(57)【要約】【課題】静電吸引式の液体吐出装置において、単純な構成で所望の位置からの着弾位置のずれを効果的に低減させることが可能な液体吐出装置を提供する。【解決手段】液体吐出装置１００は、並設された複数の電極を含む液体吐出ヘッド１０１と、液体吐出ヘッド１０１と対向する位置に設けられた対向電極１０２と、電極に印加する電圧を制御して、複数の電極のそれぞれを、液体を吐出させる吐出用電極または液体を吐出させない非吐出用電極として駆動する制御部５０１と、を備え、制御部５０１は、非吐出用電極として駆動する電極に印加する電圧の値を、当該電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて調整する。【選択図】図１
2018020448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された複数の電極を含む液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドと対向する位置に設けられた対向電極と、
前記電極に印加する電圧を制御して、前記複数の電極のそれぞれを、液体を吐出させる吐出用電極または液体を吐出させない非吐出用電極として駆動する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記非吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値を、当該電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて調整することを特徴とする、液体吐出装置。
【請求項２】
前記制御部は、調整対象の前記電極に隣接する２つの前記電極のうち一方が前記吐出用電極であり、他方が前記非吐出用電極である場合、前記調整対象の電極に隣接する２つの前記電極がいずれも前記吐出用電極である場合よりも、前記調整対象の電極と前記対向電極との間の電位差が大きくなるように、前記調整対象の電極に印加する電圧の値を調整する、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記制御部は、記録データに基づいて、各電極を前記吐出用電極として駆動するか前記非吐出用電極として駆動するか決定し、前記非吐出用電極として駆動すると決定した前記電極に印加する電圧の値を、当該電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて調整する、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記制御部は、各電極を、記録データに基づいて前記吐出用電極または前記非吐出用電極として駆動する記録電極、または、前記記録データに関わらず前記非吐出用電極として駆動する調整電極に時分割で割り当て、前記調整電極に印加する電圧の値を、当該調整電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて調整する、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記調整電極と、前記対向電極との間の電位差の平均値が、前記調整電極に隣接する２つの前記電極のうち一方が前記吐出用電極であり、他方が前記非吐出用電極である場合、前記調整対象の前記電極に隣接する２つの前記電極がいずれも前記吐出用電極である場合よりも大きくなるように、前記調整電極に印加する電圧の値を調整する、請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記電極は、記録データに基づいて、前記吐出用電極または前記非吐出用電極として駆動される記録電極と、前記記録データに関わらず前記非吐出用電極として駆動される調整電極とを含み、
前記制御部は、前記調整電極に印加する電圧の値を調整する、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記調整電極は、前記記録電極よりも前記対向電極に向かって突出している、請求項６に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
並設された複数の電極を含む液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドと対向する位置に設けられた対向電極と、
記録データに基づいて前記電極に印加する電圧を制御して、前記複数の電極のそれぞれを、液体を吐出させる吐出用電極または液体を吐出させない非吐出用電極として駆動する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値を、液体を吐出可能な吐出閾電圧よりも大きくした後、吐出した液体が前記対向電極の上に配置された記録媒体に着弾するまでに、前記非吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値よりも低くすることを特徴とする、液体吐出装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記吐出用電極として駆動する前記電極に前記吐出閾電圧よりも大きい電圧を印加した後、吐出した液体が前記記録媒体に着弾するまでの間に、前記非吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値を前記吐出閾電圧よりも小さい値まで増加させる、請求項８に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
並設された複数の電極を含む液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドと対向する位置に設けられた対向電極と、を備え、前記電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせることで、液体を吐出させる液体吐出装置の制御方法であって、
前記複数の電極のそれぞれを、液体を吐出させる吐出用電極として駆動するか、液体を吐出させない非吐出用電極として駆動するか決定するステップと、
前記非吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値を、当該電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて決定するステップと、を含むことを特徴とする、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、液体吐出装置および液体吐出装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に代表される液体吐出装置の分野では、静電吸引式と呼ばれる方式がある。静電吸引式の液体吐出装置は、記録電極と対向電極の間に形成される電界によって生じる力で液体を吸引して、記録電極から対向電極に向かって液滴を吐出させる。
液体吐出装置が高画質な記録を行うためには、液滴を記録媒体上で所望の位置に高精度で着弾させることが重要である。しかしながら、静電吸引式の液体吐出装置では、隣接する記録電極間の電界が相互に作用することにより、液滴が飛翔する空間の電位分布が変化して液滴の飛翔軌道が理想的な軌道からずれてしまう現象が生じるという課題がある。このような現象は、電界クロストークと呼ばれる。
この課題に対して、特許文献１には、隣接する記録電極の相互作用が低減するように、記録電極間に電界を遮蔽する導体板を設置する構成が開示されている。特許文献２には、電界クロストークを防止するための様々な構成が開示されている。具体的には、特許文献２には、記録電極と対向電極の間にグリッド電極を設けた構成、記録電極間に遮蔽電極を設けた構成、対向電極を記録電極に対応して個別に設置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３９６６９号公報
【特許文献２】特許第３６９４８６号明細書
【発明の概要】
【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の構成では、ある程度電界クロストークを抑制することができるものの、導体板が記録電極よりも短いため、記録電極の先端部分では電界を遮蔽する効果が小さく、未だ液滴の着弾位置のずれが生じてしまうという課題があった。
特許文献２に開示された構成は、いずれも複雑であるという課題があった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、単純な構成で着弾位置の所望の位置からのずれを効果的に低減させる静電吸引式の液体吐出装置および液体吐出装置の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】
【０００５】
本発明による液体吐出装置は、並設された複数の電極を含む液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドと対向する位置に設けられた対向電極と、前記電極に印加する電圧を制御して、前記複数の電極のそれぞれを、液体を吐出させる吐出用電極または液体を吐出させない非吐出用電極として駆動する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記非吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値を、当該電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて調整することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による液体吐出装置の制御方法は、並設された複数の電極を含む液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドと対向する位置に設けられた対向電極と、を備え、前記電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせることで、液体を吐出させる液体吐出装置の制御方法であって、前記複数の電極のそれぞれを、液体を吐出させる吐出用電極として駆動するか、液体を吐出させない非吐出用電極として駆動するか判断するステップと、前記非吐出用電極として駆動する前記電極に印加する電圧の値を、当該電極に隣接する電極に印加する電圧に基づいて決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、静電吸引式の液体吐出装置において、単純な構成で所望の位置からの着弾位置のずれを効果的に低減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体吐出装置１０の概略構成を示している。
【図２】液体吐出ヘッド１０１の部分拡大斜視図である。
【図３】液体吐出装置１０の機能構成図である。
【図４】液体吐出装置１０における吐出の仕組みを説明するための図である。
【図５】第１の実施形態を説明するための図である。
【図６】比較例１における吐出された液滴の軌跡を示す図である。
【図７】第１の実施形態における吐出された液滴の軌跡を示す図である。
【図８】第２の実施形態を説明するための図である。
【図９】第３の実施形態を説明するための図である。
【図１０】比較例２における吐出された液滴の軌跡を示す図である。
【図１１】第３の実施形態における吐出された液滴の軌跡を示す図である。
【図１２】第４の実施形態を説明するための図である。
【図１３】第４の実施形態における吐出された液滴の軌跡を示す図である。
【図１４】第５の実施形態を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】第５の実施形態における吐出された液滴の軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
本明細書において、「記録」とは、文字、図形など有意の情報を形成する場合のみならず、無意の情報を形成する場合も含む。「記録」は、人間が視覚で認知しうるように情報を顕在化することのみならず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成することや、媒体の加工を行うことを含む。
「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙に加えて、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等であって、インクなどの吐出される液体が定着可能なものを指す。
さらに「液体」とは、上記の「記録」の定義と同様に広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成に用いられ得る電荷を含む現像剤やインクなどの液体を指す。
【００１０】
＜液体吐出装置の構成＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置１０の概略構成を説明する。図１は、液体吐出装置１０の概略構成を示している。液体吐出装置１０は、液体として複数の種類のインクを吐出するインクジェット記録装置である。液体吐出装置１０は、複数の液体吐出ヘッド１０１を有している。液体吐出ヘッド１０１は、ブラックインクを吐出する液体吐出ヘッド１０１Ｋ、シアンインクを吐出する液体吐出ヘッド１０１Ｃ、マゼンタインクを吐出する液体吐出ヘッド１０１Ｍ、イエローインクを吐出する液体吐出ヘッド１０１Ｙを含む。以下、液体吐出ヘッド１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙに共通する事項について説明する場合や、これらを特に区別する必要がない場合、単に液体吐出ヘッド１０１と称する。液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド１０１と対向する位置に設けられた対向電極１０２と、記録媒体送りローラ１０４と、補助ローラ１０５と、記録媒体補給ローラ１０６と、記録媒体補給補助ローラ１０７とをさらに有する。
記録媒体補給ローラ１０６および記録媒体補給補助ローラ１０７は、図示しないトレーから記録媒体１０３の補給を行うと共に、記録媒体補給ローラ１０６および記録媒体補給補助ローラ１０７の間に記録媒体１０３を挟持する。記録媒体１０３は、液体吐出ヘッド１０１と対向電極１０２の間を通り、記録媒体送りローラ１０４と補助ローラ１０５の間に挟持される。記録媒体送りローラ１０４が矢印方向に回転することで、記録媒体１０３は、ｙ方向に搬送される。
図２は、液体吐出ヘッド１０１の部分拡大斜視図である。液体吐出ヘッド１０１は、流路部材２０１と、吐出基板２０２とを有する。流路部材２０１には、溝部２０７が形成されており、吐出基板２０２の先端には、櫛歯状の複数の吐出部２０４が形成されている。各吐出部２０４には、並設された複数の電極である吐出部電極２０３が設けられている。流路部材２０１は、図示しないインク供給手段に接続されており、供給されたインクは、溝部２０７を矢印２０５の方向に沿って流れ、吐出部２０４の先端に導かれる。この液体吐出ヘッド１０１は、−ｚ方向が対向電極１０２に向かうように配置されている。
【００１１】
図３は、液体吐出装置１０の機能構成を示す。液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド１０１と、入出力インターフェース３０１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０３とを有する。液体吐出装置１０はさらに、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０４と、モータドライバ３０５と、駆動用モータ３０６と、ヘッドドライバ３０７とを有する。
ホストコンピュータ３００は、液体吐出装置１０に対して、記録命令などの制御データと記録すべき記録データとを送信すると共に、液体吐出装置１０からステータス情報などを受信する。
入出力インターフェース３０１は、ホストコンピュータ３００から送信された制御データや記録データを受信すると共に、ホストコンピュータ３００に対してステータス情報などを出力する。
ＣＰＵ３０２は、ホストコンピュータ３００の命令に従い液体吐出装置１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ３０３は、制御プログラムやフォントなどのデータが格納された記録装置である。ＲＡＭ３０４は、記録データを一時的に格納する記録バッファや、ＣＰＵ３０２のワークエリアとして使用される記憶装置である。
モータドライバ３０５は、駆動用モータ３０６を駆動するためのドライバである。モータドライバ３０５は、ＣＰＵ３０２からの指示に従い、駆動用モータ３０６の駆動を制御する。駆動用モータ３０６は、記録媒体送りローラ１０４および記録媒体補給ローラ１０６などを駆動する。ヘッドドライバ３０７は、液体吐出ヘッド１０１を駆動するためのドライバであり、ＣＰＵ３０２から出力される指令に従って液体吐出ヘッド１０１を駆動する。
ホストコンピュータ３００から送信された記録データは、入出力インターフェース３０１内の受信バッファ（図示せず）に一時的に格納され、液体吐出装置１０が処理可能な記録データに変換された後、ＣＰＵ３０２に供給される。ＣＰＵ３０２は、ＲＯＭ３０３に格納されている制御プログラムを読み込み、実行することにより、供給された記録データを各インク単位に分割して、ＲＡＭ３０４の記録バッファに一時的に格納する。ＲＡＭ３０４の記録バッファに格納された記録データは、各インクの吐出部２０４の駆動順序に合わせてＣＰＵ３０２に再度読み出される。これにより、記録データは、実際の吐出タイミングに合わせてヘッドドライバ３０７に出力され、対応する液体吐出ヘッド１０１が駆動されてインクが吐出される。このようにして、ＣＰＵ３０２は、吐出部電極２０３に印加する電圧を記録データに基づいて制御することができる。
図４は、吐出状態にある液体吐出ヘッド１０１の断面図である。櫛歯状の吐出部２０４の間にインク４０１が満たされている。この状態で吐出部電極２０３と対向電極１０２との間に電位差を生じさせると、静電気力によりインク４０１中のイオンが対向電極１０２に引き寄せられる。静電気力がインク４０１の表面張力を上回ると、液滴４０２がインク４０１から分離して対向電極１０２に向かって飛翔する。吐出部電極２０３と対向電極１０２との間には、記録媒体１０３が配置されているため、飛翔した液滴４０２は、記録媒体１０３上に着弾する。インク４０１は、高抵抗溶媒中に電荷を保持した粒子が分散したものであってもよい。このようなインク４０１であっても、静電気力により対向電極に引き寄せられるため、同様の効果を示す。このように、液体吐出装置１０は、吐出部電極２０３と対向電極１０２との間の電位差によって生じる静電気力を利用して液体を吐出させる静電吸引方式を採用している。
【００１２】
液体吐出装置１０は、吐出部電極２０３と対向電極１０２との間の電位差を吐出部電極２０３毎に調整することにより、電界クロストークを抑制する。電界クロストークを抑制するのに適した電位差の値は、吐出部２０４の形状やインクの物性、吐出部電極２０３と対向電極１０２との間の距離などの条件によって変わるため、条件ごとに定める必要がある。本願発明者らは、まず、電界クロストークを抑制するための電位差を定めるために、インク４０１が液滴４０２として吐出される電圧値について調べた。吐出部２０４の先端と記録媒体１０３との間の距離は６００μｍであり、記録媒体１０３は金属媒体であり、記録媒体１０３の電位は接地された対向電極１０２と同電位となっている。本実施形態では、吐出部電極２０３に電圧を印加したところ、１２００Ｖを上回ったところで液滴４０２の吐出が生じた。この場合、１２００Ｖ／６００μｍ＝２．０×１０6Ｖ／ｍ以上の電界がかかると、液滴４０２が吐出されることが分かった。この電界が生じる電圧のことを吐出閾電圧Ｖｔと称する。つまり吐出閾電圧Ｖｔは、液体を吐出可能な電圧である。
続いて、パルス状の電圧を吐出部電極２０３に印加した場合の吐出状態について調べた。吐出部電極２０３に１３００Ｖの電圧を２０ｋＨｚの吐出周波数で印加したところ、吐出量約２ｐｌの液滴４０２が吐出された。液滴４０２は正に帯電しており、液滴４０２の飛翔速度および静電場計算から、約３×１０-13Ｃの電荷量を保持していると考えられる。吐出部電極２０３に印加する電圧（＞Ｖｔ）や吐出周波数を変化させても、吐出量および耐電量はほぼ同程度であった。
【００１３】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置１０の一部概略構成を示している。液体吐出装置１０において電界クロストークを抑制するための仕組みに関する簡単な説明のため、ここでは５つの吐出部電極２０３が示されている。５つの吐出部電極２０３のそれぞれを区別して示す場合、以下では吐出部電極２０３の後にそれぞれハイフンと並んだ順に応じた数字とを付加して吐出部電極２０３−１〜５と称する。吐出部電極２０３−１〜５のそれぞれを区別する必要がない場合、単に吐出部電極２０３と称する。吐出部２０４についても同様である。
液体吐出ヘッド１０１は、複数の吐出部電極２０３−１〜５を有している。複数の吐出部電極２０３−１〜５は、記録データに基づいて、液体を吐出する吐出用電極として駆動するか液体を吐出しない非吐出用電極として駆動するかが決定される記録電極である。吐出部電極２０３−１〜５は、それぞれ吐出部２０４−１〜５に備えられている。吐出部電極２０３−１〜５は、コントローラ５０１と接続されており、コントローラ５０１は、電源５０２から供給される電力を用いて吐出部電極２０３−１〜５に電圧を印加する制御部である。液体吐出ヘッド１０１と対向する位置には、対向電極１０２が設けられている。対向電極１０２と各吐出部２０４−１〜５の先端との間には、記録媒体１０３が配置されている。対向電極１０２には、対向電極制御手段として機能するグランド配線５０３が接続されている。対向電極１０２は、接地電位となっている。このため本明細書中において、液体吐出ヘッド１０１の有する電極に印加する電圧の値は、その電極と対向電極１０２との間の電位差となる。
本構成による吐出周波数は２．４ｋＨｚ、記録媒体１０３の搬送速度は８ｉｎｃｈ／ｓｅｃ、記録媒体１０３の搬送方向に３００ｄｐｉの画像を形成する。吐出部２０４の配置密度は３００ｄｏｔ／ｉｎｃｈ、吐出部電極２０３の列方向の幅は１０μｍであり、吐出部電極２０３の先端と吐出部２０４の先端との間の距離は１００μｍであり、吐出部２０４の先端と記録媒体１０３との間の距離は６００μｍである。なお、記録媒体１０３は金属製である。
記録媒体１０３に記録を行う際、コントローラ５０１は、記録データに基づいて、各吐出部電極２０３を吐出用電極として駆動するか、非吐出用電極として駆動するかを決定する。コントローラ５０１は、吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３には吐出閾電圧Ｖｔ以上の電圧、例えば１３００Ｖの電圧を印加する。さらにコントローラ５０１は、非吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３に印加する電圧の値を吐出閾電圧Ｖｔ未満の値の中で調整する。すなわち本実施形態において、調整対象の電極は、記録電極である吐出部電極２０３のうち、非吐出用電極として駆動される電極である。具体的にはコントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３に印加する電圧を、この吐出部電極２０３以外の吐出部電極２０３、例えば調整対象の吐出部電極２０３に隣接する吐出部電極２０３に印加する電圧に基づいて調整する。
コントローラ５０１は、上記の隣接する２つの吐出部電極２０３のうち、一方が吐出用電極であり他方が非吐出用電極である場合、いずれも吐出用電極である場合よりも、調整対象の吐出部電極２０３と対向電極１０２との間の電位差を大きくすることができる。具体的には、コントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３に隣接する吐出部電極２０３がいずれも吐出用電極であり１３００Ｖの電圧を印加する場合、調整対象の吐出部電極２０３に印加する電圧の値を９００Ｖとする。コントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３に隣接する２つの吐出部電極２０３の一方が吐出用電極であり、他方が非吐出用電極である場合、調整対象の吐出部電極２０３に印加する電圧の値を１１００Ｖとする。さらにコントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３に隣接する２つの吐出部電極２０３のいずれも非吐出用電極である場合、調整対象の吐出部電極２０３に印加する電圧の値を１０００Ｖとする。コントローラ５０１は、隣接する吐出部電極２０３が存在しない場合、非吐出用電極が存在する場合と同様に扱うこともできる。したがって、コントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３に隣接する吐出部電極２０３が１つしか存在せず、その吐出部電極２０３が非吐出用電極である場合、調整対象の吐出部電極２０３に印加する電圧の値を１０００Ｖとする。
例えば図５に示す状態では、吐出部電極２０３−１〜５のうち、吐出部電極２０３−３および５が吐出用電極であり、吐出部電極２０３−１、２、および４が非吐出用電極である。コントローラ５０１は、吐出用電極である吐出部電極２０３−３および５に１３００Ｖの電圧を印加する。吐出部電極２０３−１に隣接する吐出部電極２０３が１つしか存在せず、吐出部電極２０３−２が非吐出用電極であるため、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３−１に１０００Ｖの電圧を印加する。吐出部電極２０３−２は、隣接する２つの吐出部電極２０３のうち一方の吐出部電極２０３−１が非吐出用電極であり、他方の吐出部電極２０３−３が吐出用電極であるため、コントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３−２に１１００Ｖとする。吐出部電極２０３−４に隣接する２つの吐出部電極２０３−３および５は、いずれも吐出用電極であるため、コントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３−４に９００Ｖの電圧を印加する。
【００１４】
（第１の実施形態の効果）
本実施形態では、非吐出用電極として駆動される各吐出部電極２０３に印加される電圧の値が、それぞれの吐出部電極２０３に隣接する吐出部電極２０３に印加される電圧に基づいて調整される。
ここで本実施形態の効果について説明するため、非吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３に印加する電圧の値が調整されない比較例１について説明する。比較例１では、液体吐出装置の構成は図５に示す第１の実施形態と同様であり、各吐出部電極２０３に印加する電圧の制御方法が第１の実施形態と異なる。具体的には、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３を吐出用電極として駆動する場合、吐出部電極２０３に１３００Ｖの電圧を印加し、吐出部電極２０３を非吐出用電極として駆動する場合、吐出部電極２０３に１０００Ｖの電圧を印加する。これにより、吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３のみ、吐出閾電圧Ｖｔを上回り、その吐出部電極２０３を備える吐出部２０４から液滴４０２が吐出される。吐出された液滴４０２は、対向電極１０２に引き寄せられて、記録媒体１０３に着弾する。記録媒体１０３に着弾した液滴４０２が画像を形成することになる。
図５に示したように、吐出部電極２０３−３および５が吐出用電極として駆動され、吐出部電極２０３−１，２および４が非吐出用電極として駆動される場合、液滴４０２−３は、吐出部２０４−１側に引きつけられるクーロン力を受ける。このため、液滴４０２−３は直進せず、吐出部２０４−１側にずれた位置に着弾する。この現象により、白スジのような画像不良が発生する。
図６は、本発明の比較例１において、数値計算によって求めた、液滴４０２−３が吐出されてから着弾するまでの軌跡を示している。ここで吐出用電極として駆動される電極および対向電極を固定電位、液体吐出ヘッド１０１の絶縁部分の比誘電率を５．０、液滴４０２−３は２ｐｌの球体とした。吐出部電極２０３からのクーロン力と空気抵抗を考慮して、運動方程式を用いて軌道を求めた。図６の実線は等電位線であり、黒丸は液滴の軌跡である。この場合、液滴４０２−３は、直進した場合の着弾位置から４４μｍ、ずれた位置に着弾した。
【００１５】
第１の実施形態で示したように、非吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３に印加する電圧を調整した場合には、吐出部電極２０３−２に印加した１１００Ｖの電圧と吐出部電極２０３−４に印加した９００Ｖの電圧によって、クーロン力が打ち消しあう。このため、第１の実施形態では、着弾位置のずれ量が比較例１よりも低減すると考えられる。
図７は、本実施形態において、数値計算によって求めた、液滴４０２−３が吐出されてから着弾するまでの軌跡を示している。計算方法等の条件については、比較例１と同様である。本実施形態では、着弾位置のずれ量は１２μｍであり、比較例１における４４μｍよりも低減していることが確認された。
【００１６】
＜第２の実施形態＞
続いて本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る液体吐出装置１０の構成は図１〜図５を用いて説明した第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態との相違点について主に説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る液体吐出装置１０の一部概略構成を示している。本発明の仕組みに関する簡単な説明のため、ここでは５つの吐出部電極２０３が示されている。
本実施形態では、線上に並んだ複数の吐出部電極２０３をグループ分けして、グループ毎に時分割で各吐出部電極２０３を記録データに基づいて駆動する記録電極または記録データに関わらず非吐出用電極として駆動する調整電極に割り当てる。具体的には、複数の吐出部電極２０３を交互にグループＡまたはグループＢにグループ分けしている。そして、グループＡの吐出部電極２０３ＡとグループＢの吐出部電極２０３Ｂとを時分割で交互に記録電極または調整電極に割り当てている。したがって、ある期間において吐出部電極２０３Ａが記録電極に割り当てられている場合、その期間吐出部電極２３０Ｂは調整電極に割り当てられている。そして、次の期間、吐出部電極２０３Ａは調整電極に割り当てられ、吐出部電極２０３Ｂは記録電極に割り当てられる。このときコントローラ５０１は、調整電極に割り当てられた吐出部電極２０３に印加する電圧の値を、この吐出部電極２０３に隣接する吐出部電極２０３に印加する電圧に基づいて調整する。つまり本実施形態において調整対象の電極は、調整電極に割り当てられている吐出部電極２０３である。吐出部電極２０３Ａが調整電極に割り当てられている期間は、吐出部電極２０３Ａに印加する電圧の値は、隣接する吐出部電極２０３Ｂに印加する電圧の値、すなわち隣接する吐出部電極２０３Ｂが吐出用電極であるか非吐出用電極であるかに基づいて調整される。吐出部電極２０３Ｂが調整電極に割り当てられている期間は、吐出部電極２０３Ｂに印加する電圧の値は、隣接する吐出部電極２０３Ａに印加する電圧の値に基づいて調整される。
コントローラ５０１は、調整電極に割り当てられている吐出部電極２０３と対向電極１０２との間の電位差の平均値を調整対象の電極に隣接する２つの吐出部電極２０３に印加される電圧に基づいて調整する。具体的には、調整対象の電極に隣接する２つの吐出部電極２０３のうち一方が吐出用電極であり、他方が非吐出用電極である場合、いずれも吐出用電極である場合よりも上記電位差が大きくなるように、調整対象の電極に印加する電圧を調整する。
図８に示す状態では、吐出部電極２０３Ａが記録電極に割り当てられており、記録データに基づいて駆動されている。吐出部電極２０３Ａ−１は、非吐出用電極として駆動されており、吐出部電極２０３Ａ−３および５は、吐出用電極として駆動されている。吐出部電極２０３Ｂ−２および４は、調整電極に割り当てられており、記録データに関わらず非吐出用電極として駆動されている。ここでコントローラ５０１は、記録データに基づいて駆動される吐出部電極２０３Ａには、吐出用電極および非吐出用電極に対してそれぞれ予め定められた値の電圧を印加する。具体的には、コントローラ５０１は、吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３Ａ−３および５には１３００Ｖの電圧を印加し、非吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３Ａ−１には１０００Ｖの電圧を印加する。さらにコントローラ５０１は、吐出部電極２０３Ｂ−２に印加する電圧を、隣接する吐出部電極２０３Ａ−１および３に印加する電圧に基づいて調整する。そしてコントローラ５０１は、吐出部電極２０３Ｂ−４に印加する電圧を隣接する吐出部電極２０３Ａ−３および５に印加する電圧に基づいて調整する。例えばコントローラ５０１は、調整対象の吐出部電極２０３Ｂに印加する電圧の値を、隣接する２つの吐出部電極２０３Ａのうち、一方が吐出用電極であり他方が非吐出用電極である場合、いずれも吐出用電極である場合よりも大きくすることができる。具体的には、吐出部電極２０３Ａ−１は非吐出用電極であり吐出部電極２０３Ａ−３は吐出用電極であるため、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３Ｂ−２に１１００Ｖの電圧を印加する。吐出部電極２０３Ａ−３および５はいずれも吐出用電極であるため、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３Ｂ−４に９００Ｖの電圧を印加する。なお、図８の状態では該当する吐出部電極２０３が存在しないが、コントローラ５０１は、隣接する吐出部電極２０３がいずれも非吐出用電極として駆動される場合、非吐出用電極に挟まれた吐出部電極２０３に１０００Ｖの電圧を印加する。
吐出部２０４−３から吐出された液滴４０２−３には、吐出部電極２０３Ａ−１に印加した１０００Ｖの電圧と吐出部電極２０３Ａ−５に印加した１３００Ｖの電圧によって、吐出部電極２０３Ａ−１側に引きつけられるクーロン力が発生する。しかしながら、本実施形態では、吐出部電極２０３Ｂ−２に印加した１１００Ｖの電圧と吐出部電極２０３Ｂ−４に印加した９００Ｖの電圧とによって、上記のクーロン力を打ち消すクーロン力が発生するため、着弾位置のずれ量が低減する。図８に示す状態では、第１の実施形態で図７に示した状態と条件が同一となるため、着弾位置のずれ量は１２μｍとなり、比較例１よりもずれ量が低減されている。
【００１７】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る液体吐出装置２０について説明する。液体吐出装置２０の基本的な構成については、第１および第２の実施形態に係る液体吐出装置１０と同様の点については説明を省略し、以下相違点について主に説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る液体吐出装置２０の一部概略構成を示している。本発明の仕組みに関する簡単な説明のため、ここでは３つの吐出部電極２０３が示されている。
上記の第１および第２の実施形態と、比較例１とは、吐出部２０４の配置密度が３００ｄｏｔ／ｉｎｃｈであったのに対して、第３の実施形態では、吐出部２０４の配置密度を１５０ｄｏｔ／ｉｎｃｈとする。各吐出部２０４の間には、吐出された液滴４０２に作用するクーロン力を調整するための吐出部間電極２１０が配置されている。吐出部間電極２１０は、記録データに関わらず非吐出用電極として駆動される調整電極である。
吐出部間電極２１０の先端と記録媒体１０３との間の距離は７００μｍであり、吐出部間電極２１０の先端の位置は、吐出部２０４の先端よりも液体吐出ヘッド１０１の側に１００μｍ近い。吐出部２０４が並んだ方向において、吐出部間電極２１０の幅は２０μｍであり、吐出部間電極２１０の記録媒体１０３が進行する方向の幅は１００μｍである。また、吐出部電極２０３と吐出部間電極２１０は、いずれもコントローラ５０１によって印加される電圧の値を制御される。すなわち、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３に印加する電圧の値を制御する吐出部電極制御手段の機能と、吐出部間電極２１０に印加する電圧の値を制御する吐出部間電極制御手段の機能とを有する。
コントローラ５０１は、吐出部電極２０３−１〜３のそれぞれを、記録データに基づいて駆動する。図９に示した状態では、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３−１を非吐出用電極として駆動するため、１０００Ｖの電圧を印加している。コントローラ５０１は、吐出部電極２０３−３および５を吐出用電極として駆動するため、１３００Ｖの電圧を印加している。本実施形態では、コントローラ５０１は、吐出部間電極２１０に印加する電圧の値を、調整対象の吐出部間電極２１０に隣接する吐出部電極２０３に印加する電圧に基づいて調整する。例えば、コントローラ５０１は、隣接する吐出部電極２０３のうち一方が吐出用電極であり、他方が非吐出用電極である吐出部間電極２１０−２に印加する電圧の値を１１００Ｖとする。さらにコントローラ５０１は、隣接する吐出部電極２０３がいずれも吐出用電極である吐出部間電極２１０−４に印加する電圧の値を９００Ｖとすることができる。これにより、隣接する吐出部電極２０３のうち一方が吐出用電極であり他方が非吐出用電極である場合、隣接する吐出部電極２０３がいずれも吐出用電極である場合よりも、吐出部間電極２１０と対向電極１０２との間の電位差が大きくなる。
本実施形態の効果について説明するため、吐出部間電極２１０に印加する電圧の値を調整せず一定値とした比較例２について説明する。図１０は、比較例２において、数値計算によって求めた、液滴４０２−３が吐出されてから着弾するまでの軌跡を示している。比較例２では、吐出部間電極２１０に印加する電圧の値を１０００Ｖとする。この場合、吐出部電極２０３−１に印加された１０００Ｖの電圧と、吐出部電極２０３−５に印加された１３００Ｖの電圧とに起因して、液滴４０２−３は、吐出部電極２０３−１に引きつけられるクーロン力を受ける。したがって、この液滴４０２−３は、直進した場合の着弾位置からのずれ量が４３μｍとなる。
図１１は、本発明の第３の実施形態において、数値計算によって求めた、液滴４０２−３が吐出されてから着弾するまでの軌跡を示している。この場合、吐出部電極２０３に印加された電圧に起因したクーロン力を打ち消すように、吐出部間電極２１０−２に印加された１１００Ｖの電圧と調整電極２１０−４に印加された９００Ｖの電圧とに起因するクーロン力が発生する。このため、本実施形態では、液滴４０２−３が直進した場合の着弾位置からのずれ量は９．２μｍと低減されることが確認できた。
【００１８】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に係る液体吐出装置３０について説明する。液体吐出装置３０は、液体吐出装置２０と基本的な構成は同じであり、吐出部間電極２１０の形態が液体吐出装置２０と異なる。以下、相違点について主に説明する。
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る液体吐出装置３０の一部の概略構成を示している。本実施形態では、吐出部間電極２１０の先端が吐出部電極２０３の先端よりも対向電極１０２の側に５０μｍ突出している。つまり、吐出部間電極２１０の先端は、吐出部電極２０３の先端よりも対向電極１０２に近い。この場合、吐出部間電極２１０による電界遮蔽効果が大きくなるため、吐出部間電極２１０に印加する電圧の値を液体吐出装置３０よりも小さくしても、着弾位置のずれ量を低減することができる。吐出部間電極２１０は、吐出部電極２０３よりも対向電極１０２の側に突出していればよい。図１２の例では、吐出部間電極２１０の先端よりも吐出部２０４の先端の方が対向電極１０２に近いが、吐出部間電極２１０は、吐出部２０４の先端よりもさらに対向電極１０２の側に突出していてもよい。
本実施形態においても、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３を記録データに基づいて駆動し、吐出部間電極２１０に印加する電圧の値を調整対象の吐出部間電極２１０に隣接する吐出部電極２０３に印加する電圧に基づいて調整する。具体的には、コントローラ５０１は、吐出部電極２０３−１を非吐出用電極として駆動するため１０００Ｖの電圧を印加しており、吐出部電極２０３−３および５を吐出用電極として駆動するため１３００Ｖの電圧を印加している。コントローラ５０１は、隣接する吐出部電極２０３のうち一方が吐出用電極であり他方が非吐出用電極である吐出部間電極２１０−２には１０４０Ｖの電圧を印加する。コントローラ５０１は、隣接する吐出部電極２０３がいずれも吐出用電極である吐出部間電極２１０−４には９６０Ｖの電圧を印加する。図１２には該当する吐出部間電極２１０が存在しないが、両端の吐出部電極２０３が非吐出用電極として駆動される場合、吐出部間電極２１０に１０００Ｖの電圧を印加する。
これにより、吐出部電極２０３−１および５に印加した電圧により発生した、液滴４０２−３を吐出部電極２０３−１の側に引きつけるクーロン力を打ち消すクーロン力を吐出部間電極２１０に印加する電圧により発生させることができる。
図１３は、本発明の第４の実施形態において、数値計算によって求めた、液滴４０２−３が吐出されてから着弾するまでの軌跡を示している。この数値計算によると、液滴４０２−３は、吐出部２０４−３から直進した場合の着弾位置からのずれ量が０．１５μｍとなり、着弾位置のずれ量が第３の実施形態よりもさらに低減されていることが確認できる。
【００１９】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について説明する。第１〜第４の実施形態では、非吐出用電極として駆動する電極に印加する電圧を調整することで吐出部２０４の近傍の電界を調整した。本実施形態では、非吐出用電極に加えて、吐出用電極として駆動する電極に印加する電圧を調整することで、吐出部２０４の近傍の電界を調整する。このとき、液体を吐出する瞬間は、吐出用電極には吐出閾電圧Ｖｔ以上の電圧を印加する必要がある。このため、コントローラ５０１は、液体を吐出してから液滴４０２が対向電極１０２上の記録媒体１０３に着弾するまでの期間において、電極に印加する電圧の値を変化させる。
本実施形態において、液体吐出装置の構成は図５に示した第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。図１４は、本発明の第５の実施形態に係る液体吐出装置の制御方法を説明するためのタイミングチャートである。図１４（ａ）は、吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３の電位を示しており、図１４（ｂ）は、非吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３の電位を示している。コントローラ５０１は、記録データに基づいて、吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３には、吐出閾電圧Ｖｔ以上の電圧、例えば１３００Ｖの電圧を印加する。このときコントローラ５０１は、非吐出用電極として駆動する吐出部電極２０３には、吐出閾電圧Ｖｔ未満の電圧、例えば１０００Ｖの電圧を印加する。
液体が吐出された後、吐出された液体が記録媒体１０３上に着弾するまでの間に、コントローラ５０１は、吐出用電極および非吐出用電極に印加する電圧の値を変化させる。つまり本実施形態において調整対象の電極は、全ての記録電極である。具体的には、コントローラ５０１は、吐出用電極に印加する電圧の値を１３００Ｖから９００Ｖに変化させ、非吐出用電極に印加する電圧の値を１０００Ｖから１１００Ｖに増加させる。電圧を変化させるタイミングは、ここでは液体を吐出させる吐出信号が入力されてから１０μｓ後とした。また非吐出用電極に印加する電圧の値は、吐出閾電圧Ｖｔ未満の値の中で調整される。これにより、液体を吐出した後、吐出した液体が記録媒体１０３に着弾するまでの間に、吐出用電極の電位は非吐出用電極の電位よりも低くなる。したがって、液体を吐出する際に生じていたクーロン力を打ち消すクーロン力が発生するため、着弾位置のずれ量が低減される。
図１５は、本発明の第５の実施形態において、数値計算によって求めた、液滴４０２−３が吐出されてから着弾するまでの軌跡を示している。この数値計算によると、液滴４０２−３は、吐出部２０４−３から直進した場合の着弾位置からのずれ量が２．１μｍとなり、着弾位置のずれ量が図６に示した比較例１よりも低減されていることが確認できる。
【００２０】
以上説明したように、本発明の第１〜第５の実施形態に係る液体吐出装置によれば、電極に印加する電圧の値を制御することにより、吐出した液体に作用するクーロン力を打ち消して、液滴の着弾位置のずれ量を抑制することができる。したがって、単純な構成で所望の位置からの着弾位置のずれを効果的に低減させることが可能である。
【００２１】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。各実施形態には、発明特定事項の代表的な組み合わせを示しているが、これらの各発明特定事項は、任意の組み合わせで用いることができる。
また上記実施形態では、吐出部電極２０３および吐出部間電極２１０はいずれも同一のコントローラ５０１によって制御されることとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、吐出部電極２０３を制御する吐出部電極制御手段と、吐出部間電極２１０を制御する吐出部間電極制御手段とは異なる部材により実現されてもよい。
また、本願発明は、上記実施形態で説明した液体吐出装置の機能を実現するための、液体吐出装置の制御方法としても実現することができる。液体吐出装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムや、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することがでる。また上記のコンピュータプログラムは、例えば通信ネットワークを介して配信してもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１０        液体吐出装置
１０１      液体吐出ヘッド
１０２      対向電極
１０３      記録媒体
２０３      吐出部電極
２０４      吐出部
５０１      コントローラ
【図１】
2018020448.tif 000003
【図２】
2018020448.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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