(57)【要約】【課題】高粘度液を用いる場合にもリフィル速度を落とすことなく吐出周波数を維持し、特に高粘度の液体を用いる際に好適な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに駆動制御方法を提供する。【解決手段】タイミングｔ１でインクが吐出されると、アクチュエータ５８にはリフィル駆動信号１００Ｂが印加して圧力室の体積を増加させるようにアクチュエータ５８を引き方向に動作させる。また、タイミングｔ１から期間ｔｓが経過すると、圧力室の体積を吐出動作前の初期状態に戻すようにアクチュエータ５８を押し方向に動作させる。リフィル時にアクチュエータ５８の力を用いることでリフィルを高速化し、高粘度インクを用いる場合には粘性抵抗の影響によりリフィル時間が著しく長くなることを防止し、所定の吐出周期を維持することができる。【選択図】  図８
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【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、
前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、
前記圧力室へ液体を供給する供給口と、
を備え、
前記ノズルのイナータンスＭｎ、前記ノズルの流体抵抗Ｒｎ、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスＣｎ、前記供給口のイナータンスＭｓ、前記供給口の流体抵抗Ｒｎが次式
｛４×（Ｍｎ＋Ｍｓ）｝／Ｃｎ≦（Ｒｎ＋Ｒｓ）２ 
を満たし、前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時に前記ノズル近傍に位置するメニスカス面の振動を抑制する構造を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズルから吐出させる液体は５．５×１０-3Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する液体を含むことを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
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、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、
前記ノズルのイナータンスＭｎ、前記ノズルの流体抵抗Ｒｎ、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスＣｎ、前記供給口のイナータンスＭｓ、前記供給口の流体抵抗Ｒｎが次式
｛４×（Ｍｎ＋Ｍｓ）｝／Ｃｎ≦（Ｒｎ＋Ｒｓ）2 
を満たし、前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時に前記ノズル近傍に位置するメニスカス面の振動を抑制する構造を有する液体吐出ヘッドと、
前記ノズルから液体が吐出された後の所定の期間、前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より増加させ、前記所定の期間経過後に、前記圧力室の体積を前記初期状態の体積に戻すように前記加圧手段を駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記吐出孔から吐出された液体の体積以上の液体が前記供給口を介して前記圧力室へ供給されると、前記圧力室の体積を初期状態の体積に戻すように制御することを特徴とする請求項３記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記ノズルから液体が吐出された後の所定の期間、前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より増加させる体積ΔＶは、前記ノズルの半径をｒとするときに次式
ΔＶ≦（２×π×ｒ３）／３
を満たすことを特徴とする請求項３又は４記載の液体吐出装置。
【請求項６】
加圧手段を駆動することにより圧力室の体積を変化させて該圧力室に収容されている液体をノズルから吐出させる吐出工程と、
前記吐出工程の後の所定の期間、前記加圧手段を駆動して前記圧力室の体積を前記吐出工程開始前の初期状態よりも増加させる圧力室拡張工程と、
前記所定の期間経過後に、前記加圧手段を駆動して前記圧力室拡張工程で増加した前記圧力室の体積を前記初期状態の体積に戻す圧力室復元工程と、
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【請求項７】
請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする請求項６記載の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに駆動制御方法に係り、特に、インクジェット記録装置などに用いられる液体吐出ヘッドの構造及び吐出制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の一例として、多数のノズル（吐出素子）を配列させたインクジェットヘッド（吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドとメディア（被吐出媒体）を相対的に移動させながら、ノズルからインクを吐出することによりメディア上に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置のインクジェットヘッドにおけるインク吐出方式には、圧電素子の変形によって圧力室の一部を構成する振動板（加圧板）を変形させて圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インク室（圧力室）内のインクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。
【０００４】
圧電素子やヒータなどノズルから吐出させるインクを加圧する加圧手段が画像データに対応した駆動信号を用いて駆動されると、該加圧手段からインクに与える吐出エネルギーが発生する。この吐出エネルギーが圧力室内のインクに作用して各ノズルからインクが吐出される。
【０００５】
インクジェット記録装置ではインクの吐出性能が得られる画像の品質や印字効率を左右する。高速で安定したインク吐出を実現するために、インクジェットヘッドには様々な工夫がなされている。例えば、圧電方式によってインクジェットヘッドからインクを吐出させる場合には、インクを加圧する加圧手段となる圧電素子の駆動方法を工夫して、高速で安定したインクの吐出を行う技術が提案されている。
【０００６】
特許文献１に記載されたインクジェット記録装置では、インクを噴出させるメインパルスに引き続いて、該メインパルスより小さい又は等しい電力値のサブパルスを発生させてメニスカスの振動変化を低減させるように構成され、液路に通じるオリフィス付近に発生するメニスカスの振動を除去することができ、液路駆動時以外での噴出口からのインク漏れ及び気泡混入を防止し、常に安定で良好な記録画像を得ることができる。
【０００７】
また、特許文献２に記載されたインクジェット記録装置及びインク吐出制御方法では、供給段階でインク貯留室の容積を増加させた後、吐出段階でインク貯留室の容積を減少させてインクをノズルから吐出させるインク吐出サイクルにおいて、供給段階でインク貯留室の容積を第１の値まで増加させた後、吐出段階でインク貯留室の容積を第２の値まで減少させるとき、吐出段階の後段においてインク貯留室の容積を第１の値と第２の値との間の第３の値に維持した後、第２の値まで減少させるように構成され、吐出段階におけるインクの乱れが効果的に抑えられ、次のサイクルでのインク供給が速やかに実行される。
【特許文献１】特開昭６４−２６４５４号公報
【特許文献２】特開平１１−４２７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されたインクジェット記録装置及び、特許文献２に記載されたインクジェット記録装置及びインク吐出制御方法では、メニスカス面の振動抑制を目的としており、特に、低粘度状態のインクを用いる場合には有効であるが、インクの粘度が高くなるとメニスカス面の振動減衰が大きくなり、吐出に影響を及ぼす程度にメニスカス面は振動しなくなるために、メニスカス面の振動抑制を行う必要がなくなる。
【０００９】
しかしながら、インクの粘度が高くなると粘性抵抗の影響によりリフィル時間（圧力室へのインク供給時間）が著しく上昇し、このリフィル終了までの待機時間が長くなることから、この待機時間が律速となり吐出速度（吐出周波数）の低下が懸念される。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高粘度液を用いる場合にもリフィル速度を落とすことなく吐出周波数を維持し、特に高粘度の液体を用いる際に好適な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに駆動制御方法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】
【００１１】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明は、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、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、前記ノズルのイナータンスＭｎ、前記ノズルの流体抵抗Ｒｎ、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスＣｎ、前記供給口のイナータンスＭｓ、前記供給口の流体抵抗Ｒｎが次式｛４×（Ｍｎ＋Ｍｓ）｝／Ｃｎ≦（Ｒｎ＋Ｒｓ）2 を満たし、前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時に前記ノズル近傍に位置するメニスカス面の振動を抑制する構造を有することを特徴とする。
【００１２】
即ち、ノズルから液体の吐出が行われた後に供給口を介して圧力室に液体を充填するリフィル時には、ノズル近傍に位置するメニスカスの振動を抑制するように、ノズルのイナータンスＭｎ、ノズルの流体抵抗Ｒｎ、ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスＣｎ、供給口のイナータンスＭｓ、供給口の流体抵抗Ｒｎの関係が決められるので、リフィル時間を長くすることなく、所定の吐出周波数を維持することができる。
【００１３】
ここで言うノズルには、開口部と該開口部に連通される管路部や絞り部を含んでおり、該管路部は複数の管路から成る構造を有していてもよい。
【００１４】
吐出ヘッドの構成例として、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたってインク吐出用の複数の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。
【００１５】
この場合、被吐出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ブロック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被吐出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。
【００１６】
フルライン型のヘッドは、通常、被吐出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インクジェットヘッドを配置する態様もあり得る。
【００１７】
「吐出ヘッド」には、インクジェット記録装置などの画像形成装置に用いられるインクジェットヘッド、印字ヘッドなどと呼ばれ得るものを含んでいてもよい。
【００１８】
加圧手段は電気信号を圧力に変換する電気機械変換素子を含み、電気機械変換素子には駆動信号に応じた変位を発生させるアクチュエータがある。また、該アクチュエータは、駆動信号に応じて歪みを発生させる電歪素子と、該電歪素子の歪みに応じて変位する振動板と、を含む構成がある。
【００１９】
ノズルから吐出される液体には、インクジェット記録装置に用いられるインクや、ディスペンサーなどの塗布装置などによってメディア上に吐出される処理液、薬液、水などがある。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズルから吐出させる液体は５．５×１０-3Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する液体を含むことを特徴とする。
【００２１】
一般に用いられる液体よりも高い粘度を持った高粘度液を用いるとその粘性抵抗の影響を受けてリフィル時間が著しく長くなることがある。本発明は、このような高粘度液を用いる場合に特に効果を発揮する。
【００２２】
また、前記目的を達成するために請求項３記載の発明は、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、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、前記ノズルのイナータンスＭｎ、前記ノズルの流体抵抗Ｒｎ、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスＣｎ、前記供給口のイナータンスＭｓ、前記供給口の流体抵抗Ｒｎが次式｛４×（Ｍｎ＋Ｍｓ）｝／Ｃｎ≦（Ｒｎ＋Ｒｓ）2 を満たし、前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時に前記ノズル近傍に位置するメニスカス面の振動を抑制する構造を有する液体吐出ヘッドと、前記ノズルから液体が吐出された後の所定の期間、前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より増加させ、前記所定の期間経過後に、前記圧力室の体積を前記初期状態の体積に戻すように前記加圧手段を駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
即ち、ノズルから液体の吐出が行われた後に供給口を介して圧力室に液体を充填するリフィル時には、吐出時及び初期状態よりも圧力室の体積を広げるように制御されるので、リフィル時に加圧手段が発生する力を用いてリフィルの高速化が実現される。特に本発明は、流体抵抗が大きい高粘度の液体を用いる場合に効果を発揮し、短時間でのリフィルが可能になる。更に、加圧手段が発生する力を用いてメニスカスの振動を抑制することができ、更なるリフィルの高速化が実現される。
【００２４】
なお、駆動制御手段には加圧手段に与える駆動信号を発生させる駆動信号発生手段を含む構成もある。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記駆動制御手段は、前記吐出孔から吐出された液体の体積以上の液体が前記供給口を介して前記圧力室へ供給されると、前記圧力室の体積を初期状態の体積に戻すように制御することを特徴とする。
【００２６】
圧力室の大きさを広げている期間が長くなると吐出周期が長くなるので、圧力室の体積を初期状態より広げる期間（即ち、所定の期間）は、吐出された液体の量と略同一量の液体が前記供給口を介して前記圧力室へ供給されるまでの期間と同一とする態様が好ましい。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記ノズルから液体が吐出された後の所定の期間、前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より増加させる体積ΔＶは、前記ノズルの半径をｒとするときに次式ΔＶ≦（２×π×ｒ3 ）／３を満たすことを特徴とする。
【００２８】
即ち、液体吐出後に圧力室を広げる体積変化量ΔＶは、圧力室の体積を初期状態の体積に戻す際に加圧手段を駆動させたときにノズルから液体が吐出されないように該体積変化量ΔＶの上限が決められる。
【００２９】
また、本発明は前記目的を達成する方法発明を提供する。即ち、請求項６記載の発明に係る駆動制御方法は、加圧手段を駆動することにより圧力室の体積を変化させて該圧力室に収容されている液体をノズルから吐出させる吐出工程と、前記吐出工程の後の所定の期間、前記加圧手段を駆動して前記圧力室の体積を前記吐出工程開始前の初期状態よりも増加させる圧力室拡張工程と、前記所定の期間経過後に、前記加圧手段を駆動して前記圧力室拡張工程で増加した前記圧力室の体積を前記初期状態の体積に戻す圧力室復元工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
吐出工程に用いられる駆動信号には、加圧手段を押し出し方向或いは引き込み方向のうち何れか一方の方向に駆動して液体を吐出させる態様や、プッシュプル駆動など加圧手段を押し出し方向および引き込み方向に連続的に駆動して液体を吐出させる態様がある。
【００３１】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の駆動制御の一態様に係り、請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、液体吐出後に供給口を介して圧力室へ液体が供給されるリフィル時に、ノズル近傍に位置するメニスカス面が振動しないように、ノズルのイナータンスＭｎ、ノズルの流体抵抗Ｒｎ、ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスＣｎ、供給口のイナータンスＭｓ、供給口の流体抵抗Ｒｎの関係が決められるので、リフィル時間を長くすることなく、安定して高い吐出周波数を維持することができる。
【００３３】
また、リフィル時には、吐出動作前の初期状態よりも圧力室の体積を増加させ、所定の時間経過後に圧力室の体積を初期状態の体積に戻すように加圧手段を制御するので、高粘度液を用いる場合にもその粘性抵抗の影響でリフィル時間が著しく長くならず、所定の吐出周期を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
〔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（被吐出媒体）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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７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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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５）、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。
【００４７】
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。
【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。
【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。
【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の印字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（画像記録幅）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。
【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）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である。
【００６２】
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。
【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、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。
【００６４】
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（加圧手段）５８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に供給される。
【００６５】
詳細は後述するが、インク室ユニット５３は、一般に用いられるインクよりも高い粘度を持った高粘度インクを用いる場合にも、リフィル時間が著しく長くならない条件を満たすように、ノズル５１や供給口５４などの形状、サイズ等が最適化されている。
【００６６】
図４に示すように、本例のノズル５１には、開口部５１Ａの近傍に位置し管路径が絞られたノズル細管部５１Ｂと、ノズル細管部５１Ｂよりも管路の直径が大きくノズル細管部５１Ｂと圧力室５２との間に位置するノズル太管部５１Ｃと、を有している。
【００６７】
図４に示す符号のうち、Ｌｎ１はノズル太管部５１Ｃの管路長、Ｌｎ２はノズル細管部５１Ｂの管路長  、Ｌｓは供給口５４の管路長を表している。また、Ｄｎ１はノズル太管部５１Ｃの直径（管路径）、Ｄｎ２はノズル細管部５１Ｂの直径、Ｄｓは供給口５４の直径を表している。
【００６８】
本例では、ノズル細管部５１Ｂの管路径が均一な態様を示したが、ノズル細管部５１Ｂの管路径が圧力室５２側から開口部５１Ａ側に向かって一定の割合で小さくなるテーパ形状を有していてもよい。この場合のノズル細管部５１Ｂの管路径Ｄｎ２はテーパ形状部分の平均値としてもよい。また、ノズル細管部５１Ｂとノズル太管部５１Ｃとの管路径が同一でもよい。更に、ノズル細管部５１Ｂ及びノズル太管部５１Ｃの持つ管路径と異なる管路径を持った管路を備えてもよい。
【００６９】
なお、本実施形態おいて「ノズル（５１）」という用語は、開口部５１を表すこともあるし、開口部５１Ａや細管部５１Ｂを表すこともある。開口部５１Ａから太管部５１Ｃまでを含めて「ノズル（５１）」と記載することもある。
【００７０】
また、本例で言う供給口５４には、圧力室５２の供給系側の開口部だけでなく、絞り機能を有するインク供給側の流路（管路）が含まれている。
【００７１】
即ち、ノズル５１や供給口５４は、それぞれ吐出側及び供給側の絞り機能を有する開口部、管路、溝など流体抵抗やイナータンス算出の基礎となる流路を意味する。この絞り機能を有する流路は複数の流路から構成されていてもよいし、１つの流路の一部であってもよい。
【００７２】
かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３を図５に示す如く、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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、用紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを主走査と定義する。
【００７５】
特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。即ち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。
【００７６】
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
〔インク供給系の構成〕
図６はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。
【００８２】
インク供給タンク６０はインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インク供給タンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図６のインク供給タンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００８３】
図６に示したように、インク供給タンク６０と印字ヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
【００８４】
なお、図６には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【００８５】
また、インクジェット記録装置１０には、ノズル５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。
【００８６】
これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【００８７】
キャップ６４は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面をキャップ６４で覆う。
【００８８】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、アクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。
【００８９】
このような状態になる前に（アクチュエータ５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）アクチュエータ５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ６４（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。
【００９０】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、アクチュエータ５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。
【００９１】
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
【００９２】
クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル５１内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。
【００９３】
〔制御系の説明〕
図７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、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。
【００９４】
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、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ（Universal serial Bus）、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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（駆動回路）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。
【００９９】
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（駆動信号）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（ドットデータ）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、該画像データに基づいてヘッドドライバ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。
【０１００】
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７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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、印字のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
〔アクチュエータの駆動制御〕
次に、本インクジェット記録装置１０に用いられるアクチュエータ５８の駆動制御について詳説する。
【０１１１】
図８(a) には、アクチュエータ５８に印加される駆動信号（駆動波形）の一例（符号１００）を示し、図８(b) 及び(c) は、図８(a) に示した駆動信号１００の変形例（符号１０２、１０４）を示す。
【０１１２】
図８(a) 〜(c) 中、横軸は時間、たて軸は駆動信号の電圧を表している。また、たて軸の上方向（押し方向）は図４に示した圧力室５２の容積を収縮させる方向を示し、下方向（引き方向）は圧力室５２の容積を広げる（拡張する）方向を示している。
【０１１３】
なお、駆動信号が０Ｖのときには圧力室５２の収縮、拡張が起こらず初期状態（メニスカス静定状態）になる。もちろん、駆動信号にオフセットを持たせて、０Ｖ以外の電圧を印加すると初期状態になるように構成してもよい。
【０１１４】
本インクジェット記録装置１０では、インクを吐出させる駆動信号 (吐出駆動信号）１００Ａを用いてインク吐出を行った（吐出工程）後に、圧力室５２の大きさ (容積）を吐出動作が開始される前の初期状態よりも広がった状態（即ち、容積が増えた状態）とし（圧力室拡張工程）、所定の時間ｔｓが経過した後に吐出動作が開始される前の初期状態に復元させる（圧力室復元工程）ようにアクチュエータ５８が動作するリフィル駆動信号１００Ｂを印加するように制御される。
【０１１５】
ここで言うインクを吐出させる駆動信号とは、図８(a) 〜(c) 中に破線で囲まれた部分（符号１００Ａ、１０２Ａ、１０４Ａ）を示し、インクを吐出させ、更に、インクが吐出された後にノズル５１と圧力室５２との共振などにより起こるメニスカス面の振動がほぼ静定している状態になるまでアクチュエータ５８を動作させる駆動信号を意味している。
【０１１６】
また、リフィル駆動信号１００Ｂ、１０２Ｂ、１０４Ｂは、リフィル時間を短縮するために、リフィル時にメニスカスが振動しないようにアクチュエータ５８を動作させる駆動信号である。なお、リフィル駆動信号の詳細は後述する。
【０１１７】
即ち、図８(a) に示す態様では、タイミングｔ０（アクチュエータ５８の動作開始タイミング）からタイミングｔ１（インク吐出タイミング）の期間では吐出駆動信号１００Ａがアクチュエータ５８に印加され、インク吐出の後に、図６に示したインク供給タンクや不図示の供給流路などから成る供給系から圧力室５２内にインクを充填するリフィル期間のうち、タイミングｔ１からリフィル駆動電圧印加時間ｔｓの間、圧力室５２を広げる方向にアクチュエータ５８を動作させるようにリフィル駆動信号１００Ｂがアクチュエータ５８に印加される。
【０１１８】
なお、リフィル駆動信号を印加して圧力室５２を広げた後に、圧力室５２を元の初期状態に戻す際にインクが吐出されないように、圧力室５２を元の状態に戻すときのアクチュエータ５８の移動速度は小さい方がよい。これは、リフィル駆動信号の単位時間あたりの電圧変化量を小さく（電圧波形の傾きを小さく）すればよい。
【０１１９】
したがって、リフィル駆動信号は、図８(b) の符号１０２Ｂに示す、その電圧が徐々に下がる態様や、図８(c) の符号１０４Ｂに示す、ｔｓよりも短い期間一定電圧を維持した後、その電圧が徐々に下がる態様が好ましい。
【０１２０】
図８(a) 〜(c) には、台形波形を持った吐出駆動信号１００Ａ、１０２Ａ、１０４Ａ（ここでは、吐出駆動信号１００Ａ、１０２Ａ、１０４Ａは同一波形）を用いて、初期状態から引き方向、押し方向の順にアクチュエータ５８を動作させて（プルプッシュ動作させて）インクを吐出させる駆動信号１００、１０２、１０４を示したが、図９(a) 〜(d) に示すような駆動信号を適用してもよい。なお、図９(a) 〜図９(d) 中、図８(a) 〜(c) と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２１】
図９(a) には、初期状態に対して押し方向にアクチュエータ５８を動作させてインク吐出を行う駆動信号１１０を示す。駆動信号１１０は吐出駆動信号１１０Ａとリフィル駆動信号１１０Ｂとを含み、駆動信号１１０をアクチュエータ５８に印加すると、タイミングｔ０からタイミングｔ１の期間では、アクチュエータ５８は初期状態に対して押し方向に動作してインクを吐出させ、タイミングｔ１から期間ｔｓの間、圧力室５２の容積が吐出時よりも大きく、且つ、初期状態よりも大きくなるようにアクチュエータ５８は初期状態に対して引き方向に動作する。
【０１２２】
同様に、図９(b) には、引き方向にアクチュエータ５８を動作させてインク吐出を行う駆動信号１１２を示し、駆動信号１１２をアクチュエータ５８に印加すると、タイミングｔ０からタイミングｔ１の期間では、アクチュエータ５８は引き方向に動作し、タイミングｔ１でタイミングｔ１の状態に対して押し方向（初期状態に対して引き方向）に動作してインクを吐出させる。更に、タイミングｔ１から期間ｔｓの間、圧力室５２が初期状態よりも大きい状態を維持するように、アクチュエータ５８は駆動信号１１２Ａが印加されている状態に対して押し方向（初期状態に対して引き方向）に動作する。
【０１２３】
また、図９(c) には、引き方向、押し方向の順にアクチュエータ５８をプルプッシュ動作させてインク吐出を行う駆動信号１１４を示す。駆動信号１１４をアクチュエータ５８に印加すると、タイミングｔ０からタイミングｔ１の期間では、アクチュエータ５８は初期状態に対して引き方向、押し方向の順に動作してインクを吐出させ、タイミングｔ１から期間ｔｓの間、圧力室５２を広げるようにアクチュエータ５８は初期状態に対して引き方向に動作する。なお、図９(c) に示す駆動信号１１４は、図８(a) に示す駆動信号１００の吐出駆動信号１００Ａを台形波形から矩形波形に変更したものである。
【０１２４】
図９(d) には、図９(a) 〜(c) に示す駆動信号の更に他の態様を示す。図９(d) に示す駆動信号１１６を用いると、先ずアクチュエータ５８を初期状態に対して引き方向に動作させた後に、この状態に対して段階的に押し方向（初期状態に対して引き方向）に動作させる。
【０１２５】
即ち、駆動信号１１６は、先ず、初期状態に対して引き方向にアクチュエータ５８を動作させて圧力室５２を広げ、この状態から先の引き方向駆動時よりも圧力室５２の変位容積が小さくなるように相対的に押し方向にアクチュエータ５８を動作させてインクを吐出させる吐出駆動信号１１６Ａと、アクチュエータ５８の変位がインク吐出時の変位から初期状態（変位ゼロ）までの間の変位量となるように、先の引き方向駆動時のアクチュエータ５８の状態に対して押し方向（初期状態に対して引き方向）にアクチュエータ５８を動作させるリフィル駆動信号１１６Ｂと、を有している。
【０１２６】
このようにして、リフィル時に圧力室５２が広がるようにアクチュエータ５８を動作させることで、リフィル時のインクの供給速度を上げることができる。また、流体抵抗が大きい高粘度インクを用いる場合にも所定の供給速度を維持することができる。
【０１２７】
一方、アクチュエータ５８を動作させることで、高粘度インクを用いる場合にもメニスカスを振動させてしまうことがあり、このようなメニスカスの振動によってリフィル時間が長くなることがある。したがって、メニスカスの振動を抑制する必要がある。
【０１２８】
〔インク室ユニットの構造〕
次に、先に述べたリフィル時にメニスカス面が振動しない条件について詳説する。
【０１２９】
図１０は、図４に示したインク室ユニット５３の機能を電気回路に置き換えたときに集中定数モデル (集中定数回路）２００を示している。
【０１３０】
図１０に示す集中定数モデルでは、Ｍｎはノズル５１のイナータンス、Ｒｎはノズル５１の抵抗、Ｃｎはノズル部分の表面張力によるコンプライアンス、Ｍｓは供給口５４のイナータンス、Ｒｓは供給口５４の抵抗を表している。
【０１３１】
リフィル時における集中定数モデル２００は以下の式で表される。
【０１３２】
【数１】
2006062358.tif 000003
【０１３３】
ここで、インクの密度をρ、インクの粘度をν、インクの表面張力をσ、ノズル太管部５１Ｃの長さをＬｎ１、ノズル太管部５１Ｃの面積をＡｎ１、ノズル太管部５１Ｃの半径をｒｎ１（＝Ｄｎ１／２）、ノズル細管部５１Ｂの長さをＬｎ２、ノズル細管部５１Ｂの面積をＡｎ２、ノズル細管部５１Ｂの半径をｒｎ２（Ｄｎ２／２）、供給口５４の長さをＬｓ、供給口５４の面積をＡｓとすると、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 、供給口５４のイナータンスＭｓ、供給口５４の抵抗Ｒｓは以下の式で表される。
【０１３４】
【数２】
2006062358.tif 000004
【０１３５】
【数３】
2006062358.tif 000005
【０１３６】
【数４】
2006062358.tif 000006
【０１３７】
【数５】
2006062358.tif 000007
【０１３８】
【数６】
2006062358.tif 000008
【０１３９】
図１０に示した集中定数モデルにおいて、リフィル時にメニスカスに振動が起こらない条件は、上記（２）〜（６）を用いて以下の式で表される。
【０１４０】
【数７】
2006062358.tif 000009
【０１４１】
なお、上記（７）に示す条件は、（１）に示した微分方程式の解が減衰振動解とならない場合を示している。
【０１４２】
上記（７）に示す条件は、右辺（｛４×（Ｍｎ＋Ｍｓ）｝／Ｃｎ）と左辺（（Ｒｎ＋Ｒｓ）2 ）の値が近くなると（即ち、不等号が等号に近づくと）、更にリフィルが高速化されて好ましい。更に好ましくは、以下の式に示すように、左辺と右辺が等しくなる態様である。
【０１４３】
【数８】
2006062358.tif 000010
【０１４４】
上記（７）、（８）に示した条件は、インクジェット記録装置に用いられる一般的な印字ヘッドにおいて、５．５ｃＰ以上の粘度を持った高粘度インクで成立する条件である。
【０１４５】
上述した印字ヘッドの一般的な条件の一例を挙げると、圧力室５２の大きさ７００μm ×７００μm ×１５０μm 、ノズル５１の直径（ノズル細管部５１Ｂの直径Ｄｎ２）３０μm 、ノズル５１管路長（ノズル細管部５１Ｂの管路長Ｌｎ２）４０μm 、供給口５４の管路の大きさ４０μm ×４０μm の正方形、供給口５４の管路長Ｌｓ、１００μｍ（但し、供給口の流路抵抗及びイナータンスはノズルの流路抵抗及びコンプライアンスと略同一）である。
【０１４６】
したがって、インクの粘度が５．５ｃＰであり、上記に示した一般的な印字ヘッドであれば、上記（７）、（８）の条件を満たすといえる。
【０１４７】
〔リフィル時間の説明〕
次に、上述したリフィル駆動信号印加時間ｔｓについて詳説する。
【０１４８】
図１０に示す、インク室ユニット５３の集中定数モデル２００を基に、リフィルに必要な時間（リフィル駆動信号印加時間）ｔｓを求めるには、（１）を用いる。（但し、ｖはノズル面（ノズル開口部５１Ａ）のインクの体積速度を表す。）
上記（１）に示した微分方程式をｖについて解を求め、ｔ＝０（初期状態）のときにｖ＝０の条件を用いると、ノズル面におけるインク体積速度ｖは以下の式のとおりである。
【０１４９】
【数９】
2006062358.tif 000011
【０１５０】
但し、ｖ０ はｔ＝０におけるノズル面のインクの体積速度を示し、α及びβはそれぞれ以下の式で表される。
【０１５１】
【数１０】
2006062358.tif 000012
【０１５２】
【数１１】
2006062358.tif 000013
このようにして求められたノズル面のインクの体積速度ｖをもとに、リフィルが終了したときの（即ち、圧力室５２内へインクの充填が完了し、次の吐出されるインクが収容されている状態の）インクの体積を０とし、ノズル面のインクの変位体積ｘ（吐出方向が正、リフィル方向が負）を求めると、以下の式で表される。
【０１５３】
【数１２】
2006062358.tif 000014
なお、リフィル時に圧力室５２に充填されるインクの量（体積）をＦとすると、ｔ＝０のときに、ｘ＝−Ｆとなる。
【０１５４】
ここで、１回の吐出動作時で吐出されるインク量をＡ、インク吐出後に圧力室５２が元の状態よりも広がっている体積（リフィル駆動信号印加時の圧力室５２の体積）をＢとするときに、１回にリフィルされるインク量はＡ＋Ｂであり、次の吐出に必要なインク量Ａをリフィルするまでの時間（リフィル時間）ｔＡは以下の式で表される条件を満たす。
【０１５５】
【数１３】
2006062358.tif 000015
即ち、上記（１３）は以下の式で表される。
【０１５６】
【数１４】
2006062358.tif 000016
上記（１４）を満たすリフィル時間ｔＡよりも長い時間だけ圧力室５２を広げた状態を保持すれば、その後、圧力室５２を元の状態に戻したときに、次の吐出に必要なインク量Ａを圧力室５２に充填され、リフィルが完了した状態になっている。
【０１５７】
即ち、以下の式に示す条件を満たすように、リフィル駆動信号印加時間ｔｓが設定される。
【０１５８】
【数１５】
2006062358.tif 000017
リフィル駆動信号印加時間ｔｓを上記（１４）の条件を満たすリフィル時間ｔＡより  も長くすることで、次の吐出に必要なインク量を圧力室５２内に充填することができる。但し、リフィル駆動信号印加時間ｔｓを長くすると吐出周期が長くなるので、リフィル  駆動信号印加時間ｔｓはできるだけ短くすることが好ましい。したがって、リフィル駆動信号印加時間ｔｓとリフィル時間ｔＡとの関係は、以下の式を満たす態様が更に好ましい。
【０１５９】
【数１６】
2006062358.tif 000018
一方、リフィル後にアクチュエータ５８を押し方向に動作させて圧力室５２の容積を元の初期状態に戻す際にインクが吐出されないよう、駆動信号印加時に圧力室５２の容積が広げられる量を制限する必要がある。
【０１６０】
このリフィル駆動信号印加時の圧力室５２の容積変化量の許容範囲は、ノズル細管部５１Ｂの半径ｒｎ２と同一半径を持った液滴の体積の１／２よりも小さくなる。
【０１６１】
即ち、リフィル駆動信号印加時の圧力室５２の容積変化量ΔＶは、以下の式を満たす。
【０１６２】
【数１７】
2006062358.tif 000019
上記（１７）の条件を満たすリフィル駆動信号印加時の圧力室５２の容積変化量ΔＶの一例を挙げると、ノズル細管部５１Ｂの直径Ｄｎ２が３０μm のとき、ΔＶは略７plとなる。
【０１６３】
即ち、リフィル時にメニスカス面がノズル開口部５１Ａ形成面に形成されているときに、圧力室５２の体積を初期状態の体積に戻したときに、ノズル開口部形成面５１Ａよりも外側にでるインクがノズル細管部５１Ｂの直径Ｄｎ２と同一直径を持つ液滴の１／２以下であれば、外部に吐出されないことを示している。
【０１６４】
上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０に備えられた印字ヘッド５０は、吐出動作の後に、圧力室５２をインク吐出動作前の初期状態よりも広げ、リフィル駆動信号印加時間ｔｓ経過後に圧力室５２を元の初期状態に戻すようにアクチュエータ５８を動作させるので、リフィル時にアクチュエータ５８が発生する力を用いてリフィルを高速化することができる。
【０１６５】
また、リフィル時にメニスカス面が振動しないように印字ヘッド５０が有するインク室ユニット５３を構成するので、リフィル時にメニスカス面が振動せず、リフィルに用いるアクチュエータの駆動信号の波形の自由度を広げることができる。
【０１６６】
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】
【０１６７】
【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ヘッドの構成を示す平面透視図
【図４】図３に示したヘッドの立体構造を示す図
【図５】図３に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図
【図６】本例のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図
【図７】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８】図３に示したヘッドの駆動信号を説明する図
【図９】図８に示した駆動信号の他の態様を示す図
【図１０】図３に示したヘッドの集中定数モデルを示す図
【符号の説明】
【０１６８】
１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１、５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５６…振動板、５７…個別電極、５８…アクチュエータ、８０…プリント制御部、８４…ヘッドドライバ、１００，１０２，１０４，１１０，１１２，１１４，１１６…駆動信号、２００…圧力室の集中定数モデル
【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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