JP2000127458A

JP2000127458A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2000127458A
Application number: JP10301349A
Authority: JP
Inventors: Hirosumi Ito; 弘純伊藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】パルス数を増加させることなく、より多くの
階調表現ができるインクジェット記録装置を提供するこ
と。【解決手段】駆動波形生成回路により、図５（Ａ）に
示すような最高濃度の１／２、１／４、１／８、１／１
６、１／３２、１／３２のそれぞれの濃度に相当する滴
量のインクを吐出し得るパルス波形ａ、ｂ、ｃ、ｄ、
ｅ、ｆを、一定の周期で出力すると共に、各ノズルに対
応して設けられた選択回路においては、図５（Ｂ）に示
すマスクデータに対応した図５（Ｃ）の選択パルス信号
がＨｉｇｈレベルとなる期間に一致するパルス波形を、
前記パルス波形ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの中から選択
し、圧電素子に印加する。これにより、１ドット当たり
最高で６つのパルス波形を圧電素子に印加するだけで、
３３段階の階調表現が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの圧電素子に駆動電圧を印加して圧力室内のインク
を加圧制御し、ノズルからインク滴を吐出することによ
り画像の記録を行うインクジェット記録装置の技術分野
に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複数のノズルを備えるインクジェ
ットプリンタにおいて、高い解像度により画像を印刷さ
せるために、ノズルから吐出させるインクの小液滴化が
要請されるようになっている。また、インクジェットヘ
ッドの圧電素子に複数のパルスを印加し、画像の１ドッ
トを複数のインク滴を着弾させて形成させる、いわゆる
マルチパルスによる駆動方式を採用することで、より高
解像度な階調表現に好適なインクジェットプリンタが普
及しつつある。

【０００３】このようなインクジェットプリンタでは、
小液滴化に伴ってインク滴の吐出数が増加すると共に、
高速な印刷を行うために、それぞれのノズルから吐出す
るインク滴の駆動を高速に行う必要がある。そのため、
各インク滴吐出の時間間隔は短縮され、インクジェット
ヘッドの圧力室内のインクを加圧して１つのインク滴を
ノズルから吐出させた後、直ちに、次のインク滴吐出の
ためのインクへの加圧を行うよう駆動制御しなければな
らない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のインクジェットプリンタにおいては、１画素当りに
インクジェットヘッドの圧電素子に印加するパルスの電
圧値は一定であり、１つのパルス当りに吐出されるイン
クの量は常に一定であるため、表現できる階調数は、例
えば印加するパルスの数をｎとすると、（ｎ＋１）階調
しか表現できない。

【０００５】従って、より多彩な階調表現を必要とした
場合には、１画素当りに印加するパルスの数を増加させ
るしかないが、圧電素子の動作速度には限界があるた
め、結果として印字速度が遅くなってしまうという問題
があった。

【０００６】そこで、本発明は、このような問題に鑑み
なされたものであり、パルス数を増加させることなく、
より多くの階調表現ができるインクジェット記録装置を
提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のインク
ジェット記録装置は、前記課題を解決するために、イン
クを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通する複数
のインク圧力室と、該インク圧力室内のインクに圧力変
動を与える圧電素子と、該圧電素子に対する所定のピー
ク電圧の駆動波形の供給と停止を記録情報に応じて行う
駆動手段とを備え、前記ノズルからインクを吐出させる
インクジェット記録装置であって、前記駆動手段は、前
記ピーク電圧値が異なる複数の駆動波形を所定間隔で生
成させる生成パターンを所定周期で繰り返す駆動波形生
成手段と、記録情報に含まれる階調情報に応じて、前記
生成パターンにより生成される複数の駆動波形に基づく
駆動波形の選択を行う駆動波形選択手段とを備えたこと
を特徴とする。

【０００８】請求項１に記載のインクジェット記録装置
によれば、駆動波形生成手段により、ピーク電圧値が異
なる複数の駆動波形が所定間隔で生成され、且つこの生
成パターンが所定周期で繰り返されると、駆動波形選択
手段により、各周期毎に、記録情報に含まれる階調情報
に応じて、前記それぞれの生成パターンにより生成され
る複数の駆動波形に基づく駆動波形の選択が行われる。
即ち、１つのノズルに対応した１つの周期毎に、階調状
態に対応してピーク電圧値が異なる駆動波形が圧電素子
に対して印加されるので、各駆動波形毎に異なる滴量の
インクが吐出されることになる。従って、前記ピーク値
と前記階調情報とを対応させておくことにより、少ない
駆動波形により階調情報に対応した滴量のインク吐出が
行われる。

【０００９】請求項２に記載のインクジェット記録装置
は、前記課題を解決するために、請求項１に記載のイン
クジェット記録装置において、前記生成パターンにより
生成される複数の駆動波形のピーク電圧値は、最高の階
調が得られる駆動波形の前記ピーク電圧値に対して、１
／ｎで表される所定の減少倍率の電圧値に設定されてい
ることを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載のインクジェット記録装置
によれば、前記生成パターンにより生成される複数の駆
動波形のピーク電圧値が、最高の階調が得られる駆動波
形の前記ピーク電圧値を１とした時、１／ｎで表される
所定の減少倍率の電圧値に設定されている。そして、上
述したようにそれぞれの駆動波形のピーク値は異なる。
従って、インク吐出を行わない段階を加えてｎ＋１段階
の階調表現を行う場合でも、ｎ個よりも少ない個数の駆
動波形により階調制御が行われる。例えば。３３段階に
階調表現を行う場合には、駆動波形のピーク電圧値を、
１／２，１／４，１／８，１／１６，１／３２，１／３
２とすることにより、僅かに６個の駆動波形のみで、０
から３２／３２までの階調表現が可能である。

【００１１】請求項３に記載のインクジェット記録装置
は、前記課題を解決するために、請求項１または請求項
２にに記載のインクジェット記録装置において、記録材
の種類を情報の検出または入力に基づいて判定する記録
材種類判定手段を更に備え、前記駆動波形選択手段は、
当該記録材種類判定手段により判定した記録材の種類に
応じて、一の階調情報に対して選択する駆動波形を切り
換えることを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載のインクジェット記録装置
によれば、記録材種類判定手段により、記録材の種類を
情報が判定され、当該情報が駆動波形選択手段によって
検出または入力される、当該駆動波形選択手段は、前記
記録材種類判定手段により判定された記録材の種類に応
じて、一の階調情報に対して選択する駆動波形を切り換
える。例えば、ＯＨＰシートのようにインクが殆ど吸収
されない記録材については同一の階調情報に対してもピ
ーク電圧値の低い駆動波形を選択したり、あるいはイン
クの吸収率が大きい記録材に対しては、同一の階調情報
に対してもピーク電圧値の大きい駆動波形を選択する。
その結果、記録材の種類によらず、旅行な階調表現が可
能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明
では、本発明を、マルチパルス駆動により１ドットを複
数のインク滴により形成するインクジェットプリンタに
対し適用した場合の実施の形態について説明を行う。

【００１４】最初に、本実施形態のインクジェットヘッ
ド装置の概略について図７に基づいて説明する。

【００１５】図７はライン型インクジェットプリンタ用
ヘッド１の要部を示す斜視図である。図７に示すよう
に、本実施形態のライン型インクジェットプリンタ用ヘ
ッド１は、複数の圧電式インクジェットヘッド２が第１
インク流路プレート３の表面に並設されている。

【００１６】第１インク流路プレート３は、アルミニウ
ムまたはマグネシウムで形成された板状部材であり、表
面にはステンレス鋼のパターンをポリイミドフィルムに
挟持したヒータ４が取り付けられ、裏面には図示しない
インクタンクから供給されるインクの往路５が形成され
ている。また、第１インク流路プレート３には、表面か
ら裏面までを貫き前記往路５と連通した貫通孔７が形成
されており、前記往路５に供給されたインクは該貫通孔
７により表面側に供給される。更に、第１インク流路プ
レート３は、第２インク流路プレート９と貼り合わされ
る。

【００１７】第２インク流路プレート９は、前記第１イ
ンク流路プレート３と同様にアルミニウムまたはマグネ
シウムで形成された板状部材であり、裏面には前記イン
クタンクに対してインクを排出する復路８が形成されて
いる。

【００１８】一方、圧電式インクジェットヘッド２は、
ベースプレート１０、キャビティプレート１２、ノズル
プレート１６、及び圧電素子１７から構成される。

【００１９】ベースプレート１０は、アルミニウムまた
はマグネシウムで形成された板状部材であり、該ベース
プレート１０には前記第１インク流路プレート３の貫通
孔７と連通する貫通孔１１が形成されている。該ベース
プレート１０は裏面が接着剤により第１インク流路プレ
ート３に接着され、表面にはキャビティプレート１２が
同じく接着剤により接着される。

【００２０】キャビティプレート１２は、アルミニウ
ム、ガラス、あるいはセラミックの焼成体等から形成さ
れ、上面が開放された複数個のインク圧力室１３と、各
インク圧力室１３を区画する区画壁１４と、各インク圧
力室１３と連通すると共に裏面では前記貫通孔１１と連
通するインク溜まり１５が形成されている。

【００２１】ノズルプレート１６は、ポリイミドで形成
されたシート状部材であり、表面から裏面までを貫くノ
ズル１６ａが複数個形成されている。前記インク圧力室
１３の前記インク溜まり１５側とは反対の先端側は、徐
々に幅が狭くなり、先端面には開口が形成されている。
前記ノズルプレート１６は、この先端面において、前記
開口と前記ノズル１６ａの位置を一致させるように接着
剤により接着されている。

【００２２】圧電素子１７は、各インク圧力室１３の上
面（開放面）が閉塞するように取り付けられる積層型の
圧電素子であり、圧電・電歪効果を有するチタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなるシート
の両面に、スクリーン印刷により銀パラジウム等の陽電
極及び陰電極のパターン２６，２７が形成されている。

【００２３】前記圧電素子１７の前記電極パターン２
６，２７は、それぞれが図示しない電源供給端部を有し
ており、該電源供給端部は、フレキシブルプリント基板
２０を介して選択的に駆動パルス信号を出力する選択回
路２１と接続されている。更に、該選択回路２１はフレ
キシブルプリント基板２０を介して図示しないＣＰＵ等
が備えられたメイン基板と接続されている。そして、メ
イン基板から出力される駆動パルス信号及び選択信号に
応じて選択回路２１が駆動され、更に選択回路２１から
駆動電圧が各電極パターン２６，２７に供給されること
により、前記圧電素子１７の圧電セラミック層が変位
し、前記圧力室シート１２とベースプレート１０により
形成されるキャビティプレートのインク圧力室１３内の
圧力を変動させ、ノズルプレート１６に形成されたノズ
ル１６ａからインクを吐出させる。

【００２４】このインク吐出動作は、それぞれの圧電式
インクジェットヘッド２によって同時に行われ、かつ、
以上のように構成されるライン型インクジェットプリン
タ用ヘッドの全体は、図示しない揺動機構によって矢印
Ａ方向に揺動するので、記録紙Ｐ上にはライン単位で高
速な印字が行われる。

【００２５】次に、本実施形態の圧電式インクジェット
ヘッド２の構成を図８及び図９を用いて詳しく説明す
る。

【００２６】図８は、本実施形態に係るインクジェット
ヘッド２の縦断面図である。図８に示すように、インク
ジェットヘッド２は、キャビティプレート１２において
区画壁１４により区画された凹部が、圧電素子１７によ
り閉塞されてインク圧力室１３を形成しており、該イン
ク圧力室１３内で圧電素子１７の変形部が変形できるよ
うに構成されている。

【００２７】この圧電素子１７の構成を図９に示す。図
９は、図８におけるインクジェットヘッド２のＸ−Ｘ線
断面図であり、図９（ａ）が圧電素子１７に駆動電圧を
印加しない状態、図９（ｂ）が圧電素子１７に駆動電圧
を印加した状態の図である。

【００２８】圧電素子１７は、図９（ａ）に示すよう
に、圧電・電歪効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）系のセラミック材料からなる圧電シート１８上
に、第１電極２７と第２電極２６がスクリーン印刷され
ている。第１電極２７と第２電極２６は、圧電シート１
８の表面上で圧電シート１８の短手方向（図１の紙面に
垂直な方向）に延びて形成され、互いに図９（ａ）に示
すように圧電シート１８の長手方向に沿って所定の間隙
を有して配置されている。また、圧電シート１８の裏面
上にも同様に第１電極２７と第２電極２６が形成されて
おり、前記表面上の第１電極２７に対しては裏面の第１
電極２７が、また、前記表面上の第２電極２６に対して
は裏面の第２電極が圧電シート１８を挟んで対向するよ
うに配置されている。

【００２９】このような構成において、第１電極２７に
一定の駆動電圧を印加し、第２電極２６に逆極性となる
一定の駆動電圧をそれぞれ印加して圧電素子１７の駆動
を行う。なお、この駆動は、それぞれのインク圧力室１
３とそれに連通するノズル１６ａによる吐出に対して個
別に制御することができる。

【００３０】図９（ａ）に示すように、圧電素子１７は
その厚み方向に分極されており、図９（ａ）の矢印に示
す分極方向を有する。すなわち、電界方向が分極方向と
直交する方向になるように配置され、いわゆるシェアモ
ードタイプの構成となっている。

【００３１】以上のように構成された圧電素子１７に対
する駆動を行うため、図９（ｂ）に示すように、第１電
極２７にプラス電圧を、また、第２電極２６にマイナス
電圧を印加する。すると、第１電極２７と両隣の第２電
極２６に挟まれた圧電素子２の変形領域が、厚みすべり
を生じて変形し、第１電極２７の存在する部分を、外部
方向に凸となる状態に移動させるように作用する。これ
により、インク圧力室１３の容積が増大し、インク圧力
室１３内のインクの圧力は低下して、インク溜まり１５
のインクをインク圧力室１３に吸引する。

【００３２】次に、第１電極２７に対する駆動電圧の印
加を停止すると、前述の厚みすべりによる変形が行われ
なくなり、再び図９（ａ）の状態に戻るように作用す
る。これによりインク圧力室１３の容積が元に戻り、イ
ンク圧力室１３内のインクの圧力が増加して、インク圧
力室１３内のインクがノズル１６ａからインク滴として
外部に噴射される。

【００３３】以上のような駆動電圧の値と圧電素子１７
の変形量との間には比例関係があり、この変形量及びイ
ンクの特性等によって決定されるインクの滴量と、前記
駆動電圧の値との間にも所定の相関関係が存在する。ま
た、インクの滴量の多少によって記録画像の濃淡が変化
する。従って、所望の濃淡を得るためのインク滴量が分
かれば、この滴量を得るように圧電素子１７の駆動電圧
を選択することにより、印字画像の階調を制御すること
ができる。

【００３４】以下、図１乃至図６を参照して、本実施形
態のインクジェットプリンタにおける階調制御について
詳しく説明する。

【００３５】図１は本実施形態の階調制御部の概略構成
を示すブロック図、図２は図１のブロック図における選
択回路の一例を示す回路図、図３は図１のブロック図に
おける駆動波形生成回路から出力される圧電素子１７に
印加する駆動電圧の波形パターンを示す図、図４は図１
のブロック図における選択回路による波形選択例を示す
図、図５は図１のブロック図におけるＣＰＵ３１から出
力されるマスクデータと階調の関係を示す図、図６は本
実施形態の階調制御によるインク滴量のモデルを示す図
である。

【００３６】図１に示す駆動波形生成手段としての駆動
波形生成回路３０は、一定の周期（本実施形態では一例
として１６ｋＨｚ）で図３に示すような６つのパルス波
形を生成する回路である。従って、本実施形態では、１
つのドットは最大で６つのインク滴を着弾させて形成さ
れる。

【００３７】図３に示すように、まず、第１のパルスａ
は、電圧値Ｖａ、パルス幅ΔＴａのパルスであり、この
電圧値Ｖａ及びパルス幅ΔＴａは、第１のパルスａが圧
電素子に印加された場合に、最高濃度の１／２の濃度に
相当するインクの滴量が吐出されるように設定する。

【００３８】以下同様に、第２のパルスｂは、第２のパ
ルスｂが圧電素子に印加された場合に、最高濃度の１／
４の濃度に相当するインクの滴量が吐出されるように設
定された電圧値Ｖｂとパルス幅ΔＴｂを有するパルスで
あり、第３のパルスｃは最高濃度の１／８の濃度に相当
するインクの滴量が吐出されるように設定された電圧値
Ｖｃとパルス幅ΔＴｃを、第４のパルスｄは最高濃度の
１／１６の濃度に相当するインクの滴量が吐出されるよ
うに設定された電圧値Ｖｄとパルス幅ΔＴｄを、第５の
パルスｅと第６のパルスｆは最高濃度の１／３２の濃度
に相当するインクの滴量が吐出されるように設定された
電圧値Ｖｅパルス幅ΔＴｅを、それぞれ有するパルスで
ある。なお、これらのパルスの電圧値とパルス幅は、実
験に基づいて設定される。

【００３９】再び図１に戻り、駆動波形生成回路３０
は、以上のようなパルス信号ａ〜ｆを１６ｋＨｚの周期
で常に生成して出力しており、出力されたパルス信号ａ
〜ｆは、図１に示す駆動波形選択手段としての選択回路
２１に供給される。

【００４０】選択回路２１は、ＣＰＵ３１から出力され
るマスクデータに基づいて、前記駆動波形生成回路３０
から出力されるパルス波形を選択して圧電素子１７に供
給する回路である。なお、図１では便宜上、３つの選択
回路２１ａ〜２１ｃしか示していないが、実際には、各
ノズル１６ａと連通するインク圧力室１３毎の圧電素子
１７の変形部に一対一で対応するように設けられてい
る。即ち、選択回路２１はノズル１６ａの数分だけ備え
られている。そして、全ての選択回路２１の構成は同一
である。なお、図１に示す圧電素子１７は、この圧電素
子１７のインク圧力室１３毎の変形部を示している。

【００４１】図２に選択回路２１ａの構成を示す。図２
に示すように、選択回路２１ａは、ＦＥＴトランジスタ
で構成されており、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ４０ａとＮ−ＭＯ
ＳＦＥＴ４０ｂを組み合わせたオフ電圧側のＣ−ＭＯＳ
トランスミッションゲートと、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｅ
とＮ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｆを組み合わせたオン電圧側の
Ｃ−ＭＯＳトランスミッションゲートとを備えている。

【００４２】前記オフ電圧側においては、Ｐ−ＭＯＳＦ
ＥＴ４０ａとＮ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｂを並列に接続し、
それぞれのゲート端子には、Ｃ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｃ、
４０ｄを介して、ＣＰＵ３１からマスクデータが入力さ
れる。また、オン電圧側においては、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ
４０ｅとＮ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｆを並列に接続し、それ
ぞれのゲート端子には、Ｃ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｇ、４０
ｈ、及びインバータ４０ｉを介して、ＣＰＵ３１からマ
スクデータが入力される。

【００４３】Ｃ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｃ、４０ｄを介して
供給されるマスクデータがＨｉｇｈレベルの信号の時
は、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ４０ａとＮ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｂ
は、共にソース・ドレイン間が導通せず、オフ電圧側の
経路４１ｄ１を閉じることになる。しかし、インバータ
４０ｉ及びＣ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｇ、４０ｈを介してＬ
ｏｗレベル信号が入力されるＰ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｅと
Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｆは共にソース・ドレイン間が導
通し、オン電圧側の経路４１ｄ２を開く。

【００４４】一方、Ｃ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｃ、４０ｄを
介して供給されるマスクデータがＬｏｗレベルの信号の
時は、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ４０ａとＮ−ＭＯＳＦＥＴ４０
ｂは、共にソース・ドレイン間が導通し、オフ電圧側の
経路４１ｄ１を開く。しかし、インバータ４０ｉ及びＣ
−ＭＯＳＦＥＴ４０ｇ、４０ｈを介してＨｉｇｈレベル
信号が入力されるＰ−ＭＯＳＦＥＴ４０ｅとＮ−ＭＯＳ
ＦＥＴ４０ｆは共にソース・ドレイン間が導通せず、オ
ン電圧側の経路４１ｄ２を閉じる。

【００４５】以上のように、選択回路２１ａは、ＣＰＵ
３１から供給されるマスクデータがＨｉｇｈレベルの信
号である場合には、オン電圧側の経路４１ｄ２を開き、
オフ電圧側の経路４１ｄ１を閉じる。そして、オン電圧
入力端子４３に前記駆動波形生成回路３０から出力され
た所定の電圧のパルス信号が供給されることにより、こ
のパルス信号が前記オン電圧側の経路４１ｄ２を経て圧
電素子１７の所定の変形部に供給される。

【００４６】また、ＣＰＵ３１から供給されるマスクデ
ータがＬｏｗレベルの信号である場合には、オフ電圧側
の経路４１ｄ１を開き、オン電圧側の経路４１ｄ２を閉
じる。そして、オフ電圧入力端子４２に供給されるオフ
電圧、即ち接地電圧が前記オフ電圧側の経路４１ｄ１を
経て圧電素子１７の所定の変形部に供給される。

【００４７】前記マスクデータは、図４に示すように、
８ビットデータ中の下位５ビット（ｂ４〜ｂ０）のデー
タと、最下位に加えた１ビットのデータとからなる６ビ
ットのデータにより階調データを２進数表記したもので
ある。例えば、階調データが０、即ち印字が行われない
場合には、マスクデータは「００００００」となる。ま
た、階調データが最高濃度の１／３２であるである場合
には、８ビットデータ中の下位５ビットの最下位ビット
ｂ０が１となり、これに全体の最下位ビットの０が加え
られて「００００１０」となる。以下、同様に、階調デ
ータ２／３２に対しては「０００１００」、階調データ
３／３２に対しては「０００１１０」、階調データ４／
３２に対しては「００１０００」、階調データ３１／３
２に対しては、「１１１１１０」となり、最後に階調デ
ータ３２／３２に対しては、「１１１１１１」となる。

【００４８】従って、マスクデータの最上位ビットｂ４
が図３に示す波形ａを選択するマスクデータであり、次
のビットｂ３が波形ｂ、ビットｂ２が波形ｃ、ビットｂ
１が波形ｄ、ビットｂ０が波形ｅ、最下位ビットが波形
ｆをそれぞれ選択するマスクデータである。

【００４９】このようなマスクデータを用いるには、印
字データ自体に含まれる階調データからマスクデータへ
の変換処理が必要となるが、この変換処理は、例えばパ
ーソナルコンピュータ等により実行され、変換された後
にインクジェットプリンタに供給されるものとする。

【００５０】図５にマスクデータによる駆動波形の選択
例を示す。図５（Ａ）は、駆動波形生成回路３０から出
力されるパルス信号を点線で示し、選択された波形を黒
く塗りつぶして示している。また、図５（Ｂ）は前記マ
スクデータであり、図５（Ｃ）は（Ｂ）のマスクデータ
に対応して実際にＣＰＵ３１から出力されるパルス信号
を示す。

【００５１】例えば、マスクデータが図５（Ｂ）に示す
ように「１０００００」であった場合には、駆動波形生
成回路３０から出力されるパルス信号ａと同期取りされ
た選択パルス信号が図５（Ｃ）に示すようにＣＰＵ３１
から出力されＡＮＤ回路３３に供給される。ＡＮＤ回路
３３は、各選択回路２１ａ〜２１ｃに対応した複数のＡ
ＮＤ回路３３ａ〜３３ｃからなり、前記選択パルス信号
は、全てのＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｃに供給されること
になる。しかし、各ＡＮＤ回路３３ａ〜３３ｃには、Ｃ
ＰＵ３１からノズル選択信号が各々独立に供給されてお
り、ＣＰＵ３１は、Ｈｉｇｈレベルのノズル選択信号を
供給するＡＮＤ回路を図３に示す１周期毎に切り換え
る。例えば、最初の１周期はＡＮＤ回路３３ａに対して
Ｈｉｇｈレベルのノズル選択信号が出力され、次の１周
期はＡＮＤ回路３３ｂに対して、更に次の１周期はＡＮ
Ｄ回路３３ｃに対してＨｉｇｈレベルのノズル選択信号
が出力される。

【００５２】従って、前記マスクデータ「１００００
０」が第１番目のノズル１６ａに対してのデータであ
り、第１番目のノズル１６ａについての制御を有効にす
るために、ＣＰＵ３１からＡＮＤ回路３３ａに対してＨ
ｉｇｈレベルのノズル選択信号が出力されたとすると、
前記マスクデータ「１０００００」に対応した図５
（Ｃ）に示す選択パルス信号は、選択回路２１ａのみに
供給されることになる。

【００５３】選択回路２１ａにおいては、上述したよう
に、マスクデータが「１」の期間、即ち選択パルス信号
がＨｉｇｈレベルの期間だけ、駆動波形生成回路３０か
ら出力されるパルス信号を圧電素子１７に印加する。こ
こで、前記選択パルス信号は、駆動波形生成回路３０か
ら出力されるパルス信号ａと同期が採られ、パルス信号
ａと同じパルス幅を有しているので、結局、パルス信号
ａが出力される期間だけ図２に示すオン電圧側の経路４
１ｄ２が開き、オン電圧供給端子４３に供給されるパル
ス信号ａの電圧Ｖａが圧電素子１７に供給される。これ
により、電圧Ｖａに対応した量だけ圧電素子１７が変形
し、当該変形の量に応じた量のインクが、インク圧力室
１３内に引き込まれる。そして、前記パルス信号ａの印
加後は接地電圧が圧電素子１７に印加されるので、前記
引き込まれたインクがノズル１６ａから吐出される。こ
の吐出の結果、図６の（ａ）に示すように、記録紙Ｐに
は最高濃度の１／２の滴量のインクが吐出され、最高濃
度の１／２の濃度の点が印字されることになる。

【００５４】また、次のドットのマスクデータが図５
（Ｂ）に示すように「０１０１００」であった場合に
は、駆動波形生成回路３０から出力されるパルス信号ｂ
及びｄと同期取りされた選択パルス信号が図５（Ｃ）に
示すようにＣＰＵ３１から出力されＡＮＤ回路３３に供
給される。一方、ＣＰＵ３１からはＡＮＤ回路３３ｂに
対してＨｉｇｈレベルのノズル選択信号が出力される。
従って、前記マスクデータ「０１０１００」に対応した
図５（Ｃ）に示す選択パルス信号は、選択回路２１ｂの
みに供給されることになる。

【００５５】この選択パルス信号は、パルス信号ｂ及び
ｄと同期が採られ、パルス信号ｂ及びｄと同じパルス幅
を有しているので、選択回路２１ｂにおいては、パルス
信号ｂが出力される期間とパルス信号ｄが出力される期
間だけ、図２に示すオン電圧側の経路４１ｄ２が開き、
オン電圧供給端子４３に供給されるパルス信号ｂの電圧
Ｖｂとパルス信号ｄの電圧Ｖｄが圧電素子１７に印加さ
れる。これにより、電圧Ｖｂに対応した量だけ圧電素子
１７が変形し、当該変形の量に応じた量のインクが、イ
ンク圧力室１３内に引き込まれる。そして、前記パルス
信号ｂの印加後は接地電圧が圧電素子１７に印加される
ので、前記引き込まれたインクがノズル１６ａから吐出
される。次に、電圧Ｖｄに対応した量だけ圧電素子１７
が変形し、当該変形の量に応じた量のインクが、インク
圧力室１３内に引き込まれる。そして、前記パルス信号
ｄの印加後は接地電圧が圧電素子１７に印加されるの
で、前記引き込まれたインクがノズル１６ａから吐出さ
れる。このような吐出の結果、図６の（ｂ）に示すよう
に、記録紙Ｐには最高濃度の１／４の滴量のインクと１
／１６の滴量のインクが重ねて吐出され、合計で５／１
６の滴量のインクが吐出されたことになり、最高濃度の
５／１６の濃度の点が印字されることになる。

【００５６】また、次のドットに対するマスクデータが
図５（Ｂ）に示すように「１１１１１１」であった場合
には、駆動波形生成回路３０から出力される各パルス信
号ａ〜ｆと同期取りされた選択パルス信号が図５（Ｃ）
に示すようにＣＰＵ３１から出力され、ＡＮＤ回路３３
に供給される。一方、ＣＰＵ３１からはＡＮＤ回路３３
ｃに対してＨｉｇｈレベルのノズル選択信号が出力され
る。従って、前記マスクデータ「１１１１１１」に対応
した図５（Ｃ）に示す選択パルス信号は、選択回路２１
ｃのみに供給されることになる。

【００５７】この選択パルス信号は、パルス信号ａ〜ｆ
と同期が採られ、パルス信号ａ〜ｆと同じパルス幅を有
しているので、選択回路２１ｃにおいては、パルス信号
ａ〜ｆが出力される期間だけ、図２に示すオン電圧側の
経路４１ｄ２が開き、オン電圧供給端子４３に供給され
るパルス信号ａ〜ｆの電圧Ｖａ〜Ｖｆが圧電素子１７に
印加される。これにより、電圧Ｖａ〜Ｖｆが印加される
毎に、印加された電圧に対応した量だけ圧電素子１７が
変形し、当該変形の量に応じた量のインクが、インク圧
力室１３内に引き込まれる。そして、それぞれのパルス
信号ａ〜ｆの印加後にはそれぞれ接地電圧が圧電素子１
７に印加されるので、前記引き込まれたインクがノズル
１６ａから吐出される。このような吐出の結果、図６の
（ｃ）に示すように、記録紙Ｐには最高濃度の１／２、
１／４、１／８、１／１６、１／３２、１／３２の滴量
のインクが重ねて吐出され、合計で３２／３２の滴量の
インクが吐出されたことになり、最高濃度の点が印字さ
れることになる。

【００５８】以下、同様にして全てのノズル１６ａにお
いて、３３段階に階調制御されたインク吐出が行われる
ことになる。

【００５９】以上のように本実施形態においては、駆動
波形生成回路３０から、最高濃度の１／２、１／４、１
／８、１／１６、１／３２、１／３２の濃度が得られる
電圧値とパルス幅を持ったパルス信号が出力され、階調
データに対応したマスクデータにより、これらのパルス
信号が選択されて圧電素子１７に印加されるので、１ド
ット当たり３３段階の階調表現が可能である。

【００６０】従って、本実施形態のインクジェットプリ
ンタにおいては、１ドットにつき僅か６つのパルス信号
を印加するだけで、３３段階もの濃度調整を行うことが
でき、印字の多階調化と高速化の両立を図ることができ
る。

【００６１】これに対し、従来のインクジェットプリン
タにおいては、１回のインク吐出における滴量が一定で
あったために、３３段階の濃度調整を行おうとすると、
１回の吐出における滴量を最高濃度の１／３２の濃度が
得られる滴量に設定し、最高で１周期中に３２回のイン
ク吐出を行う必要がある。従って、現在の圧電素子１７
の性能では、１回の吐出当たり１０μｓｅｃ程度の速度
が限界であり、また、次の吐出まで１０μｓｅｃ程度の
時間を空ける必要があるため、３２回の吐出を行うに
は、６４０μｓｅｃの時間を要する。従って、１ドット
当たり、１．５６３ｋＨｚ程度の低い周期でしか印字を
行うことができない。

【００６２】これに対し、本実施形態のインクジェット
プリンタによれば、最高でも６回の吐出で良く、所要時
間は１２０μｓｅｃとなる。従って、１ドット当たり
８．３ｋＨｚもの極めて高い周期で印字を行うことがで
きる。

【００６３】なお、上述した実施形態の変形例として、
記録材の種類を判別する記録材種類判別手段を備え、例
えば使用される記録材がＯＨＰシートのように殆どイン
クを吸収しない記録材の場合には、同じ階調データであ
っても、電圧値の小さいパルス信号を生成するように構
成しても良い。また、使用者の入力により、使用する記
録材がインクの吸収率の大きい記録材であることが判明
した場合には、同じ階調データであっても、電圧値の大
きいパルス信号を生成するように構成しても良い。この
ように構成することにより、記録材の種類によらず、良
好な階調表現を行うことができる。

【００６４】また、上述した実施形態では、駆動パルス
の波形の形状を急峻な立ち上がりと立ち下がりを有する
矩形はとしているが、波形の立ち上がりと立ち下がりを
比較的ゆっくりと変化させた台形波を用いても良い。

【００６５】また、上述した実施形態では３３段階に濃
度を調整する例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、圧電素子の性能、インクジェッ
トヘッドのノズル数等を勘案して適宜の数に調整するこ
とができる。

【００６６】また、上述した実施形態においては、電界
方向が分極方向と直交する方向になるように配置され
た、いわゆるシェアモードタイプの圧電素子を用いた構
成について説明したが、電界方向が分極方向と一致する
方向になるように配置された、伸縮モード、ユニモルフ
モード、あるいはバイモルフモードで変形する圧電素子
を用いた構成にしてもよい。更に、シェアモードとユニ
モルモードを複合させた構成としたり、バイモルフモー
ドと伸縮モードとを複合させた構成にしてもよい。

【００６７】なお、伸縮モードとは、分極している圧電
体に対してその分極方向に平行に電界を印加した時に当
該圧電体に生じる変形のモードであり、分極方向に平行
な方向に圧電体自体が伸縮することにより生じる変形モ
ードである。

【００６８】また、ユニモルフモードとは、分極してい
る圧電体の当該分極に垂直な面の一方に弾性体を固定す
ると共に分極方向と平行に電界を印加した時、圧電体が
面方向に伸縮し、弾性体がそれを拘束するように作用す
ることにより生じる撓み変形のモードである。

【００６９】また、バイモルフモードとは、厚さ方向の
同方向に分極された２層の圧電体のうち、一方の圧電体
に対して分極方向と反対方向に電界を印加すると共に、
他方の圧電体に対して、分極方向と同方向の電界を印加
した時、２層の圧電体が撓みを起こすことにより生じる
変形のモードである。

【００７０】また、上述した実施形態においては、圧力
室の容積を増加させ、インクをインク室から圧力室に流
入させた後、圧力室の容積を元に戻しインク滴を吐出さ
せる、いわゆる引き打ちを行う場合を説明したが、先に
圧力室内のインク容積を減少させ、インク滴を吐出させ
てからインクを供給する、いわゆる押し打ちを行うよう
にしてもよいし、それ以外の方法としてもよい。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に記載のインクジェット記録装
置によれば、駆動波形生成手段により、ピーク電圧値が
異なる複数の駆動波形を所定間隔で生成させる生成パタ
ーンを所定周期で繰り返すと共に、駆動波形選択手段に
より、記録情報に含まれる階調情報に応じて、前記生成
パターンにより生成される複数の駆動波形に基づく駆動
波形の選択を行うので、少ない駆動波形により多階調表
現が可能となり、印字の高速化と多階調化の両立を図る
ことができる。

【００７２】請求項２に記載のインクジェット記録装置
によれば、前記生成パターンにより生成される複数の駆
動波形のピーク電圧値を、最高の階調が得られる駆動波
形の前記ピーク電圧値に対して、１／ｎで表される所定
の減少倍率の電圧値に設定したので、インク吐出を行わ
ない段階を加えてｎ＋１段階の階調表現を行う場合で
も、ｎ個よりも少ない個数の駆動波形により階調制御を
行うことができ、印字の高速化と多階調化の両立を図る
ことができる。

【００７３】請求項３に記載のインクジェット記録装置
によれば、記録材種類判定手段により記録材の種類を判
定し、当該情報の検出または入力に基づいて駆動波形選
択手段により、前記判定された記録材の種類に応じて、
一の階調情報に対して選択する駆動波形を切り換えるの
で、記録材の種類によらず、旅行な階調表現が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る階調制御部の概略構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の階調制御部における選択回路の一例を示
す回路図である。

【図３】図１の階調制御部における駆動波形生成回路か
ら出力されるパルス信号を示す図である。

【図４】図１の階調制御部におけるＣＰＵから出力され
る階調データに対応したマスクデータの構成を示す図で
ある。

【図５】図１の階調制御部における選択回路によるパル
ス信号の選択例を示す図であり、（Ａ）は駆動波形生成
回路から出力されるパルス信号のうち選択されるパルス
信号を示す図、（Ｂ）はマスクデータの例を示す図、
（Ｃ）は（Ｂ）のマスクデータに対応してＣＰＵから出
力される選択パルス信号を示す図である。

【図６】図１の階調制御部により階調制御されて、吐出
されたインクの滴量をモデル化して示す図である。

【図７】本発明の一実施形態におけるライン型インクジ
ェットプリンター用ヘッドの構成を示す斜視図である。

【図８】本発明の一実施形態におけるインクジェットヘ
ッドの構成を示す断面図である。

【図９】図８のインクジェットヘッドの動作状態を示す
断面図であり、（ａ）は図８のＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）
は（ａ）の状態から一つのインク圧力室に対応する圧電
素子が変位した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２…圧電式インクジェットヘッド１２…キャビティプレート１３…インク圧力室１４…区画壁１６…ノズルプレート１６ａ…ノズル１７…圧電素子１８…圧電シート３０…駆動波形生成回路３１…ＣＰＵ３２…選択回路３３…ＯＲ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出する複数のノズルと、該ノ
ズルと連通する複数のインク圧力室と、該インク圧力室
内のインクに圧力変動を与える圧電素子と、該圧電素子
に対する所定のピーク電圧の駆動波形の供給と停止を記
録情報に応じて行う駆動手段とを備え、前記ノズルから
インクを吐出させるインクジェット記録装置であって、前記駆動手段は、前記ピーク電圧値が異なる複数の駆動波形を所定間隔で
生成させる生成パターンを所定周期で繰り返す駆動波形
生成手段と、記録情報に含まれる階調情報に応じて、前記生成パター
ンにより生成される複数の駆動波形に基づく駆動波形の
選択を行う駆動波形選択手段とを備えた、ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記生成パターンにより生成される複数
の駆動波形のピーク電圧値は、最高の階調が得られる駆
動波形の前記ピーク電圧値に対して、１／ｎで表される
所定の減少倍率の電圧値に設定されていることを特徴と
する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】記録材の種類を情報の検出または入力に
基づいて判定する記録材種類判定手段を更に備え、前記
駆動波形選択手段は、当該記録材種類判定手段により判
定した記録材の種類に応じて、一の階調情報に対して選
択する駆動波形を切り換えることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のインクジェット記録装置。