WO1998046432A1

WO1998046432A1 - Procede pour entrainer une tete d'ecriture a jet d'encre

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Publication number: WO1998046432A1
Application number: PCT/JP1998/001737
Authority: WO
Inventors: Shuji Yonekubo; Yasuhiko Kosugi
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1998-10-22
Also published as: US6331040B1; EP0916505A4; EP0916505A1; DE69820201D1; DE69820201T2; EP0916505B1

Description

明細嘗インクジエツ卜記録へッドの駆動方法技術分野

本発明は、同一ノズルから異なる大きさのインク滴を吐出するインクジエツト記録へッドの駆動装置およびその方法、更にこの駆動装置を用いた印刷装置に関する。背景技術

ィンクジェットプリンタは、印刷しょうとする画像に対して 2以上の多値化を行ない、多値化の結果得られたドッ卜のオン 'オフの信号に基づいて、記録へッドの各ノズルにより記録媒体上へのドッ卜の形成を制御している。具体的には、記録へッド上の複数のノズルからインク滴がそれぞれ所定のタイミングで吐出され、これらの各インク滴が記録紙等の記録媒体の表面にドットを形成することで記録を行なう構成としている。インクを吐出する手法は、基本的には、ノズルに至るインク通路において、極めて短時間、インクを加圧することにより、加圧されたィンクがノズル先端からインク滴となって吐出されるというものである。ィンクに加える圧力の発生メカニズムの相違によリ、電歪素子を用いて圧力を発生する方式や加熱による気泡の発生を持ついて圧力を加える方式などか知られている。いずれのメカニズムを採用しても、ノズル先端からインクを吐出するインクジェット方式では、インク滴を吐出するかしないか、つまりドットの才ンオフ制御を行なうに過ぎず、吐出されるインク滴のィンク重量を連続的かつ自由に制御することは極めて困難であり、そのままでは中間階調を記録することはできなかつた。

そこで、従来より、中間階調を表現するために、面積階調やディザ法、誤差拡散法といった手法が提案されている。面積階調による中間階調の記録を例にとると、 1つの画素を 4 X 4、 8 X 8等の複数のドットで表現することによって中間階調の記録を実現している。 4 X 4のドットマトリックスで 1つの画素^表現すれぱ、 1 6階踽（全白を含めると 1 7階調）で濃淡を表わすことができる。画素の分解能を上げれば、より細やかに階調表現を行うことができる。しかし、記録ドット径を変えずに階調を上げる'と実質的な解像度は低下する。また、記録紙上の記録ドット径が大きいと、低漉度領域の粒状性が目立つようになる。従って、インク滴の重置を少なくして記録するドット径を小さくする必要がある。

ドット径を小さくするために、インク重量の小さなインク滴を吐出する技術としては、例えば特開昭 5 5— 1 7 5 8 9号公報等に記載されているように、インク通路に連接された圧力発生室の容積を一旦膨張させてから収縮させるという、いわゆる「引き打ち J を行なうものが知られている。圧力発生室の容積を一旦大きくすることで、ノズルにおけるインク先端面（メニスカス）が後退するため、加圧時にノズルから吐出するインク滴が小さくなリ、記録ドット径を小さくすることが可能となる。

記録ドット径が小さくなれば、低 ¾度領域での粒状性が目立たず記録品莨を高めることができるが、記録速度が大幅に低下する。例えば、通常の記録ドット径の約半分にした小径のドットのみを用いる場合は、通常の記録ドッ卜径を用いた場合の 4倍の記録時間を要する。記録速度の低下を防止するためには、インク滴を吐出する駆動周波数を 4倍に高めるか、あるいはノズル数を 4倍に増やせばよいが、いずれも容易ではない。

そこで、同一のノズルから異なる重量のィンク滴を吐出させ階調記録を可能とする技術も提案されている（例えば、米国特許第 5， 2 8 5 , 2 1 5号明細書）。かかる技術では、一つの記録周期内において同一パルス信号を複数個発生することによって微少なインク滴を複数発生させ、記錄紙上に着弾する前に、これら複数の微少なィンク滴を合体させて大きなィンク滴を生成しょうとしている。

前記公報記載の技術によれば、微少なインク滴の吐出と、複数のインク滴が合体した大きなインク滴の吐出とを制御することが可能であるが、記録紙着弾前に, 大きさがほぼ同一の複数のィンク滴を確実に合体させるには、ノズル先端から記録紙までの距離やインク滴の吐出速度とへッドの移動速度との関係など、多くの条件を満たさなければならない。同様に、記錄ドット径の可変範囲も狹いという問題があった。本発明は、係る問想を解決することを目的としてなされ、記録ドット径の可変範囲を更に広くすることのできるインクジエツ卜記録へッドの駆動装置、その方法、および'この記録へッドの駆動装置を用いた印刷装置を提供するものである。発明の開示

このような問題の少なくとも一部を解消するために本発明は、次の構成を採用した。即ち、本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動装置は、

複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることによリ、前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジヱッ卜記録へッドの駆動装置であって、

前記複数のノズルから第¹のィンク滴を吐出させるための第 1の駆動パルスと、該複数のノズルから前記第 1のィンク滴よリ大きな第 2のィンク滴を吐出させるための第 2の駆動パルスとを含んでなる駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、

記録画素に対応した一記録周期内で前記各駆動パルスのうちの少なくとも一つの ΪΕ動パルスを選択する駆動パルス選択手段と、

該選択された駆動パルスを含む前記駆動信号により、前記圧力発生素子を駆動する素子駆動手段と、

記第 1または第 2のインク滴により形成されるドットょリ大きいドットを形成しょうとする場合には、前記パルス選択手段により、前記一記録周期内に前記第 1の駆動パルスと前記第 2の駆動パルスとを選択し、両駆動パルスに応じたィンク滴によリ前記記録媒体上に大ドットを形成する大ドット形成手段と

を備えたことを要旨としている。

この記録へッドの駆動装置に対応する記録へッドの駆動方法の発明は、複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジヱッ卜記録へッドの駆動方法であって、

前記複数のノズルから第 1のインク滴を吐出させるための第 1の駆動パルスと, 該複数のノズルから前記第 1のィンク滴より大きな第 2のィンク滴を吐出させるための第 2の駆動パルスとを含んでなる駆動信号を発生させ、

記録画素に対応した一記録周期内で前記各駆動パルスのうちの少なくとも一つの駆動パルスを選択し、

記第"！または第 2のインク滴にょリ形成されるドットより大きいドッ卜を形成しょうとする場合には、前記一記録周期内に前記第 1の駆動パルスと前記第 2の駆動パルスとを選択し、

該選択された駆動パルスを含む前記駆動信号によリ、前記圧力発生素子を駆動することを要旨としている。

かかるインクジエツト記録へッドの駆動装置および駆動方法によれば、一記録周期内で、大きさの異なる第 1 , 第 2のインク滴に対応し各駆動パルスの内の少なくとも一つの駆動パルスを選択し、この駆動パルスを含む駆動信号により圧力発生素子を駆動する。したがって、第 1の駆動パルスに対応して形成される第 1のィンク滴によるドットと、第 2の駆動パルスに対応して形成される第 2のィンク滴によるドッ卜と、第 1および第 2の駆動パルスの両者に対応して形成される第 1および第 2のインク滴によるドットとが形成可能であり、少なくともこのうちの二つのドットを利用することで、ドットを形成しない、小ドットを形成する、これより大きなドットを形成するという 3値化以上の多値化を行なうことができる。

また、かかるインクジェット記録ヘッドの駆動装置および駆動方法では、圧力発生素子の変形によって容積が低減されてィンクの液圧を増加する圧力発生室を、前記ノズルへのインク通路に連通して設けておき、他方、駆動信号を以下のように定め、かつ制御することが考えられる。一つは、第 2の駆動パルスを、前記圧力発生室を膨張させる第 1信号と、膨張状態を保持する第 2信号と、前記圧力発生室を収縮する第 3信号とを少なくとも有するパルスとして形成すると共に、前記第 1のィンク滴吐出のタィミングと、前記第 2の駆動バルスの前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を、前記第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻り時 e T Rよリ長く、 T R + 3 ■ T m 8 ( T rr»は、メニスカス固有振動周期）より短い時間として定める構成である。かかる構成を採用することにより、第 1のィンク滴吐出からのメニスカス戻りによるインクの動きを利用して、第 2のインク滴を，大きなインク滴としてすることが容易となる。

この場合、インクの吐出のされ易さは、インクの様々な性状によリ影饗を受ける。例え、インクの粘性が高ぐなれば、吐出されにくくなリ、同じ駆動信号を与えてもインク滴は小さくなると考えられる。インクの吐出のされ易さは、インクの粘性、もしくは粘性と強い相関を示すインクの温度によって影響を受けるから、常に同じタイミングで第 2の駆動バルスの第 1信号のタイミングを定めると，ィンクの粘性によっては、インク滴の大きさが非所望の大きさになってしまう場合が考えられる。そこで、インクの粘性. またはこれを反映した何らかのパラメータ（例えばインク温度など）を検出し、該検出したパラメータに基づいて前記第 1信号の開始タイミングを、前記第 1のィンク滴吐出のタイミングと前記第 1 信号の開始タイミングとの時間差を可変するものとすることも好適である。

通常のインクではその粘性は温度が高くなるほど低くなるから、第 1のインク滴吐出のタィミングと第 2の駆動パルスの第 ¹信号の開始タィミングとの時間差を、前記検出された温度が低温から高温となるにしたがって長い側に可変することも好適である。この場合、第 2のインク滴の大きさを、インク温度によらず同程度に保つことができる。

上記の構成は、第 1のインク滴を吐出したとき、インク先端の界面（メニスカス）が一旦大きく後退してから元の位置に戻った後、メニスカスが固有の振動数で振動するというインクの大きな動きを考慮したものであるが、インクの動きを詳細に観察すると、ィンク通路や圧力発生室の剛性や形状に依存すると見られるヘルムホルツ共振による振動が存在する。したがって、このヘルムホルツ共振による振動の周期を考慮して駆動信号を生成することも有効である。この場合にも、圧力発生素子の変形によって容積が低減されてィンクの液圧を増加する圧力発生室を、前記ノズルへのインク通路に連通して設け、かつ、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のインク滴吐出のタイミングとの時間差を、前記圧力発生室内のィンクのヘルムホルツ共振による振動の周期 T cを考慮した時間として定めることになる。

インク通路のインクの固有振動を考 JSして第 2のインク滴を生成するタイミングを決めることにより、第 2のィンク滴の大きさを細かく制御することが可能となる。なお、かかる制御は、上述したメニスカス戻り時間を考慮した制御と重ねて行なっても好適である。

固有振動数を考 11した前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のィンク滴吐出のタイミングとの時間差の決め方としては、例えば、この時間差を、圧力発生室内のィンクのヘルムホルツ共振による振動の周期 T cの整数倍として定めることが考えられる。整数倍の場合には、固有振動を利用して、第 2のインク滴の重: Sを高めることができる。

なお、インクの吐出のされ易さがィンクの温度などの性状の変化によリ增減した墦合には、ヘルムホルツ共振による振動の周期を考慮して吐出するインク量を常に増加させたのでは、結果的に非所望のィンク量となってしまうことが考えられる。したがって、インクの吐出のされ易さ、たとえばインクの粘性（あるいはこれを反映したインクの温度等）を反映したパラメータを検出し、該バラメータに基づいて、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のインク滴吐出のタイミングとの時間差を、前記検出されたパラメータによリインクが吐出され易くなるに従って、ヘルムホルツ共振による振動の周期 T cの（整数 + 1ノ 2 ) 倍へと可変するものとしてもよい。この場合も、インクの性状が変化して吐出されやすくなつても、インク滴の重 iは同程度に保たれる。

更に、上述したインクジェット記録へッドの駆動装置はまた駆動方法を適用した印刷装置の発明を考えことができる。かかる印刷装置は、

複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジエツト記録へッドを備え、該ノズルから吐出されるインク滴により、記録媒体上に画像を記録する印刷装置であって、

更に、画像を構成する画素毎に階調値を有する印字データを入力する印字データ入力手段と、

前記複数のノズルから第 1のインク滴を吐出させるための第 1の駆動パルスと, 該複数のノズルから前記第 1のインク滴より大きな第 2のィンク滴を吐出させるための第 2の駆動パルスとを含んでなる駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、記録画素に対応した一記録周期内で、前記入力された印字データの階調値に基づいて、前記第 1 , 第 2の駆動パルスのいずれも選択せずインク滴を吐出しないか、前記第 1 または第 2の駆動パルスのいずれか一方のみ選択するか、前記第 1 および第 2の駆動パルスの両方を選択するかを決定する駆動パルス選択手段と、該選択された駆動パルスを含む前記駆動信号により前記圧力発生素子を駆動する素子駆動手段と

を備えたことを要旨としている。

この印刷装置は、入力した印字データの階調値に基づいて、一記錄周期内で、大きさの異なる第 1 , 第 2のインク滴に対応した各駆動パルスの内の少なくとも一つの駆動パルスを選択し、この駆動パルスを含む駆動信号により圧力発生素子を駆動する。したがって，第 1の駆動パルスに対応して形成される第 1のインク滴によるドッ卜と、第 2の駆動パルスに対応して形成される第 2のインク滴によるドットと、第 1および第 2の駆動パルスの両者に対応して形成される第 1 および第 2のインク滴によるドットとが形成可能であり、少なくともこのうちの二つのドットを利用することで、ドットを形成しない、小ドットを形成する、これよリ大きなドットを形成するという 3値化以上の多値化を行なうことができる。この結果、小さいインク滴によるドットと、大きなインク滴によるドットとを、容易かつ確実に形成することができ、印刷速度を低下することなく、形成する画像の品質を格段に向上することができる。

なお、かかる印刷装置においても、メニスカス戻り時間 T Rやその固有振動の周期 T m、あるいはインク通路のインクの固有振動数 T cを考慮して、第"！のパルス信号と第 2のパルス信号との関係を定めることも好適である。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の実施例におけるピエゾ素子の駆動信号の一例を示すグラフである。

第 2図は、本発明の印刷装 Sの概略構成図である。

第 3図は、プリンタドライバの搆成を示すブロック図である。

第 4図は、プリンタ 2 2の内部構成を駆動系を中心に示す説明図である。第 5図は、印字用へッドの導入管 6 7まわりの概略構成を示す説明図である。第 6図は、ピエゾ素子の伸縮によりインク滴が吐出される原理を示す説明図である。

第 7図は、へッドに設けられたインク吐出機構の機械的構造を示す断面図である。

第 8図は、実施例における印字へッド 2 8におけるノズルの並びを例示する説明図である。

第 9図は、ピエゾ素子に加える駆動信号とインク滴の吐出との関係を例示する模式図である。

第 1 0図は、駆動信号の各波形について説明する説明図である。

第 1 "1図は、本発明の第 1実施例で用いたプリンタ 2 2内部の電気的な構成を例示するブロック図である。

第 1 2図は、ピエゾ素子駆動回路 5 0の内部構成を例示するブロック図である。第 1 3図は、駆動パルスの生成の過程を示す説明図である。

第 1 4図は、データ信号を用いてメモリ 5 1 にスルーレートを設定する場合の各信号のタイミングを示すタイミングチヤ一卜である。

第 1 5図は、吐出された大小二つのインク滴が用紙 P上に着弾する状態を示す模式 Ξである。

第 1 6図は、パルス選択と 1記録周期あたりのィンク滴重量との関係を示す説明図である。

第 1 7図は、単独パルスによりインクの吐出を行なう場合のメニスカスの変位の一実施例を示すグラフである。

第 1 8図は、速統する二つのパルスによりインクの吐出を行なう場合のメニスカスの変位の一実施例を示すグラフである。

第 1 9図は、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングと二つのバルスにより吐出されるインク滴重 fiとの関係を示すグラフである。

第 2 0図は、第 1実施例の変形例におけるピエゾ駆動回路の概略構成を示すブロック図である。

第 2 1図は、本発明の第 2実施例におけるプリンタの内部構成夯示すブロック g 図である。

第 2 2図は、第 2実施例におけるメニスカスの変位を示すグラフである。

第 2 3図'は、本発明の第 3実施例におけるメニスカスの変位を示すグラフである。

第 2 4図は、本発明の第 4実施例におけるメニスカスの変位を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。

A . 印刷装置の概略機成：

説明の便を図って、まず印刷装置の全体構成から説明する。第 2図は、本発明の一実施例としての印刷装置の構成を示すブロック図である。図示するように、コンピュータ 9 0にスキャナ 1 2とカラープリンタ 2 2とが接続されており、このコンピュータ 9 0に所定のプログラムが口一ドされ実行されることにより、全体として印刷装置として機能する。図示するように、このコンピュータ 9 0は、プログラムに従って画像処理に関わる動作を制御するための各種演算処理を実行する C P U 8 1 を中心に、バス 8 0によリ相互に接続された次の各部を備える。

R O M 8 2は、 C P U 8 1で各種演算処理を実行するのに必要なプログラムゃデ —タを予め格納しており、 R A M 8 3は、同じく C P U 8 1 で各種演算処理を実行するのに必要な各種プログラムやデータが一時的に読み寥きされるメモリである。入力インターフェイス 8 4は、スキャナ 1 2やキーボード 1 4からの信号の入力を司り、出力インタフェース 8 5は、プリンタ 2 2へのデータの出力を司る。

C R T C 8 6は、カラー表示可能な C R T 2 1への信号出力を制御し、ディスクコントローラ（D D C ) 8 7は、ハードディスク 1 6やフレキシブルドライブ 1 5あるいは図示しない C D— R O Mドライブとの間のデータの授受を制御する。ハードディスク 1 6には、 R A M 8 3にロードされて実行される各種プログラムゃデパイスドライバの形式で提供される各種プログラムなどが記憶されている。このほか、バス 8 0には、シリアル入出力インタフェース（S I O ) 8 8が接統されている。この S I 0 8 8は，モデム 1 8に接続されており、モデム 1 8を介して、公衆電話回線 P N Tに接続されている。コンピュータ 9 0は、この S I O 8 8およびモデム 1 8を介して、外部のネットワークに接続されており、特定のサーバー S Vに接続することによリ、画像処理に必要なプログラムをハ一ドデイスク 1 6'にダウンロードするこ.とも可能である。また，必要なプログラムをフレキシブルディスク F Dや C D— R O Mによりロードし、コンピュータ 9 0に実行させることも可能である。

第 3図は本印刷装 Sのソフトウエアの構成を示すブロック図である。コンビュータ 9 0では、所定のオペレーティングシステムの下で、アプリケーションプログラム 9 5が動作している。オペレーティングシステムには、ビデオドライバ 9 1やプリンタドライバ 9 6が組み込まれており、アプリケーションプログラム 9 5からはこれらのドライバを介して、プリンタ 2 2に転送するための中間画像データ M I Dが出力されることになる。画像のレタツチなどを行うアプリケーションプログラム 9 5は、スキャナ 1 2から画像を読み込み、これに対して所定の処理を行いつつビデオドライバ 9 1 を介して C R Tディスプレイ 2 ¹に画像を表示している。スキャナ 1 2から供給されるデータ O R Gは、カラー原稿から読みとられ、レッド（R ) , グリーン（G ) ' ブルー（B ) の 3色の色成分からなる原カラー画像データ O R Gである。

このアプリケーションプログラム 9 5が、印刷命令を発すると、コンピュータ 9 0のプリンタドライバ 9 6が、画像惰報をアプリケーションプログラム 9 5から受け取り、これをプリンタ 2 2が処理可能な信号（ここではシアン、マゼンダ、イェロー、ブラックの各色についての多値化された信号）に変換している。第 6 図に示した例では、プリンタドライバ 9 6の内部には、解像度変換モジュール 9 7と、色補正モジュール 9 8と、色補正テーブル L U丁と、ハーフトーンモジュール 9 9と、ラスタライザ 1 0 0とが備えられている。

解像度変換モジュール 9 7は、アプリケーションプログラム 9 5が扱っているカラー画像データの解像度、即ち単位長さ当たりの画素数をプリンタドライバ 9 6が扱うことができる解像度に変換する役割を果たす。こうして解像度変換された画像データはまだ R G Bの 3色からなる画像情報であるから、色補正モジユール 9 8は色補正亍ーブルし U Tを参照しつつ、各画素ごとにプリンタ 2 2が使用するシアン（C ) 、マゼンダ（M ) 、イェロー（Y ) 、ブラック（K ) の各色のデータに変換する。こうして色補正されたデータは例えば 2 5 6階調等の幅で階調値を有している。ハーフトーンモジュールは、ドットを分散して形成することによリプリ'ンタ 2 2でかかる階調値を表現するためのハーフトーン処理を実行する。本実施例では、後述するように、プリンタ 2 2力各画素について、ドットなし、小ドット形成、大ドット形成の 3値の表現が可能であることから、 3値化を行なっている。こうして処理された画像データは、ラスタライザ" I 0 0によりプリンタ 2 2に転送すべきデータ順に並べ替えられて、最終的な画像データ F N しとして出力される。本実施例では、プリンタ 2 2は画像データ F N Lに従ってドットを形成する役割を果たすのみであり画像処理は行なっていない。また、コンピュータ 9 0側のプリンタドライバ 9 6では、プリンタ 2 2内部の後述するピェゾ素子駆動信号の調整などは行なっていないが、ピエゾ素子駆動信号に含まれる複数のパルス信号の設定などを、プリンタ 2 2との双方向通信の機能を利用して、プリンタドライバ 9 6側で行なうものとすることも可能である。

B . プリンタの概略横成：

プリンタ 2 2は、第 4図に示すように、紙送りモータ 2 3によって用紙 Pを搬送する機構と、キヤリッジモータ 2 4によってキヤリッジ 3 1 をプラテン 2 6の軸方向に往復動させる機榱と、キヤりッジ 3 1に搭載された印字へッド 2 8を駆動してィンクの吐出およびドット形成を行う機 ¾と、これらの紙送りモータ 2 3，キヤリッジモータ 2 4 , 印字へッド 2 8および操作パネル 3 2との信号のやり取リを司る制御回路 4 0と，この制御回路 4 0からの信号を受けてピエゾ素子を駆動する S区動信号を生成するピエゾ素子駆動回路 5 0とから構成されている。

キヤリッジ 3 "Iをプラテン 2 6の軸方向に往復動させる機構は、プラテン 2 6 の軸と並行に架設されキヤリッジ 3 1 を摺動可能に保持する摺動軸 3 4と、キヤリッジモータ 2 4との間に無端の駆動ベルト 3 6を張設するプーリ 3 8と、キヤリッジ 3 1の原点位置を検出する位置検出センサ 3 9等から構成されている。このキヤリッジ 3 1 には、黒インク（B k ) 用のカートリッジ 7 1 とシアン ( C 1 ) , ライトシアン（C 2 ) 、マゼンタ（M l ) ' ライトマゼンダ（M 2 ) ，イエロ（Y ) の 5色のインクを収納したカラーインク用カートリッジ 7 2が搭載可能である。シアンおよびマゼンダの 2色については、溏淡 2種類のインクを備えていることになる。キヤリッジ 3 1の下部の印字へッド 2 8には計 6個のィンク吐出用へッド 6 1ないし 6 6力 <形成されており、キヤリッジ 3 1の底部には、この各色用へッドにインクタンクからのインクを導く導入管 6 7 (第 5図参照）が立設されている。キャリッジ 3 1に黒（B k ) ィンク用の力一トリッジ 7 1 およびカラーインク用カートリッジ 7 2を上方から装着すると、各カートリッジに設けられた接統孔に導入管 6 7が揷入され、各インクカートリッジから吐出用へッド 6 1ないし 6 6へのインクの供給が可能となる。

第 8図は、ィンク吐出用へッド 6 "！〜 6 6におけるインクジエツトノズル N z の配列を示す説明図である。これらのノズルの配置は、各色ごとにインクを吐出する 6組のノズルアレイから成っており、 4 8個のノズル N zが一定のノズルピツチ kで千鳥状に配列されている。各ノズルァレイの副走査方向の位置は互いに一致している。なお、各ノズルアレイに含まれる 4 8個のノズル N _zは、千鳥状に配列されている必要はなく、一直線上に配置されていてもよい。但し、第 1 0 図に示すように千鳥状に配列すれば、製造上、ノズルピッチ kを小さく設定し易いという利点がある。

上述したノズル N zからのインクの吐出は、制御回路 4 0およびピエゾ素子駆動回路 5 0により制御されている。制御回路 4 0の内部構成を第 1 0図に示した。図示するように、制御回路 4 0の内部には、コンピュータ 9 0からの多値階調情報を含む印字データ等を受信するインターフェース（以下「 | F」という） 4 3と、各種データの記億を行う R A M 4 4と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶した R O M 4 5と、 C P U等からなる制御部 4 6と、発振回路 4 7と、後述の印字へッド 2 8の各ピエゾ素子への駆動信号を発生させる「駆動信号発生手段」としての駆動信号発生回路 4 8と、ドットパターンデータに展開された印字データおよび駆動信号を、紙送りモータ 2 3 , キャリッジモータ 2 4およびピェゾ素子駆動回路 5 0に送信するための I F 4 9とを備えている。

コンピュータ 9 0からは、本実施例では、プリンタドライバ 9 6により 3値化処理がなされた後の印字データが送られてくるので、制御回路 4 0は、この印字データを受信バッファ 4 4 Aに蓄えた後、印字へッドのノズルァレイの配置に従つて一旦出力バッファ 4 4 Cにデータを展開し、これを I F 4 9を介して出力すれば足りる。他方、コンピュータ 9 0から送信されるデータ力多値階調情報を含む印字'データである場合（例えばポストスクリプト形式のデータである場合）には、プリンタ 2 2は、制御回路 4 0内で 3値化の処理などを行なうものとすればよい。この埸合、印字データは、 I Z F 4 3を介して記録装置内部の受信バッファ 4 4 Aに蓄えられる。受信バッファ 4 4 Aに蓄えられた記録データに対してコマンド解析が行われてから中間バッファ 4 4曰へ送られる。中間バッファ 4 4 B内では制御部 4 6によって中間コードに変換された中間形式としての記錄デ一夕が保持され、各文字の印字位置、修飾の種類、大きさ、フォントのアドレス等が付加する処理が、制御部 4 6によって実行される。次に、制御部 4 6は、中間バッファ 4 4 B内の記録データを解析し、階調情報に応じた 3値化を行ない、ドットパターンデータを出力バッファ 4 4 Cに展開し、記憶させる。

いずれの塌合でも、出力バッファ 4 4 Cには、 3値化されたドットパターンが展開され、蓄えられることになる。印字ヘッドは、後述するように、各色 4 8個のノズルが備えられているため、へッドの 1スキャン分に相当するドットパターンデータを出力バッファ 4 4 Cに用意した後、このドットパターンデータを、 I Z F 4 9を介して出力する。ドットパターンデータとして展開された印字データは、後述するように、各ノズル毎の階調データとして例えば 2ビットで構成されており、「0 0」はドットなしに、「 1 0 J は小ドット形成に、 Γ 1 1 j は大ドット形成に、それぞれ対応している。データの構成とドット形成の様子については、後述する。

C . インク吐出のメカニズム：

インクの吐出およびドット形成を行なう機構について説明する。第 5図はインク吐出用ヘッド 2 8の内部の概略構成を示す説明図、第 6図は、ピエゾ素子 P E の伸縮によりインクの吐出を行なう様子を示す模式図である。インクカー卜リッジ 7 1 , 7 2がキャリッジ 3 1に装着されると、第 5図に示すように毛細管現象を利用してィンクカー卜リッジ内のィンクが導入管 6 7を介して吸い出され、 * ャリッジ 3 1下部に設けられた印字へッド 2 8の各色へッド 6 1ないし 6 6に ¾ かれる。なお、初めてインクカートリッジが装着されたときには、専用のポンプによりインクを各色のへッド ⁶ 1ないし 6 6に吸引する動作が行われるが、本実施例では吸引のためのポンプ、吸引時に印字へッド 2 8を ¾うキャップ等の構成については図示および説明を省略する。

各色のヘッド 6 1ないし 6 6には、後で説明する通り、各色毎に 4 8個のノズル N zが設けられており（第 8図参照）、各ノズル毎に圧力発生素子として、電歪素子の一つであって応答性に優れたピエゾ素子 P Eが配置されている。第 6図上段に図示するように、ピエゾ素子 P Eは、ノズル N _Zまでインクを導くインク通路 6 8に接する位置に設置されている。ピエゾ素子 P Eは、周知のように、電圧の印加によリ結晶構造が歪み、極めて高速に電気一機械工ネルギの変換を行う素子である。本実施例では、ピエゾ素子 P Eの両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧を印加することにより、第 6図下段に示すように、ピエゾ素子 P巳が電圧の印加時間だけ収縮し、インク通路 6 8の一側壁を変形させる。この結果、インク通路 6 8の容積はピエゾ素子 P Eの収縮に応じて収縮し、この収縮分に相当するインクが、粒子 I pとなって、ノズル N _zの先端から高速に吐出される。このインク粒子 I pがプラテン 2 6に装着された用紙 Pに染み込むことにより、印刷が行われる。

ピエゾ素子を用いたィンク滴吐出の原理について、模式図を用いて説明した力実際のピエゾ素子 P Eを用いたインク吐出機構の詳細を第 7図に示した。第 7図は、記録用へッド 6 1ないし 6 6の機械的断面構造の一例を示す断面図である。図示するように、このへッドは、大きくは、ァクチユエ一タュニット 1 2 1 と流路ュニット 1 2 2とから構成されている。ァクチユエータュニット 1 2 1は、ピェゾ素子 P E , 第 1の蓋部材 1 3 0 , 第 2の蓋部材 1 3 6 , スぺーサ 1 3 5等から構成されている。第 1の蓋部材 1 3 0は、厚さ 6 μ ίπ程度のジルコニァの薄板から構成され、その表面に一方の極となる共通電極 1 3 1が形成され、その表面に後述する圧力発生室 1 3 2に対向するようにピエゾ素子 Ρ Εが固定され、更にその表面に A u等の比較的柔軟な金属の層からなる駆動電極 1 3 4が形成されている。

ここで、ピエゾ素子 P Eは、第 1の蓋部材 1 3 0とによりたわみ振動型のァクチュエータを形成している。ピエゾ素子 P Eは、電荷が付加されると収縮して圧力発生室 1 3 2の容積を縮める方向に変形し、付加された電荷が放電されると伸長して圧力'発生室 1 3 2の容積を.元に拡げる方向に変形をする。

第 1の蓋部材 1 3 0の下部に設けられたスぺ一サ 1 3 5は、圧力発生室 1 3 2 を形成するのに適した厚さ、例えば 1 0 0 μ ηιのジルコニァ（Z r 02) などのセラミック板に通孔を穿設して構成されており、後述する第 2の蓋部材 1 3 6と第 1の蓋部材 1 3 0により両面を封止されて前述の圧力発生室 1 3 2を形成している。

スぺーサ 1 3 5の多端に固定された第 2の蓋部材 1 3 6は、スぺーサ 1 3 5と同様、ジルコニァ等のセラミックを材質として構成されている。この第 2の蓋部材 1 3 6には、圧力発生室 1 3 2との間でインク流路を構成する二つの連通孔 1 3 8 , 1 3 9が穿設されている。連通孔 1 3 8は、後述するインク供給口 1 3 7 と圧力発生室 1 3 2とを接続するものであり、連通孔 1 3 9は、ノズル開口 N z と圧力発生室 1 3 2の他端とを接続するものである。

これら各部材 1 3 0 , 1 3 5 , 1 3 6は、粘土状のセラミックス材料を所定の形状に成形し、これを積屠して焼成することにより接着剤を使用することなくァクチユエータュニット 1 2 1 として總められている。

次に流路ュニット 1 2 2について説明する。流路ュニット Ί 2 2は、インク供給口形成基板 1 4 0 , インク室形成基板 1 4 3，ノズルプレート 1 4 5などから構成されている。インク供給口形成基板 1 4 0は、ァクチユエ一タュニット 1 2 1の固定基板を兼ねるとともに、圧力発生室 1 3 2側の一端側にインク供給口 1 3 7が、圧力発生室 1 3 2の多端側にはノズル開口 N _Zが、それぞれ設けられている。インク供給口 1 3 7は、各ノズル共通のインク室 1 4 1 と圧力発生室 1 3 2とを接続する速通路であり、その断面積は連通孔 1 3 8などと比べて十分に小さくされ、オリフィスとして機能するよう設計されている。

インク室形成基板 1 4 3は、他方の面をノズルプレート 1 4 5により封止されて、インク供給口形成基板 1 4 0と共に、インク室 1 4 1 を形成する部材であり、ノズル開口 1 2 3と接続するノズル連通孔 1 4 4が設けられている。インク室 1 4 1 は、図示しないインクタンクからインクが流入するよう、インクカートリツジ 71 , 72に速なる図示しないィンク流路に接続されている。

これらインク供給口形成基板 1 40、インク室形成基板 1 43、及びノズルプレート 1 4' 5は、各々の間に熱溶着フィルムや接着剤等の接 ¾層 1 46, 1 47 によリ固定されており、全体として流路ュニット 1 22を構成している。

この流路ュニット 1 22と前述のァクチユエータュニット 1 2 "1 とは，熱溶着フィルムや接着剤等の接着層 1 48により固定されており、記録用の各へッド 6 1ないし 66を構成している。

上記の構成により、ピエゾ素子 Ρ Εの駆動電極 1 31 , 1 34間に電圧を印可して電荷を付加すると、ピエゾ素子 ΡΕは、収縮して圧力発生室 Ί 32の容積は縮小し，逆に眾荷を放電すると、ピエゾ素子 Ρ Εは、伸張して圧力発生室 1 32 の容稹は増大する。圧力発生室^{1 3 2}が膨張すると、圧力発生室 1 32内の圧力は低下して共通のィンク室 1 41から圧力発生室 1 32内にインクが流入する。ピエゾ素子 ΡΕに電荷を付加すると、圧力発生室 1 32の容積は縮小し、圧力発生室 1 32内の圧力が短時間に上昇して圧力発生室 1 32内のインクがノズル開口 Ν ζを介して外部に吐出される。このとき、インク滴 I Ρが外部に吐出される。

ところで、このように構成されたインクジエツト記録用の印字へッド 28では、ノズル Ν ζに至る流路に存在するインクは、圧力発生室 1 32の圧力の変化に伴つて、流体として振動現象を起こす。この振動には、少なくとも 2種類の固有振動が存在する。ひとつは、インク滴を吐出した後、インク界面であるメニスカスが揺れ戻す比較的長い周期の振動である。これを固有振動（周期 Tm) と呼ぶ。もう一つは、圧力発生室 1 32の存在により流体に生じるヘルムホルム共振と呼ばれる振動であり、固有振動と比べると比較的周期の短い振動（周期 T c) である。この圧力発生室 1 32のヘルムホルム共振周波数 f は、圧力発生室 1 32のインクの圧縮性に起因する流体コンプライアンスを C i 、また圧力発生室 1 32 を形成している第 1の蓋部材 1 30やピエゾ素子 P E等の材料自体による剛性コンプライアンスを C V、ノズル開口 1 23のイナ一タンスを Mn、インク供給口 1 37のイナータンスを M sとすると、次式（ 1 ) で示される。

f = 1 / (2 π) [ (Mn +Ms) ノ (M n x M s ) / (C i +C v) }

… (1 ) また、メニスカスのコンプライアンスを C nとすると，インク流路の粘性抵抗を無視すれば、メニスカスの固有振動周期 Tmは次式（2 ) で示される。

x V" ί (M n +M s ) C n ] … （2) また、圧力発生室 1 3 2の容稹を V、インクの密度を p、インク中での音速の cとすると、流体コンプライアンス C iは次式（ 3 ) で示される。

C i =V/p c ² … （ 3)

なお，圧力発生室 1 3 2の剛性コンプライアンス C Vは、圧力発生室 1 3 2に単位圧力を印加したときの圧力発生室 1 3 2の静的な変形率に一致するから、これを計測することによリ、実際の値を求めることができる。

ビエゾ素子 P Eの収縮や伸長によリメニスカスに励起される固有振動の周期 T _cはヘルムホルム共振周波数 f の逆数で得られる周期と同一である。実施例に即した計算の一例を挙げると、流体コンプライアンス C iが 1 X 1 0— ²°m^sN―'、剛性コンプライアンス C Vが 1 . 5 X 1 0— ²°m^sN -，、イナ一タンス M nが 2 X 1 0⁸ k g m~ イナ一タンス M sが i x l 0 ^e k g m のときのヘルムホルム共振周波数 f は 1 2 5 k H zであり、その周期 T _Cは 8 sとなる。

D. 大小ドッ卜の形成の概略：

本実施例のプリンタ 2 2に備えられた各色 4 B個のノズル N zは、その内径を等しく形成されている。かかるノズル N zを用いて径の異なる 2種類のドットを形成することができる。この原理について説明する。第 9図は、インクが吐出される際のノズル N _Zの駆動波形と吐出されるインク I pとの関係を模式的に示した説明図である。第 9図において破線で示した駆動波形が通常のドットを吐出する際の波形である。区間 d 2において一旦、マイナスの電圧をピエゾ素子 P巳に印加すると、圧力発生室 1 32の容稜を增大する方向にピエゾ素子 P Eが変形するため、第 9図の状態 Aに示した通り、メニスカス M eは、ノズル N zの内側にへこんだ状態となる。一方、第 9図の実線で示す駆動波形を用い、区間 d 2に示すようにマイナス電圧を急激に印加すると、状態 aで示す通リメニスカスは状態 Aに比べて大きく内側にへこんだ状態となる。

ピエゾ素子 P Eに印可するマイナスの電圧のパルス波形によリメニスカスの形状が異なるのは、次の理由による。ピエゾ素子は、印可された電圧のパルス形状に応じて変形し、圧力発生室 1 3 2の容積を増減する。圧力発生室¹ 3 2の容積が増大す場合、その変化が極めてゆっくりとしたものであれば、圧力発生室 1 3 2の容積の増大に伴い、インクは共通のインク室 1 4 1から供給され、メニスカスはほとんど変化しない。一方、ピエゾ素子 P Eの伸縮が短時間に行なわれ、圧力発生室 1 3 2の容積の変化が急激に生じると. インク室 1 4 1からインクの供給は，インク供給口 1 3 7により制限されていることから間に合わず、メニスカスは圧力発生室 1 3 2の容積の変化にょリ影 ¾を受けることになる。ピエゾ素子 P Eに印可する ¾圧の変化が緩やかな塌合（第 9図破線参照）には、メニスカスの後退は小さく、印可電圧の変化が急激な場合（第 9図実線参照）には、メニスカスの後退が大きくなるのは、かかるインク供給のパランスによっている。メニスカスが後退した状態から、次に、ピエゾ素子 P Eへの印加電圧を正にすると（区間 d 3 ) 、先に第 6図を用いて説明した原理に基づいてインクが吐出される。このとき、メニスカスがあまり内側にへこんでいない状態（状態 A ) からは状態 Bおよび状態 Cに示すごとく大きなインク滴が吐出され、メニスカスが大きく内側にへこんだ状態（状態 a ) からは状態 bおよび状態 cに示すごとく小さなインク滴が吐出される。

以上に示した通り、駆動 ¾圧を負にする際（区間 d 1 , d 2 ) の変化率に応じて、ドット径を変化させることができる。しかし、複数のノズル N _Zを備えたプリンタでは、ドット毎に駆動信号の波形を異ならせる制御を行なうことは、極めて困難である。そこで、本実施例では、異なる波形の二つのパルス信号を含んだ SI区動信号を用意し、この信号に応じて印字データを用意することで、大小ドットを形成している。この手法について次に説明する。

E . ピエゾ素子 g区動回路と駆動信号：

本実施例では、駆動波形とドット径との間のこのような関係に基づいて、ドット径の小さい小ドットを形成するための駆動波形と、ドット径の大きな大ドットを形成するための駆動波形の 2種類を用意している（第 1 1図参照）。駆動信号の違いによる大小のィンク滴の形成の様子については、駆動信号の生成の詳細と共に後述する。

まず、第 1 1図に示した波形の駆動信号を生成する構成について説明する。第 1 1図に示した駆動佶号は、ピエ'ゾ素子 IE動回路 5 0により生成される。第 1 2 図は、このピエゾ素子駆動回路 5 0の内部構成を示すブロック図である。図示するように、このピエゾ素子駆動回路 5 0の内部には、制御回路 4 Oからの信号を受け取って記憶するメモリ 5 1、このメモリ 5 1の内容を読み出して一時的に保持するラッチ 5 2、このラッチ 5 2の出力と後述するもう一つのラッチ 5 4の出力とを加算する加算器 5 3、ラッチ 5 4の出力をアナログデータに変換する D Z A変換器 5 6、変換されたアナログ信号をピエゾ素子 P E駆動用の電圧振幅まで増幅する電圧増幅部 5 7、増幅された電圧信号に対応した電流供給を行なうための電流増幅部 5 8とから構成されている。ここで、メモリ 5 1は、駆動信号の波形を決める所定のパラメータを記憶しておくものである。後述するように、駆動信号の波形は、予め制御回路 4 0から受け取った所定のパラメータによリ決定される。ピエゾ素子駆動回路 5 0は、第 1 2図に示したように、制御回路 4 0から、クロック信号 1， 2 , 3、データ信号、アドレス信号 0ないし 3およびリセット信号を受け取る。

第 1 3図は、上述したピエゾ素子駆動回路 5 0の構成により、駆動信号の波形が決定される様子を示す説明図である。まず、駆動信号の生成に先立って、制御回路 4 0から、駆動信号のスルーレートを示すいくつかのデータ信号とそのデータ信号のアドレス信号とが、クロック信号 1に同期して、ピエゾ素子駆動回路 5 0のメモリ 5 1に出力される。データ信号は 1 ビットしか存在しないが、第 1 4 図に示すように、クロック信号 1を同期信号とするシリアル転送により、データをやり取りする構成となっている。即ち、制御回路 4 0から所定のスル一レートを転送する埸合には、まずクロック信号 1に同期して複数ビッ卜のデータ信号を出力し、その後、このデータを格納するアドレスをクロック信号 2に同期してァドレス信号 0ないし 3として出力する。メモリ 5 1は、このクロック信号 2が出力されたタィミングでァドレス信号をみ取り、受け取ったデータをそのァドレスに書き込む。アドレス信号は 0ないし 3の 4ビットの信号なので、最大 1 6種類のスルーレートをメモリ 5 ¹に記憶することができる。なお、データの最上位のビットは、符号として用いられている。

各アドレス A , B , ■ ' 'へのスルーレートの設定が完了した後、アドレス B がァドレ: i信号 0ないし 3に出力されると、最初のクロック信号 2により、このァドレス Bに対応したスルーレ一卜が第 1のラッチ 5 2によリ保持される。この状態で、次にクロック信号³が出力されると、第 2のラッチ^{5 4}の出力に第¹のラッチ 5 2の出力が加算された値が、第 2のラッチ 5 4に保持される。即ち、第 Λ 3図に示したように、一旦アドレス信号に対応したスルーレートが選択されると、その後、クロック信号 3を受ける度に、第 2のラッチ 5 4の出力は、そのスルーレートに従って増減する。アドレス Bに格納されたスルーレートは、単位時間 Δ Τ当たリ¾圧厶 V 1だけ電圧を上昇することに対応した値となっている。なお、増加か減少かは、各アドレスに格納されたデータの符号により決定される。第 1 3図に示した例では、アドレス Aには、スルーレートとして値 0、即ち電圧を維持する塌合の値が格納されている。したがって、クロック信号 2によリアドレス Aが有効となると， S区動信号の波形は、増減のない状態、即ちフラットな状態に保たれる。また、アドレス Cには、単位時間厶 T当たり電圧を厶 V 2だけ低下することに対応したスルーレートが格納されている。したがって、クロック信号 2によリアドレス Cが有効となった後は、この電圧厶 V 2ずつ電圧は低下し行くことになる。

上述した手法により制御回路 4 0からァドレス信号とクロック信号 2とを出力するだけで、駆動信号の波形を自由に制御することができる。実施例おける駆動信号を構成する各パルスについて第 1 1図を用いて説明する。まず、駆動信号は、一つの記録画素に対応した記録周期において、大きく分けて第 1パルスと第 2パルスとから構成されている。第 1 パルスは、その電圧値が中間電位 V mからスタ一卜し（ T "1 1 ) 、最大罨位 V Pまで一定の勾配で上昇し（ T 1 2 ) 、最大電位 V Pを所定時間だけ維持する（T 1 3 ) 。次に、第 1パルスは第 1の S低電位 V L Sまで一定の勾配で下降し（T 1 4 )、 S低電位 V L Sを所定時間だけ維持する（T 1 5 ) 。第 1 パルスの ¾圧値は、その後、 S大菴位 V Pまで一定の勾配で再び上昇し（T 1 6 ) 、最大電位 V Pを所定時間た'け維持する（T 1 7 ) 。その後、第 1バルスは中間電位 V mまで一定の勾配で下降する（T 1 8 )。ここで、充镙パルス T 1 2がピエゾ素子 Ρ Εに印加されると、ピエゾ素子 Ρ Ε は圧力発生室 1 3 2の容積を収縮させる方向にたわみ、圧力発生室 1 3 2内に正圧を発生さ'せる。その結果、メニ.スカスはノズル開口 ¹ 2 3から盛り上がる。充電パルス Τ 1 2の電位差が大きく、電圧勾配が急峻な場合には、充電パルス Τ 1 2にてインク滴を吐出させることも可能であるが、本実施例においては充電バルス Τ 1 2にてインク滴が吐出されない範囲に充電パルス丁 1 2の電位差を設定している。本実施例においては更に、充電パルス Τ 1 2の充電時間は、メニスカスがヘルムホルツ周期 T cの振動を励起しないように T c以上の期間（この実施例では T cと実質的に同一の期間）に設定されている。

充電パルス Τ 1 2で盛り上がったメニスカスは、ホールドパルス Τ 1 3が印加されている間、インクの表面張力により周期 T mの振動でノズル開口 1 2 3内へと戻る動きに転ずる。放電パルス T 1 4を印加するとピエゾ素子 P Eは圧力発生室 1 3 2を膨張させる方向にたわみ、圧力発生室 1 3 2内に負圧が生じる。この負圧によるノズル開口 1 2 3内部へのメニスカスの動きは、上記の周期 T mの振動に重 B:されて、メニスカスはノズル開口 1 2 3の内部に大きく引き込まれる。このように、メニスカスがノズル開口 1 2 3の内部に向かうタイミングで放電パルス T 1 4を印加することで、比較的小さな放電パルス T 1 4の電位差でもメニスカスをノズル開口 1 2 3の内部に大きく引き込むことができる。本実施例では、ホールドパルス T 1 3の継続時間を T mの約 1 2とすることで、上記のようなメニスカスの引き込みを保証している。

メニスカスが引き込まれた状態から充¾パルス T 1 6が印加されると圧力発生室 1 3 2に正圧が発生してメニスカスがノズル開口 1 2 3から盛り上がる。このとき、メニスカスはノズル開口 1 2 3の内部に大きく引き込まれているので、正圧方向の圧力が加わっても、吐出されるインク滴は微小なィンク滴にとどまることになる。放電パルス T 1 8は、放電パルス T 1 4及び充電パルス T 1 6で励起されたメニスカスの固有振動を抑えるための放電パルスであり、周期丁 cの固有振動がノズル開口 1 2 3の出口に向かうタイミングでメニスカスをノズル開口 1 2 3の内部へと向わせる放電パルス T 1 8を印加する。この結果、微少なインク滴の吐出が終了した後のメニスカスの後退は、比較的小さなものに抑制される。次に、第 2パルスについて説明する。第 2パルスは、第 1パルスに引き続いて中間鼋位 V mからスタートする（T 1 9 ) 。第 2の最低電位 V L Lまで一定の勾配で下降し ( T 2 1 ) 、 *低電位. V L Lを所定時間だけ維持する（T 2 2 ) 。この第 2パルスの最低鼋位 V L Lは第 1 パルスの最低電位 V L Sよりも低い。そして、第 2パルスの電圧値は S大電位 V Pまで一定の勾配で上昇し（T 2 3 ) 、最大電位 V Pを所定時間だけ維持する（T 2 4 ) 。その後、第 2パルスは中間電位 V mまで一定の勾配で下降する（T 2 5 ) 。

放電パルス T 2 1を印加すると、前述のように圧力発生室 1 3 2内に負圧が生じてメニスカスはノズル開口 1 2 3の内部に引き込まれる。但し、放電パルス T 2 1 の ¾位差を、第 1パルスの放バルス T 1 4の電位差よリも小さく設定することで、第 1パルスに比べてメニスカスがノズル開口 1 2 3の内部に大きく引き込まれることがないようスルーレートを設定している。

充電バルス T 2 3が印加されると圧力発生室 1 3 2に正圧が発生してメニスカスがノズル開口 1 2 3から盛り上がる。このとき、メニスカスがノズル開口 1 2 3の内部にそれほど引き込まれない状態で、正圧方向の圧力変化が発生するため、吐出されるインク滴は第 1パルスに比べて大きなインク滴となる。なお、第 2パルスの S後の放電バルス T 2 5は、放電パルス T 2 1及び充電パルス T 2 3で励起されたメニスカスの固有振動を抑えるための放電パルスであり、周期 T cの固有振動によリメニスカスがノズル開口 1 2 3の出口方向に向かうタイミングで印加される。

第 1パルスと第 2パルスとを連続して選択した場合には、結局，二つのインク滴がノズル N zから徒手つれることになるが、二つのインク滴は、用紙上のほぼ同じ位置に着弾する。この様子を示したのが、第 1 5図である。図示するように, 第 1のパルスに対応した小さなインク滴 I P sと、第 2のパルスを対応した大きなインク滴 I P mとが、用紙上のほぼ同一位置に着弾することにより、最も大きなドットが形成される。第 1 1図に示した駆動信号を用いて 2種類のドットを形成する場合、第 2バルスの方がピエゾ素子 P Eの変化量が大きいため、インク滴 I Pが勢いよく吐出されることになリ、大きなインク滴 I Ρ ΙΥ»の飛翔速度は、小さなインク滴 I P sと比べて大きい。このようにインク滴の飛翔速度に差が存在することから、キャリッジ 3 1 を主走査方向に移動しながら、最初に小さなインク滴を吐出し、次に大きなインク滴を吐出した場合、キャリッジ 3 1の走査速度と両インク'滴の吐出タイミングと.を、キヤリッジ 3 1 と用紙 Pとの間の距離に応じて調整すれぱ、両インク滴をほぼ同じタイミングで用紙 Pに到達させることができる。本実施例では、このようにして第 1 1図の 2種類の駆動パルスから、最もドット径が大きな大ドットを形成しているのである。

F . メニスカスの振動と第 2パルスのタイミング：

以上説明したように、本実施例では、第 1パルスに対応したインク滴の吐出と第 2パルスに対応したインク滴の吐出とを、単独あるいは連続して行なうことができるが、第 1バルスと第 2バルスとによリ連続してィンク滴を形成した場合のインク重置の総和が、それぞれのィンク滴を単独で形成した場合の総和よリ有意に大きくなるよう、メニスカスの振動を考慮して、第¹ , 第 2パルスの形成タイミングを調整している。この点を以下説明する。第 1 6図は、本実施例におけるパルス選択と 1記録周期あたりのインク滴重量との関係を示す説明図である。図示するように、第 1パルスと第 2パルスを連続的に選択した場合には、第 1パルスと第 2パルスをそれぞれ単独に選択した場合のインク滴重量の総和に比べて、インク重量は、合計で 5 n g増加したことが判る。このインク重量の増加は、小さなインク滴を吐出した後に、メニスカスの動きを考慮した所定のタイミングで第 2のインク滴を形成していることにより得られている。結果的に、小ドットのインク重; S (実施例では 5 n g ) に対する大ドットのィンク重 (実施例では 2 0 n g ) の比率は広がり、実質的に記録ドット径の可変範囲を更に広くできたことになっている。具体的には、本実施例では、「第 1のインク滴吐出のタイミング J である第 1パルスの充電パルス T 1 6の終点と、「圧力発生室を膨張させる第 1信号の開始タイミング J である第 2パルスの充電パルス T 2 1の始点との時間が、後述する「（第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻り時間） + (メニスカス固有振動周期 T mの 1 8 ) 」となるようにホールドパルス T 1 9の時間を設定している。

第 1 7図，第 1 8図は、第 1実施例におけるメニスカスの動きを示す説明図である。縱軸がメニスカス変位量、横軸が時間を示している。図中の符号 7 0 7はノズル開口 1 2 3の開口面を示し、ノズル開口面 7 0 7の下方がノズル開口 1 2 3の内部に相当している。また図中の曲線 7 0 8がメニスカスの変位を示している。したがって、図中の曲線 7 0 8の接線の傾き（微分値）は、メニスカスの速度を示している。また、インク滴が吐出された場合には、そのタイミングに対応した曲線 7 0 8が横軸との間であって横軸よリ上方に形成する一つの閉領域の面積（図示ハッチング部）が、インク滴の！:量にほぼ比例することになる。

笫 1 7図は、第 1パルスを単独に印加したときのメニスカス変位である。メニスカス振動のピーク 7 0 4に対応してインク滴が吐出される。即ち、この時点で、インク滴はメニスカスから分離して微小インク滴となって吐出する。その後、メニスカスはノズル關ロ面 7 0 7より引き込まれた状態となる。一旦、引き込まれたメニスカスはメニスカスの表面張力によりノズル開口面 7 0 7に向かって戻り始め、時刻 7 0 1の時点でノズル開口面 7 0 7に達する。ここで第 1のインク滴吐出のタイミングから時刻 7 0 1までの経過時間が「第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻り時間」 T Rである。更にメニスカスはノズル開口面 7 0 7を超え、やがて戻り始める。つまり、メニスカスは減衰振動を起こすことになる。再びメニスカスがノズル開口面 7 0 7に至る時刻を 7 0 9とすると、時刻 7 0 1から時刻 7 0 9までの経過時間がメニスカスの固有振動周期 T mの約 Ί 2である。時刻 7 0 3は、第 1のインク滴吐出後メニスカス変位が最大となるポイントであり、時刻 7 0 1から時刻 7 0 3の経過時間はメニスカスの固有振動周期 T mの約 1 4に等しい。時刻 7 0 2は、ノズル開口 1 2 3外部へ向かうメニスカスの速度が最大となる時刻 7 0 1 と前記時刻 7 0 3のほぼ中間の時刻であり、時刻 7 0 1から時刻 7 0 2の経過時間はメニスカスの固有振動周期 T mの約 1 Z 8に等しい。時刻 7 1 0は、時刻 7 0 3と前記時刻 7 0 9のほぼ中間の時刻であり、時刻 7 0 1から時刻 7 1 0の経過時間はメニスカスの固有振動周期 T mの約 3ノ 8に等しい。

次に第 1パルスに引き続いて第 2パルスを印加しナニときのィンク滴量の増加現象を第 1 8図を参照しつつ説明する。本実施例では、第 1 8図に示したように、時刻 7 0 2のポィン卜で「圧力発生室を膨張させる第 1信号の開始タイミング j である放電パルス丁 2 1の印加が開始するように、駆動信号を設定している。この時刻 7 Ο 2におけるメニスカスの状態は、メニスカス変位速度およびメニスカス変位がいずれもノズル開口 1 2 3外向きとなっているめ、第²パルスの放粱パルス Τ 2 1によリメニスカスをノズル開口 ¹ 2 3内部に引き込もうとする作用は相殺され、メニスカスの変位 7 0 8の引き込みは低減される。この結果、充電パルス丁 2 3の印加により、メニスカス振動のピーク 7 0 5が高くなリ、メニスカスから分離するインク滴の大きさは、大き〈なる。なお、第 1 8図において図中符号 7 0 6は、 Γ第 Ίのインク滴吐出のタイミング」である充電パルス丁 ¹ 6の終点と、 Γ圧力発生室を膨張させる第 1信号の開始タイミング」である放電パルス Τ 2 1の始点との時間差を示している。

第"！ 9図に、 Γ第 2パルスの第 1信号の開始タイミング_1 の位相と第 1 パルスと第 2パルスによって吐出されるインク滴！: S:の総和と関係を示す。縱軸は第"！パルスと第 2パルスによリ吐出されるィンク滴重 fiの合計値、横軸が時間を示している。インク滴重 fi曲線 G Iは、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングを時刻 7 0 1から 7 1 0まで可変して、インク置の合計値を計測したものである。ィンク滴重の総和は、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングを時刻 7 0 ²付近としたとき最大値 2 0 n gとなり、第 2パルスの第 1信号の開始タィミングが伸びるにしたがって、第 1パルスと第 2パルスを各々単独に吐出したときのインク滴重 fi ( 5 + 1 0 = ) 1 5 n gに漸近していく。逆に、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングを短くした場合も、インク滴重 Sの総和は低減する。これは、メニスカスがノズル開ロ 1 2 3内部に引き込まれた状態で、更に第 2の駆動パルスの放電パルス丁 2 1によリメニスカスをノズル開口 1 2 3内部に引き込もうとするためと考えられる。第 1 8図から、第 1のインク滴吐出のタイミングと、第 2 の駔動バルスの第 1の電圧下降波形の開始タイミングとの時間差を、前記第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻り時間 T Rより長く. （第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻リ時間 T R ) + (メニスカス固有振動周期 T mの 3 / 8 ) より短くすることが望ましいことが分かる。即ち、第 2バルスの第 1信号の閉始タイミングを時刻 7 0 1から時刻フ 1 0の時間とすれば、二つのパルスによリそれぞれインク滴を吐出した埸合よリ、ィンク滴重 Sを増加することができる。 G. Sg動回路 50の変形例：

以上説昀した第 1実施例では、 .ピエゾ素子 P Eに付加する駆動信号は、制御回路 40側からの指令に基づいて D A変換器 56を用いて生成したが、駆動信号を生成する駆動回路は、第 20図に示す回路 5 OAにより実現することも可能である。かかる駆動回路 50 Aの構成の一例を、第 20図に基づいて説明する。この駆動回路 50 Aは、へッド 28の各ノズルに対応してシフトレジスタ 253 A 〜253N、ラッチ素子 254 A~ 254 N、レベルシフタ 255 A〜 255 N、スィツチ素子 256A-256N, ピエゾ素子 257 A〜 257 Nから構成されている。印字データは、（1 0) 、（ 1 1 ) 等の如く、各ノズル毎に、 2ビットデータで構成されている。そして、全てのノズルについての各桁のビットデータがー記錄周期内にシフトレジスタ 253 A~ 253 Nに入力される。

即ち、全ノズル分の上位ビットであるビット 2のデータがシフトレジスタ 25 3 A-253 Nにシリアル転送された後、この全ノズル分のビット 2の亍一タはラッチ素子 254 A~ 254 Nによってラッチされる。このラッチにより、次に、全ノズル分の下位ビットであるビット 1のデータがシフトレジスタ 253 A~2 53 Nにシリアル転送される。

そして、例えばアナログスィツチとして構成される各スィツチ素子 256 A~ 256 Nに加わるビットデータが Γ 1 j の場合は、駆動信号（COM) がピエゾ素子 257A-257 Nに直接印加され、各ピエゾ素子 257 A〜257 Nは駆動信号の信号波形に応じて変位する。逆に、各スィッチ素子 256 A〜256 N に加わるビットデータが「0」の場合は、各ピエゾ素子 25フ A~257 Nへの駆動信号は遮断され、各ピエゾ素子 257 A~ 257 Nは直前の電荷を保持する _c この回路 5 OAでも、駆動信号（COM) は第 1実施例と同様、第 1図に示した波形となっており、第 1パルスおよび第 2パルスにより、小さなインク滴と大きなインク滴とが形成される。

第 1パルスは、例えば約 5 n gの小さいィンク滴を吐出させるためのものである。小ドットを記録する場合、この第 1ノレスが単独に選択され、小さいドット径が得られる。第 2パルスは、第 1図に示した例では、常に前記第 1パルスに引き続いて選択され、単独に第 2パルスのみ選択されることはない。大ドットを記錄する場合、第 1、第²パルスが速続して選択されることで、例えば約（5 + ¹ 5 =) 20 n gの大きなインク滴が吐出され、大きなドット径が得られることは、第 1実施例で説明した通りである。

階調表現に関しては、ドットを形成しない無ドッ卜の場合（階調値 1 ) 、小ドットのみ形成する塌合（階調値 2) 、大ドットを形成する堪合（階調値 3) の 3 パターンで記録紙上に記録ドットを形成すれば、 3階調のドット階調を行うことができる。なお、各階調値を（00) 、（ M ) 、（ 1 0) のように 2ビットデータで表わすことができる。

小さいインク滴のみを吐出する小ドッ卜の階調値 2の場合は、スィッチ素子 2 56に対して、第 1パルス発生時は同期させて「 1」を印加し、第 2パルス発生時は「0」を印加すれば、第 1パルスのみをピエゾ素子 25 7に供給することができる。つまり、階調 2を示す 2ビットのデータ（0 1 ) を 2ビットデータ（ 1 0) に翻訳（デコ一ド）することにより、第 1 パルスのみをピエゾ素子 2 5 7に印加することができ、小ドッ卜の階調値 2を実現することができる。

同様に、デコードされた 2ビットデータ（ 1 1 ) をスィッチ素子 25 6に与えれぱ、第 1パルス及び第 2パルスがピエゾ素子 25 7に印加され，これによリ記録紙上に小大 2発のインク滴が続けて着弾し、各ィンク滴が混じり合って実質的に大ドットが形成され、階調値 3を実現できる。また同様に、インク滴を吐出しない無ドットの階調値 1 の場合は、 2ビットデータ（00) をスィッチ素子 2 5 6に与えれば、ピエゾ素子 257にはパルスが印加されないで、無ドットの階調値 1が実現できることになる。

各 2ビッ卜の印字データをスィツチ素子 256等に与える具体的構成について、補足する。まず、出力バッファ 44Cには、制御回路 46によりデコードされた 2ビットの印字データ（D 1 , D 2) が記億されている。ここで、 0 1は第1パルスの選択信号、 D 2は第 1パルスの選択信号である。この 2ビットの印字データは、一記録周期内に記録へッド 28の各ノズルに対応したスィツチ素子 2 56 に与えられる。具体的には、記録ヘッド 28のノズル数を π個とし、副走査方向のある位置における 1番目のノズルの印字データを（D 1 1， D 2 1 ) 、 2番目のノズルの印字データを（D 1 2 , D 2 2 ) のように表わした場合、シフトレジスタ 2 5 3には、全ノズルについての第 1パルス選択信号 D ¹のデータ（D ¹ "I , D 1 2 , D 1 3 , . . . D 1 n ) .がクロック信号に同期してシリアル入力される。同様にして、全ノズルについての第 2パルス選択信号 D 2のデータ（D 2 1 , D 2 2 , D 2 3 , . . . D 2 n ) が、一記録周期内でシフトレジスタ 2 5 3に転送される。この様子を、第 1 "1図の最下段に示しておいだ。

第 1 1図に示したように、目的とする駆動パルスを発生させるタイミングの前に、当該駆動パルスを選択する印字データをシフトレジスタ 2 5 3に転送しておく。そして、目的とするパルスの発生に同期させて、シフトレジスタ 2 5 3にセッ卜された印字データをラッチ素子 2 5 4に転送して記億させる。ラッチ素子 2 5 4の印字データは、レベルシフタ 2 5 5により昇圧された後、スィッチ素子 2 5 6を介して、ピエゾ素子 2 5 7に駆動信号として付加される。

H . 第 2実施例： .

次に本発明の第 2実施例について、説明する。第 2実施例の印刷装置は、その全体構成は、第 1実施例と同様である。第 2実施例が第 1実施例と異なる点は. インクジェット記録用の印字へッド 2 8の理境温度に応じて、第 1パルスのィンク滴吐出のタイミングと、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングとの時間差を可変とする点である。

第 2 1図は、第 2実施例におけるプリンタ 2 2の内部構成を示すブロック図である。この実施例のプリンタ 2 2は，制御回路 4 0およびピエゾ素子駆動回路 5 0の他に、タイミング記憶手段 1 9 2、タイミング制御手段 1 9 1、温度センサ 1 9 4および A D変換器 1 9 3を備える。温度センサ 1 9 4は、印字へッド 2 8 の周囲の温度を検出するセンサである。この温度センサ 1 9 4は、インクの吐出のされ易さを反映したパラメータとして環境温度を検出していることになる。この温度センサ 1 9 4で測定された温度データは、 A D変換器"！ 9 3を介してタイミング制御手段 1 9 1 に取り込まれる。タイミング制御手段 1 9 1では温度センサ 1 9 4から入力された温度テータに基づいて、タイミング記憶手段 1 9 2に予め記憶されている「第 2パルスの第 1信号の開始タイミング」条件を読み出し、これを制御回路 4 0の駆動信号設定回路 4 7に出力する。 12動信号設定回路 4 7 は、この条件を取り込んで、第 2パルスの第 1信号の開始タイミング条件を決定し、その情報を I F 4 9を介してピエゾ素子駆動回路 5 0に出力する信号のタイミングを調整する。したがって、瑷境温度により、第 2パルスの駆動信号のタイミングを調整することが可能となっている。なお、単に温度センサ¹ 9 ⁴のみを設け、タイミングなどの決定をすベて制御回路 4 0側で行なうよう構成することも可能である。

第 2 2図は、あるインクを採用したプリンタにおいて、 IS境温度が 1 5 °C、 2 5 °C、 4 0 °Cと変化した場合のメニスカスの動きを例示する図であり、縦軸はメニスカスの変位、横軸は時間を示す。図中符号 9 0 1は、 1 5 °Cにおけるメニスカスの変位であり、符号 9 0 2、 9 0 3は各々 2 5 °C、 4 0 °Cにおけるメニスカスの変位を示している。

この例のインクは、その粘度が温度により変化するタイプのインクであり、温度が高くなるほど、粘性が低下する性状を有している。 ¹ 5 °Cにおけるメニスカスの変位 9 0 1 は、 2 5 °Cにおけるメニスカスの変位 9 0 2に比べて、インク粘度の温度依存性により流路抵抗が増大するため、メニスカス振動の減衰が大きくなり、前述のインク滴吐出直後のメニスカスのヘルムホルツ共振による振幅、およびメニスカスの固有振動による振幅は、共に小さい。更に固有振動の振動周期 T mは流路抵抗の増大により長くなる。逆に、 4 0 °Cにおけるメニスカスの変位 9 0 "Iは、流路抵抗が減少するため、メニスカス振動の減衰が小さくなリ、メニスカスのヘルムホルツ共振による振幅、およびメニスカスの固有振動による振幅は共に大きくなる。更に前記固有振動の周期 T mは流路抵抗の減少により短くなる。

このように、プリンタに用いるインクが、温度により粘性が大きく変わるタイプのインクである墦合には、粘性の温度依存性によってメニスカス振動状態が大きく変化するため、第 1パルスのインク滴吐出のタイミングと、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングとの時間差を環境によらず一定とすると，インク滴の重量が温度により大きく相違する可能性がある。第 2パルスの第 1信号の開始タィミングにおけるメニスカス位置およびメニスカス速度が変化するからである。そこで、こうしたインクを用いた場合には，第 2 2図に示したように、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングを、 1 5 °Cにおいては時刻 9 0 4に、 2 5 °Cにおいては時刻 9 0 5に、 4 0 °Cにおいては時刻 9 0 6に、というように、環境温度によって可変とする。この結果、メニスカス位置およびメニスカス速度の瑁境依存性をある程度相殺することができ、環境温度による第 2パルスのインク滴重量の変化を簡単な構成で抑えることが可能となる。なお、インクの吐出のしゃすさに関連したパラメータが他にあれば、同様に検出し、第 2パルスの第 1信号の開始タイミングに反映すれば良い。こうしたバラメータとしては、例えばインクの ¾度や大気圧、ピエゾ素子の特性の経年変化など様々なものを考えることができる。こうしたパラメータを直接検出することが望ましいが、直接検出することが困難な場合には、推定したリ使用者が設定するものとすることも差し支えない。例えば、インク ¾度を交換直後のインクカートリッジ全体の重量から推定したり、特性の絰年変化を使用開始からの経過時間により推定することも可能である。また、大気圧などの情報は、プリンタ内にセンサを設けても良いが、例えばコンビユータ 9 0が、電話回線を介して所定の計測期間からデータを受け取り、これをプリンタ 2 2に転送するものとしてもよい。

I . 第 3実施例：

次に本発明の第 3実施例について説明する。第 3実施例の印刷装置およびプリンタとそのヘッド駆動装置は，前記第 2実施例の構成に準じている。第 3実施例が第 2実施例と異なる点は、第 Ίパルスのインク滴吐出のタイミングと，第 2パルスの第 1信号の開始タイミングとの時間差を高温環境になるにしたがって長い側に可変とする点である。

第 2 3図は、第 2 2図同様に、あるインクを用いたプリンタにおいて、環境温度が 1 5 °C、 2 5 °C, 4 0 °Cと変化した場合のメニスカスの動きを示す図であり，縱軸はメニスカスの変位，横軸は時間を示す。

第 2 3 0に示さしたように、この実施例では、第 2バルスの第 1信号の開始タイミングを、 1 5。Cにおいては時刻 9 1 4に、 2 5 °Cにおいては時刻 9 1 5に， 4 0 °Cにおいては時刻 9 1 6に、というように高温環境になるにしたがって長い側に可変としている。この本実施例でも、第 2実施例同様、メニスカス位置およびメニスカス速度の ¾境依存性をある程度相殺することができ、環境温度による第 2パルズのインク滴重の変^を簡単な構成で抑えることができる。更に本実施例では、高温環境になるにしたがって長い側に可変とすることで、第²パルスの開始タイミングにおいて、第 1のインク滴吐出直後のメニスカスの T c振動の影響を受けにくいため、飛行曲がりの少ない、安定した飛翔状態が実現できるという長所を合わせもつ。

J . 第 4実施例：

次に、本発明の第 4実施例について、説明する。第 4実施例は、第 1実施例と同様のハードウ；!：ァ構成を有するが、第 2のィンク滴の吐出のタイミングをホルムヘルツ共振の周期 T cを考慮して定めている点に特徴を有する。第 2 2図， 2 3に例示したように、第 1バルスによる小さなィンク滴の吐出を行なった後のメニスカスの動きを詳細に観察すると、メニスカスの固有振動の周期 T mに從ぅメニスカスの大きな動きに加えて、この周期 T mよりかなり周期の短いホルムヘルッ共振による周期 T cの振動が見られる。したがって、第 2パルスによるインク滴の吐出のタイミングを、このホルムへルツ共振による周期 T cを考慮して定めることにより、第 2パルスに応じて吐出されるインク滴の重量を可变することができる。

例えば，第 2 4図は、あるインクを用いた場合のメニスカスの動きを詳し〈示したものであり、メニスカスの固有振動による周期 T mに、ヘルムホルツ共振による周期 T cの振動が重 fiされている様子が分かる。第 2図おいて、符号 9 2 1 は、第 1 パルスによるインク滴の吐出終了後の S初のヘルムホルツ共振による振動のビークを、符号 9 2 2は 2回目のピークを、符号 9 2 3は， 3回目のピークを、符号 9 2 4は 4回目のピークを、それぞれ示している。そこで、第 2パルスによるインク滴の吐出のタイミングをこの周期 T cの整数倍（"1倍、 2倍、 3倍。

■ - ) としておければ、第 2パルスに応じて吐出されるインク滴の重量を増加することができる。また、第 2のインク滴の吐出のタイミングをこの周期 T cの

(整数 + 1ノ 2 ) 倍としておけば、第 2パルスに応じて吐出されるインク滴の重置を減らすことができる。

この結果、メニスカスのヘルムホルツ共振の周期 T cを考慮することによリ、インク滴重童を細かく制御することが可能となる。この特徴を利用して、例えばィンクの粘性が低下してィンク滴が吐出されやすくなるにしたがって、第 2のインク滴の吐出のタイミングを、周期 T cの整数倍から（整数 + 1 2 ) 倍へと延ばし（あるいは縮め）、粘性の変化により吐出されやすくなる分を相殺して、粘性の変化によらずィンク滴の重量を一定に保つと言った制御を行なうことも可能である。もとより、メニスカスの固有振動による周期 T mとヘルムホルツ共振による周期 T cの両者を考慮して、第 2パルスの第 1信号のタィミングおよび第 2のインク滴の吐出のタイミングを決定することも好適である。この場合には、両者を最適に選択してインク重量を ¾大とした状態から、両者を最も悪い条件としてィンク重量を最小にした状態まで、ィンク重量の可変範囲を最も広く取ることが可能となる。

以上本発明のいくつかの実施例について説明したが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の態様で実施可能である。例えば、上記の実施例において、ピエゾ素子は、だわみ振動子型の Ρ Ζ Τを採用したが、縦振動横効果の Ρ Ζ Τであってもよい。但しこの塌合、たわみ振動子型の Ρ Ζ Τに対して、充電と放電が入れ替わることになる。また、圧力発生素子としては、ピエゾ素子に限らず、例えば磁歪素子等の他の素子を用いてもよい。産業上の利用可能性

本発明のインクジエツ卜記録へッドの駆動方法，およびその装置並びにこの駆動方法を用いた印刷装置は、一記録位 Sにおいて単一または複数のィンク滴を吐出させて、多階調の画像を用紙などの記録媒体に記録することができる。したがつて、プリンタなど、ドット当たりの階調数が少ない印刷装置により、高品質の画像の形成を行なうのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録へッドの駆動装置であって、

前記複数のノズルから第 1のィンク滴を吐出させるための第 ¹の駆動バルスと、該複数のノズルから前記第 1のィンク滴より大きな第 2のィンク滴を吐出させるための第 2の駆動パルスとを含んでなる駆動信号を発生させる駆動信号発生手段記錄画素に対応した一記録周期内で前記各駆動パルスのうちの少なくとも一つの駆動パルスを遝択する駆動パルス選択手段と、

該選択された駆動パルスを含む前記駆動信号によリ、前記圧力発生素子を駆動する素子駆動手段と，

記第 1または第 2のインク滴により形成されるドットょリ大きいドットを形成しょうとする場合には、前記パルス選択手段により、前記一記錄周期内に前記第 1の駆動パルスと前記第 2の駆動パルスとを選択し、両駆動パルスに応じたィンク滴により前記記録媒体上に大ドットを形成する大ドット形成手段と

を備えたインクジ Iット記錄へッドの駆動装置。

2 . 請求の範囲第 1項記載のインクジエツト記録へッドの駆動装置であって、該圧力発生素子の変形により容積が低減されてィンクの液圧を増加する圧力発生室を、前記ノズルへのインク通路に速通して設け、

前記駆動信号発生手段は、

前記第 2の駆動パルスを、前記圧力発生室を膨張させる第 1信号と、膨張状態を保持する第 2信号と、前記圧力発生室を収縮する第 3信号とを少なくとも有するバルスとして形成すると共に、

前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2の駆動パルスの前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を、前記第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻リ時間 T Rより長く、 T R + 3 ' T mZ 8 ( T mは、メニスカス固有振動周期）より短い時間として定める

インクジヱット記録へッドの駆動装置。

3 . 請求の範囲第 2項記載のインクジヱット記録へッドの駆動装置であって、前記ィンクの吐出の程度に関与するインクの性状を反映したパラメータを検出する検出手段と、

該検出手段によリ検出されたパラメータに基づいて前記第 1信号の開始タイミングを、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を可変するタイミング変更手段と

を備えたインクジェット記録ヘッドの駆動装置。

4 . 前記検出手段は、前記パラメータとして、前記インクの温度を検出するセンサであり、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を、該検出された温度が低温から高温となるにしたがって長い側に可変する請求の範囲第 3項記載のインクジ Iット記録へッドの駆動装置。

5 . 請求の範囲第 1項記載のインクジ Iット記録へッドの駆動装置であって、該圧力発生素子の変形によリ容積が低減されてインクの液圧を増加する圧力発生室を、前記ノズルへのィンク通路に連通して設けると共に、

前記駆動信号発生手段を、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のィンク滴吐出のタィミングとの時間差を、前記圧力発生室内のインクのヘルムホルツ共振による振動の周期 T cを考慮した時間として定める手段とした

インクジエツト記録へッドの駆動装置。

6 . 請求の範囲第 2項記載のインクジエツ卜記録へッドの駆動装置であって, 前記駆動信号発生手段を、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のィンク滴吐出のタイミングとの時間差を、前記圧力発生室内のィンクのヘルムホルツ共振による振動の周期 T cを考慮した時間として定める手段とした

インクジエツト記録へッドの駆動装置。

7 . 請求の範囲第 5項記載のインクジヱット記録へッドの駆動装置であって、前 ffi駆信号発生手段を、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第²のィンク滴吐出のタイミングとの時間差を、前記ヘルムホルツ共振による振動の周期 T cの整数倍として定める手段とした

インクジエツト記録へッドの駆動装置。

8 . 請求の範囲第 5項記載のインクジエツト記録へッドの駆動装置であって、前記インクの吐出の程度に影饗を与えるパラメータを検出する検出手段と、該検出手段により検出されたパラメータに基づいて、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を、前記インクが吐出されやすくなるに従って、前記周期 T cの（整数 + Ί Ζ 2 ) 倍へと可変する手段を備えたィンクジェット記録へッドの駆動装置。

9 . 複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることによリ、前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録へッドの駆動方法であって、

前記複数のノズルから第 1のインク滴を吐出させるための第" Iの駆動パルスと、該複数のノズルから前記第 1のィンク滴よリ大きな第 2のィンク滴を吐出させるための第 2の駆動パルスとを含んでなる駆動信号を発生させ、

記録画素に対応した一記録周期内で前記各駔動パルスのうちの少なくとも一つの駆動パルスを選択し、

記第 1または第 2のインク滴により形成されるドットょリ大きいドットを形成しょうとする場合には、前記一記録周期内に前記第 1の駆動パルスと前記第 2の駆動パルスとを選択し、

該選択された駆動パルスを含む前記駆動信号により、前記圧力発生素子を駆動する

インクジエツト記録へッドの駆動方法。

1 0 . 請求の範囲第 9項記載のインクジエツト記録へッドの駆動方法であつて、

前記駆動パルスを発生する際、

前記第 2の駆動パルスを、前記圧力発生素子の変形により容積が低減されてインクの液圧を増加する圧力発生室を膨張させる第 1信号と、該膨張状態を保持する第 2信号と、前記圧力発生室を収縮する第 3信号とを少なくとも有するパルスとして形成すると共に、

前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2の駆動パルスの前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を、前記第 1のィンク滴吐出からのメニスカス戻リ時間 T Rより長く、 T R + 3 ' T mZ 8 ( T mは、メニスカス固有振動周期）よリ短い時間とする

インクジ工ット記録へッドの IE動方法。

1 1 . 請求の範囲第 9項記載のインクジ： 1：ット記録へッドの駆動方法であつて、

前記駆動パルスを発生する際、

前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のインク滴吐出のタイミングとの時間差を、前記圧力発生室内のィンクのヘルムホルツ共振による振動の周期 T cを考慮した時間として定める

インクジエツト記録へッドの駆動方法。

1 2 . 複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることによリ、前記ノズル開口からインク滴を吐出させるィンクジ Iット記録ヘッドを備え、該ノズルから吐出されるインク滴により、記録媒体上に画像を記録する印刷装置であって、

前記複数のノズルから第 1のィンク滴を吐出させるための第 1の駆動パルスと, 該複数のノズルから前記第 1のィンク滴よリ大きな第 2のィンク滴を吐出させるための第 2の駆動パルスとを含んでなる駆動信号を発生させる駆動信号発生手段記録画素に対応した一記録周期内で、前記入力された印字データの階調値に基づいて、前記第 1 , 第 2の駆動パルスのいずれも選択せずインク滴を吐出しないか、前記第 1または第 2の駆動パルスのいずれか一方のみ選択するか、前記第 1 および第 2の駆動パルスの両方を選択するかを決定する駆動パルス選択手段と、該選択された駆動パルスを含む前記駆動信号によリ前記圧力発生素子を駆動する素子駆動手段と

を備えた印刷装置。

1 3 . S青求の範囲第 1 2項記載の印刷装置であって、

該圧力発生素子の変形により容稜が低減されてインクの液圧を増加する圧力発生室を、前記ノズルへのインク通路に速通して設け、

前記駆動信号発生手段は、

前記第 2の駆動パルスを、前記圧力発生室を膨張させる第 1信号と、該膨張状態を保持する第 2信号と、前記圧力発生室を収縮する第 3信号とを少なくとも有するパルスとして形成すると共に，

前記第 1のィンク滴吐出のタイミングと前記第 2の駆動パルスの前記第 1信号の開始タイミングとの時間差を、前記第 1のインク滴吐出からのメニスカス戻リ時間 T Rより長く、 T R + 3 ' T mZ 8 ( T mは、メニスカス固有振動周期）よリ短い時間として定める手段である

印刷装置。

1 . 請求の範囲第 1 2項記載の印刷装置であって、

該圧力発生素子の変形により容積が低減されてィンクの液圧を増加する圧力発生室を、前記ノズルへのィンク通路に速通して設けると共に、

前記駆動信号発生手段を、前記第 1のインク滴吐出のタイミングと前記第 2のインク滴吐出のタイミングとの時間差を、前記圧力発生室内のィンクのヘルムホルツ共振による振動の周期丁 cを考 Itした時間として定める手段である印刷装置。