JPH0952377A

JPH0952377A - インクジェットプリンタの階調印字制御装置

Info

Publication number: JPH0952377A
Application number: JP7210289A
Authority: JP
Inventors: Hajime Shiraishi; 肇白石; Masakazu Mizusaki; 正和水▲さき▼; Nobusuke Satou; 伸祐佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-18
Also published as: US6186611B1; JP3632252B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小規模な回路で高速な階調印字を達成するこ
とができるインクジェットプリンタの階調印字制御装置
を提供することを目的とする。【構成】印字周期でインクを吐出する複数ノズル５
と、複数ノズル５のそれぞれに対応した複数吐出エネル
ギー発生部２〜４と、所定数階調に対応する階調制御信
号ＳＭを印字周期でかつ階調に応じた位相で発生するヒ
ートパルス発生器１５〜１８と、所定数階調制御信号の
うちいずれかの階調制御信号を選択してイネーブル信号
ＥＮＢを出力するイネーブル信号発生部１１〜１４と、
印字周期に同期して変化する変調電圧ＶＭを発生する電
源回路１０と、変調電圧、イネーブル信号を入力し、階
調に応じた位相及び値の変調電圧を吐出エネルギー発生
部に供給するドライバ回路６〜９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字の階調を制御する
階調印字制御装置に関し、特にインクジェットプリンタ
の印字ヘッドの印字階調を制御する階調印字制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、記録
時に静粛で、高速記録が可能であり、カラー化が容易で
あるといった点から、家庭用、オフィス用コンピュータ
の出力用プリンタとして広く利用されるようになってき
た。このようなインクジェットプリンタはインクを小滴
化して飛翔させ、この飛翔小滴を記録紙に付着させて記
録を行うもので、小滴の発生法や飛翔方向の制御法によ
ってコンティニアス方式とオンデマンド方式とに大別さ
れる。

【０００３】コンティニアス方式は、例えば米国特許第
３０６０４２９号公報に開示されている方式であって、
インクの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小滴を記
録信号に応じて電解制御し、記録紙上に小滴を選択的に
付着させて記録を行うものであり、小滴の発生に高電圧
を要し、マルチノズル化が困難であるので、高速記録に
は不適である。

【０００４】オンデマンド方式は、例えば米国特許第３
４７４７１２０号公報に開示されている方式であって、
小滴を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドに付設され
ているピエゾ振動素子に電気的な記録信号を付加し、こ
の電気記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、
機械的振動に従って上記ノズル孔より小滴を吐出させて
記録紙に付着させることで記録を行うものであり、オン
デマンド（要求しだい）でインクをノズル孔より吐出し
て記録を行うため、コンティニアス方式のように吐出飛
翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴を回収
することが不要であるため、シンプルな構成が可能であ
る。しかし、記録ヘッドの加工が困難であることや、ピ
エゾ振動素子の小型化が極めて困難でマルチノズル化が
難しいこと、ピエゾ振動素子の機械振動という機械的エ
ネルギーで小滴の飛翔を行うので高速記録に向かないこ
となどの欠点を有する。

【０００５】また別のオンデマンド方式として、特公昭
６１−５９９１１号公報、特公昭６２−１１０３５号公
報および特公昭６１−５９９１４号公報には、発熱抵抗
体により沸騰を生起させて液滴を飛翔させる記録方式が
開示されている。

【０００６】さらに別のオンデマンド方式として、米国
特許第３１７９０４２号公報には、ピエゾ振動素子等の
手段による機械的振動エネルギーを利用する代わりに熱
エネルギーを利用することが記載されている。熱エネル
ギーを利用する方式は、機械的振動エネルギーを利用す
る方式と比較し、エネルギー変換効率が高い、マルチノ
ズル化が容易であるといった特徴がある。

【０００７】次に、上記熱エネルギーを利用する方式に
おけるインク吐出原理について説明する。図７は、従来
の階調印字制御装置を示す構成図である。図７におい
て、３７は導電性インク、３８は導電性インク３７で満
たされたインク室、３９は導電性インク３７を収容する
インクタンク、４０、４１は導電性インク３７の液面以
下に配置された一対の電極、４２は電源、４３は電源４
２のスイッチ、４４は導電性インク３７を吐出するノズ
ル、４５は記録紙、４６はノズル４４から吐出されるイ
ンク滴である。一対の電極４０、４１に電圧を印加する
と、導電性インク３７に電流が流れ、そのジュ−ル熱で
電極４０、４１の先端間の導電性インク３７の一部が気
化する。さらにその気化された導電性インク３７の蒸気
はノズル４４から記録紙４５にインク滴４６を吐出させ
るのに十分な圧力を発生するまで膨脹する。スイッチ４
３のオン、オフにより電源４２から電圧を印加または非
印加とすることで、導電性インク３７を吐出するノズル
孔を選び、記録紙４５に所望の文字を形成できるように
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンク吐出装置を階調印字制御装置として使用する場合に
は、複数のノズルの各ノズル毎に階調数分の電圧を切り
替えるスイッチング素子が必要となる。例えば１００ノ
ズルのそれぞれを８段階で切り替えようとすると、８０
０個のスイッチング素子が必要となり、回路コストが膨
大となるという問題点があった。また、同一行を８回ス
キャンすることとして、スキャン毎に電圧を切り替える
ようにした場合には、回路規模は小さくなるが、印字速
度が１／８に低下してしまうという問題点があった。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小規模な回路で高速な階調印字を達成することがで
きるインクジェットプリンタの階調印字制御装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１記載のインクジェットプリンタの階
調印字制御装置は、印字周期でインクを吐出する複数の
ノズルと、複数のノズルのそれぞれに対応した複数の吐
出エネルギー発生部と、所定数の階調に対応する階調制
御信号を印字周期でかつ階調に応じた位相で発生するパ
ルス発生器と、所定数の階調制御信号のうちのいずれか
の階調制御信号を選択信号により選択してイネーブル信
号として出力するイネーブル信号発生部と、印字周期に
同期して最大値から最小値へ変化する変調電圧を発生す
る電源回路と、変調電圧およびイネーブル信号を入力
し、階調に応じた位相および値の変調電圧を吐出エネル
ギー発生部に供給するドライバ回路とを備えた構成を有
している。

【００１１】請求項２記載のインクジェットプリンタの
階調印字制御装置は、請求項１記載のインクジェットプ
リンタの階調印字制御装置において、ドライバ回路が、
階調に応じた位相および値の変調電圧を吐出エネルギー
発生部に供給することにより、吐出エネルギー発生部へ
の供給電圧値に応じて異なるインク吐出速度差を補正す
る構成を有している。

【００１２】請求項３記載のインクジェットプリンタの
階調印字制御装置は、請求項１又は２記載のインクジェ
ットプリンタの階調印字制御装置において、電源回路が
変調電圧の波形を三角波形となす構成を有している。

【００１３】請求項４記載のインクジェットプリンタの
階調印字制御装置は、請求項１、２又は３記載のインク
ジェットプリンタの階調印字制御装置において、電源回
路が変調電圧の最大値および最小値を温度に応じて変化
させる構成を有している。

【００１４】請求項５記載のインクジェットプリンタの
階調印字制御装置は、請求項１記載のインクジェットプ
リンタの階調印字制御装置において、吐出エネルギー発
生部が熱エネルギーを発生する構成を有している。

【００１５】

【作用】この構成によって、所定数の階調に対応する階
調制御信号を印字周期で階調に応じた位相で発生し、階
調に応じた位相および値の変調電圧信号であるヘッド駆
動信号で吐出エネルギー発生部を駆動するようにしたの
で、スイッチ素子を設けることなくマルチプレクサによ
り階調の切替えを行うことができ、回路規模を小さくす
ることができ、また、階調数が増加しても印字を高速化
することができる。また、階調に応じた位相および値の
変調電圧を吐出エネルギー発生部に供給することによ
り、吐出エネルギー発生部への供給電圧値に応じて異な
るインク吐出速度差を補正するようにしたので、インク
滴の付着位置が階調によって異なるのを防止することが
できる。さらに、変調電圧の波形が三角波であることに
より、容易に階調に応じて変調電圧値を変えることがで
きる。さらに、変調電圧の最大値および最小値を温度に
応じて変化させることにより、温度の階調に与える影響
を防止することができる。さらに、吐出エネルギー発生
部が熱エネルギーを発生することにより、熱エネルギー
によってインク滴を吐出するインクジェットプリンタへ
の適用が可能となる。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の一実施例について図を用い
て説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例に係るインクジェ
ットプリンタの階調印字制御装置を示すブロック図であ
り、４ノズルの例を示すものである。図１において、１
は本実施例に係る階調印字制御装置により制御される印
字ヘッド、２は導電性インクで満たされたインク室、
３、４は一対の電極、５は導電性インクを吐出するノズ
ル、６〜９は印字ヘッド１を駆動するドライバ回路、１
０は変調電圧ＶＭを発生する電源回路、１１〜１４はイ
ネーブル信号ＥＮＢを発生するマルチプレクサ（イネー
ブル信号発生部）、１５〜１８は階調制御信号ＳＭ１〜
ＳＭ４を発生するヒートパルス発生器（パルス発生
器）、１９は予備加熱信号ｆを発生するプリヒートパル
ス発生器、ＩＰ１〜ＩＰ４はインク液滴である。

【００１８】図２は、図１の階調印字制御装置を構成す
るドライバ回路６〜９を詳細に示す回路図である。図２
において、２はインク室、３、４は電極、５はノズルで
あり、これらは図１と同様のものなので、同一符号を付
して説明は省略する。Ｑ１〜Ｑ４はトランジスタ、２
０、２１はＡＮＤ回路、２２は交流パルスを発生する交
流パルス発生器である。

【００１９】以上のように構成された階調印字制御装置
の動作を説明する前に、図２のドライバ回路の信号・動
作等、導電性インクの予備加熱制御および階調制御方法
について説明する。

【００２０】まず図２のドライバ回路の信号・動作等に
ついて説明する。いまトランジスタＱ１、Ｑ２のベース
に入力されるパルス信号ｉがハイレベル、トランジスタ
Ｑ３、Ｑ４のベースに入力されるパルス信号ｊがローレ
ベルであるとすると、トランジスタＱ１はオフ、Ｑ２は
オン、Ｑ３はオン、Ｑ４はオフ状態となり、電極３には
電源回路１０の出力電圧ＶＭが印加され、電極４はグラ
ンドレベルとなるので、通電電流Ｉが導電性インク中を
矢印の方向に流れる。同様に、トランジスタＱ１、Ｑ２
のベースに入力されるパルス信号ｉがローレベル、トラ
ンジスタＱ３、Ｑ４のベースに入力されるパルス信号ｊ
がハイレベルであるとすると、トランジスタＱ１はオ
ン、Ｑ２はオフ、Ｑ３はオフ、Ｑ４はオン状態となり、
電極４には電源回路１０の出力電圧ＶＭが印加され、電
極３はグランドレベルとなるので、通電電流Ｉが導電性
インク中を矢印と逆の方向に流れる。このように、電極
周辺の導電性インクを吐出させる時は、パルス信号ｉお
よびｊのハイ、ローのレベルを一定期間交互に繰り返
し、電極３と４の間に交流電流を流すことにより、電極
周辺の導電性インクを沸騰させ、その沸騰により生じる
気泡の圧力によってノズル５から導電性インクを吐出さ
せる。電極３、４間に交流電流を流すことの最大のメリ
ットは、電極３、４の電気分解を防ぎ、電極３、４の寿
命を直流と比べて長期化できることである。交流パルス
信号発生器２２の出力信号ｃおよびｄは、周波数が数百
ｋＨｚ〜数ＭＨｚで、デューティ比が５０％以下の高周
波であり、位相が互いに１８０度ずれている。信号ｃお
よびｄはトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチングする基
本パルスであり、この信号ｃ、ｄとイネーブル信号ＥＮ
ＢとはＡＮＤ回路２０、２１で論理積をとられており、
信号ｃ、ｄはイネーブル信号ＥＮＢがハイレベルのとき
有効となる。

【００２１】次に、本実施例における予備加熱制御につ
いて説明する。図３は導電性インクの温度に対する導電
性インクの比抵抗を示すグラフである。図３に示すよう
に、インク温度が上がるとインク比抵抗が下がる。つま
りインク温度が上がるとインクに電流が流れやすくな
る。図４は電極３、４間の導電性インクの温度を示すグ
ラフである。図４に示すように、時間０で温度２０℃の
導電性インクを時間５Ｔで温度７０℃の導電性インクと
なるようにプリヒート（予備加熱）する。時間５Ｔで連
続印字を開始した場合、吐出周期（印字周期）Ｔ間にお
ける印字電力／ドット＝Ｐ１、吐出通電時間＝ｔ１とす
ると、印字エネルギー／ドット／Ｔ＝Ｐ１×ｔ１＝Ｅ１＝奪われるエネルギー／ドット／Ｔが成立するとき、熱的な平衡状態が維持されるので、特
性線Ｓ１で示すように、常にインク温度は７０℃に保持
される。

【００２２】しかし、間欠印字の場合には、図４の特性
線Ｓ２で示すように、例えば印字の無い時間５Ｔから９
Ｔまでの４Ｔの期間は熱エネルギーが電極間に投入され
ないので、導電性インクの温度が徐々に降下し、沸騰し
にくくなると共に温度低下に伴う比抵抗の増加により導
電性インクに電流が流れにくくなり、時間１０Ｔでは印
字ができなくなる。

【００２３】このような不具合を防止するため、本実施
例では、予備加熱制御を行う。すなわち、インク非吐出
期間にダミー印字（電極間の導電性インクに熱エネルギ
ーを与えるが、実際にはインク吐出は行われない印字）
を行う。吐出周期（印字周期）Ｔ間における予備加熱通
電時間をｔ２とすると、インク保温エネルギー／ドット／Ｔ＝Ｐ１×ｔ２＝Ｅ２＝奪われるエネルギー／ドット／Ｔが成立するとき、熱的な平衡状態が維持されるので、導
電性インクの温度は常に一定の温度に保持され、安定吐
出が達成できる。なお、インク吐出期間であっても、電
極間に熱エネルギーが与えられないインク吐出無しの印
字期間では予備加熱が行われ、導電性インクの温度が保
持される。また、Ｅ１−Ｅ２は加熱されたインクがヘッ
ド外に吐出される分だけのエネルギー損失の差となるた
めにｔ２はｔ１よりかなり短い時間になる。

【００２４】次に、本実施例における階調制御方法につ
いて説明する。図５は階調制御のためのドット径制御を
説明するためのグラフであり、印加電力と加熱時間との
関係を示すグラフである。図５において、横軸は加熱時
間を示し、縦軸は印加電力Ｗおよびドット径を決定する
気泡体積ｐｌ（ピコリットル）を示す。図５に示すよう
に、印字ヘッド１に０．４Ｗの電力を与えると、沸騰開
始までの加熱時間は７μｓとなり、Ｅ１１＝０．４×７
＝２．８μＪ（マイクロジュール）のエネルギーが与え
られる。そのときの気泡はＢ１のように成長し、最大気
泡体積は２００ｐｌとなる。同様に、印字ヘッド１に
０．２３Ｗの電力を与えると、沸騰開始までの加熱時間
は２２μｓとなり、Ｅ１２＝０．２３×２２μＪ＝５．
０６μＪのエネルギーが与えられ、そのときの気泡はＢ
２のように成長し、最大気泡体積は４００ｐｌとなる。
このように印加電力により沸騰開始までの時間が決ま
り、それにより導電性インクの加熱される体積が変化
し、加熱される体積が大きいほど最大成長気泡体積が大
きくなる。つまり、ゆっくり加熱すれば、より大きな気
泡を形成することができる。沸騰が開始されると、気泡
により電極間の電流が遮断されるので、電圧を沸騰開始
直後に切るように制御しても、最大成長気泡体積に影響
を与えない。このようにして気泡体積を変化させ、ドッ
ト径による階調制御ができる。

【００２５】次に、本実施例に係る図１の階調制御装置
について、その信号、動作等を説明する。図６は図１の
階調制御装置の動作を説明するためのタイミングチャー
トであり、例として４階調の場合を示す。つまり、ドッ
ト径が４種類の場合を示し、この４種類のドット径を小
さい方から順に小、小中、中大、大で表現する。図６に
おいて、図６（ａ）は印字クロックＣＫを示し、図６
（ｂ）は変調電圧ＶＭ、図６（ｃ）はドット径が小の階
調制御信号ＳＭ１、図６（ｄ）はドット径が小中の階調
制御信号ＳＭ２、図６（ｅ）はドット径が中大の階調制
御信号ＳＭ３、図６（ｆ）はドット径が大の階調制御信
号ＳＭ４、図６（ｇ）は予備加熱信号ｆ、図６（ｈ）は
イネーブル信号ＥＮＢ、図６（ｉ）、（ｊ）はドライバ
回路６〜９におけるパルス信号ｉ、ｊ（図２参照）、図
６（ｋ）は電極３、４間の電圧ＤＭ、図６（ｌ）、
（ｍ）はドライバ回路６〜９から出力される駆動信号
ｐ、ｑ（図１、図２参照）を示す。

【００２６】図６（ａ）の印字クロックＣＫは印字周期
（吐出周期）Ｔで、各ノズル５の印字タイミングの基本
となるクロックである。印字クロックＣＫは電源回路１
０、ヒートパルス発生器１５〜１８およびプリヒートパ
ルス発生器１９に入力され、それぞれの電源回路１０、
１５〜１９は印字周期Ｔで同期して動作する。図６
（ｂ）の変調電圧ＶＭは印字クロックＣＫに同期し、最
大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎの値を取る周期Ｔの
三角波である。この変調電圧ＶＭはドライバ回路６〜９
に共通に供給される。また変調電圧ＶＭはのこぎり波
や、正弦波、階段状波形でもかまわず、周期性を持って
いれば良い。図６（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の階
調制御信号ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４は、それぞ
れヒートパルス発生器１５、１６、１７、１８から印字
クロックＣＫに同期して出力され、インク吐出量すなわ
ち印字ドット径を可変にするための信号であり、印字ド
ット径の大きさを示す階調１、２、３、４に対応するタ
イミング信号である。図６（ｇ）の予備加熱信号ｆは、
インク非吐出期間（インク吐出期間におけるインクを吐
出しない期間を含む）においてインクを吐出しない程度
の予備加熱を行うための信号で、プリヒートパルス発生
器１９から印字クロックＣＫに同期して出力される。図
６（ｈ）のイネーブル信号ＥＮＢは、マルチプレクサ１
１〜１４から出力される信号であり、各印字周期におい
て階調制御信号ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４および
予備加熱信号ｆのうち階調レベルに合わせて選択信号Ｓ
ＥＬによって選択される信号である。

【００２７】次に、図１の階調印字制御装置の動作をマ
ルチプレクサ１１、ドライバ回路６を中心に説明する。
いま、マルチプレクサ１１において、選択信号ＳＥＬに
より、インク非吐出期間においては予備加熱信号ｆが選
択され、インク吐出期間においては、階調制御期間Ｔｕ
１では階調制御信号ＳＭ１が選択され、階調制御期間Ｔ
ｕ２では階調制御信号ＳＭ２が、階調制御期間Ｔｕ３で
は階調制御信号ＳＭ３が、階調制御期間Ｔｕ４では階調
制御信号ＳＭ４が選択されたとする。図６（ｉ）、
（ｊ）に示すパルス信号ｉ、ｊすなわち連続する基本パ
ルス信号ｃ、ｄ（図２参照）は互いに位相が１８０度ず
れた交流パルス信号で、インク非吐出期間およびインク
吐出期間において導電性インクを加熱する。図６（ｋ）
に示す電極電圧信号であるヘッド駆動信号の電圧ＤＭ
は、電極３、４に印加される互いに位相が１８０度ずれ
た交流電圧信号ｐ、ｑ（図６（ｌ）、（ｍ）参照）を簡
単のために直流で示したものである。インク非吐出期間
においては、ドライバ回路６から出力されるヘッド駆動
信号の電圧ＤＭは、予備加熱信号ｆにより、変調電圧Ｖ
Ｍの値がＶ０のときにＴａ０の期間オンされる信号であ
り、Ｔａ０の期間、予備加熱を行う。インク吐出期間に
おいては、階調レベル１の時、イネーブル信号ＥＮＢは
変調電圧ＶＭの値がＶ１となったときからＴｂ１の期間
ハイレベルとなり、階調レベル２の時は変調電圧ＶＭの
値がＶ２となったときからＴｂ２の期間ハイレベル、階
調レベル３の時は変調電圧ＶＭの値がＶ３となったとき
からＴｂ３の期間ハイレベル、階調レベル４の時は変調
電圧ＶＭの値がＶ４となったときからＴｂ４の期間ハイ
レベルとなる。このようにして、変調電圧ＶＭからイネ
ーブル信号ＥＮＢが階調レベルに合った電圧値と通電時
間を切り出すようにして、ヘッド駆動信号の電圧ＤＭを
得る。

【００２８】マルチプレクサ１２、１３、１４もマルチ
プレクサ１１と同様に、ノズルに固有の選択信号ＳＥＬ
を受けて、それぞれドライバ回路７、８、９に対し、イ
ネーブル信号ＥＮＢを出力する。これにより、各ノズル
から階調レベルに合った量の導電性インクを吐出するこ
とができる。図１においては、印字ヘッド１の４つのノ
ズルから階調レベル１、２、３、４に見合ったインク液
滴ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３、ＩＰ４を吐出している状態
を示す。

【００２９】このような階調印字制御装置において、印
字ヘッド１が印字用紙に対し相対的な運動をしながら印
字をする場合、インク液滴のサイズが異なっても印字用
紙の同一箇所に着弾されるような補正が必要である。一
般的に、小さな液滴をノズル５より吐出させる場合は、
投入エネルギーを小さくするためにインクの飛翔速度は
小さくなる。図６において、階調制御信号ＳＭ１すなわ
ち階調レベル１のときのインク飛翔時間をＴｃ１とす
る。ＳＭ２は階調レベル２で、ＳＭ３は階調レベル３、
ＳＭ４は階調レベル４である。階調制御信号ＳＭ２、Ｓ
Ｍ３、ＳＭ４がハイになるタイミングはそれぞれ、階調
制御信号ＳＭ１に対し、Ｔａ２、Ｔａ３、Ｔａ４の期間
後で、そのとき変調電圧ＶＭの値がＶ２、Ｖ３、Ｖ４と
なる。階調制御信号ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４がハイにな
る期間はＴｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４であり、インク飛翔時
間はそれぞれＴｃ２、Ｔｃ３、Ｔｃ４である。図６で分
かるように、Ｔｂ１＋Ｔｃ１＝Ｔａ２＋Ｔｂ２＋Ｔｃ２＝Ｔａ３＋Ｔｂ３＋Ｔｃ３＝Ｔａ４＋Ｔｂ４＋Ｔｃ４……（１）となるように変調電圧ＶＭを作ってやれば、インク吐出
量が変化しても（インク飛翔時間が変化しても）、印字
用紙面の着弾位置は同一箇所になる。

【００３０】実際に単純に電圧を可変した場合の印字の
測定結果から変調電圧を求めると、（表１）のようにな
る。

【００３１】

【表１】

【００３２】（１）式のＴｂ１＋Ｔｃ１＝Ｔａ４＋Ｔｂ
４＋Ｔｃ４により着弾位置を補正すると、（表１）から
Ｔａ４＝Ｔｂ１＋Ｔｃ１−Ｔｂ４−Ｔｃ４＝９＋１８８
−６０−６０＝７７μｓとなる。従って、電圧３０Ｖか
ら２０．５Ｖまで変化するのに、Ｔａ４−（Ｔｂ１／
２）＋Ｔｂ４／２＝７７−９／２＋６０／３＝９３．５
μｓとなる傾きを持つ変調電圧をつくればよい。この変
調電圧の値がリニアに変化するものとすると、（表２）
に示すようなＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔａ１〜Ｔａ４、Ｔｂ
１〜Ｔｂ４、Ｔｃ１〜Ｔｃ４）が得られる。

【００３３】

【表２】

【００３４】（表２）のＴａ＋Ｔｂ＋Ｔｃにおいて、階
調レベル１と２とで１０％の着弾ずれとなるが、変調電
圧を補正するような補正電圧を付加して最適な変調電圧
の時間特性とすれば、着弾ずれは更に少なくなる。ま
た、変調電圧ＶＭの最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎ
は、環境温度に応じて、その環境温度に最適な電圧値に
選ぶこともできる。

【００３５】なお、上記実施例ではノズル数が４つの場
合を示したが、本発明はこれに限らず、マルチプレク
サ、ドライバ回路を増加することにより、ノズル数を増
加することができる。また、階調数が４つの場合を示し
たが、ヒートパルス発生器を増加することにより、階調
数を増加することができる。

【００３６】以上のように本実施例によれば、マルチプ
レクサにおいて印字周期毎に階調制御信号を選択し、そ
の選択した階調制御信号に応じた値および位相のヘッド
駆動信号で印字ヘッド１を駆動するようにしたので、階
調の切替えを高速に行うことができ、また階調を切り替
えるのに従来のような階調毎のスイッチ切替えが不要で
あり、小規模な回路で高速な階調印字が可能となり、さ
らに、ヘッド駆動信号が階調に応じた位相であるので階
調によって異なるインク飛翔時間すなわちインク液滴の
着弾位置を補正することができる。さらに、インク非吐
出期間においては予備加熱を行うようにしたので、導電
性インクを一定温度に保持することができ、温度が低下
することにより階調印字が不能となることを防止するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明は、印字周期でイン
クを吐出する複数のノズルと、複数のノズルのそれぞれ
に対応した複数の吐出エネルギー発生部と、所定数の階
調に対応する階調制御信号を印字周期でかつ階調に応じ
た位相で発生するパルス発生器と、所定数の階調制御信
号のうちのいずれかの階調制御信号を選択信号により選
択してイネーブル信号として出力するイネーブル信号発
生部と、印字周期に同期して最大値から最小値へ変化す
る変調電圧を発生する電源回路と、変調電圧およびイネ
ーブル信号を入力し、階調に応じた位相および値の変調
電圧を吐出エネルギー発生部に供給するドライバ回路と
を設けたことにより、所定数の階調に対応する階調制御
信号を印字周期で階調に応じた位相で発生し、階調に応
じた位相および値の変調電圧信号であるヘッド駆動信号
で吐出エネルギー発生部を駆動するようにしたので、ス
イッチ素子を設けることなくマルチプレクサにより階調
の切替えを行うことができ、回路規模を小さくすること
ができ、また、階調数が増加しても印字を高速化するこ
とができるインクジェットプリンタの階調印字制御装置
を実現することができる。

【００３８】また、ドライバ回路が、階調に応じた位相
および値の変調電圧を吐出エネルギー発生部に供給する
ことにより、吐出エネルギー発生部への供給電圧値に応
じて異なるインク吐出速度差を補正するようにしたの
で、インク滴の付着位置が階調によって異なるのを防止
することが可能なインクジェットプリンタの階調印字制
御装置を実現することができる。

【００３９】さらに、電源回路が変調電圧の波形を三角
波形となすことにより、容易に階調に応じて変調電圧値
を変えることが可能なインクジェットプリンタの階調印
字制御装置を実現することができる。

【００４０】さらに、電源回路が変調電圧の最大値およ
び最小値を温度に応じて変化させることにより、温度の
階調に与える影響を防止することができるインクジェッ
トプリンタの階調印字制御装置を実現することができ
る。

【００４１】さらに、吐出エネルギー発生部が熱エネル
ギーを発生することにより、熱エネルギーによってイン
ク滴を吐出するインクジェットプリンタへの適用が可能
なインクジェットプリンタの階調印字制御装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タの階調印字制御装置を示すブロック図

【図２】図１の階調印字制御装置を構成するドライバ回
路を詳細に示す回路図

【図３】導電性インクの温度に対する導電性インクの比
抵抗を示すグラフ

【図４】電極間の導電性インクの温度を示すグラフ

【図５】印加電力と加熱時間との関係を示すグラフ

【図６】印字クロックＣＫ等を示すタイミングチャート

【図７】従来の階調印字制御装置を示す構成図

【符号の説明】

１印字ヘッド２インク室３、４電極５ノズル６〜９ドライバ回路１０電源回路１１〜１４マルチプレクサ（イネーブル信号発生部）１５〜１８ヒートパルス発生器（パルス発生器）１９プリヒートパルス発生器２０、２１ＡＮＤ回路２２交流パルス発生器Ｑ１〜Ｑ４トランジスタＩＰ１〜ＩＰ４インク液滴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印字周期でインクを吐出する複数のノズル
と、前記複数のノズルのそれぞれに対応した複数の吐出
エネルギー発生部と、所定数の階調に対応する階調制御
信号を前記印字周期でかつ前記階調に応じた位相で発生
するパルス発生器と、前記所定数の階調制御信号のうち
のいずれかの階調制御信号を選択信号により選択してイ
ネーブル信号として出力するイネーブル信号発生部と、
前記印字周期に同期して最大値から最小値へ変化する変
調電圧を発生する電源回路と、前記変調電圧および前記
イネーブル信号を入力し、前記階調に応じた位相および
値の前記変調電圧を前記吐出エネルギー発生部に供給す
るドライバ回路とを備えたことを特徴とするインクジェ
ットプリンタの階調印字制御装置。
【請求項２】前記ドライバ回路は、前記階調に応じた位
相および値の前記変調電圧を前記吐出エネルギー発生部
に供給することにより、前記吐出エネルギー発生部への
供給電圧値に応じて異なるインク吐出速度差を補正する
ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリン
タの階調印字制御装置。
【請求項３】前記電源回路は前記変調電圧の波形を三角
波形となすことを特徴とする請求項１又は２記載のイン
クジェットプリンタの階調印字制御装置。
【請求項４】前記電源回路は前記変調電圧の最大値およ
び最小値を温度に応じて変化させることを特徴とする請
求項１、２又は３記載のインクジェットプリンタの階調
印字制御装置。
【請求項５】前記吐出エネルギー発生部は熱エネルギー
を発生することを特徴とする請求項１記載のインクジェ
ットプリンタの階調印字制御装置。