JP4907849B2 - インク滴吐出方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット方式によるインク滴吐出方法及びその装置に関するものである。

最近の先行技術のオンディマンド型のインクジェット式の記録ヘッドにおいては、特許文献１等に開示されているように、キャビティユニットに、複数個のノズルとそれに対応するキャビティ（インクチャンネル、圧力室）を列状（ほぼ直線状）に備え、各圧力室にインクを供給するように構成する一方、キャビティユニットの背面側には、圧電セラミックス板（圧電シート）を挟んでコモン電極と個別電極とを交互に積層して構成された圧電アクチュエータであって、その圧電シートの積層方向に対向する前記個別電極とコモン電極との間の圧電シートの部分である活性部が圧力室の上方にて平面視で重なるように接合された構成が開示されている。この構成によれば、圧電アクチュエータの各活性部に電圧印加することで、その活性部が変形し、対応する圧力室の容積が減少すると、そのキャビティ内のインクがノズルから吐出されて、被記録媒体にインクドットとして記録できるようにしていた。この記録ヘッドは、被記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向、用紙の幅方向））に沿って往復移動可能に構成されており、例えば、７５個のノズルが１インチの長さの間に一定ピッチで配置されたノズル列の延びる方向は被記録媒体の搬送方向（副走査方向）と平行状である。

そして、その記録ヘッドの駆動装置として、主走査方向に沿って順次形成すべきドット情報に基づき、予め定められた吐出周期において、選択的に駆動波形（駆動パルス信号）を出力することによりキャビティ（圧力室）内のインクを被記録媒体（用紙）に向かって吐出する。

ところで、特許文献１でも指摘されているように、インク滴の吐出の際に、その液滴以外にサテライトと呼ばれる余分な液滴が発生することがある。これは、複数の液滴で１つのインクドットを形成するために連続して吐出した後など、主となる液滴の吐出後も圧力室内の圧力変動が十分納まらず、残存圧力によってインクが飛び出してしまうのが主な原因である。サテライトが発生すると、記録の仕上がりが本来のそれからかけ離れたものとなってしまう。特に、現在形成しているインクドットがインク液滴量が大きい場合のサテライトのインク液滴量も比例的に大きくなるから、その次に、同じノズルによってインクドットを形成しない場合には、サテライトがこのインクドット位置に飛散すると、目立つので深刻である。また、サテライトが形成されなくても、圧力変動により次のインクドット形成が不安定になることがある。

そこで、従来よりサテライトの発生を防いだり、不安定な吐出を防ぐために駆動波形にキャンセルパルスを挿入することが行なわれたり、特許文献１にて提案したように、隣接する２つの吐出周期のうち、現在（今回）の吐出周期のドット情報が吐出であり、次（次回）の吐出周期のドット情報が不吐出であるときには、現在（今回）の吐出周期から次（次回）の吐出周期にまたがる駆動波形（駆動パルス信号）を出力させていた。

次に、特許文献１に開示の駆動波形の態様について、図１３を参照しながら説明する。主走査方向のインクドット位置の番号をカラム番号とするとき、その隣接する３つのカラムをｎ番、ｎ＋１番、ｎ＋２とする。

今、No. ０のノズルに対して、ｎ番カラムには、インク滴が吐出されるようなドット情報があり、ｎ＋１番カラムには、ドット無し、つまり不吐出のドット情報があるとする。予め定められた吐出周期Ｔｏは一定とする。その場合、図１２に示すようなヘッドドライバ１００を使用していた。即ち、ヘッドドライバ１００内には、シフトレジスタ１０１、ラッチ回路１０２、マルチプレクサ１０３、ドライバ１０４が構成されている。そして、マルチプレクサ１０３及びドライバ１０４は、ノズルNo. ０〜７４までのそれぞれに対応して直列に接続されている。

コンピュータ等の外部装置から印字データであるドット情報［記録ヘッドが主走査方向に１回移動する間に形成すべきドット情報（印字データ）］がイメージメモリ１０６に送られる。図示しないゲートアレイ回路内に構成された指定信号選択回路１０７は、イメージメモリ１０６に格納された印字データ（ドット情報）を順次読み出し、後述するようにそのドット情報とＲＯＭ内のデータ、ロング波形選択信号に基づいて、波形信号の種類を指定する指定信号を発生し、シリアルに出力する。なお、説明を簡単にするため、指定信号は２ｂｉｔの信号で、後述する４種類の駆動波形から１つを選択するものとする。シリアルに出力された指定信号は、シフトレジスタ１０１に入力され、１つの記録ヘッドのノズル数に対応するパラレルデータに変換され、さらに、パラレルデータに変換された指定信号は、ラッチ回路（フリップフロップ）１０２にラッチされ、ストローブ信号に同期してマルチプレクサ１０３に出力される。

この一方でマルチプレクサ１０３には波形発生回路１０５から３種類の波形（「波形１」、「Ｌ波形２」、「Ｌ波形３」）が入力され、これにＶＤＤ１の定電圧を加えた計４種類の波形が入力されている。波形発生回路１０５は、「波形１」、「Ｌ波形２」、「Ｌ波形３」の３種類の波形を発生させるものであり、このうち、「波形１」は所定の吐出周期Ｔｏ内に納まる複数個のパルスを有して指定の１つのインクドットを形成する波形となっている。「Ｌ波形２」、「Ｌ波形３」は、隣接する吐出周期（Ｔｏ×２）にまたがって出力される波形で、複数のインク滴を連続して形成する複数の吐出パルスのみの波形であってもよいが、キャビティ内の圧力変動を抑えるキャンセルパルスを、吐出パルス列の末尾または中間に有する波形しても良い。

ところで、波形発生回路１０５からノズルの数に対応する全数のマルチプレクサ１０３に対して、「波形１」、「Ｌ波形２」、「Ｌ波形３」の３種類の駆動波形を同時に並列的に供給するように信号線が接続されている。このため、仮に、前述したように、No. ０のノズルに対して、ｎ番カラムには、インク滴が吐出されるようなドット情報があり、ｎ＋１番カラムには、不吐出のドット情報がある一方、隣り合うNo. １のノズルに対しては、ｎ＋１番カラムには、インク滴が吐出されるようなドット情報があり、ｎ＋２番カラムには、不吐出のドット情報があるとするとき、No. ０のノズルに対して、ｎ番カラムに相当する吐出周期箇所にて「波形２」の始め部分を出力すると、その「波形２」の後端部分はｎ＋１番カラムに相当する吐出周期にまたがっている。そのとき、No. １のノズルに対しては、ｎ＋１番カラムに相当する吐出周期に同じ「Ｌ波形２」を出力すると、No. ０のノズルにおけるｎ＋１番カラムに相当する吐出周期の波形（「Ｌ波形２」の後端部分）が、前記「Ｌ波形２」の始め部分に置き換わってしまい、正規の「Ｌ波形２」が出力できなくなる。

その不都合を解消するため、特許文献１の構成では、「Ｌ波形２」と「Ｌ波形３」とは、パルス列の内容は同一であるが、ストローブ信号の１吐出周期だけずれて出力される。ロング波形選択信号は、Low 電圧とHigh電圧を吐出周期毎に交互に繰り返す波形で、ＲＯＭのプログラムに基づいてＣＰＵが指定信号選択回路１０７に出力する。

また、ＲＯＭには、ロング波形選択信号と、前回（ｎ番カラム）のインクドット、今回（ｎ＋１番カラム）のインクドット及び次回（ｎ＋２番カラム）のインクドットに対応する各ドット情報に基づいて、現在のインクドットにおいて使用する駆動波形を選択するテーブルが格納されている。指定信号発生回路６５は、イメージメモリから読み出した（ｎ番カラム）〜（ｎ＋２番カラム）のインクドットの各ドット情報を記憶し、ＲＯＭのテーブルおよびロング波形選択信号を参照して、所定のカラムにおいて使用する駆動波形の種類を指定する信号（０、１、２、３）を出力するものである。

このように、特許文献１では、ロング波形選択信号を指定信号選択回路１０７に入力することにより、「Ｌ波形２」と「Ｌ波形３」とが隣接するタイミングで交互にシフトレジスタ１０１に出力させることで、隣接する２つの吐出周期（Ｔｏ×２）にまたがる駆動波形（駆動パルス信号）である「Ｌ波形２」及び「Ｌ波形３」を確実にドライバ１０４にて出力できるようにしたものである。
特開２００２−１６０３６２号公報

しかしながら、特許文献１の構成によれば、上記のように、隣接する２つの吐出周期にまたがる駆動波形（駆動パルス信号）を発生させるための波形発生回路１０５が複雑になる。即ち、１つの駆動波形が有するパルス信号数が増大するため、そのパルス発生回路の構造が複雑になるし、波形発生回路１０５で、上述のように同じ波形の「波形２」及び「波形３」を別々に記憶させておかなければならないから、その記憶容量も大きいものを準備しておかなければならず、ヘッドの駆動装置の製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、１つの吐出周期に納まる複数種類の駆動パルス信号のみを出力することにより、サテライトが発生せず、且つコストも低減できるインク滴吐出方法及びその装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のインク滴吐出装置は、被記録媒体に対してインク滴を吐出するノズルとそのノズル毎に対応する圧力室と、インクが充填された前記圧力室毎の容積を変化させるためのアクチュエータと、被記録媒体との相対移動方向に沿って順次形成すべきドット情報に基づいて、前記圧力室の容積を変化させてインク滴を前記ノズルから吐出させるべく、所定の吐出周期において前記アクチュエータに対して選択された駆動パルス信号を出力する制御装置とを備えたインク滴吐出装置において、前記制御装置は、各吐出周期内に納まる複数種類の駆動パルス信号を発生させるためのパルス波形発生手段と、隣接する２つの吐出周期のドット情報に基づいて前記複数種類の駆動パルス信号のうちから、各吐出周期ごとに１種類の駆動パルス信号を選択する信号波形選択手段と、選択された駆動パルス信号を出力する出力手段とを備え、前記信号波形選択手段は、隣接する２つの吐出周期のうち今回の吐出周期におけるドット情報が、インク滴の吐出液滴量が最も多いものであって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク不吐出である第１の場合には、今回の吐出周期におけるドット情報がインク滴の吐出液滴量の最も多いものであって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク吐出である第２の場合と、少なくとも、前記今回のための駆動パルス信号が異なるように前記今回及び次回のための駆動パルス信号を不吐出に対応する駆動パルス信号を除く前記複数の駆動パルス信号の内から２種類選択し、前記出力手段では、前記第１の場合における選択された駆動パルス信号は、前記今回及び次回の吐出周期内に出力される前記２種類の駆動パルス信号を組み合わせて波形が作られ、且つ前記今回及び次回の吐出周期内にそれぞれ駆動パルス信号を出力することを特徴とするものである。

以上

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインク吐出装置において、前記選択された２種類の駆動パルス信号を前記今回及び次回の吐出周期にわたって連続状に出力するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインク滴吐出装置において、前記第１の場合に前記今回のために選択された駆動パルス信号は、前記第２の場合に前記今回のために選択される駆動パルス信号よりも吐出パルスの数が少ないように設定され、前記第１の場合に前記次回のために選択された駆動パルス信号は、前記吐出パルスを含むものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインク滴吐出装置において、前記第１の場合において、前記次回の吐出周期における選択された駆動パルス信号は、インク滴の吐出液滴量が少ないドット情報に対応する駆動パルス信号と同じものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のインク滴吐出装置において、前記第１の場合において、前記次回の吐出周期に選択された駆動パルス信号は、前記圧力室に対する圧力変動を低減させるキャンセルパルスを含むものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のインク滴吐出装置において、前記駆動パルス信号における各パルスのパルス幅を変えることにより、吐出される液滴量を変えるものである。

請求項１に記載の発明によれば、従来のロング波形は、２つの吐出周期に跨がったパルス列であるから必然的に１つの波形中に含まれるパルス数が増大し、しかも、あるノズルにロング波形を出力した１吐出周期後に別のノズルにロング波形を出力するために、同じ波形のロング波形を別々に記憶させねばならず、それに応じて、記憶（メモリ）容量の大きい波形発生回路を準備しなければならないが、本発明によれば、１つの駆動パルス信号は１つの吐出周期内に収まるものであって、そのような２つ駆動パルス信号を組み合わせてロング波形を作るから、必然的に１つの波形中に含まれるパルス数は少なくなる。従って、本発明によれば波形発生回路における記憶容量も少なくでき、コストを低減できるという効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、予め選択すべき駆動パルス信号は複数個のパルスの連続（パルス列）からなり、各パルスのパルス幅や隣接するパルス間の区間長さ（パルス間隔）が異なるものを複数種類準備してこれらを組合わせて所定の駆動パルス信号を作るものである。従って、２つの隣接する吐出周期を観察すれば、従来の隣接する２つの吐出周期にまたがってロング波形を出力したものと全く同じパルス列となり、サテライトの発生防止を確実に行える。

請求項３に記載の発明によれば、吐出液滴量を最も多くするために必要な複数の吐出パルスを連続する２つの吐出周期の期間ないに分散させることができるので、インクの吐出を安定させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、インク滴の吐出液滴量が少ないドット情報を流用することができ、波形発生回路における記憶容量も格段に少なくでき、コストを一層低減できるという効果を奏する。

請求項５に記載の発明によれば、次回の吐出周期における選択された駆動パルス信号中にキャンセルパルスを含むので、サテライト発生をより効果的に防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、前記駆動パルス信号における各パルスのパルス幅を変えることにより、吐出される液滴量を変えるものであるから、インクの吐出液滴量の大小の制御を簡単な回路で達成させることができ、コストを低減できるという効果を奏する。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１はインクジェットプリンタの概略平面図、図２は本発明の実施の形態による圧電式のインク滴吐出装置の記録ヘッド１０におけるキャビティユニット１１と圧電アクチュエータ１２との斜視図、図３は図２の III−III 線矢視拡大断面図、図４は圧電アクチュエータの活性部を示す一部切欠き拡大断面図、図６は駆動装置のブロック図、図７はカラムとインクドットとの関係を示す図、図８は第１実施形態のパルス信号（波形）を示す図、図９は各カラムにおけるドット情報と選択される波形との関係を示す図、図１０は第１実施形態のパルス信号（波形）を示すタイムチャート、図１１は各カラムにおけるドット情報と選択される波形を実行するためのフローチャート、図１２は従来の駆動波形の態様を示すタイムチャート、図１３は従来の駆動装置（ドライバ）のブロック図である。

図１において、インクジェットプリンタ１は、後述するインクジェット式の記録ヘッド１０を下面側に搭載したキャリッジ２がガイドレール３ａ，３ｂに摺動自在に支持されたものである。そして、キャリッジ２は、ガイドレール３ａ，３ｂと平行状に配置されたタイミングベルト４に連結されており、このタイミングベルト４に対するキャリッジモータ５の駆動により、キャリッジ２は主走査方向（図１のＹ方向）に沿って往復移動できるように構成されている。図示しない用紙等の被記録媒体はＹ方向と直交するＸ方向（副走査方向に搬送される。

本実施形態のインクジェットプリンタ１はフルカラー記録のために、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクを収容した４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄが本体ケースに横一列状に静置され、着脱可能に構成されている。そして、各インクカートリッジ６ａ〜６ｄとインクジェットの記録ヘッド１０とをインク供給管７ａ〜７ｄを介してそれぞれ連結されてインクが供給される。なお、別の実施形態として、キャリッジ２に直接インクカートリッジ６ａ〜６ｄを搭載した構成であっても良い。

図２〜図４に示すように、記録ヘッド１０は、金属板製の積層型のキャリッジユニット１１と、その上面に対して接合されるプレート積層型の圧電アクチュエータ１２とからなり、圧電アクチュエータ１２の上面には、画像データ及びヘッドの駆動信号を伝送する外部機器との接続のために、可撓性を有するフラットケーブル１３がハンダ接合されている。

前記キャビティユニット１１は図２〜図４に示すように構成されている。すなわち、下層から順にノズルプレート１４、カバープレート１５、ダンパープレート１６、二枚のマニホールドプレート１７，１８、３枚のスペーサプレート１９，２０，２１及び圧力室２３が形成されているベースプレート２２の合計９枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構成であり、実施形態では、合成樹脂製のノズルプレート１４を除き、各プレート１５〜２２は、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する。

ノズルプレート１４には、微小径（実施形態では２５μｍ程度）の多数のインク噴出用のノズル２４が、当該ノズルプレート１４における第１の方向（キャビティユニット１１の長辺方向であり、図１、図２及び図３において、Ｘ方向）に沿ってなした列が４列千鳥配列状に設けられている。

即ち、キャビティユニット１１を図１のＹ方向（短辺方向）に沿って切断し、且つ短辺の中央線Ｃより右側のみ示す図３において、右側位置の第１ノズル列２４−１に属するノズル２４と、中央線Ｃに近い側の第２ノズル列２４−２に属するノズル２４とは、ノズルプレート１４の第１の方向に延びる２つの平行状の近接した基準線（図示せず）に沿って各々微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて多数個穿設されている。同様に、中央線Ｃより左側においても、第３ノズル列２４−３と第４ノズル列２４−４（但し、図３には図示せず）とにそれぞれ属するノズル２４は、同じく第１の方向に延びる２つの平行状の近接した基準線に沿って、各々微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて多数個穿設されている。また、第１ノズル列２４−１と第２ノズル列２４−２との組と、第３ノズル列２４−３と第４ノズル列２４−４との組は、キャビティユニット１１の短辺方向（第２の方向、図１において、Ｙ方向）に間隔をおいて平行に配置されている。実施例では、第１列〜第４列の各々のノズル列の長さは１インチ、各々のノズル２４の数は７５個で、つまり配列密度は７５（ｄｐｉ［ドット・パー・インチ］）である。

図２に示すキャビティユニット１１の最上層であるベースプレート２２における圧力室２３が作る第１圧力室列２３−１は第１ノズル列２４−１と対応する。同様にして、第２圧力室列２３−２は第２ノズル列２４−２と、第３圧力室列２３−３は第３ノズル列２４−３と、第４圧力室列２３−４は第４ノズル列２４−４と、各々対応関係にある。

次に、キャビティユニット１１の最上層であるベースプレート２２における圧力室２３の配置関係を、その上に配置する圧電アクチュエータ１２における活性部の配置との関係から説明する。

１つの圧電アクチュエータ１２には、各ノズル２４に対応する圧力室２３を作動させるように７５個の活性部を有して配置される。そして、各圧電アクチュエータ１２は、後に図４を参照して詳述するように、コモン電極３７と、前記各圧力室２３の位置毎に対応させて配置された個別電極３６とが圧電シートを挟んで交互に積層され、任意の個別電極３６とコモン電極３７との間に電圧を印加することにより、その印加された個別電極３６に対応した圧電シートの活性部に、当該積層方向に圧電縦効果による歪みが発生するものである。該活性部は、圧力室２３の数と同一の数で同一の列にてその対応する位置に形成されている。

即ち、活性部は、ノズル２４（圧力室２３）の列方向（第１の方向）に沿って並べられ、且つノズル列の数（４つ）と同じ数だけ、第２の方向に並べられている。また、各活性部は、第２の方向（キャビティユニット１１の幅方向、Ｙ方向）に圧力室２３の長手方向に長く形成され、且つ隣接する活性部の配置間隔（ピッチＰ）も圧力室２３の配置と同様であって、千鳥状配列されることになる（図３参照）。

各圧力室２３は、ベースプレート２２の幅方向（第２の方向）に長く、且つベースプレート２２を厚さ方向に貫通して形成され、隣接する圧力室２３間は隔壁７０によって隔てられている。その各圧力室２３の入口端は、スペーサプレート１９、２０、２１に形成された第２インク通路３０、絞り部２８、第１インク通路２９を介してマニホールド室２６に連通する（図３参照）。

また、各圧力室２３の流出端は、ベースプレート２２とノズルプレート１４との間に位置するスペーサプレート１９、２０、２１、マニホールドプレート１７、１８、ダンパープレート１６及びカバープレート１５に形成されたインク流通路としての各連通路２５を介して各ノズル２４に連通するが、この連通路２５の一部は、ベースプレート２２とノズルプレート１４との間の積層されるプレート１５〜２１のうち少なくとも１枚（１層）のプレートにはその広幅面（表面または裏面）と略平行状の凹溝状流通路５０を備えることにより、隣接する２つのノズル列に対応する２つのマニホールド室２６の間に連通路２５が形成できるようにしている（図３参照）。

一方、各圧電アクチュエータ１２は、図４に示すように、１枚の厚さが３０μｍ程度の圧電セラミックス板からなる複数枚（実施形態では７枚）の圧電シート３３、３４とが交互に積層された群と、この群の上面に２枚のシート４６、４７からなる拘束層を積層し、さらにその上面にトップシート３５を積層した構造である。拘束層のシ−ト及びトップシ−トは圧電セラミックス板でも良いし、他の材料でも良く、電気的絶縁性を有すれば良い。

最下層の圧電シート３４から上方へ数えて奇数番目の圧電シート３４の上面にはコモン電極３７が配置され、偶数番目の圧電シート３３の上面（広幅面）には、キャビティユニット１１における各圧力室２３に対応した箇所ごとに個別電極３６が配置されている。この個別電極３６とコモン電極３７及びこれら両電極３６、３７により挟まれた圧電シート３３、３４により活性部が構成されている。個別電極３７は、その平面視外形形状が対応する圧力室２３とほぼ同じ形状を有し、第２の方向（短辺方向）に沿って各圧電シート３３の短辺と平行に細長く形成されている。

この構成において、圧電アクチュエータ１２における前記各個別用接続電極６６及びコモン用接続電極を介して全個別電極３６とコモン電極３７との間に分極用の高電圧を印加することで、各個別電極３６とコモン電極３７との間に挟まれた圧電シート３３、３４の部分を分極処理する。これにより、各個別電極３６とコモン電極３７との間に挟まれた圧電シート３３、３４の部分を活性部とする。そして、任意の個別用接続電極６６とコモン用接続電極とを介して個別電極３６とコモン電極３７との間に駆動電圧を印加して、対応する活性部の分極方向に電界を発生させると、その活性部が積層方向に伸長し、対応する圧力室２３の内容積が縮小され、この圧力室２３内のインクが、対応するノズル２４から液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。

カラー印刷する場合に、４色のインク（ブラック、シアン、イエロー、マゼンタ）を使用する時には、例えば、前記第１ノズル列吐出液滴量をブラックインクの吐出用とし、第２ノズル列２４−２をシアンインク、第３ノズル列２４−３をイエローインク、第４ノズル列２４−４をマゼンタインクの吐出用にそれぞれ設定すると、対応するマニホールドプレート１７（１８）に形成された第１列目のマニホールド室２６にはブラックインクが充填され、第２列目のマニホールド室２６にはシアンインクが充填され、第３列目のマニホールド室２６にはイエローインクが充填され、第４列目のマニホールド室２６にはマゼンタインクが充填されるのである。

次に個別電極３６及びコモン電極３７に印加する各種の駆動パルス信号（駆動波形）を圧電アクチュエータ１２に印加するための駆動装置及びその態様について説明する。

まず、本実施形態のインクジェット式プリンタの主要部の概略について、図５に示すブロック図を参照しながら説明すると、本インクジェット式プリンタ１は、印字データ処理等の記録動作の制御を行なうゲートアレイ回路Ｇ／Ａ５１、その他のプリンタ全体の制御を行なうＣＰＵ５２、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムＰＣと接続するためのインタフェースＩ／Ｆ５３、コンピュータシステムＰＣから受信した印字データを格納するイメージメモリ５４、ＣＰＵにそれぞれの駆動回路を介して接続されたキャリッジ移動用のＣＲモータ５、用紙搬送用のＬＦモータ５５、キャリッジの原点センサ５６、印字位置に用紙があるか否かを検出する給紙センサ５７、キャリッジの位置を検出するためのキャリッジエンコーダ５８、プリントやデータ通信など本インクジェット式プリンタで実行される様々なプログラムやそのプログラムで使用されるデータが格納されたＲＯＭ５９、そのプログラムの実行において一時的なデータ記憶を行なうＲＡＭ６０、ヘッドドライバ６１、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの４色分用意されたインクジェットヘッド及び電源（図示せず）等を備えている。

この中で、ヘッドドライバ６１の周辺について更に詳細に表したのが図６である。本図に示すようにヘッドドライバ６１内には、シフトレジスタ６２、ラッチ回路（フリップフロップ回路）６３、マルチプレクサ６４、ドライバ６５が構成されている。各ドライバ６５は、上記した圧電アクチュエータ１２の各活性部に対応する個別電極３６に接続されている。ゲートアレイ回路Ｇ／Ａ５１内に構成された指定信号選択回路６７は、イメージメモリ５４に格納された印字データ（ドット情報）を順次読み出し、後述するようにそのドット情報（階調情報を含む）とＲＯＭ内のデータ（ドット情報とそれに関連する互いに隣接する複数の吐出周期、またはカラム番号のデータ、後に詳述する）に基づいて、波形信号の種類を指定する指定信号を発生し、シリアルに出力する。なお、本実施の形態では簡単のため、後述する予め設定された７種類の駆動波形（以下、単に、波形ということもある）から１つを選択する。シリアルに出力された指定信号は、シフトレジスタ６２に入力され、１つのインクジェットヘッドのノズル孔数に対応するパラレルデータに変換され、さらに、パラレルデータに変換された指定信号は、ラッチ回路６３にラッチされ、ストローブ信号に同期してマルチプレクサ６４に出力される。この一方でマルチプレクサ６４には波形発生回路６８から５種類の駆動用の波形が入力され、これにＶＤＤ１の定電圧を加えた計６種類の波形が入力されている。適宜位置のカラムに対するこれら７種類の波形を図８に示す。

なお、以下に述べる波形１〜６は、すべて１吐出周期Ｔｏ内で複数のパルスを出力して指定の１つのカラムにインクドット（不吐出の場合も含む）を形成する波形となっている。従って、各パルスのパルス幅及びパルス間隔は、記録ヘッド１０の構成（機械的特性）に応じて予め設定されるものである。

この複数のパルス（駆動パルス列）は、インク滴を吐出させる吐出パルスＤと、キャビティ内の圧力変動を抑えるキャンセルパルスＣとの組み合わせであり、駆動パルス列の最初には吐出パルスＤが配列され、キャンセルパルスＣは吐出パルス列の末尾または中間に有する。

図７は、カラムの番号とノズル列から吐出されるインクドットとの関係を模式的に表した図であり、例えば、前記実施形態において、例えば、記録ヘッド１０におけるブラックのインクを吐出する第１ノズル列２４−１によりインクドット（インク滴による画像）が形成されて行く様子を説明すると、１つのノズル列に７５個のノズルを有する場合、その順番No. ０ノズル、No. １ノズル、No. ２ノズル、‥‥…、No. ７４ノズルのノズル列は副走査方向（Ｘ方向）に一直線に並列されており、この記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ２が副走査方向（Ｘ方向）と直交する主走査方向（Ｙ方向）に沿って往復移動されることにより用紙上に、インクドットが形成される。そのＹ方向のインクドットの位置をカラムといい、図７ではＹ方向に沿って左側のカラム番号（ｎは任意の整数値であって、被記録媒体の主走査方向の幅寸法に応じて記録できる範囲内に展開されるドット情報の数に対応する）が小さく右方向に行くにつれて順に大きくなる。図７においてｎ番のカラムで、第１ノズル列２４−１のノズル２４により第１回目のインク滴の吐出があった場合、記録ヘッド２が左に１ピッチだけ移動した位置で、同じく第１ノズル列２４−１のノズル２４により第２回目インク滴の吐出があった位置がｎ＋１番カラムとなる。さらに別の表現によれば、ｎ番のカラムに第１ノズル列２４−１のノズル２４によりインクドット（不吐出の場合を含む）が形成されるときを今回の吐出周期Ｔｏとすると、その今回の吐出周期Ｔｏよりも１吐出周期Ｔｏだけ前に、同じく第１ノズル列２４−１のノズル２４によりインクドット（不吐出の場合を含む）が形成される位置がｎ−１番のカラムとなる。同様にして、ｎ番のカラムに第１ノズル列２４−１のノズル２４によりインクドット（不吐出の場合を含む）が形成されるときを今回の吐出周期Ｔｏとすると、その今回の吐出周期Ｔｏよりも１吐出周期Ｔｏだけ後に、同じく第１ノズル列２４−１のノズル２４によりインクドット（不吐出の場合を含む）が形成される位置がｎ＋１番のカラムとなる。

図８に示す波形０（基準電圧のこと）は、今回の１吐出周期Ｔｏであるｎ番カラムに対してドット情報なし、つまりインク滴が今回のカラムｎに対して不吐出の場合に対応する。波形１は、１つのノズルからインク滴を吐出する際の少ない吐出液滴量（以下、小玉と称する）を今回のｎ番カラムに対して吐出するためのドット情報に対応する出力波形であり、時間順に並んだ吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣからなる。

波形２は、前記吐出液滴量が中程度のもの（以下、中玉と称する）を今回のｎ番カラムに対して吐出するためのドット情報に対応する出力波形であり、時間順に並んだ吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣからなる。波形３は、吐出環境が乾燥している場合の小玉（以下、乾燥小玉と称する）を今回のｎ番カラムに対して吐出するためのドット情報に対応する出力波形であり、時間順に並んだ吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣからなる。波形４は、前記吐出液滴量が最も多いもの（以下、大玉と称する）を今回のｎ番カラムに対して吐出する場合であって、後続するカラム（次回のカラム：ｎ＋１番カラム）に、小玉、乾燥小玉、中玉、大玉及び末尾大玉（後述）のいずれかが吐出されるときのドット情報に対応する出力波形である。この波形４は時間順に並んだ吐出パルスＤ、吐出パルスＤ、吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣからなる。

そして、波形５は前記吐出液滴量が多いものを今回のｎ番カラムに対して吐出する場合であって、後続するカラム（次回のカラム：ｎ＋１番カラム）が不吐出の場合の今回のカラムのドット情報に対応する出力波形である。波形５は時間順に並んだ吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣ、吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣからなる。波形６は波形５に続けて、前記次回のｎ＋１番カラムに対応する吐出周期Ｔｏに出力するものであり、時間順に並んだ吐出パルスＤ、キャンセルパルスＣからなる。従って、波形５及び波形６の出力により形成されるインクドットを末尾大玉と称する。

この適用（選択）及び対応する特定の波形を指定するための指定信号の種類との関係を、図９に示す。なお、図９中（−）は、各カラムに対してドット情報の有無、いずれであっても良いことを示し、（有り）はそのカラムに対してドット情報が有る場合に適用され、（無し）はそのカラムに対してドット情報が無しの場合に適用されることを示す。

例えば、図９の第１欄（最上欄）では、隣接する２つのカラムであって、前回（ｎ−１番カラム）及び今回（ｎ番カラム）のいずれもドット情報無し（不吐出）の場合には、指定信号「０」、つまり波形０を出力する。その場合、次回のカラムにおけるドット情報は不吐出を含むいずれであっても良い。

前回（ｎ−１番カラム）及び次回（ｎ＋１番カラム）におけるドット情報は不吐出を含むいずれかであって、今回（ｎ番カラム）のドット情報が小玉であるときは、指定信号「１」とし、波形１を出力する。同様に、前回及び次回のカラムにおけるドット情報は不吐出を含むいずれであって、今回（ｎ番カラム）のドット情報が中玉、乾燥玉であるときは、それぞれに対応させて、指定信号「２」、「３」とし、それぞれに対応させて波形２、波形３を出力する。

前回（ｎ−１番カラム）におけるドット情報は不吐出を含むいずれかであって、次回（ｎ＋１番カラム）におけるドット情報が小玉、中玉、乾燥玉、大玉、もしくは末尾大玉のごとくインク吐出するドット情報が存在する場合で且つ今回（ｎ番カラム）のドット情報が大玉であるときは、指定信号「４」とし、波形４を出力する。

前回（ｎ−１番カラム）におけるドット情報は不吐出を含むいずれかであって、次回（ｎ＋１番カラム）におけるドット情報が不吐出の場合で且つ今回（ｎ番カラム）のドット情報が末尾大玉であるときは、指定信号「５」とし、波形５＋波形６を出力する。

同様にして、前回（ｎ−１番カラム）におけるドット情報が末尾大玉であって、且つ今回（ｎ番カラム）のドット情報は不吐出である時は、次回（ｎ＋１番カラム）におけるドット情報が不吐出を含むいずれであっても、指定信号「５」とし、波形５＋波形６を出力する。

この指定信号「５」ときは、ドット情報が末尾大玉であるカラム（１つの吐出周期Ｔｏ）に対しては波形５を出力し、それに後続する（後に隣接する）カラム（後続する１つの吐出周期Ｔｏ）に対しては付加の波形６を出力するのである。従って２つの隣接する吐出周期Ｔｏ×２に対して波形５と付加の波形６とを連続的に出力することになるが、各波形５と波形６とはあくまで独立的に出力される。

なお、波形５＋波形６に含まれる吐出パルスＤは、波形４と同様に３個であるが、連続する２つの吐出周期Ｔｏ内に分散しているため、各吐出パルスＤによる吐出動作をより安定させることができる。

この様子の１例をタイムチャートで示すと図１０のようになる。図１０では、ｎ−１番カラムにおけるドット情報は大玉であり、ｎ番カラムのドット情報が末尾大玉、ｎ＋１番カラム及びｎ＋２番カラムのドット情報が不吐出の場合を示す。

図１１は前記実施形態の波形選択の態様を示すフローチャートであり、スタートに続き、今回のドット情報が大玉であるか否かを判別する（Ｓ１）。大玉であるときには（Ｓ１：yes ）、次のカラムにドット情報があるか否かを判別する（Ｓ２）。このステップでドット情報有りの場合には（Ｓ２：yes ）、指定信号「４」つまり波形４を選択して出力する（Ｓ３）。

前記ステップＳ２で次回にドット情報が無し（不吐出）の場合には（Ｓ２：no）、指定信号「５」つまり末尾波形５を選択して出力する（Ｓ３）。ステップＳ１で、今回のドット情報が大玉でないと判断されると（Ｓ１：no）、
次に、今回のドット情報が中玉であるか否かを判別する（Ｓ５）。中玉であるときには（Ｓ５：yes ）、指定信号「２」つまり波形２を選択して出力する（Ｓ６）。ステップＳ５で今回のドット情報が中玉でないと判断されると（Ｓ５：no）、次に今回のドット情報が小玉であるか否かを判別する（Ｓ７）。そして、このステップＳ７で、今回のドット情報が小玉であると判断されると（Ｓ７：yes ）、指定信号「１」つまり波形１を選択して出力する（Ｓ８）。前記ステップＳ７で、今回のドット情報が小玉でないと判断されると（Ｓ７：no）、今回のドット情報が無し（不吐出）である（Ｓ９）。

そここで次に、前回のカラムにドット情報が有るか否かを判別する（Ｓ１０）。前回のカラムにドット情報が有ると判断されると（Ｓ１０：yes ）、続いて、その前回のドット情報は大玉であるか否かを判別する（Ｓ１１）。そして、このステップＳ１１で、前回のドット情報は大玉であると判断さると（Ｓ１１：yes ）、前記末尾波形５に続いて波形６を選択して出力するのである（Ｓ１２）。

なお、前回のカラムにドット情報が無い（不吐出）の場合（Ｓ１０：no）、及び前回のドット情報は大玉でないと判断されると（Ｓ１１：no）、指定信号「０」つまり波形０を選択するので、被記録媒体（用紙）にはインクドットが形成されない（不吐出）（Ｓ１３）。

前記実施形態に代えて、指定信号「５」の場合に、波形５＋波形３（乾燥小玉）など、波形６の代わりに、通常の階調出力のために準備されている波形を流用してを出力するようにしても良い。

これによれば、波形６を準備する必要が無くなり、波形発生回路６８に記憶させる波形の数及び波形発生回路６８とマルチプレクサ６４を結ぶ信号線の数を少なくすることができるのて、前記実施形態に比べてコストダウンとなる。

上記のように構成すると、隣接する２つの吐出周期のうち今回の吐出周期におけるドット情報が、インク滴の吐出液滴量が多いもの（大玉）であって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク不吐出である場合に、従来のように、選択される駆動パルス信号を、隣接する２つの吐出周期（Ｔｏ×２）にまたがって出力されるロング波形とする場合に比べて以下のような利点を有する。

利点その１：従来のように、先に吐出中のノズルに対して、インク滴の吐出液滴量が多いもの（大玉）であって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク不吐出である場合（末尾大玉）を吐出しているときに、別のノズルにおいて、１つの吐出周期だけずれた状態で、同じく末尾大玉のための駆動パルス信号を、隣接する２つの吐出周期（Ｔｏ×２）にまたがって出力すると、前記の先のノズルにおける駆動パルス信号のうち後半の吐出周期でのパルス信号が消えてしまい、サテライトの発生を防止できなくなるのであるが、本発明のように、末尾大玉を吐出するための駆動パルス信号は、各吐出周期（Ｔｏ）内に納まる２つの波形（波形５、波形６）の組み合わせを採用すると、前記従来の場合のような後半の吐出周期でパルス信号（波形）が消えることがなく、サテライト発生も確実に防止できるという顕著な効果を奏する。

利点その２：波形発生回路における記憶容量を少なくできる。即ち、予め選択すべき駆動パルス信号（前記波形１〜６）は複数個のパルスの連続（パルス列）からなり、各パルスのパルス幅や隣接するパルス間の区間長さ（パルス間隔）が異なるものを複数種類準備してこれらを組合わせて所定の駆動パルス信号（前記波形１〜６）を作るものである。他方、従来のロング波形は、２つの吐出周期に跨がったパルス列であるから必然的に１つの波形中に含まれるパルス数が増大し、それに応じて、記憶（メモリ）容量の大きい波形発生回路を準備しなければならないが、本発明によれば、各駆動パルス信号は１つの吐出周期内に収められるから、必然的に１つの波形中に含まれるパルス数は少なくなる。従って、本発明によれば波形発生回路６８における記憶容量も少なくでき、コストを低減できる。

利点その３：指定信号「５」とき、ドット情報が末尾大玉であるカラム（１つの吐出周期Ｔｏ）に対しては波形５を出力し、それに後続する（後に隣接する）カラム（後続する１つの吐出周期Ｔｏ）に対しては付加の波形として、乾燥小玉用の波形３等の通常使用するために準備されている波形を流用すると、前述のような新たな波形６を発生させる必要が無くなるので、これによっても、波形発生回路６８におけるパルスの種類を少なくできるからその構成（回路構成）も簡単になり、コストを低減できる。

利点その４：前述のように、通常使用するために準備されている波形を流用すると、配せ発生回路６８からマルチプレクサ６４に接続する配線数も比例的に少なくでき、制御基板の作成コストを低減できる。

本発明の請求項でいう制御装置は図６に示すヘッドドライバ６１に相当し、パルス波形発生手段は波形発生回路６８に相当し、隣接する２つの吐出周期のドット情報に基づいて前記複数種類の駆動パルス信号のうちから、各吐出周期ごとに１種類の駆動パルス信号を選択する信号波形選択手段は、指定信号選択回路６７と、シフトレジスタ６２とマルチプレクサ６３が対応し、選択された駆動パルス信号を出力する出力手段は、ドライバ６５に相当するものである。

また、第１の場合とは、隣接する２つの吐出周期のうち、今回の吐出周期におけるドット情報が、インク滴の吐出液滴量が最も多いものであって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク不吐出である場合をいい、指定信号「５」が出力される場合に対応する。第２の場合とは、今回の吐出周期におけるドット情報がインク滴の吐出液滴量が最も多いものであって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク吐出である場合をいい、指定信号「４」が出力される場合に対応する。なお、本発明は、ノズルが主走査方向に配列され、記録ヘッドが移動しないいわゆるラインヘッド型のインクジェットプリンタにも適用可能である。

本発明を適用するインクジェットプリンタの概略平面図である。 記録ヘッドのキャビティユニットと圧電アクチュエータと、フラットケーブルとを分離して示す斜視図である。キャビティユニットの一部分解斜視図である。 図２の III−III 線矢視拡大断面図である。 圧電アクチュエータの部分拡大断面図である。 第１実施形態のインクジェットプリンタの構成のブロック図である。 駆動装置のブロック図である。 カラムとインクドットとの関係を示す図である。 第１実施形態のパルス信号（波形）を示す図である。 各カラムにおけるドット情報と選択される波形との関係を示す図である。 第１実施形態のパルス信号（波形）を示すタイムチャートである。 各カラムにおけるドット情報と選択される波形を実行するためのフローチャートである。 従来の駆動波形の態様を示すタイムチャートである。 従来の駆動装置（ドライバ）のブロック図である。

符号の説明

１２ 圧電アクチュエータ
２３ 圧力室
２４ ノズル
６１ 制御装置に相当するヘッドドライバ
６２ シフトレジスタ
６３ マルチプレクサ
６５ ドライバ
６７ 指定信号選択回路
６８ 波形発生回路

Claims (6)

1. 被記録媒体に対してインク滴を吐出するノズルとそのノズル毎に対応する圧力室と、インクが充填された前記圧力室毎の容積を変化させるためのアクチュエータと、被記録媒体との相対移動方向に沿って順次形成すべきドット情報に基づいて、前記圧力室の容積を変化させてインク滴を前記ノズルから吐出させるべく、所定の吐出周期において前記アクチュエータに対して選択された駆動パルス信号を出力する制御装置とを備えたインク滴吐出装置において、前記制御装置は、各吐出周期内に納まる複数種類の駆動パルス信号を発生させるためのパルス波形発生手段と、隣接する２つの吐出周期のドット情報に基づいて前記複数種類の駆動パルス信号のうちから、各吐出周期ごとに１種類の駆動パルス信号を選択する信号波形選択手段と、選択された駆動パルス信号を出力する出力手段とを備え、
   前記信号波形選択手段は、隣接する２つの吐出周期のうち今回の吐出周期におけるドット情報が、インク滴の吐出液滴量が最も多いものであって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク不吐出である第１の場合には、今回の吐出周期におけるドット情報がインク滴の吐出液滴量の最も多いものであって、次回の吐出周期におけるドット情報がインク吐出である第２の場合と、少なくとも、前記今回のための駆動パルス信号が異なるように前記今回及び次回のための駆動パルス信号を不吐出に対応する駆動パルス信号を除く前記複数の駆動パルス信号の内から２種類選択し、
   前記出力手段では、前記第１の場合における選択された駆動パルス信号は、前記今回及び次回の吐出周期内に出力される前記２種類の駆動パルス信号を組み合わせて波形が作られ、且つ前記今回及び次回の吐出周期内にそれぞれ駆動パルス信号を出力することを特徴とするインク滴吐出装置。
2. 前記選択された２種類の駆動パルス信号を前記今回及び次回の吐出周期にわたって連続状に出力することを特徴とする請求項１に記載のインク滴吐出装置。
3. 前記第１の場合に前記今回のために選択された駆動パルス信号は、前記第２の場合に前記今回のために選択される駆動パルス信号よりも吐出パルスの数が少ないように設定され、前記第１の場合に前記次回のために選択された駆動パルス信号は、前記吐出パルスを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のインク滴吐出装置。
4. 前記第１の場合において、前記次回の吐出周期における選択された駆動パルス信号は、インク滴の吐出液滴量が少ないドット情報に対応する駆動パルス信号と同じものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインク滴吐出装置。
5. 前記第１の場合において、前記次回の吐出周期に選択された駆動パルス信号は、前記圧力室に対する圧力変動を低減させるキャンセルパルスを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインク滴吐出装置。
6. 前記駆動パルス信号における各パルスのパルス幅を変えることにより、吐出される液滴量を変えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインク滴吐出装置。
   

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