(57)【要約】【課題】非吐出フラッシング時にＴｒＴｆのばらつきによって記録液が溢れ出すことがなく、しかも記録液の撹拌性能が高い液滴吐出装置を提供する。【解決手段】複数の個別流路７０と、複数のアクチュエータ７１と、電圧パルスをアクチュエータ７１に印加する駆動部と、を備え、液体で満たされた個別流路において、駆動部から電圧パルスがアクチュエータ７１に印加されて、ノズル７５から液体を吐出することなくノズル７５に形成されたメニスカスを振動させるとき、電圧パルスは、個別流路の固有振動周期の半分の時間をＡＬ、パルス幅をＴｐ、電圧パルス同士の間隔をＴｗ、電圧パルスの立上り時間をＴｒ、電圧パルスの立下がり時間をＴｆ、Ｔｒ又はＴｆをＴｒＴｆ、アクチュエータごとに求めたＴｒＴｆのばらつきの最小値をＴｒＴｆｍｉｎとすると、ＴｒＴｆｍｉｎ≦Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）、且つ、Ｔｗ＝２×ＡＬ−Ｔｐの関係を満たしている。【選択図】  図４
2020104461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通流路の出口から圧力室を介してノズルに至る複数の個別流路と、
前記圧力室に対応して配置された複数のアクチュエータと、
第１電位ｖ１と、前記第１電位ｖ１より高い第２電位ｖ２との間で変化するパルス状の電圧パルスを前記アクチュエータに印加する駆動部と、を備え、
液体で満たされた前記個別流路において、前記駆動部から前記電圧パルスが前記アクチュエータに印加されて、前記ノズルから液体を吐出することなく前記ノズルに形成されたメニスカスを振動させるとき、
前記電圧パルスは、前記個別流路の固有振動周期の半分の時間をＡＬ、パルス幅をＴｐ、前記電圧パルス同士の間隔をＴｗ、前記電圧パルスの電位が前記第２電位ｖ２よりも小さい電位から前記第２電位ｖ２に向けて変化する場合において、前記電位が前記第２電位ｖ２と前記第１電位ｖ１との差である電位差（ｖ２−ｖ１）の１０％となる時点から９０％となる時点までの時間差である立上り時間をＴｒ、前記電圧パルスの電位が前記第１電位ｖ１よりも大きい電位から前記第１電位ｖ１に向けて変化する場合において、前記電位が前記電位差（ｖ２−ｖ１）の９０％となる時点から１０％となる時点までの時間差である立下がり時間をＴｆ、Ｔｒ又はＴｆをＴｒＴｆ、前記アクチュエータごとに求めた前記ＴｒＴｆのばらつきの最小値をＴｒＴｆｍｉｎとすると、
ＴｒＴｆｍｉｎ≦Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）、且つ、
Ｔｗ＝２×ＡＬ−Ｔｐ
の関係を満たしている、液滴吐出装置。
【請求項２】
ＴｒＴｆの分布の中心値をＴｒ０Ｔｆ０とし、ＴｒＴｆの分布の標準偏差をσとしたとき、
ＴｒＴｆｍｉｎが全てのＴｒＴｆの最小値又はＴｒ０Ｔｆ０−ｎσであり、ｎが３以上５以下の実数である、請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
記録媒体を搬送方向に搬送する搬送部と、
複数の前記ノズルが前記搬送方向と直交する直行方向に並んでノズル列を構成し、複数の前記ノズル列が前記搬送方向に並んだ吐出ヘッドと、を備え、
前記吐出ヘッドは、
前記搬送方向において、上流側に位置する前記ノズル列が、下流側に位置する前記ノズル列よりも前記標準偏差σが小さい、請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記吐出ヘッドは、
前記搬送方向において、上流側に位置する前記ノズル列が、下流側に位置する前記ノズル列よりも前記個別流路の固有振動周期の半分の時間ＡＬが小さい、請求項３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
記録媒体を搬送方向に搬送する搬送部と、
複数の前記ノズルが前記搬送方向と直交する直行方向に並んでノズル列を構成し、複数の前記ノズル列が前記搬送方向に並んだ３以上の吐出ヘッドと、を備え、
前記３以上の吐出ヘッドは、
前記直行方向に２列の千鳥に並んでラインヘッドを構成し、
前記直行方向において、両端に位置する前記吐出ヘッドが、前記ラインヘッドの中央側に位置する前記吐出ヘッドよりも前記標準偏差σが小さい、請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記３以上の吐出ヘッドは、
前記直行方向において、前記ラインヘッドの中央側に位置する前記吐出ヘッドが、両端に位置する前記吐出ヘッドよりも前記個別流路の固有振動周期の半分の時間ＡＬが大きい、請求項５に記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からインクジェットプリンタでは、吐出特性を揃えることが行われている。そのような技術として、例えば、アクチュエータ同士の時定数の差を所定値以下にすることにより、アクチュエータ間の吐出特性を揃える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、記録ヘッドごとに、基準波形データの立上り時間及び立下り時間を補正することにより、記録ヘッド間の吐出特性を揃える技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０５８６６１号公開特許公報
【特許文献２】特開２０１７−０６１１３１号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インクジェットプリンタでは、高密度化及び高速度化のため、アクチュエータに対するインクの追従性及び反応性を高める必要があり、そのために、インクの流路のアコースティックレングス（Acoustic Length）が短くされる傾向にある。一方、吐出ヘッド（記録ヘッド）では、インクの増粘対策として、パルス波形の電圧をアクチュエータに印加して非吐出フラッシングを行い、ノズル内のインクを撹拌させている。
【０００５】
この非吐出フラッシング時にアクチュエータに印加される電圧パルスの立上り時間Ｔｒ（以下、単にＴｒという場合がある）及び立ち下がり時間Ｔｆ（以下、単にＴｆという場合がある）に対するインクの吐出速度の感度は、アコースティックレングスが短くなると高くなる。そのため、アコースティックレングスが短くなると、アクチュエータに非吐出フラッシング用の電圧パルスを印加した際に、Ｔｒ又はＴｆ（以下、ＴｒＴｆという）のばらつきによって、ノズルからインクが溢れ出してしまう虞がある。しかし、上記従来技術は、このような問題に対処することができない。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、非吐出フラッシング時にＴｒＴｆのばらつきによって記録液が溢れ出すことがなく、しかも記録液の撹拌性能が高い液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係る、液滴吐出装置は、共通流路の出口から圧力室を介してノズルに至る複数の個別流路と、前記圧力室に対応して配置された複数のアクチュエータと、第１電位ｖ１と、前記第１電位ｖ１より高い第２電位ｖ２との間で変化するパルス状の電圧パルスを前記アクチュエータに印加する駆動部と、を備え、液体で満たされた前記個別流路において、前記駆動部から前記電圧パルスが前記アクチュエータに印加されて、前記ノズルから液体を吐出することなく前記ノズルに形成されたメニスカスを振動させるとき、前記電圧パルスは、前記個別流路の固有振動周期の半分の時間をＡＬ、パルス幅をＴｐ、前記電圧パルス同士の間隔をＴｗ、前記電圧パルスの電位が前記第２電位ｖ２よりも小さい電位から前記第２電位ｖ２に向けて変化する場合において、前記電位が前記第２電位ｖ２と前記第１電位ｖ１との差である電位差（ｖ２−ｖ１）の１０％となる時点から９０％となる時点までの時間差である立上り時間をＴｒ、前記電圧パルスの電位が前記第１電位ｖ１よりも大きい電位から前記第１電位ｖ１に向けて変化する場合において、前記電位が前記電位差（ｖ２−ｖ１）の９０％となる時点から１０％となる時点までの時間差である立下がり時間をＴｆ、Ｔｒ又はＴｆをＴｒＴｆ、前記アクチュエータごとに求めた前記ＴｒＴｆのばらつきの最小値をＴｒＴｆｍｉｎとすると、ＴｒＴｆｍｉｎ≦Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）、且つ、Ｔｗ＝２×ＡＬ−Ｔｐの関係を満たしている。ここで、インクジェットプリンタにおいて、個別流路のアコースティックレングスは、個別流路の固有振動周期の半分の時間として表され、「ＡＬ」と表記される。また、「ＴｒＴｆのばらつきの最小値ＴｒＴｆｍｉｎ」とは、全てのＴｒＴｆの最小値、又は、統計学に基づいて求められるＴｒＴｆの集合における平均値より小さい所定の偏差を有する値を意味する。
【０００８】
この構成によれば、非吐出フラッシング時において、ＴｒＴｆのばらつきによって液体（記録液）が溢れ出すことがなく、しかも記録液の撹拌性能が高いため、記録液の乾燥防止効果が高い。さらに、吐出に使用する電圧と同じ電圧において、立上り時間Ｔｒ又は立下り時間ＴｆとＡＬとから好適な非吐出フラッシング用の電圧パルスの波形（以下、非吐出フラッシング波形という場合がある）を生成することができる。
【０００９】
ＴｒＴｆの分布の中心値をＴｒ０Ｔｆ０とし、ＴｒＴｆの分布の標準偏差をσとしたとき、ＴｒＴｆｍｉｎが全てのＴｒＴｆの最小値又はＴｒ０Ｔｆ０−ｎσであり、ｎが３以上５以下の実数であってもよい。
【００１０】
この構成によれば、非吐出フラッシング時において、記録液が溢れ出すことがなく、しかも記録液の撹拌性能が高い非吐出フラッシング波形を、吐出ヘッドの数に関わらず有効に生成することができる。
【００１１】
前記液滴吐出装置が、記録媒体を搬送方向に搬送する搬送部と、複数の前記ノズルが前記搬送方向と直交する直行方向に並んでノズル列を構成し、複数の前記ノズル列が前記搬送方向に並んだ吐出ヘッドと、を備え、前記吐出ヘッドは、前記搬送方向において、上流側に位置する前記ノズル列が、下流側に位置する前記ノズル列よりも前記標準偏差σが小さくてもよい。
【００１２】
１つのノズル列で記録媒体（記録紙）の幅をカバーするラインヘッドを備える液滴吐出装置においては、吐出ヘッドが複数のノズル列を持つ場合、搬送方向上流側程、ノズル列は搬送に伴う気流の影響を受けて乾燥しやすい。この構成によれば、搬送方向において、上流側に位置するノズル列が、下流側に位置するノズル列よりもＴｒＴｆの標準偏差σが小さいので、上流側のノズル列は、下流側のノズル列よりも、ノズル間での、微振動による乾燥緩和効果のばらつきが小さい。そのため、ラインヘッドを備える液滴吐出装置において、確実にノズル列の乾燥を抑制できる。
【００１３】
前記吐出ヘッドは、前記搬送方向において、上流側に位置する前記ノズル列が、下流側に位置する前記ノズル列よりも前記個別流路の固有振動周期の半分の時間ＡＬが小さくてもよい。
【００１４】
時間ＡＬが小さいと、より高周波駆動が可能となり、その分高い乾燥緩和効果が得られるが、この構成によれば、搬送方向において、上流側に位置する前記ノズル列が、下流側に位置する前記ノズル列よりも前記個別流路の固有振動周期の半分の時間ＡＬが小さい（短い）ので、確実な乾燥緩和効果が得られる。
【００１５】
記録媒体を搬送方向に搬送する搬送部と、複数の前記ノズルが前記搬送方向と直交する直行方向に並んでノズル列を構成し、複数の前記ノズル列が前記搬送方向に並んだ３以上の吐出ヘッドと、を備え、前記３以上の吐出ヘッドは、前記直行方向に２列の千鳥に並んでラインヘッドを構成し、前記直行方向において、両端に位置する前記吐出ヘッドが、前記ラインヘッドの中央側に位置する前記吐出ヘッドよりも前記標準偏差σが小さくてもよい。
【００１６】
複数の吐出ヘッド（単位ヘッド）を直行方向に並べたラインヘッドを備える液滴吐出装置においては、並びの両端にある吐出ヘッドは、記録媒体（記録紙）の幅との関係により、他の吐出ヘッドよりも乾燥しやすい。この構成によれば、ＴｒＴｆｍｉｎに対応した微振動駆動をする場合、ＴｒＴｆの標準偏差σが大きい吐出ヘッドでは、乾燥緩和効果不足のノズルが生じる虞があるところ、直行方向において、ラインヘッドの両端に位置する吐出ヘッドが、ラインヘッドの中央側に位置する吐出ヘッドよりもＴｒＴｆの標準偏差σが小さいので確実な乾燥緩和効果が得られる。
【００１７】
前記３以上の吐出ヘッドは、前記直行方向において、両端に位置する前記吐出ヘッドが、前記ラインヘッドの中央側に位置する前記吐出ヘッドよりも前記個別流路の固有振動周期の半分の時間ＡＬが小さくてもよい。
【００１８】
時間ＡＬが小さいと、より高周波駆動が可能となり、その分高い乾燥緩和効果が得られるが、この構成によれば、直行方向において、両端に位置する吐出ヘッドが、ラインヘッドの中央側に位置する吐出ヘッドよりも時間ＡＬが小さいので、確実な乾燥緩和効果が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、非吐出フラッシング時にＴｒＴｆのばらつきによって記録液が溢れ出すことがなく、しかも記録液の撹拌性能が高い液滴吐出装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、液滴吐出装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、記録ヘッドの一部を拡大して示す平面図である。
【図４】図４は、記録ヘッドの一部を拡大して示す断面図であり、圧力室を示している。
【図５】図５は、記録ヘッドの電気的構成を示す図であり、圧電素子の駆動回路を示す回路図である。
【図６】図６は、非吐出フラッシング電圧パルスの波形を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、ＡＬをパラメータとした場合におけるＴｒＴｆの変化に対する液滴速度の変化を示すグラフ、図７（ｂ）は、ＡＬをパラメータとした場合におけるパルス幅の変化に対する液滴速度の変化を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は、パルス幅Ｔｐをパラメータとした場合におけるＴｒＴｆの変化に対する溢れ出しまでの電圧マージンの変化を示すグラフ、図８（ｂ）は、ＴｒＴｆをパラメータとした場合におけるパルス幅の変化に対する溢れ出しまでの電圧マージンの変化を示すグラフである。
【図９】図９は、インクが溢れ出さない下限のＴｒＴｆの変化に対するインクが溢れ出さない上限のパルス幅の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、パルス幅がＴｒＴｆ以下になると効率が下がることを説明するためのグラフである。
【図１１】図１１は、ＴｒＴｆと非吐出フラッシング波形のパルス幅の領域との関係を示すグラフである。
【図１２】パルス幅をパラメータとした場合におけるパルス間隔Ｔｗの変化に対するインクの圧力の変化を示すグラフである。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出装置のラインヘッドの概略構成を示す模式図、図１３（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置のラインヘッドの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。同一又は相当する要素については、同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。以下の図には、本発明に無関係な要素が省略される場合、誇張等のために寸法が正確でない場合、複数の図面において互いに対応する要素の態様が一致しない場合等がある。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る液滴吐出装置として、インクを被記録シートへ吐出するインク吐出装置を例として説明する。ただし、吐出される液体は、インクに限られない。吐出された液体が付着する対象も、シート状のものに限られない。つまり、液滴吐出装置は、インク吐出装置には限定されず、記録液を被記録媒体に吐出する装置であればよい。
【００２３】
［液滴吐出装置の構成］
図１は、液滴吐出装置の概略構成を示す模式図である。液滴吐出装置１は、下から順に、給紙トレイ１０、プラテン１１及びキャリッジ１２が組み付けられている。給紙トレイ１０は、複数の被記録シートＰを収容する。給紙トレイ１０の上方には、紙面に直交する左右方向（直行方向に相当）に長寸のプラテン１１が設けられている。プラテン１１は、平板部材であり、搬送方向に搬送される被記録シートＰを下から支える。プラテン１１の更に上方には、キャリッジ１２が設けられている。キャリッジ１２は、左右方向に往復移動可能で、記録ヘッド１３等が搭載されている。また、プラテン１１の前方（搬送方向の下流側）には、排紙トレイ１４が設けられており、記録を終えた被記録シートＰを受け取る。
【００２４】
給紙トレイ１０からは、排紙トレイ１４まで、シート搬送路２０が延設されている。シート搬送路２０は、湾曲パス２１、ストレートパス２２、及びエンドパス２３の３つのパスに分割できる。このうち、ストレートパス２２では、被記録シートＰが、プラテン１１に載置され、所定間隔を介して記録ヘッド１３と対向する。
【００２５】
液滴吐出装置１は、被記録シートＰを搬送するシート搬送機構として、給送ローラ３０、搬送ローラ３１及び排出ローラ３４を備えている。具体的には、給送ローラ３０が、給紙トレイ１０の直上に設けられている。搬送ローラ３１は、ピンチローラ３２と組んで搬送ローラ部３３を構成し、湾曲パス２１の下流端に配置されている。排出ローラ３４は、拍車ローラ３５と組んで排出ローラ部３６を構成し、エンドパス２３の上流端に配置されている。
【００２６】
ここで、シート搬送機構が駆動されると、給送ローラ３０によって、被記録シートＰが給紙トレイ１０から湾曲パス２１に繰り出される。被記録シートＰは、搬送ローラ部３３により、プラテン１１上に載置され、記録ヘッド１３により画像が形成される。記録済みの被記録シートＰは、排出ローラ部３６によって、排紙トレイ１４に排出される。
【００２７】
図２は、液滴吐出装置１の機能的構成を示すブロック図である。液滴吐出装置１の制御部４０は、第１基板と第２基板を備える。第１基板にはＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、及びＥＥＰＲＯＭ４４が実装され、第２基板にはＡＳＩＣ４５が実装されている。ＡＳＩＣ４５には、２つのモータドライバＩＣ４６，４７とヘッドドライバＩＣ（駆動部）４８が接続されている。モータドライバＩＣ４６は搬送モータ５０を駆動し、モータドライバＩＣ４７はキャリッジモータ５１を駆動する。ヘッドドライバＩＣ４８は、記録ヘッド１３の圧電素子７１（後述）を駆動する。圧電素子７１は、インクを吐出するアクチュエータを構成する。
【００２８】
液滴吐出装置１は、ユーザ又は他の通信装置から印刷指令を受けると、ＣＰＵ４１が、ＲＯＭ４２に記憶されたプログラムに基づいて各種の実行指令をＡＳＩＣ４５へ出力する。ＡＳＩＣ４５は、この指令に基づいて、各ドライバＩＣ４６〜４８を制御する。
【００２９】
これにより、被記録シートＰの繰り出しと搬送、この搬送に同期したインクの吐出等、記録処理が実行される。具体的には、モータドライバＩＣ４６は、搬送モータ５０を駆動して、３つのローラ３０、３１、３４を回転させる。モータドライバＩＣ４７は、キャリッジモータ５１を駆動して、キャリッジ１２を左右方向（直行方向）へ移動させる。ヘッドドライバＩＣ４８は、圧電素子を駆動して、アクチュエータを変形させる。
【００３０】
このうち、ヘッドドライバＩＣ４８は、パルス状の駆動電圧を出力する。この駆動電圧は、第１電位ｖ１と、第２電位ｖ２（＞ｖ１）との間で電位が変化する。駆動電圧が第１電位ｖ１であるとき、圧力室７３（後述）は第１容積Ｖ１となる。駆動電圧が第２電位ｖ２であるとき、圧力室７３は第２容積Ｖ２（＜Ｖ１）となる。このように、駆動電圧の印加により、アクチュエータは、圧力室７３の容積が変化する。
【００３１】
また、液滴吐出装置１は、種々のセンサ（例えば、被記録シートＰの位置検出用の先端検出センサ、キャリッジ１２の位置検出用のエンコーダ等）を備える。制御部４０は、これらセンサからの信号に基づき、各ドライバＩＣ４６〜４８を制御し、被記録シートＰに画像を形成する。
【００３２】
［記録ヘッドの構成］
図３は、記録ヘッド１３において、流路の配置形態を示す部分概略図である。記録ヘッド１３は、マニホールド（共通流路）６０、複数の吐出チャネル（個別流路）７０等を備える。マニホールド６０は、複数の吐出チャネル７０に共通であり、上流側端部が液体タンク(不図示)に連通している。吐出チャネル７０は、マニホールド６０の出口７２ａから連通流路７２、圧力室７３を介してノズル７５に至る個別流路である。複数の吐出チャネル７０は、一方向（マニホールド６０の延在方向）に等間隔で並んでチャネル列を形成している。本実施形態では、記録ヘッド１３は、キャリッジ１２に搭載されて、一方向が搬送方向に沿う。
【００３３】
図４は、図３において線ＩＶ−ＩＶで切断した断面図であり、吐出チャネル７０の拡大図である。ここで、図４において、記録ヘッド１３は、２つの部材（流路部材１３ａとアクチュエータ）の積層体として表されている。しかし、両者も、それぞれ複数の層やプレートの積層体である。
【００３４】
図４を参照すると、本実施形態では、ディセンダ７４が、圧力室７３とノズル７５とを接続している。また、圧力室７３の開口が、振動板７１ａに塞がれている。振動板７１ａは、圧電素子７１とともに、アクチュエータを構成する。
【００３５】
圧電層素子７１は、駆動電圧が印加されると、面方向に伸縮する。一方、振動板７１ａは、自発的に変形しない。そのため、アクチュエータは、圧力室７３に向かって変位し、圧力室７３内のインクが吐出されることになる。
【００３６】
ここで、圧電素子７１は、圧電層を２つの電極(個別電極と共通電極)挟んだ積層体であり、個別電極は圧力室７３に対し所定の位置関係を持つ。一方、記録ヘッド１３の流路部材１３ａも、複数のプレートの積層体である。各プレートには、貫通孔、窪み、溝等が形成されている。複数のプレートは、積層されて流路部材１３ａを成し、内部に上述の各種流路を構成している。このとき、これらの部材には、加工誤差、組み立て誤差等が生じている。誤差は、吐出チャネル７０間の吐出特性に対して、ばらつきを生む。
【００３７】
図５は、記録ヘッド１３の電気的構成を示す図である。複数の圧電素子７１は、平型可撓性基板（例えば、フレキシブル基板）の配線７８によって、ヘッドドライバＩＣ４８に接続されている。ヘッドドライバＩＣ４８は、個別ドライバの集合体であり、それぞれ駆動電圧を対応の圧電素子７１に出力する。
【００３８】
このとき、各配線７８は、その配設状態に応じて、異なる浮遊容量や電気的抵抗を有している。圧電素子７１についても、個別電極の形状やサイズ、圧電層の厚み等に若干のばらつきを有する。これらも、吐出チャネル７０間の吐出特性にばらつきを生む。
【００３９】
［非吐出フラッシング波形］
インクの乾燥抑制と性状回復のため、メニスカス振動（非吐出フラッシング）を行うことがある。この動作では、インクは吐出されない。図６は、非吐出フラッシング用の電圧パルスを示す。電圧パルスは、第１電位ｖ１と第２電位ｖ２（＞第１電位ｖ１）との間で、電位が変化する。図６の示す電圧パルスの電位は、第１電位ｖ１に達した後、反転して増加を始めている。
【００４０】
以下、非吐出フラッシング用の電圧パルスを、「非吐出フラッシング電圧パルス」といい、非吐出フラッシング用の電圧パルスの波形を「非吐出フラッシング波形」という。
【００４１】
本実施形態では、この非吐出フラッシング電圧パルスは、電圧パルスの幅をＴｐ、電圧パルス同士の間隔をＴｗ、電圧パルスの電位が第２電位ｖ２よりも小さい電位から第２電位ｖ２に向けて変化する場合において、電位が第２電位ｖ２と第１電位ｖ１との差である電位差（ｖ２−ｖ１）の１０％となる時点から９０％となる時点までの時間差である立上り時間をＴｒ、電圧パルスの電位が第１電位ｖ１よりも大きい電位から第１電位ｖ１に向けて変化する場合において、電位が電位差（ｖ２−ｖ１）の９０％となる時点から１０％となる時点までの時間差である立下がり時間をＴｆ、Ｔｒ又はＴｆをＴｒＴｆ、圧電素子７１ごとに求めたＴｒＴｆのばらつきの最小値をＴｒＴｆｍｉｎとし、吐出チャネル７０の固有振動周期の半分の時間をＡＬ（アコースティックレングス）とすると、以下の（１）式及び（２）式を満たしている。
ＴｒＴｆｍｉｎ≦Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）・・・（１）
Ｔｗ＝２×ＡＬ−Ｔｐ・・・（２）
【００４２】
ここでＴｒ及びＴｆの定義は、一般的な定義であり、図１０に示す。「ＴｒＴｆのばらつきの最小値ＴｒＴｆｍｉｎ」とは、全てのＴｒＴｆの最小値、又は、統計学に基づいて求められるＴｒＴｆの集合における平均値より小さい所定の偏差を有する値を意味する。
【００４３】
具体的には、本実施形態では、ＴｒＴｆの分布の中心値をＴｒ０Ｔｆ０とし、ＴｒＴｆの分布の標準偏差をσとしたとき、ＴｒＴｆｍｉｎが全てのＴｒＴｆの最小値又はＴｒ０Ｔｆ０−ｎσであり、ｎが３以上５以下の実数である。
【００４４】
ＴｒＴｆｍｉｎは、液滴吐出装置１の製造形態に応じて、適宜、設定することができる。ＴｒＴｆｍｉｎは、例えば、記録ヘッド１３ごとに測定して求めてもよく、記録ヘッド１３の製造ロットごとに所定数の測定サンプルを抜き取り、それらの測定値を統計学的に処理して求めてもよい。
【００４５】
＜式の導出＞
次に、（１）式及び（２）式の導出方法を説明する。
【００４６】
本発明者等は、まず、実験によって、以下の４つの測定を行った。実験目的は、非吐出フラッシングにおいて、効率的なエネルギー投入条件を確立することである。
【００４７】
アクチュエータの変位は、インクに対する吐出エネルギーの付与である。投入エネルギーが大きくなると、メニスカスに生じる現象は、単なる振動からインク滴の吐出へと変化する。本実験では、現象の観察容易性から、投入エネルギーの効果について、インク滴の吐出域で行った。具体的には、飛翔中の液滴速度を指標として、まず、ＴｒＴｆ及び電圧パルスの幅Ｔｐの影響を調べた。このとき、パラメータは、ＡＬである。
【００４８】
｛第１の測定｝
図７（ａ）は、液滴速度−ＴｒＴｆ特性である。実験に際し、電圧パルスの波形（パルス幅ＴｐとＴｒＴｆ）は、ファンクションジェネレータ（ＦＧ）で規定した。電圧パルスの波高（電圧）は、パルス幅Ｔｐ＝ＡＬ、ＴｒＴｆ＝０［μｓ］で液滴速度が１０ｍ／ｓとなる値とした。そして、ＴｒＴｆを変数にして、液滴速度を測定した。
【００４９】
図７（ａ）において、参照符号Ｆ１は、ＡＬが３［μｓ］の場合である。参照符号Ｆ２は、ＡＬが４［μｓ］の場合である。ＴｒＴｆの変化に対して、液滴速度の変化は、ＡＬが短い（吐出チャネル７０（個別流路）の長さが短い）程、大きいことが判る。換言すると、ＴｒＴｆに対する液滴速度の感度は、ＡＬが短い（ＡＬが小さい）程高くなる。
【００５０】
この第１の測定から、ＴｒＴｆにばらつきがある場合、アクチュエータを同一条件で駆動しても、ＡＬが短い程、インクがノズル７５から溢れ出す可能性が高いことが判る。
【００５１】
｛第２の測定｝
図７（ｂ）は、液滴速度−パルス幅特性である。電圧パルスの波高（電圧）は、パルス幅Ｔｐ＝ＡＬ、ＴｒＴｆ＝０［μｓ］で液滴速度が１０ｍ／ｓとなる値とした。パルス幅Ｔｐ（横軸）は、Ｔｐ＝ＡＬを中心にした、ＡＬとの差である。図７（ｂ）において、参照符号Ｆ３は、ＡＬが３［μｓ］の場合である。参照符号Ｆ４は、ＡＬが４［μｓ］の場合である。
【００５２】
図７（ｂ）を参照すると、パルス幅Ｔｐに対する液滴速度の変化は、ＡＬが短い程、大きいことが判る。換言すると、パルス幅Ｔｐに対する液滴速度の感度は、ＡＬが短い（ＡＬが小さい）程高くなる。
【００５３】
ここで、加工誤差、組み立て誤差等は、ＡＬにもばらつきを生じる。この第２の測定から、アクチュエータを同一のパルス幅Ｔｐで駆動しても、横軸のパルス幅（ＡＬとの差）がばらつくと言える。このとき、ＡＬが短い程、液滴速度の変化は大きく、インクがノズル７５から溢れ出す可能性も高まることが判る。
【００５４】
｛第３の測定｝
第３の測定として、溢れ出し電圧マージン−ＴｒＴｆ特性を調べた。このとき、パルス幅Ｔｐ＝ＡＬ＝３［μｓ］、ＴｒＴｆ＝０．５［μｓ］で液滴速度が１０ｍ／ｓとなる電圧を、電圧パルスの標準駆動電圧とした。ＴｒＴｆの変化に対して、標準駆動電圧とインクの溢れ出しが始まる(又は、止まる)電圧との差（溢れ出し電圧マージン）を測定した。パラメータは、パルス幅Ｔｐである。図８（ａ）において、参照符号Ｆ５〜Ｆ８で示す特性曲線は、それぞれ、パルス幅Ｔｐが、０．５０［μｓ］、０．６７［μｓ］、０．８３［μｓ］、１．００［μｓ］である。
【００５５】
図８（ａ）から、溢れ出し電圧マージンは、パルス幅Ｔｐが一定の場合、ＴｒＴｆが増大するに連れて、大きくなることが判る。
【００５６】
｛第４の測定｝
第４の測定として、溢れ出し電圧マージン−規格化パルス幅特性を調べた。実験条件は、複数のＡＬを採用し、他は図８（ａ）の場合と同じである。パルス幅Ｔｐの変化に対して、溢れ出し電圧マージの変化を測定した。パラメータは、ＴｒＴｆである。図８（ｂ）において、参照符号Ｆ９〜Ｆ１３で示す特性曲線は、それぞれ、ＴｒＴｆが、０［μｓ］、０．５［μｓ］、１［μｓ］、１．５［μｓ］、２［μｓ］である。横軸のパルス幅Ｔｐは、ＡＬで規準化（規格化）されている。
【００５７】
図８（ｂ）から、溢れ出し電圧マージンは、ＴｒＴｆが一定の場合、パルス幅ＴｐがＡＬ（規格化パルス幅が１）に向かって増大するに連れて、小さくなることが判る。
【００５８】
｛ＴｒＴｆとパルス幅ＴＰとの関係｝
本発明者等は、次に、第３の測定結果及び第４の測定結果から、溢れ出し電圧マージンがゼロである場合のＴｒＴｆ及び規格化パルス幅を求めた。このとき、ＴｒＴｆ及び規格化パルス幅は、それぞれ、インクが溢れ出さない下限のＴｒＴｆ及び上限の規格化パルス幅に相当する。
【００５９】
これらのＴｒＴｆ及び規格化パルス幅から、最小二乗法によって、両者の関係式を算出した。両者の関係は、一次近似式で表される。
【００６０】
図９は、両者の関係を示すグラフである。図９において、参照符号１４は、ＴｒＴｆ及び規格化パルス幅の測定値をグラフ化したものあって、最小二乗法を施す前の両者の関係を示す折れ線グラフである。一方、参照符号１５は、上述の一次近似式を示すグラフである。
【００６１】
図９を参照すると、この一次近似式は、ｙ＝０．０５ｘ＋０．２５となる。相関係数Ｒ２は、０．９９である。ここで、変数ｘは、インクが溢れさない下限のＴｒＴｆであり、ｘ＝ＴｒＴｆと表せる。関数ｙは、インクが溢れ出さない上限の規格化パルス幅であり、ｙ＝Ｔｐ／ＡＬと表せる。さらに、パルス幅Ｔｐを、インクが溢れ出す下限のパルス幅以下に制限すると、下記の（３）式が得られる。
Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆ＋０．２５）・・・（３）
【００６２】
さらに、ＴｒＴｆがばらついてもインクが溢れ出さないという条件を満たすために、ＴｒＴｆを、「ＴｒＴｆのばらつきの最小値ＴｒＴｆｍｉｎ」にすると、下記の（４）式が得られる。
Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）・・・（４）
【００６３】
｛パルス幅Ｔｐの下限値とＴｒＴｆとの関係｝
図１０において、参照符号Ｖｏｐは、オープン状態にある個別ドライバの出力波形を示す。電圧の立上り部及び立下り部に、電位の過渡的変化がない。一方、参照符号Ｖｃｌは、個別ドライバに負荷（圧電素子７１）が接続された状態の電圧波形であって、圧電素子７１の電極間の電圧波形を示す。電圧の立上り部及び立下り部に、電位の過渡的変化がある。
【００６４】
ここで、パルス幅ＴｐがＴｒＴｆ未満（例えば、パルス幅Ｔｐｅｘ２）になると、効率が下がる。この場合、アクチュエータは、十分に変位を完了する前に、変位の方向を反転してしまう。パルス幅ＴｐがＴｒＴｆ以上（例えば、パルス幅Ｔｐｅｘ１）であれば、アクチュエータは、印加電圧に見合った変位をする。
【００６５】
また、ＴｒＴｆは、加工誤差、組み立て誤差等に影響されることを考えると、パルス幅ＴｐがＴｒＴｆ以下（電位が過渡的に変化中）の場合、設定されたパルス幅Ｔｐが一定でも、印加電圧（電圧パルスの波高）がばらつくことになる。このばらつきは、上述の圧電素子７１の構造的ばらつき及び配線７８の電気的ばらつきに起因する。つまり、メニスカスは、振動の強度がばらつくことになり、インクがノズル７５から溢れ出す可能性が高まる。
【００６６】
なお、図１０では、０％に対応する電位（電圧）が第１電位であり、１００％に対応する電位（電圧）が第２電位である。Ｔｒは、電圧パルスＶｃｌの電位が第２電位よりも小さい電位から第２電位に向けて変化する場合において、電位が第２電位と第１電位との差である電位差（例えば、個別ドライバの出力電圧）の１０％となる時点から９０％となる時点までの時間差である。Ｔｆは、電圧パルスＶｃｌの電位が第１電位よりも大きい電位から第１電位に向けて変化する場合において、電位が電位差（上述の個別ドライバの出力電圧）の９０％となる時点から１０％となる時点までの時間差である。
【００６７】
そこで、本発明では、非吐出フラッシング電圧パルスのパルス幅Ｔｐを、ＴｒＴｆ以上に制限した。これにより、下記（５）式が得られる。
ＴｒＴｆ≦Ｔｐ・・・（５）
【００６８】
上述の（４）式では、ＴｒＴｆがＴｒＴｆｍｉｎとされるので、下記（６）式が得られる。
ＴｒＴｆｍｉｎ≦Ｔｐ・・・（６）
【００６９】
この（６）式と（４）式より、次の（１）式が得られる。
ＴｒＴｆｍｉｎ≦Ｔｐ≦ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）・・・（１）
【００７０】
｛パルス幅Ｔｐの領域｝
図１１中の斜線部で示す領域は、溢れ出しのないメニスカス振動と効率的なエネルギーの付与が両立する。具体的には、直線Ｔｐ＝ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）の下側であって、且つ、直線Ｔｐ＝ＴｒＴｆｍｉｎの上側である。なお、横軸はＴｒＴｆを表し、縦軸はパルス幅Ｔｐを表す。
【００７１】
図中には、ＴｒＴｆの分布の一例が、重ねて示されている。ＴｒＴｆｍｉｎは、分布の最小値である。この分布を有する記録ヘッド１３は、ＴｒＴｆとして、ＴｒＴｆｍｉｎが採用される。これにより、ＴｒＴｆがばらついても、インクは溢れ出さない。このとき、非吐出フラッシング用の電圧パルスは、パルス幅Ｔｐが、最大値Ｔｐｍａｘ＝ＡＬ（０．０５×ＴｒＴｆｍｉｎ＋０．２５）と最小値Ｔｐｍｉｎ＝ＴｒＴｆの間で設定される。アクチュエータには、エネルギーが、効率的に付与されることになる。
【００７２】
｛パルス間隔Ｔｗ｝
図１２は、メニスカスに及ぶ圧力−パルス間隔Ｔｗ特性を示す。このとき、パルス幅Ｔｐが、パラメータである。図１２において、参照符号Ｆ１６〜Ｆ１８で示す特性曲線は、それぞれ、パルス幅Ｔｐが０．５［μｓ］、１．０［μｓ］、１．５［μｓ］である。本実験では、ＡＬを５．０［μｓ］とした。
【００７３】
各特性曲線の曲線部分について、最小二乗法に基づくカーブフィッティングを行い、圧力が極大値を示すパルス間隔Ｔｗを求めた。その結果、特性曲線Ｆ１６は、パルス間隔Ｔｗが９．５［μｓ］のときに、ピークを示した。特性曲線Ｆ１７は、パルス間隔Ｔｗが９．０［μｓ］のときに、ピークを示した。特性曲線Ｆ１８は、パルス間隔Ｔｗが８．５［μｓ］のときに、ピークを示した。これより、パルス幅Ｔｐ、パルス間隔ＴｗおよびＡＬには、次の関係があることが分かった。
【００７４】
Ｔｗ＝２×ＡＬ−Ｔｐ
これにより、上記（２）式が得られる。
【００７５】
なお、メニスカスに及ぶ圧力は、駆動電圧パルスの周期（Ｔｐ＋Ｔｗ）が、吐出チャネル７０の固有振動周期（２ＡＬ）に一致するとき、圧力波同士が重畳して強め合う。このとき、パルス間隔Ｔｗは、２ＡＬ−Ｔｐである。これは、上述の実験結果を裏付ける。
【００７６】
［液滴吐出装置の動作］
次に、以上のように構成された液滴吐出装置１の動作を説明する。この液滴吐出装置１の記録ヘッド１３は、全ての吐出チャネル７０のＴｒＴｆの分布から、ＴｒＴｆｍｉｎが求められ、非吐出フラッシング波形のパルス幅Ｔｐが設定されている。
【００７７】
図１乃至図５を参照すると、液滴吐出装置１では、非吐出フラッシング時において、圧電素子７１に非吐出フラッシング用の電圧パルスが印加される。すると、ノズル７５に形成されたメニスカスが微振動して、内部のインクが撹拌される。
【００７８】
この場合、非吐出フラッシング用の電圧パルスについて、ＴｒＴｆにＴｒＴｆｍｉｎが選択され、パルス幅Ｔｐが、インクが溢れ出さない上限値以下に設定されているので、インク（記録液）が溢れ出すことがない。しかも、アクチュエータには、エネルギーが、効率的に付与される。つまり、インクの撹拌性能が高いため、記録液の乾燥防止効果が高い。
【００７９】
ここで、以下の点が重要である。本実施形態によれば、吐出電圧と同じ電圧において、立上り時間Ｔｒ又は立下り時間Ｔｆ、パルス幅Ｔｐ及びＡＬから、好適な非吐出フラッシング用の電圧パルスを生成することができる。
【００８０】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、液滴吐出装置がラインヘッドを備える点で、実施形態１と異なり、その他の点は実施形態１と同様である。以下、この相違点を説明する。
【００８１】
図１３（ａ）を参照すると、本実施形態のラインヘッドは、複数のノズル７５が左右方向に並んでノズル列を構成し、４つのノズル列が搬送方向に沿って並ぶ。１つのノズル列は、被記録シートＰの幅をカバーする。
【００８２】
ラインヘッドでは、ノズル列毎にＴｒＴｆが調べられ、その分布の標準偏差σが求められている。そして、搬送方向において、上流側のチャネル列が、下流側のチャネル列よりも、ＴｒＴｆの標準偏差σが小さく設定されている。
【００８３】
このようなラインヘッドは、搬送方向上流側のノズル列程、搬送に伴う気流の影響を強く受ける。本実施形態２によれば、搬送方向において、ノズル列が上流側に位置するほど、ＴｒＴｆに関する標準偏差σが小さい。
【００８４】
ここで、非吐出フラッシング時の駆動条件が、ＴｒＴｆ＝ＴｒＴｆｍｉｎとして、上述の２つの関係式に従って１つ設定される。このとき、ＴｒＴｆに関する標準偏差σが小さければ、各チャネルの持つ乾燥緩和効果は、ＴｒＴｆ＝ＴｒＴｆｍｉｎに対応するチャネルのそれに比べて、大差ないものとなる。しかし、標準偏差σが大きいと、乾燥緩和効果は、チャネル間の差も大きくなる。この場合、乾燥の程度によっては、あるチャネル（例えば、ＴｒＴｆ＝ＴｒＴｆｍａｘに対応するチャネル）では、乾燥緩和効果の不足が心配される。
【００８５】
本実施形態では、上流側のノズル列は、他のノズル列に比べて、乾燥緩和効果がチャネル間で揃っている。上記ラインヘッドを備える液滴吐出装置１は、確実にノズル列の乾燥を抑制できる。
【００８６】
［変形例１］
変形例１は、チャネル配置が上記のラインヘッドにおいて、ＡＬとチャネル列との関係に特徴がある。搬送方向において、上流側のチャネル列が、下流側のチャネル列よりも、ＡＬが小さく（短く）設定されている。
【００８７】
ＡＬが小さい（短い）と、より高周波駆動が可能となり、その分高い乾燥緩和効果が得られる。そのため、本変形例によれば、搬送方向において、上流側のチャネル列は、搬送時の気流の影響を受けやすいにもかかわらず、確実な乾燥緩和効果が得られる。
【００８８】
（実施形態３）
本発明の実施形態３は、液滴吐出装置が、３以上の吐出ヘッドを有するラインヘッドを備える点で、実施形態２と異なり、その他の点は実施形態２と同様である。以下、この相違点を説明する。
【００８９】
図１３（ｂ）は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置のラインヘッドの概略構成を示す模式図である。
【００９０】
図１３（ｂ）を参照すると、ラインヘッド９１は、８つの吐出ヘッド（単位ヘッド）９２を備える。８つの吐出ヘッド９２は、左右方向に２列の千鳥に並んでいる。各吐出ヘッド９２は、実施形態１の記録ヘッド１３と設置方向に違いがあるが、構造的には同様に構成されている。
【００９１】
本ラインヘッド９１は、吐出ヘッド９２の並びが、吐出ヘッド９２のＴｒＴｆに関する標準偏差σに関連付けされている。左右方向において、ラインヘッド９１の両端に位置する吐出ヘッド９２は、中央側の吐出ヘッド９２に比べて、標準偏差σが小さい。
【００９２】
ラインヘッド９１において、左右方向両端の吐出ヘッド９２は、他の吐出ヘッド９２よりも乾燥しやすい。ＴｒＴｆｍｉｎに対応した非吐出フラッシングをする場合、標準偏差σが大きい吐出ヘッド９２では、乾燥緩和効果不足が生じる虞がある。しかし、ラインヘッド９１の両端に位置する吐出ヘッド９２は、乾燥緩和効果がチャネル間で揃っている。そのため、上記ラインヘッドを備える液滴吐出装置３においては、確実な乾燥緩和効果が得られる。
【００９３】
［変形例２］
変形例２は、実施形態３において、吐出ヘッド９２の配置が、ＡＬに関係する点に特徴がある。左右方向において、ラインヘッド９１の両端に位置する吐出ヘッド９２は、中央側に位置する吐出ヘッド９２に比べて、ＡＬが小さい。
【００９４】
ＡＬが小さい（短い）と、より高周波駆動が可能となり、その分高い乾燥緩和効果が得られる。そのため、本変形例によれば、両端の吐出ヘッド９２は、中央側の吐出ヘッド９２に比べて、確実な乾燥緩和効果が得られる。
【００９５】
上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の液滴吐出装置は、非吐出フラッシング時にＴｒＴｆのばらつきによって記録液が溢れ出すことがなく、しかも記録液の撹拌性能が高い液滴吐出装置として有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１  液滴吐出装置
１３  記録ヘッド
４８  ヘッドドライバＩＣ
６０  マニホールド
７０  吐出チャネル（個別流路）
７１  圧電素子（アクチュエータ）
７３  圧力室
７５  ノズル
９１  ラインヘッド
９２  吐出ヘッド
【図１】
2020104461.tif 000003
【図２】
2020104461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020104461.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020104461.tif 000011
【図１０】
2020104461.tif 000012
【図１１】
2020104461.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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