(57)【要約】【課題】マージさせる滴数を増やすために圧力が重畳しあうタイミングで滴の吐出を繰り返すと、加圧液室の固有振動で最終滴が吐出後残留圧力振動だけで余分な滴が吐出する場合があり、これを抑制するために駆動電圧を制限すると、安定吐出する電圧マージンが非常に狭くなる。【解決手段】駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との時間間隔（吐出間隔）及び駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔を、それぞれ加圧液室４６の固有振動周期をＴｃとしたとき、１．５Ｔｃに設定し、駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定した。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドから複数の滴を連続して吐出させ、着弾前にマージさせて１つの滴を形成することが可能な画像形成装置において、複数の滴を連続して吐出するときに、最終滴以外の滴で少なくとも１滴は、先行する滴に対して加圧液室の共振周期をＴｃとしたとき、約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔（ｎ＝１以上の整数）で吐出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、最終滴以外の滴で少なくとも１滴は、先行する滴に対して１．５Ｔｃ間隔で吐出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、先行する滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出する滴以外の滴は、当該滴に先行する滴に対して約（ｍ×Ｔｃ）間隔（ｍ＝１以上の整数）で吐出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、第１滴目は、前記加圧液室を膨張させずに収縮して吐出させ、又は加圧液室の膨張体積よりも大きな収縮体積で吐出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、第２滴目を先行する第１滴目に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、先行滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出する滴の滴速度Ｖｊは、３（ｍ／ｓｅｃ）以上で、かつ、滴が分離しない速度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、飛翔中に４滴以上をマージさせて１つの滴を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記複数の滴を吐出させるための複数の駆動パルスを含む駆動波形には、最終滴を吐出させる駆動パルスの後に残留振動を抑制するための波形が付与されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、残留振動を抑制するための波形は、最終滴吐出後、固有振動周期Ｔｃ経過以内に制振する波形であることを特徴とする画像形成装置
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、大滴を形成する駆動波形の一部を選択することで中滴及び／又は小滴を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、前記駆動波形には液滴を吐出させずにメニスカスを振動させる波形を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の画像形成装置において、前記駆動波形の等電位区間で前記加圧液室の液体を加圧するための圧力を発生する圧力発生手段に対して電圧を印加している区間があることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像形成装置において、前記圧力発生手段が圧電素子であり、前記電圧を印加している区間で圧電素子が充電されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記加圧液室の液体を加圧するための圧力を発生するための圧力発生手段は、変位方向がｄ３３方向の圧電素子であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像形成装置において、前記加圧液室の隔壁を圧電素子の支柱部が支持する構成であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公平４−１５７３５号公報
【特許文献２】特開平１０−８１０１２号公報
【０００３】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置においては、液滴吐出ヘッドとしてインク滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載する。このインクジェットヘッドとしては、インク流路内（加圧液室）のインクを加圧する圧力を発生するための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加圧液室内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いて加圧液室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、加圧液室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、加圧液室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方法としては、振動板を加圧液室側に押し込み、加圧液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、大きな液滴を形成する方法としては、
【特許文献１】に開示されているように、複数の微小滴を連続して吐出して、被記録媒体に着弾する前にこれらの複数の液滴を合体させて大きな１つ液滴を形成する方法が知られている。
【０００６】
さらに、階調印刷を行う装置として、
【特許文献２】に開示されているように、１印刷周期内に第１のインク滴を吐出する第１の駆動パルスと、第１のインク滴とは大きさの異なる第２のインク滴を吐出する第２の駆動パルスとを含んで構成され、第１、第２の駆動パルスを組み合わせることにより４階調以上を選択可能にしたものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、大滴は、ノズルピッチとノズル列数で決る解像度（例えば、ノズルピッチが１５０ｄｐｉで２列が同色の場合は１５０×２＝３００ｄｐｉ）で紙面上にドットを形成したときに、紙面が埋まる（ベタになる）だけのインク量が必要である。インク量が足りない場合には、副走査方向（ノズル列方向）が埋まらないのでインターレースが必要になり、印刷速度が遅くなる。
【０００８】
ここで、加工精度の制約があるのでノズルピッチを狭くするにも限界がある。逆に、ノズルピッチが狭くできる場合でも、その分ノズル数が増えなければ印刷速度は遅くなる。ノズル数を増やすことは、制御ＩＣのチャンネル数が増えるなどコスト高になるのでピッチが狭ければ良いわけではない。
【０００９】
そのため、大滴に必要とされるインク量は依然として小さくならない。一方、より美しい画像を形成するための要求から、小滴のインク量は更に小さくすることが要請されている。つまり、ベタ画像を作るだけの大滴と、より小さい小滴を打ち分ける必要があり、大滴と小滴の滴体積Ｍｊ比はますます広がっている。
【００１０】
これを実現するために、
【特許文献１】に記載されているように、複数滴を被記録媒体（記録紙）上に着弾する前に合体させて（マージさせて）大滴を生成する駆動方式では、滴一つのインク量を小さくして、その分多数の滴を吐出させる必要がある。
【００１１】
また、ドットが副走査方向に広がるためには、滴は着弾前に合体していることが必要であり、数μｓから１０数μｓ程度の短い周期でインク滴を吐出しなければならない。例えば、ノズルから紙面までのギャップが１ｍｍ程度で、滴速度Ｖｊ＝５〜１０数ｍ／ｓの標準的な記録装置（プリンタ）の構造を考えると、滴は１００〜２００μｓ後には紙面に着弾することになる。
【００１２】
この時間間隔では、先行滴を吐出した際の加圧液室の圧力振動が十分減衰していないので、繰り返し吐出する周期は加圧液室の固有振動とタイミングを取る必要がある。
【００１３】
ここで、２つの滴を吐出させた場合のタイミング依存性について図３９及び図４０を参照して説明する。なお、ｄ３３方向に変位する圧電素子（圧電振動子）を用いるヘッドで説明する。
【００１４】
図３９は２つの滴を吐出させるための駆動波形であり、この駆動波形は２つの駆動パルスＰ５０１、Ｐ５０２を含む波形である。上述したｄ３３方向に変位する圧電素子（圧電振動子）を用いるヘッドの場合、駆動波形を構成する駆動パルスＰ５０１、Ｐ５０２の電圧が立ち上がる波形要素（矢印付きの波形要素）Ｐ５０１ａ、波形要素Ｐ５０２ａで加圧液室が収縮される時にインク滴が吐出される。
【００１５】
そこで、これら２つの駆動パルスＰ５０１、Ｐ５０２による滴吐出タイミングの時間間隔（吐出間隔）Ｔｄを変化させて、滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊを測定したときの結果の一例を図４０に示している。なお、滴速度Ｖｊは、１滴目の吐出開始から１ｍｍ先への到達時間で求めているので、２滴目の滴速度Ｖｊは実際より若干遅く計算されている。また、１滴目の滴速度Ｖｊと、２滴目の滴速度Ｖｊが一致している点（黒三角のみで図示されている点）は、２滴目が１滴目にマージしている（合体している）ことを表している。さらに、滴体積Ｍｊは、所定回数吐出したときのインク消費量から求めており、１滴目と２滴目の合計である。
【００１６】
この図４０のＴｄ＝８あるいはＴｄ＝１２のタイミングのように、特性に傾きがあるタイミングは、ヘッドのバラツキや、温度や負圧などの外部要因で固有振動周期が微妙にシフトした場合に、滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊが大きく変わるため好ましくない。また、Ｔｄ＝１０付近の圧力が打ち消し合うタイミングでは、滴速度Ｖｊが上がらず後行滴が先行滴にマージしなくなる。
【００１７】
したがって、圧力が重畳しあうタイミング（ピーク）で滴を吐出させることが好ましい。
【００１８】
しかしながら、マージさせる滴数を増やすために、この圧力が重畳しあうタイミングで滴の吐出を繰り返すと、加圧液室の固有振動が激しく励起され、最終滴が吐出後、残留圧力振動だけで余分な滴が吐出する場合がある。この滴は圧電振動子から圧力をかけて吐出したものではないため、吐出が不完全でノズル面を汚して噴射曲りやノズルダウンを誘引したり、吐出しても滴速度Ｖｊが非常に遅く、ミストとなり、地汚れの原因になる。
【００１９】
そのため、このような残留圧力で滴が吐出されることがないように駆動電圧を制限したりするが、滴数が多くなると、安定吐出する電圧マージンが非常に狭くなるという課題がある。
【００２０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴体積Ｍｊをより広い範囲で変化させることができ、しかも安定した吐出を行えるようにして、高画質画像を高速で印刷することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、複数の滴を連続して吐出するときに、最終滴以外の滴で少なくとも１滴は、先行する滴に対して加圧液室の共振周期をＴｃとしたとき、約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔（ｎ＝１以上の整数）で吐出させる構成とした。
【００２２】
ここで、最終滴以外の滴で少なくとも１滴は、先行する滴に対して１．５Ｔｃ間隔で吐出させることが好ましい。また、先行する滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出する滴以外の滴は、当該滴に先行する滴に対して約（ｍ×Ｔｃ）間隔（ｍ＝１以上の整数）で吐出させることが好ましい。
【００２３】
また、第１滴目は、加圧液室を膨張させずに収縮して吐出させ、又は加圧液室の膨張体積よりも大きな収縮体積で吐出させることが好ましい。この場合、第２滴目を先行する第１滴目に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出させることが好ましい。なお、滴速度Ｖｊは、後続滴を吐出しないときに、該当する滴が１ｍｍ離れた位置に到達するまでの時間で算出する。
【００２４】
さらに、先行滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出する滴の滴速度Ｖｊは、３（ｍ／ｓｅｃ）以上で、かつ、滴が分離しない速度であることが好ましい。
【００２５】
さらにまた、飛翔中に４滴以上をマージさせて１つの滴を形成することが好ましい。
【００２６】
また、駆動波形には、最終滴を吐出させる駆動パルスの後に残留振動を抑制するための波形が付与されていることが好ましい。この場合、残留振動を抑制するための波形は、最終滴吐出後、固有振動周期Ｔｃ経過以内に制振する波形であることが好ましい。
【００２７】
さらに、大滴を形成するための駆動波形の一部を選択することで中滴及び／又は小滴を形成することが好ましい。この場合、駆動波形には液滴を吐出させずにメニスカスを振動させる波形を含むことが好ましい。また、駆動波形の等電位区間で圧力発生手段に対して電圧を印加している区間があることが好ましく、この場合、圧力発生手段が圧電素子であり、前記電圧を印加している区間で圧電素子が充電されることが好ましい。
【００２８】
ここで、圧力発生手段は変位方向がｄ３３方向の圧電素子とすることができる。また、加圧液室の隔壁を圧電素子の支柱部が支持するに対応する支柱部を圧電素子で構成することができる。
【００２９】
【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。
【００３０】
このインクジェット記録装置は、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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及び図４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である。
【００４１】
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液室４６、加圧液室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４７を形成している。
【００４２】
そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧液室４６に対応して加圧液室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の間には加圧液室４６、４６間の隔壁部４１ａに対応して支柱部５４を設けている（バイピッチ構造）。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５２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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、加圧液室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。
【００４５】
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は加圧液室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。
【００４６】
ノズル板４３は各加圧液室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。
【００４７】
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。
【００４８】
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の伸縮により加圧液室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動パルスが印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００４９】
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。
【００５０】
そして、圧電素子５２の個別電極６３には駆動波形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。
【００５１】
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（ここではｄ３３方向の変位）が生起し、振動板４２を介して加圧液室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。
【００５２】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室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液室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、加圧液室４６内に充填される。
【００５３】
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。
【００５４】
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５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同制御部の全体ブロック図、図６は同制御部のヘッド駆動制御に係わる部分のブロック説明図である。
【００５５】
この制御部は、プリンタコントローラ７０と、主走査モータ１７及び副走査モータ１８を駆動するためのモータドライバ８１と、記録ヘッド１４（インクジェットヘッド）を駆動するためのヘッドドライバ（ヘッド駆動回路、ドライバＩＣで構成）８２等を備えている。
【００５６】
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、インクジェットヘッド１４への駆動波形を発生させる駆動波形発生手段としての駆動信号発生回路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ドライバ８２に送信するためのＩ／Ｆ７８、モータ駆動データをモータドライバ８１に送信するためのＩ／Ｆ７９等とを備えている。
【００５７】
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。
【００５８】
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。なお、ホスト側のプリンタドライバで印刷データをビットマップデータに展開してこの記録装置に転送する場合には、単にＲＡＭ７４に受信したビットマップの印刷データを格納する。
【００５９】
そして、主制御部７３は、図６に示すように、印刷データに応じた２ビットの階調信号０、１と、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をヘッドドライバ８２に与える。
【００６０】
駆動信号発生回路７７は、図６に示すように、駆動波形Ｐｖのパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ７５で構成することもできる。）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変換器を含む波形生成回路９１と、アンプ９２とで構成している。
【００６１】
ヘッドドライバ８２は、主制御部７３からの階調信号０及びクロック信号ＣＬＫを入力するシフトレジスタ１０３と、主制御部７３からの階調信号１及びクロック信号ＣＬＫを入力するシフトレジスタ１０４と、シフトレジスタ１０３のレジスト値を主制御部７３からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路１０５と、シフトレジスタ１０４のレジスト値を主制御部７３からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路１０６と、ラッチ回路１０５の出力値とラッチ回路１０６の出力値に基づいて、主制御部７３からの制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３のいずれかを選択してレベル変換回路（レベルシフタ）１０８に出力させるセレクタ１０７と、セレクタ１０７から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）１０８と、このレベルシフタ１０８でオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）１０９とからなる。
【００６２】
このスイッチアレイ１０９は、駆動信号発生回路７７からの駆動波形Ｐｖを入力するスイッチＡＳ１〜ＡＳｎのアレイからなり、各スイッチＡＳ１〜ＡＳｎは記録ヘッド（インクジェットヘッド）１４の各ノズルに対応する圧電素子５２にそれぞれ接続されている。
【００６３】
そして、主制御部７３からシリアルに転送された２ビットの階調信号０、１が印刷周期の始めにラッチ回路１０５、１０６にラッチされて、その階調データに基づいて制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３のいずれかが選択されることで、所要のスイッチアレイ１０９のスイッチＡＳ１〜ＡＳｍがオン状態になる。
【００６４】
スイッチアレイ１０９のスイッチＡＳ１〜ＡＳｍがオン状態になっている間、駆動波形Ｐｖが圧電素子５２に印加され、このときの駆動パルスに応じて圧電素子５２は伸縮を行う。一方、スイッチＡＳ１〜ＡＳｍがオフ状態になっている間は、圧電素子５２への駆動波形の供給が遮断される。なお、スイッチＡＳ１〜ＡＳｍに与えられる信号を「駆動波形」といい、圧電素子５２に印加する信号を「駆動信号」とする。
【００６５】
なお、シフトレジスタ１０３、１０４及びラッチ回路１０５、１０６はロジック回路で組んであり、レベル変換回路１０８及びスイッチ回路１０９はアナログ回路で組んである。また、階調信号（階調データ）に基づいてスイッチ手段を切り換える回路構成は、上記の構成に限るものでなく、所望のスイッチ手段をオン／オフできる構成であれば良い。
【００６６】
次に、本発明の実施例の詳細について図７ないし図１８を参照して説明する。
先ず、図７は本発明の第１実施例に係る駆動波形（ここでは、「駆動信号」でもある。）を示し、この駆動波形は、時系列的に出力される、第１の駆動パルスＰ１と、第２の駆動パルスＰ２と、第３の駆動パルスＰ３と、第４の駆動パルスＰ４とを含み、各駆動パルスＰ１〜Ｐ４の立ち上がり波形要素（矢印を付した波形要素ａ）で加圧液室４６を収縮させ、液滴を吐出させる。
【００６７】
ここで、この第１実施例に係る駆動波形は、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との時間間隔（吐出間隔）、及び駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔を、それぞれ加圧液室４６の固有振動周期をＴｃとしたとき、１．５Ｔｃに設定し、駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定した波形である。
【００６８】
これに対して、図８は第１比較例に係る駆動波形を示し、この駆動波形は、時系列的に出力される駆動パルスＰ１０１と、駆動パルスＰ１０２と、駆動パルスＰ１０３とを含み、各駆動パルスＰ１０１〜Ｐ１０３の立ち上がり波形要素（矢印を付した波形要素ａ）で加圧液室４６を収縮させ、液滴を吐出させる。なお、駆動パルスＰ１０１は第１実施例の駆動パルスＰ２を除いた波形、同じく駆動パルスＰ１０２は駆動パルスＰ３と、駆動パルスＰ１０３は駆動パルスＰ４と同じ波形である。
【００６９】
したがって、この第１比較例の駆動波形では、駆動パルスＰ１０１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ１０２で吐出する第２滴との吐出間隔は３Ｔｃ（１．５Ｔｃ×２）、駆動パルスＰ１０２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ１０３で吐出する第３滴との吐出間隔は２Ｔｃとなる。
【００７０】
そこで、これらの第１実施例の駆動波形と第１比較例の駆動波形を用いて、駆動電圧を変化させて液滴吐出を行った場合の粒子化特性の結果（電圧特性）を図９及び図１０に示している。図９は滴速度Ｖｊを、図１０では滴体積Ｍｊを縦軸にとり、横軸には波形の最大電圧をとっている。ここでは、駆動波形は、図示した波形全体を相似変換（ゲイン調整）している。また、繰り返し周波数は８ｋＨｚとしている。なお、各図中の実線は第１実施例の結果を、破線は第１比較例の結果を示している。
【００７１】
これらの図９及び図１０に示すように、第１比較例の駆動波形では、駆動電圧２２（Ｖ）で吐出が不安定になっている。吐出が不安定なので、正確な数値が測定できないため図中ではプロットをゼロにしているが、全く吐出していないわけではない。この不安定吐出の現象は、最終滴（３滴目）吐出後、残留圧力でメニスカスが大きく盛り上がり（あるいは非常に遅い速度で吐出して）、正常にノズル内に引き込まれずにノズル面を汚したことに原因があることが確認された。
【００７２】
これに対して、第１実施例の駆動波形では、駆動電圧を２４（Ｖ）まで高くしても吐出が不安定になることは無かった。また、同じ電圧で比較しても４滴吐出していることもあるが、第１実施例の駆動波形の方が滴体積Ｍｊは大きい。
【００７３】
これにより、安定に、大きな滴（合計のインク滴量）を吐出することができている。また、最終滴吐出までの時間が同じであることは、時間をかけずに滴を大きくできたことを意味しており、最終滴が第１滴にマージし易い。
【００７４】
ここで、第１実施例の駆動波形を用いた場合の滴の吐出状態を図１１に、第１比較例の駆動波形を用いた場合の滴の吐出状態を図１２にそれぞれ示している。なお、最大電圧は第１実施例の波形が１６．９（Ｖ）、第１比較例の波形が１５．３（Ｖ）であり、図９の電圧特性から共に滴速度Ｖｊ＝７（ｍ／ｓ）になる電圧を選択している。そして、ストロボ方式を使って、駆動信号発生から８０（μｓ）後のノズル近傍の様子を観測し、これを模式的に示している。このときの繰り返し周波数は４ｋＨｚである。
【００７５】
これらの図１１及び図１２を比較すると、第１実施例よりも第１比較例の方が、残留圧力振動により吐出後のメニスカスＭが盛り上がっていることが分かる。この結果からも第１実施例の駆動波形により残留圧力振動が抑えられていることを確認できる。
【００７６】
この残留圧力振動は、吐出の周波数特性にも影響を与える。図１３及び図１４は第１実施例及び第１比較例の各駆動波形の周波数特性の一例を示したもので、図１３は滴速度Ｖｊ、図１４は滴体積Ｍｊを縦軸に取り、横軸には繰り返し周期Ｔを取っている。なお、最大電圧は第１実施例の波形が１６．９（Ｖ）、第１比較例の波形が１５．３（Ｖ）であり、図９の電圧特性から共に滴速度Ｖｊ＝７（ｍ／ｓ）になる電圧を選択している。また、各図中の実線は第１実施例の結果を、破線は第１比較例の結果を示している。
【００７７】
図１３に示すように、第１実施例の駆動波形の方が、滴速度Ｖｊの平坦性が良い。これは残留圧力が小さいことで、繰り返し周期が短くなっても、次の吐出への影響が小さいことを示している。そして、滴速度Ｖｊの周波数特性がフラットだと言うことは、画像パターンによって着弾位置がずれないこと、吐出安定性が向上していることを意味する。
【００７８】
また、図１４に示すように、滴体積Ｍｊの周波数特性を見た場合、その変動幅（ΔＭｊ）自体には、第１実施例の駆動波形と第１比較例の駆動波形とでは大きな差はない。ただし、第１実施例の駆動波形の方が所望の大きな滴を吐出している。
【００７９】
次に、図１５及び図１６は滴体積Ｍｊが同じになるように第１比較例の駆動波形の電圧を１８．５（ｖ）まで高くしたときの周波数特性である。図１５は滴速度Ｖｊ、図１６は滴体積Ｍｊを縦軸に取っている。また、第１実施例の駆動波形（有り）のデータは上記図１３及び図１４と同じデータを使用している。
【００８０】
これらの図１５及び図１６から明らかなように、同じ滴体積Ｍｊを吐出しようとすると、第１比較例の駆動波形あっては滴速度Ｖｊの変動幅が図１３に比較しても更に広がり、滴体積Ｍｊの変動幅ΔＭｊも第１実施例の駆動波形（有り）の方が小さいことが分かる。
【００８１】
これらの第１実施例のメカニズムについて図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は第１実施例の駆動波形を用いた場合の滴の吐出状態を、図１７は第１比較例の駆動波形を用いた場合の滴の吐出状態をそれぞれ示している。なお、最大電圧は第１実施例の波形が１６．９（Ｖ）、第１比較例の波形が１５．３（Ｖ）であり、図９の電圧特性から共に滴速度Ｖｊ＝７（ｍ／ｓ）になる電圧を選択している。そして、ストロボ方式を使って、駆動信号発生から４３（μｓ）後のノズル近傍の様子を観測し、これを模式的に示している。この時間は最終滴がノズルから吐出しはじめるタイミングである。
【００８２】
このとき、第１比較例の駆動波形では、図１７に示すように、第２滴が第１滴とマージしているのに対し、第１実施例の駆動波形では、図１６に示すように、第１滴に、第２滴、第３滴は到達していない。つまり、第１実施例の駆動波形では、１．５Ｔｃ間隔の吐出で、残留圧力と吐出圧力が打ち消し合って、第２滴、第３滴の速度が遅くなる。ただし、遅くとも正常に吐出していることが重要である。
【００８３】
ここで、いわゆる制振波形のように、駆動パルスの電圧を低くして、第１滴の残留圧力振動を抑制しようとしても十分な効果は得られない。第２滴が吐出するほどの圧力を発生させることで、本実施例のような効果が得られる。
【００８４】
また、最終滴（第４滴）は、速度の遅い第２滴、第３滴を拾って第１滴にマージさせる必要があるので、最終滴は先行滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔であってはならない。本実施例のように、最終滴は先行滴に対して約ｎ×Ｔｃ間隔である方が、滴速度が速くなり易いので好ましい。
【００８５】
このように、複数の滴を連続して吐出するときに、最終滴以外の滴で少なくとも１滴は、先行する滴に対して加圧液室の共振周期をＴｃとしたとき、約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔（ｎ＝１以上の整数）で吐出させることで、加圧液室の圧力共振が必要以上に大きくなることを防止でき、また、最終滴には上記要件を適用しないことでマージさせて大滴を形成することが可能となる。
【００８６】
これにより、先行滴吐出の残留圧力の減衰を待たずに後続滴を吐出できるので、大滴形成に要する滴形成時間を短くすることができ、印刷速度を高速化することができる。また、第１滴から最終滴までの時間が短くなるので、最終滴が先行滴全体とマージすることが容易になり、最終滴の速度を抑えることができ、最終滴の速度が速いことによって、被記録媒体へ着弾するのが遅れていたサテライトを主滴から遅れずに着弾させることができるようになる。
【００８７】
この場合、先行滴に対して、ｎ＝１、すなわち、１．５Ｔｃ間隔で圧力抑制用の滴を吐出させることで、滴形成時間をより短くすることができる。
【００８８】
さらに、先行する滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出する滴以外の滴は、当該滴に先行する滴に対して約（ｍ×Ｔｃ）間隔（ｍ＝１以上の整数）で吐出させることで、（ｍ×Ｔｃ）間隔は圧力共振のピークであるので、ヘッドのバラツキや、外部環境で固有振動周期が多少シフトした場合にも、吐出特性（Ｖｊ、Ｍｊ）の変動量が少なくなるという効果がある。
【００８９】
このように、最終滴以外で、先行滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出する滴を設けることで加圧液室の圧力共振が必要以上に大きくなることが防止できる。
【００９０】
なお、ここでは、ｄ３３方向に変位する圧電振動子をアクチュエータとしたインクジェットヘッドを用いているが、滴を吐出する圧力発生のタイミングの問題であるから、ｄ３１方向に変位する圧電振動子他、別のアクチュエータを使用しても構わない。
【００９１】
ただし、複数滴をマージさせる必要から、固有振動周期Ｔｃ  は短く、また加圧液室を構成する流路板は硬く保持されている方が好ましい。つまり、ヘッド構造としては、加圧液室の隔壁を駆動しないアクチュエータで支える所謂バイピッチ構造が好ましい。
【００９２】
また、アクチュエータとしての圧電素子も高い応答性が必要であり、圧電素子の高さを低く構成する方が好ましい。そのためには、圧電定数がｄ３１よりｄ３３の方が大きいので、ｄ３３方向に変位する圧電素子をアクチュエータとすることが好ましい。
【００９３】
次に、第２実施例に係る駆動波形について図１９及び図２０を参照して説明する。
この第２実施例の駆動波形は、図１９に示すように、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との吐出間隔を１．５Ｔｃとし、駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔及び駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定した波形である。なお、ヘッド構成は前記実施形態と同様であり、その電圧特性を図２０に示している。
【００９４】
この駆動波形では、第１滴に対して第２滴が１．５Ｔｃ間隔の吐出になっており、第２滴目が残留圧力振動を打ち消すように働く。また、第３滴、第４滴は先行滴に対して２Ｔｃ間隔で吐出しているので、若干共振し易くなっており、吐出後のメニスカスが上記第１実施例よりは若干盛り上がって見えるが、図２０に示すように、駆動電圧を２４（Ｖ）まで高くしても吐出が不安定になることは無かった。また、同じ電圧条件では第１実施例に比べて滴体積Ｍｊが大きくなる。
【００９５】
次に、第３実施例に係る駆動波形について図２１を参照して説明する。
この第３実施例の駆動波形は、図２１に示すように、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との吐出間隔を２Ｔｃとし、駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔を１．５Ｔｃとし、駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定した波形である。なお、ヘッド構成は前記実施形態と同様である。
【００９６】
このの駆動波形では、第２滴に対して第３滴が１．５Ｔｃ間隔の吐出になっており、第３滴目が残留圧力振動を打ち消すように働く。
【００９７】
次に、第４実施例に係る駆動波形について図２２を参照して説明する。
この第４実施例の駆動波形は、図２２に示すように、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との吐出間隔を２．５Ｔｃ（ｎ＝２の例）とし、駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔及び駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定した波形である。なお、ヘッド構成は前記実施形態と同様である。
【００９８】
この駆動波形では、第１滴に対して第２滴が２．５Ｔｃ間隔の吐出になっており、第２滴目が残留圧力振動を打ち消すように働く。
【００９９】
本発明にはこれらの第２ないし第４実施例の駆動波形（ここでは、大滴を形成するための「駆動信号」でもある。）も含まれ、いずれも上記第１実施例同様、残留圧力の共振により不安定になる電圧のマージンを広げることができる。
【０１００】
ただし、図２２の第４実施例の駆動波形は第１滴から第４滴を吐出するまでの時間間隔が長いので、４滴全てをマージさせる観点からは、１．５Ｔｃ（ｎ＝１）間隔で吐出させる第２実施例の駆動波形の方が好ましい。
【０１０１】
次に、第５実施例に係る駆動波形について図２３を参照して説明する。
この第５実施例の駆動波形は、第１滴を引き打ち、すなわち、加圧液室４６の膨張状態から収縮を行って液滴を吐出させる方式で吐出させる構成としたもので、駆動パルスＰ１の前に基準電位Ｖｒｅｆから立ち下がる、つまり、加圧液室４６を膨張させる波形要素ｂ及び膨張状態を保持する波形要素ｃを挿入している。
【０１０２】
なお、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との吐出間隔を１．５Ｔｃとし、駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔及び駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定している。
【０１０３】
この駆動波形では、第１滴に対して第２滴が１．５Ｔｃ間隔の吐出になっており、第２滴目が残留圧力振動を打ち消すように働く。
【０１０４】
引き打ちは、加圧液室膨張時に一旦メニスカスが引き込まれるので第１滴が小さくなる点や、膨張時と収縮時の圧力を重ねるので、電圧変化に対して滴速度の変化が大きい（電圧特性の傾きが急峻）など制御の難しい面もあるが、基準電位に戻す時間が要らないのでトータルの波形時間が短い、ノズル面がインクで汚れている時に一度メニスカスを引き込む効果で噴射曲りし難い等、別の効果が得られる。
【０１０５】
本発明は、このように第１滴を引き打ちにした場合にも適用することができる。
【０１０６】
次に、本発明の第６実施例に係る駆動波形について図２４を参照して説明する。
この第６実施例の駆動波形は、第１滴の吐出を、加圧液室を膨張状態にした後収縮させて行うが、このとき、膨張体積よりも収縮体積の方が大きく、押し打ちと引き打ちの中間の打ち方で吐出させる構成としたもので、駆動パルスＰ１の前に基準電位Ｖｒｅｆよりも低い電圧Ｖａから立ち下がる、つまり、加圧液室４６を膨張させる波形要素ｂ及び膨張状態を保持する波形要素ｃを挿入している。
【０１０７】
なお、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との吐出間隔を１．５Ｔｃとし、駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔及び駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定している。
【０１０８】
この駆動波形では、第１滴に対して第２滴が１．５Ｔｃ間隔の吐出になっており、第２滴目が残留圧力振動を打ち消すように働く。
【０１０９】
このような駆動波形についても本発明は有効である。少ないパルス数で滴体積Ｍｊを大きくするには、第２実施例の波形のように第１滴を押し打ちにするか、この第６実施例の波形のように第１滴を加圧液室の膨張よりも収縮体積を大きくする打ち方が有利である。
【０１１０】
次に、第１滴目を吐出する駆動パルスと第２滴目を吐出する駆動パルスとの吐出間隔について図２５を参照して説明する。
図２５は第２実施例の駆動波形（駆動パルスを押し打ち方式とした波形）におけるパルス数に対するＭｊの増加傾向を示している。パルスを増やす毎に滴体積Ｍｊを測定して、”各パルスのＭｊ“はその差分より計算から求めている。
【０１１１】
この図２５の結果から、第２滴が小さいのは、第１滴が押し打ちで大きな滴を吐出しているので、リフィルが間に合わずメニスカスが引かれた状態で第２滴を吐出するからである。第３滴、第４滴になるに従い、メニスカスが戻ってくるので、滴は大きくなる。
【０１１２】
図２６には、参考のため、押し打ち１パルスの周波数特性を示している。同図から明らかなように、押し打ちでは、吐出間隔が短く（周波数が高く）なると、メニスカスが戻らないため滴体積Ｍｊが小さくなる。上記、図２５の結果はこの影響が強く出ている。
【０１１３】
同じエネルギーを与えたときに、滴体積Ｍｊが小さいと滴速度Ｖｊは大きくなる。第２実施例の波形や第６実施例の波形のように、第１滴目が押し打ち、あるいは、収縮体積が膨張体積より小さい方式で滴吐出をした場合は、図２５に示す結果のように、第２滴目はメニスカスが引かれて滴体積Ｍｊが小さく、滴速度Ｖｊが大きくなり易い。
【０１１４】
そこで、第２実施例の駆動波形や第６実施例の駆動波形のように、第２滴目を第１滴目に対して（ｎ＋１／２）Ｔｃ間隔で吐出することで、滴速度が速くなりすぎることを防止でき、安定吐出できるマージンを広げることができる。
【０１１５】
次に、先行する滴に続く滴の滴速度について図２７及び図２８を参照して説明する。
図２７に示すように、第１実施例の駆動波形において、駆動パルスＰ２の電圧Ｖｐ２をパラメータとして、滴速度Ｖｊと滴体積Ｍｊを測定した。この結果を図２８に示している。
【０１１６】
この結果から、特徴的なのは、第２滴が吐出し始める電圧に若干不安定になり易い電圧があるという点である。駆動パルスＰ２の電圧を高くしていくと、少しずつ残留圧力振動を打ち消すようになるので、滴速度Ｖｊ、滴体積Ｍｊは共に小さくなって行く。本実施例ではＶｐ２＝１２（Ｖ）を超えた電圧で、駆動パルスＰ２によって滴が吐出しようとするが、この付近で若干曲りが発生したりする。これは、駆動パルスＰ２の電圧が低すぎて滴が遅く浮遊したような状態になり、第３滴以降が軸がずれてマージすることで方向が定まらないからである。つまり、このことより、第２滴はある程度の速度が必要である。
【０１１７】
第３、第４滴を吐出せずに、第２滴が吐出してから１ｍｍ先に到達する時間から測定して速度に換算したところ、曲りが発生しないためには、第２滴は２（ｍ／ｓ）以上の速度が必要であった。
【０１１８】
また、第２滴を速くしすぎることも好ましくない。滴の吐出速度が速すぎる場合には主滴とサテライトに分離するが、サテライトが発生するかどうかは、第２滴の滴速度の上限を見極める目安になる。本実施例の場合、滴速度が７（ｍ／ｓ）を超えるとサテライトが発生した。
【０１１９】
図２７で示す駆動波形全体にオフセットを履かせて電圧を持ち上げて、駆動パルスＰ２の電圧Ｖｐ２を更に大きくすると、第２滴でサテライトが発生する辺りから吐出が不安定になり易い傾向が見られた。
【０１２０】
そこで、先行滴に対して（ｎ＋１／２）Ｔｃ間隔で吐出させる滴は、滴速度が３（ｍ／ｓ）以上で、かつ、滴が分離する、つまりサテライトを発生する滴速度以下とすることが好ましい。
【０１２１】
このように、先行滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出させた滴の滴速度Ｖｊを３（ｍ／ｓ）以上にすることで、この滴が吐出不良でノズル面を汚して吐出を不安定にすることがない（逆にいえば、約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔では滴速度Ｖｊが上がらないので、遅すぎてノズル面を汚すことがある。つまり、汚さないような電圧であることが必要。）。また、滴が分離しない（サテライトが発生しない）速度に電圧を抑えることで、安定吐出が可能になる。
【０１２２】
次に、本発明の第７実施例の駆動波形について図２９を参照して説明する。
この第７実施例の駆動波形は、第１滴ないし第５滴を吐出されるための第１ないし第５の駆動パルスＰ１ないしＰ５を含み、駆動パルスＰ１で吐出する第１滴と駆動パルスＰ２で吐出する第２滴との吐出間隔及び駆動パルスＰ３で吐出する第３滴と駆動パルスＰ４で吐出する第４滴との吐出間隔をそれぞれ１．５Ｔｃとし、駆動パルスＰ２で吐出する第２滴と駆動パルスＰ３で吐出する第３滴との吐出間隔及び駆動パルスＰ５で吐出する第４滴と第５駆動パルスＰ５で吐出する第５滴との吐出間隔を２Ｔｃに設定している。
【０１２３】
このように、全部で５滴を吐出しており、第２滴、第４滴が先行滴に対して１．５Ｔｃ間隔の吐出になっている。本発明は、上記実施例も含めて、４滴以上を吐出してマージされる場合に特に有効である。
【０１２４】
また、本実施例の加圧液室固有振動周期Ｔｃは約６．５（μｓ）であり、ｍ×Ｔｃ間隔で吐出する場合は少なくともｍ＝３以上、つまり１９．５（μｓ）間隔であることが好ましい。前述した図４０の従来例を見れば、第３ピークでもまだ残留圧力の影響があり、減衰が十分とは言えない。しかし、２Ｔｃ間隔で繰り返し吐出するよりは好ましい。
【０１２５】
３滴の場合は、１９．５×２＝３９（μｓ）後から３滴目が追いかけるので、先行滴の速度を６（ｍ／ｓ）とすれば、第３滴目の速度が７。８（ｍ／ｓ）で１ｍｍ先でマージするが、４滴の場合は、１９．５×３＝５８．５（μｓ）後から追いかけるので、４滴目は９．２（ｍ／ｓ）の速度が必要になる。速度を速くするには、圧力を上げなければならず、残留圧力振動の問題から安定吐出するマージンが非常に狭い。５滴の場合は、５滴目は１１．３（ｍ／ｓ）の速度が必要になり、安定吐出させることは難しい。
【０１２６】
これに対して、第７実施例の駆動波形のように５滴を吐出すれば、必要以上に圧力共振させることなく、また、１滴目から５滴目の時間差は約４８．８（μｓ）であり、５滴を吐出させ、マージさせることができる。
【０１２７】
次に、本発明の第８実施例の駆動波形について図３０を参照して説明する。
この第８実施例の駆動波形は、第２滴目を１．５Ｔｃ周期で吐出すると共に、最終滴の吐出後、制振を行うための波形要素ｅを含む波形Ｐｅを追加している。
【０１２８】
制振駆動を行う波形要素ｅは、加圧液室６を収縮して吐出した後、固有振動で加圧液室が膨張する期間（約Ｔｃ／２周期）を待って、再び加圧液室が収縮するタイミングで、加圧液室４６を膨張させる波形要素である。これにより、残留圧力を減衰させることができる。マージさせるために速度が速い最終滴の圧力減衰に効果がある。
【０１２９】
したがって、（ｎ＋１／２）Ｔｃ周期の吐出効果と、最終滴吐出直後の周期Ｔｃ以内の制振効果で、必要以上に圧力共振させることが無く、安定吐出マージンを広げることができる。
【０１３０】
次に、本発明の第９実施例の駆動波形について図３１及び図３２を参照して説明する。なお、図３２は図３１の要部拡大図である。
この第９実施例の駆動波形は、第２滴目を１．５Ｔｃ周期で吐出すると共に、最終滴の吐出後、前述した波形要素ｅとともに、加圧液室固有振動周期Ｔｃ以内に残留圧力振動抑制用の制振駆動用の波形要素ｆを含む波形Ｐｆ追加している。
【０１３１】
吐出直後周期Ｔｃ以内の制振駆動は、固有振動周期Ｔｃの圧力振動を抑える効果が通常の制振よりも高い。具体的には、制振駆動用の波形要素ｆは、加圧液室４６を収縮して吐出した後、所定時間待って、固有振動の揺り返しで加圧液室４６が膨張するタイミングで再び加圧液室４６を収縮させる波形要素である。これにより、残留圧力を減衰させることができる。マージさせるために速度が速い最終滴の圧力減衰に効果がある。
【０１３２】
したがって、（ｎ＋１／２）Ｔｃ周期の吐出効果と、最終滴吐出直後の周期Ｔｃ以内制振効果で、必要以上に圧力共振させることが無く、安定吐出マージンを広げることができる。
【０１３３】
次に、階調印字（記録）について図３３以降をも参照して説明する。
上述した各実施例では、本発明の主目的である複数滴を安定して吐出して大滴を形成する点について説明してきたが、以下では、駆動波形を１印字周期内でスイッチングすることで階調印字を行う例について説明する。
【０１３４】
先ず、波形生成回路９１からは例えば図３３に示すような駆動波形を生成して出力する。この駆動波形は、駆動パルスＰ２０〜Ｐ２５の６個の駆動パルスを含み、駆動パルスＰ２４には加圧液室４６の固有振動周期Ｔｃ以内の圧力抑制信号Ｐｆも追加している。
【０１３５】
また、主制御部７３からの階調データによって大滴、中滴、小滴の時に圧電素子に印加される駆動波形（吐出駆動パスル）を図３４（大滴）、図３５（中滴）、図３６（小滴）に、また階調データが非印字の時に圧電素子に印加される駆動電圧を図３７にそれぞれ示している。
【０１３６】
なお、図３４ないし図３７には説明上切替信号を図示しているが、これは切替のタイミングを示すもので電圧の絶対値は意味が無く、Ｌｏｗアクティブで示しているので、電圧の低いタイミングがアナログスイッチＡＳｍがＯＮとなる期間である。
【０１３７】
ここで、図３３に示すように大滴を形成する場合の駆動信号には、駆動波形の内の、駆動パルスＰ２１〜Ｐ２４（の立ち上がり波形要素）を使用し、第１滴（駆動パルスＰ２１による吐出）に対して第２滴（駆動パルスＰ２２による吐出）が１．５Ｔｃ間隔、第２滴に対して第３滴（駆動パルスＰ２３による吐出）が１．５Ｔｃ間隔であり、４滴を吐出して形成している。４滴目には上述したようにＴｃ以内の圧力抑制信号Ｐｆも追加している。
【０１３８】
この効果は上記実施例と同じで、固有振動周期Ｔｃの共振が必要以上に励起されることを防ぎ、安定して大きな滴を形成することができる。
【０１３９】
図３４に示すように中滴を形成する場合の駆動信号には、駆動パルスＰ２３を使用して（大滴の３滴目と同じ）吐出させる。但し、印字周期の始めに、吐出しない傾斜で電圧を上げておく必要があるため、パルスＰ２０の立ち上がり波形要素ａ１（この波形要素ａ１は吐出しない傾斜を持つ要素である。）を使用している。
【０１４０】
図３５に示すように小滴を形成する場合の駆動信号には、大滴を形成するためのパルスとは別の駆動パルス（駆動パルスＰ２５）を利用している。大滴の駆動パルスの一部を使うこともできるが、より小さい滴を形成するために、別の波形を用いている。
【０１４１】
このように、本発明により大滴に必要な時間を短くできることで、印刷速度を落とさずに（一印字周期を長くせずに）、別波形を組み込むことが可能となる。すなわち、複数の駆動パルスを含む駆動波形から駆動パルスを選択して複数の大きさの滴を打ち分けることは従前から行われているが、印刷速度の高速化によって、１印刷周期内に組み込むことができる駆動パルス数が制限され、大滴用の駆動波形と小滴用の駆動波形とを組み込むことが困難になっていたが、本発明によりこの問題が解消される。
【０１４２】
図３７に示すように非印字チャンネルに印加する駆動信号は、駆動波形の最後の等電位区間で一度、アナログスイッチＡＳｍをＯＮ状態にしている。これは、圧電素子から電荷がリークして変位が変わってしまうことを防ぐために、圧電素子へ再充電するための動作である。ここでは、駆動波形の最後に実施したが、これに限るものではない。
【０１４３】
このように、波形の等電位区間でスイッチ手段をＯＮ状態にしている区間があるので、圧電素子を圧力発生手段に用いた場合、圧電素子のリークによる変位を防止して、再現性の良い動作が実現でき、安定した吐出を行うことができる。
【０１４４】
また、非印字チャンネルへの駆動信号としては、図３８に示すように、液滴が吐出しない程度の駆動信号（非吐出駆動パルス）を印加するようにすることもできる。これは、ノズルのインク乾燥による吐出不安定現象を防ぐために、非印字チャンネルのメニスカスを振動させる効果がある。また、アナログスイッチがＯＮしている時間は電荷が充電されるので、電荷のリーク対策という効果も得られる。さらに、波形の長さによっては、電圧を持ち上げた後から立ち下げる前の間に、再充填する期間を設けてることもできる。
【０１４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、最終滴以外の滴で少なくとも１滴を先行滴に対して約（ｎ＋１／２）×Ｔｃ間隔で吐出しているので、加圧液室の圧力共振が必要以上に大きくなることを防止でき、最終滴には適用しないことでマージさせて大滴を形成することが可能となり、滴体積Ｍｊをより広い範囲で変化させると共に、安定した吐出を実現でき、高画質画像を高速で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成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】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図６】同制御部のヘッドの駆動制御に係わる部分を示すブロック説明図
【図７】本発明の第１実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図８】第１比較例に係る駆動信号を説明する説明図
【図９】第１実施例及び第１比較例の滴速度の電圧特性の説明に供する説明図
【図１０】第１実施例及び第１比較例の滴体積の電圧特性の説明に供する説明図
【図１１】第１実施例の駆動波形による吐出状況の説明に供する模式的説明図
【図１２】第１比較例の駆動波形による吐出状況の説明に供する模式的説明図
【図１３】第１実施例及び第１比較例の滴速度の周波数特性の説明に供する説明図
【図１４】第１実施例及び第１比較例の滴体積の周波数特性の説明に供する説明図
【図１５】第１実施例及び第１比較例の滴体積同一の場合の滴速度の周波数特性の説明に供する説明図
【図１６】第１実施例及び第１比較例の滴体積同一の場合の滴体積の周波数特性の説明に供する説明図
【図１７】第１実施例の駆動波形による吐出状況の説明に供する模式的説明図
【図１８】第１比較例の駆動波形による吐出状況の説明に供する模式的説明図
【図１９】本発明の第２実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図２０】第２実施例の駆動波形による電圧特性の説明に供する説明図
【図２１】本発明の第３実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図２２】本発明の第４実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図２３】本発明の第５実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図２４】本発明の第６実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図２５】第１実施例の駆動波形の滴体積とパルス数との関係を説明する説明図
【図２６】第１実施例の駆動波形の駆動周期に対する滴体積及び滴速度の関係を説明する説明図
【図２７】第２滴を吐出させるパルスの電圧波形の説明に供する説明図
【図２８】第２滴を吐出させるパスルの電圧特性の説明に供する説明図
【図２９】本発明の第７実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図３０】本発明の第８実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図３１】本発明の第９実施例に係る駆動信号を説明する説明図
【図３２】図３１の要部拡大説明図
【図３３】階調記録の説明に供する駆動波形の説明図
【図３４】大滴を形成する駆動波形の説明に供する説明図
【図３５】中滴を形成する駆動波形の説明に供する説明図
【図３６】小滴を形成する駆動波形の説明に供する説明図
【図３７】非吐出チャンネルに印加する電圧波形の説明に供する説明図
【図３８】非吐出チャンネルに印加するメニスカス振動を生起させる電圧波形の説明に供する説明図
【図３９】２つの滴を吐出させる場合の電圧波形の説明に供する説明図
【図４０】２つの滴を吐出させる場合のタイミング特性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…加圧液室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室、５２…圧電素子、７７…駆動信号発生回路、８２…ヘッドドライバ。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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