(57)【要約】【課題】液体の循環と、ノズルに形成された液体のメニスカスの振動とを独立して行う。【解決手段】個別流路は、ノズル、圧力室、ノズルと圧力室とを接続するディセンダ流路、圧力室とマニホールド流路とを接続する絞り流路、ディセンダ流路とマニホールド流路とを接続する循環用流路とを有する。ノズルに形成されたインクのメニスカスを振動させるときには、圧力室内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータを、圧力室及び圧電アクチュエータを共振させる第１共振周波数Ｆ１で駆動する。個別流路とマニホールド流路との間でインクを循環させるときには、圧電アクチュエータを、ディセンダ流路を共振させる第２共振周波数Ｆ２で駆動する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の個別流路と、
前記複数の個別流路が接続される共通流路と、を備え、
各個別流路は、
ノズルと、圧力室と、前記ノズルと前記圧力室とを接続するディセンダ流路と、前記圧力室と前記共通流路とを接続する絞り流路と、前記ディセンダ流路と前記共通流路とを接続する循環用流路と、を有し、
前記圧力室内の液体に圧力を付与す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装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、前記個別流路のうち前記アクチュエータを加えた前記圧力室が共振する第１共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、
前記圧力室及び前記循環用流路を通して液体を循環させるときには、前記駆動装置に、前記個別流路のうち前記ディセンダ流路が共振する第２共振周波数で前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計は、前記絞り流路のコンプライアンス、及び、前記ディセンダ流路のコンプライアンスよりも大きく、前記ノズル内の液体のメニスカスのコンプライアンスよりも小さく、
前記第１共振周波数は、前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計に応じた共振周波数であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記ディセンダ流路のコンプライアンスは、前記循環用流路のコンプライアンスよりも大きく、
前記第２共振周波数が、前記ディセンダ流路のコンプライアンスに応じた周波数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記ディセンダ流路のコンプライアンスが、前記圧力室のコンプライアンスと前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計よりも小さく、
前記第２共振周波数が、前記第１共振周波数よりも高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記アクチュエータを、前記第２共振周波数で駆動させた後に第１共振周波数で駆動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第２共振周波数で駆動させた後の循環が持続している間、前記アクチュエータを第１共振周波数で駆動させることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第２共振周波数での前記アクチュエータの駆動と、第１共振周波数での前記アクチュエータの駆動とを交互に繰り返し行わせることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、矩形波を用いて前記第１共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、
前記循環用流路を通して前記圧力室内の液体を循環させるときには、前記駆動装置に、台形波を用いて前記第２共振周波数で前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記循環用流路は、前記ノズルよりも、イナータンスが大きいこと特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記循環用流路は、前記ノズルよりも、流路抵抗をイナータンスで除した値である減衰係数が小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の記録ヘッドでは、圧電素子を駆動させると、圧力発生室のインクはノズルから吐出されるのと同時に、その一部が循環用通路を介してリザーバーに戻る。すなわち、リザーバーと圧力発生室との間で、インクは循環できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-71485号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、例えば、インクに沈降が生じている場合には、インクの循環により、沈降を解消させることができる。また、インクが吐出されない程度に圧電素子を駆動させると、ノズルにおいて、インクのメニスカスが振動する。そのため、インクの増粘が生じている場合には、この振動によって、増粘の解消もできる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の記録ヘッドでは、圧電素子を駆動すると、インクの循環と、メニスカスの振動とが同時に生じる。そのため、例えば、インクの沈降を解消するためにインクを循環させると、ノズルに形成されたインクのメニスカスは振動され続ける。このとき、沈降の解消は、増粘の解消以上の時間を要することが多い。メニスカスを挟んで、インク側では増粘したインクが新鮮なインクで希釈される傍ら、大気側ではメニスカスからインクの揮発成分が放出されていく。その結果、記録ヘッド内全体では、インクの増粘が進み、吐出特性が変化する虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、液体の循環と、ノズルに形成されたメニスカスの振動とを独立して行うことが可能な液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る液体吐出装置は、複数の個別流路と、前記複数の個別流路が接続される共通流路と、を備え、各個別流路は、ノズルと、圧力室と、前記ノズルと前記圧力室とを接続するディセンダ流路と、前記圧力室と前記共通流路とを接続する絞り流路と、前記ディセンダ流路と前記共通流路とを接続する循環用流路と、を有し、前記圧力室内の液体に圧力を付与す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装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、記個別流路のうち前記アクチュエータを加えた前記圧力室が共振する第１共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、前記圧力室及び前記循環用流路を通して液体を循環させるときには、前記駆動装置に、記個別流路のうち前記ディセンダ流路が共振する第２共振周波数で前記アクチュエータを駆動させる。
【０００８】
本発明では、アクチュエータを第１共振周波数及び第２共振周波数のいずれかで選択的に駆動することにより、ノズル内に形成された液体のメニスカスの振動と、液体の循環とを独立に行わせることができる。共振周波数を使い分けることで、ノズル近傍の増粘解消と、流路内の沈降解消の２つの効果が効果的な状態で得られる。
【０００９】
第２の発明に係る液体吐出装置は、第１の発明に係る液体吐出装置において、前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計は、前記絞り流路のコンプライアンス、及び、前記ディセンダ流路のコンプライアンスよりも大きく、前記ノズル内の液体のメニスカスのコンプライアンスよりも小さく、前記第１共振周波数は、前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計に応じた共振周波数である。
【００１０】
圧力室のコンプライアンスと圧電アクチュエータのコンプライアンスとの合計が、絞り流路のコンプライアンス、ディセンダ流路のコンプライアンスよりも大きく、ノズル内の液体のメニスカスのコンプライアンスよりも小さい場合には、第１共振周波数を、圧力室のコンプライアンスと圧電アクチュエータのコンプライアンスとの合計に応じた共振周波数とすることができる。
【００１１】
第３の発明に係る液体吐出装置は、第１又は第２の発明に係る液体吐出装置において、前記ディセンダ流路のコンプライアンスは、前記循環用流路のコンプライアンスよりも大きく、前記第２共振周波数が、前記ディセンダ流路のコンプライアンスに応じた周波数である。
【００１２】
ディセンダ流路のコンプライアンスが循環用流路のコンプライアンスよりも大きい場合には、第２共振周波数を、ディセンダ流路のコンプライアンスに応じた共振周波数とすることができる。
【００１３】
第４の発明に係る液体吐出装置は、第１〜第３のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記ディセンダ流路のコンプライアンスが、前記圧力室のコンプライアンスと前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計よりも小さく、前記第２共振周波数が、前記第１共振周波数よりも高い。
【００１４】
一般に、コンプライアンスが小さいほど、共振周波数が高い。本発明では、ディセンダ流路のコンプライアンスが、圧力室のコンプライアンスとアクチュエータのコンプライアンスとの合計よりも小さいため、第２共振周波数を第１共振周波数よりも高い周波数とすることができる。また、周波数が高い第２共振周波数での駆動は、液体を循環させるときの液体の流れを速くでき、液体の沈降の解消を効率よく行うことができる（第２共振周波数が低いと、液体を循環させるときの液体の流れが遅くなり、液体の沈降が解消されない虞がある）。
【００１５】
第５の発明に係る液体吐出装置は、第１〜第４のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記アクチュエータを、前記第２共振周波数で駆動させた後に第１共振周波数で駆動させる。
【００１６】
アクチュエータを第２共振周波数で駆動させると、液体が循環するが、この駆動をやめても循環は暫く持続する。そこで、本発明では、アクチュエータを第２共振周波数で駆動させた後に、第１共振周波数で駆動させる。ノズル内では、メニスカスの振動により、増粘した液体が撹拌される。駆動停止後も循環は持続しているので、撹拌された液体は、循環による液体の流れに乗って拡散される。これにより、ノズル内の液体は、増粘を素早く解消することができる。
【００１７】
第６の発明に係る液体吐出装置は、第５の発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第２共振周波数で駆動させた後の循環が持続している間、前記アクチュエータを第１共振周波数で駆動させる。
【００１８】
本発明では、アクチュエータを第２共振周波数で駆動させた後の循環が持続している間、アクチュエータを第１共振周波数で駆動させてメニスカスを振動させることにより、メニスカスの振動によって攪拌された液体を、循環による液体の流れに乗せて拡散させることができる。
【００１９】
第７の発明に係る液体吐出装置は、第５又は第６の発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第２共振周波数での前記アクチュエータの駆動と、第１共振周波数での前記アクチュエータの駆動とを交互に繰り返し行わせる。
【００２０】
本発明では、ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、第２共振周波数でのアクチュエータの駆動に続く第１共振周波数での駆動を繰り返すことにより、ノズル内の液体は、増粘を素早く解消させることができる。
【００２１】
第８の発明に係る液体吐出装置は、第１〜第７のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、矩形波を用いて前記第１共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、前記循環用流路を通して前記圧力室内の液体を循環させるときには、前記駆動装置に、台形波を用いて前記第２共振周波数で前記アクチュエータを駆動させる。
【００２２】
ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときは、矩形波を用いて第１共振周波数でアクチュエータを駆動させる。液体を循環させるときには、台形波を用いて第２共振周波数でアクチュエータを駆動する。第２共振周波数の台形波は、第２共振周波数の矩形波と比較して、第２共振周波数以外の正弦波の周波数成分が小さいため、液体の循環時に、ノズルに形成された液体のメニスカスを不必要に振動させてしまうのを防止することができる。
【００２３】
第９の発明に係る液体吐出装置は、第１〜第８のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記循環用流路は、前記ノズルよりも、イナータンスが大きい。
【００２４】
本発明では、循環用流路のイナータンスが、ノズルのイナータンスよりも大きいため、アクチュエータを駆動させてノズルから液体を吐出させるときに、圧力室内で発生した圧力を効率よくノズルに伝達することができる。
【００２５】
第１０の発明に係る液体吐出装置は、第１〜第９のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記循環用流路は、前記ノズルよりも、流路抵抗をイナータンスで除した値である減衰係数が小さい。
【００２６】
ノズルから続けて液体を吐出するときには、吐出特性を安定させるために、液体の吐出の後、ノズルに形成された液体のメニスカスの振動が十分に減衰してから、次の液体の吐出を行うことが好ましい。本発明では、ノズルの減衰係数が大きいため、ノズルからの液体の吐出時に、メニスカスの振動が速やかに減衰する。これにより、ノズルから液体を吐出させる時間間隔を短くすることができる。また、循環用流路の減衰係数が小さいため、液体を循環させるときに、循環用流路内においての液体の圧力が減衰しにくく、液体の循環を効率よく持続させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、ノズル内に形成された液体のメニスカスの振動と、液体の循環とを独立に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの平面図である。
【図３】（ａ）は図２に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のノズル部分の拡大図である。
【図４】は第１実施形態のプリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】個別流路及び圧電アクチュエータの等価回路である。
【図６】等価回路を用いて算出した、圧電アクチュエータの駆動周波数と、ノズルのメニスカス及び循環用流路におけるゲインとの関係を示す図である。
【図７】（ａ）はノズルからインクを吐出させるときに個別電極に付与する駆動信号を示す図であり、（ｂ）はメニスカスを振動させるときに個別電極に付与する駆動信号を示す信号であり、（ｃ）はインクを循環させるときに個別電極に付与する駆動信号を示す図である。
【図８】変形例１において、ノズル内のインクの増粘を解消させるための処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】変形例２において、ノズル内のインクの増粘を解消させるための処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態に係るプリンタ１（本発明の「液体吐出装置」）は、キャリッジ２と、インクジェットヘッド３と、プラテン４と、搬送ローラ５、６と、を備えている。
【００３１】
キャリッジ２は、走査方向に延びた２本のガイドレール７、８に支持されている。キャリッジ２は、図示しないギヤ等を介してキャリッジモータ５６（図４参照）に接続されている。キャリッジモータ５６が駆動されると、キャリッジ２がガイドレール７、８に沿って走査方向に移動する。なお、以下では、図１に示すように、走査方向の右側及び左側を定義して説明を行う。
【００３２】
インクジェットヘッド３は、キャリッジ２に搭載され、キャリッジ２とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド３は、いわゆるシリアルヘッドである。インクジェットヘッド３は、その下面が吐出面３ａであり、複数のノズル１５が形成されている。複数のノズル１５は、走査方向と直交する搬送方向に並んでノズル列９を構成している。吐出面３ａには、４つのノズル列９が、走査方向に沿って並ぶ。各ノズル列９は、走査方向の一番右側から左に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの顔料インクに対応している。
【００３３】
プラテン４は、吐出面３ａと対向し、走査方向における記録用紙Ｐ全体を下方から支持する。搬送ローラ５、６はいずれもローラ対であり、インクジェットヘッド３及びプラテン４を搬送方向に挟んで配置されている。搬送ローラ５、６は、図示しないギヤ等を介して搬送モータ５７（図４参照）に接続されている。搬送モータ５７が駆動されると、搬送ローラ５、６が回転して、記録用紙Ｐが搬送方向に搬送される。
【００３４】
＜インクジェットヘッド＞
次に、インクジェットヘッド３について説明する。インクジェットヘッド３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズル１５、圧力室１０等を含むインク流路が形成された流路ユニット２１と、圧力室１０内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ２２とを備えている。なお、図３（ａ）は、図２に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【００３５】
流路ユニット２１は、６枚のプレート３１〜３６の積層体である。内部には、複数の個別流路２０と、４つのマニホールド流路１１とが形成されている。
【００３６】
複数の個別流路２０は、搬送方向に配列されて、個別流路列１９を構成している。ここでは、４つの個別流路列１９が、走査方向に沿って並んでいる。各個別流路２０は、ノズル１５と、圧力室１０と、絞り流路１２と、ディセンダ流路１４に加え、循環用流路１６を有する。
【００３７】
ノズル１５は、プレート３６に、これを貫通して形成されている。そして、プレート３６の下面は、全てのノズルが開口し、インクジェットヘッド３の吐出面３ａである。圧力室１０は、プレート３１に、これを貫通して形成されている。圧力室１０は、走査方向を長手方向とする略矩形の平面形状を有し、走査方向の右端部においてノズル１５と上下方向に重なっている。
【００３８】
絞り流路１２は、２つのプレート３２、３３に跨がって形成されている。走査方向において、絞り流路１２は、プレート３３の上面に沿って延び、一端が圧力室１０の左端部に繋がる。他端は、マニホールド流路１１（後述）に接続する。ディセンダ流路１４は、プレート３２〜３５に、これらを貫通して形成されている。ディセンダ流路１４は、圧力室１０の走査方向の右端部を、ノズル１５と上下に接続する。循環用流路１６は、プレート３５に形成され、その下面に沿って走査方向に延びる。循環用流路１６は、ディセンダ流路１４の下端部を、マニホールド流路１１（後述）に接続している。
【００３９】
４つのマニホールド流路１１は、２つのプレート３４、３５を貫通して形成されている。１つのマニホールド流路１１が、１つの個別流路列１９に対応する。それぞれが、個別流路列１９に沿って延び、走査方向に並んでいる。走査方向において、各マニホールド流路１１は、対応するノズル１５及び循環用流路１６の左側に位置し、圧力室１０の左半部及び絞り流路１２と上下に重なる。このとき、マニホールド流路１１は、左端部が対応する絞り流路１２の左端と接続され、右端が循環用流路１６の左端と接続されている。また、各マニホールド流路１１は、搬送方向の上流側端部が、４つのプレート３１〜３５を貫いて上下に延びている。その上端の開口が、インク供給口１１ａである。
【００４０】
インク供給口１１ａには、外部配管（例えば、チューブ等）を介して、インクカートリッジ（不図示）が接続されている。これにより、インクカートリッジに貯留されたインクが、インク供給口１１ａからマニホールド流路１１に供給される。４つのインク供給口１１ａは、走査方向に並んで、１つの供給口列を構成している。
【００４１】
圧電アクチュエータ２２は、図３に示すように、２つの圧電層４１、４２と、１つの共通電極４３と、複数の個別電極４４とを有する。圧電層４１、４２は、チタン酸ジルコン酸鉛が主成分の圧電材料である。圧電層４１は、流路ユニット２１（プレート３１）の上面に固定され、圧力室１０の開口を封止する。つまり、圧電層４１は、複数の圧力室１０の側壁を構成する。
【００４２】
共通電極４３は、２つの圧電層４１、４２に挟まれている。個別電極４４は、圧電層４２の上面に形成され、圧力室１０と１：１の位置関係で配置されている。
【００４３】
制御装置５０は、印刷指令に基づいて、ドライバＩＣ５８(本発明の「駆動装置」、図４参照)を制御する。印刷開始前の待機状態では、両電極４３、４４は、グランド電位をとっている。
【００４４】
インクの吐出に際して、両電極４３、４４間には、ドライバＩＣ５８から駆動信号が印加される。このとき、個別電極４４は、グランド電位ＧＮＤ及び駆動電位Ｖａの一方を選択的にとる。共通電極４３は、常にグランド電位ＧＮＤにある。両電極４３、４４間の圧電層４２は、分極された活性部であり、厚み方向（分極方向）に電界が印加されると面方向に縮む。圧電層４１は、自発的に変位しない。
【００４５】
そのため、個別電極４４が駆動電位Ｖａをとると（電界が印加されると）、単位アクチュエータ（電極を含む圧電層４１、４２の圧力室１０と重なる部分）は、圧力室１０側に凸に変形する。圧力室１０は容積が急減し、内部のインクが加圧される。この圧力波は、流路各所の振動を伴いながら、ノズル１５にまで至る。ノズル１５からは、インクが吐出されることになる。続いて、個別電極４４は、グランド電位をとる。これにより、単位アクチュエータは、変形前の状態に戻る。画像データに基づいて、この凸状変形とその回復が繰り返され、印刷が遂行される。
【００４６】
＜制御装置＞
次に、プリンタ１の制御を行う制御装置５０について説明する。図４に示すように、制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、フラッシュメモリ５４、ＡＳＩＣ（Application Specified Integrated Circuit）５５等からなり、キャリッジモータ５６、搬送モータ５７、ドライバＩＣ５８等の動作を制御する。
【００４７】
なお、図４では、ＣＰＵ５１を１つだけ図示しているが、制御装置５０は、１つのＣＰＵ５１を有し、この１つのＣＰＵ５１が処理を一括して行ってもよいし、複数のＣＰＵ５１を有し、これら複数のＣＰＵ５１が処理を分担して行ってもよい。また、図４では、ＡＳＩＣ５５を１つだけ図示しているが、制御装置５０は、１つのＡＳＩＣ５５を有し、この１つのＡＳＩＣ５５が処理を一括して行ってもよいし、複数のＡＳＩＣ５５を有し、これら複数のＡＳＩＣ５５が処理を分担して行ってもよい。
【００４８】
＜個別流路及び圧電アクチュエータの等価回路＞
次に、個別流路２０及び圧電アクチュエータ２２について説明する。これらは、図５に示すように、等価回路６０で表すことができる。等価回路６０において、ＲAPA、ＲDES、ＲNOZ及びＲCIRは、それぞれ、絞り流路１２、ディセンダ流路１４、ノズル１５及び循環用流路１６の流路抵抗である。また、ＬAPA、ＬDES、ＬNOZ及びＬCIRは、それぞれ、絞り流路１２、ディセンダ流路１４、ノズル１５及び循環用流路１６のイナータンスである。ＣAPA、ＣCAV、ＣPZT、ＣDES、ＣCIR及びＣNOZは、それぞれ、絞り流路１２、圧力室１０、圧電アクチュエータ２２、ディセンダ流路１４、循環用流路１６、及び、ノズル１５に形成されたインクのメニスカスＭ（図３（ｃ）参照）のコンプライアンスである。
【００４９】
なお、圧力室１０の流路抵抗は、ＲAPA、ＲDES、ＲNOZ及びＲCIRと比較して、無視できるほどに小さい。圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２のイナータンスも、ＬAPA、ＬDES、ＬNOZ及びＬCIRと比較して、無視できるほどに小さい。そこで、図５では、これらの図示を省略している。
【００５０】
また、イナータンスに関して、ＬDESは、ＬNOZより大きい。コンプライアンスに関しては、ＣCAVとＣPZTとの合計［ＣCAV＋ＣPZT］が、ＣAPA及びＣDESより大きい。また、［ＣCAV＋ＣPZT］はＣNOZより小さい。さらに、ＣAPA及びＣCIRは、ＣCAV、ＣPZT及びＣDESと比較して、十分に小さい。減衰係数Ｒ／Ｌについて、循環用流路１６の減衰係数ＲCIR／ＬCIRは、ノズル１５の減衰係数ＲNOZ／ＬNOZよりも小さい。なお、減衰係数Ｒ／Ｌは、特定の流路部分において、加えられた振動の減衰のしやすさを表す。
【００５１】
ここで、等価回路６０を用いて、ノズル１５のメニスカスＭ及び循環用流路１６におけるゲインを求めてみた。圧電アクチュエータ２２は、その駆動周波数を１０ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲で変えた。図６に計算結果の一例を示す。この例では、メニスカスＭに関して、その周波数プロファイルは、１００ｋＨｚ付近に一番高いゲインを示す。循環用流路１６は、７５０ｋＨｚ付近に一番高いゲインを示す。ゲインの高い周波数は、前者が圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２に関する一次の共振周波数(本発明の「第１共振周波数」)に相当し、後者は循環用流路１６に関する一次の共振周波数(本発明の「第２共振周波数」)に相当している。
【００５２】
本実施形態では、インクを吐出させるとき、圧電アクチュエータ２２が、特定の周波数で駆動される点に特徴がある。制御装置５０は、ドライバＩＣ５８を制御して、図７（ａ）に示すように、駆動信号を個別電極４４に印加する。駆動信号は、複数の電圧パルスからなり、その周波数が第１共振周波数Ｆ１である。電圧パルスは、矩形パルスであって、電位がグランド電位ＧＮＤと電位Ｖａ（≠０）の間で切り換わる。
【００５３】
第１共振周波数Ｆ１は、圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２が共振する周波数である。ここで、第１共振周波数Ｆ１は、［ＣCAV＋ＣPZT］に応じた共振周波数である。［ＣCAV＋ＣPZT］は、ＣAPA及びＣDESと差が大きく、この周波数で駆動されると、もっぱら圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２が効率的に振動することになる。同時に、ノズル１５からは、効率的にインクが吐出することにもなる。
【００５４】
＜メニスカスの振動＞
一方、インクが吐出されない状態が続くと、ノズル１５では、インクが増粘する。インクの増粘は、吐出特性の変動を招く。そこで、メニスカスＭを振動して、ノズル１５近傍のインクを攪拌する。
【００５５】
メニスカスＭを振動させるときも、圧電アクチュエータ２２が、第１共振周波数Ｆ１で駆動される。制御装置５０は、ドライバＩＣ５８を制御して、図７（ｂ）に示すように、駆動信号を個別電極４４に印加する。矩形の電圧パルスが駆動信号を構成し、その電位はグランド電位ＧＮＤと電位Ｖｂ（＜Ｖａ）の間で切り換わる。これにより、インクは吐出せずに、メニスカスＭが振動する。ノズル１５近傍のインクは攪拌され、その増粘が解消されることになる。
【００５６】
＜インクの循環＞
さらに、長期間の放置により、インク中の顔料粒子が沈降してしまう。インク成分の沈降は、不吐出さえ招く虞がある。これに対して、本実施形態では、個別流路２０とマニホールド流路１１との間で、インクを循環させる。
【００５７】
インクを循環させるとき、圧電アクチュエータ２２は、第２共振周波数Ｆ２で駆動される。制御装置５０は、ドライバＩＣ５８を制御して、図７（ｃ）に示すように、駆動信号を個別電極４４に印加する。台形の電圧パルスが駆動信号を構成し、その電位はグランド電位ＧＮＤと電位Ｖｃの間で切り換わる。これにより、マニホールド流路１１のインクは、絞り流路１２から圧力室１０、ディセンダ流路１４と流入する。ディセンダ流路１４に至ったインクは、循環用流路１６を介して、マニホールド流路１１に戻る。このインクの循環により、顔料粒子の沈降が解消されることになる。
【００５８】
一般に、コンプライアンスが小さいほど、対応する共振周波数が高くなる。本実施形態では、ＣDESが［ＣCAV＋ＣPZT］がよりも小さい。これに対応して、ＣDESに応じた第２共振周波数Ｆ２は、［ＣCAV＋ＣPZT］に応じた第１共振周波数Ｆ１よりも高い共振周波数となっている。具体的には、第１共振周波数Ｆ１は１００ｋＨｚ程度であり、第２共振周波数Ｆ２は７５０ｋＨｚ程度である。
【００５９】
ここで、圧電アクチュエータ２２をある周波数で駆動する場合、周波数が第１共振周波数Ｆ１であれば、外部から投入されるエネルギーは、圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２の振動に効果的に使われる。周波数が第２共振周波数Ｆ２であれば、投入エネルギーは、ディセンダ流路１４の振動に効果的に使われる。これ以外の周波数の場合、投入エネルギーは、いろいろな流路部分の振動に分散される。
【００６０】
通常、顔料粒子の沈降解消に必要な時間は、インクの増粘解消に必要な時間よりも長い。第２共振周波数Ｆ２以外の周波数で沈降解消（インクの循環）を行うと、メニスカスＭは、必要以上に長時間の振動に晒されることになる。インクジェットヘッド３全体では、却って、インクの増粘が助長される虞がある。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、圧電アクチュエータ２２を、第２共振周波数Ｆ２で駆動させる。ディセンダ流路１４が共振する一方、メニスカスＭの振動が極力抑えられた状態で、インクを循環させることができる。
【００６２】
さらに、駆動周波数を使い分けることにより、ノズル１５近傍の増粘解消と、インク流路内の沈降解消とが、効果的な状態で実現される。
【００６３】
なお、沈降解消は、インクの流速に影響される。駆動周波数が高いほど、循環時の流速は速く、解消時間は短くて済む。流速が遅いと、沈降の解消不能が心配される。これに対して、本実施形態では、より高い第２共振周波数Ｆ２（＞Ｆ１）が、インクの循環用駆動周波数であり、沈降の解消を効率よく行うことができる。
【００６４】
また、インクを循環させるときには、駆動信号に台形波を用いている。駆動信号には、含まれる第２共振周波数Ｆ２以外の正弦波の周波数成分が少ない。そのため、インクを循環させる際に、投入エネルギーは、ディセンダ流路１４の振動に効果的に使われることになる。
【００６５】
また、一般に、イナータンスが大きいほど、流路内の液体は変位しにくい（位置が維持されやすい）。本実施形態では、ＬCIRが、ＬNOZよりも大きい。これにより、圧電アクチュエータ２２を駆動してメニスカスＭを振動させたいとき、圧力室１０内で発生した圧力が、効率よくノズル１５に伝わる。循環用流路１６もディセンダ流路１４と連通しているが、ＬCIR＞ＬNOZの関係より、この圧力は循環用流路１６に伝わり難い。とりわけ、第１共振周波数Ｆ１で駆動すれば、投入エネルギーが圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２の振動に使われ易い分、この傾向が促進される。
【００６６】
また、ノズル１５から続けてインクを吐出させるときは、インクの安定吐出の観点から、インクの吐出直前は、メニスカスＭの残留振動が十分に減衰していることが好ましい。本実施の形態では、ノズル１５の減衰係数ＲNOZ／ＬNOZが大きい。メニスカスＭの残留振動は、速やかに減衰する。これにより、インクの吐出間隔を短くできる。
【００６７】
一方で、本実施形態では、循環用流路１６の減衰係数ＲCIR／ＬCIRは、小さい。インクを循環させる際には、インクを変位させる力が減衰しにくく、インクの循環を効率よく持続できる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の限りにおいて様々な変更が可能である。
【００６９】
上述の実施形態では、インクの増粘を解消する際、単に圧電アクチュエータ２２を第１共振周波数Ｆ１で駆動させたが、これには限られない。
【００７０】
例えば、変形例１では、インクの増粘を解消するために、図８に示す動作手順に従う。制御装置５０は、まず、圧電アクチュエータ２２を第２共振周波数Ｆ２で駆動させる。これにより、インクが循環する（Ｓ１０１）。続いて、所定時間Ｔの間、圧電アクチュエータ２２を第１共振周波数Ｆ１で駆動させる。これにより、メニスカスＭが振動する（Ｓ１０２）。
【００７１】
ここで、Ｓ１０１の駆動をやめても、しばらくはインクの循環が持続する。したがって、メニスカス振動の前にインクの循環を行うと、メニスカスＭの振動で攪拌されたインクを、残存するインクの流れに乗せて拡散できる。これにより、ノズル１５近傍では、増粘したインクが新鮮なインクに素早く置換される。
【００７２】
また、変形例１では、インクの循環が持続する所定時間Ｔの間、第１共振周波数Ｆ１での駆動を行うとしてもよい。これにより、インクの循環が残存している間、メニスカスＭが振動される。したがって、投入エネルギーをメニスカス振動に効果的に使いつつ、攪拌された増粘インクを、残存するインクの流れに乗せて拡散させることができる。
【００７３】
変形例２では、インクの循環とメニスカスＭの振動とを、交互にＮａ回繰り返す。図９に示すように、制御装置５０は、まず、回数Ｎを０にリセットする（Ｓ２０１）。続いて、変形例１のＳ１０１と同様、インクを循環させる（Ｓ２０２）。このとき、圧電アクチュエータ２２は、第２共振周波数Ｆ２で駆動される。インクの循環が所定時間Ｔ１続いた後、制御装置５０は、変形例１のＳ１０２と同様、動作をメニスカスＭの振動に切り替える（Ｓ２０３）。圧電アクチュエータ２２の駆動は、第１共振周波数Ｆ１で行われ、所定時間Ｔ２だけ継続される。所定時間Ｔ２だけ継続すると、制御装置５０は、回数Ｎを１増加（［Ｎ＋１］に更新）させ（Ｓ２０４）、回数ＮがＮａ未満の場合には（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０２に戻り、回数ＮがＮａに達したときに（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００７４】
変形例２では、インクの循環と、それに続くメニスカスの振動とが、複数回繰り返されるため、インクの沈降や増粘を確実に解消させることができる。
【００７５】
また、変形例１、２では、メニスカス振動の前に、インクの循環を行った。このとき、メニスカス振動は、インクの流れが残存中に開始される。メニスカス振動の停止は、インクの流れの残存中であってもよいし、この流れが途切れた後でもよい。なお、メニスカス振動は、インクの循環を停止した直後に開始すれば、残存するインクの流れによるインクの素早い置換効果を享受できる。
【００７６】
また、上述の実施形態では、インクを循環させるときに、圧電アクチュエータ２２を、台形波の駆動信号で駆動したが、これには限られない。例えば、駆動信号に矩形波を用いても良い。
【００７７】
また、上述の実施形態では、ＣDESが［ＣCAV＋ＣPZT］よりも小さいのに対応して、第２共振周波数Ｆ２を第１共振周波数Ｆ１よりも高くしたが、これには限られない。第１共振周波数Ｆ１が圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２を共振させる周波数であり、第２共振周波数Ｆ２がディセンダ流路１４を共振させる周波数であれば、第２共振周波数Ｆ２は第１共振周波数Ｆ１よりも低くてもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態では、ＣDESがＣCIRよりも大きいのに対応して、第２共振周波数Ｆ２をＣDESに応じた周波数としたが、これには限られない。第２共振周波数Ｆ２は、ディセンダ流路１４を共振させる周波数であれば、ＣDESとは関係なく設定される周波数であってもよい。
【００７９】
また、上述の実施形態では、［ＣCAV＋ＣPZT］が、ＣAPA、ＣDES、ＣNOZよりも大きくなっているのに対応して、第１共振周波数Ｆ１を、［ＣCAV＋ＣPZT］に応じた周波数としたが、これには限られない。第１共振周波数Ｆ１は、圧力室１０及び圧電アクチュエータ２２を共振させる周波数であれば、［ＣCAV＋ＣPZT］とは関係なく設定される周波数であってもよい。
【００８０】
また、上述の実施形態では、インクジェットヘッド３が、圧電アクチュエータ２２で圧力室１０の容積変化を起こしてインクに圧力を付与するものであったが、これには限られない。例えば、加熱によって圧力室内に気泡を膨張させて圧力を付与するアクチュエータ、静電気力で圧力室１０の容積変化を起こして圧力を付与するアクチュエータ等、圧電方式以外のものであってもよい。
【００８１】
また、上述の実施形態では、インクジェットヘッド３が、４色の顔料インクを吐出するものであったが、これには限られない。例えば、インクジェットヘッド３がブラックの顔料インクと、カラーの染料インクを吐出するものであるなど、インクジェットヘッド３が吐出するインクのうち一部のインクのみが顔料インクであってもよい。
【００８２】
また、以上では、いわゆるシリアルヘッドを備えたプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。走査方向に記録用紙Ｐの全長にわたって延びた、いわゆるラインヘッドを備えたプリンタに本発明を適用することも可能である。
【００８３】
また、以上では、ノズルからインクを吐出して印刷を行うプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。例えば、配線基板の配線パターンの材料など、インク以外の液体を吐出する液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  プリンタ
１０  圧力室
１２  絞り流路
１４  ディセンダ流路
１５  ノズル
１６  循環用流路
１１  マニホールド流路
２０  個別流路
２２  圧電アクチュエータ
５８  ドライバＩＣ
５０  制御装置
【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】
2019098614.tif 000009
【図８】
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【図９】
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