(57)【要約】【課題】高粘度の液体でも液柱を引きちぎる負圧が得られる条件を解明し、これに基づいて高粘度液を微小液滴として吐出可能な液体吐出装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の液体吐出装置は、圧力室の体積を変化させるアクチュエータの駆動信号１００として、圧力室の体積を増加させる第１の引き駆動波形要素１０２と、第１の引き駆動波形要素１０２の後に圧力室の体積を減少させてノズルから液体を吐出させる押し駆動波形要素１０６と、押し駆動波形要素１０６の後に圧力室の体積を再び増加させ吐出液の液柱を切断する第２の引き駆動波形要素１１０とを少なくとも含む駆動波形を用い、第２の引き駆動波形要素１１０によって引く量（ＶspL ) を、押し駆動波形要素１０６によって押す量（ＶPh）以上とする。また、押した後に引くまでの時間Ｔ2 は、最初に引いてから押すまでの時間Ｔ1 以下とする。【選択図】  図６
2006306076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのノズルと、
前記ノズルに連通し該ノズルから吐出させる液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の体積を変化させて該圧力室内の液体に圧力変化を与え前記ノズルから前記液体を吐出させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備え、
前記駆動信号は、前記圧力室の体積を増加させるように前記アクチュエータを駆動する第１の引き駆動波形要素と、
前記第１の引き駆動波形要素の後に前記圧力室の体積を減少させて前記ノズルから液体を吐出させるように前記アクチュエータを駆動する押し駆動波形要素と、
前記押し駆動波形要素の後に前記圧力室の体積を再び増加させ吐出液の液柱を切断するように前記アクチュエータを駆動する第２の引き駆動波形要素とを含んで構成され、
前記第２の引き駆動波形要素によって前記再び増加させる体積は、前記押し駆動波形要素によって前記減少させる体積以上であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記ノズルにおける液体体積速度の固有振動周期をＴe とすると、前記第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから前記押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 は、次式
（Ｔe ／２）−１ [μｓ] ≦Ｔ1 ≦（Ｔe ／２）＋１ [μｓ] 
を満たすことを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記押し駆動波形要素によって押した後に前記第２の引き駆動波形要素によって引くまでの時間Ｔ2 は、前記第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから前記押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記駆動信号は、前記第２の引き駆動波形要素によって体積増加させた前記圧力室の膨張状態を保持する引き保持波形要素と、前記引き保持波形要素によって前記膨張状態で保持された圧力室の体積を減少させて静定状態に戻す静定回復波形要素とを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記引き保持波形要素によって前記膨張状態を保持する時間Ｔ3 は、前記第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから前記押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 よりも長いことを特徴とする請求項４記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記静定回復波形要素の波形の傾きは、前記押し駆動波形要素の波形の傾きよりも緩やかであることを特徴とする請求項４又は５記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記液体の粘度は１０ｃＰ〜５０ｃＰであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記ノズルの長さをｌn 、前記ノズルの面積をＡn 、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口の流路長をｌs 、前記供給口の面積をＡs 、前記圧力室の体積をＶ、前記液体の密度をρ、前記液体の粘度をν、前記液体中の音速ｃ、排除体積がＸのときの前記アクチュエータの発生圧力をＰ、発生圧力がＰのときの前記アクチュエータの排除体積をＸ、とするとき、次式
【数１】
2006306076.tif 000031
を満たすことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項記載の液体吐出装置を有し、前記ノズルから吐出したインク液によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出装置及び画像形成装置に係り、特に高粘度液を微小液滴として吐出する用途に好適な液体吐出装置及びこれを用いたインクジェット記録装置などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドから微小な液滴を吐出するための駆動方法として、初めにインク室の内容積を増加させ、その後元の状態に復帰させるときにノズルからインクを押し出し、この押し出されたインクがノズルから切断される以前に、インク室の内容積を再び増加させてインクをノズルから切断する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２−１８４４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、インクの粘度について言及していないが、高粘度のインクを吐出させる場合に、上記の切断動作を行わないとすると、高粘度であるために圧力の減衰が早く、液を吐出させた後に液体を引きちぎる負圧が出ないため、液柱が長く延びてしまい微小液滴となりにくい。このため、高粘度液を微小液滴として吐出させるためには、この液柱を引きちぎる波形（インクを切断するための波形）を付加することが望ましい。
【０００４】
しかし、特許文献１では、インクの切断動作についての開示はあるものの、その切断動作に有効な内体積増加のタイミングに関して明示されていない。高粘度液においては圧力の減衰が早いため、液柱を引きちぎる負圧を出すために、特定のタイミングで引き込み動作を行わなければ、十分な大きさの負圧を得ることができない。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高粘度の液体でも液柱を引きちぎるに足る負圧が得られる条件を解明し、これに基づいて高粘度液を微小液滴として吐出可能な液体吐出装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に係る液体吐出装置は、液体を吐出するためのノズルと、前記ノズルに連通し該ノズルから吐出させる液体が充填される圧力室と、前記圧力室の体積を変化させて該圧力室内の液体に圧力変化を与え前記ノズルから前記液体を吐出させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、を備え、前記駆動信号は、前記圧力室の体積を増加させるように前記アクチュエータを駆動する第１の引き駆動波形要素と、前記第１の引き駆動波形要素の後に前記圧力室の体積を減少させて前記ノズルから液体を吐出させるように前記アクチュエータを駆動する押し駆動波形要素と、前記押し駆動波形要素の後に前記圧力室の体積を再び増加させ吐出液の液柱を切断するように前記アクチュエータを駆動する第２の引き駆動波形要素とを含んで構成され、前記第２の引き駆動波形要素によって前記再び増加させる体積は、前記押し駆動波形要素によって前記減少させる体積以上であることを特徴とする。
【０００７】
本発明による吐出駆動の方式は、最初に圧力室の体積を増加させる第１の引き（pull）動作を行い、その後圧力室の体積を減少させる押し(push)動作を行ってノズルから液を押し出し、再び圧力室の体積を増加させる第２の引き（pull) 動作を行って液柱を引きちぎる（切断する) ことで微小液滴化する方式である。かかるプルプッシュプル(pull-push-pull)駆動において、第２の引き駆動波形要素によって引く量を、押し駆動波形要素によっ
て押す量以上とすることにより、液柱を引きちぎるための十分な負圧を発生させることができる。これにより、吐出液の液柱を確実に分断する（引きちぎる）ことができ、高粘度液の微小液滴を吐出することが可能となる。
【０００８】
駆動信号には第１の引き駆動波形要素によって膨張した圧力室の状態を保持する引き保持波形要素や、押し駆動波形要素によって収縮した圧力室の状態を保持する押し保持波形要素が含まれていてもよい。即ち、駆動信号は、第１の引き駆動波形要素、押し駆動波形要素及び第２の引き駆動波形要素から成る三角形形状の電圧波形を有していてもよいし、第１の引き駆動波形要素、引き保持波形要素、押し駆動波形要素、押し保持波形要素及び第２の引き駆動波形要素から成る台形形状の電圧波形を有していてもよい。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記ノズルにおける液体体積速度の固有振動周期をＴe とすると、前記第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから前記押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 は、次式
（Ｔe ／２）−１ [μｓ] ≦Ｔ1 ≦（Ｔe ／２）＋１ [μｓ] 
を満たすことを特徴とする。
【００１０】
最初に引いて押すのみの駆動方式（プルプッシュ駆動）による吐出を想定した場合、液体が最も速く吐出する条件（引いた後に押すまでの時間Ｔ0 の条件）を考察すると、このＴ0 がノズルにおける液体体積速度の固有振動周期Ｔe の半周期であれば、引き動作による圧力波形と押し動作による圧力波形とが強め合う効果（重ね合わせ効果）を生じるため、最大の吐出力が得られる。
【００１１】
したがって、本発明のプルプッシュプル駆動方式において、第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 を、引いて押すのみの吐出（プルプッシュ駆動) にて液体が最も速く吐出する時間Ｔ0 （即ち、固有振動周期Ｔe の１／２）と略同等とすることが好ましい。実験によれば、±１μｓ程度の許容範囲が認められ、（Ｔe ／２）−１ [μｓ] ≦Ｔ1 ≦（Ｔe ／２）＋１ [μｓ] を満たす範囲であれば、良好な吐出が可能である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記押し駆動波形要素によって押した後に前記第２の引き駆動波形要素によって引くまでの時間Ｔ2 は、前記第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから前記押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 以下であることを特徴とする。
【００１３】
望ましくはＴ2 とＴ1 の差を小さくし、更に望ましくは、Ｔ2 とＴ1 を同一（Ｔ2 ＝Ｔ1 ）とする。これにより、共振現象を利用して吐出を行うことができる。また、引き押し動作によって生じる圧力波形と、２回目の引き動作によって生じる圧力波形とが強め合うように第２の引き駆動波形要素の印加タイミングを設定することで、圧力減衰の激しい高粘度液でも液柱を引きちぎるに足る十分な負圧を得ることができ、高粘度液を微小液滴で吐出させることが可能である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記駆動信号は、前記第２の引き駆動波形要素によって体積増加させた前記圧力室の膨張状態を保持する引き保持波形要素と、前記引き保持波形要素によって前記膨張状態で保持された圧力室の体積を減少させて静定状態に戻す静定回復波形要素とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１５】
液柱を引きちぎる引き動作の後に、圧力室の膨張状態を保持することにより、この期間にリフィルが促進される。また、所要のリフィル時間を確保した後に圧力室を静定状態に
戻し、次の吐出動作に備える。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記引き保持波形要素によって前記膨張状態を保持する時間Ｔ3 は、前記第１の引き駆動波形要素によって最初に引いてから前記押し駆動波形要素によって押すまでの時間Ｔ1 よりも長いことを特徴とする。
【００１７】
これにより、必要十分なリフィル期間を確保することにより、リフィルが迅速に行われ、結果的に吐出周期を短くする (吐出周波数を高速化する）ことができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項４又は５記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記静定回復波形要素の波形の傾きは、前記押し駆動波形要素の波形の傾きよりも緩やかであることを特徴とする。
【００１９】
かかる態様によれば、静定回復波形要素による圧力室の収縮動作のときにノズルから液体が吐出されてしまうような事態を防止することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記液体の粘度は１０ｃＰ〜５０ｃＰであることを特徴とする。
【００２１】
本発明による液体吐出装置は、特に、圧力減衰の激しい高粘度の液体を微小液滴として吐出するための手段として好適である。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記ノズルの長さをｌn 、前記ノズルの面積をＡn 、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口の流路長をｌs 、前記供給口の面積をＡs 、前記圧力室の体積をＶ、前記液体の密度をρ、前記液体の粘度をν、前記液体中の音速ｃ、排除体積がＸのときの前記アクチュエータの発生圧力をＰ、発生圧力がＰのときの前記アクチュエータの排除体積をＸ、とするとき、次式
【００２３】
【数２】
2006306076.tif 000003
【００２４】
を満たすことを特徴とする。
【００２５】
上記の不等式（〔数２〕）は、液体の圧力変動が振動する条件と、圧力変動を示す関数の２回目の極値が最初の極値の１／ｅ以下となる程度に圧力減衰が激しいという条件とから導かれた条件である。上記の式（〔数２〕）を満たすように構成された液体吐出ヘッドに対して本発明によるプルプッシュプル制御の駆動信号を用いることにより、微小液滴吐出が可能である。
【００２６】
請求項９に係る発明は、前記目的を達成する画像形成装置を提供する。即ち、請求項９に係る画像形成装置は、請求項１乃至８の何れか１項記載の液体吐出装置を有し、前記ノズルから吐出したインク液によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする。
【００２７】
かかる画像形成装置によれば、例えば、画像入力手段を介して入力された画像データ（印字データ）に基づいて色変換やハーフトーニング処理が行われ、インク色に応じた吐出
データが生成される。この吐出データに基づいて、液体吐出ヘッドの各ノズルに対応するアクチュエータの駆動が制御され、ノズルからインク滴が吐出される。高解像度の画像出力を実現するためには、インク液を吐出するノズル（吐出口）と、該ノズルに対応した圧力室及びアクチュエータとを含んで構成される液滴吐出素子（インク液室ユニット）を高密度に多数配置した液体吐出ヘッド（印字ヘッド）を用いる態様が好ましい。
【００２８】
かかる印字用の液体吐出ヘッドの構成例として、記録媒体の全幅に対応する長さにわたって複数の吐出口（ノズル）を配列させたノズル列を有するフルライン型のヘッドを用いることができる。この場合、記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドモジュールを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を構成する態様がある。
【００２９】
フルライン型のヘッドは、通常、記録媒体の相対的な送り方向（相対的搬送方向）と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってヘッドを配置する態様もあり得る。
【００３０】
「記録媒体」は、液体吐出ヘッドの吐出口から吐出されるインクの付着を受ける媒体（印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体、被吐出媒体など呼ばれ得るもの）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。
【００３１】
記録媒体と液体吐出ヘッドを相対的に移動させる搬送手段は、停止した（固定された）ヘッドに対して記録媒体を搬送する態様、停止した記録媒体に対してヘッドを移動させる態様、或いは、ヘッドと記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。なお、インクジェット方式の印字ヘッドを用いてカラー画像を形成する場合は、複数色のインク（記録液）の色別に印字ヘッドを配置してもよいし、１つの印字ヘッドから複数色のインクを吐出可能な構成としてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高粘度の液体でも液柱を引きちぎる負圧をだせるようになるため、高粘度液を微小液滴として吐出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３４】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００３５】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給し
てもよい。
【００３６】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３７】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３８】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３９】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００４０】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。
【００４１】
ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示，図５中符号８８として記載）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。
【００４２】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４３】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４４】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気
を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４５】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。詳細な構造例は後述するが（図３乃至図４）、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、図２に示したように、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００４６】
印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【００４７】
吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４８】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色ごとに設けられてなる印字部１２によれば、副走査方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４９】
なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【００５０】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは不図示の管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００５１】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００５２】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列と、からなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００５３】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字され
たテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
【００５４】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００５５】
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５６】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５７】
こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成される。
【００５８】
また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【００５９】
〔ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。
【００６０】
図３(a) は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４は液滴吐出素子単位としてのインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a) 中の４−４線に沿う断面図）である。記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図３(a) 〜(c) 及び図４に示したように、インク滴が吐出するノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリックス状に２次元配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。
【００６１】
即ち、本実施形態における印字ヘッド５０は、図３(a) ，(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル５１が印字媒体（記録紙１６）の送り方向と略直交する方向に印字媒体の全幅（印字可能幅）に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。
【００６２】
記録紙１６の送り方向（副走査方向）と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する
長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a) の構成に代えて、図３(c) に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【００６３】
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図３(b) 参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。なお、圧力室５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【００６４】
図４に示したように、圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（図４中不図示、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４と等価なもの）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００６５】
圧力室５２の一部の面（図４において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８（加圧手段）が接合されている。個別電極５７に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ５８の変位が元に戻る際に、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に再充填される。
【００６６】
図４に示すように、印字ヘッド５０に備えられるノズル５１は、ノズル開口部５１Ａと、圧力室５２とノズル開口部５１Ａとを連通させる吐出側流路５１Ｂを含んだ構成を有しており、ノズル開口部の直径をＤn 、吐出側流路５１Ｂの直径をＤn （ノズル開口部５１Ａの直径と同一）、流路長をｌn とする。なお、ノズル開口部５１Ａの近傍をテーパ状に形成してもよいし、吐出側流路５１Ｂを異なる直径を有する複数の流路（管路）を組み合わせてもよい。
【００６７】
また、圧力室５２と共通流路５５とを連通させる供給口５４は、図４に示すように、直径Ｄs 、流路長ｌs 、の円柱状形状を有している。
【００６８】
かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３は、図３(b) に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰN （主走査方向の実質的なノズル間隔）はｄ× cosθとなる。
【００６９】
即ち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰN で直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００７０】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、主走査方向に沿う行方向及び副走査方向に沿う列方向にノズルを並べる配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００７１】
本実施形態では、印字媒体送り方向と略直交する方向に印字媒体の全幅に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドを示したが、本発明適用範囲はこれに限定されず、印字媒体の全幅よりも短い長さの短尺ヘッドを印字媒体の送り方向と直交する主操作方向に移動しながら、印字媒体の幅方向に沿ったドット列を形成するシリアル型（シャトルスキャン型）ヘッドにも適用可能である。
【００７２】
また、本実施形態では１層の圧電体層を有する単層圧電素子を示したが（図４）、本発明は２層以上の圧電体層が積層された多層圧電素子に適用してもよい。
【００７３】
更に、本実施形態では、加圧板５６が共通電極として兼用される態様を示したが、加圧板５６と共通電極とを別々に備えてもよい。加圧板５６と共通電極とを別々に備える態様では、加圧板５６に金属材料などの導電性材料を用いる場合には加圧板５６と共通電極との間に絶縁層が設けられる。
【００７４】
〔制御系の説明〕
図５はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。
【００７５】
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。
【００７６】
画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【００７７】
システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
【００７８】
ＲＯＭ７５には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【００７９】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバである。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指
示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。
【００８０】
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ) から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を備えた吐出データ生成部９２を有し、生成した吐出データ（ドットデータ）をヘッドドライバ８４に供給する吐出駆動制御手段として機能する。
【００８１】
プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図５において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【００８２】
画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの多値の画像データが画像メモリ７４に記憶される。
【００８３】
インクジェット記録装置１０では、インク（色材) による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ７４に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０の吐出データ生成部９２においてディザ法や誤差拡散法などを用いたハーフトーン化処理によってインク色ごとのドットデータに変換される。
【００８４】
すなわち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、印字ヘッド５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。
【００８５】
また、プリント制御部８０は、印字ヘッド５０のアクチュエータ５８を駆動するための駆動信号波形を生成する駆動波形生成部９４を備えており、該駆動波形生成部９４にて生成された信号（駆動波形）は、ヘッドドライバ８４に供給される。なお、駆動信号生成部９４から出力される信号は、デジタル波形データであってもよいし、アナログ電圧信号であってもよい。
【００８６】
ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられる吐出データ（すなわち、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータ、或いは、ＣＭＹＫ打滴データ、若しくは印字されるインク吐出データ）及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じて印字ヘッド５０の各ノズル５１に対応するアクチュエータ５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【００８７】
こうして、ヘッドドライバ８４から出力された駆動信号が印字ヘッド５０に加えられることによって、該当するノズル５１からインクが吐出される。記録紙１６の搬送速度に同期して印字ヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１６上に画像が形成される。すなわち、図５における駆動波形生成部９４及びヘッドドライバ８４の組合せ
が本発明の「駆動信号発生手段」に相当している。ヘッドドライバ８４から出力される駆動信号の特徴については、更に後述する。
【００８８】
上記のように、プリント制御部８０における所要の信号処理を経て生成されたドットデータ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ８４を介して各ノズルからのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【００８９】
印字検出部２４は、図１で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。なお、この印字検出部２４に代えて、又はこれと組み合わせて他の吐出検出手段（吐出異常検出手段に相当）を設けてもよい。
【００９０】
他の吐出検出手段としては、例えば、印字ヘッド５０の各圧力室５２内又はその近傍に圧力センサを設け、インク吐出時或いは圧力測定用のアクチュエータ駆動時などに、この圧力センサから得られる検出信号から吐出異常を検出する態様（内部検出方法）、或いは、レーザ発光素子などの光源と受光素子から成る光学検出系を用い、ノズルから吐出された液滴にレーザ光等の光を照射し、その透過光量（受光量）によって飛翔液滴を検出する態様（外部検出方法）などがあり得る。
【００９１】
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４或いは図示しない他の吐出検出手段から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。
【００９２】
〔駆動信号の説明〕
次に、本実施形態に係るインクジェット記録装置１０に適用される駆動信号について説明する。
【００９３】
本例のインクジェット記録装置１０には、一般に用いられるインクよりも高い粘度（１０〜５０ｃＰ程度）を有する高粘度インクが使用され（ただし、１ｃＰ＝0.001 Ｐa.s ）、微少量の高粘度インクを短い吐出周期（すなわち、高い吐出周波数、例えば、40kHz ）で吐出するように構成されている。
【００９４】
図６は、アクチュエータ５８に与えられる駆動信号の電圧波形の一例を示す波形図である。この駆動信号１００の波形は、図４に示した加圧板５６がノズル５１と反対方向に凸形状となるようにアクチュエータ５８を動作させ、圧力室５２を静定状態から膨張させる第１の引き(pull)駆動波形要素１０２と、第１の引き駆動波形要素１０２によって膨張した圧力室５２の膨張状態を保持する第１の引き保持波形要素１０４と、加圧板５６をノズル５１の方向へ変形させるようにアクチュエータ５８を動作させ、圧力室５２を収縮させる押し（push) 駆動波形要素１０６と、押し駆動波形要素１０６によって収縮した圧力室５２の収縮状態を保持する押し保持波形要素１０８と、再び圧力室５２を膨張させる第２の引き駆動波形要素１１０と、第２に引き駆動波形要素１１０によって膨張した圧力室５２の膨張状態を保持する第２の引き保持波形要素１１２と、第２の引き保持波形要素１１２によって膨張状態で保持された圧力室５２を収縮させて静定状態に戻す静定回復波形要素１１４と、から構成される。
【００９５】
この駆動信号１００の波形は、最初に引いて（pull) 、その後押して(push)、更に引く(pull)動作に対応する波形要素を少なくとも含んで構成されており、１回目の引き動作 (
プル動作）とこれに続く１回の押し動作（プッシュ動作）の後に、更に２回目の引き動作（プル動作）を組み合わせたプルプッシュプル（pull-push-pull) 駆動によって圧力室５２内のインクがノズル５１から吐出される。なお、２回目の引き動作は、プッシュ動作によってノズル５１から出たインク柱を切断する動作（液柱を引きちぎり微小液滴化する動作）に相当する。
【００９６】
この吐出動作を行うための駆動信号１００の波形の特徴１〜５を以下に列記する。
【００９７】
[特徴１] ：最初に引いてから押すまでの時間Ｔ1 は、引いて押すのみの吐出（プルプッシュ駆動）によって液体が最も速く吐出する時間をＴppとするとき、次式、
Ｔpp−１ [μｓ] ≦Ｔ1 ≦Ｔpp＋１ [μｓ] 
を満たすものとする。Ｔppに対して誤差±１μs 程度であれば、吐出することが実験的に確かめられている。このＴppについては後述する。
【００９８】
[特徴２] ：押した後に引くまでの時間Ｔ2 は、最初に引いてから押すまでの時間Ｔ1 以下とする（Ｔ2 ≦Ｔ1 ）。望ましくは、Ｔ2 をＴ1 の近傍とし（Ｔ2 とＴ1 の差を小さくし）、更に望ましくは、Ｔ2 とＴ1 を同一とする。
【００９９】
[特徴３] ：引いて押した後に引く量（２回目の引き量）ＶsPL は、押した際の押し量ＶPh以上とする（ＶsPL ≧ＶPh）。
【０１００】
図６では、２回目の引き量（電位差ＶsPL に相当）が押し量（電位差ＶPhに相当）よりも大きい波形を示したが、図７に示す波形例のように、２回目の引き量ＶsPL を押し量ＶPhと等しくする態様も可能である。なお、図７中、図６と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１０１】
[特徴４] ：２度目に引いた状態を保持する時間Ｔ3 は、最初に引いてから押すまでの時間Ｔ1 よりも長くする。この期間Ｔ3 にリフィルが促進される。
【０１０２】
[特徴５] ：静定回復波形要素１１４の傾きは、吐出時の押し（push) 駆動波形要素１０６の傾きよりも緩やかな傾斜とする。静定回復波形要素１１４によって液が吐出されるのを防止するためである。
【０１０３】
〔印字ヘッドにおけるインク室ユニットの詳細条件〕
次に、図４で説明したインク室ユニット５３の構造について詳説する。
【０１０４】
印字ヘッド５０は、圧力室５２の圧縮性（コンプライアンス）とノズル５１及び供給口５４を含む供給側流路（以下、単に供給口５４と記載することがある）の慣性（イナータンス）との共振を利用して引き打ち（プルプッシュプル駆動）を行うことで、所定の吐出周波数が得られるように構成されている。
【０１０５】
図８は、図４に示したインク室ユニット５３の機能 (特性）を等価電気回路に置き換えたときの集中定数モデル (集中定数回路）３００を示している。
【０１０６】
図８に示す集中定数モデル３００において、Ｍn はノズル５１のイナータンス、Ｒn はノズル５１の抵抗、Ｍs は供給口５４のイナータンス、Ｒs は供給口５４の抵抗、Ｃi は圧力室５２の持つコンプライアンス、Ｃa はアクチュエータ５８の持つコンプライアンスであり、それぞれ以下の式で表される。
【０１０７】
【数３】
2006306076.tif 000004
【０１０８】
【数４】
2006306076.tif 000005
【０１０９】
【数５】
2006306076.tif 000006
【０１１０】
【数６】
2006306076.tif 000007
【０１１１】
【数７】
2006306076.tif 000008
【０１１２】
【数８】
2006306076.tif 000009
【０１１３】
ここで、ρはインクの密度、νはインクの粘度、ｌn はノズル５１の流路長（図４に図示）、Ａn はノズル５１の面積（断面積）、ｒn はノズル５１の半径（図４にはノズル５１の直径Ｄn を図示）ｌs は供給口５４の流路長（図４に図示）、Ａn は供給口５４の面積（断面積）、Ｖは圧力室５２の体積、ｃはインク中の音速、Ｐは排除体積がＸのときのアクチュエータ５８の発生圧力、Ｘは発生圧力がＰのときのアクチュエータ５８の排除体積である。
【０１１４】
なお、ノズル５１の表面張力によるコンプライアンスＣn は圧力室５２のコンプライアンスＣi と比較して十分に小さく、ほとんど無視できる程度の容量成分である。したがって、図８に示す集中定数モデル３００に示す系ではＣn が省略されている。また、ここで言う排除体積Ｘはノズル５１から外部に吐出されるインクの体積Ｖ1 と、供給側に戻るインクの体積Ｖ2 と、加圧されることによって圧縮されたインクの体積Ｖ3 と、の合計（Ｖ1 ＋Ｖ2 ＋Ｖ3 ）である。
【０１１５】
図８におけるｕn はノズル５１内を流れるインクの体積速度、ｕi は圧力室５２内を流れるインクの体積速度、ｕs は供給口５４内を流れるインクの体積速度を示し、Φはアク
チュエータ５８を動作させたときの系全体にかかる圧力である。
【０１１６】
図８に示す集中定数モデル３００の微分方程式は、以下の式で表される。
【０１１７】
【数９】
2006306076.tif 000010
【０１１８】
【数１０】
2006306076.tif 000011
【０１１９】
【数１１】
2006306076.tif 000012
【０１２０】
また、ノズル５１にかかる圧力Ｐn （ノズル５１のイナータンスＭn とノズル５１の流体抵抗Ｒn が作用して得られる力）は、次式で表される。
【０１２１】
【数１２】
2006306076.tif 000013
【０１２２】
入力波形を矩形push波（図９に示すような、ステップ関数４００）として、上記の連立微分方程式を解くと、ノズル５１内のインクの体積速度ｕn は下記の式（〔数１３〕）で表され、ノズル部の圧力Ｐn は下記の式（〔数１４〕）で表される。なお、微分方程式の解法は公知であるため、本明細書ではその説明を省略する。
【０１２３】
【数１３】
2006306076.tif 000014
【０１２４】
【数１４】
2006306076.tif 000015
【０１２５】
ここで、Ｃ，Ｄ，Ｅはそれぞれ、以下の式で表される。
【０１２６】
【数１５】
2006306076.tif 000016
【０１２７】
【数１６】
2006306076.tif 000017
【０１２８】
【数１７】
2006306076.tif 000018
【０１２９】
ただし、上記に示すＭ、Ｒは以下の式を満たす定数である。
【０１３０】
【数１８】
2006306076.tif 000019
【０１３１】
【数１９】
2006306076.tif 000020
【０１３２】
また、Ｐ0 はアクチュエータ駆動時に系全体にかかる圧力（図８のΦ) の大きさ（絶対値）を表す。
【０１３３】
式（〔数１４〕）で示したＰn(t)を微分し時間変化を調べると、ｔ＝ｎ×（π／Ｅ）で極値をとることが分かる（ただし、ｎは整数とする）。
【０１３４】
ｎ＝０，１のときを考えると、それぞれ、以下の式で表される。
【０１３５】
【数２０】
2006306076.tif 000021
【０１３６】
【数２１】
2006306076.tif 000022
【０１３７】
圧力減衰が激しいということは、ｔ＝π／Ｅにおける圧力（絶対値）が小さいということである。この具体的な量は、２回目の極値（絶対値）が最初の極値（絶対値）の１／ｅ以下になる場合と規定することができる。したがって、この条件を式で表すと、
【０１３８】
【数２２】
2006306076.tif 000023
【０１３９】
となる。式（〔数２０〕，〔数２１〕）を用いて書き直すと次式となる。
【０１４０】
【数２３】
2006306076.tif 000024
【０１４１】
これは、次式に書き直すことができる。
【０１４２】
【数２４】
2006306076.tif 000025
【０１４３】
また、式（〔数１６〕，〔数１７〕）の関係を用いて書き直すと、次式となる。
【０１４４】
【数２５】
2006306076.tif 000026
【０１４５】
その一方で、圧力変動が減衰振動するための条件として、Ｄ，Ｅが正という条件があることから、次式が得られる。
【０１４６】
【数２６】
2006306076.tif 000027
【０１４７】
上記条件を整理すると、次式を得る。
【０１４８】
【数２７】
2006306076.tif 000028
【０１４９】
以上のことから、上記を満たすようなヘッドの設計を行うことによって、本発明のような駆動波形による微小液滴の吐出が可能となる。
【０１５０】
ここで、入力波形を図１０に示すような矩形波のpull-push 波形とした場合に、最大の吐出力が得られる条件を考察する。
【０１５１】
ステップ入力における体積速度の式（〔数１３〕）から、図１０のようなpull-push 波形４１０における体積速度は、以下の式で表される。
【０１５２】
【数２８】
2006306076.tif 000029
【０１５３】
吐出領域は、ｔ≧ｔ0 なのでこの範囲で考えると、次式となる。
【０１５４】
【数２９】
2006306076.tif 000030
【０１５５】
図１０におけるpullの波形要素４１２によって生じる体積速度の関数（−ｕn(t)) に対して、pushの波形要素４１４によって生じる体積速度の関数（ｕn(ｔ−ｔ0 ））が固有振動周期Ｔe ＝２π／Ｅの半周期（π／Ｅ）だけ位相がずれていれば、両者は強め合って最大の吐出力が得られる。したがって、式（〔数２９〕）において、ｔ0 ＝π／Ｅとすればよい。つまり、引いて押すのみの吐出（矩形波プルプッシュ駆動）によって液体が最も速く吐出する時間Ｔppは、固有振動周期Ｔe の半周期、つまり、上述したｔ0 ＝π／Ｅである。
【０１５６】
〔ヘッド設計例〕
図１１に印字ヘッドの設計例を示した。圧力室は一辺300 μｍの正方形の平面形状を有し、高さが125 μｍとした。供給口は断面積の長い一辺を60μｍ、短い一辺を30μｍとし、長さ（供給口の流路長）を200 μｍとした。ノズルは、φ20μｍ、長さ20μｍの円管とした。アクチュエータの特性としては、駆動電圧印加時（印加電圧波高値：30Ｖ）の発生圧力が２ＭＰa 、排除体積が20ｐｌ（ピコリットル）、共振点は１ＭＨｚとした。使用するインクの粘度は20ｃＰ，表面張力は30ｍＮ／ｍとした。
【０１５７】
上述した条件で設計されたヘッドに対して、図６及び図７に例示した駆動信号１００を用いて吐出駆動を行うことように、1 .8ｐｌ（ピコリットル）の液滴が７ｍ／ｓで吐出される。
【０１５８】
図示の条件は、一例であり、本発明の実施に際して、この条件に限定されるものではない。図示のヘッド設計において高粘度吐出可能な粘度の範囲は、17〜35ｃＰである。例えば、粘度20ｃＰにおけるヘッド設計の数値範囲としては、図示のヘッド設計値をベースとした際に、圧力室の高さを 100〜125 μｍの範囲で変更可能である。また、供給口の断面積の長い１辺を60〜80μｍの範囲で変更可能である。
【０１５９】
なお、図示の数値から圧力室の高さ、又は供給口の断面積の長い一辺の値を変更する場合は、どちらか片方の変更を容認するものであり、同時に両方の値を変更すると吐出困難となる。
【０１６０】
また、粘度15ｃＰにおけるヘッド設計としては、例えば、圧力室：300 ×300 ×100 μｍ、供給口：40×30μｍ，長さ200 μｍという設計が考えられる（他のパラメータは図１１の例と同じ）。この場合の変更設計の例としては、圧力室の高さを 100〜125 μｍの範囲で変更可能であり、供給口の断面積の長い一辺を30〜40μｍの範囲で変更可能である。
【０１６１】
上述の説明では、液体吐出装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、被吐出媒体上に液を吐出させて被吐出媒体上に付着させる様々な用途の液体吐出装置（画像形成装置、塗装装置、塗布装置、噴射装置、配線形成装置など）について本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図
【図３】図１に示したインクジェット記録装置の印字ヘッドの構成を示す平面透視図
【図４】図３に示した印字ヘッドの立体構造を示す図
【図５】本例のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【図６】駆動信号の一例を示す波形図
【図７】駆動信号の他の例を示す波形図
【図８】図３及び図４に示した印字ヘッドの集中定数モデルを示す図
【図９】ノズル内のインクの体積速度を求める際の入力圧力の例を示す図
【図１０】ノズル内のインクの体積速度を求める際の入力圧力の他の例を示す図
【図１１】ヘッドの設計例を示した図表
【符号の説明】
【０１６３】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ…印字ヘッド、１６…記録紙、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５５…共通流路、５８…アクチュエータ、７２…システムコントローラ、８０…プリント制御部、８５…駆動信号生成部、１００…駆動信号、１０２…第１の引き駆動波形要素、１０４…第１の引き保持波形要素、１０６…押し駆動波形要素、１０８…押し保持波形要素、１１０…第２の引き駆動波形要素、１１２…第２の引き保持波形要素、１１４…静定回復波形要素
【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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