JP3804058B2 - インクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル部からインク滴を吐出して記録用紙に記録を行うインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インク室に連通したノズル部からインク滴を吐出して記録用紙に記録を行うインクジェットプリンタが普及している。従来、この種のインクジェットプリンタでは、つぎのようにしてインク滴の吐出制御を行っていた。
【０００３】
図２３は従来のインクジェットプリンタにおける記録ヘッドおよびその駆動回路の概略構成を表すものである。この図に示したように、この記録ヘッド５００は、ノズル５０１と、ノズル５０１に対応して設けられた圧電素子５０２とを備えている。圧電素子５０２は、図示しないインク流路を介してインクが供給されるインク室（図示せず）の一壁面に固設されている。この圧電素子５０２には、オンオフスイッチ５０３を介して、所定波形の駆動信号５０４が選択的に入力されるようになっている。すなわち、オンオフスイッチ５０３がオン状態のときにのみ圧電素子５０２に駆動信号５０４が印加される。圧電素子５０２は、駆動信号５０４が印加されると、図示しないインク室の容積を縮小させる方向にたわみ、これにより、ノズル５０１からインク滴を吐出させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のプリンタにおいて、中間階調の画像表現を行うためには、画素ドット間でインク滴サイズを変化させる必要がある。しかしながら、図２３に示した従来の記録ヘッド駆動回路では、圧電素子に対してただ１種類の駆動信号５０４が入力され、単に、吐出を行うか吐出を行わないか、という制御を行っているに過ぎなかったため、記録ドットの間隔を調整することはできても、吐出されるインク滴ごとにサイズを異ならせるという制御を行うことができず、結果として、より自然な中間階調を表現する等、多様な画像表現を忠実に行うことが困難であった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、異なる波形の駆動信号によるインク滴吐出を行うことにより多様な画像表現を忠実に行うことができるインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットプリンタは、インク滴を吐出するためのノズル部と、ノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段と、一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中から、いずれかを時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段とを備えている。ここで、選択手段は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに駆動信号の選択を切り替えるようにしてもよい。
【０００７】
本発明に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置は、ノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段に対し、一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中からいずれかを時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて供給する選択手段を備えている。
【０００８】
本発明に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法は、ノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段に対し、一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中からいずれかを時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて供給するようにしたものである。
【０００９】
本発明に係るインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法では、一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中から時分割的に選択されると共に、選択された駆動信号がインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えられて吐出エネルギー発生手段に供給され、この駆動信号によってノズル部からのインク滴吐出の制御が行われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図２は本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタの要部の概略構成を表すものである。本実施の形態では、複数のノズルを有するマルチノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタについて説明するが、本発明は単一のノズルを有するシングルノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタについても適用可能である。なお、本発明の実施の形態に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法は本実施の形態に係るインクジェットプリンタによって具現化されるので、以下併せて説明する。
【００１２】
このインクジェットプリンタ１は、記録用紙２に対してインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッド１１と、この記録ヘッド１１にインクを供給するインクカートリッジ１２と、記録ヘッド１１の位置と記録用紙２の紙送りとを制御するヘッド位置・紙送りコントローラ１３と、駆動信号２１により記録ヘッド１１のインク滴吐出動作を制御するヘッドコントローラ１４と、入力される画像データに所定の画像処理を行い、印画データ２２としてヘッドコントローラ１４に供給する画像処理部１５と、制御信号２３，２４，２５によってそれぞれヘッド位置・紙送りコントローラ１３、ヘッドコントローラ１４および画像処理部１５を制御するシステムコントローラ１６とを備えている。
【００１３】
図３は図２における記録ヘッド１１の斜視断面構造を表し、図４は図３における記録ヘッド１１を矢印Ａの方向から見た断面図である。これらの図に示したように、記録ヘッド１１は、薄いノズルプレート板１１１と、ノズルプレート１１１上に積層された流路プレート１１２と、流路プレート１１２上に積層された振動プレート１１３とを備えて構成されている。これらの各プレートは、例えば、図示しない接着剤により相互に貼り合わされている。
【００１４】
流路プレート１１２の上面側には選択的に凹部が形成されており、これらの凹部と振動プレート１１３とによって、複数のインク室１１４とこれらのインク室に連通する共同流路１１５とを構成している。共同流路１１５と各インク室１１４との連通部分は挟路となっており、ここから各インク室１１４の方向に向かうに従って流路幅が拡がるような構造となっている。各インク室１１４の真上部分の振動プレート１１３上には、それぞれ、例えばピエゾ素子等からなる圧電素子１１６が固着されている。各圧電素子１１６上には、図示しない電極がそれぞれ積層配置されており、これらの電極にヘッドコントローラ１４（図２）からの駆動信号を印加することによって各圧電素子１１６をたわませ、インク室１１４の容積を増大（膨張）させたり減少（収縮）させることができるようになっている。ここで、圧電素子１１６が本発明における「吐出エネルギー発生手段」に対応する。
【００１５】
各インク室１１４における共同流路１１５に連通した側と反対側の部分は、流路幅が次第に狭まっていく構造になっており、その終端部の流路プレート１１２には、厚み方向に穿たれた流路孔１１７が設けられている。そして、この流路孔１１７は、最下層のノズルプレート１１１に形成された微小なノズル１１８へと連通しており、このノズル１１８からインク滴が吐出されるようになっている。本実施の形態では、記録ヘッド１１には、記録用紙２（図２）の紙送り方向（図３の矢印Ｘ）に沿って、複数のノズル１１８が千鳥状に２列に等間隔で形成されているが、その他の配列（例えば一列）としてもよい。ここで、ノズル１１８が本発明における「ノズル部」に対応する。
【００１６】
共同流路１１５は、図２に示したインクカートリッジ１２（図３および図４では図示せず）に連通している。そして、このインクカートリッジ１２から共同流路１１５を経て各インク室１１４に常時一定速度でインクが供給されるようになっている。このインクの供給は、例えば毛細管現象を利用して行うことができるが、そのほか、インクカートリッジ１２に所定の加圧機構を設けて加圧することで行うようにしてもよい。
【００１７】
このような構成の記録ヘッド１１は、図示しないキャリッジ駆動モータおよびこれに付随するキャリッジ機構によって記録用紙２の紙送り方向Ｘと直交する方向Ｙに往復移動しながらインク滴を吐出することにより、記録用紙２に画像を記録するようになっている。
【００１８】
図１は図２におけるヘッドコントローラ１４の回路構成を表すものである。この図に示したように、ヘッドコントローラ１４は、複数の波形選択部１４１−１〜１４１−ｎと、互いに異なる波形からなるＮ個の駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎを生成する駆動波形生成部１４２と、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎの動作を制御する駆動波形選択制御部１４３とを備えている。ここで、Ｎ，ｎは共に正の整数である。
【００１９】
駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎはそれぞれｎ個ずつに分岐されて、それぞれ波形選択部１４１−１〜１４１−ｎに入力されるようになっている。駆動波形選択制御部１４３は、所定のタイミングで波形選択部１４１−１〜１４１−ｎに選択信号１４６−１〜１４６−ｎをそれぞれ対応するように入力する。各波形選択部１４１−１〜１４１−ｎは、これらの選択信号に応じてそれぞれ駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎのいずれか一つを選択してそれぞれ駆動信号２１−１〜２１−ｎとして記録ヘッド１１に供給するようになっている。なお、駆動信号２１−１〜２１−ｎは図１の駆動信号２１に相当する。ここで、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎがそれぞれ本発明における「選択手段」に対応する。
【００２０】
駆動波形生成部１４２は、例えば、いずれも図示しないが、マイクロプロセッサと、このマイクロプロセッサが実行するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、マイクロプロセッサによる所定の演算や一時的なデータ記憶等に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性メモリからなる駆動波形記憶部と、駆動波形記憶部から読み出されたディジタルデータをアナログに変換するためのディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータと、Ｄ／Ａコンバータの出力を増幅するアンプとを備えて構成される。ここで、駆動波形記憶部は、記録ヘッド１１を駆動する駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの電圧波形を示す波形データを記憶しており、この波形データが、マイクロプロセッサによって読み出されてＤ／Ａコンバータでアナログ信号に変換されたのちアンプで増幅され、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎとして出力されるようになっている。ただし、この駆動波形生成部１４２は、上記のような構成に限られることはなく、これと異なる構成とすることも可能である。
【００２１】
図５は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの各一周期分の波形例を表すものである。この図の（ａ）は駆動信号１４５−１、（ｂ）は駆動信号１４５−２、（ｃ）は駆動信号１４５−３、（ｄ）は駆動信号１４５−Ｎを表す。ここで、縦軸は電圧、横軸は時間を表し、時間は図の左から右方向へと進むものとする。これらのうち、駆動信号１４５−Ｎは、一定電圧ではないがインク滴を吐出させることのない起伏の緩やかな波形である。一方、他の駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎは、それぞれ、インク滴を吐出させ得るだけの固有の起伏を有する波形であり、基準の電圧Ｖ１のほかに０ＶとＶ２（ｉ）とを取り得るようになっている。ここで、ｉ＝１，２，…Ｎである。
【００２２】
図５に示したように、一周期の両端部は、周期ごとに波形の選択を切り替える場合の切換タイミングｔｓに対応する。これらの各駆動信号は、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎによって周期ごとに選択の切り替えが適宜行われるほか、周期内の複数の切替タイミングｔｓ′においても選択の切り替えが可能になっている。ここで、各切替タイミングｔｓ′によって１周期を分割したときの各期間を後ろから順にそれぞれτ１〜τＭと表す。ここに、Ｎ＝２のときはＭ＝５、Ｎが３以上のときはＭ＝Ｎ＋２である。
【００２３】
次に、図６を参照して、図５（ａ）に示した駆動信号１４５−１の波形の意義について説明する。この図６は、駆動信号１４５−１と、圧電素子１１６の挙動と、ノズル１１８内におけるインクの先端部の位置（以下、メニスカス位置という。）の変化との関係を表すものである。この図の（ａ）は駆動信号１４５−１の波形を表し、このうち、切替タイミングｔｓによって区切られた部分がその１周期分に相当する。ここで、図５にも示したように、符号ｔｓは周期ごとの切替タイミングを表す。（ｂ）は図６（ａ）に示したような波形の駆動信号１４５−１がそのまま圧電素子１１６に印加されたときのインク室１１４の状態変化を表し、（ｃ）はそのときのノズル１１８内におけるメニスカス位置の変化を表す。なお、（ａ）では、説明の便宜上、同一波形の駆動信号１４５−１の周期的繰り返しを図示し、また、（ｃ）では、ノズルの先端部（以下、ノズル開口端という。）を上にしてノズル１１８を描いている。
【００２４】
図６（ａ）において、まず、駆動電圧を第１の電圧Ｖ１（＝一定）から電圧０Ｖに変化させる行程（ＡからＢまで）を第１行程とし、これに要する時間をｔ１とする。また、電圧０Ｖを保持して待機する行程（ＢからＣまで）を第２行程とし、これに要する時間をｔ２とする。さらに、電圧０Ｖから第２の電圧Ｖ２に変化させる行程（ＣからＤまで）を第３行程とし、これに要する時間をｔ３とする。なお、以下の説明では、第１の電圧Ｖ１を引き込み電圧といい、第２の電圧Ｖ２を吐出電圧という。
【００２５】
この記録ヘッド１１は、一定の周波数（例えば１〜１０ｋＨｚ程度）で駆動されるようになっており、この駆動周波数に対応してインク滴の吐出周期Ｔが定まる。第３行程の開始時点である時点Ｃおよび時点Ｇ等は、吐出が開始されるタイミング（吐出開始タイミングｔｅ）であり、この吐出開始に先立って第１および第２行程が行われるようになっている。
【００２６】
まず、時点Ａおよびそれ以前においては、図６（ｂ）の状態Ｐ_A のように、圧電素子１２２への電圧Ｖ１の印加により振動プレート１１３は内側にわずかにたわんだ状態で静止し、インク室１１４は収縮状態となっている。時点Ａにおいて、ノズル１１８内におけるメニスカス位置は、図６（ｃ）の状態Ｍ_A に示したように、ノズル１１８のノズル開口端とほぼ同位置になっているものとする。
【００２７】
次に、時点Ａの電圧Ｖ１から時点Ｂの電圧０へと駆動電圧を減少させる第１行程を行うと、圧電素子１１６への印加電圧が０になるので振動プレート１１３のたわみがなくなり、インク室１１４は膨張する（図６（ｂ）の状態Ｐ_B ）。このため、ノズル１１８内におけるメニスカスはインク室１１４の方向に引き込まれ、時点Ｂでは、例えば図６（ｃ）のＭ_B の状態にまで後退する（すなわち、ノズル開口端から遠ざかる）。
【００２８】
ここで、時点Ａと時点Ｂとにおける電位差（引き込み電圧Ｖ１）の大きさを変更することにより第１行程におけるメニスカスの引き込み量を変えることができるので、間接的に、次の第２行程の終了時点、すなわち第３行程の開始時点におけるメニスカス位置を調整することが可能である。このメニスカス位置、すなわちノズル開口端からメニスカスまでの距離は、第３行程において吐出されるインク滴のサイズに大きく影響するので、これを調整することでインク滴のサイズを制御することができる。すなわち、この第１行程におけるメニスカスの引き込み量（より具体的には、引き込み電圧Ｖ１）を変えることによってインク滴のサイズを制御することが可能である。
【００２９】
次に、時点Ｂから時点Ｃまでの時間ｔ２の間、駆動電圧を０Ｖに固定して振動プレート１１３ｃをたわみがない状態に維持することでインク室１１４の容積を一定に保つ第２行程を行う（図６（ｃ）の状態Ｐ_B 〜Ｐ_C ）。ところが、この間もインクカートリッジ１２からのインク供給は連続的に行われているので、ノズル１１８内におけるメニスカス位置はノズル開口端に向かって変位し、時点Ｃでは、例えば図６（ｃ）のＭ_C の状態にまで前進する。
【００３０】
ここで、第２行程の所要時間ｔ２を変更することによりメニスカス位置の前進量を変えることができるので、これにより第３行程の開始時点におけるメニスカス位置を調整することができる。すなわち、第２行程の所要時間ｔ２を調整することでインク滴のサイズを制御することが可能である。
【００３１】
次に、時点Ｃの電圧０から時点Ｄの吐出電圧Ｖ２へと駆動電圧を急激に増大させる第３行程を行う。ここで、時点Ｃは、上記したように、吐出開始タイミングｔｅである。この場合、時点Ｄでは圧電素子１２２に大きな吐出電圧Ｖ２が印加されるので、振動プレート１１３は図６（ｂ）の状態Ｐ_D に示したように内側に大きくたわみ、インク室１１４は急激に収縮する。このため、図６（ｃ）の状態Ｍ_D に示したように、ノズル１１８内のメニスカスはノズル開口端に向かって一気に押され、ここからインク滴として吐出される。吐出されたインク滴は空気中を飛翔し、記録用紙２（図２）上に着弾する。この場合、第３行程の開始時点Ｃにおけるメニスカス位置がノズル開口端から離れているほど、インク滴のサイズは小さくなる。
【００３２】
その後、駆動電圧を再びＶ１まで減少させて振動プレート１１３を僅かに内側にたわませて初期状態にし（図６（ｂ）の状態Ｐ_E ）、この状態を次の吐出動作の第１行程開始時点Ｆまで維持する。駆動電圧を再びＶ１に減少させた時点Ｅにおいては、図６（ｃ）の状態Ｍ_E に示したように、吐出されたインク滴の体積とインク室１１４の容積増加分との和にほぼ対応する分だけメニスカス位置が後退した状態となるが、その後も行われるインクの充填（リフィル）により、次回の吐出動作の第１行程開始時点Ｆのメニスカス位置は、図６（ｃ）の状態Ｍ_F に示したように、ノズル開口端と同じ位置にまで回復し、時点Ａにおける状態Ｍ_A と同じになる。
【００３３】
このようにして１回の吐出動作が終了する。以下、このようなサイクル動作を各ノズル１１８ごとに並行してそれぞれ繰り返し行うことで、記録用紙２（図２）への画像記録が連続的に行われる。なお、以上の行程説明（図６）は、インク滴吐出を目的として駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎから合成される駆動信号（例えば、後述する図９の波形のうち「吐出せず」を除く波形α１，α２，β１，β２）にも当てはまるものである。
【００３４】
さて、再び図５に戻って、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの各波形の特徴について説明する。この図の（ａ）に示したように、駆動信号１４５−１は図６で説明した波形の信号である。また、同図（ｂ），（ｃ）等に示した駆動信号１４５−２〜１４５−（Ｎ−１）は、駆動信号１４５−１における第１，第２行程に相当する部分をそれぞれ少しずつ前方へ移動させると共に、この第２行程に相当する部分と第３行程に相当する部分との間を一定電圧Ｖ１に保持した形となっている。具体的には、駆動信号１４５−ｉ（ｉ＝２〜Ｎ−１）は、サフィックスｉが大きくなるほど、後述する波形合成後に第２行程所要時間となるべき時間ｔ１（ｉ）が長くなるように作られている。また、吐出電圧Ｖ２（ｉ）については、サフィックスｉが大きい駆動信号１４５−ｉほど、値が小さくなるように設定されている。また、駆動信号１４５−Ｎは、（Ｍ−１）個の切替タイミングｔｓ′のうち最も早い切替タイミングｔｓ′（区間τＭの後端）で電圧Ｖ１から０Ｖに変化したのち、吐出開始時点となるべき時点を先端とする区間τ２の後端（すなわち、区間τ１の先端）に向かってＶ２（Ｎ）まで緩やかに増加するような波形を有し、この駆動信号によってはインク滴吐出が行われないようになっている。
【００３５】
但し、ここで、波形合成後に第２工程所要時間となるべき時間の最大値であるｔ１（Ｎ）は、第１工程で引き込まれたメニスカスがノズル開口端に到達するまでの所要時間以下であるとする。また、第３工程の吐出電圧となるべき電圧の最小値（Ｖ２（Ｎ）−１）は、インク滴を吐出させるに足る範囲に入っているものとし、第３工程となるべき部分の電圧変化の傾きはいずれも等しいものとする。
【００３６】
図５において、第２行程所要時間となるべき時間ｔ１（ｉ）（但し、ｉ＝１〜Ｎ−１）に着目すれば、サフィックスｉが大きい駆動信号ほど、それを用いて合成される駆動信号はより大きなサイズのインク滴を吐出するものとなる。一方、吐出電圧となるべき電圧Ｖ２（ｉ）（但し、ｉ＝１〜Ｎ−１）に着目すれば、サフィックスｉが大きい駆動信号ほど、それを用いて合成される駆動信号はより小さなサイズのインク滴を吐出するものとなる。したがって、後述するように、第２行程所要時間となるべき時間ｔ１（ｉ）および吐出電圧となるべき電圧Ｖ２（ｉ）の大きさを両者のバランスを適切に考慮して設定すると共に、これらの駆動信号の選択を周期ごとに（すなわち、切替タイミングｔｓで）、および周期内の所定タイミング（切替タイミングｔｓ′）で切り替えて各ノズルの圧電素子に印加することにより、様々なサイズのインク滴が吐出可能となる。
【００３７】
次に、図７を参照して、図１のインクジェットプリンタ１の全体動作を説明する。ここで、図７はヘッドコントローラ１４（図１）における１回の吐出動作の要部を表すものである。
【００３８】
図１において、図示しないパーソナルコンピュータ等の情報処理装置から印刷データがインクジェットプリンタ１に入力されると、画像処理部１５は、この入力データに対して所定の画像処理（例えば圧縮されたデータの伸長等）を行ったのち、これを印画データ２２としてヘッドコントローラ１４に送出する。
【００３９】
ヘッドコントローラ１４の駆動波形選択制御部１４３は、記録ヘッド１１のノズル数に対応したｎドット分の印画データ２２が入力されると（図７ステップＳ１０１）、これらの印画データ２２を基に、各ノズル１１８ごとに、ドットを形成するためのインク滴サイズを判定し、この判定結果から、各波形選択部１４１−１〜１４１−ｎにおいてそれぞれ選択すべき駆動信号波形を決定する。より具体的には、変数ｊを“１”から“ｎ”まで順次インクリメントしながら、波形選択部１４１−ｊによって選択すべき駆動信号波形を決定する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）。このとき、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの選択を周期ごとに（切替タイミングｔｓで）切り替えて元の波形をそのまま用いるように決定することも可能であるし、あるいは、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎを周期内の切替タイミングｔｓ′で切り替えて新たな合成波形を作るように決定することも可能である。さらに、周期ごとおよび周期内の両方で切り替えるように決定することも可能である。ここで、例えば、高濃度を表現するにはインク滴サイズを大きくし、低濃度を表現する場合や高解像度表現を行う場合にはインク滴サイズを小さくする。また、微妙な中間階調を表現する場合には、隣接するドット間でインク滴サイズを少しずつ異ならせるようにする。また、例えば、各ノズル間でインク吐出特性がばらついている場合には、これを補正することとなるような波形の駆動信号を選択する。
【００４０】
ｎ個の波形選択部１４１−１〜１４１−ｎのすべてについて、駆動信号の選択パターンが決定すると（ステップＳ１０５；Ｙ）、駆動波形選択制御部１４３は、周期ごとの切替タイミングｔｓもしくは周期内の切替タイミングｔｓ′、またはその両方のタイミングにおいて、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎに対して、それぞれ、決定された波形の駆動信号を選択するための波形選択信号１４６−１〜１４６−ｎを出力する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
波形選択部１４１−１〜１４１−ｎは、上記の各切替タイミングにおいて入力された波形選択信号１４６−１〜１４６−ｎに基づき、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの中からそれぞれ該当するものを選択して出力する。これにより、例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示したような波形の駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎのいずれか、またはこれらを周期内の切替タイミングｔｓ′で切り替えて合成した波形の信号が、駆動信号２１−１〜２１−ｎとして、記録ヘッド１１における各ノズルの圧電素子１１６にそれぞれ供給される。記録ヘッド１１の各ノズルでは、供給された駆動信号の電圧波形に基づいて、図６で説明したような３つの行程がそれぞれ行われ、これにより、各ノズルごとに指定された通りのサイズのインク滴が吐出される。
【００４２】
なお、図３に示したようにノズル１１８を千鳥状に２列に配列した場合、記録ヘッド１１の走行方向の同じ位置で全ノズルのインク滴吐出を行うためには、奇数番目のノズルからなる列と偶数番目のノズルからなる列との間で所定の時間差をもってインク滴吐出を行う必要がある。これは、駆動波形選択制御部１４３が、この時間差に対応した分だけ、奇数番目の波形選択信号１４６−１，１４６−３，…の出力タイミングと、偶数番目の波形選択信号１４６−２，１４６−４，…の出力タイミングとをずらすように制御することで可能である。
【００４３】
図８は駆動波形生成部１４２（図１）から出力される駆動信号の一具体例を表すもので、図５においてＮ＝２とした場合を示している。この例では、駆動波形生成部１４２は、駆動信号１４５−１（図８（ａ））および一定電圧ではないがインク滴吐出はなし得ない程度の緩やかな勾配をもった駆動信号１４５−２（同図（ｂ））という２つの駆動信号を出力する。また、この例では、周期内の切替タイミングｔｓ′を４カ所設定し、これにより、１つの周期を５つの区間τ１〜τ５に分割できるようになっている。すなわち、これらの２つの駆動信号１４５−１，１４５−２の選択の切り替えは、周期ごとの切替タイミングｔｓのみならず吐出周期内の切替タイミングｔｓ′においても行われるようになっている。
【００４４】
この例では、周期ごとの切替タイミングｔｓおよび周期内の切替タイミングｔｓ′において駆動信号１４５−１，１４５−１の選択を切り替えて出力することにより、図９に示したように、基本の駆動信号の数よりも多い５種類の駆動信号波形が得られる。この図で、「合成波形の作り方τ１，τ２」の各欄に記載した「１」，「２」は、それぞれ、駆動信号１４５−１，１４５−２を選択することを意味する。具体的には、波形α１は、区間τ５およびτ４において駆動信号１４５−２を選択すると共に区間τ３〜τ１において駆動信号１４５−１を選択して合成したものであり、波形α２はすべての区間について駆動信号１４５−１を選択したものである。また、波形β１は、区間τ５，τ４およびτ１において駆動信号１４５−１を選択すると共に区間τ３およびτ２において駆動信号１４５−１を選択して合成したものであり、波形β２は、区間τ５〜τ２において駆動信号１４５−１を選択すると共に区間τ１において駆動信号１４５−２を選択して合成したものである。また、「吐出せず」なる波形はすべての区間で駆動信号１４５−２を選択したものである。したがって、波形α１，β１およびβ２は新たに作られた合成波形であり、波形α２および「吐出せず」なる波形はそれぞれ図８に示した元の駆動信号１４５−１および１４５−２と同じになる。ここで、波形α１と波形α２とを比較すると、波形α２の第２行程所要時間ｔ１（１）は波形α１の第２行程所要時間ｔ１（２）よりも小さいので、得られるインク滴のサイズは波形α２の方が小さくなる。同様に、波形β１の場合よりも波形β２の場合の方が得られるインク滴サイズは小さくなる。また、上記したように、「吐出せず」なる波形では、電圧Ｖ２（２）の値が小さく、かつ０Ｖから電圧Ｖ２（２）まで変化する勾配が緩いため、ノズル１１８からインク滴は吐出されない。
【００４５】
図１０は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号の他の具体例を表すもので、図５においてＮ＝３とした場合を示している。この場合、駆動波形生成部１４２は、駆動信号１４５−１（図１０（ａ））、駆動信号１４５−２（同図（ｂ））および駆動信号１４５−３（同図（ｃ））という３つの駆動信号を出力する。これらのうち、駆動信号１４５−３は、一定電圧波形ではないがインク滴吐出はなし得ない程度の緩やかな勾配をもった波形の信号である。この例では、上記の具体例と同様に、周期内の切替タイミングｔｓ′を４カ所設定し、これにより、１つの周期を５つの区間τ１〜τ５に分割可能になっている。すなわち、これらの３つの駆動信号の選択は、周期ごとの切替タイミングｔｓのみならず吐出周期内の切替タイミングｔｓ′においても切り替えられるようになっている。
【００４６】
この例では、周期ごとの切替タイミングｔｓおよび周期内の切替タイミングｔｓ′において駆動信号１４５−１〜１４５−３の選択を切り替えて出力することにより、図１１に示したような１３種類の駆動信号波形が得られる。この図で、「合成波形の作り方τ１，τ２」の各欄に記載した「１」，「２」，「３」は、それぞれ、駆動信号１４５−１，１４５−２，１４５−３を選択することを意味する。例えば、波形α１は、区間τ５，τ４およびτ１において駆動信号１４５−１を選択すると共に区間τ３およびτ２において駆動信号１４５−２を選択して合成したものである。また、波形α２は、区間τ５において駆動信号１４５−３を選択し、区間τ４において駆動信号１４５−２を選択し、区間τ３〜τ１において駆動信号１４５−１を選択して合成したものである。その他の波形も同様にして作られる。但し、波形α４および「吐出せず」なる波形は、それぞれ、基本の駆動信号１４５−１，１４５−３の波形と同じものである。
【００４７】
図１１に示したように、波形α２〜α４のグループについて見ると、吐出電圧はＶ２（１）で同一であるが、波形α２からα４に向かうにつれて第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は徐々に小さくなっているので、吐出されるインク滴のサイズはα２からα４に向かって次第に小さくなる。同様に、波形β２〜β４のグループについて見ると、吐出電圧はＶ２（２）で同一であるが、波形β２からβ４に向かうにつれて第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は徐々に小さくなっているので、吐出されるインク滴のサイズはβ２からβ４に向かって次第に小さくなる。波形γ２〜γ４のグループについても同様である。但し、図１１に示した例では、波形α１，β１，γ１における実質的な吐出電圧は、それぞれ、（Ｖ２（１）−Ｖ１），（Ｖ２（２）−Ｖ１），（Ｖ２（３）−Ｖ１）となるので、波形α１により得られるインク滴のサイズと波形α２〜α４により得られるインク滴のサイズとの比較、波形β１により得られるインク滴のサイズと波形β２〜β４により得られるインク滴のサイズとの比較、および波形γ１により得られるインク滴のサイズと波形γ２〜γ４により得られるインク滴のサイズとの比較を一義的に行うことはできない。但し、波形α１の吐出電圧（Ｖ２（１）−Ｖ１）と波形α２〜α４の吐出電圧Ｖ２（１）とのバランスや、波形α２〜α４におけるそれぞれの第２工程所要時間ｔ１（３），ｔ１（２），ｔ１（１）の大きさ等を適切に設定することによって、波形α１〜α４のグループの中で、吐出されるインク滴のサイズを自由にコントロールすることは可能である。波形β１〜β４のグループや波形γ１〜γ４のグループについても同様である。また、波形α１〜α４，波形β１〜β４および波形γ２〜γ４の各グループにおける同一サフィックスの波形同士を比較すると、３者の第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は等しいが、αグループからγグループに向かうにつれて吐出電圧Ｖ２（ｉ）は徐々に小さくなるので、この順でインク滴サイズも小さくなる。
【００４８】
このように、図１０および図１１に示した例では、基本の３つの駆動信号を周期ごとおよび周期内の所定のタイミングで切り替えるようにしたので、元の信号数よりもはるかに多い１３種類の駆動信号波形を作り出すことができる。
【００４９】
図１２は、Ｎ＝３の場合における、ある波形選択部（例えば、波形選択部１４１−１）に入力される駆動信号と、そこから出力される駆動信号（ここでは、駆動信号２１−１）の波形の一例を表すものである。この図の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、波形選択部１４１−１に入力される駆動信号１４５−１〜１４５−２の波形を示し、（ｄ）は波形選択部１４１−１から出力される駆動信号２１−１を示す。ここで、（ａ）〜（ｃ）に示した波形のうち、太実線で示した部分は波形選択部１４１−１によって選択された部分を示し、黒丸点「・」は、実際に切り替えの行われた時点を表す。
【００５０】
この例では、周期ごとの切替タイミングｔｓおよび周期内の切替タイミングｔｓ′において駆動信号１４５−１〜１４５−２の選択を切り替えて出力することにより、駆動信号２１−１（同図（ｄ））として、図中の最初の周期で波形α２が得られ、その次の周期では波形γ３が得られている。さらに、それに続いて各種の波形（図示せず）が合成されて出力される。この図では、一例として駆動信号２１−１の波形のみを示したが、その他の駆動信号２１−２〜２１−ｎについても同様である。
【００５１】
なお、ある１周期に着目したときの駆動信号２１−１〜２１−ｎの波形は互いに独立したものとなっているので、すべてのノズルにおいて、吐出開始タイミングｔｅに同期しつつ、それぞれ独立した吐出動作が行われる。これにより、全ノズルの吐出動作を同期させつつ、各ノズルから吐出されるインク滴のサイズをそれぞれ異ならせるようにしたり、あるいは、各ノズルの吐出特性に合わせて駆動波形を変えてノズル間のばらつきを補正することも可能となる。
【００５２】
以上の例では、Ｎ＝２およびＮ＝３の場合について説明したが、より一般的には、一定電圧波形ではないがインク滴を吐出することのない所定波形の駆動信号を含むＮ個の駆動信号を基本波形として用いて波形合成を行うことにより、［（Ｎ＋１）Ｎ＋１］個の波形を得ることができる。以下、この点を詳しく説明する。
【００５３】
図１３は、Ｎ個（但し、ここではＮは３以上）の駆動信号を基本波形として用いたときの合成波形の作り方を表すものである。この図で、「合成波形の作り方τ１〜τＭ」の各欄に記載した「１」，「２」，「３」，…「Ｎ」は、それぞれ、駆動信号１４５−１，１４５−２，１４５−３，…１４５−Ｎを選択することを意味する。
【００５４】
この図に示したように、本例では、合成波形として、αグループからζグループまでのＮ個のグループの波形と、１個の「吐出せず」なる波形とが作られる。αグループの波形はすべて、図５の区間τ１として駆動信号１４５−１を選択して作られたものである。このうち、波形α１は、区間τ３およびτ２として駆動信号１４５−２を選択すると共に区間τ４〜τ７として駆動信号１４５−１を選択して作られたものである。また、波形α２〜波形α（Ｎ＋１）は、区間τ２としてすべて駆動信号１４５−１を選択すると共に、区間τ３〜τＭについては図中の対角線方向に右下から左上に向かって駆動信号１４５−ｉのサフィックスｉを１から順にインクリメントするように設定することによって作られる。
【００５５】
また、βグループの波形はすべて、区間τ１として駆動信号１４５−２を選択して作られたものであり、その他の区間についての作り方はαグループと同様である。また、ζグループの波形はすべて、区間τ１として駆動信号１４５−Ｎを選択して作られたものであり、その他の区間についての作り方はαグループと同様である。
【００５６】
その他のグループの波形の作り方も同様である。このようにして、αグループからζグループまで、それぞれ（Ｎ＋１）個の波形からなるＮ個のグループが作られる。したがって、これに「吐出せず」なる波形を加えると、作られる合成波形の総数は、上記したように、［Ｎ（Ｎ＋１）＋１］個となる。
【００５７】
図１３において、波形α２〜α（Ｎ＋１）のグループについて見ると、吐出電圧はＶ２（１）で同一であるが、波形α２からα（Ｎ＋１）に向かうにつれて第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は徐々に小さくなっているので、吐出されるインク滴のサイズはα２からα（Ｎ＋１）に向かって次第に小さくなる。同様に、波形β２〜β（Ｎ＋１）のグループについて見ると、吐出電圧はＶ２（２）で同一であるが、波形β２からβ（Ｎ＋１）に向かうにつれて第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は徐々に小さくなっているので、吐出されるインク滴のサイズはβ２からβ（Ｎ＋１）に向かって次第に小さくなる。波形ζ２〜ζ（Ｎ＋１）のグループ、およびその他のグループについても同様である。但し、図１３に示した例では、波形α１，β１，…ζ１における実質的な吐出電圧は、それぞれ、（Ｖ２（１）−Ｖ１），（Ｖ２（２）−Ｖ１），…，（Ｖ２（Ｎ）−Ｖ１）となるので、波形α１により得られるインク滴のサイズと波形α２〜α（Ｎ＋１）より得られるインク滴のサイズとの比較や、β１により得られるインク滴のサイズと波形β２〜β（Ｎ＋１）により得られるインク滴のサイズとの比較等を一義的に行うことはできない。また、波形α１〜α（Ｎ＋１）のグループから波形ζ２〜ζ（Ｎ＋１）までの各グループにおける同一サフィックスの波形同士を比較すると、各々の第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は等しいが、αグループからζグループに向かうにつれて吐出電圧Ｖ２（ｉ）は徐々に小さくなるので、この順でインク滴サイズも小さくなる。
【００５８】
図１４および図１５は本発明の実施の形態に対する比較例を表すものである。ここで、図１４は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号の一比較例を表すもので、Ｎ＝３の場合を示している。この比較例では、インク滴を吐出しない波形として一定電圧（Ｖ１）波形の駆動信号５４５−１（図１４（ａ））を基本の信号として使用すると共に、一定電圧ではない起伏をもった駆動信号５４５−２，５４５−３（同図（ｂ），（ｃ））を基本の信号として使用する。ここで、これらの３つの駆動信号の選択は、周期ごとの切替タイミングｔｓのみならず吐出周期内の切替タイミングｔｓ′においても切り替えるものとする。
【００５９】
この例では、周期ごとの切替タイミングｔｓおよび周期内の切替タイミングｔｓ′において駆動信号５４５−１〜５４５−３の選択を切り替えて出力することにより、図１５に示したような７種類の駆動信号波形が得られる。この図で、「合成波形の作り方τ１，τ２」の各欄に記載した「１」，「２」，「３」は、それぞれ、駆動信号５４５−１，５４５−２，５４５−３を選択することを意味する。例えば、波形α１は、駆動信号５４５−１の前半部分τ２と駆動信号５４５−２の後半部分τ１とを選択して合成したものであり、波形α２は駆動信号５４５−３の前半部分τ２と駆動信号５４５−２の後半部分τ１とを選択して合成したものである。その他の波形も同様にして作られる。但し、波形α３，β２および「吐出せず」なる波形は、それぞれ、基本の駆動信号５４５−２，５４５−３，５４５−１の波形と同じものである。
【００６０】
これに対し、本実施の形態では、インク滴の吐出を行わない波形として、一定電圧波形ではなく、第２行程所要時間ｔ１（ｉ）および第３行程での吐出電圧Ｖ２（ｉ）に影響を与え得る所定の起伏をもった波形を用意し、これを波形合成に用いるようにしたので、インク滴を吐出しない波形として一定電圧波形を用いるようにした上記の比較例（図１４，図１５）と比べると、得られる合成波形の数が増大する。例えばＮ＝３の場合、比較例では図１５に示したように７種類の合成波形が得られるにとどまるのに対して、本実施の形態では図１１に示したように１３種類の合成波形を得ることができる。これは、吐出を行わない波形として一定波形を用いた場合には、この一定波形は、吐出をなし得る波形の合成に寄与しないのに対し、吐出を行わない波形として所定の起伏をもった波形を用いた場合には、この起伏が部分的に波形合成に寄与し得るからである。例えば、図１５に示した比較例では、一定波形である駆動信号１４５−１が寄与して新たに合成された波形はα１，β１の２つだけであるのに対し、図１１の例では、基本の駆動信号１４５−３が寄与して新たに合成された波形はα２，β２およびγ１〜γ４の６つの波形であり、後者では、基本の駆動信号１４５−３が多くの新たな波形の合成に寄与している。すなわち、基本波形の数が同じならば、より多くの駆動信号波形を合成することができ、得られるインク滴サイズの種類も増加する。言い換えると、画像表現に必要なインク滴サイズの種類数が同じであれば、用意すべき基本の駆動信号数は少なくて済むことになる。
【００６１】
このように、本実施の形態によれば、元の基本波形数をはるかに超える数の波形を得ることができるので、駆動波形生成部１４２によってさほど多数の波形を生成しなくとも多様なインク滴吐出制御が可能となる。このため、駆動波形生成部１４２、ひいてはヘッドコントローラ１４の負荷を軽減することができる。
【００６２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００６３】
本実施の形態は、図１に示した駆動波形生成部１４２が、図５に示した駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎに代えて図１６に示したような波形の駆動信号２４５−１〜２４５−Ｎを生成し出力するようにしたものである。その他の基本構成は上記実施の形態の場合と同様である。なお、以下の説明では、駆動信号２４５−１〜２４５−Ｎおよびその他必要な場合を除き、上記第１の実施の形態で用いた符号と同符号を使用するものとする。
【００６４】
図１６において、（ａ）は駆動信号２４５−１、（ｂ）は駆動信号２４５−２、（ｃ）は駆動信号２４５−３、（ｄ）は駆動信号２４５−Ｎを表す。この図で、縦軸は電圧、横軸は時間を表し、時間は図の左から右方向へと進むものとする。これらの駆動信号２４５−１〜２４５−Ｎは、それぞれ固有の起伏を有する波形であり、基準の電圧０Ｖのほかに電圧Ｖ１とＶ２（ｉ）とを取り得るようになっている。ここで、ｉ＝１，２，…Ｎである。
【００６５】
図１６に示したように、各駆動信号の一周期の両端部は、周期ごとに波形の選択を切り替える場合の切替タイミングｔｓに対応する。これらの各駆動信号の選択は、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎによって周期ごとに（切替タイミングｔｓで）適宜切り替えられるほか、周期内の複数の切替タイミングｔｓ′においても切り替え可能になっている。ここで、各切替タイミングｔｓ′によって１周期を分割したときの各期間を後ろから順にそれぞれτ１〜τＭと表す。ここに、Ｎ＝２のときはＭ＝５、Ｎが３以上のときはＭ＝Ｎ＋２である。
【００６６】
次に、図１７を参照して、駆動信号２４５−１〜２４５−Ｎの波形の意義について説明する。この図は、上記第１の実施の形態における図６に対応するもので、駆動信号２４５−１〜２４５−Ｎを一般化した波形と、圧電素子１１６の挙動と、ノズル１１８内におけるメニスカス位置の変化との関係を表すものである。この図の（ａ）は駆動信号の波形を表し、このうち、切替タイミングｔｓによって区切られた部分がその１周期分の波形に相当する。図１６にも示したように、符号ｔｓは周期ごとの切替タイミングを表し、符号ｔｓ′は周期内での切替タイミングを表す。（ｂ）は図１６（ａ）に示したような駆動信号がそのまま圧電素子１１６に印加されたときのインク室１１４の状態変化を表し、（ｃ）はそのときのノズル１１８内におけるメニスカス位置の変化を表す。なお、（ａ）では、説明の便宜上、同一波形の駆動信号の繰り返しを図示し、また、（ｃ）では、ノズル開口端を上にしてノズル１１８を描いている。
【００６７】
図１７（ａ）において、まず、駆動電圧を基準の電圧０Ｖから第１の電圧Ｖ１（＝一定）に変化させる行程（ＡからＢまで）を第１の前行程とし、電圧Ｖ１を一定時間保持する行程（ＢからＣまで）を第２の前行程とする。また、駆動電圧を第１の電圧Ｖ１から電圧０Ｖに変化させる行程（ＣからＤまで）を第１行程とし、これに要する時間をｔ１とする。また、電圧０Ｖを保持して待機する行程（ＤからＥまで）を第２行程とし、これに要する時間をｔ２とする。さらに、電圧０Ｖから第２の電圧Ｖ２に変化させる行程（ＥからＦまで）を第３行程とし、これに要する時間をｔ３とする。なお、以下の説明では、上記第１の実施の形態と同様、第１の電圧Ｖ１を引き込み電圧といい、第２の電圧Ｖ２を吐出電圧という。
【００６８】
本実施の形態において、第３行程の開始時点である時点Ｅ等は、吐出が開始されるタイミング（吐出開始タイミングｔｅ）であると同時に、切替タイミングｔｓ′にもなっており、このタイミングに先立って第１の前行程、第２の前行程、第１行程、および第２行程が行われるようになっている。
【００６９】
まず、時点Ａおよびそれ以前においては、圧電素子１２２への印加電圧は０Ｖであるので、図１７（ｂ）の状態Ｐ_A のように、振動プレート１１３にたわみはなく、インク室１１４の容積は最大となっている。時点Ａにおいて、ノズル１１８内におけるメニスカス位置は、図１７（ｃ）の状態Ｍ_A に示したように、ノズル開口端から所定距離だけ後退した所に位置しているものとする。
【００７０】
次に、時点Ａの電圧０Ｖから時点Ｂの電圧Ｖ１へと駆動電圧をゆっくりと増加させる第１の前行程を行うと、振動プレート１１３が内側にたわみ、インク室１１４は少し収縮する（図１７（ｂ）の状態Ｐ_B ）。このときのインク室１１４の収縮速度はゆっくりとしたものなので、インク室１１４の容積の減少分は、ノズル１１８内のメニスカス位置を前進させると同時に、図３に示した共同流路１１５へのインクの逆流をも引き起こす。このときのインクの前進量と逆流量との比は、主として、ノズル１１８内の流路抵抗と、インク室１１４と共同流路１１５とをつなぐ狭路における流路抵抗との比によって決まるが、これを最適化することにより、図１７（ｃ）の状態Ｍ_B で示したように、時点Ｂでのメニスカス位置がノズル開口端から突出することなく、ノズル開口端とほぼ同じ位置にくるように設定することができる。
【００７１】
次に、時点Ｂから時点Ｃまでの間、駆動電圧をＶ１に保持することでインク室１１４の容積を一定に保つ第２の前行程を行う。ところが、この間もインクカートリッジ１２からのインク供給は連続的に行われているので、ノズル１１８内におけるメニスカス位置はノズル開口端に向かって変位し、時点Ｃでは、例えば図１７（ｃ）の状態Ｍ_C で示したように、ノズル開口端よりもやや突出した位置まで前進する。
【００７２】
次に、時点Ｃの電圧Ｖ１から時点Ｂの電圧０Ｖへと駆動電圧を減少させる第１行程を行うと、圧電素子１１６への印加電圧が０になるので振動プレート１１３のたわみがなくなり、インク室１１４は膨張する（図１７（ｂ）の状態Ｐ_D ）。このため、ノズル１１８内のメニスカスはインク室１１４の方向に引き込まれ、時点Ｄでは、例えば図１７（ｃ）の状態Ｍ_D に示したように後退する（すなわち、ノズル開口端から遠ざかる）。
【００７３】
ここで、第１の実施の形態の場合と同様に、時点Ｃと時点Ｄとにおける電位差（引き込み電圧Ｖ１）の大きさを変更することにより第１行程におけるメニスカスの引き込み量が変化するので、これによりインク滴のサイズを制御することが可能である。
【００７４】
次に、時点Ｄから時点Ｅまでの時間ｔ２の間、駆動電圧を０Ｖに固定して振動プレート１１３ｃをたわみがない状態に維持することでインク室１１４の容積を一定に保つ第２行程を行う（図１７（ｃ）の状態Ｐ_D 〜Ｐ_E ）。ところが、この間もインクカートリッジ１２からのインク供給は連続的に行われているので、ノズル１１８内のメニスカス位置はノズル開口端に向かって変位し、時点Ｅでは、例えば図１７（ｃ）の状態Ｍ_E に示した位置まで前進する。
【００７５】
ここで、第１の実施の形態の場合と同様に、第２行程の所要時間ｔ２を変更することによりメニスカス位置の前進量が変化し、第３行程の開始時点におけるメニスカス位置を調整することができるので、これにより、吐出されるインク滴のサイズを制御することが可能である。
【００７６】
次に、時点Ｅの電圧０Ｖから時点Ｆの吐出電圧Ｖ２へと駆動電圧を急激に増大させる第３行程を行う。ここで、時点Ｅは、上記したように、吐出開始タイミングｔｅである。このとき、時点Ｆにおいて振動プレート１１３は図１７（ｂ）の状態Ｐ_F に示したように内側に大きくたわみ、インク室１１４は急激に収縮するので、図１７（ｃ）の状態Ｍ_F に示したように、ノズル１１８内のメニスカスはノズル開口端に向かって一気に押され、ここからインク滴として吐出される。吐出されたインク滴は空気中を飛翔し、記録用紙２（図２）上に着弾する。
【００７７】
その後、駆動電圧を再び０Ｖまで減少させて振動プレート１１３をたわみのない状態に戻し（図１７（ｂ）の状態Ｐ_G ）、この状態を次の吐出動作における第１前行程の開始時点Ｈまで維持する。駆動電圧を再び０Ｖに減少させた直後の時点Ｇにおいては、図１７（ｃ）の状態Ｍ_G に示したように、吐出されたインク滴の体積とインク室１１４の容積の増加分とを加えた体積に相当する分だけメニスカス位置が後退した状態となるが、その後も行われるインクの充填（リフィル）により、次回の吐出動作における第１の前行程の開始時点Ｈのメニスカス位置は、図１７（ｃ）の状態Ｍ_H に示したように、当初の時点Ａにおける状態Ｍ_A と同じになる。
【００７８】
このようにして１回の吐出動作が終了する。以下、このようなサイクル動作を各ノズル１１８ごとに並行してそれぞれ繰り返し行うことで、記録用紙２（図２）への画像記録が連続的に行われる。
【００７９】
さて、再び図１６に戻って、駆動信号２４５−１〜２４５−Ｎの特徴について説明する。この図に示した例では、駆動信号２４５−ｉ（ｉ＝１〜（Ｎ−１））は、サフィックスｉが大きくなるほど、後述する波形合成後に第２行程所要時間となるべき時間ｔ１（ｉ）が長くなるように（すなわち、図１７の時点Ａ〜Ｄで示した行程区間がより前方にくるように）設定されている。また、第３行程における吐出電圧となるべき電圧Ｖ２（ｉ）については、サフィックスｉが大きい駆動信号２４５−ｉほど、値が小さくなるように設定されている。また、駆動信号２４５−Ｎは、（Ｍ−１）個の切替タイミングｔｓ′のうち最も早い切替タイミングｔｓ′（区間τＭの後端）で電圧Ｖ１から０Ｖに変化したのち、吐出開始時点となるべき時点を先端とする区間τ２の後端（すなわち、区間τ１の先端）に向かってＶ２（Ｎ）まで緩やかに増加するような波形を有し、この駆動信号によってはインク滴吐出が行われないようになっている。
【００８０】
但し、合成後に第２工程所要時間となるべき時間の最大値ｔ１（Ｎ）は第１工程で引き込まれたメニスカスがノズル開口端に到達するまでの所要時間以下であるとし、第３工程の吐出電圧となるべき電圧の最小値Ｖ２（Ｎ）はインク滴を吐出させるに足る範囲に入っているものとし、第３工程となるべき区間の電圧変化の傾きはすべて等しいものとする。
【００８１】
図１６において、第２行程所要時間となるべき時間ｔ１（ｉ）に着目すれば、サフィックスｉが大きい駆動信号ほど、それにより合成される駆動信号はより大きなサイズのインク滴を吐出するものとなる。一方、吐出電圧となるべき電圧Ｖ２（ｉ）に着目すれば、サフィックスｉが大きい駆動信号ほど、それにより合成される駆動信号はより小さなサイズのインク滴を吐出するものとなる。したがって、後述するように、第２行程所要時間となるべき時間ｔ１（ｉ）および吐出電圧となるべき電圧Ｖ２（ｉ）の大きさを両者のバランスを適切に考慮して設定すると共に、後述するように、これらの駆動信号の選択を周期ごとに（すなわち、切替タイミングｔｓで）、および周期内の所定のタイミング（切替タイミングｔｓ′）で切り替えて各ノズルの圧電素子に印加することにより、様々なサイズのインク滴が吐出可能となる。
【００８２】
図１８は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号の一具体例を表すもので、図１６においてＮ＝２とした場合を示している。この場合、駆動波形生成部１４２は、駆動信号２４５−１（図８（ａ））および一定電圧ではないがインク滴吐出をなし得ない程度の緩やかな勾配をもった駆動信号２４５−２（同図（ｂ））という２つの駆動信号を出力する。この例では、周期内の切替タイミングｔｓ′を４カ所設定し、これにより、１つの周期を５つの区間τ１〜τ５に分割するようになっている。ここで、これらの２つの駆動信号２４５−１，２４５−２の選択の切り替えは、周期ごとの切替タイミングｔｓのみならず吐出周期内の切替タイミングｔｓ′においても行われるものとする。
【００８３】
この例では、周期ごとの切替タイミングｔｓおよび周期内の切替タイミングｔｓ′において駆動信号２４５−１，２４５−２の選択を切り替えて出力することにより、図１９に示したように、基本の駆動信号の数よりも多い７種類の駆動信号波形が得られる。この図で、「合成波形の作り方τ１〜τ５」の各欄に記載した「１」，「２」は、それぞれ、駆動信号２４５−１，２４５−２を選択することを意味する。具体的には、波形α１は、区間τ４として駆動信号２４５−２を選択すると共に他のすべての区間として駆動信号２４５−１を選択して作られており、また、波形α２は、区間τ５およびτ４として駆動信号２４５−２を選択すると共に他のすべての区間として駆動信号２４５−１を選択して作られている。波形α３はすべての区間で駆動信号２４５−１を選択して作られている。波形β１〜β３についても同様である。「吐出せず」なる波形はすべての区間で駆動信号２４５−２を選択したものである。したがって、波形α１，α２，およびβ１〜β３は新たに作られた合成波形であり、波形α３および「吐出せず」なる波形はそれぞれ図１８に示した駆動信号２４５−１および２４５−２と同じものとなる。ここで、αグループについて見ると、波形α１ではメニスカスの引き込み工程を行わずに吐出を行うようになっており、また、波形α３の第２行程所要時間ｔ１（１）は波形α２の第２行程所要時間ｔ１（２）よりも小さいので、得られるインク滴のサイズは波形α１からα３に向かうにつれて次第に小さくなる。同様に、βグループについて見ると、得られるインク滴のサイズは波形β１からβ３に向かうにつれて次第に小さくなる。また、「吐出せず」なる波形では、電圧Ｖ２（２）の値が小さく、かつ０Ｖから電圧Ｖ２（２）まで変化する勾配が緩いため、ノズル１１８からインク滴は吐出されない。
【００８４】
図２０は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号の他の具体例を表すもので、図１６においてＮ＝３とした場合を示している。この場合、動波形生成部１４２は、駆動信号２４５−１（図２０（ａ））、駆動信号２４５−２（同図（ｂ））および駆動信号２４５−３（同図（ｃ））という３つの駆動信号を出力する。この例では、周期内の切替タイミングｔｓ′を４カ所設定し、これにより、１つの周期を５つの区間τ１〜τ５に分割可能になっている。ここで、これらの３つの駆動信号の選択は、周期ごとの切替タイミングｔｓのみならず吐出周期内の切替タイミングｔｓ′においても切り替えられるものとする。
【００８５】
この例では、周期ごとの切替タイミングｔｓおよび周期内の切替タイミングｔｓ′において駆動信号２４５−１〜２４５−３の選択を切り替えて出力することにより、図２１に示したような１３種類の駆動信号波形が得られる。この図で、「合成波形の作り方τ１〜τ５」の各欄に記載した「１」，「２」，「３」は、それぞれ、駆動信号２４５−１，２４５−２，２４５−３を選択することを意味する。ここで、但し、波形α４，β３および「吐出せず」なる波形は、それぞれ、基本の駆動信号２４５−１，２４５−２，２４５−３の波形と同じものである。
【００８６】
図２１に示したように、波形α１〜α４のグループについて見ると、吐出されるインク滴のサイズはα１からα４に向かって次第に小さくなる。同様に、波形β１〜β４のグループでは、吐出されるインク滴のサイズはβ１からβ４に向かって次第に小さくなり、波形γ１〜γ４のグループでは、吐出されるインク滴のサイズはγ１からγ４に向かって次第に小さくなる。また、波形α１〜α４のグループから波形γ１〜γ４までの各グループにおける同一サフィックスの波形同士を比較すると、αグループからγグループに向かうにつれてインク滴は小さくなる。
【００８７】
このように、図２０および図２１に示した例では、基本の３つの駆動信号を周期ごとおよび周期内の所定のタイミングで切り替えるようにしたので、元の信号数よりもはるかに多い１３種類の駆動信号波形を作り出すことができる。
【００８８】
以上の例（図１８〜図２１）では、Ｎ＝２およびＮ＝３の場合について説明したが、より一般的には、一定電圧波形ではないがインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含むＮ個の駆動信号を基本波形として用いて波形合成を行うことにより、［（Ｎ＋１）Ｎ＋１］個の波形を得ることができる。以下、この点を詳しく説明する。
【００８９】
図２２は、Ｎ個の駆動信号を基本波形として用いたときの合成波形の作り方を表すものである。この図で、「合成波形の作り方τ１〜τＭ」の各欄に記載した「１」，「２」，「３」，…「Ｎ」は、それぞれ、駆動信号２４５−１，２４５−２，２４５−３，…２４５−Ｎを選択することを意味する。
【００９０】
この図に示したように、本例では、合成波形として、αグループからζグループまでのＮ個のグループの波形と、１個の「吐出せず」なる波形とが作られる。αグループの波形はすべて、区間τ２，τ１として共に駆動信号２４５−１を選択して作られたものである。このうち、波形α１からαＮについて見ると、区間τ３としてはいずれも駆動信号２４５−２が選択されているが、区間τＭ〜τ４については、波形αＮの区間τ４を起点として図中の対角線に沿って右下から左上の方向へ駆動信号２４５−ｉのサフィックスｉが２からＮまで順にインクリメントするように設定されると共に、その他の部分ではすべて駆動信号２４５−１が選択されている。また、波形α（Ｎ＋１）は、区間τＭ〜τ３としてすべて駆動信号２４５−１を選択して作られている。
【００９１】
また、βグループの波形はすべて、区間τ２，τ１として共に駆動信号２４５−２を選択して作られたものであり、その他の区間についての作り方はαグループと同様である。また、ζグループの波形はすべて、区間τ２，τ１としてそれぞれ駆動信号２４５−１，２４５−Ｎを選択して作られたものであり、その他の区間についての作り方はαグループと同様である。
【００９２】
その他のグループの波形の作り方も同様である。このようにして、αグループからζグループまで、それぞれ（Ｎ＋１）個の波形からなるＮ個のグループが作られる。したがって、これに「吐出せず」なる波形を加えると、作られる合成波形の総数は、上記したように、［Ｎ（Ｎ＋１）＋１］個となる。
【００９３】
図２２において、波形α１〜α（Ｎ＋１）のグループについて見ると、吐出電圧はＶ２（１）で同一であるが、波形α１ではメニスカスの引き込みを行わず、また、波形α２からα（Ｎ＋１）に向かうにつれて第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は徐々に小さくなっているので、吐出されるインク滴のサイズはα１からα（Ｎ＋１）に向かって次第に小さくなる。同様に、波形β１〜β（Ｎ＋１）のグループについて見ると、吐出されるインク滴のサイズはβ１からβ（Ｎ＋１）に向かって次第に小さくなる。波形ζ１〜ζ（Ｎ＋１）のグループ、およびその他のグループについても同様である。また、波形α１〜α（Ｎ＋１）のグループから波形ζ１〜ζ（Ｎ＋１）までの各グループにおける同一サフィックスの波形同士を比較すると、各々の第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は等しいが、αグループからζグループに向かうにつれて吐出電圧Ｖ２（ｉ）は徐々に小さくなるので、この順でインク滴サイズも小さくなる。
【００９４】
このように、本実施の形態においても、元の基本波形の数をはるかに超える数の波形を得ることができるので、駆動波形生成部１４２によってさほど多数の波形を生成しなくとも多様なインク滴吐出制御が可能となり、駆動波形生成部１４２、ひいてはヘッドコントローラ１４の負荷を軽減することができる。
【００９５】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々変更可能である。例えば、上記の各実施の形態では、図５および図１６に示したような駆動信号を基本波形として採用することとしたが、他の波形の信号を用いるようにしてもよい。
【００９６】
また、上記の各実施の形態では、インク滴サイズの制御に重点を置いて波形の選択合成等を行う場合について説明したが、これとは異なり、インク滴の飛翔速度の制御に重点を置いて波形の選択合成等を行うようにしてもよい。さらに、インク滴のサイズおよび飛翔速度の双方を制御する目的で波形の選択合成等を行うようにすることも可能である。
【００９７】
また、上記の各実施の形態では、吐出周期ごとのみならず吐出周期内においても駆動信号の選択を切り替えるようにしたが、いずれか一方のタイミングでのみ切り替えるようにしてもよい。但し、両方のタイミングで切り替えを行うようにした方が、より多くの波形を得ることができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項２記載のインクジェットプリンタ、ならびに請求項３および請求項４記載のインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および請求項５および請求項６記載のインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法によれば、一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中から時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて吐出エネルギー発生手段に供給し、この駆動信号によってノズル部からのインク滴吐出を制御するようにしたので、時間的に異なる波形の駆動信号による吐出動作が可能となるだけでなく、元の駆動信号の波形と異なる波形の駆動信号を得ることが可能となり、インク滴の吐出状態を様々に変化させることができる。
【００９９】
特に、本請求項では、一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を用いるようにしたので、この所定波形の一部も新たな波形の合成に利用されることとなり、非吐出用駆動信号として一定電圧波形を用いた場合と比べると、少ない種類の駆動信号からより多くの駆動波形を合成することができる。このため、より多様性のあるインク滴吐出制御を行うことができ、例えば自然な階調表現等、多様な画像表現を忠実に行うことができる。したがって、より高品質の印刷出力を得ることが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置としてのヘッドコントローラの概略構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を表すブロック図である。
【図３】記録ヘッドの一構造例を表す斜視断面図である。
【図４】記録ヘッドの一構造例を表す断面図である。
【図５】図１における駆動波形生成部から出力される駆動信号の波形の一例を表す図である。
【図６】図５に示した駆動信号の波形とインク室の状態およびノズル内のメニスカス位置の変化との関係を説明するための図である。
【図７】ヘッドコントローラの主な動作を説明するための流れ図である。
【図８】図５に示した駆動信号の一具体例を表す図である。
【図９】図８に示した駆動信号から合成される波形の一例を表す図である。
【図１０】図５に示した駆動信号の他の具体例を表す図である。
【図１１】図１０に示した駆動信号から合成される波形の一例を表す図である。
【図１２】図１０に示した３つの駆動信号から新たな駆動信号が合成される様子を表す図である。
【図１３】図５の複数の駆動信号を基にした合成波形の作り方を表す図である。
【図１４】本実施の形態に対する比較例における駆動信号の波形を表す図である。
【図１５】図１４に示した駆動信号から合成される駆動信号の波形を表す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法に使用される駆動信号の波形を表す図である。
【図１７】図１６に示した駆動信号の波形とインク室の状態およびノズル内のメニスカス位置の変化との関係を説明するための図である。
【図１８】図１６に示した駆動信号の一具体例を表す図である。
【図１９】図１８に示した駆動信号から合成される波形の一例を表す図である。
【図２０】図１６に示した駆動信号の他の具体例を表す図である。
【図２１】図２０に示した駆動信号から合成される波形の一例を表す図である。
【図２２】図１６の複数の駆動信号を基にした合成波形の作り方を表す図である。
【図２３】従来のインクジェットプリンタにおける記録ヘッドおよびその駆動回路の概略構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
１…インクジェットプリンタ、２…記録用紙、１１…記録ヘッド、１２…インクカートリッジ、１４…ヘッドコントローラ、２１…駆動信号、２２…印画データ、１１３…振動プレート、１１４…インク室、１１５…共同流路、１１６…圧電素子、１１８…ノズル、１４１−１〜１４１−ｎ…波形選択部、１４２…駆動波形生成部、１４３…駆動波形選択制御部、１４５−１〜１４５−Ｎ…駆動信号、１４６−１〜１４６−ｎ…波形選択信号、Ｖ１…引き込み電圧、Ｖ２…吐出電圧、ｔ１…第１行程の所要時間、ｔ２…第２行程の所要時間、ｔ３…第３行程の所要時間、ｔｓ，ｔｓ′…切替タイミング、ｔｅ…吐出開始タイミング

Claims (6)

1. インク滴を吐出するためのノズル部と、
   前記ノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段と、
   一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中から、いずれかを時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて前記吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段と
   を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記選択手段は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに駆動信号の選択を切り替える
   ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
3. インク滴を吐出するためのノズル部と、前記ノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを備えたインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置であって、
   一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中から、いずれかを時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて前記吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段
   を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置。
4. 前記選択手段は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに駆動信号の選択を切り替える
   ことを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置。
5. インク滴を吐出するためのノズル部と、前記ノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを備えたインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法であって、
   一定電圧波形ではないがそれ単独ではインク滴を吐出させることのない所定波形の駆動信号を含む複数の駆動信号の中から、いずれかを時分割的に選択すると共に、選択した駆動信号をインク滴の吐出周期内において所定タイミングで切り替えて前記吐出エネルギー発生手段に供給する
   ことを特徴とするインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法。
6. 前記駆動信号の選択は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに切り替えられる
   ことを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法。

Images