JP3648598B2 - インク吐出制御方法およびインク吐出装置 - Google Patents
インク吐出制御方法およびインク吐出装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ等におけるインク吐出制御方法およびインキ吐出装置に関し、さらに詳しくは、電歪素子によりインク吐出圧力を発生する剪断モード型のインクジェットヘッドを用いて、階調数分のインクの液滴を吐出することにより１画素（ドット）を形成するマルチドロップ方式のインク吐出制御方法およびインキ吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、印刷しようとする画像に対して２以上の多値化を行い、多値化の結果として得られたドットのオン・オフ信号に基づいて、インクジェットヘッドの各インク吐出ノズルによる記録用紙等の記録媒体へのドットの形成を制御している。
【０００３】
インクジェットプリンタには、記録媒体上にインクを吐出するためのインク吐出装置が設けられる。
【０００４】
インク吐出装置におけるインク吐出の手法は、基本的には、インク吐出ノズルに至るインク通路において、きわめて短時間、インクを加圧することにより、加圧されたインクがノズル先端から液滴となって吐出されるというものであり、インクに加える圧力の発生メカニズムの相違により、電歪素子の圧電剪断歪み効果を用いて圧力を発生する方法や、熱により発生する気泡を用いて圧力を加える方法等が知られている。
【０００５】
電歪素子を用いてインク加圧力を発生するインク吐出装置として、たとえば特開昭６３−２４７０５１号公報に記載されているように、圧電材料を利用した剪断モード型のものがある。
【０００６】
剪断モード型のインク吐出装置は、図１に示すように、複数のインク加圧室(I)が並設されたインクジェットヘッド(2)と、各加圧室(I)ごとに複数の駆動パルスを選択的に印加することにより各加圧室(I)ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段である吐出制御装置(3)とを備えている。
【０００７】
インクジェットヘッド(2)の１例が、図２および図３に示されている。
【０００８】
ヘッド(2)は圧電材料製の直方体状のヘッド本体(4)を備えており、本体(4)には、その底壁のみを残して、多数のみぞ（スリット）(5)が１方向に等間隔をおいて形成されている。本体(4)の上面に、天板(6)が接着により固着されて、みぞ(5)の上部が塞がれている。本体(4)の前面（図２の左側の面）にノズル板(7)が固着されて、みぞ(5)の前部が塞がれている。各みぞ(5)の後部（図２の右側部）は、共通インク室(8)に連通している。そして、みぞ(5)の部分により、みぞ(5)の間の隔壁(9)で隔てられた加圧室(I)が形成されている。また、各加圧室(I)に対応するノズル板(7)の部分に、それぞれ、インク吐出ノズル(10)が形成されている。
【０００９】
各加圧室(I)において、両側の隔壁(9)面の約上半部に板状の駆動電極(11)が設けられ、これら２つの駆動電極(11)が天板(6)の後面に設けられた接続電極(12)に接続されている。ヘッド(2)は、制御装置(3)が設けられた図示しない基板に取り付けられ、各接続電極(12)がそれぞれ制御装置(3)に接続されている。これにより、各加圧室(I)の両側の駆動電極(11)が接続電極(12)を介して制御装置(3)に接続され、制御装置(3)から各加圧室(I)ごとに個別に駆動パルスが印加される。
【００１０】
本体(4)を構成する圧電材料は上下方向に分極処理されており、隔壁(9)の両側の駆動電極(11)間に電位差を与えることにより、分極方向と垂直な方向に電界が発生し、圧電剪断歪み効果により隔壁(9)が変形する。この隔壁(9)の変形により、加圧室(I)中に圧力波が発生し、ノズル(10)からインクが吐出される。
【００１１】
上記のような剪断モード型のインクジェットヘッド(2)は、その構造上、隣接する加圧室(I)から同時にインクを吐出することができない。隣接する加圧室(I)は隔壁(9)を共有しており、隣接する加圧室(I)から同時にインクを吐出しようとすると、クロストークが発生するからである。そのため、加圧室(I)を３つ以上のグループに分け、各グループから順次インクを吐出するヘッド(2)のインク吐出制御方法が提案されている。
【００１２】
次に、図１２および図１３を参照して、加圧室(I)をＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けた場合のインクの吐出制御動作について説明する。図１２はインクを吐出するときの隔壁(9)および加圧室(IA)(IB)(IC)の状態変化を示し、図１３はそのときに加圧室(IA)(IB)(IC)に印加される駆動パルスおよび駆動パルスにより発生する各隔壁(9)における駆動電極(11)間の電位差すなわち隣接する加圧室(IA)(IB)(IC)間の電位差を示している。
【００１３】
図１２において、加圧室を表す符号「I」の後の「A」、「B」および「C」は、グループ名を表している。加圧室は符号(I)で総称し、区別する必要があるときは、「I」の後に、グループ名を表す「A」、「B」あるいは「C」を付けることにする。図１２には、３つの加圧室(IA)(IB)(IC)だけが示されているが、各グループは、等間隔をおいて配置された複数の加圧室(I)よりなり、複数の加圧室(I)が、図１２の左から右に、(IA)(IB)(IC)(IA)(IB)(IC)………の順に並んでいる。そして、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、………の順に各グループの加圧室(I)から繰り返しインクが吐出される。
【００１４】
図１２および図１３は、Ｂグループの加圧室(IB)からインクを吐出する場合を示しており、図１３には、加圧室(IB)に印加される駆動パルス、加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB)とこれに隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差が示されている。
【００１５】
この場合、図１３に示すように、１滴のインクの吐出を制御する期間である単滴吐出制御期間ｔの最初に、加圧室(IB)に第１駆動パルスP1が印加され、その後に、加圧室(IA)(IC)に第３駆動パルスP3が印加される。第１駆動パルスP1の立ち下がりと、第３駆動パルスP3の立ち上がりとは、同時であり、第３駆動パルスP3のパルス幅（印加時間）τ3は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1の２倍である。
【００１６】
３つの加圧室(IA)(IB)(IC)のいずれにも駆動パルスが印加されていない場合は、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差は０であり、図１２(a)に示すように、隔壁(9)は変形のない正立状態であり、インク室(IB)は通常状態（自然状態）になっている。加圧室(IB)に第１駆動パルスP1が印加されると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間に正の電位差が生じるため、図１２(b)に示すように、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に隣接する加圧室(IA)(IC)側への変形が生じ、加圧室(IB)が拡張状態になる。加圧室(IB)に対する第１駆動パルスP1がなくなって、加圧室(IA)(IC)に第３駆動パルスP3が印加されると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間に負の電位差が生じるため、図１２(c)に示すように、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に加圧室(IB)側への変形が生じ、加圧室(IB)が収縮状態になる。第３駆動パルスP3がなくなると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差が０になり、図１２(a)に示すように、隔壁(9)が変形のない正立状態になって、インク室(IB)が通常状態に戻る。そして、このように加圧室(IB)が通常状態から拡張状態および収縮状態に所定時間保持された後に通常状態に戻ることにより、加圧室(IB)からノズル(10)を通して１滴のインクが吐出される。この場合、第１駆動パルスP1の立ち上がり時に加圧室(IB)が拡張することにより発生する共通インク室(8)からのインク流入による圧力波と、第３駆動パルスP3の立ち上がり時にインク室(IB)が拡張状態から急激に収縮することにより発生する圧力波により、インク吐出力が得られる。
【００１７】
インクの吐出速度（吐出力）は、加圧室(IB)を拡張状態にするときの駆動パルス（第１駆動パルスP1）のパルス幅（印加時間）τ1によって変わり、パルス幅τ1が、上記の圧力波が加圧室(IB)の長さ方向（図２の左右方向）を片道伝播する時間と等しい場合に、吐出速度が最大となる。たとえば、加圧室(IB)の長さをＬ、インク中の音速をＵとすると、パルス幅τ1が（Ｌ／Ｕ）のときに、吐出速度が最大となる。
【００１８】
上記のようにＢグループのある加圧室(IB)からインクを吐出する場合、Ｂグループの中でインクの吐出を行わない加圧室(IB)については、それに隣接する加圧室(IA)(IC)と同様に、第３駆動パルスP3が印加される。このため、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差は０であり、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に変形が生じず、加圧室(IB)の状態の変化も生じない。また、ＡグループまたはＣグループの加圧室(IA)(IC)からインクを吐出する場合についても、上記と同様である。
【００１９】
上記のインク吐出装置では、同一の加圧室(I)から印字データの階調数分の液滴を連続して吐出することによって１画素を形成するいわゆるマルチドロップ方式のインク吐出制御が行われる。
【００２０】
そのため、従来は、図１３に示す単滴吐出制御期間ｔを駆動周期とし、インクを吐出するグループの所定の加圧室(I)について、図１２および図１３に示す同じ動作を階調数分繰り返すようになっている。印字データの階調は、通常、０〜７の８階調であり、最大の階調数７の場合、図１２および図１３の動作が７回繰り返される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなマルチドロップ方式のインク吐出制御においては、インク吐出周波数を高くすると、周波数によっては、ノズル内でのメニスカス振動の影響や、インク加圧室内での残留圧力波の影響により、インクの吐出が不安定になりやすい。そのため、たとえば、連続吐出時の液滴の吐出速度や体積が変動して不均一となり、印字品質が低下するといった問題があった。
【００２２】
とくに上記の従来のインク吐出装置およびインク吐出制御方法では、単滴吐出制御期間を駆動周期として、印字データの階調数分、同じ駆動周期を繰り返すため、次に説明するように、階調数によって、インク吐出速度のばらつきおよび印字ドットの位置ずれが生じるという問題がある。
【００２３】
マルチドロップ方式によりインクの液滴量を制御するには、液滴が記録用紙の紙面に到達する時点、もしくは、それ以前に、複数の液滴が合体し、一体となっていることが望ましく、そのためには、１発目の液滴の吐出速度よりも後続の液滴の吐出速度の方が速くなるように制御することが必要である。理想的には、ｎ発目の吐出速度Ｖｎは、１発目の吐出速度をＶ１、吐出周期（駆動周期）をｔ、インクジェットヘッドから紙面までの距離をＬとすると、次の式の値になるように制御するとよい。
Ｖｎ＝Ｖ１／｛１−Ｖ１・ｔ・（ｎ−１）／Ｌ｝
個々の液滴の吐出速度は、第１駆動パルスのパルス幅で制御が可能であるが、インク加圧室が収縮状態から通常状態に戻ることにより発生した負圧がインク吐出後のインク加圧室の残留振動に影響を与え、また、個々の液滴の吐出周期が次の液滴吐出時のメニスカスの初期状態に影響を与え、結果として、様々なパラメータが吐出速度に影響を与えることになる。したがって、従来のように、単滴吐出制御期間を駆動周期として、印字データの階調数分、同じ駆動周期を繰り返すだけでは、小液滴から大液滴の吐出速度を上記のように制御することは不可能である。このため、従来の方法では、連続して吐出する液滴数、すなわち、階調数によって、インク吐出速度や印字ドットの位置にばらつきが生じる。
【００２４】
図１４は、吐出液滴数による吐出速度の変化を示すグラフであり、横軸は吐出液滴数を、縦軸は吐出速度を表している。
【００２５】
１、２、３、４、５、６および７の液滴数における理想的な吐出速度を、前記の式を用いて求めると、それぞれ、８、８.３１、８.６４、９、９.４、９.８１および１０.３１（ｍ／ｓ）となり、これをプロットすると、図１４に破線で示すようになる。ところが、実際には、図１４に実線で示すように、前の液滴の残留振動の影響が小さい最初の液滴と前の液滴の残留振動の影響が大きい後続の液滴との吐出速度の差が大きく、理想的な吐出速度の制御は不可能である。
【００２６】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、階調数によるインク吐出速度のばらつきや印字ドットの位置ずれを極力小さくすることができるインク吐出制御方法およびインク吐出装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によるインク吐出制御方法は、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことを特徴とするものである。
【００２８】
たとえば、第３駆動パルスの立ち上がりは、第１駆動パルスの立ち下がりと同時である。第２駆動パルスと第３駆動パルスのパルス幅（印加時間）は、同じである。また、第２駆動パルスの立ち上がりは、第３駆動パルスの立ち上がりと同時にしてもよいし、少し異ならせてもよい。
【００２９】
駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅は、たとえば、インク加圧室内のインクに作用する圧力波がインク加圧室を片道伝播する時間等を考慮して、決定される。
【００３０】
本発明のインク吐出制御方法によれば、複数のグループのインク加圧室から順次インクを吐出することができ、しかも、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにすることにより、階調数ごとに、所望の吐出速度に制御することが可能となり、階調数による吐出速度のばらつきや、インクの着弾位置すなわち印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３１】
各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加することにより、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができる。
【００３２】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことにより、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３３】
本発明によるインク吐出制御方法は、また、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことを特徴とするものである。
【００３４】
本発明のインク吐出制御方法によれば、上記同様、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができ、諧調数による吐出速度のばらつきや印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３８】
マルチドロップ方式のインク吐出制御において、複数の液滴で１画素を形成して階調を表現するためには、後発の液滴が紙面に到達する瞬間あるいはその前に先発の液滴に衝突し、１つの液滴となって紙面に着弾するのが望ましく、先発の液滴より後発の液滴の吐出速度が速くなるように吐出速度を調整することが必要となる。その場合、最後発の液滴は、吐出のタイミングが最も遅く、しかも吐出速度が最も速いため、合体した液滴の吐出速度を決定するのは、最後発の液滴ということになる。
【００３９】
したがって、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことにより、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００４０】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅を、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とし、第３駆動パルスの立ち上がりを、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とする。
【００４１】
これによれば、吐出期間の吐出対象インク加圧室を拡張状態および収縮状態に変化させて、このインク加圧室から確実にインクを吐出することができる。
【００４２】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相を異ならせる。
【００４３】
これによれば、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相がずれた短い期間、液滴が吐出されない程度の圧力波を生じさせて、発熱を生じさせることができる。したがって、吐出対象グループのうちの連続してインクを吐出するインク加圧室と、連続してインクを吐出しないインク加圧室との間の発熱量の差を小さくして、これらの間に温度差が生じることによる不具合を解消することができる。
【００４４】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定である。
【００４５】
これによれば、吐出制御手段において、駆動パルス印加のために１つの共通の電源を用いることができ、コスト低減が可能である。
【００４６】
本発明によるインク吐出装置は、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることを特徴とするものである。
【００４９】
本発明のインク吐出装置によれば、複数のグループのインク加圧室から順次インクを吐出することができ、しかも、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにしたから、階調数ごとに、所望の吐出速度に制御することが可能となり、階調数による吐出速度のばらつきや、インクの着弾位置すなわち印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５０】
吐出制御手段が、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加することにより、インク吐出もしくは非吐出時の隣接インク加圧室へのクロストークの状態をほぼ同等とすることができる。
【００５２】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることにより、上記同様、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５３】
本発明によるインク吐出装置は、また、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることを特徴とするものである。
【００５４】
本発明のインク吐出制御装置によれば、上記同様、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができ、諧調数による吐出速度のばらつきや印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５５】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることにより、上記同様、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５６】
上記のインク吐出装置において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅が、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とされ、第３駆動パルスの立ち上がりが、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とされている。
【００５７】
これによれば、上記同様、吐出期間の吐出対象インク加圧室から最も効率的にインクを吐出することが可能となると同時に、残留振動を最も効率的にキャンセルすることができる。
【００５８】
上記のインク吐出装置において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相が異なっている。
【００５９】
これによれば、上記同様、吐出対象グループのうちの連続してインクを吐出するインク加圧室と、連続してインクを吐出しないインク加圧室との間の発熱量の差を小さくして、これらの間に温度差が生じることによる不具合を解消することができる。
【００６０】
上記のインク吐出装置において、たとえば、第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定である。
【００６１】
これによれば、上記同様、吐出制御手段において、駆動パルス印加のために１つの共通の電源を用いることができ、コスト低減が可能である。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００６３】
インク吐出装置の全体構成は、既に説明した図１のものと同じであり、吐出制御装置(3)の動作が従来例と異なる。また、インクジェットヘッド(2)の構成も、既に説明した図２および図３のものと同じである。
【００６４】
インクジェットヘッド(2)の１具体例を挙げると、次のとおりである。
【００６５】
各インク加圧室(I)の高さは３００μｍ、幅（図３における左右幅）は７１μｍ、長さ（図２における左右長さ）は１ｍｍ、隔壁(9)の幅は７０μｍ、加圧室(I)のピッチは１８０ｄｐｉである。ヘッド本体(4)に加圧室(I)を構成するみぞ(5)を形成して、隔壁(9)を形成した後、隔壁(9)の上半部（高さ１５０μｍ）にアルミニウムを斜め真空蒸着により形成し、蒸着後、隔壁(9)上面に付着したアルミニウムを研磨して除去することにより、隔壁(9)の両側に、互いに分離した駆動電極(11)を形成し、その後、適宜な手段により接続電極(12)を形成した天板(6)を隔壁(9)の上面に接着し、各みぞ(5)の両側の駆動電極(11)を天板(6)の対応する接続電極(12)に電気的に接続する。ヘッド本体(4)に対する天板(6)の接着層の厚さは、１μｍ以下である。ノズル板(7)に形成されたノズル(10)の吐出側の内径は２０μｍである。ノズル板(7)を構成するポリイミドフィルムに撥水膜を塗布した後、エキシマレーザでスルーホールを形成することにより、ノズル(10)を形成する。ノズル(10)のピッチは、加圧室(I)のピッチと同じ１８０ｄｐｉである。
【００６６】
次に、図４〜図１１を参照して、制御装置(3)の動作すなわちインク吐出制御方法の１例について説明する。
【００６７】
図４は、図１２と同様、インクを吐出するときのインクジェットヘッド(2)における隔壁(9)およびインク加圧室(I)の状態変化を示している。この場合も、従来例と同様、加圧室(I)はＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けられている。図４において、各グループの加圧室を表す符号「IA」、「IB」、「IC」の後の数字「1」、「2」、「3」、………は、各グループの加圧室の番号を表している。各グループの加圧室は符号(IA)(IB)(IC)で総称し、区別する必要があるときは、「IA」、「IB」、「IC」の後に、番号を表す数字を付けることにする。
【００６８】
この例では、従来のように単滴吐出制御期間を駆動周期とするのではなく、図５あるいは図６に示すように、単滴吐出制御期間ｔの最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間を駆動周期Ｔとし、各駆動周期Ｔごとに、１組のグループの所定の加圧室(I)から印字データの階調数分の液滴を吐出するようになっている。印字データの階調は、従来例と同様、０〜７の８階調であり、最大階調数は７である。図５および図６において、C1、C2、C3、C4、C5、C6およびC7は、各駆動周期における単滴吐出制御期間ｔの番号を表している。
【００６９】
また、この場合も、駆動周期Ｔごとに、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、………の順に各グループの加圧室(I)から繰り返しインクが吐出される。つまり、連続する駆動周期Ｔにおいて、各駆動周期について１組のグループのみをその駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとする。そして、各駆動周期Ｔごとに、吐出対象グループのうちの所定の加圧室(I)を、その駆動周期にインクを吐出する吐出対象インク加圧室とする。なお、各駆動周期において、吐出対象グループ以外の２組のグループを非吐出対象グループといい、吐出対象グループのうち、吐出対象インク加圧室以外のインク加圧室(I)を非吐出対象インク加圧室という。また、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔについて、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められ、各駆動周期Ｔごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間ｔにインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間ｔにはインクを吐出しないようになっている。なお、このように、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔについて、階調数によってどの単滴吐出制御期間ｔを吐出期間としてどの期間を非吐出期間とするかを予め定めたものを、吐出制御パターンと呼ぶことにする。
【００７０】
図５は、階調数ごとに予め定められた吐出制御パターンの１例を示している。
【００７１】
図５において、階調数が１の場合、第１単滴吐出制御期間C1が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が２の場合、第２および第３単滴吐出制御期間C2、C3が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が３の場合、第３、第４および第５単滴吐出制御期間C3、C4、C5が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が４の場合、第３、第４、第５および第６単滴吐出制御期間C3、C4、C5およびC6が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が５の場合、第３、第４、第５、第６および第７単滴吐出制御期間C3、C4、C5、C6およびC7が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が６の場合、第２、第３、第４、第５、第６および第７単滴吐出制御期間C1、C2、C3、C4、C5、C6およびC7が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が７の場合、７つの単滴吐出制御期間C1〜C7全てが吐出期間である。
【００７２】
図６は、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔにおける、吐出対象インク加圧室に印加する駆動パルス、それに隣接する非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルス、および吐出対象インク加圧室とその両側の非対象グループのインク加圧室との間の電位差を示している。なお、図６は、階調数が５の場合を示している。
【００７３】
図４は、Ｂグループが吐出対象グループとなっており、Ｂグループの駆動対象加圧室(IB1)(IB2)(IB3)のうち、第２および第３加圧室(IB2)(IB3)が吐出期間で、第１加圧室(IB1)が非吐出期間である状態を示している。また、図７は、吐出期間であるＢグループ第２および第３加圧室(IB2)(IB3)に印加される駆動パルス、これらに隣接する非吐出対象グループである加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB2)(IB3)とそれらの両側の加圧室(IA)(IC)との間の電位差を示し、図８は、非吐出期間であるＢグループ第１加圧室(IB1)に印加される駆動パルス、これらに隣接する非吐出対象グループである加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB1)とその両側の加圧室(IA)(IC)との間の電位差を示している。
【００７４】
インクジェットヘッド(2)におけるインクの吐出原理は、従来例と同様であるが、加圧室(I)に印加する駆動パルスが従来例の場合と異なっている。
【００７５】
次に、図７および図８を参照して、加圧室(I)に印加する駆動パルスと、それによるインクの吐出動作について説明する。
【００７６】
図７に示すように、吐出期間である加圧室(IB2)(IB3)には、単滴吐出制御期間ｔの最初に、第１駆動パルスP1が印加され、その後に、その両側にある非吐出グループの加圧室(IA)(IB)に第３駆動パルスP3が印加される。第１および第３駆動パルスP1、P3は、従来例のものと同様であり、第１駆動パルスP1の立ち下がりと、第３駆動パルスP3の立ち上がりは、同時である。また、第３駆動パルスP3のパルス幅τ3は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1の２倍である。そして、これにより、従来例の場合と同様に、加圧室(IB2)(IB3)から１滴のインクが吐出される。
【００７７】
図８に示すように、非吐出期間である加圧室(IB1)には、第２駆動パルスP2が印加され、その両側にある非吐出グループの加圧室(IA)(IB)には、第３駆動パルスP3が印加される。第２駆動パルスP2と第３駆動パルスP3は、パルス幅τ2、τ3が互いに等しく、位相が互いに少しずれている。このため、位相がずれた部分で、加圧室(IB1)と加圧室(IA)(IC)との間に電位差が生じるが、その時間が短いため、インクの吐出は行われない。
【００７８】
上記の制御装置(3)において、階調数ごとの吐出制御パターン、単滴吐出制御期間ｔの周期、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1等は、駆動周期Ｔ中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、定められる。また、吐出制御パターンを定める際に、駆動周期Ｔ中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくのが望ましい。
【００７９】
上記のようなインク吐出装置では、個々の液滴の吐出速度は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1によって制御することが可能である。
【００８０】
図９は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1と、一定の吐出速度を得る電圧値との関係を実験により求めた結果を示すグラフであり、横軸はパルス幅τ1を、縦軸は電圧値を表している。第１駆動パルスP1の電圧値が一定であるとすれば、図９のグラフにおいて電圧値の低い部分の方が吐出速度が大きいことになる。図９に示すような関係を利用して、たとえば、吐出速度が速すぎる場合は、吐出速度の小さいパルス幅を選択し、逆に吐出速度が遅すぎる場合は、吐出速度の大きいパルス幅を選択することにより、個々の液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８１】
図１０は、液滴の連続吐出周期すなわち単滴吐出制御期間ｔの周期と、液滴の吐出速度との関係を実験により求めた結果を示すグラフであり、横軸は図６の吐出期間あるいは図７における第３駆動パルスP3の立ち下がりから次の第１駆動パルスP1の立ち上がりまでの休止時間を、縦軸は液滴の吐出速度を表している。図１０より、休止時間によって吐出速度が周期的に変化していることがわかる。休止時間を変えると、単滴吐出制御期間(T)の周期が変わる。したがって、連続する液滴の吐出周期すなわち単滴吐出制御期間ｔの周期を変えることにより、液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８２】
上記の結果より、第１駆動パルスP1のパルス幅あるいは単滴吐出制御期間ｔの周期を変えることにより、液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８３】
さらに、図５に示すような吐出制御パターンを用いて、階調数ごとに液滴の吐出タイミングを変えることにより、記録媒体に対する液滴の着弾位置を制御して、着弾位置のずれを小さくすることが可能である。
【００８４】
図１１は、従来の吐出制御方法と上記の実施形態における吐出制御方法について、階調数に対する液滴の着弾位置のずれを比較した実験結果を示すグラフであり、横軸は階調数すなわち吐出液滴数を、縦軸は液滴の着弾位置ずれを表している。また、破線は、単滴吐出制御期間ｔを駆動周期とし、階調数分の液滴を連続して吐出する従来の吐出制御方法による結果を、実線は、吐出制御パターンを用いて、階調数ごとに吐出タイミングを変えた上記の実施形態における吐出制御方法による結果を示している。図１１より、従来の吐出制御方法では、階調数によって液滴の着弾位置にかなり大きなずれが生じているが、上記の実施形態における吐出制御方法によれば、階調数による液滴の着弾位置のずれを小さくできることがわかる。
【００８５】
また、上記の実施形態における吐出制御方法によれば、図８に示すように、非吐出期間である吐出対象加圧室(IB1)に印加する第２駆動パルスP2のパルス幅τ2と、その両側の非吐出対象グループの加圧室(IA1)(IC1)に印加する第３駆動パルスP3の周期τ3とを互いに等しくし、かつ第２および第３駆動パルスP2、P3の位相を互いに少し異ならせているので、次に説明するように、加圧室(I)の間の発熱量の差を小さくして、加圧室(I)の間に温度差生じることによる不具合を解消することができる。
【００８６】
マルチドロップ方式の吐出制御においては、圧電材料よりなる加圧室(I)間の隔壁(9)を高周波数で変形させるため、ヒステリシス損による発熱が無視できない。とくに、前記の従来の吐出制御方法では、前記のように、吐出対象グループであっても、吐出を行わない加圧室(I)については、隔壁(9)に変形が生じないので、最大階調数分の吐出を繰り返す加圧室(I)と、吐出を行わない加圧室(I)との間の発熱量の差が大きく、これらの間に大きな温度差が生じる。とくに粘度等のインクの特性は温度によって変化し、加圧室(I)の間の温度差は、インクの吐出速度、吐出体積のばらつき等の不具合の原因となる。これに対し、上記の実施形態における吐出制御方法では、第２駆動パルスP2と第３駆動パルスP3の位相が少しずれていることにより、図８について前に説明したように、非吐出期間である吐出対象加圧室(IB1)の両側の隔壁(9)が変形し、ヒステリシス損による発熱が生じる。したがって、最大階調数分の吐出を繰り返す加圧室(I)と、吐出を行わない加圧室(I)との間の発熱量の差が小さく、これらの間の温度差も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示すインク吐出装置の構成図である。
【図２】図２は、インクジェットヘッドの１例を示す垂直断面図である。
【図３】図３は、図２のIII線の断面図である。
【図４】図４は、インク吐出時のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図５】図５は、階調数ごとに定めた吐出制御パターンの１例を示す説明図である。
【図６】図６は、１駆動周期における駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図７】図７は、吐出期間である吐出対象インク加圧室とその両側の非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図８】図８は、非吐出期間である吐出対象インク加圧室とその両側の非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図９】図９は、第１駆動パルスのパルス幅と、一定の吐出速度を得る電圧値との関係を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、液滴の連続吐出周期と、液滴の吐出速度との関係を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、従来の吐出制御方法と本発明の実施形態における吐出制御方法について、階調数に対する液滴の着弾位置のずれを比較した実験結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、従来のインク吐出制御方法におけるインク吐出時のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図１３】図１３は、従来のインク吐出制御方法において、インク吐出時に各インク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差を示す説明図である。
【図１４】図１４は、従来のインク吐出制御方法における吐出液滴数による吐出速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
(2) インクジェットヘッド
(3) 制御装置
(9) 隔壁
(I) インク加圧室
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ等におけるインク吐出制御方法およびインキ吐出装置に関し、さらに詳しくは、電歪素子によりインク吐出圧力を発生する剪断モード型のインクジェットヘッドを用いて、階調数分のインクの液滴を吐出することにより１画素（ドット）を形成するマルチドロップ方式のインク吐出制御方法およびインキ吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、印刷しようとする画像に対して２以上の多値化を行い、多値化の結果として得られたドットのオン・オフ信号に基づいて、インクジェットヘッドの各インク吐出ノズルによる記録用紙等の記録媒体へのドットの形成を制御している。
【０００３】
インクジェットプリンタには、記録媒体上にインクを吐出するためのインク吐出装置が設けられる。
【０００４】
インク吐出装置におけるインク吐出の手法は、基本的には、インク吐出ノズルに至るインク通路において、きわめて短時間、インクを加圧することにより、加圧されたインクがノズル先端から液滴となって吐出されるというものであり、インクに加える圧力の発生メカニズムの相違により、電歪素子の圧電剪断歪み効果を用いて圧力を発生する方法や、熱により発生する気泡を用いて圧力を加える方法等が知られている。
【０００５】
電歪素子を用いてインク加圧力を発生するインク吐出装置として、たとえば特開昭６３−２４７０５１号公報に記載されているように、圧電材料を利用した剪断モード型のものがある。
【０００６】
剪断モード型のインク吐出装置は、図１に示すように、複数のインク加圧室(I)が並設されたインクジェットヘッド(2)と、各加圧室(I)ごとに複数の駆動パルスを選択的に印加することにより各加圧室(I)ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段である吐出制御装置(3)とを備えている。
【０００７】
インクジェットヘッド(2)の１例が、図２および図３に示されている。
【０００８】
ヘッド(2)は圧電材料製の直方体状のヘッド本体(4)を備えており、本体(4)には、その底壁のみを残して、多数のみぞ（スリット）(5)が１方向に等間隔をおいて形成されている。本体(4)の上面に、天板(6)が接着により固着されて、みぞ(5)の上部が塞がれている。本体(4)の前面（図２の左側の面）にノズル板(7)が固着されて、みぞ(5)の前部が塞がれている。各みぞ(5)の後部（図２の右側部）は、共通インク室(8)に連通している。そして、みぞ(5)の部分により、みぞ(5)の間の隔壁(9)で隔てられた加圧室(I)が形成されている。また、各加圧室(I)に対応するノズル板(7)の部分に、それぞれ、インク吐出ノズル(10)が形成されている。
【０００９】
各加圧室(I)において、両側の隔壁(9)面の約上半部に板状の駆動電極(11)が設けられ、これら２つの駆動電極(11)が天板(6)の後面に設けられた接続電極(12)に接続されている。ヘッド(2)は、制御装置(3)が設けられた図示しない基板に取り付けられ、各接続電極(12)がそれぞれ制御装置(3)に接続されている。これにより、各加圧室(I)の両側の駆動電極(11)が接続電極(12)を介して制御装置(3)に接続され、制御装置(3)から各加圧室(I)ごとに個別に駆動パルスが印加される。
【００１０】
本体(4)を構成する圧電材料は上下方向に分極処理されており、隔壁(9)の両側の駆動電極(11)間に電位差を与えることにより、分極方向と垂直な方向に電界が発生し、圧電剪断歪み効果により隔壁(9)が変形する。この隔壁(9)の変形により、加圧室(I)中に圧力波が発生し、ノズル(10)からインクが吐出される。
【００１１】
上記のような剪断モード型のインクジェットヘッド(2)は、その構造上、隣接する加圧室(I)から同時にインクを吐出することができない。隣接する加圧室(I)は隔壁(9)を共有しており、隣接する加圧室(I)から同時にインクを吐出しようとすると、クロストークが発生するからである。そのため、加圧室(I)を３つ以上のグループに分け、各グループから順次インクを吐出するヘッド(2)のインク吐出制御方法が提案されている。
【００１２】
次に、図１２および図１３を参照して、加圧室(I)をＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けた場合のインクの吐出制御動作について説明する。図１２はインクを吐出するときの隔壁(9)および加圧室(IA)(IB)(IC)の状態変化を示し、図１３はそのときに加圧室(IA)(IB)(IC)に印加される駆動パルスおよび駆動パルスにより発生する各隔壁(9)における駆動電極(11)間の電位差すなわち隣接する加圧室(IA)(IB)(IC)間の電位差を示している。
【００１３】
図１２において、加圧室を表す符号「I」の後の「A」、「B」および「C」は、グループ名を表している。加圧室は符号(I)で総称し、区別する必要があるときは、「I」の後に、グループ名を表す「A」、「B」あるいは「C」を付けることにする。図１２には、３つの加圧室(IA)(IB)(IC)だけが示されているが、各グループは、等間隔をおいて配置された複数の加圧室(I)よりなり、複数の加圧室(I)が、図１２の左から右に、(IA)(IB)(IC)(IA)(IB)(IC)………の順に並んでいる。そして、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、………の順に各グループの加圧室(I)から繰り返しインクが吐出される。
【００１４】
図１２および図１３は、Ｂグループの加圧室(IB)からインクを吐出する場合を示しており、図１３には、加圧室(IB)に印加される駆動パルス、加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB)とこれに隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差が示されている。
【００１５】
この場合、図１３に示すように、１滴のインクの吐出を制御する期間である単滴吐出制御期間ｔの最初に、加圧室(IB)に第１駆動パルスP1が印加され、その後に、加圧室(IA)(IC)に第３駆動パルスP3が印加される。第１駆動パルスP1の立ち下がりと、第３駆動パルスP3の立ち上がりとは、同時であり、第３駆動パルスP3のパルス幅（印加時間）τ3は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1の２倍である。
【００１６】
３つの加圧室(IA)(IB)(IC)のいずれにも駆動パルスが印加されていない場合は、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差は０であり、図１２(a)に示すように、隔壁(9)は変形のない正立状態であり、インク室(IB)は通常状態（自然状態）になっている。加圧室(IB)に第１駆動パルスP1が印加されると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間に正の電位差が生じるため、図１２(b)に示すように、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に隣接する加圧室(IA)(IC)側への変形が生じ、加圧室(IB)が拡張状態になる。加圧室(IB)に対する第１駆動パルスP1がなくなって、加圧室(IA)(IC)に第３駆動パルスP3が印加されると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間に負の電位差が生じるため、図１２(c)に示すように、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に加圧室(IB)側への変形が生じ、加圧室(IB)が収縮状態になる。第３駆動パルスP3がなくなると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差が０になり、図１２(a)に示すように、隔壁(9)が変形のない正立状態になって、インク室(IB)が通常状態に戻る。そして、このように加圧室(IB)が通常状態から拡張状態および収縮状態に所定時間保持された後に通常状態に戻ることにより、加圧室(IB)からノズル(10)を通して１滴のインクが吐出される。この場合、第１駆動パルスP1の立ち上がり時に加圧室(IB)が拡張することにより発生する共通インク室(8)からのインク流入による圧力波と、第３駆動パルスP3の立ち上がり時にインク室(IB)が拡張状態から急激に収縮することにより発生する圧力波により、インク吐出力が得られる。
【００１７】
インクの吐出速度（吐出力）は、加圧室(IB)を拡張状態にするときの駆動パルス（第１駆動パルスP1）のパルス幅（印加時間）τ1によって変わり、パルス幅τ1が、上記の圧力波が加圧室(IB)の長さ方向（図２の左右方向）を片道伝播する時間と等しい場合に、吐出速度が最大となる。たとえば、加圧室(IB)の長さをＬ、インク中の音速をＵとすると、パルス幅τ1が（Ｌ／Ｕ）のときに、吐出速度が最大となる。
【００１８】
上記のようにＢグループのある加圧室(IB)からインクを吐出する場合、Ｂグループの中でインクの吐出を行わない加圧室(IB)については、それに隣接する加圧室(IA)(IC)と同様に、第３駆動パルスP3が印加される。このため、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差は０であり、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に変形が生じず、加圧室(IB)の状態の変化も生じない。また、ＡグループまたはＣグループの加圧室(IA)(IC)からインクを吐出する場合についても、上記と同様である。
【００１９】
上記のインク吐出装置では、同一の加圧室(I)から印字データの階調数分の液滴を連続して吐出することによって１画素を形成するいわゆるマルチドロップ方式のインク吐出制御が行われる。
【００２０】
そのため、従来は、図１３に示す単滴吐出制御期間ｔを駆動周期とし、インクを吐出するグループの所定の加圧室(I)について、図１２および図１３に示す同じ動作を階調数分繰り返すようになっている。印字データの階調は、通常、０〜７の８階調であり、最大の階調数７の場合、図１２および図１３の動作が７回繰り返される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなマルチドロップ方式のインク吐出制御においては、インク吐出周波数を高くすると、周波数によっては、ノズル内でのメニスカス振動の影響や、インク加圧室内での残留圧力波の影響により、インクの吐出が不安定になりやすい。そのため、たとえば、連続吐出時の液滴の吐出速度や体積が変動して不均一となり、印字品質が低下するといった問題があった。
【００２２】
とくに上記の従来のインク吐出装置およびインク吐出制御方法では、単滴吐出制御期間を駆動周期として、印字データの階調数分、同じ駆動周期を繰り返すため、次に説明するように、階調数によって、インク吐出速度のばらつきおよび印字ドットの位置ずれが生じるという問題がある。
【００２３】
マルチドロップ方式によりインクの液滴量を制御するには、液滴が記録用紙の紙面に到達する時点、もしくは、それ以前に、複数の液滴が合体し、一体となっていることが望ましく、そのためには、１発目の液滴の吐出速度よりも後続の液滴の吐出速度の方が速くなるように制御することが必要である。理想的には、ｎ発目の吐出速度Ｖｎは、１発目の吐出速度をＶ１、吐出周期（駆動周期）をｔ、インクジェットヘッドから紙面までの距離をＬとすると、次の式の値になるように制御するとよい。
Ｖｎ＝Ｖ１／｛１−Ｖ１・ｔ・（ｎ−１）／Ｌ｝
個々の液滴の吐出速度は、第１駆動パルスのパルス幅で制御が可能であるが、インク加圧室が収縮状態から通常状態に戻ることにより発生した負圧がインク吐出後のインク加圧室の残留振動に影響を与え、また、個々の液滴の吐出周期が次の液滴吐出時のメニスカスの初期状態に影響を与え、結果として、様々なパラメータが吐出速度に影響を与えることになる。したがって、従来のように、単滴吐出制御期間を駆動周期として、印字データの階調数分、同じ駆動周期を繰り返すだけでは、小液滴から大液滴の吐出速度を上記のように制御することは不可能である。このため、従来の方法では、連続して吐出する液滴数、すなわち、階調数によって、インク吐出速度や印字ドットの位置にばらつきが生じる。
【００２４】
図１４は、吐出液滴数による吐出速度の変化を示すグラフであり、横軸は吐出液滴数を、縦軸は吐出速度を表している。
【００２５】
１、２、３、４、５、６および７の液滴数における理想的な吐出速度を、前記の式を用いて求めると、それぞれ、８、８.３１、８.６４、９、９.４、９.８１および１０.３１（ｍ／ｓ）となり、これをプロットすると、図１４に破線で示すようになる。ところが、実際には、図１４に実線で示すように、前の液滴の残留振動の影響が小さい最初の液滴と前の液滴の残留振動の影響が大きい後続の液滴との吐出速度の差が大きく、理想的な吐出速度の制御は不可能である。
【００２６】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、階調数によるインク吐出速度のばらつきや印字ドットの位置ずれを極力小さくすることができるインク吐出制御方法およびインク吐出装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によるインク吐出制御方法は、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことを特徴とするものである。
【００２８】
たとえば、第３駆動パルスの立ち上がりは、第１駆動パルスの立ち下がりと同時である。第２駆動パルスと第３駆動パルスのパルス幅（印加時間）は、同じである。また、第２駆動パルスの立ち上がりは、第３駆動パルスの立ち上がりと同時にしてもよいし、少し異ならせてもよい。
【００２９】
駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅は、たとえば、インク加圧室内のインクに作用する圧力波がインク加圧室を片道伝播する時間等を考慮して、決定される。
【００３０】
本発明のインク吐出制御方法によれば、複数のグループのインク加圧室から順次インクを吐出することができ、しかも、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにすることにより、階調数ごとに、所望の吐出速度に制御することが可能となり、階調数による吐出速度のばらつきや、インクの着弾位置すなわち印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３１】
各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加することにより、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができる。
【００３２】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことにより、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３３】
本発明によるインク吐出制御方法は、また、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことを特徴とするものである。
【００３４】
本発明のインク吐出制御方法によれば、上記同様、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができ、諧調数による吐出速度のばらつきや印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３８】
マルチドロップ方式のインク吐出制御において、複数の液滴で１画素を形成して階調を表現するためには、後発の液滴が紙面に到達する瞬間あるいはその前に先発の液滴に衝突し、１つの液滴となって紙面に着弾するのが望ましく、先発の液滴より後発の液滴の吐出速度が速くなるように吐出速度を調整することが必要となる。その場合、最後発の液滴は、吐出のタイミングが最も遅く、しかも吐出速度が最も速いため、合体した液滴の吐出速度を決定するのは、最後発の液滴ということになる。
【００３９】
したがって、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことにより、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００４０】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅を、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とし、第３駆動パルスの立ち上がりを、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とする。
【００４１】
これによれば、吐出期間の吐出対象インク加圧室を拡張状態および収縮状態に変化させて、このインク加圧室から確実にインクを吐出することができる。
【００４２】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相を異ならせる。
【００４３】
これによれば、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相がずれた短い期間、液滴が吐出されない程度の圧力波を生じさせて、発熱を生じさせることができる。したがって、吐出対象グループのうちの連続してインクを吐出するインク加圧室と、連続してインクを吐出しないインク加圧室との間の発熱量の差を小さくして、これらの間に温度差が生じることによる不具合を解消することができる。
【００４４】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定である。
【００４５】
これによれば、吐出制御手段において、駆動パルス印加のために１つの共通の電源を用いることができ、コスト低減が可能である。
【００４６】
本発明によるインク吐出装置は、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることを特徴とするものである。
【００４９】
本発明のインク吐出装置によれば、複数のグループのインク加圧室から順次インクを吐出することができ、しかも、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにしたから、階調数ごとに、所望の吐出速度に制御することが可能となり、階調数による吐出速度のばらつきや、インクの着弾位置すなわち印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５０】
吐出制御手段が、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加することにより、インク吐出もしくは非吐出時の隣接インク加圧室へのクロストークの状態をほぼ同等とすることができる。
【００５２】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることにより、上記同様、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５３】
本発明によるインク吐出装置は、また、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることを特徴とするものである。
【００５４】
本発明のインク吐出制御装置によれば、上記同様、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができ、諧調数による吐出速度のばらつきや印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５５】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることにより、上記同様、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５６】
上記のインク吐出装置において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅が、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とされ、第３駆動パルスの立ち上がりが、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とされている。
【００５７】
これによれば、上記同様、吐出期間の吐出対象インク加圧室から最も効率的にインクを吐出することが可能となると同時に、残留振動を最も効率的にキャンセルすることができる。
【００５８】
上記のインク吐出装置において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相が異なっている。
【００５９】
これによれば、上記同様、吐出対象グループのうちの連続してインクを吐出するインク加圧室と、連続してインクを吐出しないインク加圧室との間の発熱量の差を小さくして、これらの間に温度差が生じることによる不具合を解消することができる。
【００６０】
上記のインク吐出装置において、たとえば、第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定である。
【００６１】
これによれば、上記同様、吐出制御手段において、駆動パルス印加のために１つの共通の電源を用いることができ、コスト低減が可能である。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００６３】
インク吐出装置の全体構成は、既に説明した図１のものと同じであり、吐出制御装置(3)の動作が従来例と異なる。また、インクジェットヘッド(2)の構成も、既に説明した図２および図３のものと同じである。
【００６４】
インクジェットヘッド(2)の１具体例を挙げると、次のとおりである。
【００６５】
各インク加圧室(I)の高さは３００μｍ、幅（図３における左右幅）は７１μｍ、長さ（図２における左右長さ）は１ｍｍ、隔壁(9)の幅は７０μｍ、加圧室(I)のピッチは１８０ｄｐｉである。ヘッド本体(4)に加圧室(I)を構成するみぞ(5)を形成して、隔壁(9)を形成した後、隔壁(9)の上半部（高さ１５０μｍ）にアルミニウムを斜め真空蒸着により形成し、蒸着後、隔壁(9)上面に付着したアルミニウムを研磨して除去することにより、隔壁(9)の両側に、互いに分離した駆動電極(11)を形成し、その後、適宜な手段により接続電極(12)を形成した天板(6)を隔壁(9)の上面に接着し、各みぞ(5)の両側の駆動電極(11)を天板(6)の対応する接続電極(12)に電気的に接続する。ヘッド本体(4)に対する天板(6)の接着層の厚さは、１μｍ以下である。ノズル板(7)に形成されたノズル(10)の吐出側の内径は２０μｍである。ノズル板(7)を構成するポリイミドフィルムに撥水膜を塗布した後、エキシマレーザでスルーホールを形成することにより、ノズル(10)を形成する。ノズル(10)のピッチは、加圧室(I)のピッチと同じ１８０ｄｐｉである。
【００６６】
次に、図４〜図１１を参照して、制御装置(3)の動作すなわちインク吐出制御方法の１例について説明する。
【００６７】
図４は、図１２と同様、インクを吐出するときのインクジェットヘッド(2)における隔壁(9)およびインク加圧室(I)の状態変化を示している。この場合も、従来例と同様、加圧室(I)はＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けられている。図４において、各グループの加圧室を表す符号「IA」、「IB」、「IC」の後の数字「1」、「2」、「3」、………は、各グループの加圧室の番号を表している。各グループの加圧室は符号(IA)(IB)(IC)で総称し、区別する必要があるときは、「IA」、「IB」、「IC」の後に、番号を表す数字を付けることにする。
【００６８】
この例では、従来のように単滴吐出制御期間を駆動周期とするのではなく、図５あるいは図６に示すように、単滴吐出制御期間ｔの最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間を駆動周期Ｔとし、各駆動周期Ｔごとに、１組のグループの所定の加圧室(I)から印字データの階調数分の液滴を吐出するようになっている。印字データの階調は、従来例と同様、０〜７の８階調であり、最大階調数は７である。図５および図６において、C1、C2、C3、C4、C5、C6およびC7は、各駆動周期における単滴吐出制御期間ｔの番号を表している。
【００６９】
また、この場合も、駆動周期Ｔごとに、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、………の順に各グループの加圧室(I)から繰り返しインクが吐出される。つまり、連続する駆動周期Ｔにおいて、各駆動周期について１組のグループのみをその駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとする。そして、各駆動周期Ｔごとに、吐出対象グループのうちの所定の加圧室(I)を、その駆動周期にインクを吐出する吐出対象インク加圧室とする。なお、各駆動周期において、吐出対象グループ以外の２組のグループを非吐出対象グループといい、吐出対象グループのうち、吐出対象インク加圧室以外のインク加圧室(I)を非吐出対象インク加圧室という。また、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔについて、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められ、各駆動周期Ｔごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間ｔにインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間ｔにはインクを吐出しないようになっている。なお、このように、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔについて、階調数によってどの単滴吐出制御期間ｔを吐出期間としてどの期間を非吐出期間とするかを予め定めたものを、吐出制御パターンと呼ぶことにする。
【００７０】
図５は、階調数ごとに予め定められた吐出制御パターンの１例を示している。
【００７１】
図５において、階調数が１の場合、第１単滴吐出制御期間C1が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が２の場合、第２および第３単滴吐出制御期間C2、C3が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が３の場合、第３、第４および第５単滴吐出制御期間C3、C4、C5が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が４の場合、第３、第４、第５および第６単滴吐出制御期間C3、C4、C5およびC6が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が５の場合、第３、第４、第５、第６および第７単滴吐出制御期間C3、C4、C5、C6およびC7が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が６の場合、第２、第３、第４、第５、第６および第７単滴吐出制御期間C1、C2、C3、C4、C5、C6およびC7が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が７の場合、７つの単滴吐出制御期間C1〜C7全てが吐出期間である。
【００７２】
図６は、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔにおける、吐出対象インク加圧室に印加する駆動パルス、それに隣接する非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルス、および吐出対象インク加圧室とその両側の非対象グループのインク加圧室との間の電位差を示している。なお、図６は、階調数が５の場合を示している。
【００７３】
図４は、Ｂグループが吐出対象グループとなっており、Ｂグループの駆動対象加圧室(IB1)(IB2)(IB3)のうち、第２および第３加圧室(IB2)(IB3)が吐出期間で、第１加圧室(IB1)が非吐出期間である状態を示している。また、図７は、吐出期間であるＢグループ第２および第３加圧室(IB2)(IB3)に印加される駆動パルス、これらに隣接する非吐出対象グループである加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB2)(IB3)とそれらの両側の加圧室(IA)(IC)との間の電位差を示し、図８は、非吐出期間であるＢグループ第１加圧室(IB1)に印加される駆動パルス、これらに隣接する非吐出対象グループである加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB1)とその両側の加圧室(IA)(IC)との間の電位差を示している。
【００７４】
インクジェットヘッド(2)におけるインクの吐出原理は、従来例と同様であるが、加圧室(I)に印加する駆動パルスが従来例の場合と異なっている。
【００７５】
次に、図７および図８を参照して、加圧室(I)に印加する駆動パルスと、それによるインクの吐出動作について説明する。
【００７６】
図７に示すように、吐出期間である加圧室(IB2)(IB3)には、単滴吐出制御期間ｔの最初に、第１駆動パルスP1が印加され、その後に、その両側にある非吐出グループの加圧室(IA)(IB)に第３駆動パルスP3が印加される。第１および第３駆動パルスP1、P3は、従来例のものと同様であり、第１駆動パルスP1の立ち下がりと、第３駆動パルスP3の立ち上がりは、同時である。また、第３駆動パルスP3のパルス幅τ3は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1の２倍である。そして、これにより、従来例の場合と同様に、加圧室(IB2)(IB3)から１滴のインクが吐出される。
【００７７】
図８に示すように、非吐出期間である加圧室(IB1)には、第２駆動パルスP2が印加され、その両側にある非吐出グループの加圧室(IA)(IB)には、第３駆動パルスP3が印加される。第２駆動パルスP2と第３駆動パルスP3は、パルス幅τ2、τ3が互いに等しく、位相が互いに少しずれている。このため、位相がずれた部分で、加圧室(IB1)と加圧室(IA)(IC)との間に電位差が生じるが、その時間が短いため、インクの吐出は行われない。
【００７８】
上記の制御装置(3)において、階調数ごとの吐出制御パターン、単滴吐出制御期間ｔの周期、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1等は、駆動周期Ｔ中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、定められる。また、吐出制御パターンを定める際に、駆動周期Ｔ中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくのが望ましい。
【００７９】
上記のようなインク吐出装置では、個々の液滴の吐出速度は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1によって制御することが可能である。
【００８０】
図９は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1と、一定の吐出速度を得る電圧値との関係を実験により求めた結果を示すグラフであり、横軸はパルス幅τ1を、縦軸は電圧値を表している。第１駆動パルスP1の電圧値が一定であるとすれば、図９のグラフにおいて電圧値の低い部分の方が吐出速度が大きいことになる。図９に示すような関係を利用して、たとえば、吐出速度が速すぎる場合は、吐出速度の小さいパルス幅を選択し、逆に吐出速度が遅すぎる場合は、吐出速度の大きいパルス幅を選択することにより、個々の液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８１】
図１０は、液滴の連続吐出周期すなわち単滴吐出制御期間ｔの周期と、液滴の吐出速度との関係を実験により求めた結果を示すグラフであり、横軸は図６の吐出期間あるいは図７における第３駆動パルスP3の立ち下がりから次の第１駆動パルスP1の立ち上がりまでの休止時間を、縦軸は液滴の吐出速度を表している。図１０より、休止時間によって吐出速度が周期的に変化していることがわかる。休止時間を変えると、単滴吐出制御期間(T)の周期が変わる。したがって、連続する液滴の吐出周期すなわち単滴吐出制御期間ｔの周期を変えることにより、液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８２】
上記の結果より、第１駆動パルスP1のパルス幅あるいは単滴吐出制御期間ｔの周期を変えることにより、液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８３】
さらに、図５に示すような吐出制御パターンを用いて、階調数ごとに液滴の吐出タイミングを変えることにより、記録媒体に対する液滴の着弾位置を制御して、着弾位置のずれを小さくすることが可能である。
【００８４】
図１１は、従来の吐出制御方法と上記の実施形態における吐出制御方法について、階調数に対する液滴の着弾位置のずれを比較した実験結果を示すグラフであり、横軸は階調数すなわち吐出液滴数を、縦軸は液滴の着弾位置ずれを表している。また、破線は、単滴吐出制御期間ｔを駆動周期とし、階調数分の液滴を連続して吐出する従来の吐出制御方法による結果を、実線は、吐出制御パターンを用いて、階調数ごとに吐出タイミングを変えた上記の実施形態における吐出制御方法による結果を示している。図１１より、従来の吐出制御方法では、階調数によって液滴の着弾位置にかなり大きなずれが生じているが、上記の実施形態における吐出制御方法によれば、階調数による液滴の着弾位置のずれを小さくできることがわかる。
【００８５】
また、上記の実施形態における吐出制御方法によれば、図８に示すように、非吐出期間である吐出対象加圧室(IB1)に印加する第２駆動パルスP2のパルス幅τ2と、その両側の非吐出対象グループの加圧室(IA1)(IC1)に印加する第３駆動パルスP3の周期τ3とを互いに等しくし、かつ第２および第３駆動パルスP2、P3の位相を互いに少し異ならせているので、次に説明するように、加圧室(I)の間の発熱量の差を小さくして、加圧室(I)の間に温度差生じることによる不具合を解消することができる。
【００８６】
マルチドロップ方式の吐出制御においては、圧電材料よりなる加圧室(I)間の隔壁(9)を高周波数で変形させるため、ヒステリシス損による発熱が無視できない。とくに、前記の従来の吐出制御方法では、前記のように、吐出対象グループであっても、吐出を行わない加圧室(I)については、隔壁(9)に変形が生じないので、最大階調数分の吐出を繰り返す加圧室(I)と、吐出を行わない加圧室(I)との間の発熱量の差が大きく、これらの間に大きな温度差が生じる。とくに粘度等のインクの特性は温度によって変化し、加圧室(I)の間の温度差は、インクの吐出速度、吐出体積のばらつき等の不具合の原因となる。これに対し、上記の実施形態における吐出制御方法では、第２駆動パルスP2と第３駆動パルスP3の位相が少しずれていることにより、図８について前に説明したように、非吐出期間である吐出対象加圧室(IB1)の両側の隔壁(9)が変形し、ヒステリシス損による発熱が生じる。したがって、最大階調数分の吐出を繰り返す加圧室(I)と、吐出を行わない加圧室(I)との間の発熱量の差が小さく、これらの間の温度差も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示すインク吐出装置の構成図である。
【図２】図２は、インクジェットヘッドの１例を示す垂直断面図である。
【図３】図３は、図２のIII線の断面図である。
【図４】図４は、インク吐出時のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図５】図５は、階調数ごとに定めた吐出制御パターンの１例を示す説明図である。
【図６】図６は、１駆動周期における駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図７】図７は、吐出期間である吐出対象インク加圧室とその両側の非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図８】図８は、非吐出期間である吐出対象インク加圧室とその両側の非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図９】図９は、第１駆動パルスのパルス幅と、一定の吐出速度を得る電圧値との関係を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、液滴の連続吐出周期と、液滴の吐出速度との関係を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、従来の吐出制御方法と本発明の実施形態における吐出制御方法について、階調数に対する液滴の着弾位置のずれを比較した実験結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、従来のインク吐出制御方法におけるインク吐出時のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図１３】図１３は、従来のインク吐出制御方法において、インク吐出時に各インク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差を示す説明図である。
【図１４】図１４は、従来のインク吐出制御方法における吐出液滴数による吐出速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
(2) インクジェットヘッド
(3) 制御装置
(9) 隔壁
(I) インク加圧室
Claims (10)
- 圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、
インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、
駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、
各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことを特徴とするインク吐出制御方法。 - 圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、
インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、
駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、
各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことを特徴とするインク吐出制御方法。 - 各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅を、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とし、第３駆動パルスの立ち上がりを、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とすることを特徴とする請求項１または２のインク吐出制御方法。
- 各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相を異ならせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項のインク吐出制御方法。
- 第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項のインク吐出制御方法。
- 圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、
インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、
駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、
吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることを特徴とするインク吐出装置。 - 圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、
インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、
駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、
吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることを特徴とするインク吐出装置。 - 各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅が、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とされ、第３駆動パルスの立ち上がりが、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とされていることを特徴とする請求項６または７のインク吐出装置。
- 各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相が異なっていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項のインク吐出装置。
- 第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項のインク吐出装置。
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