(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが充填された複数の圧力発生室と、この圧力発生室に設けられ前記インクが吐出されるノズルと、前記圧力発生室のそれぞれに対応して設けられ前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせるための振動発生手段とを有し、吐出させるインク滴の径に対応した複数の駆動電圧波形を複数の波形発生手段によって生成し、前記複数の駆動電圧波形を前記振動発生手段に印加することによって前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法において、
前記複数の駆動電圧波形が時間的に並列に生成され、
小径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は初期値から電圧ｖ１を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１で膨張させ、この状態を時間ｔ２維持した後、ｖ１よりも小さい電圧ｖ２を印加して時間ｔ３で前記圧力発生室を収縮させ、この状態を時間ｔ４維持した後、時間ｔ５でｖ１と略同等の電圧ｖ３を印加して前記圧力発生室の体積を膨張させ、この状態を時間ｔ６維持し、時間ｔ７で電圧を初期値に戻す波形であり、
中径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０′後に初期値から電圧ｖ１′を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１′で膨張させ、この状態をｔ２′維持した後、ｖ１′よりも大きい電圧ｖ２′を印加して時間ｔ３′で前記圧力発生室を収縮させ、この状態をｔ４′維持した後、ｔ７′で電圧を初期値に戻す波形であり、
大径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０″後に初期値から電圧ｖ２″を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ３″で収縮させ、この状態をｔ４″維持した後、時間ｔ７″で電圧を初期値に戻す波形であり、
小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまでの時間を
ｔｅ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５
としたとき、前記小径のインク滴よりも大径のインク滴を吐出させる電圧変化が重ならないように、径の異なるインク滴に対応した前記駆動電圧波形における待機時間ｔ０′および待機時間ｔ０″は
ｔｅ＜ｔ０′およびｔｅ＜ｔ０″なる関係を満たし、小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまで中径および大径のインク滴の吐出に関与する電圧変化は開始されないことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
複数の圧力発生室と、この圧力発生室に連通して設けられたインク吐出用のノズルと、前記圧力発生室の内部圧力を変化させるための振動を付与する振動付与手段と、この振動付与手段に駆動電圧波形を印加し、この駆動電圧波形によって前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動装置であって、吐出されるインク滴の径に対応した複数の前記駆動電圧波形を生成する複数の波形発生手段を有し、これらの波形発生手段で生成されるインク滴径に応じた駆動電圧波形が時間的に並列に生成され、
小径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は初期値から電圧ｖ１を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１で膨張させ、この状態を時間ｔ２維持した後、ｖ１よりも小さい電圧ｖ２を印加して時間ｔ３で前記圧力発生室を収縮させ、この状態を時間ｔ４維持した後、時間ｔ５でｖ１と略同等の電圧ｖ３を印加して前記圧力発生室の体積を膨張させ、この状態を時間ｔ６維持し、時間ｔ７で電圧を初期値に戻す波形であり、
中径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０′後に初期値から電圧ｖ１′を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１′で膨張させ、この状態をｔ２′維持した後、ｖ１′よりも大きい電圧ｖ２′を印加して時間ｔ３′で前記圧力発生室を収縮させ、この状態をｔ４′維持した後、ｔ７′で電圧を初期値に戻す波形であり、
大径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０″後に初期値から電圧ｖ２″を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ３″で収縮させ、この状態をｔ４″維持した後、時間ｔ７″で電圧を初期値に戻す波形であり、
小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまでの時間を
ｔｅ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５
としたとき、前記小径のインク滴よりも大径のインク滴を吐出させる電圧変化が重ならないように、径の異なるインク滴に対応した前記駆動電圧波形における待機時間ｔ０′および待機時間ｔ０″は
ｔｅ＜ｔ０′およびｔｅ＜ｔ０″なる関係を満たし、小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまで中径および大径のインク滴の吐出に関与する電圧変化は開始されないことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動装置。
【請求項３】
前記振動付与手段が、圧電振動子であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動装置。
【請求項４】
前記圧電振動子が、縦振動を生じさせるものであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルから微細なインク滴を吐出して文字や図などを紙などの記録媒体に記録するインクジェット記録装置におけるインクジェット記録ヘッドの駆動方法及び駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子などのアクチュエータを用いて、インクが充填された圧力発生室を膨張・収縮させ、内部の圧力変化によって圧力発生室に形成されたノズルの先端からインク滴を吐出させる、いわゆるドロップオンデマンド形のインクジェット記録装置が、例えば特公昭５３−１２１３８号公報や特開平１０−１９３５８７号公報などで知られている。
【０００３】
図６は上記公報などで公知のインクジェット記録装置の記録ヘッドの一例を説明する正面図、図７は図６の記録ヘッドの側面図である。
インクが充填される圧力発生室３１が図６の紙面直交方向に複数個並べて配置される。圧力発生室３１の後方には各圧力発生室３１に共通のインクタンク３３が設けられ、インク供給路３４で各圧力発生室３１と連通状に連結されている。
圧力発生室３１のぞれぞれを膨張・収縮させるための圧電振動子３６が各圧力発生室３１に対応して櫛刃状に配置される。また、圧電振動子３６と圧力発生室３１との間には、圧電振動子３６の駆動によって振動される振動板３５が設けられる。
【０００４】
圧電振動子３６が駆動すると、振動板３５が振動させられて圧力発生室３１を膨張又は収縮させる。これにより、圧力発生室３１内に充填されたインクを、ノズル３２の開口からインク滴３７にして吐出させる。
【０００５】
ところで、記録画質の向上の要求から、この種のインクジェットの記録ヘッドにおいても高品質な記録画質を行うことが求められており、そのためには、滑らかな中間階調を表現する必要がある。
階調記録を実行する方式には、インク滴径を固定して複数の滴で一つの画素（ピクセル）を形成する方法（疑似階調）と、インク滴径を多段階に変化させることでビットごとに濃度を変化させる方法の二つが知られている。
【０００６】
前者の方法で高画質を得るには、記録解像度をきわめて高くする必要があり、そのため記録に必要なドット数が大幅に増加して記録速度が低下するという不都合がある。
これに対して後者の方法では、ドットごとに濃度を変化させることができるため、比較的低い記録解像度で高画質を得ることができ、記録速度も高速にできるという利点がある。
【０００７】
インク滴径を多段階に変化させるためには、図９に示すような複数種類の駆動電圧波形を圧電振動子３６に付与すればよい。図９は小径、中径、大径の三種類のインク滴を発生させるための駆動電圧波形を示すグラフで、（ａ）は小径のインク滴用のもの、図９（ｂ）は中径のインク滴用のもの、図９（ｃ）は大径のインク滴用のものである。図９（ｂ）及び図９（ｃ）において、図９（ａ）の各部と対応する部分には、図９（ａ）と同一の符号を使用し、符号右肩に「′」又は「″」を付す。
【０００８】
図９では、グラフが下向きになる電圧変化部分（符号５１，５３で示す部分）で圧力発生室３１が膨張し、上向きになる電圧変化部分（同５２，５４で示す部分）で圧力発生室が収縮する。
図９（ｃ）に示すように、比較的長い時間ｔ３″をかけて圧力発生室３１を収縮し、比較的長い時間ｔ４″の間圧力発生室３１の収縮状態を保ち、その後、比較的長い時間ｔ７″をかけて圧力発生室３１を膨張させると、ノズルの開口からは大径のインク滴が吐出される。
【０００９】
これとは逆に、図９（ａ）に示すように、膨張させた状態から短時間ｔ３で圧力発生室３１を収縮させ、短時間で膨張状態に切り換えると、ノズルの開口からは小径のインク滴が吐出される。
図９（ｂ）は図９（ａ）と図９（ｂ）の中間の状態であり、中径のインク滴がノズルの開口から吐出される。
このように、駆動電圧波形を変化させることにより、インク滴の径を変化させる方法は、いわゆるメニスカス制御方法として前記した特開平１０−１９３５８７号公報などにも記載されている。
【００１０】
しかしながら、インクジェット記録ヘッド内には前記したように多数の圧力発生室が近接して並列配置され、かつ、圧電振動子も近接して設けられているので、圧電振動子の駆動による振動が干渉しあって所望の径のインク滴を吐出することが難しいという問題がある。
特に、図８に示すように、隣接する圧電振動子３６が同時に駆動すると（圧電振動子３６の縦振動の付与方向を矢印でしめす）、圧電振動子３６の間に設けられた圧電振動子３６を支持するための支持部材３７が振動にともなって図８の矢印で示す方向に変形する。この変形が他の圧力発生室３１に影響を及ぼすとともに振動損失を引き起こして、各ノズル３２ごとにインク滴Ａの径や吐出速度がばらつき、高品質の記録画像を得ることができない。
【００１１】
このような、いわゆるクロストークの問題を解決するためには、圧電振動子が他の圧力発生室に影響を及ぼしたり振動損失を起こさないように、圧電振動子支持部材や圧力発生室、その他インクジェット記録ヘッドを構成する部材を剛性の高い材料で形成するとよい。
しかし、剛性の高い材料でインクジェット記録ヘッドを形成すると、加工が困難でインクジェット記録ヘッドも大型になり、コストも高くなるという問題がある。
特開平１０−１９３５８７号公報では、クロストークの問題点を解決するために、隣接する圧電振動子を交互に駆動させるようにしているが、このような方法では記録時間が長くなるという問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、インクジェット記録ヘッドの構造的なクロストークの問題を解消し、かつ、印刷速度も長くすることのない、高画質と高速記録の両立を図ることのできるインクジェット記録ヘッドの駆動方法及び駆動装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、インクが充填された複数の圧力発生室と、この圧力発生室に設けられ前記インクが吐出されるノズルと、前記圧力発生室のそれぞれに対応して設けられ前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせるための振動発生手段とを有し、吐出させるインク滴の径に対応した複数の駆動電圧波形を複数の波形発生手段によって生成し、前記複数の駆動電圧波形を前記振動発生手段に印加することによって前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法において、
前記複数の駆動電圧波形が時間的に並列に生成され、
小径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は初期値から電圧ｖ１を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１で膨張させ、この状態を時間ｔ２維持した後、ｖ１よりも小さい電圧ｖ２を印加して時間ｔ３で前記圧力発生室を収縮させ、この状態を時間ｔ４維持した後、時間ｔ５でｖ１と略同等の電圧ｖ３を印加して前記圧力発生室の体積を膨張させ、この状態を時間ｔ６維持し、時間ｔ７で電圧を初期値に戻す波形であり、
中径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０′後に初期値から電圧ｖ１′を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１′で膨張させ、この状態をｔ２′維持した後、ｖ１′よりも大きい電圧ｖ２′を印加して時間ｔ３′で前記圧力発生室を収縮させ、この状態をｔ４′維持した後、ｔ７′で電圧を初期値に戻す波形であり、
大径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０″後に初期値から電圧ｖ２″を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ３″で収縮させ、この状態をｔ４″維持した後、時間ｔ７″で電圧を初期値に戻す波形であり、
小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまでの時間を
ｔｅ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５
としたとき、前記小径のインク滴よりも大径のインク滴を吐出させる電圧変化が重ならないように、径の異なるインク滴に対応した前記駆動電圧波形における待機時間ｔ０′および待機時間ｔ０″は
ｔｅ＜ｔ０′およびｔｅ＜ｔ０″なる関係を満たし、小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまで中径および大径のインク滴の吐出に関与する電圧変化は開始されないことを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、インク滴に応じて駆動電圧波形を生成し、この駆動電圧波形を各圧力発生室に対応して設けられた振動発生手段に時間差を設けて印加するようにしたので、一方の圧力発生室からインク滴が吐出される際にその振動が他方の圧力発生室に影響を与えないので、各圧力発生室で所望の径のインク滴が生成され、所望の速度でノズルから吐出させることが可能になる。
また、インク滴に応じて駆動電圧波形を生成しているので、異なる径のインク滴をきわめて短時間で次々に吐出させることが可能になり、記録時間を必要以上に延長することもない。
【００１５】
また、上記の構成では滴径の小さなインク滴ほど早期に吐出するように前記駆動電圧波形を設定した方法としてある。滴径の小さいインク滴ほど質量が小さいために空気抵抗による影響が大きく、記録媒体に到達する時間が長くかかる。この方法によれば、滴径の小さなインク滴ほど早期に吐出するようにしているので、滴径の違いによる記録媒体への着滴時間のばらつきを小さくして、記録画質を向上させることができる。
【００１６】
さらに、小径のインク滴吐出時の前記駆動電圧波形が、インク滴吐出前にノズル部のメニスカスを圧力発生室側に引き込むものを含む方法としてある。この方法によれば、所望の径のインク滴を高い精度で得ることが可能になり、記録画質を高品質にすることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、複数の圧力発生室と、この圧力発生室に連通して設けられたインク吐出用のノズルと、前記圧力発生室の内部圧力を変化させるための振動を付与する振動付与手段と、この振動付与手段に駆動電圧波形を印加し、この駆動電圧波形によって前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動装置であって、吐出されるインク滴の径に対応した複数の前記駆動電圧波形を生成する複数の波形発生手段を有し、これらの波形発生手段で生成されるインク滴径に応じた駆動電圧波形が時間的に並列に生成され、
小径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は初期値から電圧ｖ１を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１で膨張させ、この状態を時間ｔ２維持した後、ｖ１よりも小さい電圧ｖ２を印加して時間ｔ３で前記圧力発生室を収縮させ、この状態を時間ｔ４維持した後、時間ｔ５でｖ１と略同等の電圧ｖ３を印加して前記圧力発生室の体積を膨張させ、この状態を時間ｔ６維持し、時間ｔ７で電圧を初期値に戻す波形であり、中径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０′後に初期値から電圧ｖ１′を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ１′で膨張させ、この状態をｔ２′維持した後、ｖ１′よりも大きい電圧ｖ２′を印加して時間ｔ３′で前記圧力発生室を収縮させ、この状態をｔ４′維持した後、ｔ７′で電圧を初期値に戻す波形であり、大径のインク滴吐出に関与する駆動電圧波形は待機時間ｔ０″後に初期値から電圧ｖ２″を印加して前記圧力発生室の体積を時間ｔ３″で収縮させ、この状態をｔ４″維持した後、時間ｔ７″で電圧を初期値に戻す波形であり、小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまでの時間を
ｔｅ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５
としたとき、前記小径のインク滴よりも大径のインク滴を吐出させる電圧変化が重ならないように、径の異なるインク滴に対応した前記駆動電圧波形における待機時間ｔ０′および待機時間ｔ０″は
ｔｅ＜ｔ０′およびｔｅ＜ｔ０″なる関係を満たし、小径のインク滴吐出に関与する電圧変化が終了するまで中径および大径のインク滴の吐出に関与する電圧変化は開始されないことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、インク滴に応じて駆動電圧波形を生成し、この駆動電圧波形を各圧力発生室に対応して設けられた振動発生手段に時間差を設けて印加するようにしたので、一方の圧力発生室からインク滴が吐出される際にその振動が他方の圧力発生室に影響を与えないので、各圧力発生室で所望の径のインク滴が生成され、所望の速度でノズルから吐出させることが可能になる。
また、インク滴に応じて駆動電圧波形を生成しているので、異なる径のインク滴をきわめて短時間で次々に吐出させることが可能になり、記録時間を必要以上に延長することもない。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記振動付与手段が、圧電振動子である構成としてある。振動付与手段を圧電振動子とすることにより、装置の小型化が可能になり、圧力発生室内での圧力波発生を高い精度で制御することが可能になる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記圧電振動子が、縦振動を生成するものである構成としてある。このように、縦振動型の圧電振動子を用いることにより、撓み振動型の振動子に比べて振動子のサイズを小型化することができ、ノズルの高密度配置を可能にする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動方法及び駆動装置を図面にしたがって詳細に説明する。
図１は本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動方法の第１の実施形態にかかる駆動電圧波形を示すグラフで、図１（ａ）は小径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形、図１（ｂ）は中径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形、図１（ｃ）は大径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形である。
【００２２】
本発明の記録方法の特徴の第１は、吐出するインク滴の滴径に応じて駆動電圧波形を用意し、異なる滴径でインク滴の吐出タイミングが異なるように駆動電圧波形を生成した点にある。
特徴の第２は、最も滴径の小さいインク滴を吐出させるための駆動電圧波形における前記インク滴の吐出タイミングを、他の径のインク滴の駆動電圧波形の吐出タイミングより早くした点にある。
【００２３】
図１（ａ）のグラフに示すように、小径のインク滴を吐出させる場合は、電圧Ｖ１（Ｖ１＝１５Ｖ）を印加して圧力発生室の体積をｔ１時間（ｔ２＝２μｓ）で急激に膨張させ、その状態をｔ２時間維持した後（ｔ２＝４μｓ）、電圧Ｖ２（Ｖ２＝１０Ｖ）を印加してｔ３時間（ｔ３＝２μｓ）で急激に収縮させる。収縮状態をｔ４時間維持した後（ｔ４＝０．３μｓ）、ｔ５時間（ｔ５＝２μｓ）で電圧Ｖ３（Ｖ３＝１５Ｖ）を印加して圧力発生室３１の体積を再び急激に膨張させる。そして、膨張状態をｔ６時間（ｔ６＝８μｓ）維持し、ｔ７時間（ｔ７＝３０μｓ）で印加電圧をゆっくりと基準電圧Ｖｂ（Ｖｂ＝２０Ｖ）に戻す。
【００２４】
グラフのｔ１時間の電圧変化部分１１では、メニスカスが急激にノズルの内部に引き込まれ、凹形状のメニスカスが形成される。この実施形態の駆動電圧波形ではｔ＝ｔ１＋ｔ２の時間で、メニスカスの中央が−５０〜−４５μｍ程度の位置まで引き込まれることが確認された。
時間ｔ３の電圧変化部分１２では、圧力発生室が急激に収縮されることによって、凹形状のメニスカスの中央に細い液柱が形成される。
時間ｔ６の電圧変化部分１３では、メニスカスが急速に引き戻されるため、液柱の先端が早期に分離し、小径のインク滴が吐出される。
【００２５】
この実施形態の駆動電圧波形では、電圧変化（圧力変化）を与えてから小径のインク滴の吐出が開始されるまでの時間はｔ１＋ｔ２＝６μｓであり、吐出に関与する電圧変化が終了するまでの時間ｔｅ（吐出タイミング）は約１０．３μｓである。
この実施形態では、図１（ａ）の駆動電圧波形によって、滴径約２０μｍのインク滴が、滴速６ｍ／ｓで吐出された。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、中径のインク滴を吐出させる際にも、小径のインク滴を吐出させる場合と同様にメニスカス制御によってインク滴の微小化を行う。
図１（ｂ）に示す駆動電圧波形では、電圧Ｖ１′（Ｖ１′＝１５Ｖ）を印加してｔ１′時間（ｔ１′＝２μｓ）で圧力発生室の体積を急激に膨張させ、この状態をｔ２′時間（ｔ２′＝４μｓ）維持した後、電圧Ｖ２′（Ｖ２′＝２０Ｖ）を印加してｔ３′時間（ｔ３′＝２μｓ）で圧力発生室の体積を急激に収縮させる。
【００２７】
そして、ｔ４′時間（ｔ４′＝８μｓ）経過後にｔ７′時間（ｔ７′＝３０μｓ）で、印加電圧をゆっくりと基準電圧Ｖｂ（Ｖｂ＝２０Ｖ）まで戻す。
図１（ｂ）のグラフで示す各電圧変化部分１１′，１２′，１４′はそれぞれ、小径のインク滴を形成する場合における図１（ａ）の電圧変化部分１１，１２，１４に対応する。
【００２８】
小径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形（図１（ａ））と比較すると、電圧変化部分１２′の直後の圧力発生室の膨張が、小径のインク滴を発生させる場合ほど急激ではないため、インク滴の排出量が多くなり、その結果インク滴の滴径が大きくなる。
本実施形態の中径のインク滴用の駆動電圧波形では、滴径約３０μｍのインク滴が滴速６ｍ／ｓで吐出された（単一ノズル吐出の場合）。
【００２９】
なお、本実施形態の中径のインク滴用の駆動電圧波形では、電圧変化開始までの時間ｔ０′が約１１μｓに設定されているため、中径のインク滴を吐出させるための電圧変化（圧力変化）が始まるのは小径のインク滴の吐出終了後（ｔ０′＞ｔｅ）である。
【００３０】
従って、小径のインク滴を吐出する圧力発生室３１の周囲に、中径のインク滴を吐出する圧力発生室３１が存在しても、構造的クロストークによって小径のインク滴の滴速が低下したり、吐出不良が発生したりすることを防ぐことができ、小径のインク滴の吐出に高い安定を得ることができる。
【００３１】
図１（ｃ）に示すように、大径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形は、電圧Ｖ２″（Ｖ２″＝２２Ｖ）を印加して小径及び中径のインク滴の場合よりも大きな立ち上げ時間（ｔ３″＝１０μｓ）で圧力発生室を収縮させ、ｔ４時間（ｔ４＝１５μｓ）この状態を維持した後、ｔ７″時間（ｔ７″＝３０μｓ）で印加電圧をゆっくりと基準電圧Ｖｂ（Ｖｂ＝２０Ｖ）に戻している。
図１（ｃ）の駆動電圧波形では、滴径約４０μｍのインク滴が、滴速７ｍ／ｓで吐出された（単一ノズル吐出の場合）。
【００３２】
大径のインク滴用の駆動電圧波形においても、ｔ０″＝１１″μｓに設定されているため、電圧変化（圧力変化）が開始されるのは小径のインク滴の吐出終了後であり、小径のインク滴を吐出する圧力発生室３１の周囲に大径のインク滴を吐出する圧力発生室３１があっても、構造的クロストークによって小径のインク滴の滴速が低下したり、吐出不良が発生したりすることはない。
【００３３】
次に、上記方法の発明で説明した駆動電圧波形をインク滴径に応じて圧電振動子に印加するための駆動装置の構成を、図２にしたがって説明する。
小径のインク滴用、中径のインク滴用、および大径のインク滴用の駆動電圧波形は、それぞれ別個の波形発生回路４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃにより生成される。各波形発生回路４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃで生成される駆動電圧波形は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す駆動電圧波形と同じものである。
各波形発生回路４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで生成された駆動電圧波形の各々は増幅回路４２で増幅され、ライン４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃに送出される。
【００３４】
各圧電振動子３６とライン４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの間にはスイッチング回路４３が設けられ、このスイッチング回路４３がライン４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃと圧電振動子３６との接続を切り換える。そして、画像データに基づいてスイッチング回路４３がライン４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの切り換えを行うことにより、各圧電振動子３６に印加される駆動電圧波形が切り換えられ、ノズルから吐出されるインク滴径が切り換えられて階調記録が行われる。
【００３５】
図３は、図２の駆動装置の作用の説明図で、ノズル３２から小径、中径、大径のインク滴Ａ，Ｂ，Ｃを吐出させた状態を示す側面図である。
波形発生回路４１Ａによって生成された駆動電圧波形に基づいて小径のインク滴Ａの吐出が行われると（図３（ａ）の状態）、波形発生回路４１Ｂ，４１Ｃによって生成された駆動電圧波形に基づいて圧電振動子３６が駆動され、ノズル３２から中径及び大径のインク滴Ｂ，Ｃが同時に吐出される（図３（ｂ））。
【００３６】
この実施形態では、小径のインク滴Ａ、中径のインク滴Ｂ、および大径のインク滴Ｃを０．１〜１０ＫＨｚの駆動周波数で常に安定に吐出させることができ、また、同時に駆動する圧電振動子３６の数や吐出パターンを変化させても、記録画質に影響を及ぼすような滴速変動および吐出不良が一切発生しないことが確かめられた。
【００３７】
一方、本実施形態で用いたインクジェット記録装置で、図９に示した従来波形（時間、各パラメータは図１の波形と同じ）を用いて記録実験を行ったところ、小径のインク滴Ａの吐出状態は明らかに悪化し、特に小径のインク滴Ａ・中径のインク滴Ｂ・大径のインク滴Ｃが混在するような画像パターン部では、小径のインク滴Ａの着滴位置が大きくずれたり、小径のインク滴Ａの吐出不良が発生したりすることが確認された。
【００３８】
これは、図９に示す従来の駆動電圧波形では、小径のインク滴Ａが吐出されるまでの時間内（０≦ｔ≦ｔｅの時間範囲）に、中径のインク滴Ｂ及び大径のインク滴Ｃを吐出させるための電圧変化（圧力変化）が発生するため、構造的クロストークが大きく影響してしまうためである。
なお、図１（ｂ）（ｃ）に示す大径のインク滴及び中径のインク滴の吐出タイミングは、従来の駆動電圧波形（図６）と比較して約１１μｓずらしただけなので、インク滴の吐出周波数に対してほとんど影響を及ぼすことはない。具体的には、従来の駆動電圧波形での限界吐出周波数（１５ＫＨｚ）と同じ駆動周波数でも、安定した吐出が可能である。
【００３９】
以上のように、本発明の駆動方法及び駆動装置を用いれば、吐出周波数を低下させることなく、構造的クロストークによる小径のインク滴吐出の不安定化を防止することができ、高品質で高速の画像記録が可能である。
なお、本発明を用いて滴径変調を実行する際の駆動電圧波形は、本実施形態で示した駆動電圧波形に限定されるものではない。
【００４０】
たとえば、大径のインク滴用の駆動電圧波形においても、吐出直前にメニスカスをわずかに凹形状にする電圧変化プロセスを加えてもよい。
また、本実施形態の中径のインク滴用の駆動電圧披形では、電圧変化部分１２′の直後に圧力発生室３１を膨張させることなく滴径を小径のインク滴よりも大きくしたが、電圧変化時間（ｔ１′）を大きく設定することによっても、滴径を増加させることが可能である。また、メニスカス制御を使用することなく滴径を増加させることも可能である。
【００４１】
また、本実施形態では、滴径変調の段階数を大・中・小の三段階として説明したが、滴径の段階はこれに限らず、２段階または４段階以上に設定してもよい。
さらに、本実施形態では、小径のインク滴が中径のインク滴・大径のインク滴の前に吐出されるように駆動電庄波形を設定したが、本発明の目的からすれば、小径のインク滴の吐出タイミングを中径のインク滴・大径のインク滴吐出の後に配してもかまわない。ただし、小径のインク滴は大径のインク滴や中径のインク滴に比べて空気抵抗の影響を受けやすく、着滴時間が遅くなりやすいため、小径のインク滴吐出を中径のインク滴、大径のインク滴吐出よりも前に行うほうが望ましい。
【００４２】
また、本実施形態では小径のインク滴のみが構造的クロストークの影響を受けにくいように駆動電圧波形を設定したが、小径のインク滴と中径のインク滴を同じ吐出タイミングに設定し、最も構造的クロストークを発生させやすい大径のインク滴の吐出タイミングだけをずらすように駆動電圧波形を設定してもよい。
【００４３】
［第２の実施形態］
図４は本発明の駆動方法の第２の実施形態にかかる駆動電圧波形を示すグラフで、図４（ａ）は小径のインク滴を吐出させるためのもの、図４（ｂ）は中径のインク滴を吐出させるためのもの、図４（ｃ）は大径のインク滴を吐出させるためのものである。
なお、この第２の実施形態では、小径のインク滴を直径約２０μｍ、中径のインク滴を同約３０μｍ、大径のインク滴を同約４０μｍとした。
【００４４】
本実施形態のように、滴径によって吐出タイミングをずらすと、圧電振動子の駆動に必要となる瞬間最大電流量を減少でき、駆動回路系のコストを低減できるという利点がある。
本実施形態の駆動電圧波形では、小径のインク滴、中径のインク滴、大径のインク滴の吐出タイミングのすべてをずらして設定している点が特徴である。
【００４５】
小径のインク滴・中径のインク滴および大径のインク滴用の駆動電圧波形の形状および機能は、基本的に図１に示したものと同一である。ただし、図４のグラフでは、中径のインク滴用駆動電圧波形（（ｂ）のグラフ）の電圧変化開始時刻（ｔ０′）が５μｓ、大径のインク滴用駆動電圧波形（（ｃ）のグラフ）の電圧変化開始時刻（ｔ０″）が１３μｓになるように設定されている点が第一実施形態（図１のグラフ）と異なっている。
【００４６】
本実施形態の中径のインク滴用の駆動電圧波形では、ｔ０′＝５μｓに設定されているため、電圧変化部分２２′によって圧力発生室３１の収縮を行うタイミングは、小径のインク滴吐出のための電圧印加（電圧変化部分１１〜１３）が終了した後となる。従って、小径のインク滴を吐出する圧力発生室の周囲に中径のインク滴を吐出する圧力発生室が存在しても、構造的クロストークによって小径のインク滴の滴速が低下したり、吐出不良が発生したりすることを防止でき。小径のインク滴吐出に高い安定性を得ることが可能となる。
【００４７】
なお、本実施形態の駆動電圧波形では、小径のインク滴吐出中に中径のインク滴のメニスカス制御プロセス（電圧変化部分２１′）が行われるため、小径のインク滴吐出は構造的クロストークの影響を多少は受けてしまう。しかし、電圧変化部分２１′は圧力発生室を膨張させる方向に庄電アクチュエー夕を変位させるため、構造的クロストークは小径のインク滴の滴速を増加させる方向に働く。従って、小径のインク滴の滴速低下や吐出不良の発生と比較すると、画質への影響を小さく抑えることができる。
【００４８】
大径のインク滴用駆動電圧波形では、ｔ０″＝１３μｓに設定されているため、電圧変化が開始されるのは小径のインク滴吐出および中径のインク滴吐出のための電圧変化（電圧変化部分２１〜２３、電圧変化部分２１′〜２２′）が終了した後である。
図５はノズル３２からインク滴が吐出される状態を示す記録ヘッドの側面図であるが、この図５にも示すように、ノズル３２からは小径、中径、大径の順にインク滴Ａ，Ｂ，Ｃが吐出される。
従って、小径のインク滴Ａや中径のインク滴Ｂを吐出する圧力発生室３１の周囲に、大径のインク滴Ｃを吐出する圧力発生室３１があっても、構造的クロフトークによって小径のインク滴Ａ及び中径のインク滴Ｂの滴速が低下したり、吐出不良が発生したりすることはない。
【００４９】
この実施形態においても、上記の小径のインク滴Ａ用、中径のインク滴Ｂ用、および大径のインク滴Ｃ用の駆動電圧波形を、図２に示すような個別の波形発生回路（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）により生成させた。そして、画像データに基づいて各圧電振動子３６に印加する駆動電圧波形を切り換えることにより、階調記録を実行した。
その結果、０．１〜１０ＫＨｚの駆動周波数で常に安定的に吐出させることができ、吐出不良などの問題も一切発生しないことが確認された。
【００５０】
なお、この第２の実施形態では、小径のインク滴Ａ、中径のインク滴Ｂ、大径のインク滴Ｃの順で吐出させるようにしているが、構造的クロストークを防止するには必ずしもこの順番で吐出させる必要はない。
しかし、構造的クロストークの影響は吐出するインク滴径が小さくなるほど顕著となるため、本実施形態のように、吐出滴径が小さいものほど早く吐出を行うように設定するのが望ましい。
【００５１】
以上、各実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、振動発生手段として圧電定数ｄ３３を利用した縦振動モードの積層圧電振動子３６を用いたが、圧電定数ｄ３１を利用した縦振動モードの振動発生手段や、単板型の圧電振動子、撓み振動モードの圧電振動子など他の形態の圧電発生手段を使用してもよい。
【００５２】
また、上の実施形態では、図６に示すようなカイザー形のインクジェット記録ヘッドを用いたが、圧電振動子に設けた溝を圧力発生室ととする記録ヘッドなど、他の構造のインクジェット記録ヘッドに対しても本発明を同様に適用することが可能である。
【００５３】
さらに、圧電振動子以外のアクチュエータ、例えば静電力や磁気力を利用したアクチュエータを利用したインクジェット記録ヘッドに対しても適用が可能である。また、上記の実施形態では記録紙上に着色インクを吐出して文字や図などの記録を行うインクジェット記録装置を例に挙げたが、記録紙上への文字や図の記録に限定されず、吐出するインクも着色インクには限られない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、インク滴径に応じて駆動電圧波形を生成し、この駆動電圧波形を各圧力発生室に対応して設けられた振動発生手段に時間差を設けて印加するようにしたので、一方の圧力発生室からインク滴が吐出される際にその振動が他方の圧力発生室に影響を与えないので、各圧力発生室で所望の径のインク滴が生成され、所望の速度でノズルから吐出させることが可能になる。そのため、記録画質を向上させることができる。
【００５５】
また、インク滴に応じて駆動電圧波形を生成しているので、異なる径のインク滴をきわめて短時間で次々に吐出させることが可能になる。そのため、記録時間を必要以上に延長することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動方法の第１の実施形態にかかり、図１（ａ）は小径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形、図１（ｂ）は中径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形、図１（ｃ）は大径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形を示すグラフである。
【図２】本発明の記録ヘッドの実施形態にかかり、インクジェット記録ヘッドの駆動化路を示すブロック図である。
【図３】図２の駆動装置の作用の説明図で、ノズルから小径、中径、大径のインク滴を吐出させた状態を示す側面図である。
【図４】本発明の駆動方法の第２の実施形態にかかり、図４（ａ）は小径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形、図４（ｂ）は中径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形、図４（ｃ）は大径のインク滴を吐出させるための駆動電圧波形を示すグラフである。
【図５】ノズルからインク滴が吐出される状態を示す記録ヘッドの側面図である
【図６】本発明の従来例にかかるインクジェット記録ヘッドの正面図である。
【図７】図６の記録ヘッドの側面図である。
【図８】隣接する圧電振動子が同時に駆動した状態を示す図６の記録ヘッドの側面図である。
【図９】小径、中径、大径の三種類のインク滴を発生させるための駆動電圧波形を示すグラフで、（ａ）は小径のインク滴用のもの、図９（ｂ）は中径のインク滴用のもの、図９（ｃ）は大径のインク滴用のものである。
【符号の説明】
３１  圧力発生室
３２  ノズル
３３  インク室
３４  インク供給路
３５  振動板
３６  圧電振動子（振動発生手段）
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ  波形発生回路（波形発生手段）
４２  増幅回路
４３  スイッチング回路
Ａ，Ｂ，Ｃ  インク滴
【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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