(57)【要約】【課題】特に、微小の液滴を吐出した後に圧力室内の液体の振動を迅速に安定させることができ、良好な微小の液滴吐出の高速化を図る。【解決手段】定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素Ｐ１と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素Ｐ３と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素Ｐ５と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素Ｐ７とを含む駆動パルスを発生し、第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間ｔを、圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定した。【選択図】図４
2008037027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置であって、
前記駆動信号発生手段は、
定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含む前記駆動パルスを発生し、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記駆動信号発生手段は、前記第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定した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】
前記駆動信号発生手段は、前記第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定した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４】
前記駆動信号発生手段は、前記第２収縮要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の液体噴射装置。
【請求項５】
ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記駆動パルスに、定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含ませ、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項６】
前記第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項７】
前記第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項８】
前記第２収縮要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項５から請求項７の何れかに記載の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、駆動パルスの圧力発生手段への供給を制御することで、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能な液体噴射装置、及びその液体噴射装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体を液滴として吐出可能な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吐出する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、対象物としての記録紙等に対して液体状のインクを吐出（噴射）してドットを形成することにより記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、或いはＦＥＤ（面発光ディスプレー）等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して吐出するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。
【０００３】
ここで、上記インクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタと略記する。）を例に挙げると、このプリンタは、圧力室に連通したノズル開口、および圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子（圧力発生手段の一種）を有する記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一種）と、駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生回路とを備え、駆動パルスを圧力発生素子へ供給することで圧力発生素子を作動して、ノズル開口からインクをインク滴として吐出するように構成されている。
【０００４】
このようなプリンタについて、上記駆動パルスにおける吐出パルスを、インクを吐出させる吐出要素と、吐出後のメニスカス（ノズル開口で露出しているインクの自由表面）の振動を抑制する制振要素とを含んで構成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この吐出パルスは、例えば、インクを吐出した後に、圧力発生素子に膨張要素やホールド要素等を供給し、圧力室を膨張させてインク圧力を減圧することにより、メニスカスの振動を抑制している。
【特許文献１】特開２００５−２８０１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種のプリンタ等では、近年、画質向上等の要求に応えるため、吐出する液滴の滴量を微小にする傾向がある。これに伴い、微小のインク滴を吐出可能な駆動パルスを用いて制御されるようになってきている。また、高速化も求められており、記録速度が上がるに連れて連続して吐出するインク滴の間隔、即ち、駆動パルスにおける連続した吐出パルス同士の間隔（吐出パルス間隔）を短くすることが要求されるようになってきている。
【０００６】
しかしながら、微小なインク滴は、圧力室を膨張させることによりメニスカスを圧力室側に大きく引き込んでから、圧力室を急激に収縮させることによりメニスカスを外側に強く押し出して吐出するため、吐出後のメニスカス（圧力室内のインク）が大きく振動することになる。このため、従来の様に、吐出パルスに圧力室を膨張させてインク圧力を減圧するような制振要素を含めただけでは、短時間でメニスカスの振動を収束させることが困難であった。そして、連続してドット（微小インク滴）を吐出する場合、図７に示すように、ドット１吐出後からドット２吐出までの時間、即ち、吐出パルス間隔ｔ０を大きくとらないとメニスカスが収束しないため、次に吐出されるドット２の吐出（速度）が安定しなくなってしまう。この結果、微小インク滴を用いて、記録の高速化を図ることが困難であった。
【０００７】
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、特に、微小の液滴を吐出した後に圧力室内の液体の振動を迅速に安定させることができ、良好な微小の液滴吐出の高速化を図ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置であって、
前記駆動信号発生手段は、
定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含む前記駆動パルスを発生し、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、駆動信号発生手段は、第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したので、吐出後の圧力室内の液体の挙動を迅速に安定させることができる。これにより、圧力室内の液体の残留振動を迅速に収束できる。このことから、最初の液滴の吐出から次の吐出までの時間を短く設定することができるので、良好な微小の液滴吐出による記録の高速化を図ることができる。
【００１０】
そして、上記液体噴射装置の構成において、駆動信号発生手段が、前記第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
また、上記液体構成において、駆動信号発生手段が、前記第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
【００１１】
これらの構成によれば、駆動信号発生手段が、第２膨張要素の始端から終端までの時間、あるいは第２膨張要素の始端から第２収縮要素の始端までの時間を、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したので、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａに起因した振動を、圧力室内の液体に与えてしまうことを抑制できる。これにより、液滴の吐出後の圧力室内の液体の不安定化を防止でき、液体の残留振動を収束し易くすることができる。
【００１２】
さらに、上記各液体噴射装置の構成において、駆動信号発生手段が、前記第２収縮要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、駆動信号発生手段が、第２収縮要素の始端から終端までの時間を、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したので、圧力室内の液体が圧力発生手段の固有振動周期Ｔａに起因する振動の影響を受けることを阻止できるだけでなく、圧力室内の液体を不安定にしないタイミングで第２収縮要素を供給することができる。したがって、圧力室内の液体をより迅速に制振することができる。
【００１４】
また、本発明は、ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記駆動パルスに、定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含ませ、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したので、吐出後の圧力室内の液体の挙動を迅速に安定させることができる。これにより、圧力室内の液体の残留振動を迅速に収束できる。このことから、最初の液滴の吐出から次の吐出までの時間を短く設定することができるので、良好な微小の液滴吐出による記録の高速化を図ることができる。
【００１６】
そして、上記液体噴射装置の制御方法において、第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
また、上記液体噴射装置の制御方法において、第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
【００１７】
これらの制御方法によれば、第２膨張要素の始端から終端までの時間、あるいは第２膨張要素の始端から第２収縮要素の始端までの時間を、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したので、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａに起因した振動を、圧力室内の液体に与えてしまうことを抑制できる。これにより、液滴の吐出後の圧力室内の液体の不安定化を防止でき、液体の残留振動を収束し易くすることができる。
【００１８】
さらに、上記各液体噴射装置の制御方法において、第２収縮要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
【００１９】
この制御方法によれば、第２収縮要素の始端から終端までの時間を、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したので、圧力室内の液体が圧力発生手段の固有振動周期Ｔａに起因する振動の影響を受けることを阻止できるだけでなく、圧力室内の液体を不安定にしないタイミングで第２収縮要素を供給することができる。したがって、圧力室内の液体をより迅速に制振することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下においては、本発明の液体噴射装置の一例としてインクジェット式プリンタ（以下、プリンタ１と略記する）を挙げて説明する。図１は、プリンタ１の機能ブロック図である。
【００２１】
プリンタ１は、図１に示すように、プリンタコントローラ２とプリントエンジン３とで概略構成されている。プリンタコントローラ２は、ホストコンピュータ（図示せず）等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）４と、各種データ等を記憶するＲＡＭ５と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ６と、ＣＰＵ等からなる制御部７と、発振回路８と、後述する記録ヘッド９へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路１０（本発明における駆動信号発生手段に相当）と、印刷データをドット毎に展開（データ変換）することで得られた吐出データや駆動信号等をプリントエンジン３に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）１１とを備えている。
【００２２】
制御部７は、ＲＯＭ６に記憶された動作プログラム等に従ってプリンタ１の各部を制御するものである。また、制御部７は、外部Ｉ／Ｆ４を介して外部装置から入力された印刷データを、記録ヘッド９においてインク滴の吐出に用いられる吐出データに変換する。
【００２３】
駆動信号発生回路１０は、制御部７によって定められた波形形状の駆動信号を発生する回路である。この駆動信号発生回路１０は、図３に示すように、例えば、複数の吐出パルス（小ドット吐出パルスＤＰ１）等を連続して配置して構成される駆動パルスを含ませて駆動信号を発生し、この駆動信号を内部Ｉ／Ｆ１１を介して記録ヘッド９側に供給する回路である。なお、駆動信号発生回路１０で発生する駆動パルス（駆動信号）については、後で詳細に説明する。
【００２４】
プリントエンジン３は、記録ヘッド９と、記録ヘッド９が取り付けられるキャリッジを記録紙の紙幅方向（主走査方向）に移動させるキャリッジ移動機構１４と、記録ヘッド９の移動方向に直交する方向である紙送り方向（副走査方向）に記録紙を搬送する紙送り機構１５とから構成されている。記録ヘッド９は、本発明の液体噴射ヘッドの一種であり、記録データがセットされるシフトレジスタ（ＳＲ）１６と、シフトレジスタ１６にセットされた記録データをラッチするラッチ回路１７と、電圧増幅器として機能するレベルシフタ１８と、圧電振動子１９と、圧電振動子１９に対する駆動信号の供給を制御するスイッチ回路２０とを備えている。
【００２５】
ここで、記録ヘッド９の構造について説明する。記録ヘッド９は、キャリッジ移動機構１４による主走査方向への移動状態で液体状のインク（本発明における液体の一種）をインク滴としてノズル開口２５から吐出可能に構成されている。この記録ヘッド９は、図２に示すように、複数の圧電振動子１９、固定板２６、及び、フレキシブルケーブル２７等をユニット化した振動子ユニット２８と、この振動子ユニット２８を収納可能なケース２９と、ケース２９の先端面に接合された流路ユニット３０とを備えている。
【００２６】
ケース２９は、先端と後端が共に開放された収納空部３１を形成した合成樹脂製のブロック状部材であり、収納空部３１内には振動子ユニット２８が収納固定されている。
【００２７】
圧電振動子１９は、本発明における圧力発生手段の一種であり、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。この圧電振動子１９は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、積層方向に直交する縦方向に伸縮可能な縦振動モードの圧電振動子である。そして、各圧電振動子１９の先端面が、流路ユニット３０の島部３２に接合されている。
なお、この圧電振動子１９はコンデンサと同じように振る舞う。即ち、信号の供給が停止された場合において、圧電振動子１９の電位（振動子電位）は、停止直前の電位で保持される。
【００２８】
流路ユニット３０は、流路形成基板３３を間に挟んでノズルプレート３４を流路形成基板３３の一方の面側に配置し、弾性板３５をノズルプレート３４とは反対側となる他方の面側に配置して積層することで構成されている。
【００２９】
ノズルプレート３４は、複数（例えば、１８０個）のノズル開口２５を副走査方向に沿って開設した薄手の金属製板材（例えば、ステンレス板）によって構成してある。流路形成基板３３は、共通インク室３６、インク供給口３７、圧力室３８、及び、ノズル連通口３９からなる一連のインク流路が形成された板状部材である。本実施形態では、この流路形成基板３３を、シリコンウェハーのエッチング処理によって作製している。弾性板３５は、ステンレス製の支持板４０上に樹脂フィルム４１をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室３８に対応した部分の支持板４０を環状に除去して島部３２を形成している。
【００３０】
この記録ヘッド９では、共通インク室３６から圧力室３８を通ってノズル開口２５に至る一連のインク流路がノズル開口２５毎に形成される。そして、圧電振動子１９を充電したり放電したりすることで圧電振動子１９が変形する。即ち、この縦振動モードの圧電振動子１９は、充電によって振動子長手方向に収縮し、放電によって振動子長手方向に伸長する。従って、充電によって振動子電位を上昇させると、島部３２が圧電振動子１９側に引っ張られ、島部３２周辺の樹脂フィルム４１が変形して圧力室３８が膨張する。また、放電によって振動子電位を下降させると、圧力室３８が収縮する。
【００３１】
このように、振動子電位に応じて圧力室３８の容積が制御できるので、圧力室３８内のインクに圧力変動を生じさせることができ、ノズル開口２５からインク滴を吐出させることができる。例えば、定常容量（基準容積）の圧力室３８を一旦膨張させた後に急激に収縮させることで、インク滴を吐出させることができる。
【００３２】
次に、駆動信号発生回路１０が発生する駆動信号に含まれる駆動パルスＤＰについて説明する。駆動パルスＤＰは、図３に示すように、複数の吐出パルス、例えば、２つの小ドット吐出パルスＤＰ１と、各パルス間を接続し圧電振動子１９には供給されない接続要素ＰＣとから構成されている。小ドット吐出パルスＤＰ１は、ノズル開口２５から極く小量（例えば、数ｐｌ）のインク滴を吐出させるためのパルスであり、図４に示すように、ノズル開口２５からインク滴を吐出させる吐出主要素Ｐａ（Ｐ１〜Ｐ３）と、該吐出主要素Ｐａにより発生した圧力室３８内のインクの残留振動を収束させる吐出制振要素Ｐｂ（Ｐ５〜Ｐ７）とを含んで構成され、吐出制振要素Ｐｂを吐出主要素Ｐａの後に配置している。
【００３３】
この小ドット吐出パルスＤＰ１は、基準電位ＶＢから最高電位ＶＨまでインク滴を吐出させない程度の比較的穏やかな一定勾配で電位を上昇させる第１膨張要素Ｐ１と、第１膨張要素Ｐ１に続いて発生されて最高電位ＶＨを極く短時間（例えばｔ２＝１μｓ）維持する第１膨張ホールド要素Ｐ２と、第１膨張ホールド要素Ｐ２に続いて発生されて最高電位ＶＨから第１中間電位ＶＭ１まで比較的急峻な勾配で電位を下降させる第１吐出要素Ｐ３と、第１吐出要素Ｐ３に続いて発生されて第１中間電位ＶＭ１を極く短い時間（例えばｔ４＝１μｓ）維持する第２収縮ホールド要素Ｐ４と、第２収縮ホールド要素Ｐ４に続いて発生されて第１中間電位ＶＭ１から第２中間電位ＶＭ２まで僅かに電位を上昇させる第２膨張要素Ｐ５と、第２中間電位ＶＭ２を短い時間（例えばｔ６＝１μｓ）維持する第２膨張ホールド要素Ｐ６と、第２膨張ホールド要素Ｐ６に続いて発生されて第２中間電位ＶＭ２から最低電位ＶＬまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第２収縮要素Ｐ７と、最低電位ＶＬを所定時間維持する第３ホールド要素Ｐ８と、最低電位ＶＬから基準電位ＶＢまで電位を復帰させる第３膨張要素Ｐ９とにより構成されている。なお、各ホールド要素Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６の供給期間ｔ２，ｔ４，ｔ６は、所定のインク滴を吐出するため、例えば、０．５〜３μｓの範囲で最適な時間に設定され、本実施形態では、それぞれ１μｓに設定してある。これは、これらのホールド要素の供給期間が短いほど、小ドット吐出パルスの幅を小さくでき、記録速度を高速にできるためである。但し、ｔ６については、記録の高速化のために短時間に設定することが必ずしも適正であるとは限らず、後述するように、圧力室３８内のインクの固有振動周期Ｔｃや圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａに基づいて最適時間に設定することが望ましい。
【００３４】
小ドット吐出パルスＤＰ１が圧電振動子１９に供給されると、圧電振動子１９や圧力室３８は次のように動作する。即ち、第１膨張要素Ｐ１の供給に伴って圧電振動子１９が大きく収縮し、圧力室３８が定常容量（基準容量）から最大容積まで膨張する。この膨張に伴って圧力室３８内が減圧され、メニスカスが圧力室３８側に大きく引き込まれる。この圧力室３８の膨張状態は第１膨張ホールド要素Ｐ２の供給期間に亘って維持され、メニスカスはこの維持期間中に亘って自由振動する。
【００３５】
続いて、第１吐出要素Ｐ３が供給されて圧電振動子１９が大きく伸長し、圧力室３８は中間容積（第１中間電位ＶＭ１によって規定された容積）まで急激に収縮する。この収縮に伴い、圧力室３８内のインクが加圧されてノズル開口２５からインク滴が吐出される。そして、第１吐出要素Ｐ３に続いて第２収縮ホールド要素Ｐ４が供給されるので圧力室３８の収縮状態は維持されるが、このときメニスカスはインク滴吐出の影響を受けて大きく振動している。即ち、圧力室３８内のインクが残留振動している。そして、第２膨張要素Ｐ５が供給されて圧電振動子１９が収縮することにより圧力室３８の容積が再度膨張し、この膨張状態を維持する第２膨張ホールド要素Ｐ６を経て、第２収縮要素Ｐ７が供給されて圧電振動子１９が伸長し、圧力室３８の容積が最小容積まで再度急激に収縮する。これにより、吐出主要素Ｐａにおける第１吐出要素Ｐ３供給後に、圧電振動子１９に吐出制振要素Ｐｂ（Ｐ５〜Ｐ７）が供給されて圧力室３８に一連の容積変動を生じさせることで、インク滴の吐出に伴なるメニスカスの残留振動（圧力室３８内のインクの残留振動）に対して逆位相となる圧力変動が与えられ、これにより残留振動が減衰（即ち、安定化）され、その結果、短時間で収束可能である。その後、第３ホールド要素Ｐ８及び第３膨張要素Ｐ９が圧電振動子１９に順次供給され、圧力室２５が定常容積に復帰する。
【００３６】
ここで、本実施形態においては、上記の小ドット吐出パルスＤＰ１の第１吐出要素Ｐ３の始端から第２収縮要素の終端までの時間、即ち、パルス要素Ｐ３〜Ｐ７の供給期間（図４におけるｔ＝ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＋ｔ６＋ｔ７）を、圧力室３８内のインクの固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲（即ち、Ｔｃ／２≦ｔ≦Ｔｃ）で設定している。この設定によれば、圧力室３８内のインクが固有振動周期Ｔｃに起因する１回の振動が行われる間に、圧力室３８内のインクに吐出に伴う大きな圧力変動を加えた後に、圧力室３８の容積を再度膨張させて減圧し、その後、収縮させて加圧することにより、吐出後の残留振動が減衰されて圧力室３８内のインクの挙動を迅速に安定させることができる。これにより、圧力室３８内のインクの残留振動を迅速に収束できる。即ち、圧力室３８内のインクの固有振動周期Ｔｃ以下の時間内に、第１吐出要素Ｐ３、第２収縮ホールド要素Ｐ４、第２膨張要素Ｐ５、第２膨張ホールド要素Ｐ６、及び第２収縮要素Ｐ７を圧電振動子１９に順次供給することで、インク滴の吐出後の圧力室３８内のインクの残留振動を従来よりも短時間で収束させることができる。したがって、図３，６に示すように、インク滴（例えば、ドット１、ドット２）を連続して吐出する場合、最初のインク滴（ドット１）の吐出後に圧力室３８内のインクの残留振動を短時間で安定化させて収束できるため、次のインク滴（ドット２）の吐出速度を従来（図７参照）よりも短時間で安定させることができる。このことから、最初のインク滴の吐出から次の吐出までの時間、即ち、吐出パルス間隔ｔ０を短く設定することができる。この結果、良好な微小のインク滴（小ドット）吐出による記録の高速化を図ることができる。なお、この第１吐出要素Ｐ３の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、圧力室３８内のインクの固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲としたのは、この範囲であれば、上述した圧力室３８内のインクの残留振動の抑制に効果があることが実験的に確認されたからである。
【００３７】
また、本実施形態における第２膨張要素Ｐ５の供給期間ｔ５、即ち、第２膨張要素Ｐ５の始端から終端までの時間を、圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａ以下（即ち、ｔ５≦Ｔａ）に設定している。このように設定すると、圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａに起因する振動を、圧力室３８内のインクに与えてしまうことを抑制して、圧力室３８内のインクを減圧することができる。したがって、インク滴の吐出後の圧力室３８内のインクの不安定化を防止でき、インクの残留振動を収束し易くすることができる。このことから、吐出パルス間隔ｔ０を短く設定できるので、微小のインク滴の記録をより高速化することが可能となる。さらに、第２膨張要素Ｐ５の供給期間ｔ５と第２膨張ホールド要素Ｐ６の供給期間ｔ６とを合わせた期間、即ち、第２膨張要素Ｐ５の始端から第２収縮要素Ｐ７の始端までの時間を、圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａ以下（即ち、ｔ５＋ｔ６≦Ｔａ）に設定してもよい。この場合も、上記のｔ５≦Ｔａと設定した場合と同様の効果を奏することができ、微小のインク滴の記録をより高速化することができる。なお、本実施形態では、ｔ５あるいは（ｔ５＋ｔ６）を、例えば、２μｓ以下に設定している。
【００３８】
また、第２収縮要素Ｐ７の供給時間ｔ７、即ち、第２収縮要素Ｐ７の始端から終端までの時間を、圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａ以下（ｔ７≦Ｔａ）に設定している。この様に設定した場合も、上記の設定の場合と同様に、圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａに起因した振動を、圧力室３８内のインクに与えてしまうことを抑制して、第２膨張要素Ｐ５を供給することによって減圧された圧力室３８内のインクを再度加圧することができる。したがって、インク滴の吐出後の圧力室３８内のインクの不安定化を防止でき、インクの残留振動を収束し易くすることができる。このことから、微小のインク滴の記録をより高速化することが可能となる。なお、本実施形態では、ｔ７を、例えば、２μｓ以下に設定している。
【００３９】
さらに、上述したこれらの設定をそれぞれ組み合わせた設定、即ち、ｔ５≦Ｔａ、且つｔ７≦Ｔａ、あるいはｔ５＋ｔ６≦Ｔａ、且つｔ７≦Ｔａとした場合は、圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａに起因する振動を圧力室３８内のインクに与えてしまうことを抑制しながら、第２膨張要素Ｐ５を供給することによってインク（メニスカス）を圧力室３８側に引き込み、メニスカスが引き込まれた反動で反転して外側に押し出される方向に向かう前に、第２収縮要素Ｐ７を供給することによってインク（メニスカス）を吐出しない程度に外側に向けて押し出すことができる。したがって、圧力室３８内のインクが圧電振動子１９の固有振動周期Ｔａに起因する振動の影響を受けることを阻止できるだけでなく、メニスカス（圧力室３８内のインク）を不安定にしないタイミングで吐出制振要素Ｐｂ（特にＰ７）を供給することができるので、圧力室３８内のインクをより迅速に制振することができる。これにより、インク滴吐出後の圧力室３８内のインクの残留振動をより短時間で収束させることができる。この結果、微小のインク滴の記録のより一層高速化を図ることが可能となる。
【００４０】
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。
【００４１】
上記実施形態においては、小ドッド吐出パルスＤＰ１は、第２膨張ホールド要素Ｐ６に続いて、第２中間電位ＶＭ２から最低電位ＶＬまで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第２収縮要素Ｐ７と、最低電位ＶＬを所定時間維持する第３ホールド要素Ｐ８と、最低電位ＶＬから基準電位ＶＢまで電位を復帰させる第３膨張要素Ｐ９とにより構成されているが、本発明はこれに限らない。他の波形要素を組み合わせて設定することも可能である。即ち、本発明における上記実施形態の変形例である小ドット吐出パルスＤＰ１´は、図５に示すように、第２膨張ホールド要素Ｐ６に続いて、第２中間電位ＶＭ２から第３中間電位ＶＭ３まで比較的急峻な勾配で電位を降下させる第２収縮要素Ｐ７´と、第３中間電位ＶＭ３を所定時間維持する第３ホールド要素Ｐ８´と、第３中間電位ＶＭ３から最低電位ＶＬまで電位を降下させる第３収縮要素Ｐ９´と、最低電位ＶＬを所定時間維持する第３収縮ホールド要素Ｐ１０´と、最低電位ＶＬから基準電位ＶＢまで電位を復帰させる第３膨張要素Ｐ１１´とにより構成されている。この場合も、上記の実施形態におけるｔ７をｔ７´、ｔをｔ´と置き換えて、上記の実施形態と同様の設定をすることにより、同様の効果を奏することができる。
【００４２】
また、この構成によれば、圧電振動子１９を最小容積まで収縮させる途中で、第３ホールド要素Ｐ８´、及び第３収縮要素Ｐ９´を順次供給することによって一時的に収縮を停止させるようにして、圧力室３８を段階的に収縮させると、連続的に収縮させた場合よりも、圧力室３８の圧力変動を小さくすることができる。これにより、圧力室３８内のインクの残留振動をより一層迅速に収束させることが可能となる。
【００４３】
このように、本発明は、吐出パルスを他の波形要素と組み合わせても適用できるため、温度環境、インク等の液体の性質、液体噴射ヘッドの特性等の条件が異なった場合に、吐出パルスに他の波形要素を組み合わせて対応するようにしても、上述した効果を奏することが可能である。
【００４４】
また、上記各実施形態にでは、各中間電位ＶＭ１、ＶＭ２が基準電位ＶＢより大きい例を示したが、これに限定されるものではない。即ち、本発明の駆動パルスにおける各要素の始端・終端の電位や供給期間は、特許請求の範囲の記載に基づいて、温度環境、インク等の液体の性質、液体噴射ヘッドの特性等の条件に対応させるべく適宜設定が可能である。
【００４５】
また、上記各実施形態では、本発明の圧力発生手段として所謂縦振動モードの圧電振動子１９を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、電界方向に振動可能な圧電振動子であってもよい。また、各ノズル列毎にユニット化されているものに限らず、所謂撓み振動モードの圧電振動子のように、圧力室毎に設けられるものであってもよい。  
【００４６】
また、本発明は、上記記録ヘッド以外の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置にも適用できる。例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置、マイクロピペット等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】インクジェット式プリンタの機能ブロック図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図３】駆動パルスの説明図である。
【図４】小ドット吐出パルスの概略図である。
【図５】小ドット吐出パルスの変形例の概略図である。
【図６】吐出ドット間隔とドット２の吐出速度との関係を示すグラフである。
【図７】従来の吐出ドット間隔とドット２の吐出速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１…プリンタ，２…プリンタコントローラ，３…プリントエンジン，４…外部Ｉ／Ｆ，５…ＲＡＭ，６…ＲＯＭ，７…制御部，８…発振回路，９…記録ヘッド，１０…駆動信号発生回路，１１…内部Ｉ／Ｆ，１４…キャリッジ移動機構，１５…紙送り機構，１６…シフトレジスタ，１７…ラッチ回路，１８…レベルシフタ，１９…圧電振動子，２０…スイッチ回路，２５…ノズル開口，２６…固定板，２７…フレキシブルケーブル，２８…振動子ユニット，２９…ケース，３０…流路ユニット，３１…収容空部，３２…島部，３３…流路形成基板，３４…ノズルプレート，３５…弾性板，３６…共通インク室，３７…インク供給口，３８…圧力室，３９…ノズル連通口，４０…支持板，４１…樹脂フィルム
【図１】
2008037027.tif 000003
【図２】
2008037027.tif 000004
【図３】
2008037027.tif 000005
【図４】
2008037027.tif 000006
【図５】
2008037027.tif 000007
【図６】
2008037027.tif 000008
【図７】
2008037027.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月4日(2007.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置であって、
前記駆動信号発生手段は、
定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含む前記駆動パルスを発生し、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定し、かつ、第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記駆動信号発生手段は、前記第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定した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】
前記駆動信号発生手段は、前記第２収縮要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記駆動パルスに、定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含ませ、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定したことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項５】
前記第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項６】
前記第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項７】
前記第２収縮要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする請求項４から請求項６の何れかに記載の液体噴射装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル開口に連通する圧力室、および該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の作動によって圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、
前記圧力室を駆動して液滴を吐出するための駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置であって、
前記駆動信号発生手段は、
定常容積の圧力室を膨張させる第１膨張要素と、当該第１膨張要素によって膨張した圧力室を収縮させることで液滴を吐出させる第１吐出要素と、当該第１吐出要素によって収縮された圧力室を再度膨張させる第２膨張要素と、当該第２膨張要素によって膨張された圧力室を収縮する第２収縮要素とを含む前記駆動パルスを発生し、
前記第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、前記圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定し、かつ、第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この構成によれば、駆動信号発生手段は、第１吐出要素の始端から第２収縮要素の終端までの時間を、圧力室内の液体の固有振動周期Ｔｃの１／２〜１の範囲内に設定し、かつ、第２膨張要素の始端から終端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したので、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａに起因した振動を、圧力室内の液体に与えてしまうことを抑制しつつ、吐出後の圧力室内の液体の挙動を迅速に安定させることができる。これにより、圧力室内の液体の残留振動を迅速に収束できる。このことから、最初の液滴の吐出から次の吐出までの時間を短く設定することができるので、良好な微小の液滴吐出による記録の高速化を図ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
そして、上記液体噴射装置の構成において、駆動信号発生手段が、前記第２膨張要素の始端から前記第２収縮要素の始端までの時間を、前記圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定することが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の構成によれば、駆動信号発生手段が、第２膨張要素の始端から第２収縮要素の始端までの時間を、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａ以下に設定したので、圧力発生手段の固有振動周期Ｔａに起因した振動を、圧力室内の液体に与えてしまうことを抑制できる。これにより、液滴の吐出後の圧力室内の液体の不安定化を防止でき、液体の残留振動を収束し易くすることができる。