(57)【要約】【課題】液体に混入した気泡を除去して、ノズルから液体を安定して吐出することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射装置の制御方法を提供することにある。【解決手段】メンテナンス用駆動パルス群ＦＬは、第１パルス要素Ｐ１１，Ｐ２１と、第２パルス要素Ｐ１２，Ｐ２２と、第３パルス要素Ｐ１３，Ｐ２３とを備えた駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を複数備え、第３パルス要素の終端と次の駆動パルスの第１パルス要素の始端との間に第１の時間幅Ｐｄｉｓ１が設定され、駆動パルスの電圧値は、３０Ｖ以上に設定され、圧力発生室に充填されたインクのヘルムホルツ共振周期をＴｃとすると、第１の時間幅は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの間の時間に設定され、一のメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ１とそれに続く他のメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ２との間に第２の時間幅Ｐｄｉｓ２が設定され、第２の時間幅は、第１の時間幅の２０倍以上の時間に設定されている。【選択図】図５
2010131979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するための液体噴射装置であって、
前記液体が充填される圧力発生室と、
前記圧力発生室内の容積を変化させる圧力発生素子と、
前記圧力発生室と連通するノズルと、
前記圧力発生素子を制御する駆動信号を発生する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力発生室から前記液体内の気泡を吐出するメンテナンス用駆動パルス群を発生可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルス群は、前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力発生室の容積を第１の状態へと推移させる第１パルス要素と、前記第１の状態を所定の時間保持させる第２パルス要素と、前記第１の状態から前記圧力発生室の容積を第１の状態とは異なる容積となる第２の状態へと推移させる第３パルス要素とを備えた駆動パルスを複数備え、前記第３パルス要素の終端と次の駆動パルスの前記第１パルス要素の始端との間に第１の時間が設定され、
前記駆動パルスの電圧値は、３０Ｖ以上に設定され、
前記圧力発生室に充填された前記液体のヘルムホルツ共振周期をＴｃとすると、前記第１の時間は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの間の時間に設定され、
一のメンテナンス用駆動パルス群とそれに続く他のメンテナンス用駆動パルス群との間に第２の時間が設定され、
該第２の時間は、第１の時間の２０倍以上の時間に設定されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記メンテナンス用駆動パルス群に含まれる駆動パルスの数に応じて、第２の時間を変化することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
液体が充填される圧力発生室と、
前記圧力発生室内の容積を変化させる圧力発生素子と、
前記圧力発生室と連通するノズルと、
を備えた液体噴射装置に対して、前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力発生室の容積を第１の状態へと推移させる第１パルス要素と、前記第１の状態を所定の時間保持させる第２パルス要素と、前記第１の状態から前記圧力発生室の容積を第２の状態へと推移させる第３パルス要素とを備えた駆動パルスを複数備え、前記第３パルス要素の終端と次の駆動パルスの前記第１パルス要素の始端との間に第１の時間が設定されたメンテナンス用駆動パルス群を前記圧力発生素子に供給することで前記圧力発生素子の駆動を制御する制御方法であって、
前記駆動パルスの電圧値は、３０Ｖ以上に設定され、
前記圧力発生室に充填された前記液体のヘルムホルツ共振周期をＴｃとすると、前記第１の時間は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの間の時間に設定され、
一のメンテナンス用駆動パルス群とそれに続く他のメンテナンス用駆動パルス群との間に第２の時間が設定され、該第２の時間は、第１の時間の２０倍以上の時間に設定されていることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、及び、液体噴射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出（噴射）させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、インクジェット式記録装置（以下、単にプリンターという）等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。
【０００３】
例えば、上記の記録ヘッドでは、自然蒸発によるインクの増粘固着や、インクに混入した気泡の圧力変動の吸収による圧力損失などによって、記録ヘッドがインクの吐出不良を発生させる等の不具合を招く虞がある。
【０００４】
このようなインクの吐出不良を防止するため、種々のメンテナンス処理が実行されている。例えば、ノズルをキャップした状態でポンプによって負圧を生じさせている間に、圧力発生素子を駆動させることで圧力発生室内に圧力変化を与えてノズルから液滴の空吐出を行う（以下、フラッシングという）ことによって、増粘したインクやインクに混入した気泡を強制的に除去するように構成された記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の記録ヘッドでは、微小径の気泡（例えば直径数十μｍ）に対しては圧力変動を十分に付与することができないために、気泡を十分に排出することが困難であった。一方で、圧力発生素子を駆動させる駆動信号の波形によっては、サテライトインク滴と呼ばれる微小なインク滴が本体のインク滴に付随して生じ、このサテライトインク滴がインク吸収材に届かずにミスト化する。そして、このミスト化したインク滴は、飛翔中に空中を散乱して、プリンター内部を汚染するだけでなく、回路基板などの電子部品に付着してショート等の故障を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体に混入した気泡を除去して、ノズルから液体をより安定して吐出することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置は、液体を噴射するための液体噴射装置であって、
前記液体が充填される圧力発生室と、
前記圧力発生室内の容積を変化させる圧力発生素子と、
前記圧力発生室と連通するノズルと、
前記圧力発生素子を制御する駆動信号を発生する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力発生室から前記液体内の気泡を吐出するメンテナンス用駆動パルス群を発生可能であり、
前記メンテナンス用駆動パルス群は、前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力発生室の容積を第１の状態へと推移させる第１パルス要素と、前記第１の状態を所定の時間保持させる第２パルス要素と、前記第１の状態から前記圧力発生室の容積を第１の状態とは異なる容積となる第２の状態へと推移させる第３パルス要素とを備えた駆動パルスを複数備え、前記第３パルス要素の終端と次の駆動パルスの前記第１パルス要素の始端との間に、第１の時間が設定され、
前記駆動パルスの電圧値は、３０Ｖ以上に設定され、
前記圧力発生室に充填された前記液体のヘルムホルツ共振周期をＴｃとすると、前記第１の時間は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの間の時間に設定され、
一のメンテナンス用駆動パルス群とそれに続く他のメンテナンス用駆動パルス群との間に第２の時間が設定され、
該第２の時間は、第１の時間の２０倍以上の時間に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、第３パルス要素の終端と次の駆動パルスの第１パルス要素の始端との間を第１の時間とし、前記第１の時間が０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの間の時間に設定されていることにより、圧力発生室内の流体を吐出した後の残留振動によって、ノズルにおける液体の自由表面（メニスカス）が流体の吐出方向とは反対方向に変位しているタイミングで次の駆動パルスが圧力発生素子に印加されるので、液体に混入した気泡を排出させる際に、先の駆動パルスによる吐出液と後の駆動パルスによる吐出液とが連続した状態で吐出されることになる。このため、吐出した液体がミストになることを抑制でき、ミスト状の液体がノズルの周辺の機器へ付着して記録ヘッドに不具合を生じさせるなどの不都合を低減できる。この結果、記録ヘッドのノズル開口から液体の吐出を安定して行うことができ、しかもミストによる不都合も生じない。ここで、第１の状態とは、圧力発生室の容積が圧力発生素子の電圧が印加されていないときの容積とは異なる状態を指し、初期の電圧値から一定の方向（例えば、充電方向）へ電圧値が変化したものを意味する。そして、第２の状態とは、第１の状態とは異なる圧力発生室内の容積を指し、上記一定の方向とは反対の方向（例えば、放電方向）へ電圧値が変化したものを意味する。
また、一のメンテナンス用駆動パルス群とそれに続く他のメンテナンス用駆動パルス群との間に第２の時間が設定され、第２の時間は第１の時間の２０倍以上の時間に設定されているので、メンテナンス用駆動パルス群の駆動パルスが通常の吐出駆動パルスよりも高い電圧に設定されていても、メンテナンス用駆動パルス群によって生じる残留振動を、次のメンテナンス用駆動パルス群によって圧力発生素子を駆動させる前に十分に減衰させることができる。その結果、残留振動が十分に減衰した状態でメンテナンス用駆動パルス群によって圧力発生素子を駆動させることができ、液体に混入した気泡を効率良く除去できる。
【００１０】
さらに、上記に加えて、前記制御部は、前記メンテナンス用駆動パルス群に含まれる駆動パルスの数に応じて、第２の時間を変化させても良い。斯かる構成によれば、メンテナンス用駆動パルス群に含まれる駆動パルスの繰り返し数が変化して、残留振動が増減するとしても、駆動パルスの繰り返し数に拘らずに残留振動を十分に減衰させることができる。
【００１１】
また、本発明の液体噴射装置の制御方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が充填される圧力発生室と、
前記圧力発生室内の容積を変化させる圧力発生素子と、
前記圧力発生室と連通するノズルと、
を備えた液体噴射装置に対して、前記圧力発生素子を駆動させることによって、前記圧力発生室の容積を第１の状態へと推移させる第１パルス要素と、前記第１の状態を所定の時間保持させる第２パルス要素と、前記第１の状態から前記圧力発生室の容積を第２の状態へと推移させる第３パルス要素とを備えた駆動パルスを複数備え、前記第３パルス要素の終端と次の駆動パルスの前記第１パルス要素の始端との間に第１の時間が設定されたメンテナンス用駆動パルス群を前記圧力発生素子に供給することで前記圧力発生素子の駆動を制御する制御方法であって、
前記駆動パルスの電圧値は、３０Ｖ以上に設定され、
前記圧力発生室に充填された前記液体のヘルムホルツ共振周期をＴｃとすると、前記第１の時間は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの間の時間に設定され、
一のメンテナンス用駆動パルス群とそれに続く他のメンテナンス用駆動パルス群との間に第２の時間が設定され、該第２の時間は、第１の時間の２０倍以上の時間に設定されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プリンターの斜視図である。
【図２】記録ヘッドの分解斜視図である。
【図３】記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図４】プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。
【図５】メンテナンス用駆動パルス群の構成を説明する波形図である。
【図６】圧力発生室内の気泡の挙動を説明する模式図である。
【図７】ヘルムホルツ共振周期と駆動パルスとの関係を説明した説明図である。
【図８】駆動パルスの変化についての吐出状態の実験結果を示す図である。
【図９】駆動パルス間の時間幅と印加電圧との関係を示す図である。
【図１０】駆動パルス間の時間幅と繰り返し数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式記録装置（以下、プリンターと略記する）に適用した場合を例示する。
【００１４】
プリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、インクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ４を記録紙６（吐出対象物あるいは噴射対象物の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、ヘッド移動方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向であり、紙送り方向とは、副走査方向である。なお、インクカートリッジ３としては、キャリッジ４に装着するタイプでも、或いはプリンター１の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド２に供給するタイプでもよい。
【００１５】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、検出信号が位置情報としてプリンターコントローラー４０（図４参照）に送信される。これにより、プリンターコントローラー４０はこのリニアエンコーダー１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（インクの噴射動作）等を制御することができる。
【００１６】
また、記録ヘッド２の移動範囲内であってプラテン５よりも外側には、記録ヘッド２の走査起点となるホームポジションが設定してある。このホームポジションには、キャッピング機構１１が設けられている。このキャッピング機構１１は、キャップ部材１１´によって記録ヘッド２のノズル面を封止し、ノズル開口１２（本発明におけるノズルに相当。図２参照）からのインク溶媒の蒸発を防止する。また、このキャッピング機構１１は、封止状態のノズル面に負圧を与えてノズル開口１２からインクを強制的に吸引排出することで、インクに混入した気泡を除去するためのクリーニング動作や、増粘したインクを排除するための後述するフラッシング動作に用いられる。
【００１７】
図２は、記録ヘッド２の構成を示す分解斜視図であり、図３（ａ）は記録ヘッド２の平面図、図３（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ´線断面図である。本実施形態における記録ヘッド２は、流路形成基板１５、ノズルプレート１６、弾性体膜１７、絶縁体膜１８、圧電素子１９（本発明における圧力発生素子に相当）、及び、保護基板２０等を積層して構成されている。
流路形成基板１５は、本実施形態ではシリコン単結晶基板からなり、この流路形成基板１５には、複数の圧力発生室２１がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１５の圧力発生室２１の長手方向外側の領域には連通部２２が形成され、連通部２２と各圧力発生室２１とが、各圧力発生室２１毎に設けられたインク供給路２３を介して連通されている。なお、連通部２２は、後述する保護基板２０のリザーバー部３０と連通して各圧力発生室２１の共通のインク室となるリザーバー３１の一部を構成する。インク供給路２３は、圧力発生室２１よりも狭い幅で形成されており、連通部２２から圧力発生室２１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００１８】
流路形成基板１５の開口面側には、各圧力発生室２１のインク流路２３とは反対側の端部に連通するノズル開口１２が開設されたノズルプレート１６が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着され、各ノズル開口１２が、インク供給路２３とは反対側の端部において各圧力発生室２１と連通している。ノズルプレート１６は、ノズル開口１２の列を複数設けており、１つのノズル列が、例えば３６０個のノズル開口１２によって構成される。そして、本実施形態における記録ヘッド２は、夫々異なる色のインク（本発明における液体の一種）、具体的には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の合計４色のインクを貯留する４つのインクカートリッジ３を装着可能に構成されており、これらの色に対応させて合計４列のノズル列がノズルプレート１６に形成されている。
【００１９】
一方、流路形成基板１５の開口面とは反対側には、厚さが例えば、約１．０μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜１７が形成され、この弾性膜１７上には、厚さが例えば、約０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜１８が形成されている。また、この絶縁体膜１８上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜２５と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層２６（圧電体膜）と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜２７とが形成され、全体として約１．２５μｍの膜厚の圧電素子１９（薄膜圧電素子）を構成している。したがって、圧電素子１９は、下電極膜２５、圧電体層２６、及び上電極膜２７を含み、上下何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層２６を圧力発生室２１毎にパターニングして構成する。そして、パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層２６から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜２５は圧電素子１９の共通電極とし、上電極膜２７を圧電素子１９の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合によってこれを逆にする構成とすることもできる。何れの場合においても、圧力発生室２１毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、このような各圧電素子１９の上電極膜２７には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極２８がそれぞれ接続され、このリード電極２８を介して各圧電素子１９に選択的に電圧が印加されるようになっている。
【００２０】
流路形成基板１５上の圧電素子１９側の面には、圧電素子１９に対向する領域にその変位を阻害しない程度の大きさの空間となる圧電素子保持部２９を有する保護基板２０が接合されている。圧電素子１９は、この圧電素子保持部２９内に収容されるため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。さらに、保護基板２０には、流路形成基板１５の連通部２２に対応する領域にリザーバー部３０が設けられている。このリザーバー部３０は、保護基板２０を厚さ方向に貫通して圧力発生室２１の並設方向に沿って設けられており、上述したように流路形成基板１５の連通部２２と連通されて各圧力発生室２１の共通のインク室となるリザーバー３１を構成している。
【００２１】
また、保護基板２０の圧電素子保持部２９とリザーバー部３０との間の領域には、保護基板２０を厚さ方向に貫通する貫通孔３２が設けられ、この貫通孔３２内に下電極膜２５の一部及びリード電極２８の先端部が露出され、これら下電極膜２５及びリード電極２８には、図示しないが、駆動ＩＣからの配線の一端部が電気的に接続される。保護基板２０上には、封止膜３３及び固定板３４とからなるコンプライアンス基板３５が接合されている。封止膜３３は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイドフィルム）からなり、この封止膜３３によってリザーバー部３０の一方面が封止されている。また、固定板３４は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼等）で形成される。この固定板３４のリザーバー３１に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部３６となっているため、リザーバー３１の一方面は可撓性を有する封止膜３３のみで封止されている。
【００２２】
上記構成の記録ヘッド１では、インクカートリッジ等のインク供給手段からインクを取り込み、リザーバー３１からノズル開口１２に至るまで内部をインクで満たした後、プリンター本体のプリンターコントローラー４０側からの駆動信号の供給により、圧力発生室２１に対応するそれぞれの下電極膜２５と上電極膜２７との間に電圧を印加し、弾性膜１７、絶縁体膜１８、下電極膜２５及び圧電体層２６を撓み変形させることにより圧力発生室２１内の圧力が高まり、この圧力変動を制御することで、ノズルプレート１６に開設したノズル開口１２からインク滴が噴射（吐出）される。
【００２３】
図４は、プリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー４０とプリントエンジン４１とで概略構成されている。プリンターコントローラー４０は、ホストコンピューター等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）４２と、各種データ等を記憶するＲＡＭ４３と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ４４と、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ等からなる不揮発性記憶素子４５と、ＲＯＭ４４に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部４６と、クロック信号を発生する発振回路４７と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路４８と、印刷データをドット毎に展開することで得られたドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）４９とを備えている。
【００２４】
プリントエンジン４１は、記録ヘッド２と、キャリッジ移動機構７と、紙送り機構８と、リニアエンコーダー１０とから構成されている。記録ヘッド２は、ドットパターンデータがセットされるシフトレジスター５０と、シフトレジスター５０にセットされたドットパターンデータをラッチするラッチ回路５１と、ラッチ回路５１からのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成するデコーダー５２と、電圧増幅器として機能するレベルシフター５３と、圧電素子１９に対する駆動信号の供給を制御するスイッチ回路５４と、圧電素子１９とを備えている。
【００２５】
図５は、上記構成の駆動信号発生回路４８が発生する駆動信号の一つであるメンテナンス用駆動パルス群ＦＬの構成を説明する波形図である。上記した制御部４６は、圧電素子１９を制御する駆動信号ＣＯＭを発生可能であり、図５に例示したメンテナンス用駆動パルス群（フラッシング波形群）ＦＬ、は、増粘したインク５６（図６参照）をノズル開口１２から吐出するためのフラッシング動作の際に、圧力発生室２１内のインク５６に混入した気泡５７（図６参照）を含む流体を吐出する駆動パルスであり、駆動パルスＤＰ１、駆動パルスＤＰ２を一連に含み、これを繰り返して構成される。
【００２６】
駆動パルスＤＰ１は、図５に示すように、略台形状のパルス信号であって、時間幅Ｐｗｃの間に基準電位ＶＢから最高電位ＶＨまで一定の勾配で電位を上昇させる第１パルス要素Ｐ１１と、第１パルス要素Ｐ１１後端電位である最高電位ＶＨを一定時間（時間幅Ｐｗｈ）維持する第２パルス要素Ｐ１２と、時間幅Ｐｗｄの間に最高電位ＶＨから一定の勾配で電位を降下させる第３パルス要素Ｐ１３とから構成されている。
【００２７】
また、駆動パルスＤＰ２は、上記駆動パルスＤＰ１と同様な波形要素から構成されており、駆動パルスＤＰ１よりも遅延して発生する。駆動パルスＤＰ２は、時間幅Ｐｗｃの間に基準電位ＶＢから最高電位ＶＨまで一定の勾配で電位を上昇させる第１パルス要素Ｐ２１と、時間幅Ｐｗｈの間に第１パルス要素Ｐ２１後端電位である最高電位ＶＨを一定時間維持する第２パルス要素Ｐ２２と、時間幅Ｐｗｄの間に最高電位ＶＨから一定の勾配で電位を降下させる第３パルス要素Ｐ２３とから構成されている。なお、最低電圧ＶＬと最高電圧ＶＨとの電位差が、駆動電圧（印加電圧）Ｖｄ［Ｖ］となる。
【００２８】
図６は、圧力発生室２１内の気泡５７の挙動を説明する模式図である。上記駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２が圧電素子１９に供給されると次のように作用する。まず、図６（ａ）に示すように、圧力発生室２１内のインク５６に気泡５７が混入した状態から、第１パルス要素Ｐ１１，Ｐ２１が圧電素子１９に供給されると、当該圧電素子１９が圧力発生室２１とは反対側に凸となるように変形し、これに伴って圧力発生室２１が基準電位ＶＢに対応する基準容積から最高電位ＶＨに対応する最大容積まで膨張する（図６（ｂ）参照）。この第１の状態により、圧力発生室２１内のインク５６には負圧が生じて、ノズル開口１２に露出しているメニスカスが圧力発生室２１側に引き込まれる。この圧力発生室２１の膨張状態は、第２パルス要素Ｐ１２，Ｐ２２の供給中に亘って一定に維持される。このとき、圧力発生室２１内の圧力低下に伴って、気泡５７の径が増大する。
【００２９】
第２パルス要素Ｐ１２，Ｐ２２に続いて第３パルス要素Ｐ１３，Ｐ２３が圧電素子１９に供給されると当該圧電素子１９が平らに復元し、これにより圧力発生室２１が上記最大容積から基準電位ＶＢに対応する基準容積に収縮する（図６（ｃ）参照）。この第２の状態によって、圧力発生室２１内のインク５６は、弾性体膜１７から圧力を付与されてノズル開口１２から吐出される。このときに、径が増大した気泡５７もインク５６の吐出に伴っておきているインク流によってノズル開口１２に次第に近づいて、最終的にはノズル開口１２から外部に排出される。
【００３０】
ところで、これらの駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を構成するメンテナンス用駆動パルス群ＦＬの波形によっては、圧力発生室２１の容積変化によってノズル開口１２からサテライトインク滴と呼ばれる微小なインク滴が本体のインク滴に付随して生じる場合があり、このサテライトインク滴がミスト化する可能性があった。そこで、本発明のメンテナンス用駆動パルス群ＦＬは、駆動パルスＤＰ１と駆動パルスＤＰ２との間の時間幅Ｐｄｉｓを、圧力発生室２１内の気泡５７を含むインク５６（流体）の固有振動周期であるヘルムホルツ共振周期をＴｃに応じて適宜設定することにより、ノズル開口１２におけるインク５６の自由表面（メニスカス）を制御している。なお、ヘルムホルツ共振周期Ｔｃは、圧力発生室２１の容積が増減することにより発生する振動波が圧力発生室２１内のインク５６に伝播するときの固有振動周期であって、ノズル開口１２や圧力発生室２１及びインク供給路２３などの形状等によって決まる値である。
【００３１】
なお、上記のヘルムホルツ共振周期（固有振動周期）Ｔｃは、ノズル開口１２や圧力発生室２１の形状等によって決まる値であって、圧力発生室２１内におけるインクの振動周期Ｔｃは、次式（１）で表すことができる。
Ｔｃ＝２π√［〔（Ｍｎ×Ｍｓ）／（Ｍｎ＋Ｍｓ）〕×Ｃｃ］・・・（１）
但し、式（１）において、Ｍｎはノズル開口１２におけるイナータンス、Ｍｓは圧力発生室２１に連通するインク供給路２３におけるイナータンス、Ｃｃは圧力発生室２１のコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。）である。上記式（１）において、イナータンスＭとは、インク流路におけるインクの移動し易さを示し、単位断面積あたりのインクの質量である。そして、インクの密度をρ、流路のインク流れ方向と直交する面の断面積をＳ、流路の長さをＬとしたとき、イナータンスＭは次式（２）で近似して表すことができる。
イナータンスＭ＝（密度ρ×長さＬ）／断面積Ｓ  ・・・  （２）
また、Ｔｃは、上記式（１）に限らず、圧力発生室２１が有している振動周期であればよい。
【００３２】
図７は、ヘルムホルツ共振周期Ｔｃ(上部)と駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２（下部）との関係を説明した説明図である。図８は、駆動パルスの変化についての吐出状態の実験結果を示す図である。ここで、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬの駆動パルスＤＰ１の第３パルス要素Ｐ１３の終端と駆動パルスＤＰ２の第１パルス要素Ｐ２１の始端との間を、時間幅Ｐｄｉｓ１（本発明における第１の時間に相当）とし、駆動パルスＤＰ２の第３パルス要素Ｐ２３の終端と駆動パルスＤＰ１の第１パルス要素Ｐ１１の始端との間を、時間幅Ｐｄｉｓ２（本発明における第２の時間に相当）とする。また、圧力発生室２１内の気泡５７を含むインク５６（流体）の固有振動周期であるヘルムホルツ共振周期をＴｃ（例えば６．４［μｍ］）とする。なお、図７の座標軸において、横軸は時間の経過を示し、縦軸はノズル開口１２内のインク５６の自由表面（メニスカス）の位置をノズル開口１２奥側（内側）に向う方向が正となるようにして示している。
ここで、座標軸の原点が、液体を吐出した時点であって、自由表面（メニスカス）の最初のピークとなり、駆動パルスＤＰ１における第３パルス要素Ｐ１３近傍に相当する。また、図７では、自由表面は時間が経過しても同じ振幅で動いているように記載されているが、実際には減衰するために、振幅は時間が経つにつれて減少する。
【００３３】
そして、図８（ａ）においては、時間幅Ｐｄｉｓ２／Ｐｄｉｓ１を１００に固定した状態で時間幅Ｐｄｉｓ１を変位させた場合の実験結果であるが、このように、時間幅Ｐｄｉｓ１は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの範囲内であることが好ましく、また、図８（ｂ）においては、時間幅Ｐｄｉｓ１／Ｔｃを０．６５に固定した状態で時間幅Ｐｄｉｓ２を変位させた場合の実験結果であるが、このように、時間幅Ｐｄｉｓ２は、時間幅Ｐｄｉｓ１の２０倍以上であることが好ましい。なお、図８中の「○」は、略全てのノズル開口１２の吐出が良好であったことを示し、「△」は３割以下の確立で少なくとも１つのノズル開口１２の吐出が不良であったことを示し、「×」は５割以下の確立でノズル開口１２の吐出が不良であったことを示している。
ここで、時間幅Ｐｄｉｓ１を０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの範囲内にするということは、図７の破線の範囲内で次の駆動パルスＤＰ２を供給するということであり、自由表面が奥側に向けて移動し始めた時点に相当する。
【００３４】
図９は、駆動パルスＤＰ間の時間幅Ｐｄｉｓ２／Ｐｄｉｓ１と圧電素子１９への印加電圧Ｖｄ［Ｖ］との関係を示す図である。時間幅Ｐｄｉｓ２は、図９に示すように、時間幅Ｐｄｉｓ１の２０倍以上に設定されることに加え、圧電素子１９への駆動パルスＤＰの印加電圧（電圧値）は、３０Ｖ以上に設定されていることが好ましい。そのため、図９に示すように、上記駆動パルスＤＰの時間幅及び印加電圧の範囲に設定したメンテナンス用駆動パルス群ＦＬを圧電素子１９に供給することで、吐出不良の発生割合が抑えられることが判る。なお、図９中の「××」は、全ノズル開口１２のうち吐出不良が５割以上発生したことを示し、「×」は、吐出不良が３割以上５割未満発生したことを示し、「△」は、吐出不良が３割未満発生したことを示し、「○」は、全ノズル開口１２の吐出が良好であったことを示している。
つまり、時間幅Ｐｄｉｓ１は、０．５５Ｔｃから０．７５Ｔｃの範囲内であると共に、時間幅Ｐｄｉｓ２は、時間幅Ｐｄｉｓ１の２０倍以上であることが好ましく、この時間幅Ｐｄｉｓ１及び時間幅Ｐｄｉｓ２の一方が上記範囲外であってはならない。
【００３５】
上記したノズル開口１２の吐出不良は、印加電圧が低いと、圧力発生室２１内の圧力変動が小さくなり、圧力発生室２１内の気泡の排出性が低下することで生じる。このため、圧電素子１９への駆動パルスＤＰの印加電圧を高くするほど、圧力発生室２１内の圧力変動が高められ、圧力発生室２１内の気泡の排出性を向上させることができる。しかしながら、印加電圧を高めると、圧力発生室２１内の残留振動も増加してしまう。そのため、本発明のメンテナンス用駆動パルス群ＦＬは、圧電素子１９にメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ１（図５中に符号ＦＬ１で示す）を印加することで生じた残留振動が減衰した後に次のメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ２（図５中に符号ＦＬ２で示す）を圧電素子１９に印加するタイミングに設定すべく、駆動パルスＤＰの時間幅Ｐｄｉｓ２を時間幅Ｐｄｉｓ１の２０倍以上に設定されている。これにより、メニスカスが安定した状態となり、これにより吐出不良を抑制することができる。
【００３６】
このような時間幅Ｐｄｉｓ１と時間幅Ｐｄｉｓ２とが、駆動パルスＤＰ１と駆動パルスＤＰ２との間に交互に設定されることで、駆動パルスＤＰ１により圧力発生室２１内の流体を吐出した後の残留振動によって、ノズル開口１２におけるインク５６の自由表面（メニスカス）が流体の吐出方向とは反対方向に変位しているタイミングで、駆動パルスＤＰ２が圧電素子１９に印加されて再び圧力発生室２１を収縮させると、駆動パルスＤＰ１により吐出されたインク滴と駆動パルスＤＰ２により吐出されたインク滴とが連続した状態で吐出される。これは、インク滴が表面張力などによって引き寄せられるものと考えられる。これにより、吐出されたインク滴に付随して発生するインク滴（サテライトインク滴）が飛翔する所謂「尾曳き」が低減され、ミストの発生が抑制される。このため、ミスト状のインクがノズル開口１２の周辺の機器へ付着することに起因する記録ヘッド２の故障などを低減できる。この結果、記録ヘッド２のノズル開口１２からインク５６を安定して吐出させることができ、しかもミストによる不都合が生じない。なお、時間幅Ｐｄｉｓ２は、時間幅Ｐｄｉｓ１の２０倍以上の範囲内で適宜設定され、駆動信号ＣＯＭの周波数が変更可能となる。
【００３７】
また、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬ１とそれに続くメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ２との間に時間幅Ｐｄｉｓ２が設定され、時間幅Ｐｄｉｓ２は時間幅Ｐｄｉｓ１の２０倍以上の時間に設定されているので、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬの駆動パルスＤＰが通常の吐出駆動パルスよりも高い電圧に設定されていても、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬ１によって生じる残留振動を、次のメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ２によって圧電素子１９を駆動させる前に十分に減衰させることができる。その結果、残留振動が十分に減衰した状態でメンテナンス用駆動パルス群ＦＬ２によって圧電素子１９を駆動させることができ、インクに混入した気泡を効率良く除去できる。
【００３８】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
上記実施形態においては、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬが、１つの駆動パルスＤＰ１と、１つの駆動パルスＤＰ２とを一連に含んで構成されている例を示したが、本発明は、これには限らず、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬが、２つ以上の駆動パルスＤＰを一連に含んで構成されていても良い。
【００３９】
図１０は、駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２間の時間幅Ｐｄｉｓ２／Ｐｄｉｓ１とメンテナンス用駆動パルス群ＦＬに含まれる駆動パルスＤＰの繰り返し数との関係を示す図である。
さらに、本発明では、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬに含まれる駆動パルスＤＰの数に応じて、時間幅Ｐｄｉｓ２を変化させても良い。即ち、例えば、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬに含まれる駆動パルスＤＰの数が２つから３つに増加した場合には、圧力変動を与える回数が増えるために残留振動が大きくなるが、時間幅Ｐｄｉｓ２を長くすることで、残留振動を十分に減衰させることができる。このように、メンテナンス用駆動パルス群ＦＬに含まれる駆動パルスＤＰの数に応じて時間幅Ｐｄｉｓ２を設定することで、駆動パルスＤＰの数に拘らずに残留振動を十分に減衰させることができる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、圧力発生素子に、下電極膜２５と圧電体層２６（圧電体膜）と上電極膜２７により構成した薄膜圧電素子を用いる例を示したが、本発明の圧電素子は、これに限らず、例えば、圧力発生室２１毎に個別に設けられる所謂撓み振動モードの圧電素子、或いは縦振動型圧電素子などを採用することもできる。また、圧力発生素子は、磁歪素子などでもよいし、気泡を発生させるインクを使用する場合の発熱素子でもよい。
さらには、各部材の材質や構造も上記実施形態に限定されず、様々な構成を採用することができる。異なる構造を採用したとしても、その構造におけるＴｃに基づいてメンテナンス用駆動パルス群ＦＬを決定すれば良い。
【００４１】
また、上述した実施形態では、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、勿論、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成装置に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００４２】
１…プリンター、１２……ノズル開口、１９…圧電素子、２１…圧力発生室、４６…制御部、ＤＰ１，ＤＰ２…駆動パルス、ＦＬ…メンテナンス用駆動パルス群、Ｐ１１，Ｐ２１…第１パルス要素、Ｐ１２，Ｐ２２…第２パルス要素、Ｐ１３，Ｐ２３…第３パルス要素、Ｐｄｉｓ１，Ｐｄｉｓ２…時間幅
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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