(57)【要約】【課題】液体吐出後の残留振動を効果的に抑制することが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法を提供する。【解決手段】圧力発生室は、ノズル１８に連通する第１の圧力発生室１９ａと、この第１の圧力発生室及びインク供給路２１に連通する第２の圧力発生室１９ｂとから成り、吐出制御手段は、第１の圧力発生室に対応する第１の駆動源２８ａを駆動させることによりノズルからインクを吐出した後、第２の圧力発生室に対応する第２の駆動源２８ｂを駆動することにより、インク吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、
を備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第１の圧力発生室と、当該第１の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第２の圧力発生室とから成り、
前記吐出制御手段は、前記第１の圧力発生室に対応する第１の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第２の圧力発生室に対応する第２の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記第１の圧力発生手段は、前記第１の圧力発生室の一方の面を区画する第１の可撓性電極と、当該第１の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第１の固定電極と、から成り、
前記第２の圧力発生手段は、前記第２の圧力発生室の一方の面を区画する第２の可撓性電極と、当該第２の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第２の固定電極と、から成ることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記駆動パルス発生手段は、前記第１の圧力発生手段を駆動する第１の吐出駆動パルスの後に前記第２の圧力発生手段を駆動する第２の吐出駆動パルスを発生させ、
各吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、圧力発生室の膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、圧力発生室を膨張状態から収縮させる収縮要素とから成り、
前記第１の吐出駆動パルスが前記第１の圧力発生手段に印加されることで液体が吐出された後、ノズルにおけるメニスカスが吐出側に移動している状態で、前記第２の吐出駆動パルスの膨張要素が前記第２の圧力発生手段に印加されるように前記第１の吐出駆動パルスと前記第２の吐出駆動パルスとの発生間隔が設定されたことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記第１の圧力発生室と前記第２の圧力発生室とは、圧力発生室連通路を通じて互いに連通していることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、を備えた液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第１の圧力発生室と、当該第１の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第２の圧力発生室とから成り、
前記第１の圧力発生室に対応する第１の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第２の圧力発生室に対応する第２の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置及びその制御方法に関するものであり、特に、液体吐出後の残留振動を抑制することが可能な液体吐出装置及びその制御方法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】
上記プリンターには、ノズルに連通する圧力発生室と、この圧力発生室に供給する液体を導入するリザーバー（共通インク室）と、このリザーバーと圧力発生室を連通してリザーバー内のインクを圧力発生室側に供給するインク供給路とを備え、駆動源を作動させて圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることによって、圧力発生室内のインクをノズルからインク滴として吐出可能に構成された記録ヘッドを備えているものがある。この記録ヘッドとしては、種々の駆動方式のものがあるが、例えば、圧電振動子や発熱素子等の圧力発生素子を備え、この圧力発生素子を作動させることでインクを吐出するように構成されているものや、対向電極間に発生する静電気力により、圧力発生室を区画する弾性面（可撓性電極）を弾性変形させて圧力変動を生じさせることでインクを吐出するように構成されている所謂静電アクチュエーター等がある。
【０００４】
このような記録ヘッドでは、インク吐出後の残留振動の影響により、次の吐出動作時にインク吐出特性の低下、具体的には、吐出されるインクの重量の変動や吐出されたインクの飛翔速度の変動が生じる虞がある。この点に関し、インク吐出の間隔を長めに設定して、残留振動の影響を低減することも考えられるが、その分、記録速度が低下してしまう問題がある。したがって、インクを吐出した後の残留振動をできるだけ速やかに抑制することが肝要となる。例えば、特許文献１では、インクの吐出後に、残留振動に対して逆位相となるようなタイミングで、再度、電圧印加による静電気力を発生させて可撓性電極として機能する振動板を変位させることにより、圧力発生室内に制振振動を発生させて残留振動を抑制する構成も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０２３７５６号公報（図７等）
【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、上記特許文献１の構成のように静電アクチュエーターを採用する構成では、可撓性電極を変位の途中で止める等の細かい制御が難しく、圧力変動の大きさを微調整することが困難である。即ち、インク吐出後の残留振動を抑制すべく静電気力を再度発生させたときに、吐出時と同程度の強さの圧力振動を圧力発生室内に生じさせることになるため、この圧力変動によりノズルからインクが誤って吐出されてしまう虞があった。
【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、液体吐出後の残留振動を効果的に抑制することが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出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】
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、リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、
を備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第１の圧力発生室と、当該第１の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第２の圧力発生室とから成り、
前記吐出制御手段は、前記第１の圧力発生室に対応する第１の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第２の圧力発生室に対応する第２の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１の圧力発生室に対応する第１の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、第２の圧力発生室に対応する第２の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせるので、液体吐出後の残留振動を速やかに収束させることができる。これにより、残留振動に起因する吐出特性の低下を抑制することができ、液体を連続的に吐出させる場合の吐出安定性を確保することができる。また、液体の吐出周期を短くすることができるので、高周波駆動に寄与することが可能となる。
【００１０】
上記構成において、前記第１の圧力発生手段は、前記第１の圧力発生室の一方の面を区画する第１の可撓性電極と、当該第１の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第１の固定電極と、から成り、
前記第２の圧力発生手段は、前記第２の圧力発生室の一方の面を区画する第２の可撓性電極と、当該第２の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第２の固定電極と、から成る構成を採用することが望ましい。
【００１１】
上記構成において、前記駆動パルス発生手段は、前記第１の圧力発生手段を駆動する第１の吐出駆動パルスの後に前記第２の圧力発生手段を駆動する第２の吐出駆動パルスを発生させ、
各吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、圧力発生室の膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、圧力発生室を膨張状態から収縮させる収縮要素とから成り、
前記第１の吐出駆動パルスが前記第１の圧力発生手段に印加されることで液体が吐出された後、ノズルにおけるメニスカスが吐出側に移動している状態で、前記第２の吐出駆動パルスの膨張要素が前記第２の圧力発生手段に印加されるように前記第１の吐出駆動パルスと前記第２の吐出駆動パルスとの発生間隔が設定される構成を採用することが望ましい。
【００１２】
上記構成において、前記第１の圧力発生室と前記第２の圧力発生室とが、圧力発生室連通路を通じて互いに連通する構成を採用することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、第１の圧力発生室と第２の圧力発生室とが、圧力発生室連通路を通じて互いに連通しているので、液体の誤吐出を防止することができる。即ち、第１の吐出駆動パルスによって第１の圧力発生手段を駆動させることにより液体を吐出した後、第２の吐出駆動パルスによって第２の圧力発生手段を駆動することにより、第２の圧力発生室には、液体吐出時に第１の圧力発生室内に生じる振動と同程度の大きさの制振振動が生じるが、この制振振動は圧力発生室連通路を通じて第１の圧力発生室側に伝達されるので、その間に減衰される。これにより、液体吐出後の残留振動を抑制しつつも、この制振振動を発生させることによってノズルから液体が誤って吐出されることが防止される。
【００１４】
また、本発明は、リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、を備えた液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第１の圧力発生室と、当該第１の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第２の圧力発生室とから成り、
前記第１の圧力発生室に対応する第１の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第２の圧力発生室に対応する第２の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする。
【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な構成を説明するブロック図である。
【図２】記録ヘッドの分解斜視図である。
【図３】記録ヘッドの要部断面図である。
【図４】電極基板の構成を説明する斜視図である。
【図５】駆動信号の構成を説明する波形図である。
【図６】吐出駆動パルスの電位変化と圧力発生室内の圧力振動の波形とを対応させて示した模式図である。
【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（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）を発生する駆動信号発生回路９（駆動パルス発生手段の一種）と、記録データ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、第１チェンジ信号（第１チャンネル信号）ＣＨ１、第２チェンジ信号（第２チャンネル信号）ＣＨ２である。これらのラッチ信号やチェンジ信号は、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２に含まれる吐出駆動パルスの供給タイミングを規定する。
【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。
【００２１】
駆動信号発生回路９は、第１駆動信号ＣＯＭ１を発生可能な第１駆動信号発生部９Ａと、第２駆動信号ＣＯＭ２を発生可能な第２駆動信号発生部９Ｂとを備えている。そして、図５に示すように、第１駆動信号ＣＯＭ１は、第１の駆動源２８ａを駆動するための第１の吐出駆動パルスＰ１を含む信号であり、第２駆動信号ＣＯＭ２は、第２の駆動源２８ｂを駆動するための第２の吐出駆動パルスを含む信号である。これらの駆動信号を用いた記録ヘッド８の吐出動作については後述する。
【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１１、紙送り機構１２、及び、リニアーエンコーダー１３等を備えている。キャリッジ移動機構１１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移動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１２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（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１３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１３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】
次に、上記記録ヘッド８について説明する。記録ヘッド８は、本発明の液体吐出ヘッドの一種であり、キャリッジ移動機構１１による主走査方向への移動状態で液体状のインク（本発明における液体の一種）をノズル１８から吐出可能に構成されている。
図２は、本実施形態における記録ヘッド８の構成を示す分解斜視図であり、図３は、記録ヘッド８の圧力発生室長手方向の要部断面図である。また、図４は、電極基板の斜視図である。例示した記録ヘッド８は、流路形成基板（キャビティープレート）１５の一方の面にノズル形成基板１６を、流路形成基板１５の他方の面に電極基板１７を各々配置して積層し、各部材間を接着剤によって接合することで３層構造となっている。
【００２４】
上記ノズル形成基板１６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１８を列状に開設した板材であり、導電性を有する部材、例えば、シリコンで作製されている。上記流路形成基板１５には、その表面から異方性エッチングを施すことにより、インク流路となる溝部が形成されており、この溝部の開口部分がノズル形成基板１６によって塞がれることにより、インクカートリッジ等のインク供給源からのインクが導入されるリザーバー２０（共通液体室）、リザーバー２０からノズル１８の数だけ分岐したインク供給路２１（液体供給路に相当）、各ノズル１８に対応して設けられた圧力発生室１９、及び、ノズル１８から成る一連のインク流路が区画される。
【００２５】
流路形成基板１５（及び電極基板１７）において、リザーバー２０の底面には、基板厚さ方向に貫通したインク導入口２２が開設されており、このインク導入口２２を通じてインク供給源からのインクがリザーバー２０に導入されるようになっている。リザーバー２０に導入されたインクは、このリザーバー２０から分岐したインク供給路２１を通って各圧力発生室１９に分配供給される。また、流路形成基板１５には、各ノズルのインク流路に２つの圧力発生室１９がそれぞれ形成されている。具体的には、ノズル１８に連通する第１の圧力発生室１９ａ、及び、この第１の圧力発生室１９ａとインク供給路２１とに連通する第２の圧力発生室１９ｂが、各ノズル１８に対応して形成されている。これらの圧力発生室１９ａ，１９ｂは、圧力発生室連通路２３を通じて互いに連通している。各圧力発生室１９ａ，１９ｂの底面には、それぞれ、ヘッド積層方向（図３において上下方向）に弾性変位可能な薄肉部２４ａ，２４ｂが形成されている。そして、上記薄肉部２４ａ，２４ｂは、それぞれ、本発明における第１の可撓性電極、第２の可撓性電極として機能する。
【００２６】
リザーバー２０と第２の圧力発生室１９ｂとの間に設けられたインク供給路２１は、リザーバー２０側の底面からノズル形成基板１６に向けて深さが徐々に浅くなる上り傾斜面と、ノズル形成基板１６に対して狭小な間隙を有する状態で平行に形成された頂上面と、第２の圧力発生室１９ｂ側の底面（薄肉部２４ｂ）に向けて深さが徐々に深くなる下り傾斜面とから成る断面略台形状の流路である。このインク供給路２１は、インク流路を流れるインクに対して流路抵抗を付与する部分である。また、第１の圧力発生室１９ａと第２の圧力発生室１９ｂとの間に設けられた圧力発生室連通路２３は、インク供給路２１と同様に、第２の圧力発生室１９ｂ側の底面からノズル形成基板１６に向けて深さが徐々に浅くなる上り傾斜面と、ノズル形成基板１６に対して間隙を有する状態で平行に形成された頂上面と、第１の圧力発生室１９ａ側の底面（薄肉部２４ａ）に向けて深さが徐々に深くなる下り傾斜面とから成る断面略台形状の流路である。この圧力発生室連通路２３は、後述するように、第１の圧力発生室１９ａの容積を変動させることによりノズル１８からインクを吐出した後の残留振動を、第２の圧力発生室１９ｂの容積を変動させて制振する際の圧力伝達の大きさを調整する部分として設けられている。
【００２７】
上記電極基板１７は、例えば、ホウ珪酸ガラスによって作製されている。図４に示すように、この電極基板１７の流路形成基板１５に接合される面において、第１の圧力発生室１９ａの薄肉部２４ａ及び第２の圧力発生室１９ｂの薄肉部２４ｂに対向する位置には、それぞれ、トレイ状に浅くエッチングされた凹部２５ａ，２５ｂが形成されている。各凹部２５ａ，２５ｂの底面には、それぞれ、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの薄膜を積層して形成された固定電極（個別電極）２６ａ，２６ｂが敷設されている。そして、電極基板１７を流路形成基板１５に接合すると、各圧力発生室１９ａ，１９ｂの薄肉部２４ａ，２４ｂと各固定電極２６ａ，２６ｂとが、狭小な隙間（ギャップ）２７ａ，２７ｂを形成した状態でそれぞれ対向する。そして、第１の可撓性電極として機能する薄肉部２４ａと、この薄肉部２４ａに対してギャップ２７ａを隔てた状態で対向配置された第１の固定電極２６ａとにより、第１の駆動源２８ａ（第１の圧力発生手段に相当）が構成される。同様に、第２の可撓性電極として機能する薄肉部２４ｂと、この薄肉部２４ｂに対してギャップ２７ｂを隔てた状態で対向配置された第２の固定電極２６ｂとにより、第２の駆動源２８ｂ（第２の圧力発生手段に相当）が構成される。
【００２８】
各固定電極２６と薄肉部２４との間には、駆動信号が印加される。この駆動信号の電圧が高まると、薄肉部２４と固定電極２６との間に生じる静電気力によって、薄肉部２４が弾性変形して固定電極２６側に撓む。この結果、対応する圧力発生室１９の容積が増加して、インク供給路２１を通じてリザーバー２０側からインクが圧力発生室１９ａ，１９ｂ内に流入する。そして、駆動信号の電圧が低下すると、薄肉部２４はその弾性力によって固定電極２６から離れて圧力発生室側に撓む。その結果、圧力発生室１９の容積が減少する。この一連の動作によって圧力発生室１９内のインクに圧力変動が生じる。第１の駆動源２８ａでは、この圧力変動を利用して第１の圧力発生室１９ａ内のインクの一部をノズル１８からインク滴として吐出するようになっている。一方、第２の駆動源２８ｂでは、上記の圧力変動を利用して、インク吐出後の残留振動を抑制するようになっている。
【００２９】
次に、記録ヘッド８の電気的な構成について説明する。図１に示すように、記録ヘッド８は、第１シフトレジスター３１及び第２シフトレジスター３２からなるシフトレジスター（ＳＲ）回路と、第１ラッチ回路３３及び第２ラッチ回路３４からなるラッチ回路と、デコーダー３５と、制御ロジック３６と、第１レベルシフター３７及び第２レベルシフター３８からなるレベルシフター（ＬＳ）回路と、第１スイッチ３９及び第２スイッチ４０からなるスイッチ回路と、駆動源２８ａ，２８ｂとを備えている。そして、各シフトレジスター３１，３２、各ラッチ回路３３，３４、レベルシフター３７，３８、スイッチ３９，４０、及び、駆動源２８ａ，２８ｂは、それぞれノズル１８毎に対応した数だけ設けられる。なお、図１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３２にセットされる。全てのノズル１８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３２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３１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３２にセットされる。
【００３１】
第１シフトレジスター３１の後段には、第１ラッチ回路３３が接続され、第２シフトレジスター３２の後段には、第２ラッチ回路３４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３３，３４に入力されると、第１ラッチ回路３３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３４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３３，３４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３５へ出力される。このデコーダー３５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ＣＯＭ１，ＣＯＭ２に含まれる各吐出駆動パルスＰ１，Ｐ２を選択するためのパルス選択データを生成する。
【００３２】
上記デコーダー３５には、制御ロジック３６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３６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３５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３７，３８に入力される。このレベルシフター３７，３８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３９，４０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】
第１スイッチ３９の入力側には第１駆動信号ＣＯＭ１が供給され、第２スイッチ４０の入力側には第２駆動信号ＣＯＭ２が供給される。また、第１スイッチ３９の出力側には、第１の駆動源２８ａが接続され、第２スイッチ４０の出力側には第２の駆動源２８ｂが接続されている。即ち、第１スイッチ３９は、第１の駆動源２８ａへの第１駆動信号ＣＯＭ１の供給・非供給の切り替えを行い、第２スイッチ４０は、第２の駆動源２８ｂへの第２駆動信号ＣＯＭ２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第１スイッチ３９及び第２スイッチ４０は、制御部６、シフトレジスター３１，３２、ラッチ回路３３，３４、デコーダー３５、制御ロジック３６、レベルシフター３７，３８等と共に、本発明における吐出制御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３９，４０の作動を制御する。即ち、第１スイッチ３９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３９が導通状態になり、第１駆動信号ＣＯＭ１が第１の駆動源２８ａに供給される。また、第２スイッチ４０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４０が導通状態になり、第２駆動信号ＣＯＭ２が第２の駆動源２８ａに供給される。また、スイッチ３９，４０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３９，４０が切断状態となり、各駆動源２８ａ，２８ｂへは駆動信号が供給されない。このようなスイッチ制御により、第１駆動信号ＣＯＭ１又は第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる吐出駆動パルスを選択的に駆動源２８ａ，２８ｂへ印加させることができる。
【００３４】
次に、図５に示す駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の構成を説明する。
第１駆動信号ＣＯＭ１は、第１の駆動源２８ａを駆動するための第１の吐出駆動パルスＰ１を含む信号であり、第２駆動信号ＣＯＭ２は、第２の駆動源２８ｂを駆動するための第２の吐出駆動パルスＰ２を含む信号である。そして、駆動信号発生回路９は、図５に示すように、第２駆動信号ＣＯＭ２の第２の吐出駆動パルスＰ２を、第１駆動信号ＣＯＭ１の第１の吐出駆動パルスＰ１よりも図においてＴｄで示す時間だけ遅延して発生するようになっている。本実施形態における各吐出駆動パルスＰ１，Ｐ２は、膨張要素ｐ１、膨張ホールド要素ｐ２（膨張維持要素）、及び収縮要素ｐ３から構成されている。膨張要素ｐ１は、圧力発生室１９の定常容積（膨張又は収縮の基準となる容積）に対応する基準電位ＶＢから膨張電位ＶＨまで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から基準電位ＶＢまで急勾配で電位を下降させる波形要素である。
【００３５】
そして、ノズル１８からインクを吐出するには、上記第１駆動信号ＣＯＭ１の第１の吐出駆動パルスＰ１を第１の駆動源２８ａに印加して、この第１の駆動源２８ａを駆動させる。第１の吐出駆動パルスＰ１が第１の駆動源２８ａに印加されると、まず、膨張要素ｐ１によって薄肉部２４ａが固定電極２６ａ側に撓む。これにより第１の圧力発生室１９ａが基準電位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、ノズル１８におけるメニスカスが第１の圧力発生室１９ａ側に大きく引き込まれる。そして、この第１の圧力発生室１９ａの膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２の発生期間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薄肉部２４ａが固定電極２６から離れて第１の圧力発生室１９ａ側に変位する。これにより、第１の圧力発生室１９ａは膨張容積から基準電位ＶＢに対応する定常容積まで収縮される。この第１の圧力発生室１９ａの収縮により第１の圧力発生室１９ａ内のインクが加圧され、ノズル１８から規定量（例えば、数ｎｇ〜十数ｎｇ）のインクが吐出される。
【００３６】
ここで、図６は、吐出駆動パルスの電位変化と、この吐出駆動パルスによって駆動源２８を駆動したときに圧力発生室１９ａ内に生じる圧力振動の波形を対応させて示した模式図であり、（ａ）は、第１の吐出駆動パルスＰ１とこれによって生じる圧力振動との対応を示し、（ｂ）は、第２の吐出駆動パルスＰ２とこれにより生じる圧力振動との対応を示している。なお、図の振動波形において上側が吐出側、下側が圧力発生室側である。また、図６（ｂ）に示した振動波形は、第２の圧力発生室１９ｂから圧力発生室連通路２３を通じて第１の圧力発生室１９ａに伝達された振動波形を示している。
図６（ａ）に示すように、第１の吐出駆動パルスＰ１によって第１の駆動源２８ａを駆動することで、第１の圧力発生室１９ａ内のインクに圧力変動を生じさせることによりノズル１８からインクが吐出された後には残留振動が生じる（破線部分）。この残留振動は、インクを連続的に吐出する場合において、次周期の吐出動作に悪影響を及ぼす虞がある。このため、図５においてＰｗｉで示す吐出駆動パルス同士の間隔を短くして、より高い駆動周波数でインクを吐出するためには、上記の残留振動をできるだけ速やかに抑制することが望ましい。
【００３７】
そこで、本発明に係るプリンターでは、第１の圧力発生室１９ａに対応する第１の駆動源２８ａを第１の吐出駆動パルスＰ１によって駆動させることによりノズル１８からインクを吐出した後、第２の圧力発生室１９ｂに対応する第２の駆動源２８ｂを第２の吐出駆動パルスＰ２によって駆動することにより、インク吐出後の残留振動を打ち消す制振振動を生じさせるようにしている。即ち、第１の吐出駆動パルスＰ１が第１の駆動源２８ａに印加されることでインクが吐出された後、ノズル１８におけるメニスカスが吐出側に移動している状態（図６の例では、残留振動の変位が圧力発生室側から吐出側に反転するタイミング）で、第２の吐出駆動パルスＰ２の膨張要素ｐ１が第２の駆動源２８ｂに印加されるように第１の吐出駆動パルスＰ１と第２の吐出駆動パルスＰ２との発生間隔（時間Ｔｄ）が設定されている。この時間Ｔｄは、記録ヘッド８の製造時の検査段階等において、インク吐出時に圧力発生室１９内に生じる残留振動の周期を測定し、測定された周期に応じて定められる。
【００３８】
ここで、インクを吐出した後、第２の吐出駆動パルスＰ２によって第２の駆動源２８ｂを駆動することにより、第２の圧力発生室１９ｂには、第１の駆動源２８ａを第１の吐出駆動パルスＰ１によって駆動することにより第１の圧力発生室１９ａ内に生じる振動と同程度の大きさの制振振動が生じるが、本実施形態において、この制振振動は圧力発生室連通路２３を通じて第１の圧力発生室１９ａ側に伝達されるので、その間に減衰される。この減衰の程度については、圧力発生室連通路２３の形状・寸法等に応じて定めることができる。そして、第１の圧力発生室１９ａ内では、残留振動に制振振動が合成（相殺）されることにより、図６（ａ）に示すように、インク吐出後の振動の振幅が低減される（実線部分）。上記のように、制振振動を、圧力発生室連通路２３を通過させることにより減衰させているので、第２の駆動源２８ｂを駆動することによりノズル１８から誤ってインクが吐出されることが防止される。
【００３９】
このように、本発明に係るプリンターでは、第１の吐出駆動パルスＰ１によって第１の駆動源２８ａを駆動させることによりノズル１８からインクを吐出した後、第２の吐出駆動パルスＰ２によって第２の駆動源２８ｂを駆動することにより制振振動を生じさせるので、インク吐出後の残留振動を速やかに収束させることができる。これにより、残留振動に起因する吐出特性の低下（吐出されるインクの量の変動やインク飛翔速度の変動など）を抑制することができ、インクを連続的に吐出させる場合の吐出安定性を確保することができる。また、吐出駆動パルス同士の間隔Ｐｗｉを短くすることができるので、吐出周期を短くすることができ、その結果、記録速度の向上（高周波駆動）に寄与することが可能となる。
【００４０】
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。
例えば、上記実施形態では、第１の吐出駆動パルスＰ１と第２の吐出駆動パルスＰ２とを同一形状とし、圧力発生室連通路２３を通過させることにより制振振動を減衰させる構成を例示したが、これには限られない。例えば、第２の吐出駆動パルスＰ２の形状を、第１の吐出駆動パルスＰ１の形状を基準として変更することにより、制振振動の大きさをある程度調整することもできる。例えば、第１の吐出駆動パルスＰ１の駆動電圧（基準電位ＶＢと膨張電位ＶＨとの電位差）よりも第２の吐出駆動パルスＰ２の駆動電圧を低くすることで、制振振動の振幅を抑えることができる。また、膨張要素ｐ１や収縮要素ｐ３の傾きを第１の吐出駆動パルスの場合よりも緩やかにしたり、膨張ホールド要素ｐ２の発生時間を調整したりすることで制振振動の振幅を抑えることも可能である。
【００４１】
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】
【００４２】
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，１５…流路形成基板，１６…ノズル形成基板，１７…電極基板，１８…ノズル，１９ａ……第１の圧力発生室，１９ｂ……第２の圧力発生室，２０…リザーバー，２１…インク供給路，２３…圧力発生室連通路，２４…薄肉部，２６…固定電極，２８ａ…第１の駆動源，２８ｂ…第２の駆動源
【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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