(57)【要約】【課題】滴を吐出しない工程を含むことから印刷速度が低下する。【解決手段】駆動波形発生回路７７から中間電位レベルＶＨから加圧室４６の容積を膨張させる第一の信号ａと加圧室４６の膨張状態を保持する第二の信号ｂと膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号ｃを含む工程１と、工程１の終了後、加圧室４６の収縮状態を保持する工程２と少なくとも加圧室６の容積を膨張させる第四の信号ｄと加圧室４６の膨張状態を保持する第五の信号ｅと膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号ｆを含む工程３からなる駆動波形Ｐｖを出力し、工程３の開始タイミングｔ１は加圧室４６の圧力が負圧になっている時間内に設定されている。【選択図】　図７
2004066630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御するヘッド駆動制御装置において、少なくとも、１印刷周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形を出力する手段を有し、前記駆動波形の隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングが前記加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッド駆動制御装置において、前記隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に後の駆動パルスは立ち上がりタイミングが前記加圧室の圧力が正圧になっている時間内に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヘッド駆動制御装置において、前記隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングがノズル面よりもメニスカスが盛り上がっている時間内に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項４】
液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御するヘッド駆動制御装置において、
少なくとも前記加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から前記加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、
前記工程１の終了後、前記加圧室の収縮状態を保持する工程２と、
少なくとも前記加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から前記加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動波形を出力する手段を有し、
この駆動波形の工程３の開始タイミングが前記加圧室内の圧力が負圧になっている時間内に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のヘッド駆動制御装置において、前記工程３の開始タイミングがノズル面よりもメニスカスが盛り上がっている時間内に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載のヘッド駆動制御装置において、前記工程３の開始タイミングが前記工程１で吐出される液滴がノズル面から分離した後に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載のヘッド駆動制御装置において、前記工程３の第六信号の開始タイミングは前記加圧室内の圧力が正圧になっている時間内に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項８】
請求項４に記載のヘッド駆動制御装置において、前記工程１の開始及び終了の電圧と前記工程３の開始及び終了の電圧が同じ電圧に設定されていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載のヘッド駆動制御装置において、前記工程１の駆動パルスと前記工程３の駆動パルスとの間の工程２に、前記加圧室の容積を膨張させる第七の信号と加圧室の膨張状態を保持する第八の信号と膨張状態から前記加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第九の信号を含むことを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項１０】
ノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドを備えた画像記録装置において、一駆動周期内で時系列的に少なくとも前記請求項４における工程１の駆動パルスと工程２の駆動パルスと工程３の駆動パルスのうち２個以上の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力して、少なくとも工程１、工程２、工程３の駆動パルスのうち１又は複数の駆動パルスを選択的に前記圧力発生手段に与えることを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はヘッド駆動制御装置及び画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧室、液室、加圧室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。
【０００３】
インクジェットヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆる圧電型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどが知られている。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドの駆動制御装置として、例えば圧電型ヘッドの場合、振動板を加圧室側に押し込み、加圧室内の容積を小さくすることでインク滴を吐出させる押し打ち法で駆動するものと、振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内の内容積を広げた状態から元の容積になるように振動板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる引き打ち法で駆動するものとがある。
【０００５】
また、インクジェット記録装置において、高速印字を行うためにインク滴量を増加するため、例えば特開平１１−１２３８１９号公報には、インク滴を吐出させない程度に圧力発生室を加圧又は減圧し、増減した圧力をホールドすることで発生するノズルメニスカスの振動のタイミングを捉えてインク滴の吐出工程を行うインクジェット式記録ヘッドの駆動方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクジェット式記録ヘッドの駆動方法にあっては、インクを吐出させない工程を含むために、記録速度の向上が阻害されているという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高速印字を可能にし、かつ滴量の可変範囲を大きくし画像品質を向上し得るヘッド駆動制御装置及び画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッド駆動制御装置は、少なくとも、１印刷周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形を出力する手段を有し、駆動波形の隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングが前記加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定されている構成としたものである。
【０００９】
ここで、隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に後の駆動パルスは立ち上がりタイミングが加圧室の圧力が正圧になっている時間内に設定されていることが好ましい。また、隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングがノズル面よりもメニスカスが盛り上がっている時間内に設定されていることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、工程１の終了後、加圧室の収縮状態を保持する工程２と、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から前記加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動パルスを出力する手段を有し、この駆動パルスの工程３の開始タイミングが加圧室内の圧力が負圧になっている時間内に設定されている構成としたものである。
【００１１】
ここで、工程３の開始タイミングがノズル面よりもメニスカスが盛り上がっている時間内に設定されていることが好ましい。或いは、工程３の開始タイミングが工程１で吐出される液滴がノズル面から分離した後に設定されていることが好ましい。若しくは、工程３の第六信号の開始タイミングは加圧室内の圧力が正圧になっている時間内に設定されていることが好ましい。
【００１２】
また、工程１の開始及び終了の電圧と工程３の開始及び終了の電圧が同じ電圧に設定されていることが好ましい。この場合、工程１の駆動パルスと工程３の駆動パルスとの間の工程２に、加圧室の容積を膨張させる第七の信号と加圧室の膨張状態を保持する第八の信号と膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第九の信号を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明に係る画像記録装置は、一駆動周期内で時系列的に少なくとも本発明に係るヘッド駆動制御装置における工程１の駆動パルスと工程２の駆動パルスと工程３の駆動パルスのうち２個以上の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力して、少なくとも工程１、工程２、工程３の駆動パルスのうち１又は複数の駆動パルスを選択的に圧力発生手段に与える構成としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機構部の側面説明図である。
【００１５】
このインクジェット記録装置装置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。
【００１６】
印字機構部２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側にはヘッド１４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着している。
【００１７】
インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ１５からインクをヘッド１４内に供給する。
【００１８】
ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミングベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動される。
【００１９】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１４としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を圧電素子で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。
【００２０】
一方、給紙カセット４にセットした用紙３をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００２１】
そして、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５，３６とを配設している。
【００２２】
記録時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を排紙する。
【００２３】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７を配置している。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４をキャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００２４】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２５】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃至図５を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの要部平面説明図である。
【００２６】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路板４１と、この流路板４１の下面に接合した振動板４２と、流路板４１の上面に接合したノズル板４３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４５がノズル連通路４５ａを介して連通するインク流路である加圧室４６、加圧室４６にインクを供給するための共通液室４８にインク供給口４９を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路１７を形成している。
【００２７】
そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧室４６に対応して加圧室４６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）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子５２を接合し、この圧電素子５２をベース基板５３に接合している。また、圧電素子５２の間には加圧室４６、４６間の隔壁部４１ａに対応して支柱部５４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子５２と支柱部５４して形成している。支柱部５４も構成は圧電素子５１と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００２８】
さらに、振動板４２の外周部はフレーム部材４４にギャップ材を含む接着剤５０にて接合している。このフレーム部材４４には、共通液室４８となる凹部、この共通液室４８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴を形成している。このフレーム部材４４は、例えばエポキシ系樹脂或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している。
【００２９】
ここで、流路板４１は、例えば結晶面方位（１１０）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４５ａ、加圧室４６、インク供給路４７となる凹部や穴部を形成したものであるが、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。
【００３０】
振動板４２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは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４２は加圧室４６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部（ダイアフラム部）５５及び圧電素子５２と接合するための厚肉部（島状凸部）５６を形成するとともに、支柱部５４に対応する部分及びフレーム部材４４との接合部にも厚肉部５７を形成し、平坦面側を流路板４１に接着剤接合し、島状凸部５６を圧電素子５２に接着剤接合し、更に厚肉部５７を支柱部５４及びフレーム部材４４に接着剤５０で接合している。なお、ここでは、振動板４２を２層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部５５の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）としている。
【００３１】
ノズル板４３は各加圧室４６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４５を形成し、流路板４１に接着剤接合している。このノズル板４３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成している。また、ノズル４３の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４５の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３２】
また、ノズル板４３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３３】
圧電素子５２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層６１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層６２とを交互に積層したものであり、内部電極６２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極６３、共通電極６４に電気的に接続したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子５２の伸縮により加圧室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動信号が印加され充電が行われると図３中の矢印Ａ方向に伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると矢印Ａ方向とは反対方向に収縮するようになっている。
【００３４】
なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極６３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子５２で導通した共通電極６４となる。
【００３５】
そして、圧電素子５２の個別電極６３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル６５を接続し、このＦＰＣケーブル６５には各圧電素子５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極６４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。
【００３６】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子５２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、圧電素子５２に積層方向の変位が生起し、振動板４２を介して加圧室４６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル４５からインク滴が吐出される。
【００３７】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室４６内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧室４６内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室４８に流入し、共通液室４７からインク供給口４９を経て流体抵抗部４７を通り、加圧室４６内に充填される。
【００３８】
なお、流体抵抗部４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００３９】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。
この制御部は、プリンタコントローラ７０とヘッド駆動回路７１を含むエンジンコントローラとから構成されている。プリンタコントローラ７０は、ホストコンピュータ等からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介して受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という）７２と、ＣＰＵ等からなる主制御部７３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ７４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、発振回路７６と、ヘッド１４の圧電素子５２に与える複数の駆動パルスを含む駆動波形Ｐｖを発生させる駆動波形発生手段としての駆動波形発生回路７７と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッド駆動回路７１に送信するためのＩ／Ｆ７８、環境温度を検出する温度検出手段である温度センサ８０等とを備えている。
【００４０】
ＲＡＭ７４は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ７５は主制御部７３によって実行する各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。主制御部７３は、Ｉ／Ｆ７２に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータをＲＡＭ７４の所定のエリアで構成した中間バッファに記憶し、読み出した中間コードデータをＲＯＭ７５に格納したフォントデータを用いてドットパターンデータに展開し、ＲＡＭ７４の異なる所定のエリアに再び記憶する。
【００４１】
主制御部７３は、記録ヘッド１４の１行分に相当するドットパターンデータが得られると、この１行分のドットパターンデータを、発振回路７６からのクロック信号ＣＫに同期して、Ｉ／Ｆ７８を介してヘッド駆動回路７１にシリアルデータＳＤで送出する。
【００４２】
ヘッド駆動回路７１は、ドライバＩＣ上に実装され、プリンタコントローラ７０からのクロック信号ＣＫ及び印字信号であるシリアルデータＳＤを入力するシフトレジスタ８１と、シフトレジスタ８１のレジスト値をプリンタコントローラ７０からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路８２と、ラッチ回路８２の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）８３と、このレベルシフタ８３でオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ回路）８４とからなる。スイッチ回路８４は、プリンタコントローラ７０の駆動波形発生回路７７からの駆動波形Ｐｖを入力するアナログスイッチアレイからなり、記録ヘッド（インクジェットヘッド）の各ノズルに対応する圧電素子５２に接続されている。
【００４３】
そして、シフトレジスタ８１にシリアル転送された印字データＳＤは、一旦、ラッチ回路８２によってラッチされる。ラッチされた印字データはレベルシフタ８３によってスイッチ回路８４のスイッチを駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧されてスイッチ手段としてのスイッチ回路８４に与えられる。
【００４４】
このスイッチ回路８４の入力側には、駆動波形発生回路７７からの駆動波形Ｐｖが印加されており、スイッチ回路８４の出力側には、圧力発生手段としての圧電素子５２が接続されている。したがって、例えば、スイッチ回路８４に加わる印字データが「１」である期間中は、駆動波形Ｐｖから得られる駆動パルス圧電素子５２に印加され、この駆動パルスＰに応じて圧電素子５２は伸縮を行う。一方、スイッチ回路８４に加わる印字データが「０」の期間中は、圧電素子５２への駆動パルスの供給が遮断される。
【００４５】
駆動波形発生回路７７は、ディスクリート回路で構成することもできるが、ここでは駆動波形Ｐｖのパターンデータを格納したＲＯＭと、このＲＯＭから読み出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器とで構成している。そして、ここでは、駆動波形発生回路７７には予め環境温度に対応する複数の駆動波形パターンを記憶しておき、温度センサ８０で検出された環境温度（検出温度）に応じて出力する駆動波形を選択するようにしている。
【００４６】
このように構成したインクジェット記録装置に含まれる本発明に係るヘッド駆動制御装置の実施形態について説明する。
先ず、本発明に係るヘッド駆動制御装置の第１実施形態について図７を参照して説明する。この第１実施形態は、圧電常数がｄ３３である圧電素子５２を備えたインクジェットヘッドを引き打ち法で駆動して小滴のインク滴を形成するものである。
【００４７】
この実施形態では、駆動波形生成回路７７から図７（ａ）に示すような駆動波形Ｐｖを生成して出力し、この駆動波形Ｐｖがスイッチ回路８４を介して駆動パルスとして圧力発生手段である圧電素子５２に印加される。なお、以下では駆動パルスが２個の例で説明するが３個以上にすることもできる。
【００４８】
この駆動波形Ｐｖは、中間電位レベルＶＨから加圧室４６の容積を膨張させる第一の信号（波形要素）ａと加圧室４６の膨張状態を保持する第二の信号ｂと膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号ｃを含む工程１と、工程１の終了後、加圧室４６の収縮状態を保持する工程２と少なくとも加圧室６の容積を膨張させる第四の信号ｄと加圧室４６の膨張状態を保持する第五の信号ｅと膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号ｆを含む工程３からなる駆動波形である。
【００４９】
ここで、先ず、初期状態として中間電位レベルＶＨにより圧電素子５２が伸びて振動板４２が加圧室４６側に変形して加圧室４６の容積が収縮している状態から、この駆動波形Ｐｖをインクジェットヘッドの圧電素子５２に印加することによって、駆動パルスＰ１の第一の信号ａが印加され圧電素子５２が復元して加圧室４６の容積が膨張する。そして、膨張状態ホールドの第二の信号ｂが印加されることで膨張状態がホールドされる。
【００５０】
この間インクメニスカスは、同図（ｂ）に示すように、はじめ加圧室４６側に移動するが、しばらくするとノズル４５外側（インク吐出側）へ向かって移動を開始する。ここで、所望の小さいインク滴（インク小）を形成する場合、インクメニスカスが加圧室４６側に移動し始めるタイミングで加圧室４６の収縮信号である第三の信号ｃを印加することで小さいインク滴を吐出することができる。インク滴速度Ｖｊやインク滴量Ｍｊは第三の信号ｃを調節することで達成できる。
【００５１】
その後、インクメニスカスはノズル４５外側へ向かって移動を開始するが、第三の信号ｃを加えたことで、加えないときよりもノズル４５外側へ向かう時間が早まっており、高速印字をより容易にする効果がある。
【００５２】
そして、インクメニスカスがノズル４５外側へ移動している状態では、同図（ｃ）に示すように、加圧室４６内の圧力は（大気圧に対して）正圧から負圧へ移行していき、ノズル面からインクメニスカスが盛り上がっているときが加圧室４６内の負圧が最大付近になっている。その後、再びインクメニスカスが加圧室４６側に移動し始め、その状態では加圧室４６内の圧力は（大気圧に対して）負圧から正圧へ移行していく。
【００５３】
ここで、加圧室４６内が負圧の間（図７中では「最適時刻」と範囲を表記）は、工程３の駆動パルスＰ２の第四信号ｄを印加してもメニスカスを加圧室４６側へ引き込みにくくなっている。すなわち、吐出できるインク滴量は第六信号ｆの印加時のメニスカス位置で決まる。したがって、工程３の第四信号ｄの開始時刻（開始タイミング）ｔ１を加圧室４６内が負圧になっている間にすれば、より多くのインク滴量Ｍｊを吐出することができる。
【００５４】
したがって、１印刷周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形を出力する手段を有し、駆動波形の隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングが加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定されていることで、複数の駆動パルスで吐出させる場合により大きなインク滴量を得ることができる。
【００５５】
また、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、工程１の終了後加圧室の収縮状態を保持する工程２と、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動波形を出力する手段を有し、この駆動波形の工程３の開始タイミングが加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定されていることで、引き打ち駆動において短い時間でインク滴量を大きく吐出させることが可能になる。
【００５６】
また、工程３の第五信号ｅを調整して加圧室４６内が正圧になっている間に工程３の第六信号ｆを印加すれば、インク吐出速度Ｖｊが効率よく速くできるので、記録媒体に届くまでに１滴にでき、記録媒体上で真円なドットを形成することができるようになる。
【００５７】
したがって、１印刷周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形を出力する手段を有し、駆動波形の隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングが加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定され、時系列的に後の駆動パルスの立ち上がりタイミングが加圧室内の圧力が正圧になっている時間内に設定されていることで、複数の駆動パルスで吐出させる場合により大きなインク滴量を得ることができ、かつインク滴速度を速くできて真円にドットを形成できる。
【００５８】
また、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、工程１の終了後加圧室の収縮状態を保持する工程２と、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動波形を出力する手段を有し、この駆動波形の工程３の開始タイミングがインクメニスカスがインク吐出側に移動している時間内で、工程１で吐出されるインク滴がノズル面から分離した後に設定されていることで、引き打ち駆動において工程１で確実にインク滴を吐出できるので、工程３で吐出するインク滴と合わせてインク滴量をより大きく吐出させることが可能になる。
【００５９】
また、ノズル面からインクメニスカスが盛り上がっているときが加圧室４６内の負圧が最大付近になっているので、このタイミングで工程３の第四信号ｄを印加すれば、一番効率よく多くのインク滴量Ｍｊを吐出することができる。
【００６０】
したがって、１印刷周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形を出力する手段を有し、駆動波形の隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングが加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定され、時系列的に先の駆動パルスの立ち下がりタイミングがノズル面からインクメニスカスが盛り上がっている時間内に設定されていることで、複数の駆動パルスで吐出させる場合により大きなインク滴量を得ることができ、かつ、加圧室内の負圧が最大付近になるので駆動パルスを立ち下げて加圧室を膨張させてもメニスカスを加圧室側へは最も引き込みにくくなる結果、次の駆動パルスの立ち上がりにはより多くのインク滴量を吐出できる。
【００６１】
また、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、工程１の終了後加圧室の収縮状態を保持する工程２と、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動波形を出力する手段を有し、この駆動波形の工程３の開始タイミングがインクメニスカスがインク吐出側に移動している時間内で、ノズル面からインクメニスカスが盛り上がっている時間内に設定されていることで、加圧室内の負圧が最大付近になるので工程３の第四信号を印加してもメニスカスを加圧室側へは最も引き込みにくくなる結果、第六信号の印加時にはより多くのインク滴量を吐出できる。
【００６２】
さらに、工程１で吐出されるインク滴がノズル面から分離した後は、タイミング的に加圧室４６内が負圧になっている状態になっているので、工程３でより多くのインク滴量Ｍｊを吐出でき、かつ工程１で吐出したインク滴と合わせて、インク滴量を多くすることができる。
【００６３】
したがって、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、工程１の終了後加圧室の収縮状態を保持する工程２と、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動波形を出力する手段を有し、この駆動波形の工程３の開始タイミングがインクメニスカスがインク吐出側に移動している時間内で、工程３の第六信号の開始タイミングが加圧室内の圧力が正圧になっている時間内に設定されていることで、複数の駆動パルスで吐出させる場合、より大きなインク滴量を得ることができ、かつインク滴速度を大きくできるので、記録媒体に届くまでに１滴に合体させ、記録媒体上に真円にドットを形成できる。
【００６４】
次に、本発明の第２実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図８を参照して説明する。
この実施形態は、工程１の開始及び終了の電圧と工程３の開始及び終了の電圧を同じ電圧に設定した駆動パルスを生成出力して、これらの複数の駆動パルスから所望の波形を有する駆動パルスを得るものである。
【００６５】
ここでは、駆動波形発生回路７７は、図８に示すように、駆動波形Ｐｖとして、１駆動周期内で、２個の駆動パルスである工程１、工程３の駆動パルスを生成して出力する。また、工程１の開始及び終了の電圧と工程３の開始及び終了の電圧が同じ電圧に設定されている。
【００６６】
したがって、スイッチ回路８４のオン／オフにより表１に示すような駆動パルスを選択すると、４階調（Ｍｊ０、Ｍｊ１、Ｍｊ２、Ｍｊ３）のインク滴量の異なるインク滴を吐出させることができる。
【００６７】
【表１】
2004066630.tif 000003
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図８を参照して説明する。
この実施形態は、工程１の開始及び終了の電圧と工程３の開始及び終了の電圧を同じ電圧に設定した駆動パルスを生成出力して、これらの複数の駆動パルスから所望の波形を有する駆動パルスを得るものである。
【００６９】
ここでは、駆動波形発生回路７７は、図９に示すように、駆動波形Ｐｖとして、１駆動周期内で、３個の駆動パルスである工程１、工程２、工程３の駆動パルスを生成して出力する。また、工程１の開始及び終了の電圧と工程３の開始及び終了の電圧が同じ電圧に設定されている。さらに、工程２でも工程１、工程３と同様な駆動パルスを設定した駆動パルスを生成出力する。つまり、工程２は加圧室４６の容積を膨張させる第七の信号ｇと加圧室４６の膨張状態を保持する第八の信号ｈと膨張状態から加圧室４６の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第九の信号ｉを含む信号である。
【００７０】
したがって、スイッチ回路８４のオン／オフにより表２に示すような駆動パルスを選択すると、５階調（Ｍｊ０、Ｍｊ１、Ｍｊ２、Ｍｊ３、Ｍｊ４）のインク滴量の異なるインク滴を吐出させることができる。
【００７１】
【表２】
2004066630.tif 000004
【００７２】
このように、第２、第３実施形態によれば、引き打ち駆動において１印刷周期で様々なインク滴量のインク滴を打ち分けることが可能となって、インク滴量の可変範囲を大きくできるので、高画質印刷が可能となる。
【００７３】
なお、上記実施形態においては、圧電素子はｄ３３方向変位のＰＺＴを前提にしたが、たわみ振動型のＰＺＴでもよい。しかし、ｄ３３方向変位のＰＺＴを用いた方が、素子の信頼性が高い。また、本発明に係る画像記録装置としてインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置に適用したが、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどを搭載する画像記録装置にも適用することできる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、少なくとも、１印刷周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形を出力する手段を有し、駆動波形の隣り合う駆動パルスのうちの時系列的に先の駆動パルスは立下りタイミングが加圧室の圧力が負圧になっている時間内に設定されている構成としたので、複数の駆動パルスで吐出させる場合により大きな滴量を得ることができ、高速印字を可能にし、かつ滴量の可変範囲を大きくして画像品質の向上を図ることができる。
【００７５】
本発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第一の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第二の信号と、膨張状態から加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第三の信号を含む工程１と、工程１の終了後、加圧室の収縮状態を保持する工程２と、少なくとも加圧室の容積を膨張させる第四の信号と、加圧室の膨張状態を保持する第五の信号と、膨張状態から前記加圧室の容積を収縮させてインク滴を吐出させる第六の信号を含む工程３とを含む駆動パルスを出力する手段を有し、この駆動パルスの工程３の開始タイミングが加圧室内の圧力が負圧になっている時間内に設定されているので、引き打ち駆動において短い時間でより大きな滴量を得ることができ、高速印字を可能にし、かつ滴量の可変範囲を大きくして画像品質の向上を図ることができる。
【００７６】
本発明に係る画像記録装置によれば、一駆動周期内で時系列的に少なくとも本発明に係るヘッド駆動制御装置における工程１の駆動パルスと工程２の駆動パルスと工程３の駆動パルスのうち２個以上の駆動パルスを含む駆動波形を生成出力して、少なくとも工程１、工程２、工程３の駆動パルスのうち１又は複数の駆動パルスを選択的に圧力発生手段に与える構成としたので、高速印字を可能にし、かつ滴量の可変範囲を大きくして画像品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の一例を示す斜視説明図
【図２】同記録装置の機構部の側断面説明図
【図３】同記録装置の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの一例を説明するヘッドの液室長辺方向に沿う断面説明図
【図４】同ヘッドの液室短辺方向に沿う断面説明図
【図５】同ヘッドの要部平面説明図
【図６】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図７】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第１実施形態の説明に供する駆動波形、インクメニスカス位置、加圧室内圧力の変化の説明図
【図８】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第２実施形態の説明に供する説明図
【図９】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第３実施形態の説明に供する説明図
【符号の説明】
１３…キャリッジ、１４…記録ヘッド、４１…流路板、４２…振動板、４３…ノズル板、４５…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室、５２…圧電素子、７１…ヘッド駆動回路、７７…駆動波形発生回路、８４…スイッチ回路。
【図１】
2004066630.tif 000005
【図２】
2004066630.tif 000006
【図３】
2004066630.tif 000007
【図４】
2004066630.tif 000008
【図５】
2004066630.tif 000009
【図６】
2004066630.tif 000010
【図７】
2004066630.tif 000011
【図８】
2004066630.tif 000012
【図９】
2004066630.tif 000013