JP4297059B2 - 液体噴射装置、及び、その駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録装置、ディスプレー製造装置、電極形成装置、或いは、バイオチップ製造装置等、各種の液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、及び、その駆動方法に関し、特に、階調データに応じて駆動パルスの圧力発生素子への供給を制御し、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能なものに関する。

液体噴射装置は、液体をノズル開口から液滴の状態で吐出させる装置であり、例えば、インク滴を吐出して記録紙上に画像等を記録する画像記録装置、液状の電極材を基板上に吐出して電極を形成する電極形成装置、生体試料を吐出してバイオチップを製造するバイオチップ製造装置、或いは、所定量の試料を容器に吐出するマイクロピペットが提案されている。

この液体噴射装置においては、液滴が着弾する着弾対象物に対する処理の高速化と着弾量制御の高精度化とを両立すべく、ノズル開口から吐出される液滴の量を変更可能としたものが提案されている。例えば、この液体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置では、複数の駆動パルスを１つの記録周期内に一連に含ませた単一の駆動信号を発生し、記録データ（階調データ）に応じて駆動信号の必要部分を圧力発生素子に供給することで、ノズル開口から吐出されるインク量を変更している（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−８１０１２号公報（第９頁，第９図）

ところで、単一の駆動信号の必要部分を圧力発生素子に供給する従来の構成では、液体噴射ヘッドが有する本来の性能を十分に発揮させ難いという問題があった。即ち、１つの吐出周期内に複数の駆動パルスを含ませた関係から、駆動可能な最大周波数よりも低い周波数で液体噴射ヘッド（圧力発生素子）を駆動せざるを得なかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体噴射ヘッドをより高い周波数で駆動できるようにした液体噴射装置、及び、その駆動方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、電位に応じて状態を変化させ、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子及び圧力室に連通したノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
複数の波形要素から構成される駆動パルスを含んだ駆動信号を吐出周期毎に繰り返し発生する駆動信号発生手段と、
前記駆動信号の圧力発生素子への供給を制御可能なスイッチ手段と、
階調データに応じてスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを備え、
前記階調データに応じて駆動パルスの圧力発生素子への供給を制御し、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能な液体噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、前記吐出周期毎に、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを発生する構成とし、
前記スイッチ手段は、各駆動信号を選択的に圧力発生素子へ供給可能な構成とし、
前記スイッチ制御手段は、１吐出周期内で各駆動信号の波形要素を組み合わせて圧力発生素子に供給可能とし、前記第１の駆動信号の波形要素と、当該波形要素の後に前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号の両方を前記圧力発生素子に供給しない期間の後、当該第１の駆動信号の波形要素の終端の電位と同じ電位から始まる前記第２の駆動信号の波形要素と、を組み合わせた駆動パルスを前記圧力発生素子に供給し、
前記組み合わせた駆動パルスは、前記ノズル開口から前記液滴を噴射せずに前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスであることを特徴とする。

また、本発明は、電位に応じて状態を変化させ、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子及び圧力室に連通したノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
複数の波形要素から構成される駆動パルスを含んだ駆動信号を吐出周期毎に繰り返し発生する駆動信号発生手段と、
前記駆動信号の圧力発生素子への供給を制御可能なスイッチ手段と、
階調データに応じてスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを備え、
前記階調データに応じて駆動パルスの圧力発生素子への供給を制御し、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能な液体噴射装置の駆動方法において、
前記吐出周期毎に、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを発生させ、
階調データに基づき、１吐出周期内で各駆動信号の波形要素を組み合わせて圧力発生素子に供給可能とし、
前記第１の駆動信号の波形要素と、当該波形要素の後に前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号の両方を前記圧力発生素子に供給しない期間の後、当該第１の駆動信号の波形要素の終端の電位と同じ電位から始まる前記第２の駆動信号の波形要素と、を組み合わせた駆動パルスを前記圧力発生素子に供給し、
前記組み合わせた駆動パルスは、前記ノズル開口から前記液滴を噴射せずに前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスであることを特徴とする。

これらの発明によれば、吐出周期内における駆動パルスの発生期間が少なくとも一部で重なっており、且つ、複数の波形要素によって構成されている複数種類の駆動信号を駆動信号発生手段から発生させているので、複数の駆動パルスを１つの駆動信号に一連に含ませた場合よりも吐出周期を短縮化できる。これにより、液体噴射ヘッドを従来よりも高い周波数で駆動できる。また、第１の駆動信号の波形要素と、波形要素の後に第１の駆動信号及び第２の駆動信号の両方を圧力発生素子に供給しない期間の後、第１の駆動信号の波形要素の終端の電位と同じ電位から始まる前記第２の駆動信号の波形要素と、を組み合わせた駆動パルスを圧力発生素子に供給し、組み合わせた駆動パルスは、ノズル開口から液滴を噴射せずに圧力室の容積を変化させる駆動パルスであるので、圧力発生素子に切断直前の電位を維持させて、圧力室の容積を膨張容積に維持できる。そのため、第１の駆動信号及び第２の駆動信号の両方を圧力発生素子に供給しない期間において、圧力室内の液体に、この前の期間での減圧による圧力振動を励起できる。これにより、メニスカスが微振動して、ノズル開口付近の増粘インクが分散され、インクの増粘を防止することができる。
なお、上記の「階調データ」は、着弾階調を示すデータである。そして、「着弾階調」とは、単位面積あたりの液体の着弾量を示す情報であり、記録装置における「記録階調」の上位概念である。

上記発明において、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号には、当該第１の駆動信号及び第２の駆動信号の両方を前記圧力発生素子に供給しない期間において、電位が変化する波形要素を含む構成が好ましい。また、前記第１の駆動信号には、前記吐出周期内において前記組み合わせた駆動パルスの波形要素より後に、前記ノズル開口から液滴を噴射させる波形要素を含み、前記第２の駆動信号には、前記吐出周期内において前記組み合わせた駆動パルスの波形要素より前に、前記ノズル開口から液滴を噴射させる波形要素を含む構成が好ましい。さらに、前記第１の駆動信号は、前記吐出周期内において駆動波形要素を含む駆動パルスであって、前記ノズル開口から液滴を噴射させる駆動パルスを含み、
前記第２の駆動信号は、前記組み合わせた駆動パルスの波形要素を含む駆動パルスであって、前記ノズル開口から液滴を噴射させる駆動パルスを含む構成が好ましい。
なお、「駆動波形要素」とは、液滴を吐出させたり、メニスカスを微振動させる等の目的で、圧力室の状態を制御するための波形要素を意味する。

これらの発明によれば、各駆動信号に明示されていない新たなパターンで液体噴射ヘッドを駆動できる。これにより、液体噴射ヘッドの駆動周波数を高めつつも、複雑な制御を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は、インクジェット式のプリンタを例に挙げて行う。このプリンタは、液体状のインク（本発明の液体の一種）を液滴の状態にして記録ヘッド（本発明の液体噴射ヘッドの一種）から吐出させるものであり、本発明の液体噴射装置の一種である。

図１に例示したプリンタは、プリンタコントローラ１とプリントエンジン２とから構成されている。プリンタコントローラ１は、図示しないホストコンピュータ等からの印刷データ（上位装置から送られてくる第１制御データの一種）等を受信するインターフェース３（以下、外部Ｉ／Ｆ３と称する。）と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、クロック信号（ＣＫ）を発生する発振回路７と、記録ヘッド８へ供給する駆動信号（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）を発生する駆動信号発生回路９と、記録データ及び駆動信号等をプリントエンジン２に送信するためのインターフェース１０（以下、内部Ｉ／Ｆ１０と称する。）とを備えている。

外部Ｉ／Ｆ３は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ３は、ホストコンピュータに対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）等を出力する。

ＲＡＭ４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファには、外部Ｉ／Ｆ３が受信したホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部６によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、記録ヘッド８に送られる記録データ（液体噴射ヘッドに送られる第２制御データの一種）が展開される。また、ＲＯＭ５は、制御部６によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。

駆動信号発生回路９は、本発明の駆動信号発生手段に相当し、第１駆動信号ＣＯＭ１を発生可能な第１駆動信号発生部９Ａ（本発明の第１駆動信号発生手段に相当）と、第２駆動信号ＣＯＭ２を発生可能な第２駆動信号発生部９Ｂ（本発明の第２駆動信号発生手段に相当）とを備える。そして、図３に示すように、第１駆動信号ＣＯＭ１は、ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を１記録周期Ｔ内に２つ有する一連の信号であり、記録周期Ｔ毎に繰り返し発生される。また、第２駆動信号ＣＯＭ２は、スモールドット駆動パルスＤＰ３を１記録周期Ｔ内に１つ有する一連の信号であり、記録周期Ｔ毎に繰り返し発生される。

なお、上記の記録周期Ｔは、駆動信号ＣＯＭの繰り返し単位であり、本発明における吐出周期の一種である。また、ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２は本発明における第１駆動パルスの一種であり、スモールドット駆動パルスＤＰ３は本発明における第２駆動パルスの一種である。これらのミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２及びスモールドット駆動パルスＤＰ３に関し、吐出されるインク量（液滴の量）は、ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２の方がスモールドット駆動パルスＤＰ３よりも多い。そして、これらの駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２については、後で詳しく説明する。

制御部６は、駆動信号発生回路９に対する信号発生の制御を行ったり、ホストコンピュータからの印刷データを記録データに展開したりする。そして、記録データへの展開時において、制御部６は、まず受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。次に、制御部６は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ５内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータをドット毎の記録データに展開する。

本実施形態の記録データは、１ドットが２ビットの階調データによって構成される。この階調データは、例えば、非記録（印字内微振動）を示す階調データ［００］と、スモールドットによる記録を示す階調データ［０１］と、ミドルドットによる記録を示す階調データ［１０］と、ラージドットによる記録を示す階調データ［１１］とから構成される。従って、この構成では、各ドットを４階調で記録することができる。なお、この記録階調は、着弾階調の下位概念に相当し、単位面積あたりのインクの着弾量を示す情報である。

また、制御部６は、タイミング信号発生手段の一部を構成し、内部Ｉ／Ｆ１０を通じて記録ヘッド８にラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ）を供給する。これらのラッチ信号やチャンネル信号に含まれるラッチパルスやチャンネルパルスは、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を構成する複数の波形部や調整要素（ＰＳ１〜ＰＳ６，Ｐ０，Ｐ２０）の供給開始タイミングを規定する。

具体的には、図３に示すように、ラッチパルスＬＡＴ１は、振動子充電期間（期間ｔ１０，期間ｔ２０）で発生される調整要素Ｐ０，Ｐ２０の供給開始タイミングを規定する。
また、第１チャンネル信号ＣＨ−Ａにおける第１チャンネルパルスＣＨ１１は第１駆動信号ＣＯＭ１の期間ｔ１１で発生される第１波形部ＰＳ１の供給開始タイミングを規定し、第２チャンネルパルスＣＨ１２は期間ｔ１２で発生される第２波形部ＰＳ２の供給開始タイミングを規定し、第３チャンネルパルスＣＨ１３は期間ｔ１３で発生される第３波形部ＰＳ３の供給開始タイミングを規定する。
同様に、第２チャンネル信号ＣＨ−Ｂにおける第１チャンネルパルスＣＨ２１は第２駆動信号ＣＯＭ２の期間ｔ２１で発生される第４波形部ＰＳ４の供給開始タイミングを規定し、第２チャンネルパルスＣＨ２２は期間ｔ２２で発生される第５波形部ＰＳ５の供給開始タイミングを規定し、第３チャンネルパルスＣＨ２３は期間ｔ２３で発生される第６波形部ＰＳ６の供給開始タイミングを規定する。

次に、プリントエンジン２について説明する。このプリントエンジン２は、図１に示すように、記録ヘッド８と、キャリッジ機構１１と、紙送り機構１２とを備えている。

キャリッジ機構１１は、記録ヘッド８が取り付けられたキャリッジと、このキャリッジをタイミングベルト等を介して走行させる駆動モータ（例えば、ＤＣモータ）等からなり、記録ヘッド８を主走査方向に移動させる。紙送り機構１２は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙（印刷記録媒体の一種）を順次送り出して副走査を行う。

上記の記録ヘッド８は、本発明の液体噴射ヘッドの一種である。以下、この記録ヘッド８について詳しく説明する。まず、図２に基づいて記録ヘッド８の構造を説明する。例示した記録ヘッド８は、複数の圧電振動子２１、固定板２２、及び、フレキシブルケーブル２３等をユニット化した振動子ユニット２４と、この振動子ユニット２４を収納可能なケース２５と、ケース２５の先端面に接合された流路ユニット２６とを備えている。

ケース２５は、先端と後端が共に開放された収納空部２７を形成した合成樹脂製のブロック状部材であり、収納空部２７内には振動子ユニット２４が収納固定されている。

圧電振動子２１は、本発明における圧力発生素子の一種であり、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。この圧電振動子２１は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、積層方向に直交する縦方向に伸縮可能な縦振動モードの圧電振動子である。そして、各圧電振動子２１の先端面が、流路ユニット２６の島部２８に接合されている。
なお、この圧電振動子２１はコンデンサと同じように振る舞う。即ち、充電により圧電振動子２１の電位（振動子電位）は上昇し、放電によって電位は下降する。そして、信号の供給が停止された場合において、圧電振動子２１の電位は、停止直前の電位で保持される。

流路ユニット２６は、流路形成基板２９を間に挟んでノズルプレート３０を流路形成基板２９の一方の面側に配置し、弾性板３１をノズルプレート３０とは反対側となる他方の面側に配置して積層することで構成されている。

ノズルプレート３０は、複数（例えば、９６個）のノズル開口３２を副走査方向に沿って開設した薄手の金属製板材（例えば、ステンレス板）によって構成してある。流路形成基板２９は、リザーバ３３（共通インク室）、インク供給口３４（液体供給口の一種）、圧力室３５、及び、ノズル連通口３６からなるインク流路（液体流路の一種）が形成された板状部材である。本実施形態では、この流路形成基板２９を、シリコンウェハーのエッチング処理によって作製している。弾性板３１は、ステンレス製の支持板３７上に樹脂フィルム３８をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室３５に対応した部分の支持板３７を環状に除去して島部２８を形成している。

この記録ヘッド８では、リザーバ３３から圧力室３５を通ってノズル開口３２に至る一連のインク流路がノズル開口３２毎に形成される。そして、圧電振動子２１を充電したり放電したりすることで圧電振動子２１が変形する。即ち、この縦振動モードの圧電振動子２１は、充電によって振動子長手方向に収縮し、放電によって振動子長手方向に伸長する。このため、充電によって振動子電位を上昇させると、島部２８が圧電振動子側に引っ張られ、島部周辺の樹脂フィルム３８が変形して圧力室３５が膨張する。また、放電によって振動子電位を下降させると、圧力室３５が収縮する。

このように、振動子電位に応じて圧力室３５の容積が制御できるので、圧力室３５内のインク圧力を可変でき、ノズル開口３２からインク滴を吐出させることができる。例えば、基準容積の圧力室３５を一旦膨張させた後に急激に収縮させることで、インク滴を吐出させることができる。

次に、この記録ヘッド８の電気的構成について説明する。

この記録ヘッド８は、図１に示すように、第１シフトレジスタ４１及び第２シフトレジスタ４２からなるシフトレジスタ回路と、第１ラッチ回路４３と第２ラッチ回路４４とからなるラッチ回路と、デコーダ４５と、制御ロジック４６と、第１レベルシフタ４７及び第２レベルシフタ４８とからなるレベルシフタ回路と、第１スイッチ４９及び第２スイッチ５０とからなるスイッチ回路と、圧電振動子２１とを備えている。
そして、各シフトレジスタ４１，４２、各ラッチ回路４３，４４、各レベルシフタ４７，４８、各スイッチ４９，５０、及び、圧電振動子２１は、それぞれノズル開口３２に対応して複数設けられる。

この記録ヘッド８は、プリンタコントローラ１からの記録データ（ＳＩ）に基づいてインク滴を吐出させる。本実施形態では、記録データの上位ビット群、記録データの下位ビット群の順に記録ヘッド８へ送られてくるので、まず、記録データの上位ビット群が第２シフトレジスタ４２にセットされる。全ノズル開口３２について記録データの上位ビット群が第２シフトレジスタ４２にセットされると、続いて記録データの下位ビット群が第２シフトレジスタ４２にセットされる。この記録データの下位ビット群のセットに伴い、記録データの上位ビット群はシフトして第１シフトレジスタ４１にセットされる。

第１シフトレジスタ４１には第１ラッチ回路４３が電気的に接続され、第２シフトレジスタ４２には第２ラッチ回路４４が電気的に接続されている。そして、プリンタコントローラ１からのラッチパルス（ＬＡＴ１）が各ラッチ回路４３，４４に入力されると、第１ラッチ回路４３は記録データの上位ビット群をラッチし、第２ラッチ回路４４は記録データの下位ビット群をラッチする。

各ラッチ回路４３，４４でラッチされた記録データ（上位ビット群，下位ビット群）はそれぞれ、デコーダ４５に入力される。このデコーダ４５は、記録データの上位ビット群及び下位ビット群に基づいて翻訳を行い、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を構成する各波形部ＰＳ１〜ＰＳ６や調整要素Ｐ０，Ｐ２０を選択するための波形選択データを生成する。

本実施形態において波形選択データは、各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２毎に生成される。即ち、第１駆動信号ＣＯＭ１に対応する第１波形選択データは、第１調整要素Ｐ０（期間ｔ１０）、第１波形部ＰＳ１（期間ｔ１１）、第２波形部ＰＳ２（期間ｔ１２）、及び、第３波形部ＰＳ３（期間ｔ１３）に対応する合計４ビットのデータによって構成されている。また、第２駆動信号ＣＯＭ２に対応する第２波形選択データは、第２調整要素Ｐ２０（期間ｔ２０）、第４波形部ＰＳ４（期間ｔ２１）、第５波形部ＰＳ５（期間ｔ２２）、及び、第６波形部ＰＳ６（期間ｔ２３）に対応する合計４ビットのデータによって構成されている。

このような動作をするデコーダ４５は、波形選択データ生成手段として機能し、２ビットの記録データ（階調データ）から４ビットの波形選択データを駆動信号に対応した複数組生成する。

また、デコーダ４５には、制御ロジック４６からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック４６は、制御部６と共にタイミング信号発生手段として機能しており、ラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ−Ａ，ＣＨ−Ｂ）の入力に同期してタイミング信号（ＴＹＭ−Ａ，ＴＹＭ−Ｂ）を発生する。
このタイミング信号も駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２毎に生成される。即ち、図３に示すように、制御ロジック４６は、ラッチパルス（ＬＡＴ１）と、第１駆動信号ＣＯＭ１用のチャンネルパルス（ＣＨ１１〜ＣＨ１３）とにより、第１タイミング信号（ＴＹＭ−Ａ）を生成し、ラッチパルスと、第２駆動信号ＣＯＭ２用のチャンネルパルス（ＣＨ２１〜ＣＨ２３）とにより、第２タイミング信号（ＴＹＭ−Ｂ）を生成する。

デコーダ４５によって生成された４ビットの波形選択データは、タイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次各レベルシフタ４７，４８に入力される。即ち、第１タイミング信号ＴＹＭ−Ａに含まれる各タイミングパルスの発生タイミングに応じて、第１波形選択データが第１レベルシフタ４７に入力される。また、第２タイミング信号ＴＹＭ−Ｂに含まれる各タイミングパルスの発生タイミングに応じて、第２波形選択データが第２レベルシフタ４８に入力される。

これらのレベルシフタ４７，４８は、電圧増幅器として機能し、波形選択データが［１］の場合には、対応するスイッチ４９，５０を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。即ち、第１波形選択データが［１］の場合には第１スイッチ４９に電気信号が出力され、第２波形選択データが［１］の場合には第２スイッチ５０に電気信号が出力される。

そして、第１スイッチ４９の入力側には駆動信号発生回路９からの第１駆動信号ＣＯＭ１が供給されており、第２スイッチ５０の入力側には第２駆動信号ＣＯＭ２が供給されている。また、各スイッチ４９，５０の出力側には圧電振動子２１が導通されている。これらの第１スイッチ４９及び第２スイッチ５０は、本発明における第１スイッチ手段（スイッチ手段の一種）として機能する。即ち、これらのスイッチ４９，５０は、発生される駆動信号の種類毎に設けられており、駆動信号発生回路９と圧電振動子２１との間に介在して各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を圧電振動子２１へ選択的に供給する。

上記の波形選択データは、各スイッチ４９，５０の作動を制御する。即ち、第１スイッチ４９に入力された波形選択データが［１］である期間中は、この第１スイッチ４９が導通状態になり、第１駆動信号ＣＯＭ１が圧電振動子２１に供給される。同様に、第２スイッチ５０に入力された波形選択データが［１］である期間中は、第２駆動信号ＣＯＭ２が圧電振動子２１に供給される。そして、供給された駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２に応じて圧電振動子２１の振動子電位が変化する。一方、各スイッチ４９，５０に入力された波形選択データが共に［０］の期間中は、各レベルシフタ４７，４８からは各スイッチ４９，５０を作動させるための電気信号が出力されないので、圧電振動子２１へは駆動信号が供給されない。要するに、波形選択データとして［１］が設定された期間の調整要素Ｐ０，Ｐ２０、及び、波形部（第１波形部ＰＳ１〜第６波形部ＰＳ６）が選択的に圧電振動子２１に供給される。

このように、本実施形態では、デコーダ４５、制御ロジック４６、及び、各レベルシフタ４７，４８が本発明のスイッチ制御手段として機能し、記録データ（階調データ）に応じて各スイッチ４９，５０を制御する。

次に、駆動信号発生回路９が発生する各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２と、これらの駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の圧電振動子２１への供給制御について説明する。

図３に例示した駆動信号は、上記したように、第１駆動信号ＣＯＭ１と、第２駆動信号ＣＯＭ２とからなる。そして、第１駆動信号ＣＯＭ１は、期間ｔ１０で発生される第１調整要素Ｐ０と、期間ｔ１１で発生される第１波形部ＰＳ１と、期間ｔ１２で発生される第２波形部ＰＳ２と、期間ｔ１３で発生される第３波形部ＰＳ３とからなる。また、第２駆動信号ＣＯＭ２は、期間ｔ２０で発生される第２調整要素Ｐ２０と、期間ｔ２１で発生される第４波形部ＰＳ４と、期間ｔ２２で発生される第５波形部ＰＳ５と、期間ｔ２３で発生される第６波形部ＰＳ６とからなる。

まず、第１駆動信号ＣＯＭ１について説明する。

第１調整要素Ｐ０は、中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素によって構成されている。この第１調整要素Ｐ０は、後述するように、記録周期Ｔの始期において振動子電位を中間電位Ｖｈｍに調整すべく圧電振動子２１に供給される。
なお、中間電位Ｖｈｍは、本発明の基準電位の一種であり、各駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の始終端電位でもある。

第１波形部ＰＳ１は、第１定電位要素Ｐ１と、第１膨張要素Ｐ２と、前側膨張ホールド要素Ｐ３とからなる。第１定電位要素Ｐ１は中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素であり、第１膨張要素Ｐ２は中間電位Ｖｈｍから第１膨張電位Ｖｈ１までインク滴を吐出させない程度の比較的緩やかな一定勾配で電位を上昇させる波形要素である。また、前側膨張ホールド要素Ｐ３は第１膨張電位Ｖｈ１で一定な波形要素である。

第２波形部ＰＳ２は、後側膨張ホールド要素Ｐ４と、第１吐出要素Ｐ５と、制振ホールド要素Ｐ６と、膨張制振要素Ｐ７と、第２定電位要素Ｐ８とからなる。後側膨張ホールド要素Ｐ４は第１膨張電位Ｖｈ１で一定な波形要素であり、第１吐出要素Ｐ５は第１膨張電位Ｖｈ１から収縮電位ＶＬまで急勾配で電位を下降させる波形要素である。そして、制振ホールド要素Ｐ６は収縮電位ＶＬで一定な波形要素であり、膨張制振要素Ｐ７は収縮電位ＶＬから中間電位Ｖｈｍまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる波形要素である。また、第２定電位要素Ｐ８は、中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素である。

第３波形部ＰＳ３は、第３定電位要素Ｐ９と、第１膨張要素Ｐ１０と、第１膨張ホールド要素Ｐ１１と、第１吐出要素Ｐ１２と、制振ホールド要素Ｐ１３と、膨張制振要素Ｐ１４とからなる。
上記の第３定電位要素Ｐ９は中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素であり、第１膨張ホールド要素Ｐ１１は第１膨張電位Ｖｈ１で一定な波形要素である。そして、この第１膨張ホールド要素Ｐ１１の発生時間は前側膨張ホールド要素Ｐ３と後側膨張ホールド要素Ｐ４の和に等しい値に設定されている。
なお、これら以外の各波形要素、即ち、第１膨張要素Ｐ１０、第１吐出要素Ｐ１２、制振ホールド要素Ｐ１３、及び、膨張制振要素Ｐ１４は、第１波形部ＰＳ１及び第２波形部ＰＳ２における第１膨張要素Ｐ２、第１吐出要素Ｐ５、制振ホールド要素Ｐ６、及び、膨張制振要素Ｐ７と同じ波形要素であるため説明は省略する。

この第１駆動信号ＣＯＭ１では、第１波形部ＰＳ１及び第２波形部ＰＳ２の第１膨張要素Ｐ２、前側膨張ホールド要素Ｐ３、後側膨張ホールド要素Ｐ４、第１吐出要素Ｐ５、制振ホールド要素Ｐ６、及び、膨張制振要素Ｐ７が第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１を構成する。また、第３波形部ＰＳ３の第１膨張要素Ｐ１０、第１膨張ホールド要素Ｐ１１、第１吐出要素Ｐ１２、制振ホールド要素Ｐ１３、及び、膨張制振要素Ｐ１４が第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２を構成する。これらのミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２は何れも同じ波形形状であり、圧電振動子２１に供給されると、ミドルドットに対応する量のインク滴（中液滴の一種）がノズル開口３２から吐出される。

第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１を例に挙げて説明すると、第１膨張要素Ｐ２の供給により圧電振動子２１は素子長手方向に収縮し、圧力室３５は中間電位Ｖｈｍ（基準電位）に対応する基準容積から第１膨張電位Ｖｈ１に対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、圧力室３５内にはリザーバ３３側からインクが供給される。そして、この圧力室３５の膨張状態は、前側膨張ホールド要素Ｐ３及び後側膨張ホールド要素Ｐ４の供給期間中に亘って維持される。

その後、第１吐出要素Ｐ５が供給されて圧電振動子２１は伸長する。この圧電振動子２１の伸長により、圧力室３５は、膨張容積から収縮電位ＶＬに対応する収縮容積まで急激に収縮される。この圧力室３５の急激な収縮により圧力室３５内のインクが加圧され、ノズル開口３２から所定量のインク滴が吐出される。
圧力室３５の収縮状態は、制振ホールド要素Ｐ６の供給期間に亘って維持される。この間に、インク滴の吐出によって減少した圧力室３５内のインク圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングにあわせて膨張制振要素Ｐ７が供給される。この膨張制振要素Ｐ７の供給により、圧力室３５が基準容積まで膨張復帰し、圧力室３５内のインクの圧力変動が吸収される。

また、この第１駆動信号ＣＯＭ１では、上記の第１調整要素Ｐ０、第１定電位要素Ｐ１、第２定電位要素Ｐ８、及び、第３定電位要素Ｐ９によって、ミドルドット駆動パルス同士ＤＰ１，ＤＰ２を始終端電位（中間電位Ｖｈｍ）で接続し、各ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２が記録周期Ｔを跨いで一定間隔で発生されるようにしている。即ち、第１調整要素Ｐ０の発生期間と第１定電位要素Ｐ１の発生期間の和と、第２定電位要素Ｐ８の発生期間と第３定電位要素Ｐ９の発生期間の和を同じ値に設定している。
このように、各ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を、記録周期Ｔを跨いで一定間隔で発生させるようにすると、ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を連続的に圧電振動子２１に供給した際に、供給開始時点におけるメニスカスの状態を一定にできる。これにより、インク滴の飛行が安定化でき、画質の向上が図れる。

そして、以上の様に構成された第１駆動信号ＣＯＭ１では、第１膨張要素Ｐ２，Ｐ１０、前側膨張ホールド要素Ｐ３、後側膨張ホールド要素Ｐ４、第１膨張ホールド要素Ｐ１１、第１吐出要素Ｐ５，Ｐ１２、制振ホールド要素Ｐ６，Ｐ１３、及び、膨張制振要素Ｐ７，Ｐ１４の各波形要素が、本発明における駆動波形要素として機能する。即ち、これらの波形要素は、インク滴を吐出させるべく圧力室３５の状態を制御する波形要素として機能する。また、第１調整要素Ｐ０、第１定電位要素Ｐ１、第２定電位要素Ｐ８、及び、第３定電位要素Ｐ９の各波形要素が、本発明における定電位波形要素として機能する。即ち、これらの波形要素は、圧力室３５を基準容積で維持するための波形要素として機能する。

次に、第２駆動信号ＣＯＭ２について説明する。

上記の第２調整要素Ｐ２０は、第１調整要素Ｐ０と同様に中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素によって構成されている。そして、この第２調整要素Ｐ２０も、記録周期Ｔの始期において振動子電位を中間電位Ｖｈｍに調整するために、圧電振動子２１に供給される。
なお、本実施形態では、記録周期Ｔの始期において、第２調整要素Ｐ２０と第１調整要素Ｐ０の何れか一方を圧電振動子２１へ供給する構成である。このため、第２調整要素Ｐ２０の発生期間ｔ２０を、第１調整要素Ｐ０の発生期間ｔ１０と同じ時間幅に設定している。

第４波形部ＰＳ４は、第４定電位要素Ｐ２１によって構成されている。この第４定電位要素Ｐ２１は、中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素であり、第１駆動信号ＣＯＭ１における期間ｔ１１から期間ｔ１２までの間に発生される。具体的には、期間ｔ１１の開始時点から発生を開始し、第２波形部ＰＳ２における制振ホールド要素Ｐ６の発生期間の途中で発生が終了する。

第５波形部ＰＳ５は、第５定電位要素Ｐ２２と、第２膨張要素Ｐ２３と、第２膨張ホールド要素Ｐ２４と、第２吐出要素Ｐ２５と、前側吐出ホールド要素Ｐ２６とからなる。第５定電位要素Ｐ２２は、中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素であり、極く短時間に亘って発生される。第２膨張要素Ｐ２３は中間電位Ｖｈｍから第２膨張電位Ｖｈ２まで急激に電位を上昇させる波形要素であり、第２膨張ホールド要素Ｐ２４は第２膨張電位Ｖｈ２で一定な波形要素である。また、第２吐出要素Ｐ２５は第２膨張電位Ｖｈ２から吐出電位Ｖｈ３まで急激に電位を下降させる波形要素であり、前側吐出ホールド要素Ｐ２６は吐出電位Ｖｈ３で一定な波形要素である。
なお、本実施形態における吐出電位Ｖｈ３は、第１駆動信号ＣＯＭ１における第１膨張電位Ｖｈ１と同電位に揃えられている。

第６波形部ＰＳ６は、後側吐出ホールド要素Ｐ２７と、収縮制振要素Ｐ２８と、第６定電位要素Ｐ２９とからなる。後側吐出ホールド要素Ｐ２７は、吐出電位Ｖｈ３で一定な波形要素であり、極く短時間に亘って発生される。収縮制振要素Ｐ２８は、吐出電位Ｖｈ３から中間電位Ｖｈｍまで比較的緩やかな一定勾配で電位を下降させる波形要素であり、第６定電位要素Ｐ２９は中間電位Ｖｈｍで一定な波形要素であり、収縮制振要素Ｐ２８の終端から記録周期Ｔの終端に亘って発生される。

この第２駆動信号ＣＯＭ２では、第５波形部ＰＳ５及び第６波形部ＰＳ６の第２膨張要素Ｐ２３、第２膨張ホールド要素Ｐ２４、第２吐出要素Ｐ２５、吐出ホールド要素Ｐ２６，Ｐ２７、及び、収縮制振要素Ｐ２８がスモールドット駆動パルスＤＰ３を構成する。そして、このスモールドット駆動パルスＤＰ３が圧電振動子２１に供給されると、スモールドットに対応する極く少量のインク滴（小液滴の一種）がノズル開口３２から吐出される。

即ち、第２膨張要素Ｐ２３の供給により圧電振動子２１は素子長手方向に急速に収縮し、中間電位Ｖｈｍに対応する基準容積から第２膨張電位Ｖｈ２に対応する第２膨張容積まで急速に膨張する。この膨張により、圧力室３５内には比較的強い負圧が発生し、メニスカス（ノズル開口３２で露出しているインクの自由表面）が圧力室３５側に大きく引き込まれる。そして、この圧力室３５の膨張状態は、第２膨張ホールド要素Ｐ２４の供給期間中に亘って維持される。この間にメニスカスの中心部分の移動方向が吐出方向に反転し、この中心部分が柱状に盛り上がった状態になる。

その後、第２吐出要素Ｐ２５が供給されて圧電振動子２１は伸長する。この圧電振動子２１の伸長により、圧力室３５は、第２膨張容積から吐出電位Ｖｈ３に対応する吐出容積まで急激に収縮される。そして、この圧力室３５の急激な収縮により圧力室３５内のインクが加圧されて柱状部分の成長が促され、この柱状部分が途中でちぎれてインク滴として吐出される。

第２吐出要素Ｐ２５に続いて、前側吐出ホールド要素Ｐ２６と後側吐出ホールド要素Ｐ２７とが供給され、その後、収縮制振要素Ｐ２８が供給される。収縮制振要素Ｐ２８は、インク滴の吐出によって減少した圧力室３５内のインク圧力を補うべく圧力室３５を収縮させる。即ち、この収縮制振要素Ｐ２８の供給により、圧力室３５が基準容積まで収縮し、圧力室３５内のインクの圧力変動を吸収する。

そして、このスモールドット駆動パルスＤＰ３を構成する各波形要素（Ｐ２３〜Ｐ２８）は、その一部の発生期間がミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を構成する各波形要素（Ｐ２〜Ｐ７，Ｐ１０〜Ｐ１４）の発生期間に重なっている。例えば、スモールドット駆動パルスＤＰ３の第２膨張要素Ｐ２３の発生期間は、その一部が第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１の膨張制振要素Ｐ７の発生期間に重なっている。また、スモールドット駆動パルスＤＰ３の収縮制振要素Ｐ２８の発生期間は、終端部分で第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２の第１膨張要素Ｐ１０の発生期間に重なっている。
このように、各駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２に分けて設け、時間的に重畳させて発生させると、限られた長さの記録周期Ｔであっても、駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を効率よく配置できる。その結果、記録ヘッド８の高周波駆動が実現できる。

また、この第２駆動信号ＣＯＭ２では、上記の第２調整要素Ｐ２０、第４定電位要素Ｐ２１、第５定電位要素Ｐ２２、及び、第６定電位要素Ｐ２９により、スモールドット駆動パルスＤＰ３同士を始終端電位（中間電位Ｖｈｍ）で接続している。
さらに、このスモールドット駆動パルスＤＰ３の発生タイミングを、第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１と第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２との中間に設定している。詳しくは、スモールドット駆動パルスＤＰ３における第２吐出要素Ｐ２５の発生タイミングを、第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１における第１吐出要素Ｐ５の発生タイミングと第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２における第１吐出要素Ｐ１２の発生タイミングの丁度中間に設定している。これは、画質の向上を図るためである。

本実施形態では、ラージドットの記録時において第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１と第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２の両方を圧電振動子２１に供給し、ミドルドットの記録時において第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２を圧電振動子２１に供給する。さらに、スモールドットの記録時においてはスモールドット駆動パルスＤＰ３を圧電振動子２１に供給する。

ここで、スモールドット駆動パルスＤＰ３を、第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１と第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２の中間に発生させると、前回記録周期Ｔと今回記録周期Ｔとで記録階調が切り替わってもインク滴の吐出間隔を均等にできる。例えば、前回記録周期Ｔでスモールドットを、今回記録周期Ｔでラージドットをそれぞれ記録した場合の吐出間隔と、前回記録周期Ｔでラージドットを、今回記録周期Ｔでスモールドットをそれぞれ記録した場合の吐出間隔とを揃えることができる。
これにより、今回記録周期Ｔにおけるメニスカスの状態が一定となり、インク滴の吐出を安定化でき、ひいては画質の向上を図ることができる。

そして、以上の様に構成された第２駆動信号ＣＯＭ２では、第２膨張要素Ｐ２３、第２膨張ホールド要素Ｐ２４、第２吐出要素Ｐ２５、前側吐出ホールド要素Ｐ２６、後側吐出ホールド要素Ｐ２７、及び、収縮制振要素Ｐ２８の各波形要素が、本発明における駆動波形要素として機能する。また、第２調整要素Ｐ２０、第４定電位要素Ｐ２１、第５定電位要素Ｐ２２、及び、第６定電位要素Ｐ２９の各波形要素が、本発明における定電位波形要素として機能する。

次に、図３〜図７に基づいて、本実施形態における多階調の制御について説明する。この多階調の制御において、各スイッチ４９，５０は、スイッチ制御手段（デコーダ４５、制御ロジック４６、及び、各レベルシフタ４７，４８，以下同様。）により制御される。そして、各スイッチ４９，５０は、選択された駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を圧電振動子２１に供給する。即ち、第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２とは、同時に圧電振動子２１に供給されない。これは、振動子電位を安定化させるためである。

まず、非記録の場合について説明する。この場合、デコーダ４５は、非記録の階調データ［００］の翻訳により、第１波形選択データ［１１００］及び第２波形選択データ［０００１］を生成する。そして、スイッチ制御手段は、生成された波形選択データに基づいて第１スイッチ４９及び第２スイッチ５０の動作を制御し、第１駆動信号ＣＯＭ１及び第２駆動信号ＣＯＭ２の圧電振動子２１への供給を制御する。

即ち、期間ｔ１０（ｔ２０）においては、第１調整要素Ｐ０を圧電振動子２１に供給する。これにより、振動子電位は中間電位Ｖｈｍに調整される。ここで、第１調整要素Ｐ０と第２調整要素Ｐ２０は、次に供給される波形部（波形要素）に応じて選択され、選択された要素が圧電振動子２１に供給される。具体的には、次に供給される波形部が第１駆動信号ＣＯＭ１のものであれば第１調整要素Ｐ０が選択され、第２駆動信号ＣＯＭ２のものであれば第２調整要素Ｐ２０が選択される。これは、各スイッチ４９，５０の作動回数を低減するためである。即ち、各スイッチ４９，５０の作動回数が低減すると、圧電振動子２１に供給される駆動信号が安定化され、圧電振動子２１の動作も安定化するためである。

そして、期間ｔ１１において第１スイッチ４９が接続状態とされる一方で、期間ｔ２１において第２スイッチ５０は切断状態とされる。これにより、図４に太線で示すように、第１駆動信号ＣＯＭ１の第１波形部ＰＳ１が圧電振動子２１に供給され、第１膨張要素Ｐ２によって圧力室３５は膨張容積まで膨張する。この圧力室３５の膨張に伴って圧力室３５内のインクが少し減圧される。

続く期間ｔ１２及び期間ｔ１３においては第１スイッチ４９が切断状態に制御され、期間ｔ２２においては第２スイッチ５０が切断状態に制御される。これにより、期間ｔ１２の開始から期間ｔ２２の終了まで、圧電振動子２１には第１駆動信号ＣＯＭ１も第２駆動信号ＣＯＭ２も供給されない。その結果、図４に細線で示すように、振動子電位は切断直前の電位である第１膨張電位Ｖｈ１を維持し、圧力室３５の容積は膨張容積を維持する。この期間において圧力室３５内のインクには、期間ｔ１１での減圧による圧力振動が励起される。

期間ｔ２３においては第２スイッチ５０が接続状態に制御される。これにより、図４に太線で示すように、第２駆動信号ＣＯＭ２の第６波形部ＰＳ６が圧電振動子２１に供給され、収縮制振要素Ｐ２８によって圧力室３５は基準容積まで収縮する。そして、この圧力室３５の収縮に伴って圧力室３５内のインクが少し加圧される。

このようにしてインクに付与された圧力変動により、メニスカスは、圧力室側と吐出側とに僅かに振動する。このメニスカスの微振動によってノズル開口３２付近の増粘インクが分散され、インクの増粘が防止される。

なお、本実施形態では、第１駆動信号ＣＯＭ１における第１膨張電位Ｖｈ１と、第２駆動信号ＣＯＭ２における吐出電位Ｖｈ３とを同電位に揃えているので、期間ｔ２３にて第６波形部ＰＳ６（後側吐出ホールド要素Ｐ２７）を圧電振動子２１に供給した際に、振動子電位と第６波形部ＰＳ６の始端電位とが揃う。このため、第６波形部ＰＳ６を圧電振動子２１に対して円滑に供給できる。

このように、本実施形態では、非記録の記録階調の場合に、第１駆動信号ＣＯＭ１を構成する一部の波形要素（第１膨張要素Ｐ２，前側膨張ホールド要素Ｐ３等）と、第２駆動信号ＣＯＭ２を構成する一部の波形要素（後側吐出ホールド要素Ｐ２７，収縮制振要素Ｐ２８等）とを組み合わせて圧電振動子２１に供給し、メニスカスを微振動させている。これにより、微振動専用の波形要素を各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２内に設けなくてもメニスカスを微振動させることができ、ノズル開口３２付近のインク増粘を防止できる。

次に、スモールドットを記録する場合について説明する。この場合、デコーダ４５は、スモールドットの階調データ［０１］の翻訳により、第１波形選択データ［００００］及び第２波形選択データ［１１１１］を生成する。そして、スイッチ制御手段は、生成された波形選択データに基づいて第１駆動信号ＣＯＭ１及び第２駆動信号ＣＯＭ２の圧電振動子２１への供給を制御する。

即ち、期間ｔ１０（ｔ２０）では、第２調整要素Ｐ２０が圧電振動子２１に供給され、振動子電位が中間電位Ｖｈｍに調整される。そして、期間ｔ１１，期間ｔ１２，期間ｔ１３において第１スイッチ４９が切断状態に制御され、期間ｔ２１，期間ｔ２２，期間ｔ２３において第２スイッチ５０が接続状態に制御される。これにより、期間ｔ２１で第４波形部ＰＳ４が、期間ｔ２２で第５波形部ＰＳ５が、期間ｔ２３で第６波形部ＰＳ６がそれぞれ圧電振動子２１に供給される。即ち、スモールドット駆動パルスＤＰ３が圧電振動子２１に供給される。
その結果、図５に太線で示すように、振動子電位が第２駆動信号ＣＯＭ２に倣って変化し、スモールドット駆動パルスＤＰ３による極く少量のインク滴がノズル開口３２から吐出される。

次に、ミドルドットを記録する場合（即ち、ミドルドット駆動パルスの一部を用いる場合）について説明する。この場合、デコーダ４５は、ミドルドットの階調データ［１０］の翻訳により、第１波形選択データ［０００１］及び第２波形選択データ［１１００］を生成する。そして、スイッチ制御手段は、生成された波形選択データに基づいて第１駆動信号ＣＯＭ１及び第２駆動信号ＣＯＭ２の圧電振動子２１への供給を制御する。

即ち、期間ｔ１０（ｔ２０）では、第２調整要素Ｐ２０が圧電振動子２１に供給され、振動子電位が中間電位Ｖｈｍに調整される。期間ｔ１１及び期間ｔ１２では第１スイッチ４９が切断状態とされ、期間ｔ２１において第２スイッチ５０が接続状態とされる。これにより、図６に太線で示すように、第２駆動信号ＣＯＭ２の第４波形部ＰＳ４が圧電振動子２１に供給され、第４定電位要素Ｐ２１によって振動子電位が中間電位Ｖｈｍで維持される。

続く期間ｔ２２では、第２スイッチ５０が切断状態に制御されるので、ｔ２２の開始からｔ１３の開始直前までに亘って、圧電振動子２１には第１駆動信号ＣＯＭ１も第２駆動信号ＣＯＭ２も供給されない。その結果、図６に細線で示すように、振動子電位は切断直前の電位である中間電位Ｖｈｍを維持する。そして、先の期間ｔ２１で第４定電位要素Ｐ２１が圧電振動子２１に供給されているため、駆動信号の非供給期間は比較的短時間となる。

そして、期間ｔ１３において、第１スイッチ４９が接続状態に制御される。これにより、図６に太線で示すように、第１駆動信号ＣＯＭ１の第３波形部ＰＳ３が圧電振動子２１に供給され、第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２の供給によりミドルドットに対応する少量のインク滴が吐出される。

このように、本実施形態では、ミドルドットの記録階調の場合にも、第１駆動信号ＣＯＭ１を構成する一部の波形要素（第３定電位要素Ｐ９，第１膨張要素Ｐ１０，第１膨張ホールド要素Ｐ１１，第１吐出要素Ｐ１２，制振ホールド要素Ｐ１３，膨張制振要素Ｐ１４）と、第２駆動信号ＣＯＭ２を構成する一部の波形要素（第４定電位要素Ｐ２１）とを組み合わせて圧電振動子２１に供給している。即ち、波形要素の関係で第１駆動信号ＣＯＭ１を供給できない期間（期間ｔ１１，期間ｔ１２）において、第２駆動信号ＣＯＭ２の第４定電位要素Ｐ２１を供給することで、振動子電位を中間電位Ｖｈｍに維持している。

これは、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の圧電振動子２１への非供給期間を可及的に短くするためである。即ち、プリンタを高湿下で使用した場合や圧電振動子２１を長期間に亘って酷使する等によって圧電体の絶縁抵抗が低下した場合には、圧電振動子２１における電荷の保持力が低下する虞がある。そして、電荷の保持力が低下すると、非供給期間における放電により振動子電位が徐々に下降してしまう。このため、非供給期間が長期に亘ると振動子電位の下降幅が大きくなり、次に駆動信号を供給した際に駆動信号の電位と振動子電位との電位差が大きくなってしまう。この場合、圧電振動子２１の急激な変形が生じてインク滴が誤って吐出されてしまう。
そして、本実施形態のように、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の非供給期間を可及的に短くすると、万一、電荷の保持力が低下したとしても、振動子電位の下降幅を少なくできるので、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を支障なく供給することができる。

次に、ラージドットを記録する場合について説明する。この場合、デコーダ４５は、ラージドットの階調データ［１１］の翻訳により、第１波形選択データ［１１１１］及び第２波形選択データ［００００］を生成する。そして、スイッチ制御手段は、生成された波形選択データに基づいて第１駆動信号ＣＯＭ１及び第２駆動信号ＣＯＭ２の圧電振動子２１への供給を制御する。

即ち、期間ｔ１０（ｔ２０）では、第１調整要素Ｐ０が圧電振動子２１に供給され、振動子電位が中間電位Ｖｈｍに調整される。そして、期間ｔ１１，期間ｔ１２，期間ｔ１３において第１スイッチ４９が接続状態に制御される一方、期間ｔ２１，期間ｔ２２，期間ｔ２３では第２スイッチ５０が切断状態に制御される。これにより、期間ｔ１１で第１波形部ＰＳ１が、期間ｔ１２で第２波形部ＰＳ２が、期間ｔ１３で第３波形部ＰＳ３がそれぞれ圧電振動子２１に供給される。即ち、第１ミドルドット駆動パルスＤＰ１と第２ミドルドット駆動パルスＤＰ２とが圧電振動子２１に供給される。
その結果、図７に太線で示すように、振動子電位が第１駆動信号ＣＯＭ１に倣って変化し、ミドルドット駆動パルスによる少量のインク滴がノズル開口３２から２回続けて吐出され、これらのインク滴によってラージドットが記録される。

以上説明したように、本実施形態では、２つのミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を第１駆動信号ＣＯＭ１に含ませると共に、１つのスモールドット駆動パルスＤＰ３を第２駆動信号ＣＯＭ２に含ませ、且つ、ミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２の発生期間とスモールドット駆動パルスＤＰ３の発生期間とを部分的に重畳させているので、記録周期Ｔを短縮化できる。これにより、圧電振動子２１の高周波駆動が可能となり、記録ヘッド８の性能を十分に発揮させることができる。

また、第１駆動信号ＣＯＭ１を構成する波形要素の一部と、第２駆動信号ＣＯＭ２を構成する波形要素の一部とを組み合わせて圧電振動子２１に供給しているので、各駆動信号には明示されていない新たなパターンでの駆動が可能である。例えば、専用の微振動パルスを用いなくても、メニスカスを微振動させることができる。また、圧電振動子２１への駆動信号の非供給期間を可及的に短くすることもできる。これにより、記録ヘッド８を高周波駆動しつつも、複雑な制御を実現できる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

上記実施形態では、発生される駆動信号の種類毎に設けられた第１スイッチ４９及び第２スイッチ５０により、各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を圧電振動子２１へ選択的に供給するようにしたものを例示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図８に示す切換スイッチ６１により、各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を圧電振動子２１へ選択的に供給してもよい。

例示した切換スイッチ６１は、本発明の第２スイッチ手段として機能するものであり、各圧電振動子２１毎に設けられる。この切換スイッチ６１は、発生される駆動信号の種類に対応して設けられた第１入力接点６１ａ、第２入力接点６１ｂ及びオフ接点６１ｃと、圧電振動子２１に導通される出力端子６１ｄとを有しており、各接点６１ａ〜６１ｃの１つが選択的に出力端子６１ｄに導通される。そして、第１入力接点６１ａには第１駆動信号ＣＯＭ１の供給線が電気的に接続され、第２入力接点６１ｂには第２駆動信号ＣＯＭ２の供給線が電気的に接続され、オフ接点６１ｃは電気的に非接続とされている。

この切換スイッチ６１では、出力端子６１ｄに導通させる接点６１ａ〜６１ｃを切り換えることで、各駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２を選択的に圧電振動子２１へ供給できる。即ち、第１入力接点６１ａを導通させると第１駆動信号ＣＯＭ１を供給でき、第２入力接点６１ｂを導通させると第２駆動信号ＣＯＭ２を供給できる。また、オフ接点６１ｃを導通させると第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２の何れも供給されない。

そして、この切換スイッチ６１は、デコーダ６２及びスイッチ制御回路６３（本発明のスイッチ制御手段に相当）によって、動作が制御される。即ち、デコーダ６２は、スイッチ切換データ生成手段として機能し、記録データ（階調データ）の翻訳により、第１入力接点６１ａ（［１］）、第２入力接点６１ｂ（［２］）、オフ接点６１ｃ（［０］）の何れかを示すスイッチ切換データを生成する。そして、このスイッチ切換データを、制御ロジック４６´からのタイミングに同期させてスイッチ制御回路６３に出力する。

図３の駆動信号で説明すると、階調データ［００］の場合、デコーダ６２は、スイッチ切換データ［１１０００２］を生成する。そして、このスイッチ切換データの上位ビット側から順に、期間ｔ１０（ｔ２０）の開始タイミング、期間ｔ１１（ｔ２１）の開始タイミング、期間ｔ１２の開始タイミング、期間ｔ２２の開始タイミング、期間ｔ１３の開始タイミング、及び、期間ｔ２３の開始タイミングでスイッチ制御回路６３に出力する。
これにより、期間ｔ１０及び期間ｔ１１では、切換スイッチ６１が第１入力接点６１ａに導通されて第１駆動信号ＣＯＭ１の第１調整要素Ｐ０及び第１波形部ＰＳ１が圧電振動子２１に供給される。その後、期間ｔ２３の直前までは切換スイッチ６１がオフ接点６１ｃに切り換えられるので、駆動信号の供給が遮断される。そして、期間ｔ２３では、切換スイッチ６１が第２入力接点６１ｂに切り換えられて第２駆動信号ＣＯＭ２の第６波形部ＰＳ６が圧電振動子２１に供給される。
その結果、上記した実施形態と同様に、印字内微振動を行うことができる。

また、階調データ［０１］の場合、デコーダ６２は、スイッチ切換データ［２２２２２２］を生成する。これにより、記録周期Ｔの全期間に亘って切換スイッチ６１が第２入力接点６１ｂに導通され、第２駆動信号ＣＯＭ２の第２調整要素Ｐ２０，第４波形部ＰＳ４，第５波形部ＰＳ５，第６波形部ＰＳ６が圧電振動子２１に供給される。
その結果、上記した実施形態と同様に、スモールドットに対応するインク滴を吐出させることができる。

また、階調データ［１０］の場合、デコーダ６２は、スイッチ切換データ［２２２０１１］を生成する。これにより、期間ｔ２２の開始直前までは切換スイッチ６１が第２入力接点６１ｂに導通されて第２駆動信号ＣＯＭ２の第２調整要素Ｐ２０及び第４波形部ＰＳ４が圧電振動子２１に供給される。そして、期間ｔ２２の開始時点から期間ｔ１３の開始直前までは切換スイッチ６１がオフ接点６１ｃに切り換えられ、駆動信号の供給が遮断される。その後、期間ｔ１３で切換スイッチ６１が第１入力接点６１ａに切り換えられて第１駆動信号ＣＯＭ１の第３波形部ＰＳ３が圧電振動子２１に供給される。
その結果、上記した実施形態と同様に、ミドルドットに対応するインク滴を吐出させることができる。

また、階調データ［１１］の場合、デコーダ６２は、スイッチ切換データ［１１１１１１］を生成する。これにより、記録周期Ｔの全期間に亘って切換スイッチ６１が第１入力接点６１ａに導通され、第１駆動信号ＣＯＭ１の第１調整要素Ｐ０，第１波形部ＰＳ１，第２波形部ＰＳ２，第３波形部ＰＳ３が圧電振動子２１に供給される。
その結果、上記した実施形態と同様に、ラージドットに対応するインク滴を吐出させることができる。

そして、この構成では、１つの圧電振動子２１に対して１つの切換スイッチ６１を制御すれば足りるので、スイッチ制御の単純化が図れる。

また、駆動信号発生回路９が発生する駆動信号に関し、上記実施形態では、１記録周期Ｔ内に２つのミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を有する第１駆動信号ＣＯＭ１、及び、１つのスモールドット駆動パルスＤＰ３を有する第２駆動信号ＣＯＭ２を例示したが、この構成に限定されない。例えば、第１駆動信号ＣＯＭ１に３つ以上の駆動パルスを含ませ、第２駆動信号に２つ以上の駆動パルスを含ませてもよい。この場合において、第１駆動信号ＣＯＭ１にはミドルドット駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２以外の駆動パルスを含ませてもよく、第２駆動信号ＣＯＭ２にはスモールドット駆動パルスＤＰ３以外の駆動パルスを含ませるでもよい。

また、駆動信号発生回路９に関し、上記実施形態では、２種類の駆動信号を発生可能なものを例示したが、３種類以上の駆動信号を発生させても同様に実施できる。

また、圧力発生素子に関し、上記実施形態では、所謂縦振動モードの圧電振動子２１を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、駆動パルスの供給によって電位を変化させ、駆動パルスの供給を遮断した場合には直前の電位を保持可能な素子であれば種々のものを用いることができる。例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子を用いてもよいし、静電アクチュエータを用いてもよい。

なお、本発明は、プリンタに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置にも適用可能である。
また、本発明は、記録装置以外の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極製造装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置，極く少量の試料溶液を正確な量供給するマイクロピペットにも適用することができる。
そして、ディスプレー製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を吐出する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を吐出する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を吐出する。

インクジェット式プリンタの機能ブロック図である。 縦振動モードの記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 駆動信号発生回路が発生する駆動信号とこの駆動信号の供給制御を説明する図である。 非記録時における駆動信号の供給制御を説明する図である。 スモールドット記録時における駆動信号の供給制御を説明する図である。 ミドルドット記録時における駆動信号の供給制御を説明する図である。 ラージドット記録時における駆動信号の供給制御を説明する図である。 スイッチ手段の他の例を説明するブロック図である。

符号の説明

１…プリンタコントローラ，２…プリントエンジン，３…外部Ｉ／Ｆ，４…ＲＡＭ，５…ＲＯＭ，６…制御部，７…発振回路，８…記録ヘッド，９…駆動信号発生回路，１０…内部Ｉ／Ｆ，１１…キャリッジ機構，１２…紙送り機構，２１…圧電振動子，２２…固定板，２３…フレキシブルケーブル，２４…振動子ユニット，２５…ケース，２６…流路ユニット，２７…収納空部，２８…島部，２９…流路形成基板，３０…ノズルプレート，３１…振動板，３２…ノズル開口，３３…リザーバ，３４…インク供給口，３５…圧力室，３６…ノズル連通口，３７…支持板，３８…樹脂フィルム，４１…第１シフトレジスタ，４２…第２シフトレジスタ，４３…第１ラッチ回路，４４…第２ラッチ回路，４５…デコーダ，４６，４６´…制御ロジック，４７…第１レベルシフタ，４８…第２レベルシフタ，４９…第１スイッチ，５０…第２スイッチ，６１…切換スイッチ，６２…デコーダ，６３…スイッチ制御回路

Claims (5)

1. 電位に応じて状態を変化させ、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子及び圧力室に連通したノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
   複数の波形要素から構成される駆動パルスを含んだ駆動信号を吐出周期毎に繰り返し発生する駆動信号発生手段と、
   前記駆動信号の圧力発生素子への供給を制御可能なスイッチ手段と、
   階調データに応じてスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを備え、
   前記階調データに応じて駆動パルスの圧力発生素子への供給を制御し、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能な液体噴射装置において、
   前記駆動信号発生手段は、前記吐出周期毎に、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを発生する構成とし、
   前記スイッチ手段は、各駆動信号を選択的に圧力発生素子へ供給する構成とし、
   前記スイッチ制御手段は、１吐出周期内で各駆動信号の波形要素を組み合わせて圧力発生素子に供給可能とし、前記第１の駆動信号の波形要素と、当該波形要素の後に前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号の両方を前記圧力発生素子に供給しない期間の後、当該第１の駆動信号の波形要素の終端の電位と同じ電位から始まる前記第２の駆動信号の波形要素と、を組み合わせた駆動パルスを前記圧力発生素子に供給し、
   前記組み合わせた駆動パルスは、前記ノズル開口から前記液滴を噴射せずに前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスであることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号には、当該第１の駆動信号及び第２の駆動信号の両方を前記圧力発生素子に供給しない期間において、電位が変化する波形要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記第１の駆動信号には、前記吐出周期内において前記組み合わせた駆動パルスの波形要素より後に、前記ノズル開口から液滴を噴射させる波形要素を含み、
   前記第２の駆動信号には、前記吐出周期内において前記組み合わせた駆動パルスの波形要素より前に、前記ノズル開口から液滴を噴射させる波形要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記第１の駆動信号は、前記吐出周期内において駆動波形要素を含む駆動パルスであって、前記ノズル開口から液滴を噴射させる駆動パルスを含み、
   前記第２の駆動信号は、前記組み合わせた駆動パルスの波形要素を含む駆動パルスであって、前記ノズル開口から液滴を噴射させる駆動パルスを含むことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
5. 電位に応じて状態を変化させ、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子及び圧力室に連通したノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
   複数の波形要素から構成される駆動パルスを含んだ駆動信号を吐出周期毎に繰り返し発生する駆動信号発生手段と、
   前記駆動信号の圧力発生素子への供給を制御可能なスイッチ手段と、
   階調データに応じてスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを備え、
   前記階調データに応じて駆動パルスの圧力発生素子への供給を制御し、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能な液体噴射装置の駆動方法において、
   前記吐出周期毎に、第１の駆動信号と第２の駆動信号とを発生させ、
   階調データに基づき、１吐出周期内で各駆動信号の波形要素を組み合わせて圧力発生素子に供給可能とし、
   前記第１の駆動信号の波形要素と、当該波形要素の後に前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号の両方を前記圧力発生素子に供給しない期間の後、当該第１の駆動信号の波形要素の終端の電位と同じ電位から始まる前記第２の駆動信号の波形要素と、を組み合わせた駆動パルスを前記圧力発生素子に供給し、
   前記組み合わせた駆動パルスは、前記ノズル開口から前記液滴を噴射せずに前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスであることを特徴とする液体噴射装置の駆動方法。

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