JP4643162B2 - インクジェットヘッドの制御装置、インクジェットヘッドの制御方法、及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体にインク滴を吐出して印刷を行うインクジェットヘッドの制御装置、インクジェットヘッドの制御方法、及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェットプリンタは、インクジェットヘッドから吐出したインク滴を、インクジェットヘッドに対して相対移動している印刷用紙に着弾させることによって、印刷用紙上に所望の画像を形成する。このようなインクジェットヘッドにおいては、インク滴が吐出される複数のノズルと、各ノズルに連通する複数の圧力室と、各圧力室に対応するように配置されている複数のアクチュエータとを備えたものが知られている。各アクチュエータを駆動すると、当該アクチュエータに対応する圧力室の容積が減少し、減少した容積分のインクがインク滴としてノズルから吐出される。

ノズル及び圧力室を含むインク流路内には、毛管現象によりインクが保持されており、ノズル内にはインクのメニスカスが形成されている。インク滴を吐出すると、アクチュエータが圧力室の容積を変化させたときに発生した圧力がインク流路内に残留する。このため、ノズル内のインクのメニスカスもこれに合わせて振動する。このメニスカスの振動数はインク流路内における圧力波の伝搬時間Ｔに依存している。そして伝搬時間Ｔはインク流路内の長さＬにより決定される。つまり、圧力波の伝搬速度をａとすると、伝搬時間ＴはＴ＝Ｌ／ａにより決定される。

そして、インク流路の形状等の影響や、先のインク滴の吐出により発生したインク流路内の残留圧力の影響等によりメニスカスの形状が乱れ、インク滴の着弾精度が悪くなることがある。そこで、インク滴の吐出状況に応じて、残留振動を抑制することができる吐出タイミングを適宜選択し、且つ所定の周期でインク滴を吐出することにより、インク滴の着弾精度を高くする技術が開示されている（特許文献１）。これにより、インク滴の吐出状況に関係なく、ノズルから吐出したインク滴を、常に定位置に精度良く着弾させることができる。

特開２００１−２７７５０７号公報（図２）

上述した技術によると、吐出されたインク滴が常に定位置に着弾することになるため、ノズル間と対向する領域にはインク滴が着弾せず、空白領域が存在することになる。インクジェットヘッドにおいては、吐出されるインク滴の体積がノズルの開口面積に依存しているため、吐出するインク滴の数を増減させることで階調表現をすることになる。低濃度印刷を行った場合には、周辺のインク密度が低いため空白領域が視認されにくい。しかしながら、高濃度印刷を行った場合には、印刷用紙の相対移動方向に沿ってのみ高密度にインク滴が吐出されるため、空白領域が白すじ（白抜け）となって認識される。

本発明の目的は、高濃度印刷を行った場合であっても、白すじの発生を抑制することができるインクジェットヘッドの制御装置、インクジェットヘッドの制御方法、及びインクジェット記録装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明のインクジェットヘッドの制御装置は、複数のノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドの制御装置において、前記ノズルからのインク吐出によって印刷媒体上に形成されるドットの位置を、インク滴の吐出時における前記インクジェットヘッドに対する印刷媒体の相対移動方向と直交し複数の前記ノズルの並びに平行な所定方向に関して互いに異なる位置とすることが可能な複数種類の駆動信号に関する波形情報を記憶する波形情報記憶手段と、各ノズルについて、同じ種類の駆動信号がｎ回（ｎ：２以上の自然数）以上連続して選択されないように、前記波形情報記憶手段に記憶された波形情報に係る前記複数種類の駆動信号の中から１つの駆動信号を選択する選択手段とを備えている。前記波形情報記憶手段は、前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような前記駆動信号であって、前記複数のインク滴のなかの一部のインク滴の吐出方向だけを他のインク滴の吐出方向と異ならせる第２の駆動信号に関する波形情報を記憶している。本発明においては、前記波形情報記憶手段は、前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような前記駆動信号であって、前記複数のインク滴の吐出方向をすべて同じとし、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されるドットとは異なる位置にドットを形成する第１の駆動信号に関する波形情報をさらに記憶していてもよい。

別の観点から見て本発明のインクジェット記録装置は、複数のノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに対して印刷媒体を相対移動させる駆動機構と上述したインクジェットヘッドの制御装置とを備えている。

さらに、別の観点から見て本発明のインクジェットヘッドの制御方法は、複数のノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドの制御方法において、前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような駆動信号であって、前記複数のインク滴のなかの一部のインク滴の吐出方向だけを他のインク滴の吐出方向と異ならせる第２の駆動信号を含み、前記ノズルからのインク吐出によって印刷媒体上に形成されるドットの位置を、インク滴の吐出時における前記インクジェットヘッドに対する印刷媒体の相対移動方向と直交し複数の前記ノズルの並びに平行な所定方向に関して互いに異なる位置とすることが可能な複数種類の駆動信号の中から、各ノズルについて、同じ種類の駆動信号がｎ回（ｎ：２以上の自然数）以上連続して選択されないように、１つの駆動信号を選択する。本発明においては、前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような前記駆動信号であって、前記複数のインク滴の吐出方向をすべて同じとし、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されるドットとは異なる位置にドットを形成する第１の駆動信号をさらに含む前記複数種類の駆動信号の中から、１つの駆動信号を選択してもよい。

本発明によると、印刷媒体の相対移動方向と直交する位置が同じとなるドットが、相対移動方向に沿ってｎ回以上連続しないため、高濃度印刷を行った場合であっても白すじの発生を抑制することができる。また、インク滴数を変更するだけでドットの大きさを変更できるので、階調表現が容易になる。また、一部のインク滴以外は吐出タイミングが変更されないので、全体としてインクの吐出特性を損ないにくい。

本発明においては、各ノズルについて、前記波形情報記憶手段に記憶された波形情報に係る前記複数種類の駆動信号のうちいずれが前記選択手段によって選択されたかを、印刷媒体上に直近に形成されたＮ個（Ｎ：自然数）のドットに関して記憶する吐出履歴記憶手段をさらに備えており、前記選択手段は、前記吐出履歴記憶手段に記憶された吐出履歴情報に基づいて、各ノズルについて同じ種類の駆動信号がｎ回（ｎ：２以上Ｎ＋１以下の自然数）以上連続して選択されないようにすることが好ましい。これによると、他のドットの位置に基づいて、ドットの位置を選択することができるため、確実に白すじの発生を抑制することができる。

また、本発明においては、ｎが１００以下であることが好ましい。これによると、白すじを効率よく目立たないようにすることができる。さらには、ｎが２であることがより好ましい。これによると、白すじを最も目立たないようにすることができる。

加えて、本発明においては、前記選択手段が、前記所定方向に隣接して配列されている複数の前記ノズルからなるノズル列毎に、同じ種類の駆動信号を選択することが好ましい。これによると、インクジェットヘッドに対する印刷媒体の相対移動方向と直交する方向に隣接するドットが互いに反対方向にずれることによって生じる白抜けを防止することができる。

また、本発明においては、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号に起因した前記ノズルからのインク吐出によって印刷媒体上に形成される２つのドットの位置を結ぶ直線が、前記所定方向に延在していることが好ましい。これによると、２種類の駆動信号に関する波形情報を記憶するだけなので、記憶量を抑えることができる。しかも、印刷媒体上に形成された２つのドットを結ぶ直線がインクジェットヘッドに対する印刷媒体の相対移動方向と直交しているので、印刷媒体上に形成された２つのドットの位置を、前記相対移動方向と直交する方向に関して効果的に離隔し、白すじの発生をさらに抑制することができる。

さらに、本発明においては、前記波形情報記憶手段が、印刷媒体上の１ドットに対応した互いに異なる複数種類のインク吐出量のそれぞれについて前記複数種類の駆動信号に関する波形情報を記憶していることが好ましい。これによると、階調表現を行う場合であっても、白すじの発生を抑制することができる。

本発明においては、前記選択手段は、全ての前記ノズルにおいて、印刷指示により初めに形成するドットに対して前記第１の駆動信号を選択してもよい。

また、本発明においては、前記波形情報記憶手段は、前記複数のインク滴のなかで最後に前記ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向だけを他のインク滴の吐出方向と異なる位置にドットを形成する前記第２の駆動信号に関する波形情報を記憶していることが好ましい。これによると、インク滴数を変更するだけでドットの大きさを変更できるので、階調表現が容易になる。また、最後に吐出されるインク滴以外は吐出タイミングが変更されないので、インクの吐出特性をさらに損ないにくい。

さらに、本発明においては、前記ノズルについて、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上にドットが形成された直後に前記選択手段が前記第１の駆動信号を連続して選択したときに、これら連続した前記第１の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成される複数のドットのうちの最初のドットの位置だけが、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されたドットの位置と実質的に同じであれば、前記選択手段は、前記第１の駆動信号が少なくとも２回連続して選択されることを許容することが好ましい。これによると、第２の駆動信号によってその直後に形成される１つのドットの位置が影響を受ける場合であっても、白すじの発生を抑制することができる。

加えて、本発明においては、前記ノズルについて、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上にドットが形成された直後に前記選択手段が前記第１の駆動信号を連続して選択したときに、これら連続した前記第１の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成される複数のドットの位置がいずれも、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されたドットの位置と実質的に同じであれば、前記選択手段は、前記第２の駆動信号が選択された後又はさらにその後に一又は複数の前記第１の駆動信号が選択された後に、前記第１の駆動信号の後にドット位置を元に戻す信号が加えられた第３の駆動信号を選択することが好ましい。これによると、第２の駆動信号によってその後に形成されるドットの位置が影響を受ける場合であっても、第３の駆動信号によってその影響を除去するため、白すじの発生を抑制することができる。

本発明のインクジェット記録装置においては、前記インクジェットヘッドが、前記印刷媒体を横切るように前記所定方向に延在しているとともに、前記所定方向に隣接して配列されている複数の前記ノズルからなるノズル列を１又は複数備えていてもよい。このとき、前記インクジェットヘッドに属するノズルの各々は、前記所定方向に関する前記ノズル間の距離が等しくなるように、且つ前記所定方向に関して互いに異なるように配置されていることが好ましい。これによると、ライン式プリンタにおいて、白すじの発生を効率よく抑制することができる。

また、本発明においては、前記インクジェットヘッドが、前記ノズル、前記ノズルに連通している圧力室、及び前記圧力室に連通しているアパーチャとを含んでいる複数の個別インク流路が配置されている流路ユニットと、各々が前記圧力室に対向する位置に配置されるとともに前記駆動信号が入力される複数の個別電極、グランド電位が供給される共通電極、及び、前記共通電極と前記複数の個別電極とによって挟まれている圧電シートを含み、前記流路ユニットの一表面に接合されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを備えており、前記個別インク流路の、前記インクジェットヘッドのインク吐出面と直交する方向から見た平面形状が前記圧力室の中心線に対して線対称となっていないことが好ましい。これによると、個別インク流路における圧力の伝播タイミングが不均一となりインクの吐出方向が異なりやすい、このため、異なる種類の駆動信号により形成されるドット間の距離が大きくなり、白すじの発生を効率よく抑制することができる。

さらに、本発明においては、異なる種類の前記駆動信号は、他の種類の前記駆動信号と比較して、前記圧力室に圧力を発生させるタイミングの少なくとも一部が、前記ノズルに形成されるインクのメニスカスの振動周期上において異なっていることが好ましい。これによると、印刷媒体上において、異なる種類の駆動信号により形成されるドット間の距離をより大きくすることができる。

本発明においては、前記駆動信号が、前記圧力室に負圧を発生させる立ち下がり部と、前記圧力室に正圧を発生させる立ち上がり部とを含むパルスであって、前記立ち下がり部から当該立ち下がり部に続く前記立ち上がり部までの期間をパルス幅とする高電位基準のパルスを複数含んでおり、異なる種類の前記駆動信号は、他の種類の前記駆動信号と比較して、前記立ち下がり部のタイミングのみが異なっていることが好ましい。これによると、異なる種類の駆動信号によってもインクを吐出するタイミングを異ならせることがないため、インクの吐出特性を安定させることができる。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態におけるインクジェットプリンタの概略図である。図１に示すインクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１ａ〜１ｄを有するカラーインクジェットプリンタである。このインクジェットプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１１が、図中右方に排紙部１１２がそれぞれ設けられている。また、インクジェットプリンタ１０１は、インクジェットプリンタ１０１を制御するための制御装置１４０を備えている。ユーザは、制御装置１４０に接続されているＰＣ（Personal Computer）２００上で起動するドライバソフトを介してインクジェットプリンタ１０１を操作することができる。

インクジェットプリンタ１０１内部には、給紙部１１１から排紙部１１２に向かって印刷用紙が搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１１のすぐ下流側には、印刷媒体たる印刷用紙を挟持搬送する一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂとが配置されている。これらにより一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって印刷用紙は図中左方から右方へ送られる。用紙搬送経路の中間部には、二つのベルトローラ１０６、１０７と、両ローラ１０６、１０７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト１０８と、ベルトローラ１０６、１０７を駆動する搬送モータ１５０とが配置されている。搬送ベルト１０８の外周面すなわち搬送面にはシリコーン処理が施されており、一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって搬送されてくる印刷用紙を、搬送ベルト１０８の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ１０６の図中時計回り（矢印１０４の方向）への回転駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。

４つのラインヘッドであるインクジェットヘッド１ａ〜１ｄは、その下端にヘッド本体７０を有している。ヘッド本体７０は、それぞれが矩形断面を有しており、その長手方向が用紙搬送方向に垂直な方向（図１の紙面垂直方向）となるように互いに近接配置されている。つまり、インクジェットプリンタ１０１はライン式プリンタである。４つのヘッド本体７０の各底面は用紙搬送経路に対向しており、これら底面には微小径を有する多数のノズル８が形成されたノズルプレートが設けられている。これらの底面がインク吐出面となり、ノズル８から吐出したインクは、インク吐出面と略直交する方向に飛翔する。インクジェットヘッド１ａのヘッド本体７０からはシアン（Ｃ）のインクが、インクジェットヘッド１ｂのヘッド本体７０からはマゼンタ（Ｍ）のインクが、インクジェットヘッド１ｃのヘッド本体７０からはイエロー（Ｙ）のインクが、インクジェットヘッド１ｄのヘッド本体７０からはブラック（Ｋ）のインクが吐出される。

ヘッド本体７０は、その底面と搬送ベルト１０８の搬送面との間に少量の隙間が形成されるように配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト１０８上を搬送される印刷用紙が４つのヘッド本体７０のすぐ下方側を順に通過する際、この印刷用紙の上面すなわち印刷面に向けてノズルから各色のインク滴が噴射されることで、印刷用紙上に所望のカラー画像を形成できるようになっている。

次にインクジェットヘッド１ａ〜１ｄの詳細について説明する。尚、インクジェットヘッド１ａ〜１ｄは吐出するインクが異なるのみで、その構成や動作内容は実質的に同等であるため、以下インクジェットヘッド１ａについてのみ説明する。図２は、インクジェットヘッド１ａの外観斜視図である。図３は、図２のIII−III線における断面図である。インクジェットヘッド１ａは、印刷用紙に対してインク滴を吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上方に配置され且つヘッド本体７０に供給されるインクの流路である２つのインク溜まり３が形成されたベースブロック７１とを備えている。

ヘッド本体７０は、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）５０が接着され、左右に引き出されている。ベースブロック７１は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック７１内のインク溜まり３は、ベースブロック７１の長手方向に沿って形成された略直方体の中空領域である。

ベースブロック７１の下面７３は、開口３ｂの近傍において周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック７１は、下面７３の開口３ｂ近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４と接触している。そのため、ベースブロック７１の下面７３の開口３ｂ近傍部分７３ａ以外の領域は、ヘッド本体７０から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。

ベースブロック７１は、ホルダ７２の把持部７２ａの下面に形成された凹部内に接着固定されている。ホルダ７２は、把持部７２ａと、把持部７２ａの上面からこれと直交する方向に所定間隔をなして延出された平板状の一対の突出部７２ｂとを含んでいる。アクチュエータユニット２１に接着されたＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材８３を介してホルダ７２の突出部７２ｂ表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ７２の突出部７２ｂ表面に配置されたＦＰＣ５０上にドライバＩＣ８０が設置されている。ドライバＩＣ８０はアクチュエータユニット２１を駆動するためのものである。ＦＰＣ５０は、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１に伝達するように、両者とハンダ付けによって電気的に接合されている。

ドライバＩＣ８０の外側表面には略直方体形状のヒートシンク８２が密着配置されているため、ドライバＩＣ８０で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバＩＣ８０及びヒートシンク８２の上方であって、ＦＰＣ５０の外側には、基板８１が配置されている。ヒートシンク８２の上面と基板８１との間、および、ヒートシンク８２の下面とＦＰＣ５０との間は、それぞれシール部材８４で接着されている。

図４は、図２に示したヘッド本体７０の平面図である。図４において、ベースブロック７１内に形成されたインク溜まり３が仮想的に破線で描かれている。２つのインク溜まり３は、ヘッド本体７０の長手方向に沿って、互いに所定間隔をなして平行に延在している。２つのインク溜まり３はそれぞれ一端に開口３ａを有し、この開口３ａを介してインクタンク（図示せず）に連通されることによって、常にインクで満たされている。また、開口３ｂは、ヘッド本体７０の長手方向に沿って各インク溜まり３に多数設けられていて、上述したように各インク溜まり３と流路ユニット４とを結んでいる。多数の開口３ｂは、対となる２つずつがヘッド本体７０の長手方向に沿って近接配置されている。一方のインク溜まり３に連通した開口３ｂの対と、他方のインク溜まり３に連通した開口３ｂの対とは、千鳥状に配置されている。

開口３ｂが配置されていない領域には、開口３ｂの対とは逆のパターンで、台形の平面形状を有する複数のアクチュエータユニット２１が千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット２１の平行対向辺（上辺及び下辺）は、ヘッド本体７０の長手方向と平行である。また、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺の一部同士がヘッド本体７０の幅方向にオーバーラップしている。

図５は、図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図５に示すように、各インク溜まり３に設けられた開口３ｂは共通インク室であるマニホールド５に連通し、さらに各マニホールド５の先端部は２つに分岐して副マニホールド５ａを形成している。また、平面視において、アクチュエータユニット２１における２つの斜辺側それぞれから、隣接する開口３ｂから分岐した２つの副マニホールド５ａが延出している。つまり、アクチュエータユニット２１の下方には、アクチュエータユニット２１の平行対向辺に沿って互いに離隔した計４つの副マニホールド５ａが延在している。

流路ユニット４の下面はインク吐出面であり、インク吐出面のアクチュエータユニット２１の接着領域と対応した領域は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のノズル８がマトリクス状に配列されている。ノズル８は、図面を簡単にするために図５では幾つかだけを描いているが、実際にはインク吐出領域全体に亘って配列されている。

図６は、図５に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図６は、流路ユニット４における多数の圧力室１０がマトリクス状に配置された平面を、インク吐出面に対して垂直な方向から見た状態を示している。各圧力室１０は、角部にアールが施された略菱形の平面形状を有しており、その長い方の対角線は流路ユニット４の幅方向に平行である。各圧力室１０の一端はノズル８に連通しており、他端はアパーチャ１２（図６参照）を介して共通インク流路としての副マニホールド５ａに連通している。平面視において各圧力室１０と重なり合う位置には、圧力室１０と相似でこれよりも一回り小さい平面形状を有する個別電極３５が、アクチュエータユニット２１上に形成されている。図６には、図面を簡略にするために、多数の個別電極３５のうちの幾つかだけを描いている。なお、図５及び図６において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット２１内又は流路ユニット４内にあって破線で描くべき圧力室１０及びアパーチャ１２等を実線で描いている。

図６において、圧力室１０がそれぞれ収容された仮想的な複数の菱形領域１０ｘは、互いに重なり合うことなく隣接するように、配列方向Ａ（第１の方向）及び配列方向Ｂ（第２の方向）の２方向にマトリクス状に配置されている。配列方向Ａは、インクジェットヘッド１ａの長手方向、すなわち副マニホールド５ａの延在方向であって、菱形領域１０ｘの短い方の対角線と平行である。配列方向Ｂは、配列方向Ａと鈍角θをなす菱形領域１０ｘの一斜辺方向である。圧力室１０は、対応する菱形領域１０ｘと中心位置が共通であって、両者の輪郭線は平面視において互いに離隔している。

配列方向Ａ及び配列方向Ｂの２方向にマトリクス状に隣接配置された圧力室１０は、配列方向Ａに沿って３７．５ｄｐｉに相当する距離ずつ離隔している。また、圧力室１０は、１つのインク吐出領域内において、配列方向Ｂに１８個並べられている。但し、配列方向Ｂの両端にある圧力室はダミーであって、インク吐出に寄与しない。

マトリクス状に配置された複数の圧力室１０は、図６に示す配列方向Ａに沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列は、図６の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、副マニホールド５ａとの相対位置に応じて、第１の圧力室列１１ａ、第２の圧力室列１１ｂ、第３の圧力室列１１ｃ、及び、第４の圧力室列１１ｄに分けられる。これら第１〜第４の圧力室列１１ａ〜１１ｄは、アクチュエータユニット２１の上辺から下辺に向けて、１１ｃ→１１ｄ→１１ａ→１１ｂ→１１ｃ→１１ｄ→…→１１ｂという順番で周期的に４個ずつ配置されている。

第１の圧力室列１１ａを構成する圧力室１０ａ及び第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０ｂにおいては、第３の方向から見て、配列方向Ａと直交する方向（第４の方向）に関して、ノズル８が図６の紙面下側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する菱形領域１０ｘの下端部に位置している。一方、第３の圧力室列１１ｃを構成する圧力室１０ｃ及び第４の圧力室列１１ｄを構成する圧力室１０ｄにおいては、第４の方向に関して、ノズル８が図６の紙面上側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する菱形領域１０ｘの上端部に位置している。第１及び第４の圧力室列１１ａ、１１ｄにおいては、第３の方向から見て、圧力室１０ａ、１０ｄの半分以上の領域が、副マニホールド５ａと重なっている。第２及び第３の圧力室列１１ｂ、１１ｃにおいては、第３の方向から見て、圧力室１０ｂ、１０ｃの全領域が、副マニホールド５ａと重なっていない。そのため、いずれの圧力室列に属する圧力室１０についてもこれに連通するノズル８が副マニホールド５ａと重ならないようにしつつ、副マニホールド５ａの幅を可能な限り広くして各圧力室１０にインクを円滑に供給することが可能となっている。

次に、ヘッド本体７０の断面構造について、図７を参照してさらに説明する。図７は、図６のVII−VII線における断面図であり、第１の圧力室列１１ａに属する圧力室１０ａが描かれている。図７から分かるように、ノズル８は、圧力室１０（１０ａ）及びアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａと連通している。このようにして、ヘッド本体７０には、副マニホールド５ａの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が圧力室１０ごとに形成されている。

ヘッド本体７０は、上から、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた９枚の金属プレートから流路ユニット４が構成されている。

アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図９参照）が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性層となる部分を有する層（以下、単に「活性層を有する層」というように記する）とされ、残り３層が非活性層とされたものである。キャビティプレート２２は、圧力室１０に対向するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、２つの孔とその間を結ぶアパーチャ１２のほかに圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２６、２７、２８は、積層時に互いに連結して副マニホールド５ａを構成する孔に加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。

これら９枚の金属プレートは、個別インク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。この個別インク流路３２は、副マニホールド５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１２において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル８へと向かう。そして、図８（ａ）に示すように、インク吐出面に直交する方向（第３の方向）から見た、圧力室列１１ａ、１１ｂに属する圧力室１０を含んでいる個別インク流路３２のインク吐出面と平行な面内における平面形状は、アパーチャ１２が左方向に突出しているため用紙搬送方向（第４の方向）に沿った圧力室１０の中心線に対して線対称となっていない。また、図８（ｂ）に示すように、インク吐出面に直交する方向から見た、圧力室列１１ｃ、１１ｄに属する圧力室１０を含んでいる個別インク流路３２のインク吐出面と平行な面内における平面形状は、アパーチャ１２が右方向に突出しているため用紙搬送方向に沿った圧力室１０の中心線ＣＬに対して線対称となっていない。

次に、流路ユニット４における最上層のキャビティプレート２２に積層された、アクチュエータユニット２１の詳細な構造について図９を参照しつつ説明する。図９（ａ）は図７に示すアクチュエータユニット２１の部分断面図を、図９（ｂ）は図９（ａ）に示したアクチュエータユニット２１の平面図を示している。

図９（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１〜４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、ヘッド本体７０内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４が連続平板層として多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対向する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。

最上層の圧電シート４１上には、個別電極３５が形成されている。最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、シート全面に形成された略２μｍの厚みの共通電極３４が介在している。これら個別電極３５、共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。

図９（ｂ）に示すように、個別電極３５は、略１μｍの厚みで、圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有しており、マトリックス状に配置されている（図６参照）。略菱形の個別電極３５における鋭角部の一方は延出され、その先端領域に、個別電極３５と電気的に接続された、略１６０μｍの径を有する円形のランド部３６が設けられている。ランド部３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、個別電極３５における延出部表面上に接着されている。また、ランド部３６はＦＰＣ５０に設けられた接点と電気的に接合されるものであり、圧力室１０には対向しておらず、圧力室１０を区画する隔壁に対向するように配置されている。

共通電極３４は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は、すべての圧力室１０に対向する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極３５は、各圧力室１０に対向するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極３５ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド部３６を介してドライバＩＣ８０に電気的に接続されている（図１及び図２参照）。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性層が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、圧電シート４１〜４４の下面は圧力室を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインク滴が吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。

実際の駆動手順は、予め個別電極３５を共通電極３４より高い電位（以下高電位と称す）にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位（以下低電位と称す）とし、その後所定のタイミングにて再び高電位とする。これにより、個別電極３５が低電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４４が元の形状に戻り、圧力室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、圧力室１０内に負圧が与えられ、個別インク流路３２内に負圧の圧力波が伝搬し、インクがマニホールド５側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４４が圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下により圧力室１０内の圧力が正圧となりインクへの圧力が上昇し、インク滴が吐出される。つまり、インク滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、圧力室１０内において圧力波がマニホールド５からノズル８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、圧力室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力でインク滴を吐出させることができる。

また、階調印刷においては、ノズル８から吐出されるインク滴の数、つまりインク吐出回数で調整されるインク量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数のインク吐出を、指定されたドット領域に対応するノズル８から連続して行う。一般に、インク吐出を連続して行う場合は、インク滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出されたインク滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させるインク滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳してインク滴を吐出するため圧力が増幅する。

上記のような仕組みでノズル８から吐出されるが、インク滴の吐出特性はノズル８毎に若干異なっている。これは個別インク流路３２の製造誤差などに起因する。パルス幅及びパルス間隔に用いられるＡＬはヘッド本体７０が理想的な構造を有している場合に適用可能な数値であり、実際には適宜修正して適用されるものである。尚、説明の便宜上、以下の説明においてはヘッド本体７０が理想的な構造を有しており、全ての個別インク流路３２間における誤差は存在しないものと仮定する。

次に制御装置１４０の詳細について図１０を参照しつつ説明する。図１０は、制御装置１４０の機能ブロック図である。制御装置１４０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えており、これらが機能することにより以下に説明する他の機能部を機能させる。

制御装置１４０は、ＰＣ２００からの指示に基づいて動作するものであり、図１０に示すように、通信部１４１と、動作制御部１４２と、印刷制御部１４３とを備えている。尚、これら各機能部はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で構成されているハードウェアであるが、機能部の全て、又は一部がソフトウェアで構成されていてもよい。

通信部１４１は、ＰＣ２００との通信を行うものである。ＰＣ２００から送信される動作に関する指示は動作制御部１４２に出力され、印刷に関する指示は印刷制御部１４３に出力される。動作制御部１４２は、ＰＣ２００及び印刷制御部１４３からの指示に基づいて、ベルトローラ１０６、１０７を駆動する搬送モータ１５０や、送りローラ１０５ａ、１０５ｂを駆動するモータを制御するものである。印刷制御部１４３は、ＰＣ２００からの印刷に関する指示に基づいて印刷を実行するものであり、波形情報記憶部１４４と、吐出履歴記憶部１４５と、波形選択部１４６と、パルス生成部１４７とを備えている。

波形情報記憶部１４４は、ノズル８からインク滴を吐出して印刷用紙上にドットを形成するために、個別電極３５に供給するパルス列（駆動信号）の波形パターン（駆動信号に関する情報）を記憶するものである。波形情報記憶部１４４は、ノズル８毎に調整された全ての階調において波形パターンが２種類の波形パターン、波形パターンＡ（第１の駆動信号に関する波形情報）及び波形パターンＢ（第２の駆動信号に関する波形情報）を記憶している。この波形パターンＡ及び波形パターンＢの例を図１１に示す。尚、縦軸は印加電圧を、横軸は時刻をそれぞれ示している。

図１１に示す波形パターンＡ及び波形パターンＢは、印刷用紙上において、インク滴３滴分の階調のドットを形成するときに、ノズル８からインク滴を吐出するために個別電極３５に供給されるパルスの波形パターンである。前述したように、個別電極３５には高電位を基準とするパルスが供給される。図１１に示すように、波形パターンＡ及び波形パターンＢはともに、４つのパルスが連続したものである。最初の３つのパルスはインク滴を３回連続吐出するためのものであり、最後のパルスは、インク吐出後に個別インク流路３２内に残留する残留圧力を除去するためのキャンセルパルスである。キャンセルパルスは、残留圧力の周期に対して反転した周期のタイミングで、個別インク流路３２に新たな圧力を発生させる。これにより残留圧力がキャンセルパルスにより生成された圧力により相殺される。尚、当該キャンセルパルスは、波形パターンＡ及び波形パターンＢの一部として構成されているが、これらの波形パターンから独立した波形パターンＣ（第３の駆動信号に関する波形情報）として構成されてもよい。この場合、波形パターンＡ及び波形パターンＢの後に波形パターンＣを付加して、新たな波形パターンを形成すればよい。

波形パターンＡでは、インク滴を３回連続吐出するためのパルスにおいて、パルス幅、及びパルス間が実質的にＡＬとなっている。例えば、２つ目のパルスと３つ目のパルスとのパルス間（ＴＡ）と、３つ目のパルスのパルス幅（ＷＡ）とが実質的にＡＬとなっている。これに対して、波形パターンＢでは、インク滴を最初の２回連続吐出するためのパルスにおいては、パルス幅、及びパルス間が実質的にＡＬとなっているが、２つ目のパルスと３つ目のパルスとのパルス間（ＴＢ）がＡＬより短く、３つ目のパルスのパルス幅（ＷＢ）がＡＬより長くなっている。また、波形パターンＡ及び波形パターンＢは、３つ目のパルスの立ち上がりタイミングとキャンセルパルスとのタイミングが同じになっている。このように、波形パターンＡと波形パターンＢとは、２つ目のパルスと３つ目のパルスとのパルス間（ＴＡ、ＴＢ）と、３つ目のパルスのパルス幅（ＷＡ、ＷＢ）との時間は等しいが比率が異なるように、いいかえれば、最後のインク滴を吐出するためのパルスの開始タイミング（立ち下がりタイミング）のみが異なるようになっている。

以下、この波形パターンＢの最後のインク滴を吐出するためのパルスを変形パルス、それ以外のインク滴を吐出するためのパルスを通常パルスと称する。この関係は他の階調における波形パターンＡ及び波形パターンＢおいても同様である。尚、インク滴１滴分の階調の階調を形成するための波形パターンにおいては、パルス幅のみが異なるようになっている。

吐出履歴記憶部１４５は、ノズル８毎に直近に連続形成された最大９９（Ｎ）回のドットについて、形成されたドットの階調データと、使用された波形パターン（波形パターンＡまたは波形パターンＢ）とを記憶するものである。各ノズル８において、形成されたドットの階調データと、使用された波形パターンのいずれかが変化した場合、記憶内容はリセットされる。

波形選択部１４６は、印刷用紙上におけるドットの形成に際して、吐出履歴記憶部１４５に記憶されている履歴内容に基づいて、波形情報記憶部１４４に記憶されている波形パターンの中から使用すべき波形パターンを選択するものである。いずれの波形パターンを選択するかは、各ノズル８における、同じ波形パターンの連続選択禁止回数ｎとノズル８の配置位置とに基づいて決定される。連続選択禁止回数ｎは、同じ波形パターンを連続して選択するのを禁止する回数である。まず、各ノズル８において、ドットを形成するために選択した波形パターンが、直近にｎ−１回連続して使用されている場合は、連続使用された波形パターンと異なる波形パターンを選択する。例えば、連続選択禁止回数ｎが１００である場合に、吐出履歴記憶部１４５が、直近９９回選択された波形パターンが波形パターンＡと記憶している場合には、波形パターンＢを選択する。逆に、吐出履歴記憶部１４５が、直近１００回選択された波形パターンが波形パターンＢと記憶している場合には、波形パターンＡを選択する。また、このとき、印刷用紙の搬送方向と直交する方向に隣接して配置されている複数のノズル８から構成されるノズル列内においては、同じ波形パターンが選択されるように波形パターンが選択される。尚、連続選択禁止回数ｎは２〜１００の範囲で任意に設定可能である。

パルス生成部１４７は、波形選択部１４６により選択された波形パターンのデータを、波形情報記憶部１４４から読み出し、当該波形パターンに相当するパルスを生成するものである。パルス生成部１４７により生成されたパルスはアクチュエータユニット２１の対応する個別電極３５に供給される。これにより、アクチュエータユニット２１が駆動され、対応するノズル８から波形パターンに応じてインク滴が吐出され、印刷用紙上に所望のドットが形成される。

次に、印刷制御部１４３の動作について図１２を参照しつつ説明する。図１２は、印刷制御部１４３の動作を示したフローチャートである。印刷制御部１４３はユーザが操作するＰＣ２００からの印刷指示に基づいて起動される。図１２に示すように、印刷制御部１４３は起動後にステップＳ１０１（以下、Ｓ１０１と称す、他のステップも同様）に移行し、吐出履歴記憶部１４５に記憶されている履歴内容と、全ノズル８に設定されている連続吐出カウンタｉを０に初期化する。連続吐出カウンタｉは各ノズル８において、履歴内容に基づいて直近に連続使用された波形パターンをカウントするものである。その後、Ｓ１０２に移行し、波形選択部１４６が、全てのノズル８において初期値として波形パターンＡから選択するように設定する。その後、Ｓ１０３に移行し、ＰＣ２００から受信した印刷データに基づいて、各ノズル８がインク滴を吐出すべきノズルか否かを順に判定する。判定対称となるノズル８がインク滴を吐出すべきノズルであると判定した場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４に移行する。逆に、当該ノズル８がインク滴を吐出すべきノズルでないと判定した場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１１２に移行する。

Ｓ１０４においては、当該ノズル８において、直近に使用された波形パターンが、波形選択部１４６に設定されている波形パターンと同じか否かを吐出履歴記憶部１４５に記憶されている履歴に基づいて判定する。直近に使用された波形パターンと波形選択部１４６において設定されている波形パターンとが同じでないと判定した場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０５に移行し、当該ノズル８の連続吐出カウンタｉを０に初期化する。その後、Ｓ１１１に移行する。一方、直近に使用された波形パターンと波形選択部１４６に設定されている波形パターンとが同じと判定した場合には、Ｓ１０６に移行し、当該ノズル８の連続吐出カウンタｉをインクリメントする。その後Ｓ１０７に移行し、連続吐出カウンタｉが連続選択禁止回数ｎ以上か否かを判定する。連続吐出カウンタｉが連続選択禁止回数ｎ以上でないと判定した場合には（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１１１に移行する。連続吐出カウンタｉが連続選択禁止回数ｎ以上と判定した場合には（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８に移行する。

Ｓ１０８では、波形選択部１４６において、現在設定されている波形パターンが波形パターンＡか否かを判定する。現在設定されている波形パターンが波形パターンＡでないと判定した場合には（Ｓ１０８：ＮＯ）、Ｓ１０９に移行し、波形パターンＡを設定し、その後Ｓ１１１に移行する。逆に、波形選択部１４６において、現在設定されている波形パターンが波形パターンＡと判定した場合には（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｓ１１０に移行し、波形パターンＢを設定する。その後Ｓ１１１に移行する。

Ｓ１１１においては、波形選択部１４６が、設定されている波形パターンを使用する波形パターンとして選択する。その後、Ｓ１１２に移行し、パルス生成部１４７が、波形選択部１４６が選択した波形パターンに基づいてパルスを生成する。生成したパルスは当該ノズル８に対応する個別電極３５に供給される。その後、Ｓ１１３に移行し、次のノズルがあるか否か判定する。次のノズル８があると判定した場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、再びＳ１０３に移行し、上述した処理を実行する。次のノズル８がないと判定した場合には（Ｓ１１３：ＮＯ）、図１２のフローチャートを終了する。

次に、パルス生成部１４７が波形パターンに基づいて生成したパルスが個別電極３５に供給されたときのインク吐出動作について図１３及び図１４を参照しつつ説明する。図１３は、インク滴を吐出したときに発生するノズル８におけるインクのメニスカスの振動状態を示した図である。尚、縦軸はメニスカスの振幅を、横軸は時刻をそれぞれ示している。また、実線で示した波形は変形パルスによりインク滴が吐出された場合を、破線で示した波形は通常パルスによりインク滴が吐出された場合をそれぞれ示している（図１１参照）。図１４は、インク滴を吐出したときのインクのメニスカスの断面形状を示した図である。尚、図中の矢印はメニスカスの変位速度を示す。前述したように、パルスを供給してインク滴が吐出したときは、アクチュエータ２１により圧力室１０の容積を一旦増加させた後に低下させる。このとき、個別インク流路３２内に圧力波が発生するため、図１３に示すように、圧力波の振動周期に同期してインクのメニスカスが振動する。前述したように、インク滴を吐出するためのパルスには通常パルスと変形パルスとがある、以下これらのパルスを供給したときのインク滴の吐出動作について順に説明する。

まず、通常パルスを供給した場合について説明する。１つ目の通常パルスが印加される瞬間においては、個別インク流路３２に圧力波が発生しておらず、図１４（ａ）に示すように、メニスカスの振幅及び変位速度が０となっている。そして、２つ目以降の通常パルスが印加される瞬間においては、直前に印加した通常パルスにより発生した圧力波が残留圧力波として個別インク流路３２に残っているが、残留圧力波と新たに発生させる圧力波とをＡＬ周期で同期させるため、メニスカスの振幅が０に、メニスカスの変位速度がマイナスになる。そして、通常パルスが印加された後は、パルスの立ち下がりに同期して個別インク流路３２内に負圧の圧力波が発生する。これにより、図１４（ｂ）に示すように、ノズル８における圧力も負圧となりメニスカスがマイナス方向（圧力室１０側）に変位していく。このとき、インク吐出面から見た個別インク流路３２の形状が用紙搬送方向に沿った圧力室１０の中心線に対して線対称となっていないため（図８参照）、圧力波が不均一に伝播し、メニスカスが一方向に歪みながら変位する。その後、負圧の圧力波がノズル８に到達して反射する。これにより、図１４（ｃ）に示すようにノズル８における負圧が徐々に減少してメニスカスがマイナス方向からプラス方向（開口部側）に向かって変位していく。このときも、圧力波が不均一に反射するため、メニスカスが一方向に歪みながら変位する。

そして、メニスカスの振幅が０になったとき、パルスの立ち上がりに同期して個別インク流路３２内に正圧の圧力波が発生し、ノズル８からインク滴が吐出される（図１３：Ｘ）。このとき、図１４（ｄ）に示すように、メニスカスの振幅が０になっているときは、メニスカスの全ての領域において変位速度が等しくなっているため、ノズル８の開口平面に対して垂直方向（インク吐出面に対して垂直方向）にインク滴Ｉが吐出される。その後、図１４（ｅ）に示すように、ノズル８における圧力が正圧となりメニスカスがプラス方向（開口部側）に変位していく。このときも、圧力波が不均一に伝搬するため、メニスカスが一方向に歪みながら変位する。その後、正圧の圧力波がノズル８に到達して反射する。これにより、図１４（ｆ）に示すようにノズル８における正圧の圧力が徐々に減少してメニスカスがプラス方向からマイナス方向に向かって変位していく。このときも、圧力波が不均一に反射するため、メニスカスが一方向に歪みながら変位する。尚、前述したように、２つ目以降の通常パルスが印加された場合には、直前に印加した通常パルスにより発生した残留圧力波と新たに発生させた圧力波とがＡＬ周期で同期するため、メニスカスの振幅は若干大きくなるが位相の変化は生じない。このため、１つ目の通常パルスが印加された場合と２つ目以降の通常パルスが印加された場合とにおけるインク吐出動作は実質的に同じとなる。

次に、変形パルスを供給した場合について説明する。基本的には、変形パルスが印加された場合においても、通常パルスが印加された場合と同じようにメニスカスが振動することになる。これは、メニスカスの振動周波数は圧力波の伝播距離であるＡＬに依存しているためである。図１３に示すように、変形パルスの立ち下がりタイミングは通常パルスの立ち下がりタイミングよりも早くなっている。具体的には、図１４（ｆ）に示すように、メニスカスがプラス方向からマイナス方向に向かって変位するときに変形パルスが立ち下がる。これにより、通常パルスの場合と比較してメニスカスの振動波形の位相がすすみ、変形パルスの立ち上がりタイミング、つまりインク滴の吐出タイミングが、メニスカスの振幅が０の位置からプラス側のピーク近傍となる（図１３：Ｙ）。このタイミングにおいては、図１４（ｅ）に示すように、メニスカスが一方向に突出するように歪んでおり、突出していない側のメニスカスの変位速度が突出している側のメニスカスの変位速度より速くなっている。このため、変形パルスが印加される場合においては、メニスカスが突出していない側に向かってインク滴Ｉ'が吐出される。吐出されたインク滴Ｉ'は印刷用紙の搬送方向と直交する方向に偏位した位置に着弾する。尚、先の通常パルスにより発生した個別インク流路３２の残留圧力波が、後の通常パルスにより発生した圧力波に合波されるため、実際には、図１３に示すようなｓｉｎ曲線とはならないが、説明の便宜上簡略化した波形を示している。

次に、図１１に示す波形パターンＡ及び波形パターンＢに基づいてインク滴を吐出した場合の印刷結果について図１５及び図１６を参照しつつ説明する。図１５は、波形パターンＡ及び波形パターンＢに基づいて吐出された３つのインク滴と、これら３つのインク滴により形成されたドットとの関係を示した図である。尚、紙面の下から上に向かう方向が印刷用紙の搬送方向となっている。図１６は、連続選択禁止回数ｎが２に設定された場合の印刷結果を示した図である。図１５に示すように、波形パターンＡにおいては、３つの通常パルスにより吐出された３つのインク滴Ｉが、印刷用紙の搬送方向に沿って配列された状態で1つのドットＪを形成している。一方、波形パターンＢにおいては、２つの通常パルスにより吐出された２つのインク滴Ｉが印刷用紙の搬送方向に沿って配列され、さらに、１つの変形パルスにより吐出された１つのインク滴Ｉ'が、印刷用紙の搬送方向と直交する方向に関してインク滴Ｉと互いに異なる位置に配置されて1つのドットＪ'を形成している。そして、同じノズル８から波形パターンＡ及び波形パターンＢに基づいてインク滴を吐出した場合には、形成されたドットＪとドットＪ'とが搬送方向に直交する方向に偏位する。

そして、連続選択禁止回数ｎを２に設定して印刷を行った場合には、図１６に示すように、ドットＪとドットＪ'との搬送方向に直交する方向に関する中心位置が互いに異なる位置をとりながら、千鳥状に配置される。また、ノズル列内に関しては、同じ波形パターンに基づいてインク滴が吐出されるように波形パターンが選択されるため、印刷用紙の搬送方向と直交する方向には、すべて同じドットＪ又はドットＪ'が配列される。

上述した実施の形態によると、印刷用紙上に形成されるドットＪ又はドットＪ'が、印刷用紙の搬送方向に沿って連続選択禁止回数ｎ以上連続しないため、高濃度印刷を行った場合であっても白すじの発生を抑制することができる。このとき、連続選択禁止回数ｎは１００以下で設定されるため、白すじを効率よく目立たないようにすることができる。さらに、連続選択禁止回数ｎを２に設定することで最も白すじを目立たないようにすることができる。

また、ノズル列内に関しては、同じ波形パターンに基づいてインク滴が吐出されるように波形パターンが選択されるため、印刷用紙の搬送方向と直交する方向にドットＪとドットＪ'が配列されず、生じる白抜けを防止することができる。

さらに、各ノズル８において、階調毎に波形パターンＡ及び波形パターンＢの２種類の情報を記憶すればよいため、波形情報記憶部１４４の記憶量を抑えることができる。しかも、同じノズル８により形成された２つのドットを結ぶ直線が印刷用紙の搬送方向と直交する方向に延在しているので、２つのドットの位置を効果的に離隔し、白すじの発生をさらに抑制することができる。

また、波形パターンＢは、最後のインク滴を吐出するパルスのみを変形パルスとしているため、全体としてインク滴の吐出特性を損ないにくい。特に、変形パルスにおけるインク滴の吐出タイミングが、通常パルスにおけるインク滴の吐出タイミングと同じであるため、さらにインク滴の吐出特性を損ないにくい。

加えて、波形パターンＡ及び波形パターンＢには残留圧力を除去するためのキャンセルパルスが付与されているため、さらに一層インク滴の吐出特性を損ないにくい。

また、インク吐出面から見た、個別インク流路３２の形状が、用紙搬送方向に沿った圧力室１０の中心線に対して線対称となっていないため、メニスカスの歪みが大きくなり、ドットＪとドットＪ'とを印刷用紙の搬送方向と直交する方向により離れた位置に形成することができる。これにより、さらに効率よく白すじを抑制することができる。

尚、上述した実施の形態においては、キャンセルパルスが付与された波形パターンＡ及び波形パターンＢを使用して残留圧力を除去する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、図１７に示すように、キャンセルパルスが付与されない波形パターンＡ及び波形パターンＢを使用する構成であってもよい。これよると、波形パターンＢに基づいて、インク滴Ｉ'を吐出した後も、位相の進んだ残留圧力波が自然に減衰するまで存在する。従って、連続する次のドット形成するためのインク滴の吐出に際しても残留圧力波の影響を受け、通常パルスにより発生する圧力波の位相が進む。このため、通常パルスにおいてもメニスカスが歪んだ状態でインク滴を吐出することとなり、吐出されたインク滴は印刷用紙の搬送方向と直交する方向に偏位した位置に着弾する。残留圧力波が減衰すると、通常パルスにより発生する圧力波の位相の進みが小さくなるため、インク滴の着弾位置の偏位量も小さくなる。

この場合、波形選択部１４６は、波形パターンＢを選択してインク滴の吐出を行った後は、残留圧力波の影響時間を考慮し、波形パターンＡに基づいて形成されるドットの位置が実質的に波形パターンＢに基づいて形成されるドットの位置と実質的に同じ位置である間は波形パターンＢが連続していると仮定して波形パターンＡの選択を続ける。この場合においても、波形パターンＡに基づいて形成されるドットの位置は時間の経過とともに変位しているため、厳密には波形パターンＢに基づいて形成されるドットの位置とは異なっている。

以上の条件での印刷結果について図１８を参照しつつ説明する。図１８は、図１７に示す波形パターンＡ及び波形パターンＢに基づいて吐出された３つのインク滴と、これら３つのインク滴により印刷用紙上に形成されたドットとの関係を示した図である。尚、連続選択禁止回数ｎは２に設定されている。図１７に示すように、波形パターンＢに基づいてドットＪ'が形成された後に、波形パターンＡに基づいて通常パルスによりインク滴を吐出しても、波形パターンＢの変形パルスにより発生した残留圧力の影響でインク滴Ｉ''、インク滴Ｉ'''及びインク滴Ｉの順に印刷用紙の搬送方向と直交する方向の変位が小さくなる位置に着弾しており、これらによりドットＪ''が形成される。ドットＪ''はドットＪに対して印刷用紙の搬送方向と直交する方向に変位しているため、実質的に同等である。従って、さらに波形パターンＡに基づいてインク滴が吐出される。

これによると、キャンセルパルスを付与することができない、又は吐出周期を短くするために残留圧力の影響を回避することができない場合においても、ドットの位置を変位させて白すじの発生を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、実施の形態においては、吐出履歴記憶部１４５を備える構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、波形パターンの選択パターンを予め決定しておき、吐出履歴とは無条件に使用する波形パターンを異ならせる構成でもよい。

また、本実施の形態においては、波形選択部１４６が波形パターンＡ及び波形パターンＢから使用する波形パターンを選択するの構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、波形情報記憶部１４４に３種類以上の波形パターンを記憶しておき、この中から波形選択部１４６が使用する波形パターンを選択する構成であってもよい。

さらに、本実施の形態においては、ノズル列毎に同じ波形パターンが選択される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、各ノズル８に任意の波形パターンが選択される構成であってもよい。

加えて、本実施の形態においては、波形パターンＢにおいてインク滴を吐出するための最後のパルスのみを変形パルスとする構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、これらの少なくとも1つのパルスが変形パルスであればよく、例えばインク滴滴を吐出するための全てのパルスを変形パルスとする構成でもよいし、インク滴を吐出するための最初のパルスのみを変形パルスとする構成でもよい。

さらに、本実施の形態においては、インクジェットプリンタ１０１はライン式プリンタであるが、このような構成に限定されるものではなく、シリアル式プリンタであってもよい。

本発明に係る実施の形態によるインクジェットプリンタの概略図である。 図１に示すインクジェットヘッドの斜視図である。 図２のIII−III線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。 図１に示すインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。 図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図５内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図８のVII−VII線に沿ったヘッド本体の部分断面図である。 図８に示す個別インク流路の形状を示す図である。 図８に示すアクチュエータユニットの構造を示す図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１０に示す波形情報記憶部に記憶されている波形パターンの一例である。 印刷制御部の動作を示すフローチャートである。 図７に示すノズルにおけるメニスカスの振動状態を示した図である。 図７に示すノズルにおけるメニスカスの形状を示した図である。 図７に示すノズルから吐出されたインク滴とこれらにより形成されるドットを示した図である。 図１に示すインクジェットヘッドによる印刷結果を示した図である。 図１０に示す波形情報記憶部に記憶されている波形パターンの変形例である。 図１０に示す波形パターンに基づいて吐出されたインク滴とこれらにより形成されるドットを示した図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ インクジェットヘッド
８ ノズル
１０ 圧力室
２１ アクチュエータユニット
３５ 個別電極
７０ ヘッド本体
１０１ インクジェットプリンタ
１４０ 制御装置
１４４ 波形情報記憶部
１４５ 吐出履歴記憶部
１４６ 波形選択部
１４７ パルス生成部

Claims (20)

1. 複数のノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドの制御装置において、
   前記ノズルからのインク吐出によって印刷媒体上に形成されるドットの位置を、インク滴の吐出時における前記インクジェットヘッドに対する印刷媒体の相対移動方向と直交し複数の前記ノズルの並びに平行な所定方向に関して互いに異なる位置とすることが可能な複数種類の駆動信号に関する波形情報を記憶する波形情報記憶手段と、
   各ノズルについて、同じ種類の駆動信号がｎ回（ｎ：２以上の自然数）以上連続して選択されないように、前記波形情報記憶手段に記憶された波形情報に係る前記複数種類の駆動信号の中から１つの駆動信号を選択する選択手段とを備えており、
   前記波形情報記憶手段は、前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような前記駆動信号であって、前記複数のインク滴のなかの一部のインク滴の吐出方向だけを他のインク滴の吐出方向と異ならせる第２の駆動信号に関する波形情報を記憶していることを特徴とするインクジェットヘッドの制御装置。
2. 前記波形情報記憶手段は、前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような前記駆動信号であって、前記複数のインク滴の吐出方向をすべて同じとし、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されるドットとは異なる位置にドットを形成する第１の駆動信号に関する波形情報をさらに記憶し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ヘッドの制御装置。
3. 各ノズルについて、前記波形情報記憶手段に記憶された波形情報に係る前記複数種類の駆動信号のうちいずれが前記選択手段によって選択されたかを、印刷媒体上に直近に形成されたＮ個（Ｎ：自然数）のドットに関して記憶する吐出履歴記憶手段をさらに備えており、
   前記選択手段は、前記吐出履歴記憶手段に記憶された吐出履歴情報に基づいて、各ノズルについて同じ種類の駆動信号がｎ回（ｎ：２以上Ｎ＋１以下の自然数）以上連続して選択されないようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
4. ｎが１００以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
5. ｎが２であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
6. 前記選択手段が、前記所定方向に隣接して配列されている複数の前記ノズルからなるノズル列毎に、同じ種類の駆動信号を選択することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
7. 前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号に起因した前記ノズルからのインク吐出によって印刷媒体上に形成される２つのドットの位置を結ぶ直線が、前記所定方向に延在していることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
8. 前記波形情報記憶手段が、印刷媒体上の１ドットに対応した互いに異なる複数種類のインク吐出量のそれぞれについて前記複数種類の駆動信号に関する波形情報を記憶していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
9. 前記波形情報記憶手段は、前記複数のインク滴のなかで最後に前記ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向だけを他のインク滴の吐出方向と異ならせて、前記所定方向に関して、前記第１の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されるドットとは異なる位置にドットを形成する前記第２の駆動信号に関する波形情報を記憶していることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
10. 前記ノズルについて、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上にドットが形成された直後に前記選択手段が前記第１の駆動信号を連続して選択したときに、これら連続した前記第１の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成される複数のドットのうちの最初のドットの位置だけが、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されたドットの位置と実質的に同じであれば、前記選択手段は、前記第１の駆動信号が少なくとも２回連続して選択されることを許容することを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
11. 前記ノズルについて、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上にドットが形成された直後に前記選択手段が前記第１の駆動信号を連続して選択したときに、これら連続した前記第１の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成される複数のドットの位置がいずれも、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されたドットの位置と実質的に同じであれば、前記選択手段は、前記第２の駆動信号が選択された後又はさらにその後に一又は複数の前記第１の駆動信号が選択された後に、前記第１の駆動信号の後にドット位置を元に戻す信号が加えられた第３の駆動信号を選択することを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
12. 前記選択手段は、全ての前記ノズルにおいて、印刷指示により初めに形成するドットに対して前記第１の駆動信号を選択することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
13. 複数のノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドの制御方法において、
    前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような駆動信号であって、前記複数のインク滴のなかの一部のインク滴の吐出方向だけを他のインク滴の吐出方向と異ならせる第２の駆動信号を含み、前記ノズルからのインク吐出によって印刷媒体上に形成されるドットの位置を、インク滴の吐出時における前記インクジェットヘッドに対する印刷媒体の相対移動方向と直交し複数の前記ノズルの並びに平行な所定方向に関して互いに異なる位置とすることが可能な複数種類の駆動信号の中から、各ノズルについて、同じ種類の駆動信号がｎ回（ｎ：２以上の自然数）以上連続して選択されないように、１つの駆動信号を選択することを特徴とするインクジェットヘッドの制御方法。
14. 前記ノズルから連続して吐出された複数のインク滴が印刷媒体上の１ドットを構成するような前記駆動信号であって、前記複数のインク滴の吐出方向をすべて同じとし、前記所定方向に関して、前記第２の駆動信号に基づいて印刷媒体上に形成されるドットとは異なる位置にドットを形成する第１の駆動信号をさらに含む前記複数種類の駆動信号の中から、１つの駆動信号を選択することを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットヘッドの制御方法。
15. 複数のノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、
    前記インクジェットヘッドに対して印刷媒体を相対移動させる駆動機構と、
    請求項１〜１２のいずれかに記載の制御装置とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
16. 前記インクジェットヘッドが、前記印刷媒体を横切るように前記所定方向に延在しているとともに、前記所定方向に隣接して配列されている複数の前記ノズルからなるノズル列を１又は複数備えていることを特徴とする請求項１５に記載のインクジェット記録装置。
17. 前記インクジェットヘッドに属するノズルの各々は、前記所定方向に関する前記ノズル間の距離が等しくなるように、且つ前記所定方向に関して互いに異なるように配置されていることを特徴とする請求項１６に記載のインクジェット記録装置。
18. 前記インクジェットヘッドが、
    前記ノズル、前記ノズルに連通している圧力室、及び前記圧力室に連通しているアパーチャとを含んでいる複数の個別インク流路が配置されている流路ユニットと、
    各々が前記圧力室に対向する位置に配置されるとともに前記駆動信号が入力される複数の個別電極、グランド電位が供給される共通電極、及び、前記共通電極と前記複数の個別電極とによって挟まれている圧電シートを含み、前記流路ユニットの一表面に接合されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを備えており、
    前記個別インク流路の、前記インクジェットヘッドのインク吐出面と直交する方向から見た平面形状が前記圧力室の中心線に対して線対称となっていないことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
19. 異なる種類の前記駆動信号は、他の種類の前記駆動信号と比較して、前記圧力室に圧力を発生させるタイミングの少なくとも一部が、前記ノズルに形成されるインクのメニスカスの振動周期上において異なっていることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェット記録装置。
20. 前記駆動信号が、前記圧力室に負圧を発生させる立ち下がり部と、前記圧力室に正圧を発生させる立ち上がり部とを含むパルスであって、前記立ち下がり部から当該立ち下がり部に続く前記立ち上がり部までの期間をパルス幅とする高電位基準のパルスを複数含んでおり、
    異なる種類の前記駆動信号は、他の種類の前記駆動信号と比較して、前記立ち下がり部のタイミングのみが異なっていることを特徴とする請求項１９に記載のインクジェット記録装置。
    

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