(57)【要約】【課題】高速印字、多ショット／画素印字において、連続してインク液滴を吐出する場合における後続のインク液滴の吐出特性の劣化を防止可能な静電式インクジェットヘッドの駆動方法を提案すること。【解決手段】静電式インクジェットヘッド１１０のインク室インク圧力変動の固有周期を測定し、駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔を固有周期の１．７５〜２．００倍の範囲内の値に設定する。インク吐出質量が最大となるようにパルス幅Ｐｗｂを設定する。１回目のインク液滴の吐出後のインク圧力の残留振動における２回目のインク圧力減少期間内の時点Ｔ６で、後続の駆動電圧パルスＰｗ（２）の立ち上がりが開始され、インク圧力の残留振動におけるインク圧力が負に向かうタイミングに合わせて振動板電極１１９が吸引され、インクノズルのインクメニスカスが大きく引き込まれ、振動板電極１１９が固定側電極１２１から開放されて弾性復帰する時点Ｔ９で、吐出速度が高く、充分な吐出質量でインク液滴が吐出する。【選択図】      図７
2004306375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔で対向配置されている振動板電極および固定側電極の間に駆動電圧パルスを印加し、これらの間に発生する静電気力によって前記振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、当該インク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法において、
前記駆動電圧パルスを連続して印加して、前記インクノズルから連続してインク液滴を吐出するに当たり、
前記駆動電圧パルスのパルス間隔を、前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数に基づき決定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記駆動電圧パルスのパルス間隔を、前記インク圧力変動の固有周期の１．７５倍から２．００倍までの範囲内の値とすることを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記静電式インクジェットヘッドの前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数を測定あるいは算出し、
測定値あるいは算出値に基づき、前記静電式インクジェットヘッドの前記駆動電圧パルスのパルス間隔を決定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記固有周期あるいは前記固有振動数を所定範囲毎に複数のグループに分け、各グループ毎に前記駆動電圧パルスのパルス間隔を予め割り当てておき、
測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数が含まれる前記グループに割り当てられている前記駆動電圧パルスのパルス間隔を前記静電式インクジェットヘッドのパルス間隔として採用することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項５】
請求項３において、
前記駆動電圧パルスのパルス間隔を、前記固有周期あるいは前記固有振動数の関数として規定しておき、
測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数を前記関数に代入することにより算出した前記駆動電圧パスルのパルス間隔を前記静電式インクジェットヘッドのパルス間隔として採用することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項６】
一定間隔で対向配置されている振動板電極および固定側電極の間に駆動電圧パルスを印加し、これらの間に発生する静電気力によって前記振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、当該インク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法において、
前記駆動電圧パルスを連続して印加して、前記インクノズルから連続してインク液滴を吐出するに当たり、
前記駆動電圧パルスの立下り開始時点から後続の前記駆動電圧パルスの立ち上がり開始時点までの間隔を、
前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数に基づき決定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記間隔を、前記インク圧力変動の固有周期の１．５０倍から１．７５倍までの範囲内の値とすることを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記静電式インクジェットヘッドの前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数を測定あるいは算出し、
測定値あるいは算出値に基づき、前記静電式インクジェットヘッドの前記駆動電圧パルスの前記間隔を決定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記固有周期あるいは前記固有振動数を所定範囲毎に複数のグループに分け、各グループ毎に前記駆動電圧パルスの前記間隔を予め割り当てておき、
測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数が含まれる前記グループに割り当てられている前記駆動電圧パルスの前記間隔を前記静電式インクジェットヘッドの前記間隔として採用することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記駆動電圧パルスの前記間隔を、前記固有周期あるいは前記固有振動数の関数として規定しておき、
測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数を前記関数に代入することにより算出した前記駆動電圧パスルの前記間隔を前記静電式インクジェットヘッドの前記間隔として採用することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１１】
請求項３または８において、
前記固有周期あるいは前記固有振動数を、次のいずれかの方法により算出することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
（１）前記振動板電極および前記固定側電極の間の静電容量の変化に起因して変動する電流波形を求め、これに基づき算出する方法。
（２）前記駆動電圧パルスのパルス間隔と前記インクノズルから吐出されるインク質量の関係を求め、これに基づき算出する方法。
（３）前記駆動電圧パルスのパルス間隔と前記インクノズルから吐出されるインクの吐出速度の関係を求め、これに基づき算出する方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のうちのいずれかの項において、
前記駆動電圧パルスのパルス幅を、前記インクノズルから吐出されるインク質量が最大となるように設定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のうちのいずれかの項において、
前記駆動電圧パルスを、正逆交互通電により、前記振動板電極および前記固定側電極の間に印加することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記駆動電圧パルスのパルス幅を、前記通電方向に応じて設定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のうちのいずれかの項において、
前記駆動電圧パルスの前記パルス間隔あるいは前記間隔に応じて後続の前記駆動電圧パルスのパルス幅を決定することを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のうちのいずれかの項において、
前記駆動電圧パルスを連続して印加して、前記インクノズルから連続してインク液滴を吐出することにより、１画素印字を行うことを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記１画素印字を形成するための複数回分のインク液滴の吐出を、当該１画素印字のための連続した吐出タイミングにおける先頭のタイミングから連続して必要回数分行うことを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のうちのいずれかの項に記載の駆動方法により静電式インクジェットヘッドを駆動することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動板電極と固定側電極の間に駆動電圧パルスを印加して振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、このインク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。更に詳しくは、高速印字や、１画素印字を複数回のインク液滴の吐出により行う場合に、優れた印字品質により印字を行うことのできる静電式インクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッドとしては、静電気力を利用してインクを貯留したインク室の容積を変化させて、インク室に連通しているインクノズルからインク液滴を吐出させる静電アクチュエータを備えた静電式インクジェットヘッドが知られている。静電アクチュエータは、インク室の一部を形成している振動板電極と、これに対向配置されている固定側電極とを備え、これらの間に駆動電圧パルスを印加すると、振動板電極が固定側電極に吸引され、駆動電圧パルスの印加を解除すると、振動板電極が固定側電極から開放されて弾性復帰する。かかる振動板電極の振動によってインク室のインク圧力が変動して、振動板電極が固定側電極から開放されて弾性復帰する過程で、インク室に連通しているインクノズルからインク液滴の吐出が行われる。
【０００３】
ここで、連続してインク液滴を吐出する場合、印字品質を良好に保持するためには、インク液滴の吐出速度および吐出質量が最大となるように駆動電圧パルスを印加する必要がある。すなわち、振動板電極の振動によってインク室にはインク圧力変動が発生し、インク液滴吐出後においてもその残留圧力振動が継続している。このインク圧力の残留振動における適切な位相期間において後続の駆動電圧パルスを印加することができないと、残留圧力振動によって後続の駆動電圧パルス印加によって生ずるインク圧力変動が抑制されてしまい、インク液滴の吐出速度や吐出質量が低減してしまう。インク圧力の残留振動形態は、主として振動板電極を固定側電極から開放した場合の固有振動に依存する。この固有振動は、静電式インクジェットヘッドの製造誤差などに起因して各静電式インクジェットヘッド毎に所定のばらつきがある。
【０００４】
そこで、従来においては、連続したインク液滴の吐出により１画素分の印字を行う場合に、１回目の駆動電圧パルスを印加し終わった時点から次の駆動電圧パルスを印加するまでの駆動間隔を、静電式インクジェットヘッドの固有振動周期に基づき決定する方法が提案されている。また、駆動電圧パルスのパルス幅も固有振動周期に基づき決定する方法が提案されている。かかるインクジェットヘッドの駆動方法は例えば次の特許文献に開示されている。
【０００５】
【特許文献】
特開２００２−６７３５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、インクジェットプリンタの印刷速度の向上が求められている中で、静電式インクジェットヘッドの駆動にはより一層の高駆動周波数化が求められている。高駆動周波数化のためには、静電式インクジェットヘッドのインク室の圧力変動の固有振動数を高める必要がある。しかしながら、固有振動数を高めると、その振動波形が急峻になるので、インク圧力変動に応じた適切なタイミングで駆動電圧パルスを印加するなどの駆動条件の範囲が狭くなる。この場合、静電式インクジェットヘッド毎に固有振動数にばらつきがあると、適切な駆動条件を設定することが更に困難になる。
【０００７】
駆動条件が適切でないと、例えば、複数のインク液滴の吐出により１画素印字を行う場合等には、後続のインク液滴の吐出速度が低下し、吐出質量が少なくなってしまう。この結果、インク液滴の記録紙上への着弾位置がずれ、また、１画素印字に必要な充分なインク吐出量を確保できないので、印字品質が大幅に劣化してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、インク圧力変動の固有振動数あるいは固有周期に基づき、適切な駆動条件を設定して、良好な印字品質を確保することのできる静電式インクジェットヘッドの駆動方法、および当該方法により静電式インクジェットヘッドを駆動するインクジェットプリンタを提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、一定間隔で対向配置されている振動板電極および固定側電極の間に駆動電圧パルスを印加し、これらの間に発生する静電気力によって前記振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、当該インク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法において、前記駆動電圧パルスを連続して印加して、前記インクノズルから連続してインク液滴を吐出するに当たり、前記駆動電圧パルスのパスル間隔を、前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数に基づき決定することを特徴としている。
【００１０】
ここで、本発明者等の実験によれば、前記駆動電圧パルスのパルス間隔を、前記インク圧力変動の固有周期の１．７５倍から２．００倍までの範囲内の値とすれば、充分な吐出速度および吐出質量でインク液滴を吐出できることが確認された。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、駆動電圧パルスの印加によりインク液滴の吐出が行われた後のインク圧力変動に現れる２回目のインク圧力減少期間内の時点において、後続の駆動電圧パルスの立ち上がりが開始される。この結果、インクの残留圧力振動によりインク圧力が負に向かうタイミングに合わせて振動板電極を固定側電極に吸引する動作が開始される。よって、インクノズルのインクメニスカスが大きく引き込まれるので、駆動電圧パルス印加後に振動板電極が固定側電極から開放されて弾性復帰する間のタイミングで、吐出速度が高く、しかも充分な吐出質量でインク液滴を吐出させることができる。
【００１２】
本発明において、前記静電式インクジェットヘッドの前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数を測定あるいは算出し、測定値あるいは算出値に基づき、前記静電式インクジェットヘッドの前記駆動電圧パルスのパルス間隔を決定することが望ましい。例えば、各静電式インクジェットヘッドの出荷前の段階などにおいて個別に固有周期あるいは固有振動を測定あるいは算出すればよい。このようにすれば、製造誤差などに起因して固有周期あるいは固有振動数がばらついても、印字品質を良好な状態に保持できる。
【００１３】
この場合、前記固有周期あるいは前記固有振動数を所定範囲毎に複数のグループに分け、各グループ毎に前記駆動電圧パルスのパルス間隔を予め割り当てておき、測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数が含まれる前記グループに割り当てられている前記駆動電圧パルスのパルス間隔を前記静電式インクジェットヘッドのパルス間隔として採用することができる。
【００１４】
このようなランク分けを行う代わりに、前記駆動電圧パルスのパルス間隔を、前記固有周期あるいは前記固有振動数の関数として規定しておき、測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数を前記関数に代入することにより算出した前記駆動電圧パスルのパルス間隔を前記静電式インクジェットヘッドのパルス間隔として採用することもできる。
【００１５】
次に、本発明は、一定間隔で対向配置されている振動板電極および固定側電極の間に駆動電圧パルスを印加し、これらの間に発生する静電気力によって前記振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、当該インク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法において、前記駆動電圧パルスを連続して印加して、前記インクノズルから連続してインク液滴を吐出するに当たり、前記駆動電圧パルスの立下り開始時点から後続の前記駆動電圧パルスの立ち上がり開始時点までの間隔を、前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数に基づき決定することを特徴としている。
【００１６】
ここで、本発明者等の実験によれば、前記間隔を、前記インク圧力変動の固有周期の１．５０倍から１．７５倍までの範囲内の値とすることが望ましいことが確認された。
【００１７】
また、前記静電式インクジェットヘッドの前記インク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数を測定あるいは算出し、測定値あるいは算出値に基づき、前記静電式インクジェットヘッドの前記駆動電圧パルスの前記間隔を決定することが望ましい。
【００１８】
この場合、前記固有周期あるいは前記固有振動数を所定範囲毎に複数のグループに分け、各グループ毎に前記駆動電圧パルスの前記間隔を予め割り当てておき、測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数が含まれる前記グループに割り当てられている前記駆動電圧パルスの前記間隔を前記静電式インクジェットヘッドの前記間隔として採用することができる。
【００１９】
この代わりに、前記駆動電圧パルスの前記間隔を、前記固有周期あるいは前記固有振動数の関数として規定しておき、測定あるいは算出した前記固有周期あるいは前記固有振動数を前記関数に代入することにより算出した前記駆動電圧パルスの前記間隔を前記静電式インクジェットヘッドの前記間隔として採用してもよい。
【００２０】
次に、前記固有周期あるいは前記固有振動数は、次のいずれかの方法により算出することができる。
（１）前記振動板電極および前記固定側電極の間の静電容量の変化に起因して変動する電流波形に基づき算出する方法。
（２）前記駆動電圧パルスのパルス間隔と前記インクノズルから吐出されるインク質量の関係に基づき算出する方法。
（３）前記駆動電圧パルスのパルス間隔と前記インクノズルから吐出されるインクの吐出速度の関係に基づき算出する方法。
【００２１】
一方、本発明において、連続して駆動電圧パルスを印加する場合には、前記駆動電圧パルスを、正逆交互通電により、前記振動板電極および前記固定側電極の間に印加することが望ましい。このようにすれば、振動板電極と固定側電極の間の残留電荷を抑制できる。
【００２２】
この場合、正方向通電の場合と逆方向通電の場合では、同一パルス幅の駆動電圧パルスを印加しても、インク液滴の吐出特性が異なることがある。従って、前記駆動電圧パルスのパルス幅を、前記通電方向に応じて設定することが望ましい。
【００２３】
次に、本発明においては、前記駆動電圧パルスの前記パルス間隔あるいは前記間隔に応じて後続の前記駆動電圧パルスのパルス幅を決定することが望ましい。
【００２４】
前述のように、本発明では、駆動電圧パルスの印加によりインク液滴の吐出が行われた後のインク圧力変動に現れる２回目のインク圧力減少期間内の時点において、後続の駆動電圧パルスの立ち上がりが開始される。この結果、インクの残留圧力振動によりインク圧力が負に向かうタイミングに合わせて振動板電極を固定側電極に吸引する動作が開始される。この後は、駆動電圧パルス印加後に振動板電極が固定側電極から開放されて弾性復帰する間のタイミングで、吐出速度が高く、しかも充分な吐出質量でインク液滴を吐出させる必要がある。
【００２５】
そのためには、インク圧力変動におけるインク圧力減少期間に連続して現れるインク圧力が負圧から正圧に増加する期間内の時点を、後続の駆動電圧パルスの立下り開始時点とする必要がある。
【００２６】
ここで、パルス間隔を調整すると、後続の駆動電圧パルスの立ち上がり開始時点が前後し、それに伴って、当該駆動電圧パルスの立下り開始時点も同様に前後する。よって、パルス間隔を調整した場合には、駆動電圧パルスの立下り時点が、インク圧力変動におけるインク圧力が負圧から正圧に増加する期間内の時点となるように、パルス幅を調整することが望ましい。
【００２７】
次に、本発明の駆動方法は、前記駆動電圧パルスを連続して印加して、前記インクノズルから連続してインク液滴を吐出することにより、１画素印字を行う場合に採用することができる。このようにすれば、後続のインク液滴の吐出速度の低下や吐出質量の減少を回避できるので、高品質の印字を実現できる。
【００２８】
この場合、前記１画素印字を形成するための複数回分のインク液滴の吐出を、当該１画素印字のための連続した吐出タイミングにおける先頭のタイミングから連続して必要回数分行うことが望ましい。
【００２９】
一方、本発明はインクジェットプリンタに関するものであり、上記の駆動方法により静電式インクジェットヘッドを駆動することを特徴としている。本発明のインクジェットプリンタによれば、製造誤差に起因してその静電式インクジェットヘッドの固有振動数にばらつきが生じた場合、複数のインク液滴により１画素を印字する場合、高速印字を行う場合などにおいて、常に良好な印字品質で印字を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した静電式インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの実施の形態を説明する。
【００３１】
（インクジェットプリンタの全体構成）
図１は本実施の形態に係る静電式インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタを示す概略構成図である。
【００３２】
本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１００は、記録紙１０２を主走査方向Ｙに向けて搬送するプラテン１０３と、このプラテン１０３にインクノズル面が対峙しているインクジェットヘッド１１０と、このインクジェットヘッド１１０を副走査方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ１０５と、インクジェットヘッド１１０の各インクノズルにインクを供給するインクタンク１０６とを有している。プラテン１０３から副走査方向Ｘに外れた位置には、ノズルキャップ１０７が配置されており、このノズルキャップ１０７はインクポンプ１０８を介して廃インク回収部１０９に連通している。
【００３３】
（静電式インクジェットヘッド）
図２は、静電式インクジェットヘッド１１０を示す概略構成図である。静電式インクジェットヘッド１１０は、半導体からなるキャビティ基板１１２、同じく半導体からなるノズル基板１１３、およびガラス製の電極基板１１４を積層することにより構成されている。ノズル基板１１３には複数のインクノズル１１５が形成されている。ノズル基板１１３とキャビティ基板１１２の間には、各インクノズル１１５に連通する独立したインク室１１６が区画形成されており、各インク室１１６は細いインクオリフィス１１７を介して単一の共通インク室１１８に連通している。共通インク室１１８には外部から不図示のインク供給経路を介してインクが供給される。
【００３４】
各インク室１１６の底壁部分には面外方向に振動可能な振動板電極１１９が形成されており、各振動板電極１１９が共通電極として機能する。各振動板電極１１９に対峙している電極基板１１４の表面部分には凹部１２０がそれぞれ形成され、各凹部１２０の底面には、振動板電極１１９に所定の間隔で対峙している個別電極１２１（固定側電極）が形成されている。各振動板電極１１９と、それぞれに対峙している個別電極１２１とにより静電アクチュエータが構成されている。
【００３５】
この静電アクチュエータに駆動電圧パルスを印加することによって発生する静電気力を利用して、振動板電極１１９を振動させるようになっている。振動板電極１１９の振動によって、インク室１１６の容積が増減し、これによってインク室１１６内に発生するインク圧力の変動に基づき、インク室１１６に連通しているインクノズル１１５からインク液滴１２２が吐出する。
【００３６】
本例の静電式インクジェットヘッド１１０は、例えば、ノズル基板１１３に一列に形成された６４個のインクノズル１１５を備えており、これら６４個のインクノズル１１５から選択的にインク液滴を吐出させることにより、所望の文字や画像を印刷することが可能となっている。
【００３７】
なお、図示の静電式インクジェットヘッド１１０は、ノズル基板１１３の上面に設けたインクノズルからインク液滴を吐出させるフェイスエジェクトタイプであるが、本発明の制御対象となる静電式インクジェットヘッドは、インク液滴を基板の端部に設けたインクノズルから吐出させるエッジエジェクトタイプでもよい。
【００３８】
（インクジェットプリンタの制御系）
図３は、インクジェットプリンタ１００の制御系を示す概略ブロック図である。この図を参照して、静電式インクジェットヘッド１１０を備えたインクジェットプリンタ１００の制御系を説明する。本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１００は、静電式インクジェットヘッド１１０を駆動制御するためのインクジェットヘッド駆動制御装置１を有しており、このインクジェットヘッド駆動制御装置１は、ＣＰＵ２ａを中心に構成されたインクジェットヘッド制御部２を備えている。ＣＰＵ２ａには外部装置３からバス３ａを介して印刷情報が供給され、また、内部バス２ｂを介してＲＯＭ４ａ、ＲＡＭ４ｂおよびキャラクタジェネレータ４ｃが接続されている。
【００３９】
インクジェットヘッド制御部２では、ＲＡＭ４ｂ内の記憶領域を作業領域として用いて、ＲＯＭ４ａ内に格納されている制御プログラムを実行し、キャラクタージェネレータ４ｃから発生するキャラクター情報に基づき、インクジェットヘッド駆動用の制御信号を生成する。制御信号は論理ゲートアレイ５および駆動パルス発生回路６を介して、印刷情報に対応した駆動制御信号となって、コネクタ７を経由して、ヘッド基板８に形成されたヘッドドライバＩＣ９に供給される。また、ヘッドドライバＩＣ９には、印字用の駆動電圧パルス信号Ｖ３、制御信号ＬＰ、極性反転制御信号ＲＥＶなども供給される。
【００４０】
ヘッドドライバＩＣ９では、供給された上記の各信号および電源回路１０から供給される駆動電圧Ｖｐに基づき、静電式インクジェットヘッド１１０の各振動板電極１１９、すなわち共通電極に印加すべき駆動電圧パルスをその共通出力端子ＣＯＭから出力し、各インクノズル１１５に対応する個別電極１２１に印加すべき駆動電圧パルスを、各個別電極１２１に対応した個数の個別出力端子ＳＥＧから出力する。共通出力端子ＣＯＭの出力と個別出力端子ＳＥＧの出力との電位差が各インクノズル１１５に対応した各振動板電極１１９と、それぞれに対峙している個別電極１２１の間に印加される。駆動時（インク液滴の吐出時）には指定された向きの駆動電位差波形を与え、非駆動時には駆動電位差を与えないようになっている。
【００４１】
図４は、ヘッドドライバＩＣ９の内部構成の一例を示す概略ブロック図である。ヘッドドライバＩＣ９は電源回路１０から高電圧系の駆動電圧Ｖｐおよび論理回路系の駆動電圧Ｖｃｃが供給されて動作するＣＭＯＳの６４ビット出力の高耐圧ドライバである。ヘッドドライバＩＣ９は、供給された駆動制御信号に応じて、駆動電圧パルスとＧＮＤ電位の一方を、インクジェットヘッド１１０の各インクノズル１１５に対応する対向電極間に印加する。
【００４２】
ヘッドドライバＩＣ９における番号９１は６４ビットのシフトレジスタを示している。シフトレジスタ９１は、シリアルデータとして論理ゲートアレイ５より送信された６４ビット長のＤＩ信号入力を、ＤＩ信号に同期する基本クロックパルスであるＸＳＣＬパルス信号入力によりデータをシフトアップし、シフトレジスタ９１内のレジスタに格納するスタティクシフトレジスタとなっている。ＤＩ信号は、６４個のインクノズルのそれぞれを選択するための選択情報をオン／オフにより示す制御信号であり、この信号がシリアルデータとして送信される。
【００４３】
９２は６４ビットのラッチ回路であり、シフトレジスタ９１内に格納された６４ビットデータをラッチパルスＬＰによりラッチしてデータを格納し、格納されたデータを、６４ビット反転回路９３に信号出力するスタティクラッチである。ラッチ回路９２では、シリアルデータのＤＩ信号が各インクノズルの駆動を行なうための６４セグメント出力を行うための６４ビットのパラレル信号へと変換される。
【００４４】
反転回路９３では、ラッチ回路９２から入力される信号と、ＲＥＶ信号との排他的論理和をレベルシフタ９４へ出力する。レベルシフタ９４は、反転回路９３からの信号の電圧レベルをロジック系の電圧レベル（５Ｖレベルまたは３．３Ｖレベル）からヘッド駆動系の電圧レベル（０Ｖ〜４５Ｖレベル）に変換するレベルインターフェイス回路である。
【００４５】
ＳＥＧドライバ９５は６４チャンネルのトランスミッションゲート出力となっていて、レベルシフタ９４の入力により、ＳＥＧ１〜ＳＥＧ６４のセグメント出力に対して、駆動電圧パルス入力かまたはＧＮＤ入力かの何れかを出力する。ＣＯＭドライバは、ＲＥＶ入力に対して、駆動電圧パルス入力かまたはＧＮＤ入力かの何れかをＣＯＭへ出力する。
【００４６】
ＸＳＣＬ、ＤＩ、ＬＰとＲＥＶの各信号は、ロジック系の電圧レベルの信号であり、論理ゲートアレイ５よりヘッドドライバＩＣ９に送信される信号である。
【００４７】
このように、ヘッドドライバＩＣ９を構成することにより、駆動するセグメント数（ノズル数）が増加した場合においても容易にヘッドの各インクノズルの駆動する駆動電圧パルスとＧＮＤとを切り換え、かつ後述の正逆交互駆動を容易に実現することが可能となる。
【００４８】
（印字動作）
このように構成したインクジェットヘッド駆動制御装置１では、印字１画素を、連続した複数回のインク液滴を吐出することにより形成するように、静電式インクジェットヘッド１１０を駆動制御可能となっている。例えば最大３回のインク液滴を吐出することにより１画素を印字するように制御している。また、１画素印字期間におけるインク液滴の吐出回数を変更することにより、各画素の階調制御を行うことも可能となっている。
【００４９】
図５には、外部装置３からの印字モード指令信号により１画素を最大３回のインク液滴の吐出により形成する印字モード（３ショット／画素モード）が指定された場合のタイミングチャートを示してある。図において、Ｖ３は、インクジェットヘッド制御部２の駆動パルス発生回路６からヘッドドライバＩＣ９に供給される印字用の駆動電圧パルス信号である。ＬＰおよびＲＥＶは上述のようにインクジェットヘッド制御部２の論理ゲートアレイ５からヘッドドライバＩＣ９に供給される制御信号（ラッチパルス）および極性反転制御信号である。ドライバＣＯＭ出力は共通端子ＣＯＭの出力であり、ドライバＳＥＧ出力は各個別端子ＳＥＧの出力である。ＣＯＭ−ＳＥＧ電位差は、共通電極（振動板電極１１９）と個別電極１２１の間に発生する電位差（ノズル駆動電圧波形）である。なお、制御信号ＬＰによって１画素印字期間が規定され、１画素を３ショットで形成するように制御される。
【００５０】
また、ドライバＣＯＭ出力には、１画素印字期間Ｔ（１）、Ｔ（２）、Ｔ（３）・・・のそれぞれに現れる第１〜第３の印字用の駆動電圧パルスＰｗ（１）、Ｐｗ（２）、Ｐｗ（３）のうち、第２の駆動電圧パルスＰｗ（２）が現れ、それ以外はＧＮＤに保持される。これに対して、ドライバＳＥＧ出力には、１画素を３回のインク液滴の吐出により形成する３ショット／画素による印字の場合には、第１および第３の駆動電圧パルスＰｗ（１）、Ｐｗ（３）が現れ、１画素を２回のインク液滴の吐出により形成する２ショット／画素による印字の場合には第１の駆動電圧パルスＰｗ（１）のみが現れ、１画素を１回のインク液滴の吐出により形成する１ショット／画素による印字の場合には第１および第２の駆動電圧パルスＰｗ（１）およびＰｗ（２）が現れる。
【００５１】
このように、本例では、複数のインク液滴の吐出により１画素印字を行う場合には、１画素印字用の複数のタイミング、図５の例では連続する３回の吐出タイミングのうち、先頭の吐出タイミングを基準として（先頭基準により）、階調表現を行うようになっている。
【００５２】
また、振動板電極１１９と個別電極１２１の間に印加されるノズル駆動波形、すなわちＣＯＭ−ＳＥＧ電位差が、逆方向、正方向および逆方向の順序で切り替わる。よって、３ショット／画素による印字の場合（１画素印字期間Ｔ（１））には、逆駆動、正駆動および逆駆動による３回のインク液滴の吐出動作が行われ、２ショット／画素による印字の場合（１画素印字期間Ｔ（２））には、第１および第２のインク液滴の吐出時点において逆駆動および正駆動の順序でインク液滴の吐出動作が行われ、１ショット／画素による印字の場合（１画素印字期間Ｔ（３））には、第１のインク液滴の吐出時点において逆駆動によりインク液滴の吐出動作が行われる。
【００５３】
また、極性反転信号ＲＥＶによって連続するインク液滴の吐出動作時には、逆駆動および正駆動の順序、あるいはその逆の順序により、インクジェットヘッド１１０を正逆交互駆動している。このように正逆交互通電を行うことにより、振動板電極１１９と個別電極１２１の間に残留電荷が発生することを抑制あるいは回避できる。
【００５４】
（駆動電圧パルスのパルス間隔およびパルス幅の設定方法）
ここで、図６には駆動電圧パルス信号Ｖ３における駆動電圧パルスＰｗの電圧波形を示してある。この図に示すように、各駆動電圧パルスＰｗは台形波形であり、１周期分のパルス幅すなわちパルス間隔がＰｗｉであり、一定の勾配で立ち上がる充電部分の幅がＰｗｃｐであり、立ち上がり後に一定電圧に保持されるホールド部分の幅がＰｗｈｐであり、この後に一定の勾配で立ち下がる放電部分の幅がＰｗｄｐである。また、駆動電圧パルスＰｗの立ち上がり開始時点から立ち下がり開始時点までの幅、すなわちパルス幅がＰｗｂである。
【００５５】
本例においては、駆動電圧パルスＰｗのパスル間隔Ｐｗｉが、インク圧力変動の固有周期あるいは固有周波数に基づき決定されている。具体的には、駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉが、インク圧力変動の固有周期の１．７５倍から２．００倍までの範囲内の値とされている。
【００５６】
図７には、駆動電圧パルス信号波形とインク室１１６のインク圧力変動を示す振動波形を示してある。この図においては、理解を容易にするために、駆動電圧パルス波形のパルス間隔Ｐｗｉを広げた状態で示してある。この図に示すように、第１回目の駆動電圧パルスＰｗ（１）が電極間に印加されると（時点Ｔ１）、それに伴って振動板電極１１９が固定側電極１２１に吸引されて、インク室１１６のインク圧力が負圧側に変化して、インクノズル１１５のインクメニスカスが大きく引き込まれる。インク圧力は当該静電式インクジェットヘッド１１０の固有周期で振動する。駆動電圧パルスＰｗ（１）のパルス幅Ｐｗｂ（１）を適切は幅に設定しておくことにより、インク振動における圧力が負圧から正圧に向けて増加する期間（時点Ｔ２からＴ４までの期間）内の時点Ｔ３で、駆動電圧パルスＰｗ（１）の立下り開始時点Ａを位置させることができる。
【００５７】
駆動電圧パルスＰｗ（１）が立ち下がると、振動板電極１１９が固定側電極１２１から開放されて弾性復帰する。この結果、インク圧力が急激に増加して、インクノズル１１５からインク液滴１２２が吐出される（時点Ｔ５）。１回目のインク液滴の吐出が行われた後には、インク室１１６内にインク圧力の残留振動が残る。
【００５８】
本例では、パルス間隔Ｐｗｉをインク圧力の固有周期の１．７５〜２．００倍の範囲内の値に設定している。この結果、駆動電圧パルスＰｗ（１）の印加によりインク液滴の吐出が行われた後のインク圧力の残留振動に現れる２回目のインク圧力減少期間（時点Ｔ６からＴ８までの期間）内の時点Ｔ７において、後続の駆動電圧パルスＰｗ（２）の立ち上がりが開始される。このため、インク圧力の残留振動におけるインク圧力が負に向かうタイミングに合わせて振動板電極１１９を固定側電極１２１に吸引する動作が開始される。よって、インクノズル１１５のインクメニスカスが大きく引き込まれる。駆動電圧パルスＰｗ（２）のパルス幅Ｐｗｂ（２）を適切に設定しておけば、駆動電圧パルス印加後に振動板電極１１９が固定側電極１２１から開放されて弾性復帰する間のタイミング（時点Ｔ８から時点Ｔ１０までの期間内）の時点Ｔ９で、吐出速度が高く、しかも充分な吐出質量でインク液滴を吐出させることができる。
【００５９】
次に、本例においては、駆動電圧パルスＰｗ（２）の立下り開始時点Ｂが、インク圧力が負側から正側に増加する期間（時点Ｔ８〜Ｔ８’）の間のタイミングとなるように、パルス幅Ｐｗｂ（２）が定められている。一般的には、パルス間隔Ｐｗｉを固有周期の１．７５倍に近い値に設定した場合には、パスル幅Ｐｗｂ（２）を長目に設定し、パスル間隔Ｐｗｉを固有周期の２．００倍に近い値に設定した場合にはパルス幅Ｐｗｂ（２）を短目に設定すればよい。また、パルス幅Ｐｗｂ（２）に応じてインク吐出速度およびインク吐出質量が変動するので、インク吐出重量が最大となるように、パルス幅Ｐｗｂ（２）を設定すればよい。
【００６０】
ここで、上記のように駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉを決定するために、本例では、静電式インクジェットヘッド１１０の出荷前の段階などにおいて、振動板電極１１９を固定側電極１２１に吸引して開放した後に発生するインク室１１６のインク圧力変動の固有周期あるいは固有振動数を計測あるいは算出している。そして、計測あるいは算出された固有周期あるいは固有振動数に基づき、各静電式インクジェットヘッド毎に最適なパルス間隔Ｐｗｉを決定している。
【００６１】
図３に示すように、本例のヘッド基板８には、静電式インクジェットヘッド１１０のパルス間隔ランク識別回路１１が搭載されている。また、インクジェットヘッド制御部２には、パルス間隔ランク識別回路１１によって指定されるランクを判別するパルス間隔判別回路１２が搭載されている。静電式インクジェットヘッド１１０の出荷前の段階などにおいて計測あるいは算出された固有周期に基づき、パルス間隔ランク識別回路１１を外部から操作することにより、駆動電圧パルス信号Ｖ３のパルス間隔ランクが設定される。
【００６２】
例えば、図８に示すように、均等幅の各固有周期の区分毎に予めパルス間隔が割り当てられたテーブル１３が用意されており、計測あるいは算出された固有周期に対応するランク１〜７がパルス間隔ランク識別回路１１に設定される。インクジェットヘッド駆動制御装置１は、パルス間隔ランク判別回路１２により、パルス間隔ランク識別回路１１に設定されているランクを読み込み、これに基づき、パルス間隔Ｐｗｉを設定している。
【００６３】
この代わりに、駆動電圧パルス信号Ｖ３のパルス間隔を、固有周期あるいは固有振動数の関数として規定しておき、測定あるいは算出した固有周期をこの関数に代入することにより算出したパルス間隔を静電式インクジェットヘッド１１０のパルス間隔として採用してもよい。
【００６４】
次に、駆動電圧パルスＰｗのパルス幅Ｐｗｂを吐出時点に応じて変更するようにしてもよい。すなわち、本例では図５に示すように３回のインク液滴の吐出により１画素を形成する印字モードで印字を行うことができる。また、１画素を形成するためのインク液滴の吐出は先頭の吐出タイミングを基準としている。従って、印字時には先頭の吐出タイミングで必ずインク液滴の吐出が行われ、２ショット／画素および３ショット／画素の場合には、これに連続してインク液滴の吐出が行われる。従って、２回目のインク液滴吐出のための駆動電圧パルスＰｗ（２）および３回目のインク液滴吐出のための駆動電圧パルスＰｗ（３）は、必ず、それに先行するインク液滴の吐出に起因して発生するインク圧力の残留振動の影響を受ける。
【００６５】
従って、多ショット／画素印字の場合には、２回目および３回目のインク液滴吐出のための各駆動電圧パルスＰｗ（２）、Ｐｗ（３）のパルス幅Ｐｗｂ（２）、Ｐｗｂ（３）を１回目の駆動電圧パルスＰｗ（１）のパルス幅Ｐｗｂ（１）とは異なるパルス幅に設定しておくことが望ましい。
【００６６】
具体的には、多ショット／画素印字の場合には、パルス間隔およびパルス幅を次のように決定することができる。まず、各ショット間のパルス間隔Ｐｗｉを一律にし、各画素間周期を一定の値とする。この場合、画素の最後のショットと次の画素の最初のショットの間隔は画素間周期で決まることになる。また、各ショットのパルス幅Ｐｗｂについては、最初のショットのパルス幅Ｐｗｂ（１）は振動板電極が固定側電極に接触する実験値から求め、後続のショットのパルス幅は、最初のショットのパルス幅よりも長目にすればよい。この理由は、２ショット目以降においては、パルス間隔Ｐｗｉが固有周期の１．７５〜２．００倍であり、最初のショットの場合に比べて早めに通電が開始するので、振動板電極を固定側電極に当接させるためには、前述のように、多少長目に通電する必要があるからである。
【００６７】
ここで、図９（ａ）に示すように、本例では、多ショット／画素印字の場合には、先頭の吐出タイミングを基準として階調表現を行うようにしている。従って、インク液滴の吐出回数に拘わりなく、１画素印字における１回目のインク液滴の吐出は先頭の吐出タイミングで行われ、２回目のインク液滴の吐出は２番目の吐出タイミングで行われ、３回目のインク液滴の吐出は３番目の吐出タイミングで行われる。よって、各吐出タイミングにおける駆動電圧パルスのパルス幅Ｐｗｂ（１）〜Ｐｗｂ（３）をそれぞれ別個に適切な値に設定できる。
【００６８】
これに対して、図９（ｂ）に示すように、多ショット／画素印字を最後の吐出タイミングを基準として階調表現を行う場合には、各吐出タインミングで何番目のインク液滴の吐出が行われるのかが、各階調毎に異なってしまう。これでは、各吐出タイミングでの駆動電圧パルスのパルス幅Ｐｗｂを一律に規定できない。また、静電式インクジェットヘッドでは振動板電極１１９を共通電極として用いているので、同一の吐出タイミングでインクノズル毎に異なるパルス幅の駆動電圧パルスを印加することができない。よって、後端の吐出タイミングを基準とする場合には、各駆動電圧パルスのパルス幅を適切に設定することが不可能である。
【００６９】
次に、本例では、図５に示すように、正逆交互通電により駆動電圧パルスを印加している。正逆交互通電の場合には、通電方向（電界方向）によってもパルス幅特性が異なる。すなわち、インク吐出速度、インク吐出質量が最大となるパルス幅が異なる場合がある。この場合には、電界方向に応じて、駆動電圧パルスＰｗのパルス幅Ｐｗｂを変更することが望ましい。本例の場合には、逆、正、逆により駆動電圧パルスが印加されるので、１番目および３番目の駆動電圧パルスのパルス幅を同一とし、２番目の駆動電圧パルスのパルス幅を異なる幅にすればよい。
【００７０】
勿論、多ショット／画素印字の場合に、１番目、２番目、３番目の駆動電圧パルスのパルス幅を異なるものとする場合には、通電方向によるパルス幅特性も考慮して、各パルス幅を決定すればよい。
【００７１】
なお、静電式インクジェットヘッドの出荷時前の段階においてその固有周期を計測あるいは算出する方法としては次ような方法を採用することができる。
（１）振動板電極１１９および固定側電極１２１の間の静電容量の変化に起因して変動する電流波形を測定し、これに基づき算出する方法。
（２）駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉとインクノズルから吐出されるインク質量の関係を測定し、この関係に基づき算出する方法。
（３）駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉとインクノズルから吐出されるインクの吐出速度の関係を測定し、この関係に基づき算出する方法。
【００７２】
（その他の実施の形態）
上記の実施の形態では、駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉを、固有周期の１．７５〜２．００倍の範囲内の値としている。この代わりに、図６、７に示すように、駆動電圧パルスＰｗ（１）の立下り開始時点から後続の駆動電圧パルスＰｗ（２）の立ち上がり開始時点まで（時点Ｔ３からＴ７まで）の間隔Ｗを、固有周期の１．５０から１．７５までの範囲内の値としてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、静電式インクジェットヘッドの対向電極間に印加する駆動電圧パルスのパルス間隔を、そのインク室のインク圧力変動の固有周期あるいは固有振動に基づき設定するようにしている。好適には、パルス間隔を固有周期の１．７５〜２．００倍の範囲内の値としている。
【００７４】
また、本発明では、駆動電圧パルスにおける立下り開始時点から後続の駆動電圧パルスの立ち上がり開始時点までの間隔を、インク室のインク圧力変動の固有周期あるいは固有振動に基づき設定しており、好ましくは、この間隔を固有周期の１．５０〜１．７５倍の範囲内の値としている。
【００７５】
このように、駆動電圧パルスのパルス間隔あるいは間隔を決定することにより、連続してインク液滴を吐出する場合に発生するインク圧力の残留振動に起因するインク吐出特性（吐出速度、吐出質量）の低下を防止できる。よって、高速印字や、多ショット／画素印字における印字品質を良好な状態に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したインクジェットプリンタを示す概略構成図である。
【図２】図１のインクジェットプリンタの静電式インクジェットヘッドの構成例を示す概略断面図である。
【図３】図１のインクジェットプリンタの制御系を中心に示す概略ブロック図である。
【図４】図３におけるヘッドドライバＩＣの内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】図１のインクジェットプリンタにおける１〜３ショット／画素による印字動作時における各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図６】図１のインクジェットプリンタにおける駆動電圧パルスの電圧波形を示す波形図である。
【図７】図１のインクジェットプリンタにおける駆動電圧パルスのパルス間隔と圧力振動の固有周期との関係を示す説明図である。
【図８】図１のインクジェットプリンタにおけるパルス間隔と固有周期との対応テーブルの例を示す説明図である。
【図９】多ショット／画素印字の場合における先頭基準による駆動が有利であることを示すための説明図である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド駆動制御装置、２  インクジェットヘッド制御部、６駆動パルス発生回路、８  ヘッド基板、９  ヘッドドライバＩＣ、１１  パルス間隔ランク識別回路、１２  パルス間隔ランク判別回路、１００  インクジェットプリンタ、１０５  キャリッジ、１１０  インクジェットヘッド、１１５  インクノズル、１１６  インク室、１１７  インクオリフィス、１１８  共通インク室、１１９  振動板電極、１２１  個別電極（固定側電極）、Ｖ３  印字用の駆動電圧パルス信号、Ｐｗ  駆動電圧パルス、Ｐｗｉ  駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔（周期）、Ｐｗｂ  駆動電圧パルスＰｗのパルス幅、Ｗ  駆動電圧パルスの立下り開始時点から後続の駆動電圧パルスの立ち上がり開始時点までの間隔、ＬＰ  制御信号、ＲＥＶ  極性反転制御信号
【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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