(57)【要約】【課題】発射されるインク液滴の速度やサイズ（質量）をうまく制御できるようにする。【解決手段】液滴発射装置中の液滴発生器に対し、液滴を発射させるべき期間には液滴発射波形５１を印加し、発射させるべきでない期間には液滴非発射波形５２を印加する。波形５１は、第１極性を有するパルス成分６１、それより後に発生しそれとは逆の第２極性を有する第２パルス成分７１、並びに第１又は第２極性を有する第３パルス成分７２を含む波形であり、波形５２は、第２極性を有する単発の非発射パルス成分８１を含む波形である。この液滴発生器では、成分６１の印加でインクが導入され、成分７１の印加でインク液滴が発射され、成分７２の印加でそのメニスカスがリセットされ、成分８１の印加でその共鳴状態が所望状態に保たれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴発生器と、液滴を発射させるべき期間には液滴発射波形をまた発射させるべきでない期間には液滴非発射波形を液滴発生器に印加する手段と、を備え、
液滴発射波形が、第１極性を有するパルス成分及びそれより後に発生し第２極性を有するパルス成分を含む波形であり、
液滴非発射波形が、第２極性を有するパルス成分を含む波形である液滴発射装置。
【請求項２】
請求項１記載の液滴発射装置であって、液滴発射波形が、第１極性を有する第１パルス成分と、それとは逆の第２極性を有する第２パルス成分と、第１又は第２極性を有する第３パルス成分と、を含む液滴発射装置。
【請求項３】
請求項１記載の液滴発射装置であって、液滴非発射波形が、液滴発射波形中で液滴放出の引き金になっている成分のうちいずれかに対して逆の極性を有する１個又は複数個のパルス成分を含む液滴発射装置。
【請求項４】
請求項１記載の液滴発射装置であって、液滴非発射波形が、その波形持続期間中の初期に単発的に現れるパルス成分を含む液滴発射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ機等の製品で媒体上への記録に使用されているドロップオンデマンドインクジェット技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この分野では、媒体表面にインクジェット画像を発現させる仕組みとして、プリントヘッド又はそのアセンブリを構成している複数個の液滴発生器からインク液滴を発射して媒体表面の所要個所に付着させる、という仕組みを採るのが普通である。例えば、プリントヘッドアセンブリ及び媒体表面を相対移動させながら、適切なタイミングで液滴が放出されるよう適当なコントローラで液滴発生器群を制御することで、所要の画像が形成されるよう媒体表面の所要個所に液滴を付着させることができる。なお、最終的な記録媒体（例えば紙）の表面に直に画像を発生させる構成にすることもあれば、ひとまず転写用媒体の表面に画像を発生させてそれを最終的な記録媒体の表面に転写させる構成にすることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７０２１７３３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００８５３７４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００８２６０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただ、従来のインク液滴発生器では、加圧チャンバ内のインクを電気機械トランスデューサ等の作用でアウトレットチャネル内に押し出し、それによってインク液滴を発生させる、という仕組みが採られている。この仕組みでは、アウトレットチャネルから放出されるインク液滴の速度やサイズ（質量）をうまく制御することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明の一実施形態に係る液滴発射装置では、液滴発生器と、液滴を発射させるべき期間には液滴発射波形をまた発射させるべきでない期間には液滴非発射波形を液滴発生器に印加する手段と、を使用する。液滴発射波形は、第１極性を有するパルス成分及びそれより後に発生し第２極性を有するパルス成分を含む波形であり、液滴非発射波形は、第２極性を有するパルス成分を含む波形である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態に係るドロップオンデマンド型液滴発射装置の模式的ブロック図である。
【図２】その液滴発生器の模式的ブロック図である。
【図３】駆動信号の第１例を示す図である。
【図４】駆動信号の第２例を示す図である。
【図５】駆動信号の第３例を示す図である。
【図６】駆動信号の第４例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１に、本発明の一実施形態に係る液滴発射装置のブロック構成を模式的に示す。この装置はドロップオンデマンド型印刷装置であり、コントローラ１０及びプリントヘッドアセンブリ２０を備えている。アセンブリ２０は圧電トランスデューサを使用するタイプの液滴発生器を複数個備えており、その躯体はステンレス鋼等のシート又はプレートを積層した構造を有している。コントローラ１０は、個々の液滴発生器にそれ相応の駆動信号を供給することで、それらの液滴発生器を選択的に作動させている。なお、圧電トランスデューサ以外のトランスデューサ、例えばシアモードトランスデューサ、アニュラコンストリクティブトランスデューサ、電歪トランスデューサ、電磁トランスデューサ、磁歪トランスデューサ等も使用可能である。
【０００８】
図２に、図１に示した装置のうちプリントヘッドアセンブリ２０にて使用される液滴発生器３０のブロック構成を模式的に示す。この発生器３０はそのインレットチャネル３１を介し図示しないマニホルド、リザーバ等のインク供給側部材に通じている。インク供給側部材からのインク３３はそのチャネル３１を通り加圧（ポンプ）チャンバ３５に流れ込んでくる。そのチャンバ３５の一側面（複数側面でもよい）は可撓性ダイアフラム３７で形成されている。そのダイアフラム３７には、チャンバ３５を覆うように電気機械トランスデューサ３９が取り付けられている。そのトランスデューサ３９は、圧電素子４１及びそれを挟む２個の電極４３を有する圧電トランスデューサである。コントローラ１０からの駆動信号Ｄ、即ち後述の液滴発射波形や液滴液滴非発射波形を含む信号は、その電極４３に印加されている。トランスデューサ３９はこの信号Ｄに従い作動し、チャンバ３５内のインク３３を随時、インク液滴発生用のアウトレットチャネル４５へと流出させる。そのインク３３は、チャネル４５の一端にあるオリフィス４７のノズルから放出され、インク液滴４９となって付着先媒体４８例えば転写面に飛んでいく。なお、本実施形態では固相の相変化インクを熔融させて液相にしたインク３３を、ベンディングモードで動作する圧電方式のトランスデューサ３９で送り出しているが、他の種類のインクや他の種類の電気機械トランスデューサでも本発明を遜色なく実施することができる。
【０００９】
図３に、図２に示した液滴発生器３０に供給される駆動信号Ｄの第１例を模式的に示す。時間軸沿いに見ると、この信号Ｄは複数個の波形持続期間ＴＤ（長さ＝Ｔ）で構成されている。それらの期間ＴＤのうち何個かでは時間軸沿い液滴発射波形５１が発生しており、他の何個かでは時間軸沿い液滴非発射波形５２が発生している。それらのうち波形５１は、液滴発生器３０に印加すると電気機械トランスデューサ３９が作動してインク液滴４９が放出されるように、その形状及び成分が設計されている。他方の波形５２は、印加してもトランスデューサ３９が作動せず液滴４９が放出されないように、その形状及び成分が設計されている。なお、本実施形態における期間長Ｔは１０００〜２３μｓ程度、液滴発生器３０の作動頻度は従って１〜４３ｋＨｚ程度であるが、本発明はこれとは別の設定でも実施することができる。
【００１０】
液滴非発射波形５２の構成は、それを印加することで液滴発生器３０の状態が整い、次の波形持続期間ＴＤに相応しい状態になるよう、設計されている。より具体的には、それを印加すると発生器３０の電気機械的及び流体力学的状態が整い、液滴発射後に生じるはずのそれとほぼ同じ状態になるよう、その波形や成分が設計されている。従って、発生器３０の電気機械的及び流体力学的状態が液滴発射のたびにほぼ同じ状態となるので、インク液滴４９の速度やサイズの均一度が広範な稼働条件に亘り従来より高まる。即ち、液滴速度変動が小さくなるよう波形５２の形状や成分が設計されているので、所与の波形５１に先んずる波形が波形５１，５２のいずれであっても、その所与波形５１に応じ生じる液滴４９の速度はほぼ一定になる。これは、言い換えれば、液滴速度が実質的に発射パターンの影響を受けないということである。また、液滴サイズ（質量）変動が小さくなるよう波形５２の形状や成分が設計されているので、所与の波形５１に先んずる波形が波形５１，５２のいずれであっても、その所与波形５１に応じ生じる液滴４９のサイズはほぼ一定のサイズとなる。これは、言い換えれば、液滴サイズが実質的に発射パターンの影響を受けないということである。更に、波形５２は、所与波形５１の前の波形が波形５２である場合も液滴パラメタが変化しないよう、その形状や成分が設計されている。
【００１１】
また、本実施形態では、図示の通り基準値＝０Ｖの双極性電圧信号を液滴発射波形５１として用いている。双極性電圧信号とは、一般に、ある基準値より高レベルの成分と、その基準値より低レベルの成分とを併含する電圧信号のことである。本実施形態の場合、波形５１は０Ｖ超のパルス成分と０Ｖ未満のパルス成分とを併含する波形となっているが、０Ｖ以外の電圧値を基準値とする双極性電圧信号も液滴発射波形として使用可能である。同様に、本実施形態では、基準値＝０Ｖの単極性電圧信号を液滴非発射波形５２として用いている。単極性電圧信号とは、一般に、ある基準値より高レベルの成分のみ又は低レベルの成分のみを含む電圧信号のことである。本実施形態の場合、波形５２は常に負値（即ち０Ｖ未満）の非発射パルス成分１個を含んでいる。これは、波形５２の持続期間ＴＤより短い幅、具体的には波形保持期間長Ｔに比して約１０〜９０％（約０．１Ｔ〜０．９Ｔ）の幅を有する負行パルスである。便宜上、パルス幅の指標としてはパルス間遷移時間（ある基準値から出発しその基準値に戻るまでの時間）を使用している。また、本実施形態の場合、この非発射パルス成分は期間ＴＤの初期に現れているが、期間ＴＤの中葉や後期等、これ以外の時期（但し期間ＴＤ内）に発生するパルスであっても、液滴非発射波形として遜色なく使用することができる。
【００１２】
これらの波形のうち液滴発射波形５１は、図示の通り、正値の第１パルス成分６１、負値の第２パルス成分７１、無信号期間及び負値の第３パルス成分７２を有する双極性電圧信号であり、液滴非発射波形５２は負値の非発射パルス成分８１を有する単極性電圧信号である。これらの成分はそれぞれパルス幅及びピークパルス振幅を特徴量とする成分である。それらのうちパルス幅は、ある基準値から出発しその基準値に戻るまでの時間即ちパルス間遷移時間で表される量である。成分６１，７１，７２，８１のパルス幅Ｄ６１，Ｄ７１，Ｄ７２，Ｄ８１は約７〜１２μｓ，約３〜６μｓ，約３〜５μｓ，約３〜５μｓの範囲内となっている（符号同順）。ピークパルス振幅はこの例の場合いずれも正値である。
【００１３】
また、その液滴発射波形５１で最初に発生するのは、インレットチャネル３１を介し加圧チャンバ３５にインク３３を吸い込ませる第１パルス成分６１である。この成分６１はそのピークパルス振幅Ｍ６１の値域が約３０〜５０Ｖの正値パルスであり、第１正行部分６１Ａ、第２正行部分６１Ｂ、略定レベル部分６１Ｃ及び負行部分６１Ｄの四部分で形成されている。部分６１Ｂは部分６１Ａに比べ緩勾配であり、部分６１Ｄは部分６１Ａ，６１Ｂのどちらに比べても緩勾配である。
【００１４】
液滴発射波形５１でその次に発生するのは、アウトレットチャネル４５を介しチャンバ３５内のインク３３を発射させる第２パルス成分７１である。この成分７１はそのピークパルス振幅Ｍ７１の値域が約３０〜５０Ｖの負値パルスであり、第１負行部分７１Ａ、第２負行部分７１Ｂ、略定レベル部分７１Ｃ及び正行部分７１Ｄの四部分で形成されている。部分７１Ｂは部分７１Ａに比べ緩勾配であり、部分７１Ｄは部分７１Ｂに比べ急勾配である。
【００１５】
液滴発射波形５１で更にその次に発生するのは第３パルス成分７２である。この成分７２は、液滴発生器３０のメニスカスをリセットして次の波形持続期間ＴＤに備えるためのパルスである。この成分７２を印加すると、発生器３０の共鳴状態は相応の状態のままで、発生器３０の電気機械的及び流体力学的共鳴状態が成分７２の電圧及びタイミングに応じた状態へと変化していく。そのため、この成分７２の電圧は、発射された液滴４９のサイズ、ひいてはその発射頻度及び対応する画像パターンに従い制御される。即ち、成分７２の電圧極性及び相対振幅（第１パルス成分６１のそれに比した振幅）は、発生器３０の動作で発射させた液滴４９のサイズ又はその発射頻度乃至パターンに応じ、±約０〜５０％の範囲内で調整される。このように、成分６１の電圧振幅に対する成分７２の電圧振幅を例えば−約５０％から＋約５０％の範囲内で液滴サイズに応じ変化させることで、例えばあるサイズの液滴４９を約４３ｋＨｚの頻度乃至パターンで発射させる一方別のサイズの液滴４９を約１１ｋＨｚの頻度乃至パターンで発射させることができる。
【００１６】
例えば図３の例では、この第３パルス成分７２はそのピークパルス振幅Ｍ７２の値域が約１５Ｖ以下（第１パルス成分６１の振幅Ｍ６１に比して−５０〜０％）の負値パルスであり、第１負行部分７２Ａ、第２負行部分７２Ｂ、略定レベル部分７２Ｃ及び正行部分７２Ｄの四部分で形成されている。それらの部分のうち部分７２Ｂは部分７２Ａに比べ緩勾配であり、部分７２Ｄは部分７２Ｂに比べ急勾配である。また、図４の例では、その振幅Ｍ７２の値域が成分６１の振幅Ｍ６１に比して０〜５０％で、且つ第１正行部分７２Ａ、第２正行部分７２Ｂ、略定レベル部分７２Ｃ及び負行部分７２Ｄの四部分で形成されている正値パルスを、この成分７２として使用している。この場合も、例えば部分７２Ｂは部分７２Ａに比べ緩勾配にし、部分７２Ｄは部分７２Ｂに比べ急勾配にする。
【００１７】
そして、液滴非発射波形５２を構成する単発的な非発射パルス成分８１は、そのピークパルス振幅Ｍ８１の値域が約５〜１０Ｖの負値パルスであり、前掲の作用を呈するよう、第１負行部分８１Ａ、第２負行部分８１Ｂ、略定レベル部分８１Ｃ及び正行部分８１Ｄで形成されている。それらの部分のうち部分８１Ｂは部分８１Ａより緩勾配であり、部分８１Ｄは部分８１Ｂより急勾配である。
【００１８】
なお、液滴発射波形５１は、一般に、第１極性を有する第１パルス成分６１、（例えばそれとは逆の）第２極性を有する第２パルス成分７１、（ある程度の時間の後）第１又は第２極性を有する第３パルス成分７２がこの順で発生する波形であればよく、液滴非発射波形５２は、一般に、波形５１中で液滴放出の引き金になっている成分６１とは逆の極性を有する単発のパルス成分８１を含む波形であればよい。従って、図３及び図４に示したものとは逆極性の波形を有する駆動信号Ｄで、図２に示したものと同様の構成を有する液滴発生器３０を駆動する形態でも、本発明を実施することができる。図５及び図６に、その種の波形５１，５２を模式的に示す。波形５１は、図５では負値の第１パルス成分６１、正値の第２パルス成分７１及び正値の第３パルス成分７２で形成されており、図６では負値の成分６１、正値の成分７１及び負値の成分７２で形成されている。波形５２は、図５及び図６のいずれでも正値の成分８１で形成されている。これらの波形５１，５２のパルス幅Ｄ６１，Ｄ７１，Ｄ７２，Ｄ８１及びピークパルス振幅Ｍ６１，Ｍ７１，Ｍ７２，Ｍ８１は、正負の違いを除き、図３及び図４に示した波形５１，５２のそれとほぼ同じでよい。
【００１９】
また、ご理解頂けるように、上述した種々の構成乃至機能のうち幾つかは、本発明を使用したいシステム乃至用途に応じ別の適当な構成乃至機能に置き換えることや、本発明を使用したいシステム乃至用途に応じ上述した以外の構成乃至機能と組み合わせることができるので、本発明は様々なシステム乃至用途に適用することができる。更に、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）であれば、本願の記載を参照し上述の構成乃至機能に対し様々に置換、変形、追加、改良等を施すことができよう。別紙特許請求の範囲には、本願出願時点で未想到のものも含め、そうした実施形態が包含されるものとする。
【符号の説明】
【００２０】
１０  コントローラ、２０  プリントヘッドアセンブリ、３０  液滴発生器、３１  インレットチャネル、３３  インク、３５  加圧（ポンプ）チャンバ、３７  可撓性ダイアフラム、３９  電気機械トランスデューサ、４１  圧電素子、４３  電極、４５  アウトレットチャネル、４７  オリフィス、４８  付着先媒体、４９  インク液滴、５１  時間軸沿い液滴発射波形、５２  時間軸沿い液滴非発射波形、６１，７１，７２  時間軸沿い液滴発射波形の第１〜第３パルス成分、６１Ａ〜６１Ｄ，７１Ａ〜７１Ｄ，７２Ａ〜７２Ｄ  第１〜第３パルス成分の構成部分、８１  時間軸沿い液滴非発射波形の非発射パルス成分、８１Ａ〜８１Ｄ  非発射パルス成分の構成部分、Ｄ  駆動信号、Ｄ６１，Ｄ７１，Ｄ７２，Ｄ８１  各成分のパルス幅、Ｍ６１，Ｍ７１，Ｍ７２，Ｍ８１  各成分のピークパルス振幅、Ｔ  波形持続期間長、ＴＤ  波形持続期間。
【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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