(57)【要約】【課題】圧力室の共振現象を利用して高速で好ましい高粘度のインク吐出を実現する液体吐出装置を提供する。【解決手段】アクチュエータを引き押し動作させてノズルからインクを吐出させる際に、ノズル内のメニスカス面に発生する所定の周期を持つ圧力波２００において、アクチュエータの引き動作による圧力室の膨張によってｔ10で発生する１回目の負圧の持つ圧力の絶対値｜Ｐn1｜とｔ12で発生する２回目の負圧の持つ圧力の絶対値｜Ｐn2｜との関係が｜Ｐn1｜≦｜Ｐn2｜の関係を満たすので、インク柱を確実に分断し、微少量インクを吐出させる際にもインクの吐出量が安定する。また、ｔ13で発生する２回目の正圧の持つ圧力の絶対値｜Ｐp2｜と１回目の負圧の持つ圧力の絶対値｜Ｐn1｜との関係が｜Ｐn1｜≧｜Ｐp2｜を満たすので、残留振動を抑制し、吐出周波数を高速化することができる。【選択図】  図７
2006123540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出させるノズルと、
前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、
前記圧力室へ供給系から液体を充填する供給側流路と、
前記圧力室の少なくとも１つの壁に備えられ、前記圧力室の体積を変化させるアクチュエータと、
前記圧力室を膨張させるように前記アクチュエータを駆動する期間Ｔ1 を有する第１の駆動信号及び膨張状態の前記圧力室を収縮させるように前記アクチュエータを駆動する期間Ｔ2 を有する第２の駆動信号を少なくとも含む駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、
を備え、
前記第２の駆動信号が有する期間Ｔ2 と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、関係は、次式
Ｔ2 ≦Ｔc ／２
を満たし、
前記駆動信号によって前記アクチュエータを動作させて、前記圧力室を膨張させる方向を有する負圧及び前記圧力室を収縮させる方向を有する正圧が交互に起こり所定の周期を有する圧力を前記ノズル部分に発生させ、メニスカス面静定状態から最初に発生する第１の負圧の圧力Ｐn1の絶対値と、前記第１の負圧の１周期後に発生する第２の負圧の圧力Ｐn2の絶対値と、の関係は、次式
｜Ｐn1｜≦｜Ｐn2｜
を満たすことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記第１の負圧の圧力Ｐn1の絶対値｜Ｐn1｜と、前記第２の負圧の１／２周期後に発生する第２の正圧の圧力Ｐp2の絶対値｜Ｐp2｜との関係は、次式
｜Ｐn1｜≧｜Ｐp2｜
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】
前記駆動信号は前記圧力室の膨張状態を維持する期間Ｔ3 を有する第３の駆動信号を含み、前記第１の駆動信号の有する期間Ｔ1 及び前記第２の駆動信号の有する期間Ｔ2 、前記第３の駆動信号の有する期間Ｔ3の合計期間と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、の関係は、次式
Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3 ≦Ｔc ／２
を満たす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圧力室の膨張状態を維持する期間Ｔ3 を有する第３の駆動信号を含み、前記第１の駆動信号の有する期間Ｔ1 及び前記第３の駆動信号が有する期間Ｔ3 の合計と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、の関係は、次式
Ｔ1 ＋Ｔ3 ≦Ｔc ／２
を満たすことを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記駆動信号は前記圧力室の膨張状態を維持する期間Ｔ3 を有する第３の駆動信号を含み、前記第３の駆動信号の有する期間Ｔ3 と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、の関係は、次式
Ｔ3 ≦Ｔc ／２
を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記ノズルから粘度の高い高粘度液を吐出させることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記ノズルの長さｌn 、前記ノズルの面積、前記供給側流路の流路長ｌs 、前記供給側流路の面積Ａs 、前記ノズルから吐出させる液体の密度ρ、前記液体の粘度ν、前記液体中の音速ｃ、前記アクチュエータの発生圧力がＰのときに前記圧
力室に収容されている液体の排除体積Ｖとの関係が、次式〔数１〕を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。
【数１】
2006123540.tif 000035
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出装置に係り、特に被吐出媒体上へ液体を吐出させる液体吐出ヘッドの吐出制御技術及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の印字ヘッドを備えたインクジェット記録装置は、印字ヘッドが有する複数のノズルよりインクを吐出させてメディア上に所望の画像を形成する。インクジェット記録装置には、ノズルから吐出させるインクを収容する圧力室にアクチュエータを備え、圧力室を膨張、収縮させてノズルからインクを吐出させるものがあり、このような方式では、圧力室に発生する圧力波の共振現象を利用して、吐出やリフィルを高速に行うように様々な工夫がなされている。
【０００３】
特許文献１に記載されたインクジェット式記録装置では、圧力発生室を膨張させる第１の信号をヘルムホルツ共振周波数の周期より短い時間印加し、圧力発生室の膨張状態を保持する第２の信号をヘルムホルツ周期の１／ 2以下にすることで、メニスカス振動を最小限に抑え、サテライトの尾引きを低減した小さいインク滴を高い周波数で安定して吐出することができる。
【特許文献１】特開平９−２２６１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたインクジェット式記録装置では、ノズルからインクを吐出させる第３の信号はヘルムホルツ周期以上に設定されるので、１回の吐出にかかる時間が長くなり、結果として吐出周期を短くすることができない。特に、一般的に用いられるインクの粘度では、吐出後に起こる圧力波の残留振動が減衰せず、この圧力波の残留振動を減衰させるために第３の信号はヘルムホルツ周期以上に設定されている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、圧力室の共振現象を利用して高速で好ましい高粘度のインク吐出を実現する液体吐出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に記載の発明に係る液体吐出装置は  液体を吐出させるノズルと、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室へ供給系から液体を充填する供給側流路と、前記圧力室の少なくとも１つの壁に備えられ、前記圧力室の体積を変化させるアクチュエータと、前記圧力室を膨張させるように前記アクチュエータを駆動する期間Ｔ1 を有する第１の駆動信号及び膨張状態の前記圧力室を収縮させるように前記アクチュエータを駆動する期間Ｔ2 を有する第２の駆動信号を少なくとも含む駆動信号を発生させる駆動信号発生手段と、を備え、前記第２の駆動信号が有する期間Ｔ2 と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、関係は、次式Ｔ2 ≦Ｔc ／２を満たし、前記駆動信号によって前記アクチュエータを動作させて、前記圧力室を膨張させる方向を有する負圧及び前記圧力室を収縮させる方向を有する正圧が交互に起こり所定の周期を有する圧力を前記ノズル部分に発生させ、メニスカス面静定状態から最初に発生する第１の負圧の圧力Ｐn1の絶対値と、前記第１の負圧の１周期後に発生する第２の負圧の圧力Ｐn2の絶対値と、の関係は、次式｜Ｐn1｜≦｜Ｐn2｜を満たすことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、アクチュエータに与える駆動信号のうち、膨張した圧力室を収縮させる方向に動作させる第２の駆動信号の有する期間Ｔ2 を、圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc 
の１／２以下にするので、プルプッシュ駆動における圧力波形が重ね合わせ効果を生じ、メニスカス面静定状態から最初に発生する第１の負圧の圧力Ｐn1の絶対値と、第１の負圧の１周期後に発生する第２の負圧の圧力Ｐn2の絶対値と、が｜Ｐn1｜≦｜Ｐn2｜を満たすので、液柱を確実に分断する（引きちぎる）ことで安定した吐出力を得ることができる。
【０００８】
駆動信号には第１の駆動信号によって膨張した圧力室の状態を維持する駆動信号が含まれていてもよい。即ち、駆動信号は、第１の駆動信号及び第２の駆動信号から成り三角形形状の電圧波形を有していてもよいし、第１の駆動信号、第２の駆動信号、第３の駆動信号から成り台形形状の電圧波形を有していてもよい。
【０００９】
吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたって吐出孔が並べられたフルライン型ヘッドや、被吐出媒体の全幅に対応する長さよりも短い長さにわたって吐出孔が並べられた短尺ヘッドを被吐出媒体の幅方向に走査させながら被吐出媒体上に記録液を吐出させるシリアル型ヘッド（シャトルスキャン型ヘッド）などがある。
【００１０】
また、フルライン型の吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、被吐出媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は  請求項１記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記第１の負圧の圧力Ｐn1の絶対値｜Ｐn1｜と、前記第２の負圧の１／２周期後に発生する第２の正圧の圧力Ｐp2の絶対値｜Ｐp2｜との関係は、次式｜Ｐn1｜≧｜Ｐp2｜を満たすことを特徴とする。
【００１２】
第１の負圧の圧力Ｐn1の絶対値｜Ｐn1｜と第２の負圧の１／２周期後に発生する第２の正圧の圧力Ｐp2の絶対値｜Ｐp2｜とは｜Ｐn1｜≧｜Ｐp2｜の関係を満たすので、液体を吐出した後のメニスカスを素早く静定させメニスカス静定時間を短縮することができる。また、メニスカスを静定させるための駆動信号が不要になり、駆動信号の波形がシンプルになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は  請求項１又は２記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記駆動信号は前記圧力室の膨張状態を維持する期間Ｔ3 を有する第３の駆動信号を含み、前記第１の駆動信号の有する期間Ｔ1 及び前記第２の駆動信号の有する期間Ｔ2 、前記第３の駆動信号の有する期間Ｔ3の合計期間と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、の関係は、次式Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3 ≦Ｔc ／２を満たすことを特徴とする。
【００１４】
駆動信号の有する期間全体（Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3）を圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc の１／２以下とすることで、アクチュエータの動作時間を短縮し、吐出周期を短縮させる (吐出周波数を高速化する）ことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３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圧力室の膨張状態を維持する期間Ｔ3 を有する第３の駆動信号を含み、前記第１の駆動信号の有する期間Ｔ1 及び前記第３の駆動信号が有する期間Ｔ3 の合計と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、の関係は、次式Ｔ1 ＋Ｔ3 ≦Ｔc ／２を満たすことを特徴とする。
【００１６】
請求項１〜３に記載した第２の駆動信号の有する期間Ｔ2 をゼロにする（膨張状態の圧力室を収縮させるための駆動信号の電圧変化を瞬時に行う）ことで、液体吐出時に液柱を確実に分断することができ、液滴吐出量の安定化、サテライト防止、尾引き防止の効果を更に向上させる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項に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圧力室の膨張状態を維持する期間Ｔ3 を有する第３の駆動信号を含み、前記第３の駆動信号の有する期間Ｔ3 と、前記圧力室のヘルムホルツ周期Ｔc と、の関係は、次式Ｔ3 ≦Ｔc ／２を満たすことを特徴とする。
【００１８】
請求項１〜４に記載した第１の駆動信号の有する期間Ｔ1 及び請求項１〜３に記載した前記第２の駆動信号の有する期間Ｔ2 を共にゼロにする（静定状態の圧力室を膨張させる駆動信号及び膨張状態の圧力室を収縮させる駆動信号の電圧変化を瞬時に行う）ことで駆動信号の電圧波形が矩形波となり、駆動信号の波形がシンプルになるとともに、更に吐出周期を短縮させることができる。
【００１９】
即ち、駆動信号の電圧波形を矩形波にすると、第３の駆動信号の有する期間Ｔ3 と、圧力室のヘルムホルツ周期と、の関係はＴ3 ≦Ｔc ／２となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記ノズルから粘度の高い高粘度液を吐出させることを特徴とする。好ましくは、液体の粘度が１０ｃＰ以上であり、更に好ましくは液体の粘度が１０ｃＰから１５ｃＰの範囲となる態様である。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のうち何れか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ｌn 、前記ノズルの面積、前記供給側流路の流路長ｌs 、前記供給側流路の面積Ａs 、前記ノズルから吐出させる液体の密度ρ、前記液体の粘度ν、前記液体中の音速ｃ、前記アクチュエータの発生圧力がＰのときに前記圧力室に収容されている液体の排除体積Ｖとの関係が、次式〔数２〕を満たすことを特徴とする。
【００２２】
【数２】
2006123540.tif 000003
上記（２）を満たすように液体吐出ヘッドを構成することで、液体の吐出後に発生するメニスカスの残留振動を抑制することができ、引き押しのみのシンプルな駆動信号を用いて高速吐出周波数での好ましい吐出を実現することができる。特に、１０ｃＰ以上の粘度を有する高粘度の液体に効果を発揮する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、圧力室が膨張、収縮を繰り返すようにアクチュエータを動作させる液体の吐出駆動において、アクチュエータに与える駆動信号のうち、圧力室を膨張させた後に収縮させる第２の駆動信号の持つ期間Ｔ2 を、圧力室のヘルムホルツ周波数Ｔc の１／２以下にするので、ノズル部分に発生する圧力波において、圧力室が膨張する際に発生する第１の負圧の持つ圧力Ｐn1の絶対値｜Ｐn1｜よりも、第１の負圧の１周期後に発生する第２の負圧のもつ圧力Ｐn2の絶対値｜Ｐn2｜が大きくなり、液体を吐出させる際に確実に液柱を分断し微少量の液体を確実に吐出させることができる。
【００２４】
また、第２の負圧の１／２周期後に発生する第２の正圧の持つ圧力Ｐp2の絶対値｜Ｐp2｜を第１の負圧の持つ圧力Ｐn1の絶対値｜Ｐn1｜よりも小さくすると、メニスカス振動が抑制され、吐出周期を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
記録紙１６の送り方向（以下、副走査方向という。）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）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ色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。
【００３９】
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一回行うだけで（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。
【００４０】
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印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、受光素子が二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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
〔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。
【００５１】
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はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a),(b)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。
【００５２】
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）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。
【００５３】
また、図３(c) に示すように、短尺の２次元に配列された印字ヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。
【００５４】
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、対角線上の両隅部にノズル５１とインク供給口５４が設けられている。各圧力室５２はインク供給口５４を介して共通インク室（共通流路）５５と連通されている。
【００５５】
なお、圧力室５２の平面形状は概略正方形に限定されず、例えば、長方形やひし形、平行四辺形でもよいし、四角形以外の多角形や円、だ円などでもよい。
【００５６】
圧力室５２の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、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、共通インク室５５からインク供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。
【００５７】
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）、吐出側流路５１Ｂの流路長を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。
【００５８】
また、圧力室５２と共通インク室５５とを連通させるインク供給口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。
【００５９】
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Ｐはｄ× cosθとなる。
【００６０】
即ち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰ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。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向（主走査方向）に沿って各ノズル５１が一定の間隔（ピッチＰ）で直線状に配列されているものとして説明する。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、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。
【００６４】
本実施形態では、加圧板５６と共通電極が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。
【００６５】
〔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（駆動制御手段）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。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
画像メモリ７４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。なお、画像メモリ７４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。
【００７０】
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。
【００７１】
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内の画像データから印字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有し、生成した印字データをヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、駆動信号生成部８５にて該画像データに基づいて生成された駆動信号（駆動波形）によってヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０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。なお、本インクジェット記録装置１０に用いられる駆動信号の詳細は後述する。
【００７２】
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。
【００７３】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子を駆動する。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。
【００７４】
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、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。
【００７５】
画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、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においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。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。
【００７６】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのアクチュエータを駆動する。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。
【００７７】
プログラム格納部（不図示）には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。前記プログラム格納部はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。
【００７８】
なお、前記プログラム格納部は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。
【００７９】
印字検出部２４は、図１で説明したように、ライン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。
【００８０】
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４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。
【００８１】
なお、図１に示した例では、印字検出部２４が印字面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの光源（不図示）によって印字面を照明し、その反射光をラインセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。
【００８２】
〔駆動信号の説明〕
次に、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。
【００８３】
本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（１０〜１５ｃＰ程度）を有する高粘度インクが使用され、微少量の高粘度インクを高い吐出周波数（短い吐出周期）で吐出するように構成されている。
【００８４】
図６(a) は、アクチュエータ５８に与えられる駆動信号１００の電圧波形を示す。駆動信号１００は、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の駆動信号１０２と、ノズル５１と反対方向に凸形状の加圧板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 (静定状態に戻す）第２の駆動信号１０４と、第１の駆動信号１０２によって膨張した圧力室５２の膨張状態を保持する第３の駆動信号１０６と、から構成される。
【００８５】
第１の駆動信号１０２は、期間Ｔ1 の間アクチュエータ５８を引き動作させるための駆動信号であり、第２の駆動信号１０４は期間Ｔ2 の間アクチュエータ５８を押し動作させるための駆動信号であり、１回の引き動作 (プル動作）と１回の押し動作（プッシュ動作）を組み合わせたプルプッシュ駆動によって圧力室５２に収容されているインクはノズル５１から吐出される。
【００８６】
第１〜第３の駆動信号１０２、１０４、１０６はそれぞれＴ1 、Ｔ2 、Ｔ3 の期間を有している。なお、第３の駆動信号１０６を省略する態様も可能である。
【００８７】
また、図６(a) に示す第２の駆動信号１０４が有する期間と、圧力室５２のヘルムホルツ周期 (共振周期）Ｔc と、の関係は、次式〔数３〕を満たすように、第２の駆動信号１０４が有する期間Ｔ2が設定されている。なお、第２の駆動信号１０４が有する期間はできる限り短いことが好ましい。
【００８８】
【数３】
2006123540.tif 000004
即ち、第２の駆動信号１０４が有する期間Ｔ2 を限りなくゼロに近づけることが好ましい。併せて、第１の駆動信号１０２が有する期間Ｔ1 を限りなく短くし（限りなくゼロに近づけ）、図６(b) に示すような矩形波の電圧波形を持つ駆動信号１２０としてもよい。
【００８９】
なお、図６に示す駆動電圧は一例であり、ノズル５１から駆動信号の最大電圧に応じた
量のインクが吐出されるので、インク吐出量に応じて駆動信号の最大電圧が設定される。即ち、インク吐出量が少ない場合には該最大電圧が低くし、インク吐出量が多い場合には該最大電圧を高くするように設定される。
【００９０】
〔圧力室に発生する圧力の説明〕
図７は、ノズル５１のメニスカス面近傍に発生する圧力２００の圧力波形を示す。図７中、横軸は時間ｔを示し、たて軸は圧力Ｐを示す。また、たて軸の正方向（正圧）はインクをノズル５１から外側へ吐出させる方向（プッシュ方向）を示し、負方向（負圧）はインクを圧力室５２の内部へ引き込む方向（プル方向）を示す。
【００９１】
図６(a) に示す駆動信号１００（或いは、図６(b) に示す駆動信号１２０）がアクチュエータ５８に印加されると、ノズル５１（メニスカス面）には、図７に示す所定の周期を持つ圧力波形を有する圧力２００が発生する。
【００９２】
即ち、駆動信号１００によって、先ず、ノズル５１には圧力Ｐn1を有する１回目の負圧（第１の負圧）、１回目の負圧の１／２周期後（タイミングｔ11）に発生し圧力Ｐp1（Ｐp1' ）を有する１回目の正圧（第１の正圧）、１回目の負圧の１周期後に発生し圧力Ｐn2を有する２回目の負圧（第２の負圧）、１回目の正圧の１周期後（２回目の負圧の１／２周期後）に発生し圧力Ｐp2を有する２回目の正圧（第２の正圧）、…、のように、負圧と正圧が交互に発生する。
【００９３】
なお、タイミングｔ11では圧力Ｐが非連続的に変化しており、これはノズル５１内に発生する圧力がＰp1からＰp1' へ飛んでおり、このタイミングでノズル５１の外部にインクが吐出されることを示している。
【００９４】
このようにノズル５１に発生する圧力において、１回目の負圧（タイミングｔ10における圧力）の絶対値｜Ｐn1｜と２回目（タイミングｔ12における圧力）の負圧の絶対値｜Ｐn2｜と、の関係は、次式〔数４〕を満たす。
【００９５】
【数４】
2006123540.tif 000005
即ち、２回目の負圧の絶対値が１回目の負圧の絶対値よりも大きくすることで、インク吐出時に液柱（インク柱）を確実に分断し、吐出量が微少量の場合にも吐出量が安定する。また、サテライトや尾引きを防止することができる。
【００９６】
一方、２回目の正圧（タイミングｔ13における圧力）の絶対値｜Ｐp2｜と、１回目の負圧（タイミングｔ10における圧力）の絶対値｜Ｐn1｜との関係は、次式〔数５〕を満たす。
【００９７】
【数５】
2006123540.tif 000006
このように、上記（５）の条件を満たすようにノズル５１の圧力が変化するように構成すると、吐出後のメニスカス振動が抑制され、インクを高い吐出周波数で連続的に吐出させることができる。
【００９８】
また、メニスカス静定駆動用の駆動信号などの特別な駆動信号が不要になり、駆動信号
をシンプルに構成することができる。なお、本例では、先ず圧力室５２を膨張させてノズル５１に負圧を発生させるが、第１の負圧の前に先ず圧力室５２を収縮させてノズル５１に正圧を発生させてもよい。
【００９９】
〔インク室ユニットの詳細構造〕
次に、図４に示したインク室ユニット５３の構造について詳説する。
【０１００】
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及びインクインク供給口５４を含む供給側流路（以下、単にインク供給口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。
【０１０１】
図８は、図４に示したインク室ユニット５３の機能 (特性）を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。
【０１０２】
図８に示す集中定数モデル３００は、ノズル５１のイナータンスＭn 、ノズル５１の流体抵抗Ｒn 、ノズル部分の表面張力によるコンプライアンスＣn 、インク供給口５４のイナータンスＭs 、インク供給口５４の流体抵抗Ｒs 、アクチュエータ５８の持つコンプライアンスＣa 、圧力差（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）Φから構成される。また、ｕn はノズル５１内のインクの体積速度、ｕi は圧力室５２内のインクの体積速度、ｕs はインク供給口５４内のインクの体積速度を示している。
【０１０３】
図８に示す集中定数モデル３００において、インクの密度ρ、インクの粘度ν、インクの表面張力σ、ノズル５１の流路長（図４に図示）ｌn 、ノズル５１の面積（断面積）Ａｎ、ノズル５１の半径ｒn （図４にはノズル５１の直径Ｄn を図示）、インク供給口５４の流路長（図４に図示）ｌs 、インク供給口５４の面積（断面積）Ａn 、インク中の音速ｃ、排除体積がＶのときのアクチュエータ５８の発生圧力Ｐのとき、ノズル５１のイナータンスＭn 、ノズル５１の抵抗Ｒn 、ノズル５１の表面張力によるコンプライアンスＣn 、インク供給口５４のイナータンスＭs 、インク供給口５４の抵抗Ｒs 、圧力室５２の持つコンプライアンスＣi 、アクチュエータ５８の持つコンプライアンスＣa は以下の式で表される。
【０１０４】
【数６】
2006123540.tif 000007
【０１０５】
【数７】
2006123540.tif 000008
【０１０６】
【数８】
2006123540.tif 000009
【０１０７】
【数９】
2006123540.tif 000010
【０１０８】
【数１０】
2006123540.tif 000011
【０１０９】
【数１１】
2006123540.tif 000012
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
ここで、図８に示す集中定数モデル３００の微分方程式は、ノズル５１内のインクの体積速度ｕn 、圧力室５２内のインクの体積速度ｕi 、インク供給口５４内のインクの体積速度ｕs 、上記（６）〜（１１）を用いて以下の式で表される。
【０１１２】
【数１２】
2006123540.tif 000013
【０１１３】
【数１３】
2006123540.tif 000014
【０１１４】
【数１４】
2006123540.tif 000015
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〔数１５〕で表される。
【０１１５】
【数１５】
2006123540.tif 000016
駆動信号を図６(b) に示すような矩形波の電圧波形を有する駆動信号によるプルプッシュ駆動で最大吐出力が得られる条件（圧力波の共振条件）とすると、ノズル５１内のイン
クの体積速度ｕn は、次式〔数１６〕で表される。
【０１１６】
【数１６】
2006123540.tif 000017
但し、上記（１６）は、図９(a) に示すようなステップ入力の圧力４００におけるノズル５１内のインクの体積速度ｕn 示す。なお、Ｃ、Ｄ、Ｅはそれぞれ、以下の式で表される。
【０１１７】
【数１７】
2006123540.tif 000018
【０１１８】
【数１８】
2006123540.tif 000019
【０１１９】
【数１９】
2006123540.tif 000020
但し、上記（１９）に示すＭ、Ｒは以下の式を満たす定数である。
【０１２０】
【数２０】
2006123540.tif 000021
【０１２１】
【数２１】
2006123540.tif 000022
即ち、上記（１６）に示すように、図６(b) に示す矩形波の電圧波形を有する駆動波形１２０を用いたプルプッシュ駆動におけるノズル５１内のインクの体積速度ｕn は、時間ｔの関数として表され、ノズル５１内のインクの体積速度ｕn からノズル５１にかかる圧力Ｐn は時間ｔの関数として、以下の式に示すように求められる。
【０１２２】
なお、ノズル５１内のインクの体積速度ｕn は公知の算出方法を用いて求めることができるため、本明細書ではノズル５１内のインクの体積速度ｕn の算出方法の説明は省略する。
【０１２３】
図９(b) には、駆動波形１２０によって発生される理想的な圧力（圧力波形）４１０を示す。図９(b) では、引き込み方向に発生する圧力を負方向とする。
【０１２４】
ここで、圧力波形４１０のうち、引き込み方向（プル方向）の圧力波形４１２に対して、押し出し方向（プッシュ方向）の圧力波形４１４が、振動周期の１／２だけ位相がずれていれば、この両者は強めあい（共振し）、最大の吐出力を得ることができる。
【０１２５】
【数２２】
2006123540.tif 000023
（但し、０＜ｔ＜π／Ｅ）
【０１２６】
【数２３】
2006123540.tif 000024
（但し、ｔ≧π／Ｅ）
図９(a) 、(b) 及び、上記（１６）、（２２）、（２３）に示すＰ0 は、アクチュエータ５８を駆動時に系全体にかかる圧力の大きさ（図１に示すΦの絶対値に相当）を表している。
【０１２７】
上記（２２）、（２３）から、単位時間当たりのＰ(t) の変化を調べると、上記（２２、（２３）は、ｎを整数とするときにｔ＝ｎ×（π／Ｅ）で極値をとることが分かる。ｎ＝０〜３を考えると、それぞれ、以下の式で表される。
【０１２８】
【数２４】
2006123540.tif 000025
【０１２９】
【数２５】
2006123540.tif 000026
【０１３０】
【数２６】
2006123540.tif 000027
【０１３１】
【数２７】
2006123540.tif 000028
なお、上記（２４）〜（２７）は、図７に示したタイミングｔ10〜ｔ13におけるそれぞれの圧力Ｐ1 、Ｐ2 （Ｐ2'）、Ｐ3 、Ｐ4 に相当する。
【０１３２】
ここで、ＣＦＤ（有限要素法）によるシミュレーションの見解から、微少量のインクを高速に吐出させるための条件は、以下の式を満たす。
【０１３３】
【数２８】
2006123540.tif 000029
【０１３４】
【数２９】
2006123540.tif 000030
即ち、上記（２８）は、インク吐出時に形成されるインク柱（液柱）を引きちぎるための負圧が大きいことを示し、上記（２９）は、インク吐出後にメニスカス面が振動しないために圧力減衰が大きいことを示している。上記（２８）、（２９）は、以下の式で表すことができる。
【０１３５】
【数３０】
2006123540.tif 000031
【０１３６】
【数３１】
2006123540.tif 000032
上記（３０）、（３１）を数値的に解くと（上記Ｄ、Ｅの定義値を求めると）、次式〔数３２〕に示す関係を得ることができる。
【０１３７】
【数３２】
2006123540.tif 000033
上記（３２）を整理すると、次式〔数３３〕を得ることができる。
【０１３８】
【数３３】
2006123540.tif 000034
上記の如く構成された印字ヘッド５０では、上記（１）に示すノズル５１、圧力室５２、インク供給口５４の条件を満たす印字ヘッド５０では、引き押しのみの駆動信号によって、微少量のインクを安定して吐出することができ、また、吐出後に発生する圧力波の残留振動が素早く静定される。したがって、メニスカスを静定させるためにアクチュエータ５８に与える駆動信号が不要になり、高速吐出周波数での安定したインク吐出が実現される。
【０１３９】
上述の説明では、液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立体形状を形成する様々な画像形成装置や液吐出装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置を用いた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】図１に示したインクジェット記録装置に適用される駆動信号を示す図
【図７】ノズル部分に発生する圧力の波形を示す図
【図８】図３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速度を求める際の入力圧力を示す図
【符号の説明】
【０１４１】
１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通インク室、５８…アクチュエータ、３００…圧力室の集中定数モデル
【図１】
2006123540.tif 000036
【図２】
2006123540.tif 000037
【図３】
2006123540.tif 000038
【図４】
2006123540.tif 000039
【図５】
2006123540.tif 000040
【図６】
2006123540.tif 000041
【図７】
2006123540.tif 000042
【図８】
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【図９】
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