(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するための複数のノズル部と、
前記各ノズル部ごとに設けられ、それぞれのノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段と、
前記各吐出エネルギー発生手段ごとに設けられ、複数の駆動信号の中からいずれかを選択して、対応する吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段と
を備え、
前記選択手段は、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替える
ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記選択手段は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに駆動信号の選択を切り替える
ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
インク滴を吐出するための複数のノズル部と、前記各ノズル部ごとに設けられ、それぞれのノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを備えたインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置であって、
前記各吐出エネルギー発生手段ごとに設けられ、複数の駆動信号の中からいずれかを選択して、対応する吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段と
を備え、
前記選択手段は、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替える
ことを特徴とするインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置。
【請求項４】
前記選択手段は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに駆動信号の選択を切り替える
ことを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置。
【請求項５】
インク滴を吐出するための複数のノズル部と、前記各ノズル部ごとに設けられ、それぞれのノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを備えたインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法であって、
前記複数の吐出エネルギー発生手段の各々に対応して、それぞれ複数の駆動信号を入力し、
前記各吐出エネルギー発生手段ごとに、前記複数の駆動信号の中からいずれかを選択し、
選択した駆動信号を対応する前記吐出エネルギー発生手段に供給し、
インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替える
ことを特徴とするインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法。
【請求項６】
前記駆動信号の選択は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに切り替えられる
ことを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル部からインク滴を吐出して記録用紙に記録を行うインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インク室に連通したノズル開口部からインク滴を吐出して記録用紙に記録を行うインクジェットプリンタが普及している。特に、最近では、印画速度を向上させるために、複数のノズル部を備えたいわゆるマルチノズルヘッドを有するインクジェットプリンタが登場している。
【０００３】
図１１は従来のインクジェットプリンタにおけるマルチノズルヘッドおよびその駆動回路の概略構成を表すものである。この図に示したように、このマルチノズルヘッド５００は、複数のノズル５０１−１〜５０１−ｎと、これらの各ノズルに対応して設けられた圧電素子５０２−１〜５０２−ｎとを備えている。圧電素子５０２−１〜５０２−ｎは、図示しないインク流路を介してインクが供給される複数のインク室（図示せず）の各一壁面に固設されている。これらの圧電素子５０２−１〜５０２−ｎには、オンオフスイッチ５０３−１〜５０３−ｎを介して、所定波形の駆動信号５０４が選択的に入力されるようになっている。具体的には、オンオフスイッチ５０３−１〜５０３−ｎのうち、オン状態となったオンオフスイッチに接続された圧電素子に駆動信号５０４が入力される。そして、駆動信号５０４が入力された圧電素子は、その対応するインク室の容積を縮小させる方向にたわみ、これにより、ノズルからインク滴を吐出させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来より、この種のプリンタにおいては、中間階調の画像表現を行うために画素ドット間でインク滴サイズを変化させる方法等が検討されている。このためには、インク滴を吐出させるための駆動信号の波形を様々に変化させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、図１１に示した従来のマルチノズルヘッドの駆動回路では、すべての圧電素子に対してただ１種類の駆動信号５０４が入力されるようになっており、各ノズルごとに、単に、吐出を行うか吐出を行わないか、という制御を行っているに過ぎなかった。このため、各ノズル間でインク滴のサイズを異ならせるという制御を実現できず、結果として、自然な中間階調を表現することが困難であった。
【０００６】
もちろん、駆動信号５０４自体の波形を吐出周期ごとに変化させるような制御を行うようにすれば、ある１つのノズルに着目する限りインク滴のサイズを種々に変化させることは可能である。しかしながら、この場合においても、各ノズル相互間に着目すると、オンオフスイッチがオンとなったノズルにおいては常に同じ波形の駆動信号による吐出が行われていることに変わりはなく、ノズルの配列方向においてインク滴のサイズを異ならせることはできない。
【０００７】
また、一般に、多数のノズルの製作精度にはある程度のばらつきが生ずることから、たとえ同一波形の駆動信号を与えたとしても吐出されるインク滴サイズは必ずしも同一にはならず、吐出特性のばらつきが存在する。このばらつきを補正するには、それぞれのノズルの吐出特性に応じた波形の駆動信号を各ノズルに与える必要があるが、上記した従来の構成では、ノズル間で駆動波形を異ならせることはできず、吐出特性のばらつきを補正することは困難であった。
【０００８】
特に、この種のプリンタにおいては、動作時の周囲温度によって各ノズルの吐出特性が変化し、しかもその変化の程度はノズルごとに異なる場合が多い。このため、すべてのノズルについて一律に温度補正を行った場合には、ノズル間の温度依存特性の差に起因する吐出特性のばらつきを補正することはできないという問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のノズル間で異なる波形の駆動信号による吐出を行うことにより、忠実な中間階調の表現と、ノズル間の吐出特性のばらつきの補正とを可能とするインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットプリンタは、インク滴を吐出するための複数のノズル部と、各ノズル部ごとに設けられ、それぞれのノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段と、各吐出エネルギー発生手段ごとに設けられ、複数の駆動信号の中からいずれかを選択して、対応する吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段とを備えている。ここで、選択手段は、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替える。なお、選択手段は、さらに、インク滴の吐出周期ごとに駆動信号の選択を切り替えるようにしてもよい。
【００１１】
本発明に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置は、それぞれのノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段ごとに設けられ、複数の駆動信号の中からいずれかを選択して、対応する吐出エネルギー発生手段に供給する選択手段を備えている。ここで、選択手段は、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替える。
【００１２】
本発明に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動方法は、それぞれのノズル部からインク滴を吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段の各々に対応して、それぞれ複数の駆動信号を入力し、各吐出エネルギー発生手段ごとに、複数の駆動信号の中からいずれかを選択し、選択した駆動信号を対応する吐出エネルギー発生手段に供給し、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替えるようにしたものである。
【００１３】
本発明に係るインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法では、複数のノズル部ごとに設けられた吐出エネルギー発生手段の各々に対してそれぞれ複数の駆動信号が入力される。各吐出エネルギー発生手段では複数の駆動信号の中からいずれかが選択され、これが対応する吐出エネルギー発生手段に供給される。このとき、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択が切り替えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図２は本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタの要部の概略構成を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法は本実施の形態に係るインクジェットプリンタによって具現化されるので、以下併せて説明する。
【００１６】
このインクジェットプリンタ１は、記録用紙２に対してインク滴を吐出して記録を行う記録ヘッド１１と、この記録ヘッド１１にインクを供給するインクカートリッジ１２と、記録ヘッド１１の位置と記録用紙２の紙送りとを制御するヘッド位置・紙送りコントローラ１３と、駆動信号２１により記録ヘッド１１のインク滴吐出動作を制御するヘッドコントローラ１４と、入力される画像データに所定の画像処理を行い、印画データ２２としてヘッドコントローラ１４に供給する画像処理部１５と、制御信号２３，２４，２５によってそれぞれヘッド位置・紙送りコントローラ１３、ヘッドコントローラ１４および画像処理部１５を制御するシステムコントローラ１６とを備えている。
【００１７】
図３は図２における記録ヘッド１１の斜視断面構造を表し、図４は図３における記録ヘッド１１を矢印Ａの方向から見た断面図である。これらの図に示したように、記録ヘッド１１は、薄いノズルプレート板１１１と、ノズルプレート１１１上に積層された流路プレート１１２と、流路プレート１１２上に積層された振動プレート１１３とを備えて構成されている。これらの各プレートは、例えば、図示しない接着剤により相互に貼り合わされている。
【００１８】
流路プレート１１２の上面側には選択的に凹部が形成されており、これらの凹部と振動プレート１１３とによって、複数のインク室１１４とこれらのインク室に連通する共同流路１１５とを構成している。共同流路１１５と各インク室１１４との連通部分は挟路となっており、ここから各インク室１１４の方向に向かうに従って流路幅が拡がるような構造となっている。各インク室１１４の真上部分の振動プレート１１３上には、それぞれ、例えばピエゾ素子等からなる圧電素子１１６が固着されている。各圧電素子１１６上には、図示しない電極がそれぞれ積層配置されており、これらの電極にヘッドコントローラ１４（図２）からの駆動信号を印加することによって各圧電素子１１６をたわませ、インク室１１４の容積を増大（膨張）させたり減少（収縮）させることができるようになっている。ここで、圧電素子１１６が本発明における「吐出エネルギー発生手段」に対応する。
【００１９】
各インク室１１４における共同流路１１５に連通した側と反対側の部分は、流路幅が次第に狭まっていく構造になっており、その終端部の流路プレート１１２には、厚み方向に穿たれた流路孔１１７が設けられている。そして、この流路孔１１７は、最下層のノズルプレート１１１に形成された微小なノズル１１８へと連通しており、このノズル１１８からインク滴が吐出されるようになっている。本実施の形態では、記録ヘッド１１には、記録用紙２（図２）の紙送り方向（図３の矢印Ｘ）に沿って、複数のノズル１１８が千鳥状に２列に等間隔で形成されているが、その他の配列（例えば一列）としてもよい。ここで、ノズル１１８が本発明における「ノズル部」に対応する。
【００２０】
共同流路１１５は、図２に示したインクカートリッジ１２（図３および図４では図示せず）に連通している。そして、このインクカートリッジ１２から共同流路１１５を経て各インク室１１４に常時一定速度でインクが供給されるようになっている。このインクの供給は、例えば毛細管現象を利用して行うことができるが、そのほか、インクカートリッジ１２に所定の加圧機構を設けて加圧することで行うようにしてもよい。
【００２１】
記録ヘッド１１は、図示しないキャリッジ駆動モータおよびこれに付随するキャリッジ機構によって記録用紙２の紙送り方向Ｘと直交する方向Ｙに往復移動しながらインク滴を吐出することにより、記録用紙２に画像を記録するようになっている。
【００２２】
図１は図２におけるヘッドコントローラ１４の回路構成を表すものである。この図に示したように、ヘッドコントローラ１４は、複数の波形選択部１４１−１〜１４１−ｎと、互いに異なる波形からなる（Ｎ＋１）個の駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎを生成する駆動波形生成部１４２と、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎの動作を制御する駆動波形選択制御部１４３とを備えている。ここで、Ｎ，ｎは共に正の整数である。
【００２３】
駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎはそれぞれｎ個ずつに分岐されて、それぞれ波形選択部１４１−１〜１４１−ｎに入力されるようになっている。駆動波形選択制御部１４３は、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎに選択信号１４６−１〜１４６−ｎをそれぞれ対応するように入力し、この選択信号に応じて、各波形選択部１４１−１〜１４１−ｎがそれぞれ駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎのいずれか一つを選択するように制御を行う。波形選択部１４１−１〜１４１−ｎは、それぞれ駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎの中から選択した駆動信号２１−１〜２１−ｎを記録ヘッド１１に供給するようになっている。なお、駆動信号２１−１〜２１−ｎは図１の駆動信号２１に相当する。ここで、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎがそれぞれ本発明における「選択手段」に対応する。
【００２４】
駆動波形生成部１４２は、例えば、いずれも図示しないが、マイクロプロセッサと、このマイクロプロセッサが実行するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、マイクロプロセッサによる所定の演算や一時的なデータ記憶等に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性メモリからなる駆動波形記憶部と、駆動波形記憶部から読み出されたディジタルデータをアナログに変換するためのディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータと、Ｄ／Ａコンバータの出力を増幅するアンプとを備えて構成される。ここで、駆動波形記憶部は、記録ヘッド１１を駆動する駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎの電圧波形を示す波形データを記憶しており、この波形データが、マイクロプロセッサによって読み出されてＤ／Ａコンバータでアナログ信号に変換されたのちアンプで増幅され、駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎとして出力されるようになっている。ただし、この駆動波形生成部１４２は、上記のような構成に限られることはなく、これと異なる構成とすることも可能である。
【００２５】
図５は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎの波形の一例を表すものである。この図で（ａ）は駆動信号１４５−０、（ｂ）は駆動信号１４５−１、（ｃ）は駆動信号１４５−２、（ｄ）は駆動信号１４５−Ｎを表している。これらのうち、駆動信号１４５−０はインク滴を吐出させることのない一定電圧（Ｖ１）の波形となっており、他の駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎは、吐出するインク滴サイズに対応してそれぞれ設定された固有の起伏を有する波形となっている。ここで、図６を参照して、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの波形の意義について詳しく説明しておく。
【００２６】
図６は、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎを一般化した波形と、圧電素子１１６の挙動と、ノズル１１８内におけるインクの先端部の位置（以下、メニスカス位置という。）の変化との関係を表すものである。この図の（ａ）は駆動信号の波形を表し、より具体的には、切替タイミングｔｓによって区切られた部分が駆動信号の１周期分の波形を表している。（ｂ）は圧電素子１１６を含めたインク室１１４の状態を表し、（ｃ）はノズル１１８内におけるメニスカス位置の変化を表す。なお、（ａ）では、説明の便宜上、同一波形の駆動信号の繰り返しを示し、また、（ｃ）では、ノズル先端部（以下、開口端という。）を上にしてノズル１１８を描いている。
【００２７】
図６（ａ）において、まず、駆動電圧を第１の電圧Ｖ１（＝一定）から電圧０に変化させる行程（ＡからＢまで）を第１行程とし、これに要する時間をｔ１とする。また、電圧０を保持して待機する行程（ＢからＣまで）を第２行程とし、これに要する時間をｔ２とする。さらに、電圧０から第２の電圧Ｖ２に変化させる行程（ＣからＤまで）を第３行程とし、これに要する時間をｔ３とする。なお、以下の説明では、第１の電圧Ｖ１を引き込み電圧といい、第２の電圧Ｖ２を吐出電圧という。
【００２８】
この記録ヘッド１１は、一定の周波数（例えば１〜１０ｋＨｚ程度）で駆動されるようになっており、この駆動周波数に対応してインク滴の吐出周期Ｔが定まる。第３行程の開始時点である時点Ｃおよび時点Ｇ等は、吐出が開始されるタイミングであり、この吐出開始に先立って第１および第２行程が行われるようになっている。
【００２９】
まず、時点Ａおよびそれ以前においては、図６（ｂ）の状態ＰA のように、圧電素子１２２への電圧Ｖ１の印加により振動プレート１１３は内側にわずかにたわんだ状態で静止し、インク室１１４は収縮状態となっている。時点Ａにおいて、ノズル１１８内のメニスカスの位置は、図６（ｃ）の状態ＭA に示したように、ノズル１１８の開口端とほぼ同位置になっているものとする。
【００３０】
次に、時点Ａの電圧Ｖ１から時点Ｂの電圧０へと駆動電圧を減少させる第１行程を行うと、圧電素子１１６への印加電圧が０になるので振動プレート１１３のたわみがなくなり、インク室１１４は膨張する（図６（ｂ）の状態ＰB ）。このため、ノズル１１８内におけるメニスカスはインク室１１４の方向に引き込まれ、時点Ｂでは、例えば図６（ｃ）のＭB の状態にまで後退する（すなわち、開口端から遠ざかる）。
【００３１】
ここで、時点Ａと時点Ｂとにおける電位差（引き込み電圧Ｖ１）の大きさを変更することにより第１行程におけるメニスカスの引き込み量を変えることができるので、間接的に、次の第２行程の終了時点、すなわち第３行程の開始時点におけるメニスカス位置を調整することが可能である。このメニスカス位置、すなわち開口端からメニスカスまでの距離は、第３行程において吐出されるインク滴のサイズに大きく影響するので、これを調整することでインク滴のサイズを制御することができる。すなわち、この第１行程におけるメニスカスの引き込み量（より具体的には、引き込み電圧Ｖ１）を変えることによってインク滴のサイズを制御することが可能である。
【００３２】
次に、時点Ｂから時点Ｃまでの時間ｔ２の間、駆動電圧を０に固定して振動プレート１１３ｃをたわみがない状態に維持することでインク室１１４の容積を一定に保つ第２行程を行う。ところが、この間もインクカートリッジ１２からのインク供給は連続的に行われているので、ノズル１１８内におけるメニスカス位置は開口端に向かって変位し、時点Ｃでは、例えば図６（ｃ）のＭC の状態にまで前進する。
【００３３】
ここで、第２行程の所要時間ｔ２を変更することによりメニスカス位置の前進量を変えることができるので、これにより第３行程の開始時点におけるメニスカス位置を調整することができる。すなわち、第２行程の所要時間ｔ２を調整することでインク滴のサイズを制御することが可能である。
【００３４】
次に、時点Ｃの電圧０から時点Ｄの吐出電圧Ｖ２へと駆動電圧を急激に増大させる第３行程を行う。ここで、時点Ｃは、上記したように、吐出を開始するタイミングである。この場合、時点Ｄでは圧電素子１２２に大きな吐出電圧Ｖ２が印加されるので、振動プレート１１３は図６（ｂ）の状態ＰD に示したように内側に大きくたわみ、インク室１１４は急激に収縮する。このため、図６（ｃ）の状態ＭD に示したように、ノズル１１８内のメニスカスは開口端に向かって一気に押され、ここからインク滴として吐出される。吐出されたインク滴は空気中を飛翔し、記録用紙２（図２）上に着弾する。
【００３５】
その後、駆動電圧を再びＶ１まで減少させて振動プレート１１３を僅かに内側にたわませて初期状態にし（図６（ｂ）の状態ＰE ）、この状態を次の吐出動作の第１行程開始時点Ｆまで維持する。駆動電圧を再びＶ１に減少させた直後の時点Ｅにおいては、図６（ｃ）の状態ＭE に示したように、吐出されたインク滴量にほぼ対応する分だけメニスカス位置が後退した状態となるが、その後も行われるインクの充填（リフィル）により、次の吐出動作の第１行程開始時点Ｆのメニスカス位置は、図６（ｃ）の状態ＭF に示したように、開口端と同じ位置にまで回復し、時点Ａにおける状態ＭA と同じになる。
【００３６】
このようにして１回の吐出動作が終了する。以下、このようなサイクル動作を各ノズル１１８ごとに並行してそれぞれ繰り返し行うことで、記録用紙２（図２）への画像記録が連続的に行われる。
【００３７】
さて、再び図５に戻って、駆動信号１４５−１〜１４５−Ｎの特徴について説明する。この図に示した例では、駆動信号１４５−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、サフィックスｉが大きくなるほど、第２行程所要時間ｔ１（ｉ）が長くなると共に吐出電圧Ｖ２（ｉ）が小さくなるように設定されている。このため、図６において説明したように、第２行程所要時間ｔ１（ｉ）に着目すれば、サフィックスｉが大きい駆動信号ほどインク滴のサイズは大きくなるが、吐出電圧Ｖ２（ｉ）に着目すれば、サフィックスｉが大きい駆動信号ほどインク滴のサイズは小さくなる。したがって、第２行程所要時間ｔ１（ｉ）および吐出電圧Ｖ２（ｉ）の大きさを両者のバランスを適切に考慮して設定し、これらの駆動信号の選択を周期ごとに切り替えて各ノズルの圧電素子に印加することにより、様々なサイズのインク滴が吐出可能となる。但し、上記の駆動波形は、以下の条件を満たすように作成される。すなわち、第２行程の所要時間の最大値ｔ１（Ｎ）はメニスカスを引き込んでからメニスカスがノズル先端部に到達するまでの所要時間以下であること、波形合成後において最小の吐出電圧となる電圧値（Ｖ２（Ｎ）−Ｖ１）はインク滴を吐出し得るだけの大きさを有すること、および第３行程における電圧変化の傾きは一定であること、の３つの条件である。
【００３８】
次に、図７を参照して、図１のインクジェットプリンタ１の全体動作を説明する。ここで、図７はヘッドコントローラ１４（図１）における１吐出動作の要部を表すものである。なお、ここでは、引き込み電圧Ｖ１は一定電圧であるとして説明する。
【００３９】
図１において、図示しないパーソナルコンピュータ等の情報処理装置から印刷データがインクジェットプリンタ１に入力されると、画像処理部１５は、この入力データに対して所定の画像処理（例えば圧縮されたデータの伸長等）を行ったのち、これを印画データ２２としてヘッドコントローラ１４に送出する。
【００４０】
ヘッドコントローラ１４の駆動波形選択制御部１４３は、記録ヘッド１１のノズル数に対応したｎドット分の印画データ２２が入力されると（図７ステップＳ１０１、これらの印画データ２２を基に、各ノズル１１８ごとに、ドットを形成するためのインク滴サイズを判定し、この判定結果から、各波形選択部１４１−１〜１４１−ｎにおいて選択すべき駆動信号波形を決定する。より具体的には、変数ｊを“１”から“ｎ”まで順次インクリメントしながら、波形選択部１４１−ｊが選択すべき駆動信号波形を決定する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）。例えば、高濃度を表現するにはインク滴サイズを大きくし、低濃度を表現する場合や高解像度表現を行う場合にはインク滴サイズを小さくする。また、微妙な中間階調を表現する場合には、隣接するドット間でインク滴サイズを異ならせるようにする。また、例えば、各ノズル間でインク吐出特性がばらついている場合には、これを補正することとなるような波形の駆動信号を選択するようにする。
【００４１】
ｎ個の波形選択部１４１−１〜１４１−ｎのすべてについて、選択すべき駆動信号の決定を終了すると（ステップＳ１０５；Ｙ）、駆動波形選択制御部１４３は、所定の切り替えタイミングｔｓ（図６）が到来した時点で（ステップＳ１０６；Ｙ）、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎに対して、それぞれ、決定された波形の駆動信号を選択するための波形選択信号１４６−１〜１４６−ｎを出力する（ステップＳ１０７）。
【００４２】
波形選択部１４１−１〜１４１−ｎは、それぞれ、入力された波形選択信号１４６−１〜１４６−ｎに基づき、駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎの中から該当するものを選択し、これを出力する。これにより、例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示したような波形の駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎが記録ヘッド１１の各ノズルの圧電素子１１６に供給される。記録ヘッド１１の各ノズルでは、各駆動信号の電圧波形に基づいて、図６で説明したような３つの行程がそれぞれ行われ、これにより、各ノズルごとに指定された通りのサイズのインク滴が吐出される。
【００４３】
なお、図３に示したようにノズル１１８を千鳥状に２列に配列した場合、記録ヘッド１１の走行方向の同じ位置で全ノズルのインク滴吐出を行うためには、奇数番目のノズルからなる列と偶数番目のノズルからなる列との間で所定の時間差をもってインク滴吐出を行う必要がある。これは、駆動波形選択制御部１４３が、この時間差に対応した分だけ、奇数番目の波形選択信号１４６−１，１４６−３，…の出力タイミングと、偶数番目の波形選択信号１４６−２，１４６−４，…の出力タイミングとをずらすように制御することで可能である。
【００４４】
図８は、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎからそれぞれ出力された駆動信号２１−１〜２１−ｎ（図１）の波形の一例を表すものである。この図の（ａ）は波形選択部１４１−１から出力される駆動信号２１−１を示し、（ｂ）は波形選択部１４１−２から出力される駆動信号２１−２を示し、（ｃ）は波形選択部１４１−３から出力される駆動信号２１−３を示し、（ｄ）は波形選択部１４１−ｎから出力される駆動信号２１−ｎを示す。
【００４５】
この図に示したように、各ノズルの圧電素子に供給される駆動信号２１−１〜２１−ｎは、切替タイミングｔｓの到来ごとに、図５に示したいずれかの駆動信号１４５−ｉ（ｉ＝０〜Ｎ）の波形となるように変化する。そして、ある１周期に着目したときの駆動信号２１−１〜２１−ｎの波形は互いに独立したものとなっている。したがって、すべてのノズルについて、吐出開始タイミングｔｅに同期した吐出動作が、それぞれ異なる駆動信号に基づいて行われる。これにより、全ノズルの吐出動作を同期させつつ、各ノズルから吐出されるインク滴のサイズをそれぞれ異ならせるようにしたり、あるいは、各ノズルの吐出特性に合わせて駆動波形を変えてノズル間のばらつきを補正することが可能となる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、波形選択部１４１−１〜１４１−ｎは、それぞれ、各吐出周期ごとに駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎの選択の切り替えを行うようにしているが、これに対し、本実施の形態は、各吐出周期内の所定のタイミングにおいて駆動信号１４５−０〜１４５−Ｎの選択の切り替えを行うようにしたものである。その他の基本構成は上記第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
図９は駆動波形生成部１４２から出力される駆動信号の一例を表すものである。ここでは、説明の簡略化のため図１，図５においてＮ＝２とし、駆動波形生成部１４２は、一定電圧（Ｖ１）波形の駆動信号１４５−０（同図（ａ））および一定電圧ではない起伏をもった駆動信号１４５−１，１４５−２（同図（ｂ），（ｃ））という３つの駆動信号を出力するものとする。また、これらの３つの駆動信号の選択は、吐出周期内においても切り替え可能であるとし、その切り替えはタイミングｔｓ′において行われるものとする。なお、本実施の形態では、同図（ｂ），（ｃ）に示したように、駆動信号１４５−２の第２行程所要時間ｔ１（２）は駆動信号１４５−１の第２行程所要時間ｔ１（１）よりも長く、また、駆動信号１４５−２の吐出電圧Ｖ２（２）は駆動信号１４５−１の吐出電圧Ｖ１（１）よりも小さいとしている。
【００４８】
本実施の形態において、駆動波形選択制御部１４３は、図９に示した１周期の途中の切替タイミングｔｓ′において、波形選択信号１４６−１〜１４６−３を波形選択部１４１−１〜１４１−３に供給する。これを受けた各波形選択部１４１−１〜１４１−３は、供給された波形選択信号１４６−１〜１４６−３に応じて駆動信号１４５−０〜１４５−２の選択を切り替えて出力する。これにより、ある駆動信号１４５−ｉ（但し、ｉ＝０，１，２）の前半部分τ２と他の駆動信号１４５−ｉ′（但し、ｉ′＝０，１，２）の後半部分τ１とが合成されて、新たな波形の１周期分の駆動信号が生成されることとなる。もちろん、前半部分τ２と後半部分τ１とを同一の駆動信号としてもよく、この場合には、図９に示した駆動信号１４５−０〜１４５−２のいずれかがそのまま出力されていることと同じになる。
【００４９】
図１０は、このようにして合成された７種類の駆動信号の波形と、各波形の作り方を示したものである。この図で、「合成波形の作り方τ１，τ２」の各欄に記載した「０」，「１」，「２」は、それぞれ、駆動信号１４５−０〜１４５−２を選択することを意味する。例えば、波形α１は、前半部分τ２で駆動信号１４５−０を選択し、後半部分τ１で駆動信号１４５−１を選択することで生成される。なお、ここにいう「合成波形」には、元のままの波形も含まれるものとする。
【００５０】
この図に示したように、波形α２〜α３のグループでは、吐出電圧はＶ２（１）で同一であるが、第２行程所要時間ｔ１はα２からα３の方向にいくに従って短くなっているので、吐出されるインク滴のサイズは次第に小さくなる。同様に、波形β２〜β３のグループでは、吐出電圧はＶ２（２）で同一であるが、第２行程所要時間ｔ１はβ２からβ３の方向にいくに従って短くなっているので、吐出されるインク滴のサイズはやはり次第に小さくなる。また、波形α１〜α３のグループと波形β１〜β３のグループとを比較すると、両者の第２行程所要時間ｔ１（ｉ）は等しいが、波形βｉの吐出電圧Ｖ２（２）は波形αｉの吐出電圧Ｖ２（１）よりも小さいので、波形βｉの方がインク滴は小さくなる。但し、図１０に示した例では、波形α１，β１における実質的な吐出電圧は、それぞれ、（Ｖ２（１）−Ｖ１），（Ｖ２（２）−Ｖ１）となるので、波形α１により得られるインク滴のサイズと波形α２，α３により得られるインク滴のサイズとの比較や、波形β１により得られるインク滴のサイズと波形β２，β３により得られるインク滴のサイズとの比較を一義的に行うことはできない。なお、「吐出せず」とした波形は、図９（ａ）に示した一定電圧の駆動信号１４５−０と同じものであり、波形α３は図９（ｂ）に示した駆動信号１４５−１と同じ波形であり、波形β２は図９（ｃ）に示した駆動信号１４５−２と同じ波形である。
【００５１】
このように、本実施の形態では、基本の３つの駆動信号を周期内の所定のタイミングで切り替えるようにしたので、元の信号数の２倍を超える７種類の駆動信号波形をつくり出すことができる。このため、駆動波形生成部１４２の負荷を増加させることなく、より多様なインク滴吐出制御が可能となる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、Ｎを２として、一定電圧波形を含む３個の駆動信号を基本波形に用いる場合について説明したが、より一般的には、一定電圧波形を含む（Ｎ＋１）個の駆動信号を基本波形として用いて波形合成を行うことにより、（（Ｎ＋１）Ｎ＋１）個の波形を得ることができる。
【００５３】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々変更可能である。例えば、上記の各実施の形態では、図５に示したような駆動信号を基本波形として採用することとしたが、他の波形の信号を用いるようにしてもよい。また、上記の各実施の形態では、インク滴サイズの制御に重点を置いて波形の選択合成等を行う場合について説明したが、これとは異なり、インク滴の飛翔速度の制御に重点を置いて波形の選択合成等を行うようにしてもよい。さらに、インク滴のサイズおよび飛翔速度の双方を制御する目的で波形の選択合成等を行うようにすることも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るインクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法では、複数のノズル部のそれぞれについて設けられた各吐出エネルギー発生手段に対してそれぞれ複数の駆動信号を入力しておき、各選択手段によって、これらの複数の駆動信号の中からいずれかを選択して、対応する吐出エネルギー発生手段に供給し、インク滴の吐出周期内において所定タイミングで駆動信号の選択を切り替えるようにしたので、複数のノズルの各々についてそれぞれ異なる駆動信号に基づいて吐出動作を行うことができる。このため、インク滴の吐出状態をノズルごとに自在に変化させることができ、例えば中間階調等の自由かつ高精度な画像表現を実現できる。また、例えばノズル間で吐出特性にばらつきがある場合には、そのばらつきを適切に補正することもできる。したがって、安定した高品質の印刷出力を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置の概略構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を表すブロック図である。
【図３】記録ヘッドの一構造例を表す斜視断面図である。
【図４】記録ヘッドの一構造例を表す断面図である。
【図５】図１における駆動波形生成部から出力される駆動信号の波形の一例を表す図である。
【図６】駆動信号の波形とインク室の状態およびノズル内のメニスカス位置の変化との関係を説明するための図である。
【図７】ヘッドコントローラの主な動作を説明するための流れ図である。
【図８】図１における各波形選択部から出力される合成波形の一例を表す図である。
【図９】図１における駆動波形生成部から出力される駆動信号の波形の他の例を表す図である。
【図１０】図９に示した駆動信号から合成される波形の一例を表す図である。
【図１１】従来のインクジェットプリンタにおけるマルチノズルヘッドおよびその駆動回路の概略構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
１…インクジェットプリンタ、２…記録用紙、１１…記録ヘッド、１２…インクカートリッジ、１４…ヘッドコントローラ、２１…駆動信号、２２…印画データ、１１３…振動プレート、１１４…インク室、１１５…共同流路、１１６…圧電素子、１１８…ノズル、１４１−１〜１４１−ｎ…波形選択部、１４２…駆動波形生成部、１４３…駆動波形選択制御部、１４５−０〜１４５−Ｎ…駆動信号、１４６−１〜１４６−ｎ…波形選択信号、Ｖ１…引き込み電圧、Ｖ２…吐出電圧、ｔ１…第１行程の所要時間、ｔ２…第２行程の所要時間、ｔ３…第３行程の所要時間、ｔｓ，ｔｓ´…切替タイミング、ｔｅ…吐出開始タイミング
【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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