(57)【要約】【課題】コストを抑えつつ、且つ、処理速度を低下させることなく微振動制御を行うことが可能な液体噴射装置、および、その制御方法を提供する。【解決手段】圧電素子２０の個別電極２０ａに印加する噴射駆動信号Ｓｄを発生する噴射駆動信号生成部１４と、共通電極２０ｂに印加する振動駆動信号Ｓｖを発生する振動駆動信号生成部１５と、を備え、噴射駆動信号は、圧電素子を駆動してノズルからインクを噴射させる噴射波形を有し、振動駆動信号は、圧電素子を駆動してノズルからインクが噴射されない程度に圧力室内のインクを振動させる振動波形を有する。【選択図】図５
2015003422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極および第２の電極を有する圧力発生手段を駆動することにより圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に連通するノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記第１の電極に印加する第１の駆動信号を発生する第１の駆動信号生成手段と、
前記第２の電極に印加する第２の駆動信号を発生する第２の駆動信号生成手段と、
を備え、
前記第１の駆動信号は、前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体を噴射させる噴射波形を有し、
前記第２の駆動信号は、前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体が噴射されない程度に前記圧力室内の液体を振動させる振動波形を有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記噴射波形は、圧力発生手段毎に個別に備わる前記第１の電極に選択的に印加される波形であり、
前記振動波形は、複数の圧力発生手段に備わる前記第２の電極に同時に印加される共通の波形であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
駆動信号の繰り返し周期である単位周期において所定のノズルから液体を噴射する場合、当該ノズルに対応する圧力発生手段の第１の電極に一つ以上の噴射波形が印加されると共に、当該圧力発生手段の第２の電極に前記振動波形が印加され、
前記単位周期において所定のノズルから液体を噴射しない場合、当該ノズルに対応する圧力発生手段の前記第１の電極には前記噴射波形が印加されず、当該圧力発生手段の第２の電極に前記振動波形が印加されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記振動波形は、前記単位周期中に周期的に繰り返される正弦波、矩形波、鋸波、台形波、或いは三角波の何れかにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記液体は、有機溶剤を含むことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項６】
第１の電極および第２の電極を有する圧力発生手段を駆動することにより圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に連通するノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記第１の電極に印加する駆動波形を発生する第１の駆動信号生成手段と、前記第２の電極に印加する駆動波形を発生する第２の駆動信号生成手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体を噴射させる噴射波形を、前記第１の駆動信号生成手段から生成させ、
前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体が噴射されない程度に前記圧力室内の液体を振動させる振動波形を、前記第２の駆動信号生成手段により生成させることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法に関し、特に、駆動信号に含まれる駆動波形を圧力発生手段に印加することにより当該圧力発生手段を駆動させてノズルから液体を噴射させ、或いは、ノズルから噴射させない程度に液体を振動させる液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射（吐出）する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を活かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
この種の液体噴射装置ではノズルにおいて液体が外気に晒されているため、液体に含まれる溶媒成分が蒸発して、液体が増粘することがある。このような液体の増粘を抑制するため、この種の液体噴射装置では、ノズルから液体が噴射されない程度に圧力室内の液体に圧力変動を与える微振動制御が行われている。この微振動制御により、ノズルに露出している液体の自由表面（以下、メニスカス）が微振動し、ノズル付近の液体が攪拌されてメニスカスの増粘が低減される。このようなメニスカスの微振動制御は、液体を噴射するための噴射波形とは別途に設けられた微振動波形を圧力発生手段に印加することで行われる（例えば、特許文献１参照）。ところが、噴射波形の他に微振動波形を駆動信号内に含ませることで、その分だけ駆動信号全体の周期が長くなってしまう。その結果、高周波駆動、すなわち、印刷処理等の液体噴射処理をより高速にすることが困難となる。このような不具合に対し、駆動信号を複数（例えば２つ）同時に発生させ、これらの駆動信号に噴射波形と微振動波形を振り分けることで、駆動信号の周期を短くすることが試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-299348号公報
【特許文献２】特開2005-125804号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、駆動信号を複数同時に発生させる構成では、信号線等（駆動信号の発生タイミングやパルスの印加タイミングを規定するタイミング信号に対応する信号線も含む）も複数要するため、その分コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑えつつ、且つ、処理速度を低下させることなく微振動制御を行うことが可能な液体噴射装置、および、その制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１の電極および第２の電極を有する圧力発生手段を駆動することにより圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に連通するノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記第１の電極に印加する第１の駆動信号を発生する第１の駆動信号生成手段と、
前記第２の電極に印加する第２の駆動信号を発生する第２の駆動信号生成手段と、
を備え、
前記第１の駆動信号は、前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体を噴射させる噴射波形を有し、
前記第２の駆動信号は、前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体が噴射されない程度に前記圧力室内の液体を振動させる振動波形を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１の電極に印加する第１の駆動信号を発生する第１の駆動信号生成手段と、第２の電極に印加する第２の駆動信号を発生する第２の駆動信号生成手段と、を備え、第１の駆動信号は、圧力発生手段を駆動してノズルから液体を噴射させる噴射波形を有し、第２の駆動信号は、圧力発生手段を駆動してノズルから液体が噴射されない程度に圧力室内の液体を振動させる振動波形を有するので、駆動信号の繰り返し周期である単位周期内に振動波形を発生させる期間を別途設ける必要が無く、その分、当該単位周期を短くすることができる。その結果、高周波駆動、すなわち、印刷処理等の液体噴射処理の高速化が可能となる。また、圧力発生手段の第２の電極に接続される信号線を利用して振動波形を圧力発生手段に印加することができるので、専用の信号線を別途設ける必要がない。このため、コストの削減に寄与することが可能となる。
【０００９】
上記構成において、前記噴射波形は、圧力発生手段毎に個別に備わる前記第１の電極に選択的に印加される波形であり、
前記振動波形は、複数の圧力発生手段に備わる前記第２の電極に同時に印加される共通の波形である構成を採用することが望ましい。
【００１０】
上記構成によれば、噴射波形は、圧力発生手段毎に個別に備わる前記第１の電極に選択的に印加される波形である一方、振動波形は、複数の圧力発生手段の各第２の電極に同時に印加される共通の波形であるので、噴射あるいは非噴射の如何に拘わらず圧力発生手段毎に振動波形の選択的な印加制御を行う必要が無く、簡便である。
【００１１】
上記構成において、駆動信号の繰り返し周期である単位周期において所定のノズルから液体を噴射する場合、当該ノズルに対応する圧力発生手段の第１の電極に一つ以上の噴射波形が印加されると共に、当該圧力発生手段の第２の電極に前記振動波形が印加され、
前記単位周期において所定のノズルから液体を噴射しない場合、当該ノズルに対応する圧力発生手段の前記第１の電極には前記噴射波形が印加されず、当該圧力発生手段の第２の電極に前記振動波形が印加されることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、所定の単位周期においてノズルから液体を噴射する場合には、噴射波形が第１の電極に印加されるとともに振動波形が第２の電極に印加されることでノズルから液体が噴射され、単位周期において液体が噴射されない場合には、第１の電極には噴射波形が印加されず、当該圧力発生手段の第２の電極に振動波形が印加されることでノズルから液体が噴射されない程度にノズルにおけるメニスカスが振動する。このメニスカスの振動によってノズル付近の増粘液体が分散され、その結果、メニスカスの増粘が低減される。
【００１３】
また、上記構成において、前記振動波形は、前記単位周期中に周期的に繰り返される正弦波、矩形波、鋸波、台形波、或いは三角波の何れかにより構成されることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、一般的な電圧波形を振動波形として利用することで、コストを抑えつつより簡単な構成で微振動制御を行うことが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、前記液体が有機溶剤を含む構成に好適である。
【００１６】
そして、本発明の液体噴射装置の制御方法は、第１の電極および第２の電極を有する圧力発生手段を駆動することにより圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、当該圧力変動により前記圧力室に連通するノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記第１の電極に印加する駆動波形を発生する第１の駆動信号生成手段と、前記第２の電極に印加する駆動波形を発生する第２の駆動信号生成手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体を噴射させる噴射波形を、前記第１の駆動信号生成手段から生成させ、
前記圧力発生手段を駆動して前記ノズルから液体が噴射されない程度に前記圧力室内の液体を振動させる振動波形を、前記第２の駆動信号生成手段により生成させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。
【図２】プリンターの内部構成を説明する斜視図である。
【図３】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図４】駆動信号の構成を説明する波形図である。
【図５】駆動信号生成部から記録ヘッドの圧電素子までの駆動信号の信号経路を示す模式図である。
【図６】圧電素子の圧電体に印加される電圧波形の構成を説明する波形図である。
【図７】本発明の変形例について説明する駆動信号の波形図である。
【図８】他の実施形態における信号経路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図、図２は、プリンター１の内部構成を説明する斜視図である。外部装置２は、例えばコンピューター、デジタルカメラ、携帯電話機、携帯情報端末機などの電子機器である。この外部装置２は、プリンター１と無線又は有線で電気的に接続されており、プリンター１において記録紙等の記録媒体Ｓに画像やテキストを印刷させるため、その画像等に応じた印刷データをプリンター１に送信する。
【００２０】
本実施形態におけるプリンター１は、紙送り機構３、キャリッジ移動機構４、リニアエンコーダー５、および記録ヘッド６等のプリントエンジン１３と、プリンターコントローラー７とを有する。記録ヘッド６は、インクカートリッジ１７（液体供給源）を搭載したキャリッジ１６の底面側に取り付けられている。そして、当該キャリッジ１６は、キャリッジ移動機構４によってガイドロッド１８に沿って往復移動可能に構成されている。すなわち、プリンター１は、紙送り機構３によって記録紙等の記録媒体Ｓ（着弾対象の一種）を順次搬送すると共に、記録媒体に対して記録ヘッド６を記録媒体Ｓの幅方向（主走査方向）に相対移動させながら当該記録ヘッド６のノズル２１（図３参照）からインクを噴射させて、記録媒体Ｓ上に当該インクを着弾させることにより画像等を記録する。なお、インクカートリッジ１７がプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジ１７のインクが供給チューブを通じて記録ヘッド６側に送られる構成を採用することもできる。
【００２１】
プリンターコントローラー７は、プリンターの各部の制御を行う制御ユニットである。本実施形態におけるプリンターコントローラー７は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部８と、制御部９と、記憶部１０と、駆動信号生成部１１と、を有する。インターフェース部８は、外部装置２からプリンター１へ印刷データや印刷命令を送ったり、プリンター１の状態情報を外部装置２側に出力したりする際にプリンターの状態データの送受信を行う。制御部９は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置である。記憶部１０は、制御部９のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。制御部９は、記憶部１０に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における制御部９は、外部装置２からの印刷データに基づき、記録動作時にどのノズル２１からどのタイミングでインクを噴射させるかを示す噴射データを生成し、当該噴射データを記録ヘッド６のヘッド制御部に送信する。駆動信号生成部１１は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて、アナログの電圧信号を生成し、当該電圧信号を増幅して図４に示すような駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号生成部１１は、噴射駆動信号生成部１４（本発明における第１の駆動信号生成手段に相当）および振動駆動信号生成部１５（本発明における第２の駆動信号生成手段）を有している。この駆動信号生成部１１の詳細については後述する。
【００２２】
次に、プリントエンジン１３について説明する。このプリントエンジン１３は、図１に示すように、紙送り機構３、キャリッジ移動機構４、リニアエンコーダー５、及び、記録ヘッド６等を備えている。キャリッジ移動機構４は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド６が取り付けられたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を、タイミングベルト等を介して走行させる駆動モーター（例えば、ＤＣモーター）等からなり（図示せず）、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド６を主走査方向に移動させる。紙送り機構３は、紙送りモーター及び紙送りローラー等からなり、記録紙をプラテン上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダー５は、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド６の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報としてプリンターコントローラー７に出力する。プリンターコントローラー７の制御部９は、リニアエンコーダー５側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド６の走査位置（現在位置）を把握することができる。また、制御部９は、当該エンコーダーパルスに基づいて、後述する駆動信号ＣＯＭの発生タイミングを規定するタイミング信号（ラッチ信号ＬＡＴ）を発生させる。
【００２３】
図３は、記録ヘッド６の要部断面図である。同図に示すように、記録ヘッド６は、複数の基板が積層されて構成されており、インクが導入されるインク流路（液体流路の一種）と、当該インク流路の一部を構成する圧力室１９内のインクに圧力変動を生じさせる圧力発生手段としての圧電素子２０等を備えている。この記録ヘッド６の下部（記録動作時における記録媒体側の面）には、ノズル２１が複数開設されたノズルプレート２２が配設されている。このノズルプレート２２は、複数（例えば、３６０個）のノズル２１が、記録媒体Ｓの搬送方向に相当する方向に沿って並設されてノズル列２３が構成されている。このノズル列２３は、例えば、インクの色毎に設けられる。
【００２４】
記録ヘッド６内部のインク流路は、インクカートリッジ１７側からのインクが導入されるリザーバー２５と、当該リザーバー２５と圧力室１９とを連通するインク供給口２６と、圧力室１９と、当該圧力室１９とノズル２１とを連通するノズル連通口２７と、ノズル２１とから構成されている。リザーバー２５は、複数の圧力室１９に共通な空部であり、インクの種類（色）毎に設けられている。圧力室１９は、ノズル２１毎に設けられた空部であり、そのノズルプレート側とは反対側の上部開口は、弾性膜２８によって封止されている。この弾性膜２８上には、圧力室１９毎に対応して圧電素子２０が配設される。例示した圧電素子２０は、所謂撓み振動モードの圧電素子であり、駆動電極２０ａ（本発明における第１の電極に相当）と共通電極２０ｂ（本発明における第２の電極に相当）とによって圧電体２０ｃを挟んで構成されている。
【００２５】
そして、圧電素子２０の駆動電極２０ａと共通電極２０ｂとの間に駆動信号ＣＯＭが印加されると、両電極２０ａ，２０ｂの間には電位差に応じた電場が発生する。そして、圧電体２０ｃは、付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極２０ａの電位を高くする程、圧電体２０ｃの幅方向（ノズル列方向）の中央部が圧力室１９の内側（ノズルプレート２２に近づく側）に撓み、圧力室１９の容積を減少させるように弾性膜２８を変形させる。一方、駆動電極２０ａの電位を低くする程（０に近づける程）、圧電体２０ｃの短尺方向の中央部が圧力室１９の外側（ノズルプレート２２から離れる側）に撓み、圧力室１９の容積を増加させるように弾性膜２８を変形させる。このように、圧電素子２０を駆動すると圧力室１９の容積が変化するので、これに伴って当該圧力室１９内部のインクの圧力が変化する。そして、このインクの圧力変化を制御することによりノズル２１からインク滴を噴射させることができる。
【００２６】
次に、記録ヘッド６の電気的な構成について説明する。
図１に示すように、記録ヘッド６は、ラッチ回路３０、デコーダー３１、スイッチ３２、および圧電素子２０を有している。これらのラッチ回路３０、デコーダー３１、およびスイッチ３２は、ヘッド制御部を構成し、当該ヘッド制御部は、圧電素子２０毎、すなわち、ノズル２１毎に設けられている。ラッチ回路３０は、印刷データに基づく噴射データをラッチする。この噴射データは、各ノズルからのインクの噴射・非噴射を制御するデータである。デコーダー３１は、ラッチ回路３０にラッチされている噴射データに基づき、スイッチ３２を制御するスイッチ制御信号を出力する。デコーダー３１から出力されたスイッチ制御信号は、スイッチ３２へ入力される。このスイッチ３２は、スイッチ制御信号に応じてオン・オフされるスイッチである。
【００２７】
図５は、プリンターコントローラー７の駆動信号生成部１１から記録ヘッド６の圧電素子２０までの駆動信号の信号経路を示す模式図である。なお、同図では、便宜上、圧電素子３つ分の構成を例示している。駆動信号生成部１１と記録ヘッド６の圧電素子２０との間の信号経路は、噴射駆動信号生成部１４と接続される個別電極線３３（第１の信号線）と、振動駆動信号生成部１５と接続される共通電極線３４（第２の信号線）からなる。個別電極線３４の他端は、スイッチ３２を介して各圧電素子２０の個別電極２０ａとそれぞれ接続されている。共通電極線３４の他端は、圧電素子の２０の共通電極２０ｂと接続されている。そして、スイッチ制御信号がデータ［１］の場合、スイッチ３２がオン状態となって、駆動信号生成部１１側からの駆動信号ＣＯＭが圧電素子２０に印加される。また、スイッチ制御信号がデータ［０］の場合、スイッチ３２がオフ状態となるので、駆動信号ＣＯＭは圧電素子２０に印加されない。
【００２８】
図４は、駆動信号生成部１１が発生させる駆動信号ＣＯＭの構成を説明する波形図である。同図に示すように、駆動信号ＣＯＭは、噴射駆動信号生成部１４から発生される信号と振動駆動信号生成部１５から発生される信号とにより構成される信号である。本実施形態において、駆動信号ＣＯＭの繰り返し周期である単位周期Ｔは、記録ヘッド６が記録媒体Ｓに対して相対的に移動しながらインクの噴射を行う際に、画像の構成単位である画素の幅に対応する距離だけノズル２１が移動する時間に相当する。この駆動信号ＣＯＭは、記録ヘッド６の走査位置に応じたエンコーダーパルスに基づいて生成されるタイミング信号であるラッチ信号ＬＡＴに応じて発生される。したがって、当該駆動信号ＣＯＭは、ラッチ信号ＬＡＴで規定される周期で発生される信号である。
【００２９】
本実施形態において、噴射駆動信号生成部１４は、単位周期Ｔ内に合計３つの噴射波形Ｗｄ１〜Ｗｄ３を含む噴射駆動信号Ｓｄを発生させる。また、本実施形態における振動駆動信号生成部１５は、単位周期Ｔ内で周期的に繰り返される正弦波からなる振動波形Ｗｖを有する振動駆動信号Ｓｖを発生させる。チェンジ信号ＣＨ（Ｃｈ１〜Ｃｈ３）は、単位周期Ｔ内における噴射波形Ｗｄ１〜Ｗｄ３の圧電素子２０に対する印加タイミングを規定するタイミング信号である。そして、噴射駆動信号生成部１４から発生される噴射駆動信号Ｓｄがスイッチ３２（選択手段）を介して圧電素子２０の個別電極２０ａに印加され、振動駆動信号生成部１５から発生される振動駆動信号Ｓｖが圧電素子の２０の共通電極２０ｂに印加される。噴射波形Ｗｄ１〜Ｗｄ３は、スイッチ３２による選択制御により各圧電素子２０の個別電極２０ａに対して選択的に印加される。一方、振動波形Ｗｖ（振動駆動信号Ｓｖ）は、各圧電素子２０の共通電極２０ｂに同時に印加される共通な波形である。したがって、噴射あるいは非噴射の如何に拘わらず圧電素子２０毎に振動波形Ｗｖの選択的な印加制御を行う必要が無く、簡便である。そして、圧電素子２０の圧電体２０ｃには、噴射駆動信号Ｓｄと振動駆動信号Ｓｖとの電位差に相当する電圧波形が印加される。
【００３０】
図６は、圧電素子２０の圧電体２０ｃに印加される電圧波形の構成を説明する波形図であり、（ａ）は単位周期Ｔ内の所定の期間で何れかの噴射波形Ｗｄが圧電素子２０に印加されたとき（インクが噴射されるとき）の電圧波形Ｐ１、（ｂ）は単位周期Ｔ内の所定の期間で噴射波形Ｗｄが圧電素子２０に印加されない非噴射時（振動制御時）の電圧波形Ｐ２を示している。本実施形態における噴射波形Ｗｄは、第１の波形要素ｐ１、第２の波形要素ｐ２、第３の波形要素ｐ３、第４の波形要素ｐ４、および第５の波形要素ｐ５とからなる。第１の波形要素ｐ１は、第１の中間電位Ｖｂ１（基準電位）から当該第１の中間電位Ｖｂ１よりも低い第１の電位Ｖ１まで一定勾配で電位を変化（下降）させる波形要素である。第２の波形要素ｐ２は、第１の波形要素ｐ１の終端電位である第１の電位Ｖ１を所定時間維持する波形要素である。第３の波形要素ｐ３は、第１の電位Ｖ１から第１の中間電位Ｖｂ１よりも高い第２の電位Ｖ２まで急勾配で電位を変化（上昇）させる波形要素である。第４の波形要素ｐ４は、第３の波形要素ｐ３の後端電位である第２の電位Ｖ２を所定期間維持する波形要素である。また、第５の波形要素ｐ５は第２の電位Ｖ２から第１の中間電位Ｖｂ１までインクを噴射させない程度の一定勾配で電位を復帰させる波形要素である。一方、振動波形Ｗｖは、第１の電位Ｖ１よりも低い第２の中間電位Ｖｂ２を基準として当該第２の中間電位Ｖｂ２よりも低い第３の電位Ｖ３と、第２の中間電位Ｖｂ２および第１の電位Ｖ１の間の第４の電位Ｖ４との間で周期的に変化する正弦波である。
【００３１】
単位周期Ｔにおける所定の期間でインクが噴射される場合、スイッチ３２がオン状態となって噴射波形Ｗｄが圧電素子２０の個別電極２０ａに印加されるとともに、振動駆動信号生成部１５から発生される振動波形Ｗｖが圧電素子の２０の共通電極２０ｂに印加される。これにより、圧電素子２０の圧電体２０ｃには、図６（ａ）において太線で示す電圧波形Ｐ１が印加される。この電圧波形Ｐ１は、噴射駆動信号Ｓｄの噴射波形Ｗｄと振動駆動信号Ｓｖの振動波形Ｗｖとの電位差に相当するため、本実施形態においては、電圧波形Ｐ１の駆動電圧ＶＨ１（最低電位から最高電位までの電位差）は、噴射駆動信号Ｓｄの駆動電圧ＶＨ（第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２の電位差）よりも低くなる。但し、振動波形Ｗｖの位相によっては、電圧波形Ｐ１の駆動電圧ＶＨ１は、噴射駆動信号Ｓｄの駆動電圧ＶＨよりも高くなる場合もある。この電圧波形Ｐ１の駆動電圧ＶＨ１は、ノズル２１から噴射されるインクの量や飛翔速度が目標値となるような値に設定されている。そして、本実施形態においては、単位周期Ｔにおいて圧電素子２０の個別電極２０ａに印加する噴射波形Ｗｄの数を変更することにより、記録媒体Ｓにおける画素（画像の構成単位）を形成する仮想的な領域に着弾させるインクの量を変更することができる。すなわち、画素領域に対して最も少ないインク量を着弾させて小ドットを形成する場合、噴射駆動信号Ｓｄ中の１つの噴射波形Ｗｄのみが個別電極２０ａに印加される。同様に、画素に対して最も多いインク量を着弾させて大ドットを形成する場合、噴射駆動信号Ｓｄ中の３つの噴射波形Ｗｄが個別電極２０ａに印加され、画素に対して小ドットと大ドットの間の大きさの中ドットを形成する場合、噴射駆動信号Ｓｄ中の２つの噴射波形Ｗｄが個別電極２０ａに印加される。
【００３２】
単位周期Ｔにおいてインクが噴射されない非記録の場合、スイッチ３２がオフ状態となり、圧電素子２０の個別電極２０ａ側は第１の中間電位Ｖｂ１で維持され、圧電素子の２０の共通電極２０ｂには振動波形Ｗｖが印加される。これにより、圧電素子２０の圧電体２０ｃには、図６（ｂ）において太線で示す電圧波形Ｐ２が印加される。この電圧波形Ｐ２は、第１の中間電位Ｖｂ１と振動波形Ｗｖとの電位差に相当する波形であるため、振動波形Ｗｖとは正負が反転したものとなる。この電圧波形Ｐ２の駆動電圧ＶＨ２は、従来の一般的な微振動波形の駆動電圧よりも低く抑えられている。ただし、この電圧波形Ｐ２は単位周期Ｔを通して周期的に変化するため、当該電圧波形Ｐ２により圧電素子２０が変位することで圧力室１９内のインクに付与される単位周期Ｔ当たりの総エネルギー量は、従来の微振動波形を使用する場合と同程度に揃えられている。そして、この電圧波形Ｐ２が圧電素子２０に印加されて当該圧電素子２０が駆動すると、圧力室１９内のインクには比較的緩やかな圧力振動が生じ、この圧力変動によってノズル２１に露出したメニスカスが振動（微振動）する。このメニスカスの微振動によってノズル２１付近の増粘インクが分散され、その結果、メニスカスの増粘が低減される。この振動波形Ｗｖは、インクを噴射するか否かに拘わらず圧電素子の２０の共通電極２０ｂに印加されるが、上述したように、その振幅は従来の振動波形の振幅よりも低く抑えられているので、インクの噴射に悪影響を及ぼしにくくなっている。したがって、従来の振動制御のように、振動制御後の残留振動影響を考慮することが無く、すなわち、振動制御後の残留振動の収束を待つための時間を確保する必要が無く、高周波駆動に寄与することが可能となる。
【００３３】
このように、本発明に係るプリンター１では、噴射駆動信号生成部１４から発生される噴射駆動信号Ｓｄが圧電素子２０の個別電極２０ａに印加され、振動波形生成部１５から発生される振動駆動信号Ｓｖが圧電素子の２０の共通電極２０ｂに印加され、ノズル２１からインクが噴射されない非記録時には、振動駆動信号Ｓｖの振動波形Ｗｖによって振動制御が行われるので、単位周期Ｔ内に振動波形Ｗｖを発生させる期間を別途設ける必要が無く、その分、当該単位周期Ｔを短くすることができる。その結果、高周波駆動、すなわち、印刷処理等の液体噴射処理の高速化が可能となる。また、圧電素子の２０の共通電極２０ｂに接続される共通電極線３４を利用して振動波形Ｗｖを当該圧電素子２０に印加するので、専用の信号線を別途設ける必要がない。このため、コストの削減に寄与することが可能となる。
また、本発明は、インクが有機溶剤を含む場合に好適である。すなわち、有機溶剤系のインクは、揮発しやすく増粘しやすいため、常にメニスカスを振動させることで、メニスカスの増粘を低減することができる。その結果、増粘に起因する噴射の不具合、例えば、インクの飛翔方向が曲がったり、噴射されるインクの量が変動したりすることが抑制される。
さらに、本発明は、一般的な電圧波形である正弦波を振動波形Ｗｖとして利用することで、コストを抑えつつより簡単な構成で微振動制御を行うことが可能となる。
【００３４】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００３５】
図７は、駆動信号の変形例を説明する波形図である。上記では、振動波形Ｗｖが単位周期Ｔ内で周期的に繰り返される正弦波により構成される例を示したが、これには限られず、例えば、図７（ａ）に示す第１の変形例のように、単位周期Ｔ内で周期的に繰り返される三角波により振動波形Ｗｖ′とする構成を採用することもできる。または、図７（ｂ）に示す第２の変形例のように、単位周期Ｔ内で周期的に繰り返される矩形波により振動波形Ｗｖ″とする構成を採用することもできる。要するに、圧力室１９内のインクに付与される単位周期Ｔ当たりの総エネルギー量が、微振動としての機能を奏し得る値となる波形であれば、台形波や鋸波など、どのような波形であっても良い。
【００３６】
また、単位周期Ｔ内に含まれる噴射波形Ｗｄの数や波形の種類等は上記で例示したものには限られない。例えば、図７（ｃ）の第３の変形例においては、噴射されるインクの量が相対的に最も少ない小ドット噴射波形Ｗｄ４、噴射されるインクの量が相対的に最も多い大ドット噴射波形Ｗｄ５、およびこれらの中間の量のインクを噴射させる中ドット噴射波形Ｗｄ６により噴射駆動信号Ｓｄ′が構成されている。この変形例では、記録媒体Ｓにおける画素領域に形成するドットの大きさに応じて何れかの噴射波形Ｗｄ４〜Ｗｄ６が選択されて、圧電素子２０の駆動電極２０ａに印加される。
【００３７】
図８は、本発明の他の実施形態における信号経路を示す模式図である。本実施形態においては、噴射駆動信号生成部１４が、第１の噴射駆動信号生成部１４ａと第２の噴射駆動信号生成部１４ｂの２つの噴射駆動信号生成部から構成されている。また、個別電極線３３（第１の信号線）も、第１の噴射駆動信号生成部１４ａと第２の噴射駆動信号生成部１４ｂに対応させて２つ設けられている。第１の噴射駆動信号生成部１４ａと第２の噴射駆動信号生成部１４ｂからは、単位周期Ｔ内における噴射波形Ｗｄの数或いは噴射波形Ｗｄの種類が互いに異なる噴射駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２が発生され、これらの噴射駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２に含まれる噴射波形Ｗｄはスイッチ３２によって選択的に圧電素子２０に印加される。噴射駆動信号生成部１４以外の構成については第１の実施形態と同様となっている。本実施形態のように、複数の噴射駆動信号生成部から複数の噴射駆動信号が同時に発生される構成においても本発明を適用することが可能である。
【００３８】
また、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子２０を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子を採用することも可能である。この場合、上記実施形態で例示した噴射波形Ｗｄに関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。
また、圧力発生手段としては圧電素子には限らず、圧力室内に気泡を発生させる発熱素子や静電気力を利用して圧力室の容積を変動させる静電アクチュエーター等の各種圧力発生手段を用いる場合にも本発明を適用することができる。
【００３９】
そして、本発明は、駆動波形の印加により圧力発生手段を駆動して液体の噴射制御あるいは微振動制御が可能な液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…プリンター，６…記録ヘッド，７…プリンターコントローラー，９…制御部，１１…駆動信号生成部，１４…噴射駆動信号生成部，１５…振動駆動信号生成部，２０…圧電素子，２０ａ…個別電極，２０ｂ…共通電極，２０ｃ…圧電体，２１…ノズル，３２…スイッチ，３３…個別電極線，３４…共通電極線
【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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