(57)【要約】【課題】良好な吐出安定性を得ることが可能な制御装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様にかかる制御装置は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの圧力発生手段を駆動する複数のパルスユニットを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段を備え、パルスユニットは、１つ以上の第１のパルスと、第１のパルスよりも後に配置され液滴を吐出する１つ以上の第２のパルスと、を含み、第２のパルスのパルス幅は、液滴吐出ヘッドとの共振を生じさせる予め定められたパルス幅であり、第１のパルスのパルス幅は、第２のパルスのパルス幅と異なるパルス幅である、ことを特徴とする。【選択図】図９
2014231218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの圧力発生手段を駆動する複数のパルスユニットを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段を備え、
前記パルスユニットは、１つ以上の第１のパルスと、前記第１のパルスよりも後に配置され液滴を吐出する１つ以上の第２のパルスと、を含み、
前記第２のパルスのパルス幅は、前記液滴吐出ヘッドとの共振を生じさせる予め定められたパルス幅であり、
前記第１のパルスのパルス幅は、前記第２のパルスのパルス幅と異なるパルス幅である、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第２のパルスのパルス幅は、前記液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の１／２に対して所定の誤差範囲内のパルス幅であること、
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２のパルスのパルス幅よりも前記第１のパルスのパルス幅が大きいこと、
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１のパルスと前記第２のパルスとのパルス間隔が、前記液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期に等しい間隔であること、
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記パルスユニットと次の前記パルスユニットとの間隔が、前記液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期に等しいこと、
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置と、
前記液滴吐出ヘッドと、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
複数の前記パルスユニットから１つ以上の前記パルスユニットを選択して前記液滴吐出ヘッドから一種類以上の体積の異なる液滴を打ち分ける選択手段をさらに備えること、
を特徴とする請求項６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドの制御方法であって、
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの圧力発生手段を駆動する複数のパルスユニットを含む駆動波形を生成する駆動波形生成ステップを含み、
前記パルスユニットは、１つ以上の第１のパルスと、前記第１のパルスよりも後に配置され液滴を吐出する１つ以上の第２のパルスと、を含み、
前記第２のパルスのパルス幅は、前記液滴吐出ヘッドとの共振を生じさせる予め定められたパルス幅であり、
前記第１のパルスのパルス幅は、前記第２のパルスのパルス幅と異なるパルス幅である、
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写機、これらを複合した複合機などの画像形成装置として、例えば、インクジェット記録装置がある。
【０００３】
近年では、インクジェット記録装置において高速な印刷を可能とするため、液滴量の多い大滴を高周波駆動で安定的に噴射できることが求められている。
【０００４】
また、良好な階調性を得るために、大滴、および、大滴よりも液滴量の少ない複数種類の液滴を同時に打ち分けられることが求められている。また、これら複数種の液滴を高周波駆動で安定的に噴射できることが求められている。
【０００５】
また、良好な画質を得るために、より低粘度なインクを用いた場合においても複数種の液滴を高周波駆動で安定的に噴射できることが求められている。
【０００６】
また、ノズルの高集積化に伴うノズル穴や液室の縮小化により、１パルスあたりの液滴吐出量が小さくなるため、大滴を得るためにパルス数の多い駆動波形の構成が必要となる。
【０００７】
しかし、大滴は、その大滴を得るための駆動波形のパルス数が増えるほど、圧力室の音響的固有周期Ｔｃのばらつきを拾いやすくなり、チャネル毎の噴射速度や液滴量のばらつきを増大させてしまうことになる。
【０００８】
こうした背景から、例えば、特許文献１（特開２００３−１７５６０１号公報）には、音響的固有周期Ｔｃのばらつきを抑制する技術について開示されている。
【０００９】
特許文献１では、液滴吐出ヘッドが持つ音響的固有周期Ｔｃに対し、各パルス間隔が徐々に音響的固有周期Ｔｃに近づくような順番に各パルスを配置し、かつ、音響的固有周期Ｔｃより長いパルスと短いパルスとを交互に配置する駆動波形の構成にしている。この駆動波形の構成により、前後の液滴どうしの液滴の速度のばらつきを逆方向にし、音響的固有周期Ｔｃのばらつきを相殺することにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述した特許文献１の駆動波形の構成では、液滴量を増加させるためにパルス数を多くすると、共振ピークから外れたパルスを波形前半部で多用することになり、吐出安定性の低下を招いてしまうことになる。また、波形後半部に共振ピークに近いパルスが多用されることになり、必要以上に残留振動を増幅させ、次の吐出周期までに残留振動の影響が増加してしまい、吐出安定性が低下してしまうことになる。
【００１１】
本開示の目的は、良好な吐出安定性を得ることが可能な制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の一態様にかかる制御装置は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの圧力発生手段を駆動する複数のパルスユニットを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段を備え、前記パルスユニットは、１つ以上の第１のパルスと、前記第１のパルスよりも後に配置され液滴を吐出する１つ以上の第２のパルスと、を含み、前記第２のパルスのパルス幅は、前記液滴吐出ヘッドとの共振を生じさせる予め定められたパルス幅であり、前記第１のパルスのパルス幅は、前記第２のパルスのパルス幅と異なるパルス幅である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の一態様によれば、良好な吐出安定性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】インクジェット記録装置の概略構成例を示す図である。
【図２】インクジェット記録装置の主要部構成例を示す図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの液室構造について説明する液室長手方向断面図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの液室構造について説明する液室短手方向断面図である。
【図５】インクジェット記録装置の制御部を説明する図である。
【図６】ヘッド駆動制御のための電気的構成例を説明する図である。
【図７】ヘッド駆動のための代表的な駆動波形（駆動パルス）を示す図である。
【図８】従来の駆動波形の構成例を示す図である。
【図９】本実施形態の駆動波形の構成例、および、大滴、中滴、小滴を駆動する場合の構成例を示す図である。
【図１０】パルスユニットＰ（ｋ）単位で選択的に駆動して吐出した液滴を示す図である。
【図１１】液滴吐出ヘッドにおけるパルスユニットＰ（１）印可後の残留振動（次のパルスユニットＰ（２）の吐出液滴速度）を示す図である。
【図１２】液滴吐出ヘッドにおける吐出パルス幅、吐出液滴速度、吐出液滴体積の関係を示す図である。
【図１３】吐出液滴速度と、吐出液滴体積と、の関係を示す図である。
【図１４】液滴の飛翔と、マージプロセスと、を示す図である。
【図１５】駆動波形印加時のメニスカス変位とメニスカス速度の数値計算結果を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の駆動波形の構成例を示す図である。
【図１７】膨張波形要素を具備した駆動波形印加時のメニスカス変位とメニスカス速度の数値計算結果を示す図である。
【図１８】第２の実施形態の駆動波形の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本開示の一態様にかかる制御装置および液滴吐出装置の実施形態の概要）
まず、図５、図６、図９を参照しながら、本開示の一態様にかかる制御装置および液滴吐出装置の概要について説明する。図５、図６は、本開示の一態様にかかる制御装置および液滴吐出装置の構成例を示す。図９は、駆動波形の構成例を示す。
【００１６】
本開示の一態様にかかる液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッド、駆動波形生成手段、選択手段を備えている。
【００１７】
液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する。例えば、図５に示す記録ヘッド３４が液滴吐出ヘッドとして機能する。
【００１８】
駆動波形生成手段は、液滴吐出ヘッドの圧力発生手段を駆動する複数のパルスユニットを含む駆動波形を生成する。例えば、図６に示す圧電素子１２１が圧力発生手段として機能する。例えば、図６に示す駆動波形生成部７０１が駆動波形生成手段として機能する。駆動波形生成部７０１は、図９に示す複数のパルスユニットＰ（ｋ）を含む駆動波形９０を生成する。図９では、ｋ＝３の場合を示している。パルスユニットの個数は３（ｋ＝３）に限られるものではなく、２以上（ｋ≧２）であれば任意の個数でよい。パルスユニットとは、１以上のパルスを含む、駆動波形の単位である。
【００１９】
選択手段は、複数のパルスユニットから１つ以上のパルスユニットＰ（ｋ）を選択して液滴吐出ヘッドから一種類以上の体積の異なる液滴を打ち分ける。例えば、図９（ｂ）に示す大滴は、Ｐ（１）＋Ｐ（２）＋Ｐ（３）を選択する。また、図９（ｃ）に示す中滴は、Ｐ（１）＋Ｐ（３）を選択する。また、図９（ｄ）に示す小滴は、Ｐ（３）を選択する。例えば、図６に示すヘッドドライバ５０９が選択手段として機能する。
【００２０】
本開示の一態様にかかるパルスユニットＰ（ｋ）は、図９に示すように、１つ以上の第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）と、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）よりも後に配置され１つ以上の第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）と、を有する。第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅は、液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期（音響的固有周期Ｔｃ）の１／２（１／２Ｔｃ）に等しい。第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅は、液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の１／２と異なる所定幅（例えば約３／４Ｔｃ）とする。なお、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅は１／２Ｔｃに限られるものではなく、液滴吐出ヘッドとの共振を生じさせるパルス幅として予め定められたパルス幅であればよい。例えば、１／２Ｔｃから所定の誤差範囲内のパルス幅（１／２Ｔｃとの誤差が所定の閾値以内のパルス幅）であってもよい。また、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）は、このパルスにより実際に液滴が吐出される必要はなく、少なくともその後のパルス（第２のパルス等）による液滴の吐出に寄与するパルスであればよい。
【００２１】
このように、本実施形態では、共振ピークに近いパルス（第２のパルス)と共振ピークから外れたパルス（第１のパルス）とを含む単位であるパルスユニットを、複数含む駆動波形を用いて液滴を吐出する。すなわち、共振ピークに近いパルスと共振ピークから外れたパルスとを、１つの駆動波形内で分散させることができる。これにより、良好な吐出安定性を得ることができる。具体的には、例えば共振ピークから外れたパルスを波形前半部で多用することによる吐出安定性の低下を回避できる。また、波形後半部に共振ピークに近いパルスが多用されることにより残留振動が増幅され、吐出安定性が低下することを回避できる。以下、添付図面を参照しながら、本開示の一態様にかかる液滴吐出装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、液滴吐出装置を搭載したインクジェット記録装置を例に説明する。
【００２２】
＜インクジェット記録装置の概略構成例＞
まず、図１、図２を参照しながら、本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。図１は、インクジェット記録装置の概略構成例を示す図である。図２は、インクジェット記録装置の主要部構成例を示す図である。
【００２３】
本実施形態のインクジェット記録装置は、シリアル型インクジェット記録装置である。装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２により、キャリッジ３３が主走査方向に摺動自在に保持される。このキャリッジ３３は、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図２の矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査される。
【００２４】
キャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂが主走査方向に配置されている。記録ヘッド３４ａ、３４ｂを区別しないときは記録ヘッド３４として説明する。記録ヘッド３４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。
【００２５】
記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有している。記録ヘッド３４ａの一方のノズル列は、ブラック（Ｋ）の液滴を吐出し、他方のノズル列は、シアン（Ｃ）の液滴を吐出する。記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列は、マゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出し、他方のノズル列は、イエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。なお、記録ヘッド３４としては、１つのノズル面に複数のノズルを並べた各色のノズル列を備えるものなどを用いることもできる。
【００２６】
キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための第２インク供給部としてのサブタンクであるサブタンク３５ａ、３５ｂが搭載されている。サブタンク３５ａ、３５ｂを区別しないときはサブタンク３５として説明する。
【００２７】
サブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。
【００２８】
給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、半月コロ（給紙コロ）４３、および、分離パッド４４が備えられる。半月コロ（給紙コロ）４３は、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する。分離パッド４４は、給紙コロ４３に対向し摩擦係数の大きな材質からなる。分離パッド４４は、給紙コロ４３側に付勢されている。
【００２９】
給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５、カウンタローラ４６、搬送ガイド部材４７、および、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８が備えられる。また、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１が備えられる。
【００３０】
搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成される。また、搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６が備えられる。
【００３１】
帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２に示すベルト搬送方向（副走査方向）に周回移動する。
【００３２】
記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１、排紙ローラ６２および排紙コロである拍車６３が備えられる。また、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３が備えられる。
【００３３】
装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。両面ユニット７１は、搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させてカウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、両面ユニット７１の上面には手差しトレイ７２が設けられている。
【００３４】
キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持および回復するための維持回復機構８１が配置される。
【００３５】
維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャッピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という）８２ａ、８２ｂが備えられる。キャップ８２ａ、８２ｂを区別しないときはキャップ８２として説明する。また、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３が備えられる。また、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４が備えられる。また、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７が備えられる。
【００３６】
維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体１に対して交換可能に装着される。
【００３７】
キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、空吐出受け８８が配置される。この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などが備えられる。空吐出受け８８は、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受けるものである。
【００３８】
上述した構成のインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙される。略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド部材４５で案内される。そして用紙４２は、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送される。更に、用紙４２は、先端を搬送ガイド部材４７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向に転換される。
【００３９】
このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり、交番する電圧が印加される。そして、搬送ベルト５１は、交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスとが所定の幅で帯状に交互に帯電される。このプラス、マイナスが交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４が駆動されることにより、用紙４２にインク滴が吐出されて１行分が記録される。用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録が行われる。そして、記録終了信号または用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、インクジェット記録装置は記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。
【００４０】
記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３がホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動される。そして、キャップ８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引や、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作などの維持回復動作が行われることにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができるようになる。
【００４１】
＜液滴吐出ヘッドの構成例＞
次に、図３、図４を参照しながら、本実施形態の液滴吐出ヘッド（記録ヘッド３４）の構成例について説明する。図３は、液滴吐出ヘッドの液室長手方向断面図である。図４は、液滴吐出ヘッドの液室短手方向断面図である。
【００４２】
本実施形態の液滴吐出ヘッドは、例えば、単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１０１、流路板１０１の下面に接合したニッケル電鋳で形成した振動板１０２、および、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３を接合して積層することにより構成される。これらによって、ノズル連通路１０５、液室１０６、インク供給口１０９などが形成される。ノズル連通路１０５は、液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路である。液室１０６は、圧力を発生するための部分である。インク供給口１０９は、液室１０６に流体抵抗部（供給路）１０７を通じてインクを供給するための共通液室１０８に連通する部分である。
【００４３】
また、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である２列の積層型の圧電素子１２１が備えられる。図３では１列の圧電素子１２１のみが図示されている。以下では、積層型の圧電素子１２１を圧電素子１２１と記載する。また液滴吐出ヘッドは、圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２を備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３が設けられる。この支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１２６が接続される。
【００４４】
また、振動板１０２の周縁部がフレーム部材１３０に接合される。このフレーム部材１３０には、貫通部１３１、共通液室１０８となる凹部、および、インク供給穴１３２が形成される。貫通部１３１は、圧電素子１２１およびベース基板１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する部分である。インク供給穴１３２は、共通液室１０８に外部からインクを供給するための部分である。フレーム部材１３０は、例えば、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂あるいはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成される。
【００４５】
流路板１０１は、例えば結晶面方位の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部が形成される。なお、流路板１０１は、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【００４６】
振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成される。振動板１０２は、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製される。振動板１０２の材料としては、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電素子１２１および支柱部１２３が接着剤により接合され、更にフレーム部材１３０が接着剤により接合される。
【００４７】
ノズル板１０３は各液室１０６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１０４が形成され、流路板１０１に接着剤により接合される。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層が形成されたものである。
【００４８】
圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電素子１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には、個別電極１５３および共通電極１５４が接続されている。なお、本実施形態では、圧電素子１２１の圧電方向の変位を用いて液室１０６内のインクを加圧する構成としている。また、１つのベース基板１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。
【００４９】
このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２１が収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入することになる。その後、圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させる。そして、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインクの滴が吐出（噴射）される。
【００５０】
そして、圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板１０２が初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生する。このとき、共通液室１０８から液室１０６内にインクが充填される。次に、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００５１】
なお、この液滴吐出ヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
【００５２】
＜インクジェット記録装置の制御部５００の構成例＞
次に、図５を参照しながら、本実施形態のインクジェット記録装置の制御部５００の構成例について説明する。例えば制御部５００が、制御装置に相当する。なお、制御装置は、制御部５００以外の構成を備えてもよい。図５は、本実施形態のインクジェット記録装置の制御部５００の構成例を示す図である。
【００５３】
本実施形態のインクジェット記録装置の制御部５００は、装置全体の制御を司る手段であり、ＣＰＵ５０１と、ＲＯＭ５０２と、ＲＡＭ５０３と、不揮発性メモリ５０４と、ＡＳＩＣ５０５と、ホストＩ／Ｆ５０６と、印刷制御部５０８と、モータ駆動部５１０と、ＡＣバイアス供給部５１１と、Ｉ／Ｏ５１３と、を備えている。ＣＰＵ５０１は、空吐出動作の制御を行う手段を兼ねる。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムやその他の固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、画像データ等を一時格納する。不揮発性メモリ５０４は、インクジェット記録装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能なメモリである。ＡＳＩＣ５０５は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理する。
【００５４】
印刷制御部５０８は、キャリッジ３３に配置された記録ヘッド３４を駆動制御するためのデータ転送部（図６のデータ転送部７０２）、駆動波形生成部（図６の駆動波形生成部７０１）を含む。駆動波形生成部は、ＲＯＭ５０２に格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、電圧増幅器、電流増幅器等を含む。キャリッジ３３は、キャリッジ３３側に設けた記録ヘッド３４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９を備えている。モータ駆動部５１０は、主走査モータ５５４、副走査モータ５５５、および、維持回復モータ５５６を駆動する。主走査モータ５５４は、キャリッジ３３を移動走査する。副走査モータ５５５は、搬送ベルト５１を周回移動させる。維持回復モータ５５６は、維持回復機構８１のモータである。ＡＣバイアス供給部５１１は、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給する。
【００５５】
また、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力および表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。
【００５６】
ホストＩ／Ｆ５０６は、ホスト側とのデータおよび信号の送受を行うためのインタフェースである。これにより、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト６００側から、ケーブルあるいはネットワークを介してデータおよび信号が受信される。
【００５７】
ＣＰＵ５０１は、ホストＩ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析する。ＡＳＩＣ５０５は、必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行うことも、制御部５００で行うことも可能である。
【００５８】
印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送および転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する。また、印刷制御部５０８の駆動波形生成部は、１の駆動パルスあるいは複数の駆動パルスを含む駆動波形を共通駆動波形としてヘッドドライバ５０９に対して出力する。
【００５９】
ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動波形に含まれる駆動パルスを選択する選択手段として機能する。そして、選択手段により選択した駆動パルスを圧力発生手段である圧電素子１２１に対して印加することで記録ヘッド３４の液滴吐出ヘッドを駆動する。本実施形態では、選択手段により駆動波形に含まれる駆動パルスを選択することで、例えば、大滴、中滴、小滴など、一種類以上の体積の異なる液滴を打ち分けることができる。
【００６０】
Ｉ／Ｏ５１３は、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出する。これらの情報は、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用される。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するための光学センサ、機内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、および、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがある。Ｉ／Ｏ５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。
【００６１】
＜ヘッド駆動制御のための電気的構成例＞
次に、図６を参照しながら、印刷制御部５０８およびヘッドドライバ５０９の一例について説明する。図６は、ヘッド駆動制御のための電気的構成例を示す図である。
【００６２】
印刷制御部５０８は、駆動波形生成部７０１、および、データ転送部７０２を備えている。駆動波形生成部７０１は、画像形成時に１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）を含む駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する。データ転送部７０２は、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）、クロック信号（転送クロック）、ラッチ信号（ＬＡＴ）、および、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力する。
【００６３】
なお、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３は、ヘッドドライバ５０９のスイッチ手段であるアナログスイッチ７１５の開閉を液滴毎に指示する２ビットの信号である。滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３は、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
【００６４】
ヘッドドライバ５０９は、シフトレジスタ７１１、ラッチ回路７１２、デコーダ７１３、レベルシフタ７１４、および、アナログスイッチ７１５を備えている。
【００６５】
シフトレジスタ７１１は、データ転送部７０２からの転送クロック（シフトクロック）およびシリアル画像データ（階調データ：２ビット／１チャンネル（１ノズル））を入力する。ラッチ回路７１２は、シフトレジスタ７１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。デコーダ７１３は、階調データと滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３とをデコードして結果を出力する。レベルシフタ７１４は、デコーダ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ７１５が動作可能なレベルへとレベル変換する。アナログスイッチ７１５は、レベルシフタ７１４を介して与えられるデコーダ７１３の出力でオン／オフ（開閉）される。
【００６６】
アナログスイッチ７１５は、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極１５３）に接続され、駆動波形生成部７０１からの共通駆動波形が入力されている。
【００６７】
本実施形態では、シリアル転送された画像データ（階調データ）と滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３に応じてアナログスイッチ７１５がオンすることで、共通駆動波形に含まれる所要のパルスが通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。
【００６８】
なお、図６に示さないが、データ転送部７０２は滴制御信号Ｍ４を出力し、ヘッドドライバ５０９と同様の構成のヘッドドライバ（図示せず）が、滴制御信号Ｍ４がＨレベル（ＯＮ）となるタイミングで共通駆動波形を供給することで副圧電素子を駆動する。
【００６９】
＜駆動パルス（共通駆動波形）例＞
次に、図７を参照しながら、駆動パルス（共通駆動波形）について説明する。図７は、液滴吐出ヘッドを駆動するための代表的な駆動波形（駆動パルス）を示す図である。
【００７０】
駆動波形生成部７０１は、１空吐出周期（１駆動周期）内に、例えば、図７に示すように、連続する複数の駆動パルスＰ１〜Ｐ４からなる駆動信号（駆動波形）を生成して出力する。各駆動パルスＰ１〜Ｐ４は、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素、立ち下り後の状態からホールド状態（電位が変化しない部分）を構成する波形要素、および、ホールド状態を構成する波形要素を経て立ち上がる波形要素などを含む。
【００７１】
立ち下がる波形要素は、圧電素子１２１が収縮して液室１０６の容積が膨張する膨張波形要素である。また、立ち上がる波形要素は、圧電素子１２１が伸長して液室１０６の容積が収縮する収縮波形要素である。
【００７２】
ところで、近年では、上述したインクジェット記録装置において高速な印刷を可能とするため、液滴量の多い大滴を高周波駆動で安定的に噴射できることが求められている。
【００７３】
また、良好な階調性を得るために、大滴、および、大滴よりも液滴量の少ない複数種類の液滴を同時に打ち分けられることが求められている。また、これら複数種の液滴を高周波駆動で安定的に噴射できることが求められている。
【００７４】
また、良好な画質を得るために、より低粘度なインクを用いた場合においても複数種の液滴を高周波駆動で安定的に噴射できることが求められている。
【００７５】
また、ノズルの高集積化に伴うノズル穴や液室の縮小化により、１パルスあたりの液滴吐出量が小さくなるため、大滴を得るためにパルス数の多い駆動波形の構成が必要となる。
【００７６】
上述した駆動波形の構成例を図８に示す。図８は、従来の駆動波形の構成例を示す図である。図８において縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。
【００７７】
図８に示す駆動波形の構成において、最大限の液滴の吐出効率を得るために、各パルス幅は、図１２に示す吐出パルス幅と液滴速度特性曲線の第１ピーク付近とを使用することが好ましい。図１２は、液滴吐出ヘッドにおける吐出パルス幅、吐出液滴速度、および、吐出液滴体積の関係を示す図である。図１２（ａ）は、吐出パルス幅を示す。図１２（ｂ）は、吐出液滴速度を示す。図１２（ｃ）は、吐出液滴体積を示す。図１２（ａ）に示す要素ｆは、立ち下がり波形要素を示し、膨張波形要素となる。要素ｄは、立ち下がり後のホールド状態の波形要素を示す。要素ｒは、立ち上がり波形要素を示し、収縮波形要素となる。パルス幅ｐｗは、吐出を行っている同じパルス内の膨張波形要素と収縮波形要素との中点どうしの距離を意味する。図１２（ａ）において、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。図１２（ｂ）において、縦軸は、液滴の速度を示し、横軸は、パルス幅（時間）を示す。図１２（ｃ）において、縦軸は、液滴の体積を示し、横軸は、パルス幅（時間）を示す。
【００７８】
大滴は、駆動波形のパルス数が増えるほど、圧力室の音響的固有周期Ｔｃのばらつきを拾いやすくなる。このため、図８に示すように、単に所望の液滴量を確保するための数のパルスを印加しただけでは、チャネル毎の噴射速度や液滴量のばらつきを増大させてしまうことになる。
【００７９】
こうした背景から、液滴吐出ヘッドが持つ音響的固有周期Ｔｃに対し、各パルス間隔が徐々に音響的固有周期Ｔｃに近づくような順番に各パルスを配置し、かつ、音響的固有周期Ｔｃより長いパルスと短いパルスとを交互に配置する駆動波形とする技術が存在する。この駆動波形の構成により、前後の液滴どうしの液滴の速度のばらつきを逆方向にし、音響的固有周期Ｔｃのばらつきを相殺することができる。
【００８０】
しかし、上述した図８に示す駆動波形の構成例では、液滴量を増加させるためにパルス数を多くすると、共振ピークから外れたパルスを波形前半部で多用することになり、吐出安定性の低下を招いてしまうことになる。また、波形後半部に共振ピークに近いパルスが多用されることになり、必要以上に残留振動を増幅させ、次の吐出周期までに残留振動の影響が増加してしまい、吐出安定性が低下してしまうことになる。
【００８１】
本実施形態では、上述した問題点を解決すべく、図９に示すように、１つ以上のパルスユニットＰ（ｋ）を含む駆動波形９０を生成し、１つ以上のパルスユニットＰ（ｋ）を選択的に駆動して一種類以上の体積の異なる液滴を打ち分け可能にしている。図９では、大滴、中滴、小滴を打ち分け可能な構成例について開示されている。
【００８２】
そして、本実施形態においてパルスユニットＰ（ｋ）は、１つ以上の第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）と、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）よりも後に配置され液滴を吐出する１つ以上の第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）と、を有する。第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅は液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の１／２に等しい。第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅は液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の１／２と異なる所定幅とする。これにより、良好な吐出安定性を得ることを可能にしている。
【００８３】
図９は、本実施形態の駆動波形９０の構成例、および、大滴、中滴、小滴を駆動する場合の構成例を示す図である。図９（ａ）は、本実施形態の駆動波形９０の構成例を示す。図９（ｂ）は、大滴を駆動する場合を示す。図９（ｃ）は、中滴を駆動する場合を示す。図９（ｄ）は、小滴を駆動する場合を示す。図９（ａ）において、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。
【００８４】
図９に示す駆動波形９０は、少なくともｋ個のパルスユニットＰ（ｋ）を含む。但し、ｋ＝１〜Ｘ、Ｘ＞０である。図９では、ｋ＝３の場合を示している。
【００８５】
パルスユニットＰ（ｋ）は、Ｍ個の第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）と、Ｎ個の第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）と、を含む。但し、ｉ＝１〜Ｍ、Ｍ＞０である。また、ｊ＝１〜Ｎ、Ｎ＞０である。パルスユニットＰ（ｋ）は、ｐ＿ａｋ（１)、ｐ＿ａｋ（２）、・・・、ｐ＿ａｋ（Ｍ）、ｐ＿ｂｋ（１）、ｐ＿ｂｋ（２）、・・・、ｐ＿ｂｋ（Ｎ）の順で並んだパルスを含む。Ｍ、Ｎは、同じ数であっても、異なる数であっても良い。また、ｋ個のパルスユニットＰ（ｋ）ごとにＭの値は異なっていてもよいし、同じであってもよい。同様に、ｋ個のパルスユニットＰ（ｋ）ごとにＮの値は異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００８６】
図９（ａ）のパルスユニットＰ（１）は、Ｍ＝１、Ｎ＝１であるため、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）は、第１のパルスｐ＿ａ１を含み、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）は、第２のパルスｐ＿ｂ１を含む。第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）は、少なくとも１つ以上の膨張波形要素、収縮波形要素を含み再び中間電位に戻るまでの一連の電圧変化部である。
【００８７】
図９（ａ）のＴｄ（１）は、パルスユニットＰ（１）とパルスユニットＰ（２）とのパルスユニット間隔を示し、パルスユニットＰ（１）の終了点からパルスユニットＰ（２）の開始点までの間隔を示している。パルスユニット間隔は、前のパルスユニットＰ（ｋ）の終了点から次のパルスユニットＰ（ｋ＋１）の開始点までの間隔である。Ｐｗ（１）は、パルスユニットＰ（１）のパルスユニット幅を示す。パルスユニット幅は、パルスユニットＰ（ｋ）に含まれる第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）の先頭パルスの電圧変化開始点（＝パルスユニットＰ（ｋ）の開始点）からパルスユニットＰ（ｋ）に含まれる第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）の最後尾パルスの電圧変化終了点（＝パルスユニットＰ（ｋ）の終了点）までの幅である。
【００８８】
本実施形態の液滴吐出ヘッドにおいて異なるサイズの液滴を吐出形成する場合は、各液滴は図９に示すパルスユニットＰ（ｋ）単位で選択的に駆動される。図９では、図９（ｂ）に示す大滴は、Ｐ（１）＋Ｐ（２）＋Ｐ（３）で駆動される。また、図９（ｃ）に示す中滴は、Ｐ（１）＋Ｐ（３）で駆動される。また、図９（ｄ）に示す小滴は、Ｐ（３）で駆動される。
【００８９】
また、パルスユニットＰ（ｋ）単位で選択的に駆動した直後において、そのパルスユニットＰ（ｋ）内の第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴どうしが図１０に示すようにマージされるようにしている。この場合、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）と第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）との間のパルス間隔ｔｄ＿ａｋ（ｉ）またはｔｄ＿ｂｋ（ｊ）を調整する。パルス間隔ｔｄ＿ａｋ（ｉ）またはｔｄ＿ｂｋ（ｊ）は、吐出を行っている前の第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）の収縮波形要素と後の第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）の膨張波形要素との中点どうしの距離である。
【００９０】
図１０は、パルスユニットＰ（ｋ）単位で選択的に駆動して吐出した液滴を示す図である。図１０（ａ）は、通常の吐出模式図であり、（ｂ）は、メニスカスが不安定な場合の吐出模式図である。図１０において、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。また、図１０では、時間ごとに、ノズル１０４から吐出されるまえの液滴の液面２００、吐出された液滴（液滴Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１）の例が示されている。駆動波形９０は、液滴の駆動波形を示す。液滴Ｄ１ａは、第１のパルスｐ＿ａ１により形成された液滴を示し、液滴Ｄ１ｂは、第２のパルスｐ＿ｂ１により形成された液滴を示す。液滴Ｄ１は、液滴Ｄ１ａと液滴Ｄ１ｂとがマージして形成されたマージ液滴を示す。
【００９１】
図１０では、パルスユニットＰ（１）内の第１のパルスｐ＿ａ１、第２のパルスｐ＿ｂ１によって吐出された液滴Ｄ１ａ、Ｄ１ｂどうしがマージされてマージ液滴Ｄ１が形成される。
【００９２】
パルスユニット間隔Ｔｄ（ｋ−１）は、図１１に示すように、前のパルスユニットＰ（ｋ−１）印加後の次のパルスユニットＰ（ｋ）の液滴速度がおおよそ最大になるように設定される。図１１は、液滴吐出ヘッドにおけるパルスユニットＰ（１）印可後の残留振動（次のパルスユニットＰ（２）の吐出液滴速度）を示す図である。図１１（ａ）は、パルスの強さＶを示し、（ｂ）は、パルスにより吐出された液滴の速度Ｖｊを示す。図１１（ａ）において、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。図１１（ｂ）において、縦軸は、液滴の速度を示し、横軸は、時間を示す。
【００９３】
パルスの強さＶｐ＿ａｋ（ｉ）、Ｖｐ＿ｂｋ（ｊ）は、パルスユニット間隔Ｔｄ（ｋ−１）において、次のパルスユニットＰ（ｋ）により形成されたマージ液滴Ｍ（ｋ）の速度Ｖｊ（ｋ）が、Ｖｊ（ｋ）＞Ｖｊ（ｋ−１）となるように設定される。Ｖｊ（ｋ−１）は、前のパルスユニットＰ（ｋ−１）により形成されたマージ液滴Ｍ（ｋ−１）の速度である。図１１では、図１１（ｂ）に示す液滴の速度Ｖｊ＿（ａ１（１）＋ｂ１（１））の速度振動のピークが、図１１（ｂ）に示す液滴の速度Ｖｊ＿ａ２（１）を上回るように、図１１（ａ）に示すパルスの強さＶ＿ａ２（１）が設定される。
【００９４】
本実施形態では、第１のパルスＰ＿ａｋ（ｉ）は、約３／４Ｔｃ程度のパルス幅であり、共振ピークより１／４Ｔｃ程度長いパルス幅である。また、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）は、約１／２Ｔｃ程度のパルス幅であり、共振ピーク付近のパルス幅である。本実施形態では、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅は液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の約１／２に等しい所定幅とする。また、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅は液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の約１／２と異なる所定幅とする。これにより、良好な吐出安定性を得ることを可能にしている。
【００９５】
また、本実施形態では、図１２、図１３に示すように、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）により相対的に速度が遅く、大きな液滴を吐出し、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）により相対的に速度が速い液滴を吐出する。図１３において、縦軸は、液滴の体積を示し、横軸は、液滴の速度を示す。
【００９６】
なお、本実施形態では、第１のパルスＰ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅は、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅より大きい方が好ましい。
【００９７】
例えば、図１２（ｂ）の速度のピークを外れた範囲（ｔｗ＿ａｋ（ｉ）使用範囲）に相当するパルス幅を、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅とする。また、図１２（ｂ）の速度のピーク付近の範囲（ｔｗ＿ｂｋ（ｊ）使用範囲）に相当するパルス幅を、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅とする。なお、図１２（ｂ）では、ヘルムホルツ周期Ｔｃが約３であり、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅を約０．８とする例が示される。図１２（ｂ）では、ホールド状態の波形部分（例えば図１２（ａ）の要素ｄ）を横軸のパルス幅としている。このため、パルス幅ｐｗ（膨張波形要素と収縮波形要素との中点どうしの距離）に換算すると、約０．８は約１．５（＝１／２Ｔｃ）のパルス幅ｐｗに相当する。
【００９８】
上記の条件で構成することで、図１２、図１３に示すように、同じ液滴速度に対して、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴よりも第１のパルスＰ＿ａｋ（ｉ）によって吐出された液滴の体積を大きくすることができる。すなわち、同じ狙いのマージ液滴体積を確保する際、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴の体積を相対的に小さくし、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって液滴を吐出した後の残留振動をより低減することができる。
【００９９】
インクの粘度が低い、ノズル面の撥水性が弱いなどの、メニスカスの形成が不安定となりやすい条件の場合、図８に示すように、共振ピーク付近を用いたパルス（第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）に相当）を約共振タイミングで印加させた場合は、噴射曲がり等の予期しない吐出異常を起こしやすい。また、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）用に共振ピークから大きく外れた単独または複数のパルスを印加した場合も、同様にして噴射曲がり等の予期しない吐出異常を起こしやすい。
【０１００】
しかし、共振ピーク付近を用いたパルス（第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）に相当）を比較的強いエネルギーを与えて、十分に制振された状態のメニスカスに印加した場合、曲がり等の予期しない吐出異常を発生しにくく、直進性の高い液滴を吐出することができる。
【０１０１】
したがって、本実施形態では、メニスカスの形成が不安定となりやすい条件において駆動された場合でも、すなわち、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）によって吐出された液滴Ｍ＿ａｋ（ｉ）が曲がって吐出されても、図１４に示すように、液滴Ｍ＿ａｋ（ｉ）は、直後に吐出される第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された速度の速い液滴Ｍ＿ｂｋ（ｊ）によって捕捉される。そのため、結果的に液滴Ｍ＿ａｋ（ｉ）が大きく進路を外れる前に液滴Ｍ＿ｂｋ（ｊ）に補足されてマージしたマージ液滴Ｍ＿ＡＬＬが飛翔する。図１４は、液滴の飛翔と、マージプロセスと、を示す図である。図１４（ｂ）に示すＭ（１）は、第１のパルスＰ＿ａ１によって吐出された液滴と第２のパルスｐ＿ｂ１によって吐出された液滴とがマージしたマージ液滴である。Ｖｊ（１）は、マージ液滴Ｍ（１）の速度である。Ｍ（２）は、第１のパルスＰ＿ａ２によって吐出された液滴と第２のパルスｐ＿ｂ２によって吐出された液滴とがマージしたマージ液滴である。Ｖｊ（２）は、マージ液滴Ｍ（２）の速度である。Ｍ（３）は、第１のパルスＰ＿ａ３によって吐出された液滴と第２のパルスｐ＿ｂ３によって吐出された液滴とがマージしたマージ液滴である。Ｖｊ（３）は、マージ液滴Ｍ（３）の速度である。Ｍ＿ＡＬＬは、マージ液滴Ｍ（１）、Ｍ（２）、Ｍ（３）がマージしたマージ液滴である。Ｖｊ＿ＡＬＬは、マージ液滴Ｍ＿ＡＬＬの速度である。
【０１０２】
図１５に、駆動波形印加時のメニスカス変位およびメニスカス速度の数値計算結果を示す。単純化のため、計算モデルには液滴吐出によるメニスカスの体積変化は含まれていない。図１５において、駆動波形９０は、液滴の駆動波形を示す。波形９１は、メニスカス変位を示す。波形９２は、メニスカス速度を示す。
【０１０３】
エネルギーの大きな第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）の印加直後は、大きなメニスカス残留振動が残る。しかし、次のパルスユニットの第１のパルスｐ＿ａｋ＋１（１）の印加により、振動の減衰が促進される。すなわち、パルスユニットＰ（ｋ）の最前部にあたる第１のパルスｐ＿ａｋ（１）は、直前のパルスユニットＰ（ｋ−１）直後の残留振動抑制機能を兼ねている。
【０１０４】
これにより、多くのパルスユニットＰ（ｋ）を印加した場合においても、メニスカスの振動が増幅されないので、吐出安定性を失わずに大きな液滴を吐出できる。同時に、パルスユニットＰ（ｋ）を跨いで残留振動が影響することが少なく、すなわち、パルスユニットＰ（ｋ）間の相互作用が少なく、パルスユニットＰ（ｋ）毎に比較的独立した設計が可能となる。このため、駆動波形の構成の自由度を高めることができる。
【０１０５】
また、本実施形態の駆動波形９０は、パルスユニットＰ（ｋ）単位で構成されている。そして、各パルスユニットＰ（ｋ）に音響的固有周期Ｔｃのばらつきの影響を受けにくい共振ピークを用いた第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）が挿入されている。第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）は、音響的固有周期Ｔｃのばらつきの影響を受けやすい第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）に比べて印加エネルギーが相対的に大きい。このため、マージ液滴のチャネル毎の吐出特性のバラつきを抑えることができる。
【０１０６】
これにより、比較的低粘度のインクを用いても、高周波駆動時の良好な吐出安定性を持ち、比較的液滴量の多い液滴およびそれより液滴量の少ない複数段階のサイズの液滴を吐出することができる。また、チャネル毎の吐出特性のバラつきを増大させることがない駆動波形９０を得ることができる。
【０１０７】
＜本実施形態のインクジェット記録装置の作用・効果＞
本実施形態の駆動波形９０に含まれるパルスユニットＰ（ｋ）は、１つ以上の第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）と、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）よりも後に配置され液滴を吐出する１つ以上の第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）と、を有する。また、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅は液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の１／２に等しい。第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅は液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期の１／２と異なる所定幅とする。これにより、良好な吐出安定性を得ることができる。
【０１０８】
また、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のパルス幅よりも第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）のパルス幅が大きくなるように構成する。これにより、同じ狙いのマージ液滴体積を確保する際、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴の体積を相対的に小さくすることができる。そして、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴を吐出した後の残留振動をより低減することができる。
【０１０９】
また、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）に含まれる最後のパルスｐ＿ａｋ（Ｍ）と第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）に含まれる最初のパルスｐ＿ｂｋ（１）とのパルス間隔が、液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期に等しい所定間隔となるように構成する。これにより、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）により形成される液滴に、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）により形成される液滴を確実にマージすることができる。
【０１１０】
また、パルスユニットＰ（ｋ）と次のパルスユニットＰ（ｋ＋１）とのパルスユニット間隔が、液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期に等しい所定間隔となるように構成する。これにより、パルスユニットＰ（ｋ）により形成される液滴に、次のパルスユニットＰ（ｋ＋１）により形成される液滴を確実にマージすることができる。
【０１１１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【０１１２】
第２の実施形態は、図１６に示すように、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のうち少なくとも１つ以上が、液滴を吐出させる収縮波形要素ｒ１＿ｂｋ（ｊ）の前に複数の膨張波形要素２０２を有している。これにより、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴を曲がり難くすることができる。以下、図１６を参照しながら、第２の実施形態について説明する。図１６は、第２の実施形態の駆動波形の構成例を示す図である。
【０１１３】
本実施形態の駆動波形９０は、図１６に示すように、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）のうち少なくとも１つ以上が、液滴を吐出させる収縮波形要素ｒ１＿ｂｋ（ｊ）の前に複数の膨張波形要素２０２を含む。
【０１１４】
図１６（ａ）は、本実施形態の駆動波形９０の構成例を示す。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すパルスユニットＰ（１）の構成例を示す。図１６において、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。
【０１１５】
図１６（ａ）に示す駆動波形９０は、パルスユニットＰ（１）、パルスユニットＰ（２）を含む。パルスユニットＰ（１）は、３つの第１のパルスｐ＿ａ１（１）、ｐ＿ａ１（２）、ｐ＿ａ１（３）と、２つの第２のパルスｐ＿ｂ１（１）、ｐ＿ｂ１（２）を含む。パルスユニットＰ（２）は、１つの第１のパルスｐ＿ａ２と、１つの第２のパルスｐ＿ｂ２を含む。
【０１１６】
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すパルスユニットＰ（１）の構成例を示す。図１６（ｂ）に示す要素ｆは、立ち下がり波形要素を示し、膨張波形要素となる。要素ｄは、立ち下がり後のホールド状態の波形要素を示す。要素ｒは、立ち上がり波形要素を示し、収縮波形要素となる。パルス幅ｐｗは、吐出を行っている同じパルス内の膨張波形要素と収縮波形要素との中点どうしの距離を意味する。パルス間隔ｔｄは、吐出を行っている前のパルスの収縮波形要素と後のパルスの膨張波形要素との中点どうしの距離である。
【０１１７】
膨張波形要素２０２を含む駆動波形９０を印可した場合のメニスカス速度とメニスカス変位とを図１７に示す。図１７は、膨張波形要素２０２を含む駆動波形９０を印可した場合のメニスカス速度とメニスカス変位とを示す図である。図１７において、駆動波形９０は、液滴の駆動波形を示す。波形９１は、メニスカス変位を示す。波形９２は、メニスカス速度を示す。
【０１１８】
図１７に示すように、吐出収縮要素時にメニスカス速度変動が抑制されることにより、ノズル内壁の形状の乱れのメニスカス形成に与える影響を低減することができる。また、音響的固有周期Ｔｃ等のバラつきを拾いにくくなり、結果として噴射曲がりを起こし難くすることができる。これにより、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）によって吐出された液滴を曲がり難くすることができる。
【０１１９】
なお、駆動波形には、パルスユニットＰ（ｋ）以外の駆動パルスが含まれていても良い。例えば、図１８に示すように、パルスユニットＰ（１）以外の駆動パルス（ｐ’１、ｐ’２、ｐ’３）が含まれていても良い。また、小滴のようにパルスユニットＰ（ｋ）以外の駆動パルスのみで駆動する滴種が含まれていても良い。また、パルスユニットＰ（ｋ）に含まれる第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）には制振部２０３が含まれていても良い。なお、第１のパルスｐ＿ａｋ（ｉ）、第２のパルスｐ＿ｂｋ（ｊ）は、狙い値に対する誤差が１／８Ｔｃ以内の範囲であることが望ましい。これにより、比較的低粘度のインクを用いても、駆動波形の構成の自由度を損ねることなく、高周波駆動時の良好な吐出安定性を持つことができる。その結果、比較的滴量の多い液滴およびそれより滴量の少ない複数段階のサイズの液滴を吐出することができる。また、チャネル毎の吐出特性のバラつきを増大させることがない駆動波形を得ることができる。
【０１２０】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【０１２１】
例えば、上述した本実施形態のインクジェット記録装置を構成する各部の制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
【０１２２】
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。
【０１２３】
例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read  Only  Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。リムーバブル記録媒体は、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種記録媒体があげられる。
【０１２４】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトからコンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介してコンピュータに有線で転送することになる。
【０１２５】
また、上記実施形態のインクジェット記録装置を構成する各装置は、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に処理を実行するだけに限定するものでない。例えば、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に処理を実行するように構築することも可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
３４    記録ヘッド
９０    駆動波形
２０２    膨張波形要素
Ｐ（ｋ）    パルスユニット
ｐ＿ａｋ（ｉ）    第１のパルス
ｐ＿ｂｋ（ｊ）    第２のパルス
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開２００３−１７５６０１号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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