JP3965845B2 - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力室内の圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させて画像等を記録するインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置では、記録ヘッドを主走査方向に沿って移動させ、記録紙等の印刷記録媒体を副走査方向に沿って移動させ、これらの移動に連動して記録ヘッドからインク滴を吐出させることで記録紙上に画像や文字を記録する。このインクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッドは、インク滴を吐出させる複数のノズル開口と、各ノズル開口毎に設けられた複数の圧力室と、各圧力室に対応して形成されて圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる圧力発生素子とを備えている。そして、圧力発生素子に駆動パルスを印加すると、対応する圧力室内に圧力変動が生じてノズル開口からインク滴が吐出される。
【０００３】
このインクジェット式記録装置には、画像の高画質化と記録速度の向上とを両立させるため、異なる大きさのドットを形成し得るインク滴を同一のノズル開口から吐出させるようにしたものがある。この記録装置では、例えば、１ドットを形成するための時間として設定された一印刷周期内に、インク滴を吐出させるための駆動パルスを複数一連に含ませて駆動信号を構成し、駆動パルスを選択的に圧力発生素子に供給することで記録紙上に異なる大きさのドットを記録する。
【０００４】
また、上記の記録ヘッドは、ノズル開口でインクが空気に曝されているので、時間の経過に伴ってインク溶媒（例えば、水）が徐々に蒸発する。そして、インクの粘度が過度に上昇すると、吐出されたインク滴が正規の方向からずれた方向に飛翔してしまう。このため、インクジェット式記録装置では、インク滴が吐出しない程度にメニスカス（ノズル開口にて露出したインクの自由表面）を微振動させることでノズル開口付近のインクを攪拌し、インクの増粘を防止している。このようなインクの攪拌は記録動作に連動してなされ、１行の記録期間中においても印字内微振動として行われる。例えば、一印刷周期内に、メニスカスの微振動を生じさせる波形形状に設定された微振動パルスと上記の駆動パルスとを一連に含ませて駆動信号を構成し、インク滴を吐出しないノズル開口の圧力発生素子には微振動パルスを供給する。
【０００５】
上記の駆動パルスや微振動パルスの選択は、例えば、印字データに基づいてなされる。すなわち、駆動信号を複数のパルス信号から構成し、印字データに基づいて必要なパルス信号を選択的に圧力発生素子に供給する。
このため、圧力発生素子の作動制御に先立って当該ドットの階調データをラッチ回路にラッチさせている。
【０００６】
さらにまた、圧力発生素子として圧電振動子を用いた記録ヘッドでは、この圧電振動子に対して長時間に亘って駆動信号が供給されなかった場合、圧電振動子の電荷が放電により減少し、圧電振動子の電位レベルが下がってしまう。このため、一印刷周期の初期で充電指令信号を記録ヘッドに供給して圧電振動子を充電し、圧電振動子の電位レベルの過剰な低下を防止するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のインクジェット式記録装置では、記録速度の一層の向上が求められており、１ドットを記録するために設定された一印刷周期を短くする試みがなされている。
【０００８】
この場合、一印刷周期の全域に亘って上記の駆動パルスや微振動パルスを配置することにより周期を短くすることができるが、駆動パルスや微振動パルスを全域に亘って配置してしまうと、上記の充電指令信号や記録するドットのラッチ信号といった準備信号、つまり、圧電振動子の作動制御に先立って記録ヘッドに供給される信号の供給時間を確保することが困難となってしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、駆動信号の周期を短くでき、記録速度の一層の高速化が図れるインクジェット式記録装置提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子及びノズル開口に連通する圧力室とを備えた記録ヘッドと、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させる駆動パルス及びインク滴を吐出させない程度に圧力発生素子を作動させる微振動パルスを含んだ一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを有し、駆動パルスを圧力発生素子に印加することで圧力室に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録装置において、印刷周期内における作動制御であって、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させるための作動制御に先立って準備信号を記録ヘッドに供給する準備信号供給手段を設け、前記微振動パルスを、圧力室を定常状態から微振動状態に変化させる微振動変化要素と、微振動変化要素に続いて印加されて圧力室の微振動状態を維持させる微振動ホールド要素と、微振動ホールド要素に続いて印加されて圧力室を微振動状態から定常状態に復帰させる微振動復帰要素とを含ませて構成し、前記駆動信号発生手段は、微振動ホールド要素の少なくとも一部を印刷周期の初期に配置した駆動信号を発生し、前記準備信号供給手段は、印刷周期初期における微振動ホールド要素の発生期間中に前記準備信号を記録ヘッドに供給することを特徴とするインクジェット式記録装置であって、前記微振動パルスを微振動ホールド要素の途中で前後に二分割し、駆動信号発生手段は、微振動変化要素と微振動ホールド要素の前側部分とを含む第１微振動波形を一印刷周期における最後に配置すると共に、微振動ホールド要素の後側部分と微振動復帰要素とを含む第２微振動波形を一印刷周期における最初に配置した駆動信号を発生し、先の印刷周期における第１微振動波形と後の印刷周期における第２微振動波形を連続して圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子に微振動パルスを印加するように構成し、前記準備信号を、ドット毎の階調データを取得させるためのパルス信号であるラッチ信号としたことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、代表的なインクジェット式記録装置であるインクジェット式プリンタの機能ブロック図である。
【００１８】
例示したインクジェット式プリンタは、プリンタコントローラ１とプリントエンジン２とから構成されている。
【００１９】
プリンタコントローラ１は、図示しないホストコンピュータ等からの印刷データ等を受信するインターフェース（以下、外部Ｉ／Ｆという）３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、発振回路７と、記録ヘッド８に印加するための駆動信号（ＣＯＭ）を発生する駆動信号発生回路９と、階調データや駆動信号等をプリントエンジン２に送信するためのインターフェース（以下、内部Ｉ／Ｆという）１０とを備えている。
【００２０】
外部Ｉ／Ｆ３は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ３からは、ホストコンピュータに対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）等を出力することができる。
【００２１】
ＲＡＭ４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファには、外部Ｉ／Ｆ３が受信したホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部６によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、ドット毎の階調データ（ドットパターンデータ）が展開される。
【００２２】
ＲＯＭ５は、制御部６によって実行される各種制御ルーチンとフォントデータ、グラフィック関数、及び、各種手続き等を記憶している。
【００２３】
制御部６は、受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードデータに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。また、制御部６は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ５内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータをドット毎の階調データ（ドットパターンデータ）に展開する。本実施形態における階調データは、２ビットデータで構成してある。
【００２４】
この展開された階調データは出力バッファに記憶されて、記録ヘッド８の１行分に相当する階調データが得られると、この１行分の階調データは、内部Ｉ／Ｆ１０を介して記録ヘッド８にシリアル伝送される。出力バッファから１行分の階調データが出力されると、中間バッファの内容が消去されて、次の中間コードに対する変換処理が行われる。
【００２５】
また、制御部６は、本願発明の準備信号供給手段としても機能し、一印刷周期内における圧電振動子１３の作動制御に先立って準備信号を記録ヘッド８に供給する。詳しくは、制御部６は、シフトレジスタ１４にセットされた階調データをラッチ回路１５にラッチさせるためのラッチ信号（ＬＡＴ）と、圧電振動子１３の電位レベルの過剰な低下を防止するための充電指令信号（ＮＣＨＧ）とを発生し、記録ヘッド８に供給する。さらに、制御部６は、タイミング信号発生手段の一部を構成し、上記のラッチ信号やチャンネル信号（ＣＨ）を、駆動信号を構成する各パルスの供給開始タイミングで発生する。
【００２６】
駆動信号発生回路９は、本願発明における駆動信号発生手段として機能し、駆動パルスや微振動パルスを構成する複数のパルス信号を一連に接続した駆動信号を発生する。なお、この駆動信号については、後で詳しく説明する。
【００２７】
プリントエンジン２は、紙送り機構１７と、キャリッジ機構１８と、記録ヘッド８とを備えている。
【００２８】
紙送り機構１７は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙等の印刷記録媒体を副走査方向に順次送りだすものである。
【００２９】
キャリッジ機構１８は、記録ヘッド８を搭載するキャリッジと、このキャリッジを、タイミングベルト等を介して走行させるパルスモータ等からなり、記録ヘッド８を主走査方向に沿って移動させるものである。
【００３０】
記録ヘッド８は、例えば、図２に示すように、流路ユニット２１とアクチュエータユニット２２とから概略構成される。
【００３１】
流路ユニット２１は、インク供給口２３となる通孔及び第１ノズル連通孔２４となる通孔を開設したインク供給口形成基板２５と、インク室２６を形成する通孔及び第２ノズル連通孔２７となる通孔を開設したインク室形成基板２８と、複数（例えば、６４個）のノズル開口２９…を副走査方向に沿って開設したノズルプレート３０等から構成してある。そして、インク室形成基板２８の前面側（図では下側）にノズルプレート３０を、裏面側（図では上側）にインク供給口形成基板２５をそれぞれ配置して、インク室形成基板２８とノズルプレート３０との間、及び、インク室形成基板２８とインク供給口形成基板２５との間に接着層３１を挟み、これらのインク供給口形成基板２５、インク室形成基板２８及びノズルプレート３０を一体化してある。
【００３２】
アクチュエータユニット２２は、弾性板として機能する第１の蓋部材３４と、圧力室３５となる通孔を開設したスペーサ部材３６と、供給側連通孔３７を形成するための通孔及び第１ノズル連通孔２４を形成するための通孔を開設した第２の蓋部材３８と、本願発明の圧力発生素子の一種である圧電振動子１３等から構成してある。そして、スペーサ部材３６の裏面に第１の蓋部材３４を、前面に第２の蓋部材３８をそれぞれ配置して第１の蓋部材３４と第２の蓋部材３８とでスペーサ部材３６を挟んで一体化してある。
【００３３】
圧電振動子１３は、第１の蓋部材３４の裏面側に形成されている。例示した圧電振動子１３は、たわみ振動モードの圧電振動子１３であり、充電により収縮して容積を少なくするように圧力室３５を変形させ、放電により伸長して容積を増すように圧力室３５を変形させる。そして、この圧電振動子１３は、第１の蓋部材３４の裏面に形成された共通電極３９と、この共通電極３９の裏面に積層させて形成された圧電体層４０と、各圧電体層４０の裏面に形成された駆動電極４１とから構成される。この圧電振動子１３は、ノズル開口２９に対応して複数（例えば６４個）形成されている。
【００３４】
このような構成を有する記録ヘッド８では、インク室２６から圧力室３５を通ってノズル開口２９に至る一連のインク流路がノズル開口２９毎に形成される。そして、圧電振動子１３を充電したり放電したりすることで対応する圧力室３５が収縮或いは膨張し、圧力室３５内のインクには圧力変動が生じる。この圧力室３５内におけるインク圧力を制御することで、ノズル開口２９からインク滴を吐出させたり、或いは、メニスカスを微振動させたりすることができる。
【００３５】
簡単に説明すると、圧電振動子１３を充電すると圧電振動子１３は縮んで第１の蓋部材３４が変形し、この第１の蓋部材３４の変形に伴って圧力室３５が収縮する。一方、充電された圧電振動子１３を放電すると、圧電振動子１３が伸長して第１の蓋部材３４が戻り方向に変形し、圧力室３５を膨張させる。そして、駆動信号中の駆動パルス（後述）が印加されると、定常状態にある圧力室３５が一旦膨張された後に急激に収縮されるため、圧力室３５内におけるインク圧力が急激に上昇し、ノズル開口２９からインク滴が吐出される。また、駆動信号中の微振動パルスが印加されると、インク滴が吐出されない程度に圧力室３５が膨張・収縮されて、メニスカスがインク吐出方向、あるいはインク引き込み方向に僅かに移動して微振動し、ノズル開口２９付近のインクが攪拌されて、インクの増粘が防止される。
【００３６】
次に、図１及び図３を参照して記録ヘッド８の電気的構成について説明する。なお、図３では、図１に記載されている制御ロジック４９やレベルシフタ５０を省略している。
【００３７】
この記録ヘッド８は、第１シフトレジスタ４４及び第２シフトレジスタ４５からなるシフトレジスタ１４と、第１ラッチ回路４６及び第２ラッチ回路４７からなるラッチ回路１５と、デコーダ４８と、制御ロジック４９と、レベルシフタ５０と、第１スイッチ回路５１及び第２スイッチ回路５２からなるスイッチ回路５３と、オア（ＯＲ）ゲート５４と、圧電振動子１３とを備えている。
【００３８】
そして、シフトレジスタ１４、ラッチ回路１５、デコーダ４８、スイッチ回路５３、及び、圧電振動子１３は、それぞれ記録ヘッド８の各ノズル開口２９…に対応して複数設けられる。例えば、図３に示すように、第１シフトレジスタ素子４４Ａ〜４４Ｎと、第２シフトレジスタ素子４５Ａ〜４５Ｎ、第１ラッチ素子４６Ａ〜４６Ｎと、第２ラッチ素子４７Ａ〜４７Ｎと、デコーダ素子４８Ａ〜４８Ｎと、第１スイッチ素子５１Ａ〜５１Ｎと、第２スイッチ素子５２Ａ〜５２Ｎと、オアゲート５４Ａ〜５４Ｎと、圧電振動子１３Ａ〜１３Ｎとから構成される。
【００３９】
そして、この記録ヘッド８は、プリンタコントローラ１からの階調データ（ＳＩ）に基づいてインク滴を吐出したり、メニスカスを微振動させたりする。
【００４０】
即ち、プリンタコントローラ１からの階調データ（ＳＩ）は、発振回路７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、内部Ｉ／Ｆ１０から第１シフトレジスタ４４及び第２シフトレジスタ４５にシリアル伝送される。プリンタコントローラ１からの階調データは、例えば、（１０）、（０１）等の２ビットデータであり、各ドット毎、即ち、各ノズル開口２９毎に設定される。そして、全てのノズル開口２９…に関する下位ビット（ビット０）のデータが第１シフトレジスタ素子４４Ａ〜４４Ｎに入力され、全てのノズル開口２９…に関する上位ビット（ビット１）のデータが第２シフトレジスタ素子４５Ａ〜４５Ｎに入力される。
【００４１】
第１シフトレジスタ４４には第１ラッチ回路４６が電気的に接続され、第２シフトレジスタ４５には第２ラッチ回路４７が電気的に接続されている。そして、プリンタコントローラ１からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ回路１５に入力されると、第１ラッチ回路４６は階調データの下位ビットのデータをラッチし、第２ラッチ回路４７は階調データの上位ビットをラッチする。即ち、各シフトレジスタ素子４４Ａ〜４４Ｎ，４５Ａ〜４５Ｎに入力された階調データは、各ラッチ素子４６Ａ〜４６Ｎ，４７Ａ〜４７Ｎにラッチされる。
【００４２】
ここで、上記のラッチ信号は、階調データ（ドットパターンデータ）をラッチ回路１５にラッチさせるために圧電振動子１３の作動制御に先立って供給される信号であり、本願発明における準備信号の一種である。また、上記の動作を行う第１シフトレジスタ４４及び第１ラッチ回路４６と、第２シフトレジスタ４５及び第２ラッチ回路４７の組は、それぞれが記憶回路を構成し、デコーダ４８に入力される前の階調データを一時記憶する。
【００４３】
各ラッチ回路１５でラッチされた階調データは、デコーダ４８、詳しくは、デコーダ素子４８Ａ〜４８Ｎに入力される。このデコーダ４８は、２ビットの階調データを翻訳して５ビットの印字データを生成する。そして、このデコーダ４８は、印字データ生成手段として機能し、階調データから印字データを生成する。
【００４４】
この印字データの各ビットは、図４に示す駆動信号（ＣＯＭ）の第１パルス６１〜第５パルス６５に対応しており、各パルス信号を選択するためのパルス選択情報である。また、デコーダ４８には、制御ロジック４９からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック４９は、制御部６と共にタイミング信号発生手段として機能しており、ラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ）に基づいてタイミング信号を発生する。つまり、ラッチ信号やチャンネル信号を受信する毎にタイミング信号をデコーダ４８に出力する。
【００４５】
デコーダ４８によって翻訳された５ビットの印字データは、制御ロジック４９からのタイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次レベルシフタ５０に入力される。このレベルシフタ５０は、電圧増幅器として機能し、印字データが「１」の場合には、スイッチ回路５３を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。なお、印字データが「０」の場合には、昇圧された電気信号の出力は行わない。レベルシフタ５０で昇圧された「１」の印字データは、スイッチ手段として機能する第１スイッチ回路５１に供給される。この第１スイッチ回路５１の入力側には、駆動信号発生回路９からの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、第１スイッチ回路５１の出力側にはオアゲート５４を介して圧電振動子１３が接続されている。
【００４６】
この印字データは、第１スイッチ回路５１の作動を制御する。例えば、第１スイッチ回路５１に加わる印字データが「１」である期間中は、第１スイッチ回路５１が接続状態となって駆動信号が圧電振動子１３に印加され、この駆動信号に応じて圧電振動子１３が変形する。一方、第１スイッチ回路５１に加わる印字データが「０」の期間中は、レベルシフタ５０からは第１スイッチ回路５１を作動させるための電気信号が出力されないので、圧電振動子１３へは駆動信号が印加されない。要するに、印字データ「１」が設定された第１パルス６１〜第５パルス６５が選択的に圧電振動子１３に印加される。
【００４７】
そして、以上の説明から分かるように、本実施形態では、制御部６、シフトレジスタ１４、ラッチ回路１５、デコーダ４８、制御ロジック４９、レベルシフタ５０、及び、第１スイッチ回路５１が、パルス供給手段として機能しており、駆動信号を構成する各パルス（第１パルス６１〜第５パルス６５）を適宜選択し、この選択したパルスを圧電振動子１３に供給する。
【００４８】
また、第２スイッチ回路５２の入力側にも駆動信号発生回路９からの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、第２スイッチ回路５２の出力側にはオアゲート５４を介して圧電振動子１３が接続されている。そして、プリンタコントローラ１の制御部６からの充電指令信号（ＮＣＨＧ）が、図示しない電圧増幅器（例えば、レベルシフタ等）によって第２スイッチ回路５２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、第２スイッチ回路５２に入力される。
【００４９】
この充電指令信号（ＮＣＨＧ）は、上記したように圧電振動子１３を充電させるための制御信号、つまり、放電等によって減少した圧電振動子１３の電荷を補わせるための制御信号であり、本願発明における準備信号の一種である。例えば、印字データ「０」の状態が長時間に亘って続くなどにより駆動信号が印加されない状態が長時間続いた場合には、圧電振動子１３は少しずつ放電するため、振動子電位は時間の経過に伴って次第に降下する。そして、電位が過度に低くなった状態の圧電振動子１３に対して駆動信号を印加すると、圧電振動子１３の電位と駆動信号の電位との差が大きいので圧電振動子１３の電位が急激に上昇してしまい、インク滴の誤吐出や圧電振動子１３の破壊を引き起こす虞がある。このため、充電指令信号を記録ヘッド８の第２スイッチ回路５２に供給することにより、圧電振動子１３に駆動信号を印加して圧電振動子１３を駆動信号の電位レベルまで充電するようにしている。
【００５０】
次に、駆動信号及び階調表現方法について図４を参照して説明する。図４には、駆動信号の波形と駆動信号を用いた階調表現の方法が示されている。
【００５１】
駆動信号発生回路９が発生する駆動信号は、第１パルス６１から第５パルス６５までの各パルスを一連に接続することで構成される。
【００５２】
ここで、第２パルス６２、第３パルス６３及び第４パルス６４は、インク滴を吐出させるために圧電振動子１３を作動させる駆動パルスである。これらの各パルスは、何れも同一の波形形状をしており、基準電位である中間電位Ｖｍから最低電位ＶＬまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を降下させる膨張要素Ｐ１と、最低電位ＶＬを所定時間保持する膨張ホールド要素Ｐ２と、最低電位ＶＬから最大電位ＶＰまで急勾配で電位を上昇させる吐出要素Ｐ３と、最大電位ＶＰを所定時間保持する収縮ホールド要素Ｐ４と、最大電位ＶＰから中間電位Ｖｍまで電位を下降させる制振要素Ｐ５とを含んで構成されている。
【００５３】
また、第２パルス６２〜第４パルス６４の各パルスに関し、これらの各パルスは一定間隔で配置されている。即ち、パルス同士の間隔が同じである。例えば、第２パルス６２の膨張要素Ｐ１の始端から第３パルス６３の膨張要素Ｐ１の始端までの時間と、第３パルス６３の膨張要素Ｐ１の始端から第４パルス６４の膨張要素Ｐ１の始端までの時間とを比較した場合に、これらの時間が同じ時間となるように設定されている。そして、このようなパルス信号（駆動パルス信号）を圧電振動子１３に印加すると、各パルスが印加される毎に所定量の小インク滴がノズル開口２９から吐出される。
【００５４】
また、第２パルス６２よりも前に配置される第１パルス６１と、第４パルス６４よりも後に配置される第５パルス６５は、インク滴を吐出しない程度に圧電振動子１３を作動させる微振動パルスを構成するパルス信号である。この微振動パルスは、圧電振動子１３を作動させてインク滴を吐出させない程度に圧力室３５を膨張・収縮し、メニスカスを微振動させることでノズル開口２９付近のインクを攪拌し、この部分におけるインク粘度の過剰な増大を防止するために印加されるパルスである。
【００５５】
この微振動パルスは、圧力室３５の状態を定常状態（例えば、中間電位Ｖｍに対応する容積）から微振動状態（例えば、微振動電位ＶＰＮに対応する容積）まで比較的緩やかに変化させる第１微振動要素Ｐ１１（本願発明の微振動変化要素）と、微振動状態を所定時間に亘って保持する微振動ホールド要素Ｐ１２と、微振動ホールド要素Ｐ１２によって微振動状態が維持された圧力室３５を定常状態に復帰させる第２微振動要素Ｐ１３（本願発明の微振動復帰要素）とから構成される上に凸の台形状のパルスである。
【００５６】
本実施形態では、微振動パルスを微振動ホールド要素Ｐ１２の途中で前後に二分割している。そして、第１微振動要素Ｐ１１と微振動ホールド要素Ｐ１２の前側部分である第１微振動ホールド要素Ｐ１２ａとを含む第５パルス６５（本願発明の第１微振動波形）を一印刷周期における最後に配置している。従って、一印刷周期の終端部分には第１微振動ホールド要素Ｐ１２ａが配置される。一方、微振動ホールド要素Ｐ１２の後側部分である第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂと第２微振動要素Ｐ１３とを含む第１パルス６１（本願発明の第２微振動波形）を一印刷周期における最初に配置している。従って、一印刷周期の先頭部分には第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂが配置される。
【００５７】
上記の第１パルス６１の始端電位（第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂの電位）と第５パルス６５の終端電位（第１微振動ホールド要素Ｐ１２ａの電位）とは同電位であり、第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂの供給時間は、圧電振動子１３（圧力発生素子の一種）の作動制御に先立って供給される準備信号、例えば、上記のラッチ信号（ＬＡＴ）や充電指令信号（ＮＣＨＧ）を記録ヘッド８に供給するために必要な時間以上の長さに設定してある。
【００５８】
そして、印字内微振動を行わせる場合には、先の印刷周期における第５パルス６５と、後の印刷周期における第１パルス６１とを連続的に圧電振動子１３に印加する。言い換えれば、先の印刷周期における第５パルス６５（微振動パルスの前半部分）と、後の印刷周期における第１パルス６１（微振動パルスの後半部分）とを連結して微振動パルスを構成し、この微振動パルスを圧電振動子１３に供給する。
【００５９】
次に、各パルスを選択して多階調の記録を行う手順について図４〜図６に基づいて説明する。以下の説明では、ドットを記録しないで（つまり、インク滴の吐出を行わないで）メニスカスを微振動させる無ドット（階調値１）と、小インク滴を１回吐出させる小ドット（階調値２）と、小インク滴を２回吐出させる中ドット（階調値３）と、小インク滴を３回吐出させる大ドット（階調値４）の４パターンによって、階調表現を行う場合について説明する。
【００６０】
この場合、階調値１を（００）、階調値２を（０１）、階調値３を（１０）、階調値４を（１１）とすることで、各階調値を２ビットの階調データで表すことができる。
【００６１】
そして、階調値１の場合、つまり、メニスカスを微振動させる場合には、第１パルス６１と第５パルス６５とを順次圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値１を示す階調データ（００）をデコーダ４８によって翻訳させ、５ビットの印字データ（１０００１）を生成させる。そして、この印字データを構成する各ビットのデータを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。
【００６２】
この場合、まず、第１パルス６１の供給開始タイミングで制御部６（準備信号供給手段）はラッチ信号（ＬＡＴ）を発生して記録ヘッド８に供給する。このラッチ信号に基づいてラッチ回路１５はシフトレジスタ１４にセットされた階調データ（００）をラッチし、デコーダ４８はラッチされた階調データに基づいて印字データ（１０００１）を生成する。また、このラッチ信号を受信した制御ロジック４９は一印刷周期における１番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。制御ロジック４９からの１番目のタイミング信号を受信したデコーダ４８は、印字データの最上位ビットである印字データ（１）を出力し、この印字データ（１）に基づいて第１スイッチ回路５１は接続状態になる。これにより、第１パルス６１の供給が開始される。
【００６３】
次に、制御部６（準備信号供給手段）は、第１パルス６１の第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂが発生されている間に充電指令信号（ＮＣＨＧ）を発生し、記録ヘッド８に供給する。この充電指令信号により、全ての第２スイッチ回路５２が充電指令信号の供給期間に亘って接続状態になり、記録ヘッド８における全ての圧電振動子１３に駆動信号が印加される。従って、この充電指令信号により、階調データが与えられていない圧電振動子１３、例えば、モノクロ記録時におけるカラー記録用の圧電振動子１３など記録動作に関与していない圧電振動子１３が、第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂの電位レベルＶＰＮまで充電される。
【００６４】
第２パルス６２の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給する。このチャンネル信号に基づいて制御ロジック４９は一印刷周期における２番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。制御ロジック４９からの２番目のタイミング信号を受信したデコーダ４８は、印字データにおける上位から２ビット目の印字データ（０）を出力し、この印字データ（０）に基づいて第１スイッチ回路５１は非接続状態に切り替わる。これにより、駆動信号の圧電振動子１３への印加が停止されて圧電振動子１３の電位レベルは、第１パルス６１の終端電位である中間電位Ｖｍを保持する。
【００６５】
第３パルス６３の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給し、制御ロジック４９は３番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。そして、デコーダ４８は上位から３ビット目の印字データ（０）を出力し、第１スイッチ回路５１は非接続状態を維持する。従って、駆動信号の圧電振動子１３への印加が停止されたままとなり、圧電振動子１３の電位レベルは、第１パルス６１の終端電位である中間電位Ｖｍを保持する。
【００６６】
第４パルス６４の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給し、制御ロジック４９は４番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。そして、デコーダ４８は上位から４ビット目の印字データ（０）を出力し、第１スイッチ回路５１は非接続状態を維持する。従って、駆動信号の圧電振動子１３への印加が停止されたままとなり、圧電振動子１３の電位レベルは、第１パルス６１の終端電位である中間電位Ｖｍをさらに保持する。
【００６７】
第５パルス６５の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給する。そして、制御ロジック４９は５番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。これにより、デコーダ４８は最下位ビットの印字データ（１）を出力するので、第１スイッチ回路５１は接続状態に切り替わり、駆動信号の圧電振動子１３への印加が再開される。つまり、圧電振動子１３に第５パルス６５が印加される。
【００６８】
このように、階調値１（階調データ００）の場合には、駆動信号の中から第１パルス６１と第５パルス６５とが選択的に圧電振動子１３に印加される。そして、先の印刷周期の第５パルス６５と後の印刷周期の第１パルス６１とが連続的に圧電振動子１３に印加されることで微振動パルスが圧電振動子１３に印加され、この微振動パルスによってメニスカスが微振動し、ノズル開口２９付近のインクが撹拌される。
【００６９】
また、階調値２の場合、つまり、小ドットの記録を行う場合には、第１パルス６１と第３パルス６３（２番目の駆動パルス）と第５パルス６５とを順次圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値２を示す階調データ（０１）をデコーダ４８によって翻訳させ、５ビットの印字データ（１０１０１）を生成させる。そして、この印字データの各ビットのデータを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。
【００７０】
この場合、第１パルス６１の供給開始タイミングで制御部６はラッチ信号（ＬＡＴ）を記録ヘッド８に供給し、ラッチ回路１５は階調データ（００）をラッチし、デコーダ４８はラッチされた階調データに基づいて印字データ（１０１０１）を生成する。また、制御ロジック４９はラッチ信号の受信により１番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給し、デコーダ４８は１番目のタイミング信号の受信によって最上位ビットの印字データ（１）を出力する。この印字データ（１）に基づいて第１スイッチ回路５１は接続状態になり、第１パルス６１の供給が開始される。
【００７１】
第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂが供給されている間に制御部６は、充電指令信号（ＮＣＨＧ）を発生し、この充電指令信号によって階調データが与えられていない圧電振動子１３が微振動電位ＶＰＮとなる。
【００７２】
そして、この階調値２では、第２パルス６２の供給開始タイミングでデコーダ４８が出力する印字データが（０）となって第２パルス６２は圧電振動子１３に印加されず、第３パルス６３の供給開始タイミングで印字データが（１）となって第３パルス６３が圧電振動子１３に印加され、第４パルス６４の供給開始タイミングで印字データが（０）となって第４パルス６４は圧電振動子１３に印加されず、第５パルス６５の供給開始タイミングでデコーダ４８が出力する印字データが（１）となって第５パルス６５が圧電振動子１３に印加される。
【００７３】
これにより、駆動信号の中から第１パルス６１、第３パルス６３、及び、第５パルス６５が選択的に圧電振動子１３に印加されて、第３パルス６３に対応する小インク滴が吐出されて、記録紙上に小ドットが形成される。なお、このとき、第１パルス６１と第５パルス６５も印加されるが、インク滴の吐出には寄与しない。
【００７４】
同様に、階調値３の場合、つまり、中ドットの記録を行う場合には、例えば、第１パルス６１、第２パルス６２（１番目の駆動パルス）、第４パルス６４（３番目の駆動パルス）、及び、第５パルス６５を圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値３を示す階調データ（１０）をデコーダ４８によって翻訳させ、５ビットの印字データ（１１０１１）を生成させる。そして、この印字データの各ビットを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。これにより、駆動信号の中から第１パルス６１、第２パルス６２、第４パルス６４、及び、第５パルス６５が選択的に圧電振動子１３に印加されて、第２パルス６２と第４パルス６４とに対応して小インク滴が２回吐出し、記録紙上に中ドットが形成される。
【００７５】
同様に、階調値４の場合、つまり、大ドットの記録を行う場合には、例えば、第１パルス６１から第５パルス６５までの全てのパルスを圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値４を示す階調データ（１１）をデコーダ４８によって翻訳させて５ビットの印字データ（１１１１１）を生成させる。そして、この印字データの各ビットを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。これにより、駆動信号を構成する全パルス（第１パルス６１〜第５パルス６５）が圧電振動子１３に印加され、第２パルス６２と第３パルス６３と第４パルス６４とに対応して小インク滴が３回吐出されて記録紙上に大ドットが形成される。
【００７６】
このように、本実施形態では、一印刷周期の初期に微振動ホールド要素Ｐ１２の一部を構成する一定電位の第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂを配置している。そして、この第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂは、圧電振動子１３を変形（すなわち作動）させない波形要素であるので、駆動信号発生回路９が第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂを発生している期間を、準備信号供給手段としての制御部６からの準備信号（ラッチ信号や充電指令信号）の発生期間、つまり準備信号を記録ヘッド８へ供給するための期間として使用することができる。これにより、一印刷周期の全域に亘って駆動パルスや微振動パルスを配置しても、準備信号供給用の時間を確保することができる。従って、一印刷周期を短くすることができ、ひいては、記録速度の一層の高速化を図ることができる。
【００７７】
なお、以上の実施形態では、微振動パルスとして、圧力室３５を定常状態から収縮させ、この収縮状態を所定時間保持した後、膨張させて定常状態にさせるものについて説明したが、微振動パルスはこれに限らない。例えば、圧力室３５を定常状態から膨張させ、この膨張状態を所定時間保持した後、収縮させて定常状態にさせる微振動パルスであってもよい。この場合も微振動パルスは、インク滴を吐出させない程度の微振動を与えるものであるから、当該微振動パルスの微振動電位は、駆動パルスにおける最低電位ＶＬよりも少し高い電位に設定される。
【００７８】
また、微振動ホールド要素Ｐ１２に関し、この微振動ホールド要素Ｐ１２を途中で２分割し、後半部分の第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂを一印刷周期の先頭に配置した駆動信号を例示したが、微振動ホールド要素Ｐ１２を分割せずに一印刷周期の先頭に配置するように構成してもよい。
【００７９】
また、準備信号に関し、ラッチ信号（ＬＡＴ）と充電指令信号（ＮＣＨＧ）とを例示したが、準備信号もこれらの信号に限定されるものではない。この準備信号は、一印刷周期における圧電振動子１３（圧力発生素子）の作動制御に先立って供給される信号であればよい。
【００８０】
なお、上述した本発明の要旨の範囲内で種々の追加、変更等が可能である。例えば、記録ヘッド８に温度センサ７１及びＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器７２等によって構成した温度検出手段を設けてインク温度や環境温度を検出し、この検出温度に基づいて微振動パルスの波形形状を最適化するさせるようにしてもよい。即ち、この種の記録ヘッド８に用いられるインクは、一般的に、温度が高くなると粘度が減少し、温度が低くなると粘度が増大するという特性を有している。
【００８１】
そこで、制御部６（波形最適化手段）は、駆動信号発生回路９に補正信号を出力し、検出温度に最適な波形形状の微振動パルスを発生させるようにする。例えば、検出温度が基準温度（例えば常温）よりも低い場合には、中間電位Ｖｍと微振動電位ＶＰＮの電位差を大きくするなどしてメニスカスを積極的に振動させる。一方、検出温度が基準温度よりも高い場合には中間電位Ｖｍと微振動電位ＶＰＮの電位差を小さくするなどして圧電振動子１３の変形量を少なくし、メニスカスの振動を抑え気味にする。その結果、インクの粘度に対して最適な微振動を与えることができる。
【００８２】
また、上記の実施形態では、デコーダ４８によって階調データを印字データに翻訳するようにしたものを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、出力バッファに展開するドットパターンデータを上記の印字データと同じ内容のデータとし、このドットパターンデータをシフトレジスタ１４にセットする構成としてもよい。この場合、各パルスの供給開始タイミング毎にラッチ信号を発生させ、ラッチ回路１５でラッチしたデータに基づいて第１スイッチ回路５１をオンオフ制御する。
【００８３】
また、上記の実施形態では、一印刷周期内に３つの駆動パルスを配置した駆動信号を例示したが、駆動パルスの数は３つに限定されるものではない。例えば、２つや５つなど複数の駆動パルスを配置した駆動信号であってもよいし、１つの駆動パルスを配置した駆動信号であってもよい。
【００８４】
また、圧力発生素子として、いわゆるたわみ振動モードの圧電振動子１３を使用したが、これに代えて縦振動モードの圧電振動子を使用してもよい。なお、この縦振動モードの圧電振動子は、充電すると圧力室３５を膨張させる方向に収縮し、放電すると圧力室３５を収縮させる方向に伸長する振動子である。また、圧力室３５の容積を変化させる圧力発生素子は、圧電振動子１３に限定されるものではなく、圧電振動子１３と同様な変形特性を有する素子であればよい。すなわち、電位に応じて作動状態が変化し、駆動信号の印加が停止された際には、最後に印加された駆動信号の電位を保持する素子であれば圧力発生素子として用いることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次の効果を発揮する。すなわち、駆動信号発生手段は、圧力室の微振動状態を維持させる微振動ホールド要素の少なくとも一部を印刷周期の初期に配置した駆動信号を発生し、準備信号供給手段は、印刷周期の初期における微振動ホールド要素の発生期間中に上記準備信号を記録ヘッドに供給するので、印刷周期の初期の微振動ホールド要素を発生している期間は、駆動信号によって圧力発生素子は作動されず、この微振動ホールド要素の発生期間を準備信号発生手段からの準備信号を供給するための期間として使用することができる。これにより、印刷周期の全域に亘って駆動パルスや微振動パルスを配置しても準備信号供給用の時間を確保することができる。従って、印刷周期を短くすることができ、ひいては、記録速度の一層の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式プリンタの全体構成を示す構成説明図である。
【図２】記録ヘッドの機械的構造を示す構成説明図である。
【図３】記録ヘッド駆動回路の要部を示す回路図である。
【図４】駆動信号と階調値等との関係を示す説明図である。
【図５】駆動信号の各駆動パルスと階調データの転送タイミング等との関係を示すタイムチャートである。
【図６】駆動パルスの選択パターンを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ プリンタコントローラ
２ プリントエンジン
３ 外部インターフェース
４ ＲＡＭ
５ ＲＯＭ
６ 制御部
７ 発振回路
８ 記録ヘッド
９ 駆動信号発生回路
１０ 内部Ｉ／Ｆ
１３ 圧電振動子
１４ シフトレジスタ
１５ ラッチ回路
１７ 紙送り機構
１８ キャリッジ機構
２１ 流路ユニット
２２ アクチュエータユニット
２３ インク供給口
２４ 第１ノズル連通孔
２５ インク供給口形成基板
２６ インク室
２７ 第２ノズル連通孔
２８ インク室形成基板
２９ ノズル開口
３０ ノズルプレート
３１ 接着層
３４ 第１の蓋部材
３５ 圧力室
３６ スペーサ部材
３７ 供給側連通孔
３８ 第２の蓋部材
３９ 共通電極
４０ 圧電体層
４１ 駆動電極
４４ 第１シフトレジスタ
４５ 第２シフトレジスタ
４６ 第１ラッチ回路
４７ 第２ラッチ回路
４８ デコーダ
４９ 制御ロジック
５０ レベルシフタ
５１ 第１スイッチ回路
５２ 第２スイッチ回路
５３ スイッチ回路
５４ オアゲート
６１ 第１パルス
６２ 第２パルス
６３ 第３パルス
６４ 第４パルス
６５ 第５パルス
７１ 温度センサ
７２ Ａ／Ｄ変換器
Ｐ１２ 微振動ホールド要素
Ｐ１２ｂ 第２微振動ホールド要素

Claims (1)

1. 複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子及びノズル開口に連通する圧力室とを備えた記録ヘッドと、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させる駆動パルス及びインク滴を吐出させない程度に圧力発生素子を作動させる微振動パルスを含んだ一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを有し、駆動パルスを圧力発生素子に印加することで圧力室に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録装置において、
   印刷周期内における作動制御であって、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させるための作動制御に先立って準備信号を記録ヘッドに供給する準備信号供給手段を設け、
   前記微振動パルスを、圧力室を定常状態から微振動状態に変化させる微振動変化要素と、微振動変化要素に続いて印加されて圧力室の微振動状態を維持させる微振動ホールド要素と、微振動ホールド要素に続いて印加されて圧力室を微振動状態から定常状態に復帰させる微振動復帰要素とを含ませて構成し、
   前記駆動信号発生手段は、微振動ホールド要素の少なくとも一部を印刷周期の初期に配置した駆動信号を発生し、
   前記準備信号供給手段は、印刷周期初期における微振動ホールド要素の発生期間中に前記準備信号を記録ヘッドに供給することを特徴とするインクジェット式記録装置であって、
   前記微振動パルスを微振動ホールド要素の途中で前後に二分割し、
   駆動信号発生手段は、微振動変化要素と微振動ホールド要素の前側部分とを含む第１微振動波形を一印刷周期における最後に配置すると共に、微振動ホールド要素の後側部分と微振動復帰要素とを含む第２微振動波形を一印刷周期における最初に配置した駆動信号を発生し、
   先の印刷周期における第１微振動波形と後の印刷周期における第２微振動波形を連続して圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子に微振動パルスを印加するように構成し、
   前記準備信号を、ドット毎の階調データを取得させるためのパルス信号であるラッチ信号としたことを特徴とするインクジェット式記録装置。

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