JP4815249B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、各圧力室間を隔てる隔壁を形成するアクチュエータを変形駆動して圧力室の容積を可変することによりノズルからインクを吐出して記録媒体に画像記録を行うインクジェット記録装置に関する。

駆動信号に応じて変形するアクチュエータによって圧力室の容積を変化させ、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドの１つに、圧力室間の側壁をアクチュエータとしたシェアードウォールタイプのインクジェットヘッドがある。このタイプのインクジェットヘッドでは、互いに隣接する圧力室は同時に駆動しないように時分割駆動が行われる。すなわち、複数の圧力室を、互いに隣接する圧力室からは異なるタイミングでインクの吐出が行われるように２グループや３グループ、あるいはそれ以上に分けて時分割駆動する。

このようなシェアードウォールタイプのインクジェットヘッドでは、ある圧力室に圧力振動を発生させてこの圧力室からインクを吐出させる時に、インクを吐出する圧力室に隣接する圧力室にもインクを吐出する圧力室に発生する圧力振動の振幅の約１／２の振幅の圧力振動が同時に発生するため、インクを吐出するノズルに隣接するノズルのメニスカスがノズル面から盛り上がる現象が発生することが知られている。この現象は、１画素に対して連続的に複数のインク滴を吐出させる、いわゆるマルチドロップ方式の階調印字を行う場合に顕著に現れる。この現象によりメニスカスが盛り上がったまま時分割駆動のタイミングが進行し、メニスカスが盛り上がったノズルからインクを吐出させようとすると、インクの吐出速度が大きく低下して印字品質が低下するという問題がある。

その問題に対して、特許文献１では、４分割駆動を行うとともに、選択された圧力室に対応するノズルからインクを吐出するために、選択された圧力室のアクチュエータを動作させる時に、選択された圧力室に隣接する圧力室における選択された圧力室と共用するアクチュエータとは異なる反対側のアクチュエータを、選択された圧力室のアクチュエータと同じ方向に動作させることにより、次の時分割タイミングにある圧力室の圧力振動の振幅を、インクを吐出する圧力室の圧力振動の振幅に対して１／４に低下させ、次の時分割タイミングにあるノズルのメニスカスの盛り上がりを抑制することが記載されている。
特開２００４−４２４１４号公報

しかし、特許文献１記載の構成では、１印字周期を超える期間にわたって連続してインクを吐出する場合、例えば、４分割における各時分割タイミングにある圧力室から順次インクを吐出し、再び最初の時分割タイミングにある圧力室からインクを吐出する場合、１回目のインク吐出の後のメニスカスの盛り上がりを充分に抑制できず、２回目の吐出動作により吐出するインク滴の速度が大きく低下し、着弾位置が乱れて印字品質が悪化するという問題があった。

そこで本発明は、インクを吐出しないタイミングにあるグループの圧力室内の圧力振幅の最大値を低減することにより、１印字周期を超える期間にわたって連続してインクを吐出する場合における１回目のインク吐出の後のメニスカスの盛り上がりを充分に抑制でき、これにより、２回目の吐出動作により吐出するインク滴の速度の低下を抑制して印字品質を改善できるインクジェット記録装置を提供する。

本発明は、記録媒体に画像記録を行うためにインクを吐出させる複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この各圧力室にインクを供給するインク供給手段と、各圧力室に対応して配置した複数の電極と、各圧力室間を隔てる側壁を形成し、駆動信号に応じて変形駆動し圧力室の容積を可変させるアクチュエータを有するインクジェットヘッドと、圧力室を駆動する駆動信号を各々の圧力室の電極に供給する駆動信号発生手段を備え、駆動信号発生手段は、連続するＮ（＞＝４）個の圧力室のうち１つからインクを吐出させると同時に、前記Ｎ個の圧力室のうち残りの圧力室の容積を実質的に均一に変形させる前記駆動信号を発生するもので、かつ、残りの圧力室のうちインクを吐出するノズルに連通する圧力室に隣接する圧力室に印加する駆動信号と、この圧力室に更に隣接する圧力室に印加する駆動信号とを異ならせるものであり、インクジェットヘッドの駆動信号に対するメニスカス流速振動の周波数応答特性を求めるとともに、駆動信号に対して線形な仮想メニスカス振動の変位に対応する仮想メニスカス流速として、インクを吐出するノズルに対応する仮想メニスカス流速と、複数のインクを吐出しないノズルに各々対応して実質的に均一の流速振幅を有する仮想メニスカス流速を求めて前記仮想メニスカス流速のフーリエ変換を行い、さらに、複数のノズルにおける仮想メニスカス流速のフーリエ変換結果の流速ベクトルを｛ＦＵ｝、インクジェットヘッドの駆動信号に対する各ノズル内のメニスカス流速振動の周波数応答特性の行列を［Ｒ］としたとき、電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝を、［Ｒ］ ^−１ ・｛ＦＵ｝によって求め、さらに、この電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝を逆フーリエ変換することによって前記駆動信号を得ることにある。

本発明によれば、インクを吐出しないタイミングにあるグループの圧力室内の圧力振幅の最大値を低減することにより、１印字周期を超える期間にわたって連続してインクを吐出する場合における１回目のインク吐出の後のメニスカスの盛り上がりを充分に抑制でき、これにより、２回目の吐出動作により吐出するインク滴の速度の低下を抑制して印字品質を改善できるインクジェット記録装置を提供できる。

本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。図面中で用いる同一の参照符合は同じ構成を説明している。

（第１の実施の形態）
インクジェットヘッドの構造を説明する。図１はインクジェットヘッド全体の構成を示す縦方向の断面図である。図示するように、低誘電率の基板１の先端部には、板厚方向に分極された２つの圧電部材２、３を分極方向が互いに内側に向かうように貼り合わせた圧電部材が埋め込まれている。基板１に埋め込まれた圧電部材２、３と基板１中の圧電部材２，３の後方部には、切削加工により一定の間隔で複数の長溝４を互いに平行に形成している。各長溝間を隔てる圧電部材２，３と基板１が側壁となっている。

基板１上に天板枠５とインク供給口６を有する天板蓋７を接着し、長溝内にインクを供給するインク供給路８を形成している。天板蓋７、天板枠５、圧電部材２，３、基板１で形成される端面にインク滴を吐出するためのノズル１０を形成したノズルプレート１１を接着剤により接着固定している。圧電部材２、３を動作させる電極１２が長溝内壁および長溝から基板１の上面に延出し、各長溝毎に電気的に独立するように形成されている。それぞれの電極は回路基板１３上に配置された後述する駆動回路に接続されている。

側壁中の圧電部材２、３は、隣り合う電極間に電位差を与えたときに変形するアクチュエータになっている。ノズルプレート側の天板枠５と長溝で囲まれた長さＬの部分がインクを吐出するための圧力室９になっている。

長溝と電極の形成方法について説明する。長溝は円盤状のダイヤモンドカッタで切削し所望の深さ、幅、長さに形成している。電極は必要なパターン以外の部分をレジストでマスクし無電解メッキしたのち、そのマスクを剥離することにより形成している。他の製法としてスパッタリングや真空蒸着などで電極材を成膜後、エッチングにより所定のパターンにする方法で形成してもよい。

図２はインクジェットヘッドの先端部の構成を示す横方向の断面図で、この図に基づいてインクジェットヘッドの動作を説明する。図中９ａ〜９ｋは圧力室を示し、１２ａ〜１２ｋは各圧力室９ａ〜９ｋに形成された電極を示し、１４ａ〜１４ｋは各圧電部材２、３によって各圧力室間の側壁として形成されたアクチュエータを示している。

このインクジェットヘッドを時分割駆動したときに圧力室９ｃからインク滴を吐出させる場合について説明する。なお、圧力室９ａ〜９ｋに対応するノズルをそれぞれノズル１０ａ〜１０ｋとして述べる。

インク供給口６からインクジェットヘッド内に注入されたインクは、インク供給路８を介して圧力室９に充填される。後述する駆動信号により、電極１２ｃと電極１２ｂ及び電極１２ｃと電極１２ｄの間に電圧差が生じると、アクチュエータ１４ｃ及び１４ｄがせん断変形して圧力室９ｃ内の容積が変化し、ノズル１０ｃからインク滴が吐出する。

このインクジエットヘッドは、いわゆる、シェアードウォールヘッドであり、アクチュエータ１４は、左右に隣接する圧力室９の間で共用されている。アクチュエータ１４が共用されているので、互いに隣接する２つの圧力室９を同時に動作させることはできない。互いに隣接する圧力室９を同時に駆動しないように、所定数おきの圧力室から同時にインク滴を吐出可能であるように時分割駆動している。言い換えれば、Ｎ個ごとの圧力室から同時に駆動する信号を各圧力室に設けた電極に与え印字を制御している。ここでは５分割駆動を示している。

さらに、例えば、圧力室９ｃのインクを吐出させる場合、電極１２ａ、１２ｂ間及び電極１２ｄ、１２ｅ間にも電位差を生じさせることにより、アクチュエータ１４ｂ及び１４ｅを、圧力室９ｂ及び９ｄに発生する圧力振動が圧力室９ａ，９ｅに分散する方向に変形させる。

このように、インクを吐出させない圧力室に発生する圧力振動を分散させることにより、非吐出ノズルにおけるメニスカス振動の振幅を減らすことができる。この結果、メニスカス振動によりメニスカスがノズル面から盛り上がる現象を抑制することができるため、インク吐出時のメニスカスの位置のばらつきが小さくなり、インク滴の吐出速度のばらつきが抑制されて印字品質が向上する。

インクジェットヘッドを駆動信号により駆動する駆動信号発生器について述べる。
図３に示すように、駆動信号発生器は、駆動波形メモリ２１、Ｄ／Ａ変換器２２、増幅器２３、駆動信号選択手段２４、画像メモリ２５、デコーダ２６で構成されている。駆動波形メモリ２１は、後述するインクを吐出させる圧力室９に印加する駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５の波形情報と、インクを吐出させない圧力室９に印加する駆動信号ＩＮＡの波形情報を記憶している。Ｄ／Ａ変換器２２は、駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５、ＩＮＡの波形情報を受け取り、その波形情報をアナログ信号に変換する。増幅器２３はこのアナログ信号に変換された駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５、ＩＮＡを増幅し、駆動信号選択手段２４に供給している。駆動信号の選択は、画像メモリ２５に記憶した画像の各画素の階調情報を基に、デコーダ２６を通して行っている。デコーダ２６は画像メモリ２５に記録された各画素の階調情報からインク滴の吐出／非吐出を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号を発生し、駆動信号選択手段２４に供給している。そのＯＮ／ＯＦＦ信号にしたがって駆動信号選択手段２４は駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５、ＩＮＡの中から駆動信号を選択しインクジェットヘッドへ印加する。

ここでは、１画素につき最大で８値の階調記録を行う。すなわち、吐出体積が６ｐｌの第１ドロップ、吐出体積が１２ｐｌの第２ドロップ、吐出体積が２４ｐｌの第３ドロップの３滴のインク滴の吐出／非吐出を表１に示すように制御することにより８値の階調記録を行う。

駆動信号選択手段２４について詳述する。図４に示すように、駆動信号選択手段２４はアナログスイッチ２８ａ〜２８ｊを備え、デコーダ２６からのＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｊによりアナログスイッチ２８ａ〜２８ｊをそれぞれオン、オフ動作する。なお、図４は、図２に示した一部のヘッドの電極に対応したアナログスイッチ２８ａ〜２８ｊについて示しているが、実際にはインクジェットヘッド２７の全ての圧力室９の電極１２に対応してアナログスイッチは設けられる。

アナログスイッチ２８ａ〜２８ｅはＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｅがオンのとき、増幅器２３から入力した駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ａ〜１２ｅにそれぞれ供給し、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｅがオフのときには増幅器２３から入力した駆動信号ＩＮＡを選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ａ〜１２ｅにそれぞれ供給する。

アナログスイッチ２８ｆ〜２８ｊはＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｆ〜２９ｊがオンのとき、増幅器２３から入力した駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ｆ〜１２ｊにそれぞれ供給し、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｆ〜２９ｊがオフのときには増幅器２３から入力した駆動信号ＩＮＡをそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ｆ〜１２ｊにそれぞれ供給する。

駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５は５分割駆動の第１〜第５サイクルにそれぞれ対応している。例えば、あるタイミングにおいて、圧力室９ｃからインク滴を吐出させ、同じ動作タイミングにある５つ離れた圧力室９ｈからはインクを吐出させない場合、圧力室９ｃに対応するＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｃと、その左右のＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ、２９ｂ、２９ｄ、２９ｅをＯＮとし、圧力室９ｈに対応するＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｈと、その左右のＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｆ、２９ｇ、２９ｉ、２９ｊをＯＦＦとする。これらのＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｊにより、インク滴を吐出させる圧力室９ｃとその左右の圧力室９ａ、９ｂ、９ｄ、９ｅにはＡＣＴ３、ＡＣＴ１、ＡＣＴ２、ＡＣＴ４、ＡＣＴ５の各駆動信号を供給し、インクを吐出させない圧力室９ｈとその左右の圧力室９ｆ、９ｇ、９ｉ、９ｊにはＩＮＡの駆動信号を供給する。

駆動信号選択手段２４に供給されるインク吐出用の駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５及びインク非吐出用の駆動信号ＩＮＡについて述べる。
図５に、駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５と、駆動信号ＩＮＡの１印字周期分、すなわち、５サイクル分を示す。駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５は、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の３つの駆動信号で構成され、駆動信号ＩＮＡは駆動信号Ｗ４で構成される。駆動信号Ｗ１はインク滴を吐出する圧力室９の電極１２に印加される駆動信号である。

駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５は、それぞれ時分割された時間だけ位相が異なる。例えば、図２における圧力室９ｃからインク滴を吐出させる場合は第３サイクルであり、この第３サイクルにおいてＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｅをＯＮにすることにより、圧力室９ａと圧力室９ｅの電極１２ａと１２ｅには駆動信号Ｗ３が印加され、圧力室９ｂと圧力室９ｄの電極１２ｂと１２ｄには駆動信号Ｗ２が印加され、圧力室９ｃの電極１２ｃには駆動信号Ｗ１が印加される。

駆動信号Ｗ１〜Ｗ４について述べる。図６に示すように、駆動信号Ｗ１〜Ｗ４は、それぞれ体積が６ｐｌの第１ドロップを吐出させる期間にある駆動信号Ｗ１ａ、Ｗ２ａ、Ｗ３ａ、Ｗ４ａと、体積が１２ｐｌの第２ドロップを吐出させる期間にある駆動信号Ｗ１ｂ、Ｗ２ｂ、Ｗ３ｂ、Ｗ４ｂと、体積が２４ｐｌの第３ドロップを吐出させる期間にある駆動信号Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃ、Ｗ３ｃ、Ｗ４ｃとで構成されている。

例えば、図２における圧力室９ｃから第１ドロップを吐出させ、圧力室９ｈからは第１ドロップを吐出させない場合、図５に示す第３サイクルの第１ドロップの期間にＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｅをＯＮにし、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｆ〜２９ｊをＯＦＦにする。その結果、電極１２ｃにはＷ１ａの駆動信号が印加され、電極１２ｂ、１２ｄにはＷ２ａの駆動信号が印加され、電極１２ａ、１２ｅにはＷ３ａの駆動信号が印加され、電極１２ｆ〜１２ｊにはＷ４ａの駆動信号が印加される。

この結果、アクチュエータ１４ｃ、１４ｄは駆動信号Ｗ１ａとＷ２ａの電圧差により大きく変形して、圧力室９ｃから６ｐｌのインク滴が吐出する。アクチュエータ１４ｂと１４ｅは、駆動信号Ｗ２ａとＷ３ａの電圧差により圧力室９ｂ、９ｄに発生する圧力振動を圧力室９ａ、９ｅに分散させる方向に変形する。また、アクチュエータ１４ｆには、駆動信号Ｗ３ａとＷ４ａの電位差により、圧力室９ｅに発生する圧力によりアクチュエータ１４ｆが変形しようとするに抗する力が発生し、アクチュエータ１４ｆが実質的に変形しなくなる。

そのため、圧力室９ｃで吐出動作を行った際に圧力室９ｅに発生する圧力振動がアクチュエータ１４ｆを介して圧力室９ｆに漏洩する現象が遮断され、実質的にアクチュエータを介するクロストークを無視できる程度にすることができる。アクチュエータ１４ｇ〜１４ｊには、各アクチュエータを挟む電極１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ，１２ｊに同じ駆動信号Ｗ４ａが印加されるため、電界が生じない。そのため、アクチュエータ１４ｇ〜１４ｊは変形せず、圧力室９ｆ〜９ｊには圧力振動が生じない。従って、圧力室９ｈからはインクは吐出されない。

駆動信号Ｗ１〜Ｗ４の決定方法について述べる。駆動信号Ｗ１〜Ｗ４は、残留圧力振動の抑制、クロストークの防止、階調制御，アクチュエータの固有振動の抑制などの観点から望ましいメニスカス振動を定義しておき、このような振動をメニスカスに生じさせる駆動信号を、インクジェットヘッドの駆動信号に対するメニスカスの流速振動の応答特性を利用して逆算することによって求める。以下、駆動信号を逆算するために定義されたメニスカス振動を仮想メニスカス振動と称する。メニスカスの流速を単に流速と称する。

仮想メニスカス振動は駆動信号に対して線形なメニスカス振動であり、実際のインクジェットヘッドの吐出動作において生じるメニスカス振動から、ノズルからのインク吐出に伴うメニスカスの前進や、ノズルからインクが排出された後に発生するメニスカスの後退や、インクの表面張力等によるインクのリフィル作用に伴うメニスカスの前進などの非線形な成分を除去した仮想の振動である。

メニスカス振動の線形成分である仮想メニスカス振動は、インクが吐出しない程度に振幅を縮小した駆動信号をインクジェットヘッドに与えた場合に発生するメニスカス振動の振幅を拡大したものと考えることができる。図７に実際のメニスカス振動と仮想メニスカス振動の相違を示す。図中実線は仮想メニスカス振動を示し、図中点線は実際のメニスカス振動を示している。

図７に示されるように、仮想メニスカス振動はインクジェットヘッドから実際にインクを吐出させたときに生じるメニスカス振動とは異なるが、インクの吐出速度や吐出体積、インク吐出動作後の残留振動、ノズル間のクロストーク、アクチュエータの固有振動によるメニスカスの微振動など、インクジェットヘッドの吐出動作に重要な特性を反映している。また、実際のメニスカス振動は前述の非線形振動成分の影響すなわち駆動信号によるメニスカス振動とは無関係な要因の影響を受けるので、実際のメニスカス振動を駆動信号により制御することには限界がある。これに対し、仮想メニスカス振動は駆動信号によるメニスカス振動とは無関係な要因の影響を受けないので、駆動信号により制御することが十分可能である。従って、望ましい仮想メニスカス振動を定義し、それを生じさせる駆動信号をアクチュエータに与えることにより、インクの吐出速度や吐出体積、インク吐出動作後の残留振動、ノズル間のクロストーク、アクチュエータの固有振動によるメニスカスの微振動などに関して望ましい特性を得ることができる。

仮想メニスカス振動から駆動信号を逆算する過程について述べる。初めに、仮想メニスカス振動から駆動信号を逆算する過程で必要となる、インクジェットヘッドの駆動信号に対する流速振動の応答特性Ｒを求める。次に、求めた応答特性Ｒを基に仮想メニスカス振動から駆動信号を算出している。

応答特性Ｒは、テスト駆動信号ＶＴに対するノズル内の流速振動ＵＴから求める。具体的には、テスト駆動信号ＶＴ_１〜ＶＴ_１０を各々の電極１２ａ〜１２ｊに印加する。駆動信号ＶＴ_１は、図８に示すようなインクが吐出しない程度の低電圧の周期Ｔｃのノイズ波形であり、駆動信号ＶＴ_２〜ＶＴ_１０は０Ｖとする。周期Ｔｃは、インク吐出動作の時間より十分長くすることが望ましい。さらに、電極１２ｋに対しては電極１２ａと同じ駆動信号ＶＴ_１を印加することで、多数の圧力室に対して１０チャンネルおきの駆動パターンを適用する。そのような駆動パターンでヘッドを駆動するときのノズル１０ａ〜１０ｊ内のメニスカスの流速を各々ＵＴ_１〜ＵＴ_１０としたとき、図９に示すような周期Ｔｃの流速振動が発生する。ここでいうチャンネルとは１つのノズルに繋がる圧力室、電極を示し、仮想メニスカス振動の算出を説明するために用いている。この流速振動は、市販のレーザードップラー振動計、例えば（株）小野測器のＬＶ−１７１０を用い、インクジェットヘッドのノズル内のメニスカスに測定用レーザビームを照射することによって観測することができる。
続いて、下記の(1)式と(2)式を用いて、テスト駆動信号ＶＴと、流速振動ＵＴをフーリエ変換し、それぞれ電圧スペクトルＦＶＴと流速スペクトルＦＵＴに変換する。

ここで、ｍは、レーザードップラー振動計で観測された時系列流速データのデータ数である。レーザードップラー振動計で観測された流速データのサンプリング時間をｄｔとすれば、ｍはＴｃ／ｄｔの値となる。添字のｉは、チャンネル番号を示す１から１０までの整数であり、この番号は電極１２ａ〜１２ｊ、又は、ノズル１０ａ〜１０ｊに対応している。また、添字のｊは、時系列データにおいて先頭からｊ番目のデータを示す１〜ｍまでの整数である。ｊ番目のデータは、時刻ｊ×ｄｔのデータを示している。添字のｋは、周波数系列データにおいて先頭からｋ番目のデータを示す１〜ｍまでの整数である。ｋ番目のデータは、周波数（ｋ−１）／Ｔｃのデータを示している。Ｉは虚数単位である。ここで述べた添字の記法は以下の説明においても用いることとする。ＶＴ_ｉ、ＵＴ_ｉは時間間隔ｄｔで長さｍの時系列データであり、また、ＦＶＴ_ｉ、ＦＵＴ_ｉは、周波数間隔１／（ｍ dt）おきの周波数系列データである。

電圧スペクトルＦＶＴ_ｉ，ｋは、駆動信号ＶＴ_ｉの周波数（ｋ−１）／Ｔｃにおける電圧振幅と位相を複素数の形で表している。また、流速スペクトルＦＵＴ_ｉ，ｋは、流速振動ＵＴ_ｉの周波数（ｋ−１）／Ｔｃにおける流速振幅と位相を複素数の形で表している。
次に電圧スペクトルＦＶＴと流速スペクトルＦＵＴから、下記(3)式により応答特性Ｒ
を求める。

Ｒ_ｉ，ｋ＝ＦＵＴ_ｉ，ｋ／ＦＶＴ_１，ｋ …(3)
Ｒ_ｉ，ｋは、駆動信号ＶＴ_１に対するノズル内のメニスカス流速ＵＴ_ｉの周波数（ｋ−１）／Ｔｃにおける振幅と位相の変化を複素数の形で示している。Ｒ_ｉを各チャンネルの応答特性とするとき、Ｒ_１〜Ｒ_１０の絶対値を図１０に示し、位相角を図１１に示す。図１０のｆmaxは、ノズル１０内のメニスカスが、駆動信号に対して低周波領域から連続して応答可能な周波数領域の上限の周波数である。

ここでは、テスト駆動信号ＶＴとしてノイズ波形を用いた場合について説明したが、テスト駆動信号として周波数可変の正弦波や余弦波を用い、各周波数におけるメニスカス流速振動の振幅と位相を測定することによって応答特性Ｒを求めることも可能である。

次に、上記方法で求めた応答特性Ｒを用い、仮想メニスカス振動から駆動信号を決定する方法について述べる。
図１２は仮想メニスカス振動の変位Ｘを示す図である。例えば、圧力室９ｃから第１〜第３ドロップを吐出させ、圧力室９ｈからはインクを吐出させない場合、ノズル１０ａ〜１０ｊの仮想メニスカス振動の変位はそれぞれＸ_１〜Ｘ_１０となる。圧力室の仮想メニスカス変位のプラス側の山のピークが各ドロップのインクの吐出体積に相当する。

仮想メニスカス変位Ｘ_ｉに対応する仮想メニスカス流速Ｕ_ｉを求める。仮想メニスカス流速Ｕ_ｉは、下記(4)式により求められる。

Ｕ_ｉ＝ｄ／ｄｔ・Ｘ_ｉ …(4)
図１３に、上記(4)式により求めた仮想メニスカス流速Ｕ_１〜Ｕ_１０を示す。
次に、下記(5)を用いて仮想メニスカス流速Ｕのフーリエ変換を行い、仮想メニスカス流速Ｕの流速スペクトルＦＵを得る。

ここで、Ｕ_ｉは時間間隔ｄｔで長さｍの時系列データであり、Ｕ_ｉ，ｊは、Ｕ_ｉの先頭からｊ番目のデータである。また、流速スペクトルＦＵ_ｉ，ｋは、仮想メニスカス流速Ｕ_ｉ周波数（ｋ−１）／Ｔｃにおける流速振幅と位相を複素数の形で表している。このようにして得られた流速スペクトルＦＵのうち、ＦＵ₃の絶対値を図１４に示す。この流速スペクトルＦＵの周波数の大部分は、図１４に示すように前述した周波数ｆmaxより低い周波数に含まれることが望ましい。

次に、インクジェットヘッドの応答特性Ｒと仮想メニスカス振動の流速スペクトルＦＵとから、駆動信号の電圧スペクトルＦＶＡを求める。応答特性行列［Ｒ］_ｋを下記(6)式、電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝_ｋを下記(7)式、仮想メニスカス振動の流速ベクトル｛ＦＵ｝_ｋを下記(8)式としたとき、下記(9)式により周波数（ｋ−１）／Ｔｃにおける電圧ベクトルＦＶＡ_ｋが求められる。

(7)式および(9)式で得られた電圧スペクトルＦＶＡ_ｉ，ｋは、仮想メニスカス流速Ｕ_ｉを発生させる駆動信号ＶＡ_ｉの、周波数（ｋ−１）／Ｔｃにおける電圧振幅と位相を複素数の形で表している。また、(6)式で得られる［Ｒ］_ｋのａ行ｂ列目の要素は、ｂ番目のチャンネルの周波数（ｋ−１）／Ｔｃの電圧振動に対するａ番目のチャンネルに設けられたノズル内のメニスカス流速振動の振幅と位相の変化を複素数の形で表している。［Ｒ］_ｋ ^−１は［Ｒ］_ｋの逆行列である。逆行列の演算は、WOLFRAM RESEARCH社のMATHEMATICAなどの数式解析ソフトウエアにより行うことができる。

次に、駆動信号ＶＡ_ｉを求める。駆動信号ＶＡ_ｉは、電圧スペクトルＦＶＡ_ｉを、下記(10)式により逆フーリエ変換することにより求めることができる。

ここで、Ｒｅ［ｚ］は、複素数ｚ＝ａ＋ｂＩの実数部ａを得る関数である。ＶＡ_ｉ，ｊは、仮想メニスカス流速Ｕを発生させる駆動信号ＶＡの、ｉ番目のチャンネルの時刻ｊ×ｄｔにおける電圧値である。

得られた駆動信号ＶＡ_ｉを図１に示すヘッドに印加する。すなわちＶＡ_１〜ＶＡ_１０をそれぞれ電極１２ａ〜１２ｊに印加すると、ノズル１０ａ〜１０ｊ内のメニスカスに仮想メニスカス変位Ｘ_１〜Ｘ_１０を生じさせることになる。

また、ｍ′は、
ｍ′≦ｆmax・Ｔｃ
となる最も大きい整数である。このように逆フーリエ変換の周波数の上限をｆmaxとすることにより、駆動信号ＶＡの周波数成分の上限値がｆmaxに定められる。

駆動信号の波形を仮想メニスカス振動からフーリエ変換を用いて逆算する場合、演算を行う周波数の範囲をインクジェットヘッドが応答する周波数の範囲である０〜ｆmaxに制限することにより、計算結果が発散することを防止できる。計算の結果得られた波形の駆動信号が十分な精度で仮想メニスカス振動を再現するためには、ｆmaxが流速スペクトルＦＵの周波数成分の大部分を含んでいることが望ましい。駆動信号ＶＡの電圧変動が現れる期間や電圧振幅は、圧力室の長さＬなどのインクジェットヘッドの寸法によって変化する。圧力室の長さＬは、電圧変動が現れる期間が所定の範囲内で、電圧振幅が最も小さくなる値に定められることが望ましい。以上のようにして得られた駆動信号ＶＡ（ＶＡ_１〜ＶＡ_１０）を図１５に示す。

以上のようにして得られた駆動信号ＶＡは、そのままインクジェットヘッドの駆動信号として用いることが可能である。駆動信号ＶＡをそのまま駆動信号として用いる代わりに、駆動信号ＶＡから図１５に点線で示すような基準電圧波形ＶＲＥＦ（ＶＲＥＦ_１〜ＶＲＥＦ_１０）との差を計算して、図１６に示す駆動信号ＶＢ（ＶＢ_１〜ＶＢ_１０）を得ることにより、第１ドロップから第３ドロップまでの駆動信号の長さを短縮できる。このことにより、インクジェットヘッドの駆動周期を短縮でき、印刷速度を向上させることができる。

得られた駆動信号ＶＢは、そのままインクジェットヘッドの駆動信号として用いることが可能である。さらに下記(11)式で算出した駆動信号ＶＤを用いることにより、駆動信号の電圧振幅を小さくできる。電圧振幅を減らすことで、駆動回路のコストを低減でき、安価なインクジェット記録装置を提供できる。図１７に、駆動信号ＶＤ_１〜ＶＤ_１０を示す。

ＶＤ_ｉ，ｊ＝ＶＢ_ｉ，ｊ−ＭＩＮ［ＶＢ_１，ｊ，ＶＢ_２，ｊ，…ＶＢ_１０，ｊ］ …(11)
ここで、ＭＩＮ［ＶＢ_１，ｊ，ＶＢ_２，ｊ，…］は、［ ］内の値のうち最小の値を示す関数である。この計算で求めた駆動信号ＶＤ_３は駆動信号Ｗ１になり、駆動信号ＶＤ_２またはＶＤ_４は駆動信号Ｗ２になり、駆動信号ＶＤ_１またはＶＤ_５は駆動信号Ｗ３になり、駆動信号ＶＤ_６〜ＶＤ_１０のいずれかは駆動信号Ｗ４になる。こうして、インクを吐出する圧力室９ｃを駆動するアクチュエータ１４ｃ、１４ｄに印加される駆動信号ＶＥは、ＶＤ_３−ＶＤ_２で算出され、図１８に示す駆動信号となる。

以上述べた駆動信号の作成方法をインクジェット記録装置の製造に応用するには、以下の手順で行う。まず、ノイズ波形あるいは正弦波などのテスト駆動信号を用い、製造されたインクジェットヘッドの電圧信号に対するメニスカスの応答特性Ｒを測定する。次に、応答特性Ｒと、あらかじめ定められた仮想メニスカス振動をもとに、(4)式〜(10)式により駆動信号の波形を演算により作成する。次に、必要に応じて(11)式などにより駆動信号の波形を変形する。最後に、得られた駆動信号の波形をインクジェット記録装置の駆動波形メモリ２１に記憶させる。

仮想メニスカス振動について、図１２及び図１３を用いて詳細に述べる。
１画素を形成するために吐出体積が異なる複数のインクドロップを選択的に吐出させる場合、各ドロップの吐出速度が各々大きく異なると、インク滴の着弾位置精度が低下したり、インク吐出動作が不安定になる。各ドロップの吐出速度を適当な範囲内に収めることが困難になり、吐出速度が低すぎることによる着弾位置精度の悪化や吐出速度が大きすぎることによる動作安定性の悪化を招く。吐出速度は、インクの吐出時間をｓｔ、インク吐出時のメニスカス変位をａとするとき、おおむねａ／ｓｔの値によって定まる。

この実施例は、図１２で示すように、インクを吐出させるノズル１０ｃの仮想メニスカス振動の変位Ｘ_３を例示している。第１ドロップ、第２ドロップ、第３ドロップの吐出時の吐出時間をそれぞれｓｔ１、ｓｔ２、ｓｔ３とし、インク吐出時の仮想メニスカス変位の動きをａ１、ａ２、ａ３とするとき、
ａ１／ｓｔ１≒ａ２／ｓｔ２≒ａ３／ｓｔ３
としている。吐出時間と仮想メニスカスの変位量の比を一定にするように仮想メニスカス振動を定めることにより、異なる吐出体積のインクドロップを略一定の速度で吐出できる。

また、各ドロップの仮想メニスカス変位の終端に、変位が０で、かつ変位の時間微分、すなわち流速が０となるタイミングを設けることにより、各ドロップの吐出動作終了後の残留振動を実質的に０にしている。このことにより、例えば、第２ドロップを吐出させる場合、第１ドロップを吐出させたか否かによる吐出速度の変動を防止でき、各ドロップの吐出速度を均一化できる。

また、図１３において、インクを吐出させないノズル１０ａ,１０ｂ，１０ｄ,１０ｅの流速振動Ｕ_１,Ｕ_２，Ｕ_４,Ｕ_５は、インクを吐出させるノズル１０ｃの流速振動Ｕ_３の−１／４になっている。すなわち、図１３に示す仮想メニスカス流速は、インク吐出ノズル１０ｃのインク吐出に伴う隣接ノズル１０ｂ,１０ｄの流速振動を、隣接ノズルを含むインク非吐出ノズル１０ａ,１０ｂ,１０ｄ,１０ｅに対して均一に分散させる。このように仮想メニスカス流速を定めて駆動波形を演算することにより，実際のメニスカスにおいても非吐出ノズルに対してインク吐出動作に伴う流速振動を均一に分散させることができる．流速振動の振幅と圧力振動の振幅が比例することから、図１３に示す仮想メニスカス流速は、インクを吐出させる圧力室９ｃのインク吐出動作に伴う、隣接圧力室９ｂ,９ｄの圧力振動を、インクを吐出させない圧力室に対して均一に分散させるとも言える。さらに、このような圧力振動は、圧力室の容積の変化により発生することから、図１３に示す仮想メニスカス流速は、インクを吐出させない圧力室９ａ,９ｂ,９ｄ,９ｅの容積を均一に可変させるとも言える。すなわち、図１３に示す仮想メニスカス流速を用いて駆動信号の波形を演算することにより、インクを吐出させない圧力室の容積を均一に可変させる駆動信号が得られる。

非吐出ノズルにおいて、メニスカスの盛り上がりを生じさせる力は、おおむね各ノズルの流速振幅の２乗に比例する。そのため、非吐出ノズルに対してインク吐出動作に伴う流速振動を均一に分散させることで非吐出ノズル全体としてメニスカスの盛り上がりを生じさせる力を最小にすることができる。流速振動を均一に分散させることで、メニスカスがノズル面から盛り上がる現象を抑制することができ、インク吐出時に発生するメニスカスの位置のばらつきが小さくなり、インク滴の吐出速度のばらつきを抑制でき、印字品質を向上できる。

図１９はインクジェットヘッドに対して上述した制御が行われるインクジェット記録装置の要部外観を示す斜視図である。このインクジェット記録装置は、例えば、４個のインクジェットヘッド２７_１，２７_２，２７_３，２７_４を、基板２８を挟んで、千鳥状に配置して１つのラインヘッド２９を構成している。

ラインヘッド２９は媒体搬送ベルト３０から所定の隙間だけ離れた位置に設置されている。媒体搬送ベルト３０は搬送ローラ３１によって矢印の方向に駆動するもので、用紙などの記録媒体３２を上面に密着した状態で搬送する。記録媒体３２がラインヘッド２９の下を通過するとき、各インクジェットヘッド２７1〜２７4から下向きにインク滴を吐出し、このインク滴を記録媒体３２に付着させて印刷を行う。なお、記録媒体３２を媒体搬送ベルト３０に密着させる方法としては、静電気や空気流により吸着させる方法や、記録用紙の端を部材で押さえる方法など、周知の方法を用いることができる。

ラインヘッド２９の各インクジェットヘッド２７_１〜２７_４は圧力室のノズルから吐出するインク滴のタイミングをインクジェットヘッド間で調整することで、各インクジェットヘッド２７_１〜２７_４により記録媒体３２に対して同一ラインを印刷できるようになっている。

この実施の形態では駆動回路として、インクを吐出させる圧力室９に印加する駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５の波形情報及びインクを吐出させない圧力室９に印加する駆動信号ＩＮＡの波形情報を記憶した駆動波形メモリ２１を設け、この駆動波形メモリ２１から駆動信号を読み出し、それを駆動信号選択手段２４にて選択するようにしたが必ずしもこれに限定するものではない。

例えば、図２０に示すように、仮想メニスカス振動情報を記憶した仮想メニスカス振動メモリ３３と、応答特性Ｒ情報を記憶した応答特性メモリ３４と、演算手段３５を備えたインクジェット記録装置とすることも可能である。そのインクジェット記録装置内で、演算手段３５にて、仮想メニスカス振動メモリ３３の仮想メニスカス振動の変位から仮想メニスカス流速Ｕを求め、この仮想メニスカス流速Ｕから流速スペクトルＦＵを求め、この流速スペクトルＦＵと応答特性メモリ３４に記憶した応答特性Ｒとから、駆動信号の電圧スペクトルＦＶＡを求め、さらに(10)式および(11)式の演算を行って駆動信号をＷ1、Ｗ2、Ｗ3、Ｗ4を求めて駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５、ＩＮＡを得るようにし、この駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ５、ＩＮＡを駆動信号選択手段２４にて選択し、インク吐出制御をおこなうようにしてもよい。

この場合、演算手段３５でｆmax以上の電圧波形ＶＡの周波数成分をカットするか、あらかじめ仮想メニスカス振動メモリ３３に記憶される仮想メニスカス振動あるいは応答特性メモリ３４に記憶される応答特性のｆmax以上の周波数成分をカットしておくことが演算を簡単にするために望ましい。

この場合、演算手段３５でｆmax以上の電圧波形ＶＡの周波数成分をカットするか、あらかじめ仮想メニスカス振動メモリ３３に記憶される仮想メニスカス振動あるいは応答特性メモリ３４に記憶される応答特性のｆmax以上の周波数成分をカットしておくことが演算を簡単にするために望ましい。

（第２の実施の形態）
この実施の形態は、インクジェットヘッドを４分割駆動する場合について述べる。なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

４分割駆動の場合は、圧力室９ａ〜９ｊにおいて、例えば、圧力室９ｃ，９ｇが同じサイクルでインク吐出タイミングとなり、圧力室９ｃからも圧力室９ｇからもインクを吐出するときには図２１の(a)に示すようにアクチュエータ１４ａ〜１４ｊが変形動作し、圧力室９ｃからはインクを吐出させるが圧力室９ｇからはインクを吐出させないときには図２１の(b)に示すようにアクチュエータ１４ａ〜１４ｊが変形動作する。

このような駆動制御を行う駆動信号選択手段の構成も５分割駆動のときとは異なり、図２２の構成になる。すなわち、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｊによりアナログスイッチ２８ａ〜２８ｊをそれぞれオン、オフ動作する。アナログスイッチ２８ａ〜２８ｄはＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｄがオンのとき、入力した駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ａ〜１２ｄにそれぞれ供給し、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｄがオフのときには入力した駆動信号ＩＮＡ１〜ＩＮＡ４をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ａ〜１２ｄにそれぞれ供給する。

アナログスイッチ２８ｅ〜２８ｈはＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｅ〜２９ｈがオンのとき、入力した駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ｅ〜１２ｈにそれぞれ供給し、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｅ〜２９ｈがオフのときには入力した駆動信号ＩＮＡ１〜ＩＮＡ４をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ｅ〜１２ｈにそれぞれ供給する。

アナログスイッチ２８ｉ，２８ｊ，…はＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｉ，２９ｊ，…がオンのとき、入力した駆動信号ＡＣＴ１，ＡＣＴ２，…をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ｉ，１２ｊ，…にそれぞれ供給し、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｉ，２９ｊ，…がオフのときには入力した駆動信号ＩＮＡ１，ＩＮＡ２，…をそれぞれ選択してインクジェットヘッド２７の電極１２ｉ，１２ｊ，…にそれぞれ供給する。

駆動信号ＡＣＴ１〜４は、それぞれ４分割駆動における第１〜第４サイクルに対応している。例えば、図２１の(b)に示すように、あるタイミングにおいて、圧力室９ｃからインクを吐出させ、同じ動作タイミングにある圧力室９ｇからはインクを吐出させない場合、圧力室９ｃに対応するＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｃと、片側２つと、反対側１つの３つのＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ，２９ｂ，２９ｄをＯＮとし、圧力室９ｇに対応するＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｇと、片側２つと、反対側１つの３つのＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｅ，２９ｆ，２９ｈをＯＦＦとすることにより、インクを吐出させる圧力室９ｃと片側２つと反対側１つの圧力室９ａ，９ｂ，９ｄにはＡＣＴ信号を供給し、インクを吐出させない圧力室９ｇと、片側２つと反対側１つの圧力室９ｅ，９ｆ，９ｈにはＩＮＡ信号を供給する。

駆動信号選択手段に供給される駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４及びＩＮＡ１〜ＩＮＡ４について述べる。

図２３に、インク吐出用の駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４と、インク非吐出用の駆動信号ＩＮＡ１〜ＩＮＡ４の１印字周期分を示す。駆動信号ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４は、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の３つの駆動信号から構成され、ＩＮＡ１〜ＩＮＡ４はＷ３，Ｗ４，Ｗ５の３つの駆動信号から構成されている。ＡＣＴ１〜ＡＣＴ４は、それぞれ時分割された時間だけ位相が異なる。例えば、圧力室９ｃからインクを吐出させる場合、第３サイクルにおいてＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｄをＯＮにすることにより、圧力室９ａにはＷ３，圧力室９ｂと９ｄにはＷ２，圧力室９ｃにはＷ１の駆動信号が供給される。

駆動信号Ｗ１〜Ｗ５について述べる。図２４に示すように、駆動信号Ｗ１〜Ｗ５は、それぞれ体積が６ｐｌの第１ドロップを吐出させる期間にある駆動信号Ｗ１ａ、Ｗ２ａ、Ｗ３ａ、Ｗ４ａ、Ｗ５ａと、体積が１２ｐｌの第２ドロップを吐出させる期間にある駆動信号Ｗ１ｂ、Ｗ２ｂ、Ｗ３ｂ、Ｗ４ｂ、Ｗ５ｂと、体積が２４ｐｌの第３ドロップを吐出させる期間にある駆動信号Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃ、Ｗ３ｃ、Ｗ４ｃ、Ｗ５ｃとで構成されている。

例えば、圧力室９ｃから第１ドロップを吐出させ、圧力室９ｇからは第１ドロップを吐出させない場合、第３サイクルの第１ドロップの期間にＯＮ／ＯＦＦ信号２９ａ〜２９ｄをＯＮにし、ＯＮ／ＯＦＦ信号２９ｅ〜２９ｈをＯＦＦにする。その結果、電極１２ｃにはＷ１ａの駆動信号が印加され、電極１２ｂ，１２ｄにはＷ２ａの駆動信号が印加され、電極１２ａ，１２ｅにはＷ３ａの駆動信号が印加され、電極１２ｆ，１２ｈにはＷ４ａの駆動信号が印加され、電極１２ｇにはＷ５ａの駆動信号が印加される。

この結果、図２１の(b)に示すように、アクチュエータ１４ｃ，１４ｄは駆動信号Ｗ１ａとＷ２ａの電圧差により大きく変形して圧力室９ｃから６ｐｌのインク滴が吐出する。アクチュエータ１４ｂ,１４ｅは駆動信号Ｗ２ａとＷ３ａの電圧差により圧力室９ｂ，９ｄに発生する圧力振動を圧力室９ａ，９ｅに分散させる方向に変形する。アクチュエータ１４ｆは、駆動信号Ｗ３ａとＷ４ａの電位差により、圧力室９ｇから第１ドロップを吐出させる場合と同じように変形する。そのため、圧力室９ｃで吐出動作を行った際に圧力室９ｅに発生する圧力振動が、圧力室９ｇの吐出動作を行った場合と同じになり、実質的にクロストークを０にすることができる。

アクチュエータ１４ｇ，１４ｈは、駆動信号Ｗ４ａとＷ５ａの電位差により、圧力室９ｇで発生する圧力振動を分散させるように変形する。このようにすることにより、圧力室９ｆから９ｈに発生する圧力振動は微小になり、非吐出ノズル１０ｆ〜１０ｈにおけるメニスカスの盛り上がり現象などの印字品質に対する悪影響を低減できる。

この実施の形態においても駆動信号の作成方法は前述した第１の実施の形態と同様である。すなわち、図２５に仮想メニスカス変位Ｘを示すように、例えば、圧力室９ｃから第１〜第３ドロップを吐出させ、圧力室９ｇからはインクを吐出させない場合、ノズル１０ａ〜１０ｈの仮想メニスカス変位はそれぞれＸ_１〜Ｘ_８となる。また、この実施の形態におけるノズル１０ａ〜１０ｈの仮想メニスカス流速Ｕを図２６に示し、駆動信号ＶＡを図２７に示し、駆動信号ＶＢを図２８に示し、駆動信号ＶＤを図２９に示す。

図２６において非吐出ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｄの流速振動Ｕ_１，Ｕ_２，Ｕ_４は、吐出ノズル１０ｃの流速振動Ｕ_３の−１／３になっている。このような構成において、図２１の(a)に示すように、ノズル１０ｃ，１０ｇからインクを同時に吐出させる場合には、非吐出ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｈの流速振動Ｕ_１，Ｕ_２，Ｕ_４，Ｕ_５，Ｕ_６，Ｕ_８は、図３０に示すように、吐出ノズル１０ｃ，１０ｇの流速振動Ｕ_３，Ｕ_７に対して−１／３になる。すなわち、吐出ノズル１０ｃ，１０ｇのインク吐出に伴う、隣接ノズル１０ｂ，１０ｄ，１０ｆ，１０ｈの流速振動Ｕ_２，Ｕ_４，Ｕ_６，Ｕ_８を、非吐出ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｈに対して均一に分散させることができる。このように仮想メニスカス流速を定めて駆動波形を演算することにより，実際のメニスカスにおいても非吐出ノズルに対してインク吐出動作に伴う流速振動を均一に分散させることができる。

流速振動の振幅と圧力振動の振幅が比例するので、インクを吐出させる圧力室９ｃ，９ｇのインク吐出動作に伴う隣接圧力室９ｂ，９ｄ，９ｆ，９ｈの圧力振動を、インクを吐出させない圧力室に対して均一に分散させることができることになる。さらに、このような圧力振動は、圧力室の容積の変化により発生することから、図３０に示す仮想メニスカス流速振動は、インクを吐出させない圧力室９ａ,９ｂ,９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｈの容積を均一に可変できるとも言える。すなわち、図３０に示す仮想メニスカス流速振動を用いて駆動信号の波形を演算することにより、インクを吐出させない圧力室の容積を均一に可変させる駆動信号を得ることができる。

非吐出ノズルにおいて、メニスカスの盛り上がりを生じさせる力は、各ノズルの流速の２乗に略比例する。そのため、非吐出ノズルに対してインク吐出動作に伴う流速振動を均一に分散させることで非吐出ノズル全体としてメニスカスの盛り上がりを生じさせる力を最小にすることができる。

ここで、圧力室９ｃと９ｇから同時にインクを吐出させ、続いて、圧力室９ｄと９ｈから同時にインクを吐出させ、その後も、順次、圧力室９ｅと９ｉ、圧力室９ｆと９ｊから同時にインクを吐出させた場合の、ノズル１０ｃ〜１０ｆのメニスカス変位を数値解析シミュレーションした結果を図３１に示す。図中実線は本実施の形態を示し、インクを吐出しない圧力室の容積を均一に可変させた場合を示している。また、点線は、従来に見られるように、インクを吐出しない圧力室の容積を不均一に可変させた場合を示している。不均一にさせた場合の容積変化の比は、１／４：１／４：１／２としている。また、図中矢印は、各ノズルにおいてインクの吐出が開始されるタイミングを示している。

図３１は、インクを吐出しない圧力室の容積を均一に可変させた場合（実線）と不均一に可変させた場合（点線）での、ノズル１０ｃ内のメニスカス変位を示している。この図から、１回目のインク吐出した後のメニスカスの盛り上がりは、実線で示している均一に可変させる形態の方が、点線で示すよりも抑制されていることがわかる。これによって、２回目の吐出動作により吐出するインク滴の速度の低下を抑制し、印字品質を改善できる効果が得られる。

なお、前述した各実施の形態は、５分割駆動と４分割駆動について述べたがこれに限定するものではなく、６分割以上であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す縦断面図。 同実施の形態に係るインクジェットヘッドのアクチュエータの動作を示す横断面図。 同実施の形態に係るインクジェットヘッドを駆動する駆動回路の構成を示すブロック図。 同実施の形態における駆動信号選択手段の回路構成を示す図。 同実施の形態における駆動信号選択手段に入力する駆動信号を示す図。 同実施の形態における駆動信号選択手段に入力する駆動信号を構成する個々の駆動信号を詳細に示す図。 実際のメニスカス振動と仮想メニスカス振動の相違を示す図。 同実施の形態におけるヘッド周波数応答特性測定用の駆動信号を示す図。 同実施の形態におけるヘッド周波数応答特性測定用の駆動信号に対するメニスカスの流速振動を示す図。 同実施の形態におけるヘッドの応答特性の絶対値を示す図。 同実施の形態におけるヘッドの応答特性の位相角を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス振動を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス流速を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス流速の周波数成分を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス流速とヘッド応答特性から演算された駆動信号波形を示す図。 図１５の駆動信号を補正した駆動信号を示す図。 図１６の駆動信号を変形した駆動信号を示す図。 同実施の形態においてインクを吐出する圧力室を駆動するアクチュエータに印加される駆動信号を示す図。 同実施の形態におけるインクジェット記録装置の要部外観を示す斜視図。 同実施の形態おけるインクジェットヘッドを駆動する駆動回路の他の構成例を示すブロック図。 本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドのアクチュエータの動作を示す横断面図。 同実施の形態における駆動信号選択手段の回路構成を示す図。 同実施の形態における駆動信号選択手段に入力する駆動信号を示す図。 同実施の形態における駆動信号選択手段に入力する駆動信号を構成する個々の駆動信号を詳細に示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス振動を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス流速の一例を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス流速とヘッド応答特性から演算された駆動信号波形を示す図。 図２７の駆動信号を補正した駆動信号を示す図。 図２８の駆動信号を変形した駆動信号を示す図。 同実施の形態における仮想メニスカス流速の他の一例を示す図。 同実施の形態における一部のノズルにおけるメニスカス変位を従来と比較して示す図。

符号の説明

９，９ａ〜９ｋ…圧力室、１０…ノズル、１２，１２ａ〜１２ｋ…電極、１４ａ〜１４
ｋ…アクチュエータ、２１…駆動波形メモリ、２４…駆動信号選択手段、２７…インクジ
ェットヘッド。

Claims (4)

1. インクを吐出させる複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この各圧力室にインクを供給するインク供給手段と、前記各圧力室に対応して配置した複数の電極と、前記各圧力室間を隔てる側壁を形成し、駆動信号に応じて変形駆動し圧力室の容積を可変させるアクチュエータを有するインクジェットヘッドと、
   前記圧力室を駆動する前記駆動信号を各々の圧力室の電極に供給する駆動信号発生手段を備え、
   前記駆動信号発生手段は、連続するＮ（＞＝４）個の圧力室のうち１つからインクを吐出させると同時に、前記Ｎ個の圧力室のうち残りの圧力室の容積を実質的に均一に変形させる前記駆動信号を発生するもので、かつ、前記残りの圧力室のうち前記インクを吐出するノズルに連通する圧力室に隣接する圧力室に印加する駆動信号と、この圧力室に更に隣接する圧力室に印加する駆動信号とを異ならせるものであり、インクジェットヘッドの駆動信号に対するメニスカス流速振動の周波数応答特性を求めるとともに、駆動信号に対して線形な仮想メニスカス振動の変位に対応する仮想メニスカス流速として、インクを吐出するノズルに対応する仮想メニスカス流速と、複数のインクを吐出しないノズルに各々対応して実質的に均一の流速振幅を有する仮想メニスカス流速を求めて前記仮想メニスカス流速のフーリエ変換を行い、さらに、複数のノズルにおける仮想メニスカス流速のフーリエ変換結果の流速ベクトルを｛ＦＵ｝、インクジェットヘッドの駆動信号に対する各ノズル内のメニスカス流速振動の周波数応答特性の行列を［Ｒ］としたとき、電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝を、［Ｒ］ ^−１ ・｛ＦＵ｝によって求め、さらに、この電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝を逆フーリエ変換することによって前記駆動信号を得ることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記駆動信号を得るための演算は、所定の周波数以下の周波数成分に対してのみ行うことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. インクを吐出させる複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この各圧力室にインクを供給するインク供給手段と、前記各圧力室に対応して配置した複数の電極と、前記各圧力室間を隔てる側壁を形成し、駆動信号に応じて変形駆動し圧力室の容積を可変させるアクチュエータを有するインクジェットヘッドと、
   前記圧力室を駆動する前記駆動信号を各々の圧力室の電極に供給する駆動信号発生手段を備え、
   前記駆動信号発生手段は、連続するＮ（＞＝４）個の圧力室のうち１つからインクを吐出させると同時に、前記Ｎ個の圧力室のうち残りの圧力室に連通するノズル内のインクメニスカスの流速振幅を実質的に均一にさせる前記駆動信号を発生するもので、かつ、前記残りの圧力室のうち前記インクを吐出するノズルに連通する圧力室に隣接する圧力室に印加する駆動信号と、この圧力室に更に隣接する圧力室に印加する駆動信号とを異ならせるものであり、インクジェットヘッドの駆動信号に対するメニスカス流速振動の周波数応答特性を求めるとともに、駆動信号に対して線形な仮想メニスカス振動の変位に対応する仮想メニスカス流速として、インクを吐出するノズルに対応する仮想メニスカス流速と、複数のインクを吐出しないノズルに各々対応して実質的に均一の流速振幅を有する仮想メニスカス流速を求めて前記仮想メニスカス流速のフーリエ変換を行い、さらに、複数のノズルにおける仮想メニスカス流速のフーリエ変換結果の流速ベクトルを｛ＦＵ｝、インクジェットヘッドの駆動信号に対する各ノズル内のメニスカス流速振動の周波数応答特性の行列を［Ｒ］としたとき、電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝を、［Ｒ］ ^−１ ・｛ＦＵ｝によって求め、さらに、この電圧ベクトル｛ＦＶＡ｝を逆フーリエ変換することによって前記駆動信号を得ることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 前記駆動信号を得るための演算は、所定の周波数以下の周波数成分に対してのみ行うことを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。

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