(57)【要約】【課題】固有振動周期Ｔｃの違いによる液体の飛翔速度や重量などの吐出特性のばらつきを低減し、液体の吐出を安定させることが可能な液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出装置を提供する。【解決手段】吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素ｐ１と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素ｐ２と、膨張された圧力発生室を収縮させて液体を吐出させる収縮要素ｐ３と、を少なくとも含んで構成され、圧力発生室内のインクの固有振動周期Ｔｃを測定するＴｃ測定工程と、固有振動周期測定工程で測定されたＴｃ、設計上基準とする固有振動周期である基準ＴｃＡ、及び、当該基準ＴｃＡに基づいて設定された膨張維持要素の基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄを満たすように膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を設定する膨張維持要素設定工程と、を含む吐出駆動パルス設定処理を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出駆動パルスを圧力発生素子に印加することで、圧力発生室内に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、前記吐出駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、を備えた液体吐出装置の製造方法であって、
吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、膨張された圧力発生室を収縮させて液体を吐出させる収縮要素と、を少なくとも有し、
圧力発生室内の液体に生じる固有振動周期Ｔｃを液体吐出ヘッド毎に測定する固有振動周期測定工程と、
前記固有振動周期測定工程で測定されたＴｃ、設計上基準とする固有振動周期である基準ＴｃＤ、及び、当該基準ＴｃＤに基づいて設定された膨張維持要素の基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、以下の式（１）を満たすように前記膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を設定する膨張維持要素設定工程と、を含むことを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄ  …（１）
【請求項２】
前記膨張維持要素設定工程の後、吐出される液体の量が設計値となるように前記吐出駆動パルスの駆動電圧を設定する駆動電圧設定工程を行うことを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
【請求項３】
吐出駆動パルスを圧力発生素子に印加することで、圧力発生室内に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、
前記吐出駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、
を備えた液体吐出装置であって、
吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、膨張された圧力発生室を収縮させて液体を吐出させる収縮要素と、を少なくとも有し、
圧力発生室内の液体に生じる固有振動周期Ｔｃ、設計上基準とする固有振動周期である基準ＴｃＤ、及び、当該基準ＴｃＤに基づいて設定された膨張維持要素の基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、前記膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１が以下の式（１）を満たすように設定されたことを特徴とする液体吐出装置。
ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄ  …（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置の製造方法、及び、この方法により製造された液体吐出装置に関するものであり、特に、駆動信号に含まれる吐出駆動パルスを圧力発生素子に印加することにより液体の吐出を制御可能な液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしての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）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体（着弾対象物）に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
【０００３】
上記プリンターは、吐出駆動パルスを圧力発生素子（例えば、圧電素子や発熱素子等）に印加してこれを駆動することにより圧力発生室内の液体に圧力変化を与え、この圧力変化を利用して圧力発生室に連通したノズルから液体を吐出させるように構成されたものがある。この吐出駆動パルスは、圧力発生室を予備的に膨張させる膨張要素（圧力発生室膨張工程）、この膨張状態を維持する膨張維持要素（膨張維持工程）、圧力発生室を膨張状態から急激に収縮させて圧力発生室の内圧を高めることでインクを吐出するための収縮要素（圧力発生室収縮工程）を含んで構成される。
【０００４】
ノズルから吐出されるインクの量（重量・体積）を各記録ヘッドで一定にするためには、一般的に、圧力発生素子に印加する電圧の大きさを変化させて、吐出されるインクの量が一定になるようにヘッド毎に駆動信号（吐出駆動パルス）の調整を行っている。具体的には異なる電圧に調整された少なくとも２つ以上の吐出駆動パルスでインク滴を吐出させ、それぞれで吐出されたインクの重量を測定し、インク重量の変化量が電圧の変化量に比例するものとして適切なインク重量になるように吐出駆動パルスの駆動電圧を調整している。
【０００５】
ここで、膨張要素によって圧力発生室が膨張されてメニスカスが圧力発生室側に引き込まれたときに、圧力発生室内のインクには圧力振動が生じる。このため、駆動電圧の大きさを調整するだけでは、圧力発生収縮要素によって圧力発生室を収縮させるときの圧力振動の位相に応じて吐出特性が変動する虞がある。即ち、駆動電圧の調整によりインク重量を一定にしたとしても、インクの飛翔速度がヘッド毎にばらついてしまう可能性がある。この圧力発生室内におけるインクの振動周期Ｔｃは、例えば、特開２００３−１１３５２号公報に示されるように、次式（Ａ）で表すことができる。
【０００６】
Ｔｃ＝２π√［〔（Ｍｎ×Ｍｓ）／（Ｍｎ＋Ｍｓ）〕×Ｃｃ］・・・（Ａ）
但し、式（Ａ）において、Ｍｎはノズルにおけるイナータンス、Ｍｓはリザーバーから圧力発生室に通じるインク供給口におけるイナータンス、Ｃｃは圧力発生室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（Ａ）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（Ｂ）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  ・・・  （Ｂ）
また、Ｔｃは、上記式（Ａ）に限らず、圧力発生室が有している振動周期であればよい。
【０００７】
このように固有振動周期Ｔｃが記録ヘッド毎に異なる場合があるため、プリンター製造時においては、インク重量とインクの飛翔速度の双方について所望の特性が得られるように吐出駆動パルスのパラメーターが設定されている。例えば、特許文献１には、Ｔｃが大きい（Ｔｃ＝８．０μｓ）記録ヘッドでは膨張要素（膨張信号）の時間幅（継続時間）Ｔｗｄ１をＴｃの３／４である６．０μｓに調整し、Ｔｃが小さい（Ｔｃ＝７．０μｓ）記録ヘッドではＴｗｄ１をＴｃに等しい７．０μｓに調整する構成が提案されている。即ち、Ｔｃの大きさに応じて、膨張要素の時間幅を３／４Ｔｃ〜Ｔｃの範囲で設定している。これにより、Ｔｃ＝８．０μｓの記録ヘッドではインクの飛翔速度が高くなり、Ｔｃ＝７．０μｓの記録ヘッドではインクの飛翔速度が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−０５８７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、特定範囲のＴｃを有する記録ヘッドにしか適用できず、当該範囲を超えたＴｃを有する記録ヘッドへの適用が難しいという問題があった。
また、膨張要素の時間幅を変えることで、この膨張要素を圧力発生素子に印加することにより圧力発生室内に生じる圧力の大きさが変わるので、インク吐出後の残留振動の大きさも変わってしまう。これにより、インクの吐出を連続的に行う場合において、前側の吐出動作で生じた残留振動が後側の吐出動作に悪影響を及ぼし、その結果、インクの吐出が安定しないという問題もあった。
【００１０】
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、固有振動周期Ｔｃの違いによる液体の飛翔速度や重量などの吐出特性のばらつきを低減し、安定して液体の吐出が可能な液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、吐出駆動パルスを圧力発生素子に印加することで、圧力発生室内に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、前記吐出駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、を備えた液体吐出装置の製造方法であって、
吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、膨張された圧力発生室を収縮させて液体を吐出させる収縮要素と、を少なくとも有し、
圧力発生室内の液体に生じる固有振動周期Ｔｃを液体吐出ヘッド毎に測定する固有振動周期測定工程と、
前記固有振動周期測定工程で測定されたＴｃ、設計上基準とする固有振動周期である基準ＴｃＤ、及び、当該基準ＴｃＤに基づいて設定された膨張維持要素の基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、以下の式（１）を満たすように前記膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を設定する膨張維持要素設定工程と、を含むことを特徴とする。
ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄ  …（１）
【００１２】
本発明によれば、圧力発生室内の液体の固有振動周期Ｔｃを測定し、測定されたＴｃ、基準ＴｃＤ、及び、基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄを満たすように膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を設定するので、固有振動周期Ｔｃの違いによらず、液体吐出ヘッド間における液体の飛翔速度や重量などの吐出特性のばらつきを低減することができる。また、吐出特性のばらつきを低減できることから、吐出駆動パルスの駆動電圧の適正値の設定範囲を小さくすることができる。さらに、液体吐出後の残留振動の大きさのばらつきを抑制することができるので、連続して液体を吐出するときの吐出安定性を確保することができる。
【００１３】
上記構成において、前記膨張維持要素設定工程の後、吐出される液体の量が設計値となるように前記吐出駆動パルスの駆動電圧を設定する駆動電圧設定工程を行う構成を採用することが望ましい。
【００１４】
また、本発明は、吐出駆動パルスを圧力発生素子に印加することで、圧力発生室内に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、
前記吐出駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、
を備えた液体吐出装置であって、
吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、膨張された圧力発生室を収縮させて液体を吐出させる収縮要素と、を少なくとも有し、
圧力発生室内の液体に生じる固有振動周期Ｔｃ、設計上基準とする固有振動周期である基準ＴｃＤ、及び、当該基準ＴｃＤに基づいて設定された膨張維持要素の基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、前記膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１が以下の式（１）を満たすように設定されたことを特徴とする。
ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄ  …（１）
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インクジェット式プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。
【図２】記録ヘッドの断面図である。
【図３】駆動信号の構成を説明する波形図である。
【図４】吐出駆動パルスの構成を説明する波形図である。
【図５】吐出駆動パルス設定処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】固有振動周期Ｔｃが異なる３つの記録ヘッドのＰｗｈ１−Ｖｍ特性の例を示すグラフである。
【図７】速度差を示すグラフである。
【図８】適正駆動電圧の差を示すグラフである。
【図９】図６の一部を拡大して示したグラフである。
【図１０】吐出駆動パルス設定後の速度差を示すグラフである。
【図１１】吐出駆動パルス設定後の適正駆動電圧の差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００１７】
図１は、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。例示したプリンターは、プリンターコントローラー１とプリントエンジン２とから構成されている。プリンターコントローラー１は、図示しないホストコンピューター等の外部装置との間でデータの送受信を行う外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４と、各種データ処理のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、クロック信号を発生する発振回路７と、記録ヘッド８へ供給する駆動信号ＣＯＭを発生する駆動信号発生回路９と、画素データＳＩ及び駆動信号等をプリントエンジン２に送信するための内部インターフェース１０（内部Ｉ／Ｆ１０）とを備えている。
【００１８】
外部Ｉ／Ｆ３は、例えばイメージデータ等の印刷データをホストコンピューター等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ３からは、外部装置に対してビジー信号やアクノレッジ信号等の状態信号が出力される。ＲＡＭ４は、受信バッファー、中間バッファー、出力バッファー及びワークメモリー等として利用されるものである。また、ＲＯＭ５は、制御部６によって実行される各種制御プログラム、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。印刷データには、印刷する画像データの他に各種のコマンドデータを含む。コマンドデータとは、プリンターに特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、給紙を指示するコマンドデータ、搬送量を示すコマンドデータ、排紙を指示するコマンドデータがある。
【００１９】
制御部６は、記録ヘッド８の動作を制御するためのヘッド制御信号を記録ヘッド８に出力したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号発生回路９に出力したりする。ヘッド制御信号は、例えば、転送クロックＣＬＫ、画素データＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ（又はチャンネル）信号ＣＨである。これらのラッチ信号やチェンジ信号は、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスの供給タイミングを規定する。また、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号は、例えばＤＡＣ（Digital to Analog Converter）値である。このＤＡＣ値は、駆動信号発生回路９から出力させる電圧を指示するための情報であり、極めて短い更新周期毎に更新される。
【００２０】
また、制御部６は、上記印刷データに基づき、ＲＧＢ表色系からＣＭＹ表色系への色変換処理、多階調のデータを所定階調まで減少させるハーフトーン処理、ハーフトーニングされたデータを、インク種類毎（ノズル列毎）に所定の配列で並べてドットパターンデータに展開するドットパターン展開処理等を経て、記録ヘッド８の吐出制御に用いる画素データ（ドットパターンデータ）ＳＩを生成する。この画素データＳＩは、印刷される画像の画素に関するデータであり、吐出制御情報の一種である。ここで、画素とは、着弾対象物である記録紙等の記録媒体上に仮想的に定められたドット形成領域を示す。そして、印刷データにおける画素データＳＩは、用紙上に形成されるドットの有無（又はインクの吐出の有無）及びドットの大きさ（又は吐出されるインクの量）に関するデータ（階調値）から成る。本実施形態において、画素データＳＩは２ビットの階調値によって構成されている。すなわち、この画素データＳＩには、ドット無し（微振動）に対応するデータ［００］と、小ドットに対応するデータ［０１］と、中ドットの形成に対応するデータ［１０］と、大ドットに対応するデータ［１１］とがある。従って、本実施形態におけるこのプリンターでは４階調でドットの形成ができる。
【００２１】
図３は、駆動信号発生回路９が発生する駆動信号ＣＯＭの構成の一例を説明する図である。本実施形態における駆動信号ＣＯＭは、１つの微振動パルス、及び４つの吐出駆動パルスを規定発生周期（記録周期）Ｔ内に有する一連の信号であり、記録周期Ｔで繰り返し発生される。本実施形態において、駆動信号ＣＯＭの一記録周期Ｔは、５つの期間（パルス発生期間）ｔ１〜ｔ５に区分されている。そして、期間ｔ１で第１吐出駆動パルスＰ１１が発生し、期間ｔ２で第２吐出駆動パルスＰ１２が発生し、期間ｔ３で微振動パルスＶＰが発生し、期間ｔ４で第３吐出駆動パルスＰ１３が発生し、期間ｔ５で第４吐出駆動パルスＰ１４が発生する。
【００２２】
次に、プリントエンジン２について説明する。このプリントエンジン２は、図１に示すように、記録ヘッド８、キャリッジ移動機構４４、紙送り機構４５、及び、リニアーエンコーダー４６等を備えている。キャリッジ移動機構４４は、液体吐出ヘッドの一種である記録ヘッド８が取り付けられたキャリッジと、このキャリッジを、タイミングベルト等を介して走行させる駆動モーター（例えば、ＤＣモーター）等からなり（何れも図示せず）、キャリッジに搭載された記録ヘッド８を主走査方向に移動させる。紙送り機構４５は、紙送りモーター及び紙送りローラー等からなり、記録紙（記録媒体の一種。また、着弾対象物の一種）をプラテン上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアーエンコーダー４６は、キャリッジに搭載された記録ヘッド８の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報として内部Ｉ／Ｆ１０を通じて制御部６に出力する。制御部６は、リニアーエンコーダー４６側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド８の走査位置（現在位置）を把握することができる。
【００２３】
図２は、上記記録ヘッド８（液体吐出ヘッドの一種）の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド８は、ケース１２と、このケース１２内に収納される振動子ユニット１３と、ケース１２の底面（先端面）に接合される流路ユニット１４等を備えている。上記のケース１２は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１３を収納するための収納空部１５が形成されている。振動子ユニット１３は、圧力発生素子の一種として機能する圧電振動子１６と、この圧電振動子１６が接合される固定板１７と、圧電振動子１６に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル１８とを備えている。圧電振動子１６は、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向（電界方向）に直交する方向に伸縮可能（電界横効果型）な縦振動モードの圧電振動子である。
【００２４】
流路ユニット１４は、流路形成基板１９の一方の面にノズルプレート２０を、流路形成基板１９の他方の面に振動板２１をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット１４には、リザーバー２２（共通液体室）と、インク供給口２３と、圧力発生室２４と、ノズル連通口２５と、ノズル２６とを設けている。そして、インク供給口２３から圧力発生室２４及びノズル連通口２５を経てノズル２６に至る一連のインク流路が、各ノズル２６に対応して複数形成されている。
【００２５】
上記ノズルプレート２０は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル２６が列状に穿設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。このノズルプレート２０には、ノズル２６を列設してノズル列（ノズル群）が複数設けられており、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル２６によって構成される。
【００２６】
上記振動板２１は、支持板２７の表面に弾性体膜２８を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板２７とし、この支持板２７の表面に樹脂フィルムを弾性体膜２８としてラミネートした複合板材を用いて振動板２１を作製している。この振動板２１には、圧力発生室２４の容積を変化させるダイヤフラム部２９が設けられている。また、この振動板２１には、リザーバー２２の一部を封止するコンプライアンス部３０が設けられている。
【００２７】
上記のダイヤフラム部２９は、エッチング加工等によって支持板２７を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部２９は、圧電振動子１６の自由端部の先端面が接合される島部３１と、この島部３１を囲む薄肉弾性部３２とからなる。上記のコンプライアンス部３０は、リザーバー２２の開口面に対向する領域の支持板２７を、ダイヤフラム部２９と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー２２に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。
【００２８】
そして、上記の島部３１には圧電振動子１６の先端面が接合されているので、この圧電振動子１６の自由端部を伸縮させることで圧力発生室２４の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力発生室２４内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド８は、この圧力変動を利用してノズル２６からインク滴を吐出させるようになっている。
【００２９】
次に、この記録ヘッド８の電気的構成について説明する。この記録ヘッド８は、図１に示すように、第１シフトレジスター３３及び第２シフトレジスター３４からなるシフトレジスター（ＳＲ）回路と、第１ラッチ回路３５及び第２ラッチ回路３６からなるラッチ回路と、デコーダー３７と、制御ロジック３８と、レベルシフター３９と、スイッチ４１と、圧電振動子１６とを備えている。そして、各シフトレジスター３３，３４、各ラッチ回路３５，３６、レベルシフター３９、スイッチ４１、及び、圧電振動子１６は、それぞれノズル２６毎に対応した数だけ設けられる。なお、図２では、１ノズル分の構成のみを図示し、他のノズル分の構成の図示は省略している。
【００３０】
この記録ヘッド８は、プリンターコントローラー１から送られてくる画素データＳＩに基づいてインクの吐出制御を行う。本実施形態では、２ビットで構成された画素データＳＩの上位ビット群、画素データＳＩの下位ビット群の順に記録ヘッド８へクロック信号ＣＬＫに同期して送られてくるので、まず、画素データＳＩの上位ビット群が第２シフトレジスター３４にセットされる。全てのノズル２６について画素データＳＩの上位ビット群が第２シフトレジスター３４にセットされると、次にこの上位ビット群が第１シフトレジスター３３にシフトする。これと同時に、画素データＳＩの下位ビット群が第２シフトレジスター３４にセットされる。
【００３１】
第１シフトレジスター３３の後段には、第１ラッチ回路３５が接続され、第２シフトレジスター３４の後段には、第２ラッチ回路３６が接続されている。そして、プリンターコントローラー１側からのラッチパルスが各ラッチ回路３５，３６に入力されると、第１ラッチ回路３５は画素データＳＩの上位ビット群をラッチし、第２ラッチ回路３６は画素データＳＩの下位ビット群をラッチする。各ラッチ回路３５，３６でラッチされた画素データＳＩ（上位ビット群，下位ビット群）はそれぞれ、デコーダー３７へ出力される。このデコーダー３７は、画素データＳＩの上位ビット群及び下位ビット群に基づいて、駆動信号ＣＯＭを構成する各パルスを選択するためのパルス選択データを生成する。このパルス選択データは、例えば、図３の駆動信号ＣＯＭの場合、第１吐出駆動パルスＰ１１（期間ｔ１）、第２吐出駆動パルスＰ１２（期間ｔ２）、微振動パルスＶＰ（期間ｔ３）、第３吐出駆動パルスＰ１３（期間ｔ４）、第４吐出駆動パルスＰ１４（期間ｔ５）に対応する合計５ビットのデータによって構成されている。
【００３２】
上記デコーダー３７には、制御ロジック３８からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック３８は、ラッチ信号やチャンネル信号の入力に同期してタイミング信号を発生する。デコーダー３７によって生成された各パルス選択データは、タイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次レベルシフター３９に入力される。このレベルシフター３９は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが［１］の場合には、スイッチ４１を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。
【００３３】
スイッチ４１の入力側には駆動信号発生回路９からの駆動信号ＣＯＭが供給される。また、スイッチ４１の出力側には、圧電振動子１６が接続されている。即ち、スイッチ４１は、圧電振動子１６への駆動信号ＣＯＭの供給・非供給の切り替えを行うように構成されている。そして、このような動作をするスイッチ４１は、選択供給手段として機能する。上記のパルス選択データは、スイッチ４１の作動を制御する。即ち、スイッチ４１に入力されたパルス選択データが［１］である期間中は、このスイッチ４１が導通状態になり、駆動信号ＣＯＭ１が圧電振動子１６に供給される。一方、スイッチ４１に入力されたパルス選択データが［０］の期間中は、スイッチ４１が切断状態となり、圧電振動子１６へは駆動信号が供給されない。要するに、パルス選択データとして［１］が設定された期間のパルスが選択的に圧電振動子１６に供給される。このようなスイッチ制御により、駆動信号ＣＯＭに含まれる吐出駆動パルスを圧電振動子１６へ印加させることができる。すなわち、駆動信号ＣＯＭの一部分を、選択的に圧電振動子１６へ印加させることができる。この例では、繰り返し周期（記録周期）Ｔの開始タイミング（ラッチ信号ＬＡＴのラッチパルスのタイミング）の後のｔ１〜ｔ５間の境界のタイミング（チェンジ信号ＣＨのチェンジパルスのタイミング）で、圧電振動子１６に印加させるパルスを切り替えることができる。
【００３４】
駆動信号ＣＯＭに含まれる各吐出駆動パルスＰ１１〜Ｐ１４は、図４に示すように、膨張要素ｐ１と、膨張ホールド要素ｐ２（膨張維持要素）と、収縮要素ｐ３と、制振ホールド要素ｐ４と、制振要素ｐ５とからなる。膨張要素ｐ１は、圧力発生室２４の定常容積（膨張又は収縮の基準となる容積）に対応する中間電位ＶＢ（基準電位）から膨張電位ＶＨまで比較的緩やかな一定勾配で電位を上昇させる波形要素であり、膨張ホールド要素ｐ２は、膨張電位ＶＨで一定な波形要素である。収縮要素ｐ３は、膨張電位ＶＨから収縮電位ＶＬまで急勾配で電位を下降させる波形要素であり、制振ホールド要素ｐ４は、収縮電位ＶＬを所定期間維持する波形要素である。また、制振要素ｐ５は収縮電位ＶＬから中間電位ＶＢまで一定勾配で電位を上昇させる波形要素である。
【００３５】
このように構成された吐出駆動パルスが圧電振動子１６に供給されると、まず、膨張要素ｐ１によって圧電振動子１６が収縮することでダイヤフラム部２９の島部３１が圧力発生室２４から離隔する方向に変位し、これにより圧力発生室２４が中間電位ＶＢに対応する定常容積から膨張電位ＶＨに対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、メニスカスが圧力発生室２４側に大きく引き込まれると共に、圧力発生室２４内にはリザーバー２２側からインク供給口２３を通じてインクが供給される。そして、この圧力発生室２４の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２の発生期間（Ｐｗｈ１）に亘って維持される。その後、収縮要素ｐ３が印加されることで圧電振動子１６が伸張して島部３１が圧力発生室２４側に変位する。これにより、圧力発生室２４は膨張容積から収縮電位ＶＬに対応する収縮容積まで急激に収縮される。この圧力発生室２４の急激な収縮により圧力発生室２４内のインクが加圧され、ノズル２６から規定量（例えば、数ｎｇ〜十数ｎｇ）のインクが吐出される。圧力発生室２４の収縮状態は、制振ホールド要素ｐ４の供給期間に亘って維持され、この間に、インクの吐出によって減少した圧力発生室２４内のインク圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングにあわせて制振要素ｐ５が供給されるように調整されている。この制振要素ｐ５の供給により、圧力発生室２４が定常容積まで膨張復帰し、圧力発生室２４内のインクの圧力変動（残留振動）が吸収される。
【００３６】
ここで、プリンター製造時においては、所望の吐出特性が得られるように上記吐出駆動パルスのパラメーターが設定される。ところが、同一タイプの記録ヘッド同士でも圧力発生室内のインクに生じる固有振動周期Ｔｃが異なる場合がある。一般的なプリンターでは、吐出されるインクの重量を記録ヘッド間で揃えるべく吐出駆動パルスの駆動電圧Ｖｄ（最低電位である膨張電位ＶＨと最高電位である収縮電位ＶＬの電位差）を調整することが行われているが、吐出特性の差が大きい場合、その分、駆動電圧Ｖｄの調整範囲が広がってしまい、設定可能な上限値を超えることも懸念される。
【００３７】
そこで、本発明に係るプリンターでは、吐出駆動パルスの膨張ホールド要素ｐ２の時間幅Ｐｗｈ１を、記録ヘッド毎の固有振動周期Ｔｃに基づいて設定することで、上記問題を解決している。即ち、製造段階において圧力発生室２４内のインクに生じる固有振動周期Ｔｃを記録ヘッド毎に測定し、測定したＴｃに基づいて吐出駆動パルスの膨張ホールド要素ｐ２の発生期間Ｐｗｈ１を設定し、吐出駆動パルスの駆動電圧Ｖｄを設定する吐出駆動パルス設定処理を行う。以下、この点について説明する。
【００３８】
図５は、吐出駆動パルス設定処理の流れを説明するフローチャートである。本実施形態における吐出駆動パルス設定処理は、Ｔｃ測定工程Ｓ１と、Ｐｗｈ１設定工程Ｓ２（膨張維持要素設定工程）と、Ｖｄ設定工程Ｓ３（駆動電圧設定工程）と、の３つの工程から成る。Ｔｃ測定工程Ｓ１では、記録ヘッド毎に全てのノズルからインクを吐出させることでＴｃを測定する。Ｔｃの測定方法としては、膨張ホールド要素ｐ２の時間幅Ｐｗｈ１を所定範囲で変化させつつ、当該吐出駆動パルスでインクを吐出したときのインクの飛翔速度Ｖｍやインク重量Ｉｗを測定して、その変化を観察し、変化カーブの隣り合う極大値同士或いは極小値同士の間隔をＴｃとして取得する方法等、既存の技術を用いることができる。
【００３９】
図６は、固有振動周期Ｔｃが異なる３つの記録ヘッドのＰｗｈ１−Ｖｍ特性の例を示すグラフである。同図では、設計上目標とする基準ＴｃＤを有する記録ヘッド（基準ヘッド）、基準ＴｃＤに対して＋５％のＴｃ＋を有する記録ヘッド、及び、基準ＴｃＤに対して−５％のＴｃ−を有する記録ヘッドの場合を例示している。このように固有振動周期Ｔｃが異なると、膨張維持要素（膨張ホールド要素ｐ２）の時間幅Ｐｗｈ１によっては、吐出特性が記録ヘッド毎に変動してしまう。
例えば、図７は、Ｔｃ＋を持つ記録ヘッドのＰｗｈ１−Ｖｍ特性と、Ｔｃ−を持つ記録ヘッドのＰｗｈ１−Ｖｍ特性の差を採ったグラフであり、図８は、両ヘッドの適正駆動電圧Ｖｄの差をＰｗｈ１毎に採ったグラフである。なお、適正駆動電圧Ｖｄとは、吐出されるインク重量を一定（目標値）に揃えるために吐出駆動パルスに対して設定される駆動電圧の適正値である。このように、膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１に応じて吐出特性の差も周期的に変動する。これらの特性の差が０となるＰｗｈ１に設定することが理想的であるが、吐出条件によっては特性差が０となるＰｗｈ１以外の値を用いる必要がある。
【００４０】
図９は、図６の一部を拡大して示した図であり、基準ＴｃＤの記録ヘッドとＴｃ＋の記録ヘッドの場合のみを示している。例えば、基準ヘッド（ＴｃＤ）に用いる吐出駆動パルスの膨張ホールド要素ｐ２の時間幅Ｐｗｈ１を図９におけるＰｗｈ１Ｄで示す値（基準時間幅）に設定する場合において、Ｔｃ＋の記録ヘッドに用いる膨張ホールド要素ｐ２の時間幅も基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに設定すると、基準ヘッドでインクを吐出したときのインクの飛翔速度Ｖｍ１に対し、Ｔｃ＋の記録ヘッドでインクを吐出したときの飛翔速度Ｖｍ２が上昇してしまう。
【００４１】
このような不具合を防止するため、Ｐｗｈ１設定工程Ｓ２では、Ｔｃ測定工程Ｓ１で測定された固有振動周期Ｔｃに基づいて膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を設定する。具体的には、Ｔｃ測定工程Ｓ１で測定されたＴｃ、基準ＴｃＤ、及び、基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに基づき、以下の式（１）を満たすようにＰｗｈ１を設定する。
ＴｃＤ×Ｐｗｈ１＝Ｔｃ×Ｐｗｈ１Ｄ  …（１）
これを変形すると、以下の式（２）のようになる。
Ｐｗｈ１＝Ｐｗｈ１Ｄ×Ｔｃ／ＴｃＤ  …（２）
つまり、基準ヘッドとの間で、固有振動周期Ｔｃの比と、膨張維持要素の時間幅Ｐの比とが等しくなるようなＰｗｈ１に設定すれば良い。さらに換言すると、固有振動周期Ｔｃが基準ＴｃＤよりも短い記録ヘッドほど、その分、吐出駆動パルスの膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄよりも短く設定し、固有振動周期Ｔｃが基準ＴｃＤよりも長い記録ヘッドほど、その分、吐出駆動パルスの膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄよりも長く設定する。
【００４２】
ここで、図９の例において、基準ヘッドにおけるインクの飛翔速度Ｖｍ１と、Ｔｃ＋の記録ヘッドにおけるインクの飛翔速度Ｖｍ２については、以下の式（３）、（４）で表される。なお、ω１＝１／ＴｃＤ、ω２＝１／Ｔｃ＋である。
Ｖｍ１＝Ａｅ−γ・ｐｗｈ１Ｄｓｉｎ（ω１・ｐｗｈ１Ｄ＋φ）＋Ｄ  …（３）
Ｖｍ２＝Ａｅ−γ・ｐｗｈ１Ａｓｉｎ（ω２・ｐｗｈ１Ａ＋φ）＋Ｄ  …（４）
そして、Ｖｍ１＝Ｖｍ２を満たすＰｗｈ１Ａを求めると、基準時間幅Ｐｗｈ１Ｄに対するＴｃの比で表され、結果として上記式（２）が得られる。
【００４３】
Ｐｗｈ１の設定を行ったならば、続いて、Ｖｄ設定工程Ｓ３を行う。この工程では、Ｐｗｈ１設定工程Ｓ２で膨張ホールド要素ｐ２の時間幅Ｐｗｈ１が設定された吐出駆動パルスの駆動電圧Ｖｄの適正値の設定を行う。具体的には、当該吐出駆動パルスで圧電振動子１６を駆動してインクを吐出したときのインクの重量が目標値（設計値）となるような駆動電圧Ｖｄに設定する。駆動電圧Ｖｄの設定方法については、従来と同様の方法を用いることができる。このようにＰｗｈ１設定工程Ｓ２の後にＶｄ設定工程Ｓ３を行うのは、時間幅Ｐｗｈ１に応じてインクの重量が多少変動することがあるからである。駆動電圧Ｖｄを変えるとインクの飛翔速度も変化するが、その変化量はインク重量の変化量に比べて小さい。
【００４４】
このように、測定したＴｃに基づいてＰｗｈ１の設定を行い、当該設定した吐出駆動パルスを当該Ｔｃに対応する記録ヘッドに対して用いることにより、固有振動周期Ｔｃの違いによらず、各記録ヘッドの吐出特性を目標値に近づけることができ、吐出特性のばらつきを低減することができる。また、インク吐出後の残留振動の大きさのばらつきを抑制することができるので、連続してインクを吐出するときの吐出安定性を確保することができる。
【００４５】
図９の例では、Ｐｗｈ１の値をＰｗｈ１Ａに設定することにより、当該記録ヘッドにおいて吐出されるインクの飛翔速度Ｖｍ２を、基準ヘッドから吐出されるインクの飛翔速度Ｖｍ１に揃えることができる。
図１０は、吐出駆動パルス設定後のＴｃ−の記録ヘッドとＴｃ＋の記録ヘッドのインク飛翔速度差を示すグラフであり、図１１は、両ヘッドの適正駆動電圧Ｖｄの差を示すグラフである。図１０に示すように、吐出駆動パルス設定後では、各記録ヘッドにおけるインク飛翔速度の差を、図７の場合と比べて０に近づけることができる。同様に、両ヘッドの適正駆動電圧Ｖｄの差についても図８の場合と比べて低減することが可能となる。
【００４６】
そして、Ｐｗｈ１設定工程Ｓ２で膨張維持要素の時間幅Ｐｗｈ１を適正値に設定することで、吐出されるインクの重量についても目標値に近づけることができるため、駆動電圧Ｖｄの設定時の調整範囲を従来よりも小さくすることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態で記載した、固有振動周期Ｔｃに応じてＰｗｈ１を設定する処理は、プリンターの製造時に行っても良いし、製造後のプリンター使用時に行っても良いし、プリンターのメンテナンス時に再設定として行っても良い。
【００４８】
ところで、本発明は、上記した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。
【００４９】
例えば、吐出駆動パルスの波形構成に関し、上記実施形態で例示したものには限られず、本発明は、種々の構成の吐出駆動パルスに対して適用することができる。要は、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、膨張された圧力発生室を収縮させて液体を吐出させる収縮要素と、を少なくとも有する吐出駆動パルスであればよい。
【００５０】
なお、本発明は、駆動信号（吐出駆動パルス）を用いて液体の吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…プリンターコントローラー，２…プリントエンジン，６…制御部，８…記録ヘッド，９…駆動信号発生回路，１６…圧電振動子，２６…ノズル
【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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【図１１】
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