
一方、Ｄ０信号に対応した圧電素子４２ａは、駆動電圧Ｖが０Ｖになっているから、所定の＋Ｖ電圧になるまで、駆動電流Ｉが流れ、電荷が充電される。そして、Ｄ０信号に対応した圧電素子４２ａは、駆動電圧Ｖが所定の＋Ｖ電圧になるまで膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させるので、インクをインク吐出孔４５ａから吐出する。
【００５１】
次に、時点Ｍにおいて、駆動電圧Ｖが所定の＋Ｖ電圧になると、駆動電流Ｉは流れなくなる。そして、Ｄ０信号に対応した圧電素子４２ａは膨張を停止するので、インク吐出孔４５ａからのインクの吐出を停止する。
以上が一つの圧電素子４２ａを駆動させた場合の駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉ変化である。
【００５２】
次に、全ての圧電素子４２ａを駆動させた場合について説明する。なお、アナログスイッチ７８のパラレルバス８７ｄのＤ０〜Ｄ１２７信号が全てHighになっており、また、全ての圧電素子４２ａには、駆動電圧Ｖとして所定の＋Ｖ電圧のＶｓｏｒｃｅ電圧がかかっているものとする。
【００５３】
まず、時点Ｊにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へLow のＦｉｒｅ０Ｃ信号と、HighのＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧から０Ｖになる。
一方、各圧電素子４２ａは、所定の＋Ｖ電圧になっている駆動電圧Ｖに対してＶｓｏｒｃｅ電圧が０Ｖになるため、電荷を放出し、駆動電流Ｉが流れる。
【００５４】
そして、駆動電流Ｉが流れることにより、各圧電素子４２ａは収縮し始めるので、インク貯留室４４ｂには、インクが流入する。そして、駆動電流Ｉの流れは、飽和しつつも流れるのであるが、インダクタ６４の影響により、オーバーシュートを起こす。
【００５５】
次に、時点Ｋにおいて、各圧電素子４２ａの駆動電圧Ｖが０Ｖになると、駆動電流Ｉは、流れなくなる。この際に、駆動電圧Ｖは、駆動電流Ｉのオーバーシュートの影響を受けて、アンダーシュートを起こす。よって、全ての圧電素子４２ａを駆動させると、一つの圧電素子４２ａを駆動させたときに比べて、駆動電圧Ｖがアンダーシュートの分だけ大きくなるので、圧電素子４２ａの収縮が強く起こり、その結果、インク貯留室４４ｂには、インクをより多く流入させることができる。
【００５６】
次に、インクがインク貯留室４４ｂに満たされた時点Ｌにおいて、ＣＰＵ８１ａからパルスアンプ５２へHighのＦｉｒｅ０Ｃ信号と、HighのＦｉｒｅ０Ｄ信号が送られることで、Ｖｓｏｒｃｅ電圧は、所定の＋Ｖ電圧になる。
一方、各圧電素子４２ａは、駆動電圧Ｖが０Ｖになっているから、所定の＋Ｖ電圧になるまで、駆動電流Ｉが流れ、電荷が充電されるので、各圧電素子４２ａは膨張し始め、各インク貯留室４４ｂの容積を収縮させ、インクを各インク吐出孔４５ａから吐出させる。そして、駆動電流Ｉの流れは、飽和しつつも流れるのであるが、インダクタ６４の影響により、アンダーシュートを起こす。
【００５７】
次に、時点Ｍにおいて、各圧電素子４２ａの駆動電圧Ｖが所定の＋Ｖ電圧になると、駆動電流Ｉは、流れなくなるのであるが、この際に、駆動電圧Ｖは、駆動電流Ｉのアンダーシュートの影響を受けて、オーバーシュートを起こす。よって、全ての圧電素子４２ａを駆動させている際には、一つの圧電素子４２ａを駆動させたときに比べて、駆動電圧Ｖがオーバーシュートの分だけ大きくなるので、圧電素子４２ａの膨張が強く起こり、その結果、圧電素子４２ａからインクにかける圧力をより強くすることができる。
【００５８】
以上が全ての圧電素子４２ａを駆動させた場合の駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉの変化である。
このように、プリンタ１の圧電素子４２ａの駆動数の違いによる駆動電圧Ｖの大きさの変化は、図６に示すように、駆動数が増えるほど比例して大きくなる。従って、圧電素子４２ａの駆動数を多くしてゆくと、インダクタ６４による駆動電圧Ｖのアンダーシュート及びオーバーシュートが大きくなってゆき、駆動電圧Ｖが大きくなるので、インク貯留室４４ｂにインクをより多く流入させることができ、さらに、インクにかける圧力をより強くすることもできる。
【００５９】
以上に説明した実施例のプリンタ１によれば、次に説明する効果を奏する。
図７に示すように、従来装置においては、全ての圧電素子４２ａを駆動させ、全てのインク吐出孔４５ａからインクを吐出させる全吐出時のインクの吐出速度は、圧電素子４２ａの一つだけを駆動させ、その圧電素子４２ａに対応したインク吐出孔４５ａからインクを吐出させる単吐出時のインクの吐出速度に比べて、上述のクロストーク現象の影響により全体的に低下する。
【００６０】
具体的には、全吐出時のノズルプレート４５の端に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば、＃１、＃２、＃１２７、＃１２８のインクの吐出速度が、単吐出時の吐出速度に対してほぼ１割程度低下する。そして、特に全吐出時のノズルプレート４５の中程に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば＃６４付近では、吐出速度の低下が著しく、単吐出時の＃６４付近に対してほぼ３割程度も低下する。
【００６１】
このように、従来装置では、単吐出から全吐出まで、圧電素子４２ａの駆動数を増やし、アクチュエータ４０からインクを吐出させる数を増やしていくと、クロストーク現象の影響でインクの吐出速度が低下してしまっていた。
これに対し、本実施例のプリンタ１においては、単吐出時のインクの吐出速度は、従来装置と同様のインク吐出速度となり、全吐出時のインクの吐出速度は、単吐出時のインクの吐出速度とほぼ同等か若しくはそれ以上の吐出速度となる。
【００６２】
具体的には、全吐出時のノズルプレート４５の端に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば、＃１、＃２、＃１２７、＃１２８のインク吐出速度が、単吐出時の吐出速度と比べて、ほぼ１割強程度上昇する。そして、全吐出時のノズルプレート４５の中程に設けられたインク吐出孔４５ａ、例えば＃６４付近のインクの吐出速度は、単吐出時のインクの吐出速度とほぼ同一の吐出速度を保つことができる。
【００６３】
このように、実施例のプリンタ１では、通電経路８３へ直列に挿入されたインダクタ６４によって発生する駆動電流Ｉのアンダーシュート及びオーバーシュートがインク吐出数に比例して大きくなるので、その駆動電流Ｉの影響で駆動電圧Ｖがインクを吐出させる数に比例するように大きくなり、インク貯留室４４ｂにインクをより多く流入させることができ、さらに、インク貯留室４４ｂ内のインクにかける圧力をより強くすることができる。
【００６４】
この結果、アクチュエータ４０からインクを吐出させる数を増やしていっても、インク貯留室４４ｂにインクをより多く流入させ、インクにかける圧力をより強くできるから、クロストーク現象の影響によるインクの吐出速度の低下が起こらないので、記録紙Ｐに形成される画像にムラが生じ難くし、鮮明な画像を形成できるという効果を奏する。
【００６５】
なお、上記実施例と請求項との対応についてまとめると、アクチュエータ４０がインク吐出手段に、パルスアンプ５２が電圧発生手段に、ドライバＩＣ７０がスイッチ手段に、ＣＰＵ９１ａが制御手段に、それぞれ対応する。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、さらに種々なる態様にて実施してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のプリンタ１の内部を示す斜視図である。
【図２】 実施例のプリンタ１の制御装置３０のブロック図である。
【図３】 実施例のプリンタ１のインク吐出制御部３４のブロック図である。
【図４】 実施例のプリンタ１のインク吐出制御方法のタイムチャートである。
【図５】 実施例のプリンタ１の駆動電圧Ｖ及び駆動電流Ｉを示すグラフである。
【図６】 実施例のプリンタ１の圧電素子４２ａの駆動数に対する駆動電圧Ｖを示すグラフである。
【図７】 実施例のプリンタ１のインク吐出孔４５ａのそれぞれの吐出速度を示すグラフである。
【図８】 従来例のプリンタのアクチュエータ４０を示す分解斜視図である。
【図９】 従来例のプリンタのアクチュエータ４０を示し、（ａ）は、縦断面を示す縦断面図、（ｂ）は、キャビティプレート４４を上方からみたところを示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・プリンタ、２０・・・ヘッド、３０・・・制御装置、３４・・・インク吐出制御部、４０・・・アクチュエータ、４１・・・ベース、４２・・・圧電素子部材、４３・・・ダイヤフラム、４４・・・キャビティプレート、４５・・・ノズルプレート、５２・・・パルスアンプ、６４・・・インダクタ、７０・・・ドライバＩＣ
Claims (1)
- インク流路、該インク流路から分岐し、インク吐出孔が設けられた多数のインク貯留室、及び、該各インク貯留室の容積をそれぞれ膨張・収縮させる多数の圧電素子を備えたインク吐出手段と、
前記圧電素子の各々を変形させることで、前記インク吐出孔からインクを吐出させる駆動電圧を発生する電圧発生手段と、
前記電圧発生手段と接続する一の通電経路、及び前記一の通電経路から分岐して前記多数の圧電素子へ通電を行う多数の通電経路から成る通電手段と、
前記多数の通電経路をそれぞれ開・閉する多数のスイッチ手段と、
印字データに応じて、前記各スイッチ手段のＯＮ・ＯＦＦ状態を切り替え、その後に、前記電圧発生手段から前記駆動電圧を発生させる制御手段と
を備えるインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置であって、
前記一の通電経路の途中にインダクタを直列に挿入したことを特徴とするインクジェットプリンタにおけるインク吐出制御装置。
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