(57)【要約】【課題】インクの増粘及び乾燥を防止し、且つ駆動周波数を向上することのできる液体噴出装置の制御方法を提供する。【解決手段】ノズル開口３３に連通し周期Ｔｃのヘルムホルツ振動周波数を備える圧力発生室３２と、この圧力発生室３２のインクに圧力を付与する圧力発生手段３８とを有して当該圧力発生手段３８を駆動することによりインク滴を吐出する液体噴射装置の前記圧力発生手段３８を駆動することにより、メニスカスに微振動を励起させてノズル開口３３近傍のインクを撹拌する液体噴射装置の制御方法において、ノズル開口３３からインク滴を吐出させることなく圧力発生室３２内のインクに圧力を付与することにより、メニスカスに周期Ｔｃのヘルムホルツ振動を励起させて前記ノズル開口近傍のインクを撹拌する微振動駆動工程６１を具備することにより、インクの増粘及び乾燥を防止し、且つ短時間で微振動駆動工程を実施して高速印刷を実現する。【選択図】図５
2007230243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通し周期Ｔｃのヘルムホルツ振動周波数を備える圧力発生室と該圧力発生室内のインクに圧力を付与する圧力発生手段とを有して当該圧力発生手段を駆動することによりインク滴を吐出する液体噴射装置の前記圧力発生手段を駆動することによりメニスカスに振動を励起させて前記ノズル開口近傍のインクを撹拌する液体噴射装置の制御方法において、
前記ノズル開口からインク滴を吐出させることなく前記圧力発生室内のインクに圧力を付与することにより、メニスカスに周期Ｔｃのヘルムホルツ振動を励起させて前記ノズル開口近傍のインクを撹拌する微振動駆動工程を具備することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクの圧力を増加させる時間及びインクの圧力を減少させる時間のそれぞれが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃよりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項３】
請求項２において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクの圧力を増加させる時間及びインクの圧力を減少させる時間のそれぞれが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクに圧力を増減させて変化させている全体の時間ｔが、ｎ×Ｔｃ＜ｔ＜ｎ×Ｔｃ＋Ｔｃ／２（ｎは整数）であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項５】
請求項４において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクに圧力を増減させて変化させている全体の時間ｔが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／５以下であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／２０以上であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧を環境温度に応じて変更することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかにおいて、前記微振動駆動工程が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程中に実行されることを特徴とする液体噴出装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、前記微振動駆動工程が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程でインク滴の吐出が実施されないノズル開口に対してのみ実行されることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、前記圧力発生手段が、前記圧力発生室の一方面に設けられた振動板上に配設された圧電素子であ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、ノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクに圧力を付与してノズル開口からインク滴を吐出するヘッドを具備する液体吐出装置の制御方法に関し、特に、圧力発生室内のインクを圧電素子又は発熱素子を介して加圧することによって、ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴出装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドには、前述したように圧力発生手段として圧力発生室内に駆動信号によりジュール熱を発生する抵抗線を設けたバブルジェット式のものと、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル開口からインク滴を吐出させる圧電振動式の２種類のものに大別され、また、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電素子を使用したものと、たわみ振動モードの圧電素子を使用したものの２種類が実用化されている。
【０００４】
これらのインクジェット式記録ヘッドでは、インクが充填された、例えば、インクカートリッジ等から、流路を介してインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室にインクが供給され、駆動回路からの駆動信号によって、圧電素子等に所定のタイミングで駆動するエネルギが与えられることにより、圧力発生室内のインクが加圧されてノズル開口から吐出される。
【０００５】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、周囲の環境温度の変化に伴うインクの温度変化等によりインクの粘度が増加し、ノズル開口の目詰まりが発生するという問題がある。そのため、インクを所定の粘度に維持してインク滴を確実に吐出させるために、インク吐出に先立って、メニスカス、すなわち、ノズル開口で露出されたインクの自由表面を、インク滴が吐出しない程度に微振動させる微振動駆動を実行している（例えば、特許文献１参照）。これにより、ノズル開口近傍のインクが撹拌され、インクが所定粘度に維持されている。
【０００６】
また、インクは比較的粘度が上昇しやすいため、この微振動駆動は、インク吐出中であっても所定の間隔で実行することが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２０１９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような微振動駆動の信号の長さは、一般的に、連続するインク吐出のための駆動信号の間隔よりも長い。このため、インク吐出中に微振動駆動を実行すると、ヘッドの駆動周波数を下げて駆動信号の間隔を長くしなければならず、吐出スピード（スループット）が低下してしまうという問題がある。また、このような問題は、他の液体噴射装置においても存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、インクの増粘及び乾燥を防止し、且つ駆動周波数を向上することのできる液体噴出装置の制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通し周期Ｔｃのヘルムホルツ振動周波数を備える圧力発生室と該圧力発生室内のインクに圧力を付与する圧力発生手段とを有して当該圧力発生手段を駆動することによりインク滴を吐出する液体噴射装置の前記圧力発生手段を駆動することによりメニスカスに振動を励起させて前記ノズル開口近傍のインクを撹拌する液体噴射装置の制御方法において、前記ノズル開口からインク滴を吐出させることなく前記圧力発生室内のインクに圧力を付与することにより、メニスカスに周期Ｔｃのヘルムホルツ振動を励起させて前記ノズル開口近傍のインクを撹拌する微振動駆動工程を具備することを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第１の態様では、メニスカスにヘルムホルツ振動を励起させることにより、ノズル開口近傍のインクを短い周期の微振動で確実に撹拌することができる。なお、「メニスカス」とは、ノズル開口で露出されたインクの自由表面を意味する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクの圧力を増加させる時間及びインクの圧力を減少させる時間のそれぞれが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃよりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第２の態様では、メニスカスにヘルムホルツ振動が確実に励起される。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクの圧力を増加させる時間及びインクの圧力を減少させる時間のそれぞれが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第３の態様では、メニスカスにヘルムホルツ振動が確実に励起されると共に、この振動による微小インク滴（インクミスト）の吐出が防止される。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクに圧力を増減させて変化させている全体の時間ｔが、ｎ×Ｔｃ＜ｔ＜ｎ×Ｔｃ＋Ｔｃ／２（ｎは整数）であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第４の態様では、メニスカスにヘルムホルツ振動が確実に励起されると共に、この振動によるインクミストの吐出がより確実に防止される。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクに圧力を増減させて変化させている全体の時間ｔが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第５の態様では、吐出波形の周波数を下げることなく、微振動駆動工程を実行することができる。
【００１５】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／５以下であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第６の態様では、微振動駆動によるインクミストの吐出が確実に防止される。
【００１６】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／２０以上であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第７の態様では、１／２０以上の駆動電圧で微振動駆工程を実行することにより、確実にノズル開口近傍のインクを攪拌することができる。
【００１７】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧を、環境温度により変更することを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第８の態様では、環境温度の変化に応じて、最適な微振動駆動工程を実行することができる。
【００１８】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記微振動駆動工程が、前記吐出工程中に実行されることを特徴とする液体噴出装置の制御方法にある。
かかる第９の態様では、良好なインク吐出特性を保持し且つ高速印刷を実現することができる。
【００１９】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記微振動駆動工程が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程中に実行されることを特徴とする液体噴出装置の制御方法にある。
かかる第１０の態様では、印刷動作中に吐出が実施されないノズルに対して微振動駆動を行うことにより、確実にノズル開口近傍のインクの攪拌が行われ、良好なインク吐出特性を保持し且つ高速印刷を実現することができる。
【００２０】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記圧力発生手段が、前記圧力発生室の一方面に設けられた振動板上に配設された圧電素子であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第１１の態様では、圧電素子を駆動することにより、メニスカスにヘルムホルツ振動が励起される。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明では、ノズル開口からインクを吐出させることなく圧力発生室のインクに圧力を付与してメニスカスにヘルムホルツ振動を励起させてインクを微振動させることにより、ノズル開口近傍のインクを撹拌するようにした。これにより、短時間でノズル開口近傍のインクを確実に撹拌することができ、ノズル開口近傍のインクの増粘及び乾燥を防止できると共に、ヘッドの駆動周波数を上げて高速印刷を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液体噴射装置の概略構成を示す図である。本実施形態の液体噴射装置は、例えば、インクジェット式記録装置であり、図１に示すように、プリンタコントローラ１１とプリントエンジン１２とから概略構成してある。
【００２３】
プリンタコントローラ１１は、外部インターフェース１３（以下、外部Ｉ／Ｆ１３という）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１４と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１５と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部１６と、クロック信号を発生する発振回路１７と、インクジェット式記録ヘッド１８へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路１９と、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン１２に送信する内部インターフェース２０（以下、内部Ｉ／Ｆ２０という）とを備えている。
【００２４】
外部Ｉ／Ｆ１３は、例えば、キャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、図示しないホストコンピュータ等から受信する。また、この外部Ｉ／Ｆ１３を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピュータ等に対して出力される。
【００２５】
ＲＡＭ１４は、受信バッファ２１、中間バッファ２２、出力バッファ２３、及び、図示しないワークメモリとして機能する。そして、受信バッファ２１は外部Ｉ／Ｆ１３によって受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファ２２は制御部１６が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファ２３はドットパターンデータを記憶する。なお、このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成してある。
【００２６】
また、ＲＯＭ１５には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。
【００２７】
制御部１６は、受信バッファ２１内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファ２２に記憶させる。また、中間バッファ２２から読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１５に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御部１６は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファ２３に記憶させる。
【００２８】
そして、インクジェット式記録ヘッド１８の１行分に相当するドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、内部Ｉ／Ｆ２０を通じてインクジェット式記録ヘッド１８に出力される。また、出力バッファ２３から１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファ２２から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。
【００２９】
プリントエンジン１２は、インクジェット式記録ヘッド１８と、紙送り機構２４と、キャリッジ機構２５とを含んで構成してある。
【００３０】
紙送り機構２４は、紙送りモータと紙送りローラ等から構成してあり、記録紙等の印刷記憶媒体をインクジェット式記録ヘッド１８の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構２４は、印刷記憶媒体を副走査方向に相対移動させる。
【００３１】
キャリッジ機構２５は、インクジェット式記録ヘッド１８を搭載可能なキャリッジと、このキャリッジを主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成してあり、キャリッジを走行させることによりインクジェット式記録ヘッド１８を主走査方向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、タイミングベルトを用いたもの等、キャリッジを走行させ得る機構であれば任意の構成を採り得る。
【００３２】
インクジェット式記録ヘッド１８は、副走査方向に沿って多数のノズル開口を有し、ドットパターンデータ等によって規定されるタイミングで各ノズル開口からインク滴を吐出する。
【００３３】
次に、かかるインクジェット式記録ヘッド１８について詳細に説明する。なお、図２は、インクジェット式記録ヘッドの機械的構成を示す図であり、図３は、その電気的構成を示す図である。
【００３４】
本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１８は、いわゆる縦振動型のインクジェット式記録ヘッドであり、図２に示すように、スペーサ３１には、圧力発生室３２が形成され、スペーサ３１の両側は、ノズル開口３３を有するノズルプレート３４と、振動板３５とにより封止されている。また、スペーサ３１には、圧力発生室３２にインク供給口３６を介して連通するリザーバ３７が形成されており、リザーバ３７には、図示しないインクタンクが接続される。
【００３５】
一方、振動板３５の圧力発生室３２とは反対側には、圧電素子３８の先端が当接している。圧電素子３８は、圧電材料３９と、電極形成材料４０及び４１とを交互にサンドイッチ状に挟んで積層構造になるように構成され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板４２に固着されている。なお、固定基板４２と、振動板３５，スペーサ３１及びノズルプレート３４とは、基台４３を介して一体的に固定されている。
【００３６】
また、このようなインクジェット式記録ヘッド１８の圧電素子３８には、図示しないフレキシブルケーブルを介して電気信号、例えば、後述する駆動信号（ＣＯＭ）や印字データ（ＳＩ）等を供給する。
【００３７】
このように構成されたインクジェット式記録ヘッド１８は、圧電素子３８の電極形成材料４０及び４１に電圧が印加されると、圧電素子３８が収縮して振動板３５が変位し、圧力発生室３２が膨張する。そして、この状態から電圧の印加を解除すると圧力発生室３２が収縮し、ノズル開口３３からインク滴を吐出させることができる。
【００３８】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、所定のタイミングで、インク滴が吐出されない程度に圧力発生室３２内のインクに圧力を付与することによってノズル開口３３近傍のインクに振動を励起させる微振動駆動を実行している。これにより、ノズル開口３３近傍のインクを撹拌し、このノズル開口３３近傍のインクの増粘及び乾燥を防止している。
【００３９】
本実施形態では、上述したように圧電素子１８の駆動により圧力発生室３２内のインクに圧力を付与している。すなわち、圧電素子１８に電圧を充電することにより圧力発生室３２を膨張させて内部のインクの圧力を減少させる。その後、圧電素子１８に充電された電圧を放電することにより圧力発生室３２を収縮させて内部のインクの圧力を増加させて元の状態に戻す。したがって、圧力発生室３２内のインクの圧力を減少させる時間とは、圧電素子１８に電圧を充電する時間となり、圧力発生室３２内のインクの圧力を増加させる時間とは、圧電素子１８い充電した電圧を放電する時間となる。
【００４０】
なお、この微振動駆動については、詳しく後述するが、本実施形態では、メニスカスにヘルムホルツ振動周期Ｔｃの振動を励起させることにより、ノズル開口３３近傍のインクを撹拌している。
【００４１】
次に、このインクジェット式記録ヘッド１８の電気的構成について説明する。
【００４２】
このインクジェット式記録ヘッド１８は、図１に示すように、シフトレジスタ５１、ラッチ回路５２、レベルシフタ５３、スイッチ５４及び圧電素子３８等を備えている。さらに、図３に示すように、これらのシフトレジスタ５１、ラッチ回路５２、レベルシフタ５３、スイッチ５４及び圧電素子３８は、それぞれ、インクジェット式記録ヘッド１８の各ノズル開口３３毎に設けたシフトレジスタ素子５１Ａ〜５１Ｎ、ラッチ素子５２Ａ〜５２Ｎ、レベルシフタ素子５３Ａ〜５３Ｎ、スイッチ素子５４Ａ〜５４Ｎ、圧電素子３８Ａ〜３８Ｎから構成してあり、シフトレジスタ５１、ラッチ回路５２、レベルシフタ５３、スイッチ５４、圧電素子３８の順で電気的に接続してある。
【００４３】
なお、これらのシフトレジスタ５１、ラッチ回路５２、レベルシフタ５３及びスイッチ５４は、駆動信号発生回路１９が発生した吐出駆動信号や微振動駆動信号から駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは実際に圧電素子３８に印加される印加パルスのことである。
【００４４】
次に、このような電気的構成を有するインクジェット式記録ヘッド１８の制御について説明する。まず、圧電素子３８に駆動パルスを印加する手順について説明する。
【００４５】
ここで、本実施形態では、印刷実行中に微振動駆動を実行しているが、この微振動駆動は、例えば、インク滴を吐出しないノズル開口３３に対応して実行される。
【００４６】
また、この微振動駆動時の駆動パルスの印加手順とインク吐出時の駆動パルスの印加手順とは、インク撹拌時には微振動駆動信号を駆動パルスとして圧電素子３８に印加し、インク吐出時には吐出駆動信号に基づいて生成した駆動パルスを圧電素子３８に印加する点で相違するが、基本的には同じ手順である。このため、以下の説明では、インク吐出時における手順を例に挙げる。
【００４７】
上述したような電気的構成を有するインクジェット式記録ヘッド１８では、図４に示すように、最初に発振回路１７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、ドットパターンデータを構成する印字データ(ＳＩ）が出力バッファ２３からシフトレジスタ５１へシリアル伝送され、順次セットされる。この場合、まず、全ノズル開口３３の印字データにおける最上位ビットのデータがシリアル伝送され、この最上位ビットのデータシリアル伝送が終了したならば、上位から２番目のビットのデータがシリアル伝送される。以下同様に、下位ビットのデータが順次シリアル伝送される。
【００４８】
そして、当該ビットの印字データが全ノズル分シフトレジスタ素子５１Ａ〜５１Ｎにセットされたならば、制御部１６は、所定のタイミングでラッチ回路５２へラッチ信号（ＬＡＴ）を出力させる。このラッチ信号により、ラッチ回路５２は、シフトレジスタ５１にセットされた印字データをラッチする。このラッチ回路５２がラッチした印字データ（ＬＡＴｏｕｔ）は、電圧増幅器であるレベルシフタ５３に印加される。このレベルシフタ５３は、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ５４が駆動可能な電圧値、例えば、数十ボルトまでこの印字データを昇圧する。そして、この昇圧された印字データはスイッチ素子５４Ａ〜５４Ｎに印加され、スイッチ素子５４Ａ〜５４Ｎは、当該印字データにより接続状態になる。
【００４９】
そして、各スイッチ素子５４Ａ〜５４Ｎには、駆動信号発生回路１９が発生した吐出駆動信号（ＣＯＭ）も印加されており、スイッチ素子５４Ａ〜５４Ｎが接続状態になると、このスイッチ素子５４Ａ〜５４Ｎに接続された圧電素子３８Ａ〜３８Ｎに吐出駆動信号が印加される。
【００５０】
このように、例示したインクジェット式記録ヘッド１８では、印字データによって圧電素子３８に吐出駆動信号を印加するか否かを制御することができる。例えば、印字データが「１」の期間においてはラッチ信号（ＬＡＴ）によりスイッチ５４が接続状態となるので、駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）を圧電素子３８に供給することができ、この供給された駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）により圧電素子３８が変位（変形）する。また、印字データが「０」の期間においてはスイッチ５４が非接続状態となるので、圧電素子３８への駆動信号の供給は遮断される。なお、この印字データが「０」の期間において、各圧電素子３８は直前の電荷を保持するので、直前の変位状態が維持される。
【００５１】
したがって、吐出駆動信号を複数のパルスによって構成した場合には、パルス毎に印字データを設定し、この印字データの「１」，「０」を選択することにより、複数種類の駆動パルスが生成され、この駆動パルスによって異なる大きさのインク滴を吐出させることができる。
【００５２】
なお、図４には示していないが、基本駆動信号（ＣＯＭ）は、吐出駆動信号と微振動駆動信号とで構成されており、印字データによって吐出駆動又は微振動駆動が選択的に実行される。すなわち、吐出駆動信号部分の印字データが「１」である場合には、上述したようにノズル開口からインク滴が吐出され、吐出駆動信号部分の印字データが「０」である場合に、微振動駆動部分の印字データに「１」がセットされる。そして、この微振動駆動信号が駆動パルスとして圧電素子に印加され、圧電素子３８が変形してメニスカスが振動する。
【００５３】
以下に、このような駆動信号、特にインクを撹拌させるための微振動駆動信号について詳しく説明する。なお、図５（ａ）は、本実施形態の一実施形態に係る駆動信号の波形形状を示す図であり、（ｂ）は、微振動駆動信号の波形形状の拡大図であり、（ｃ）は、ヘルムホルツ振動によるノズル開口面に対するメニスカスの位置を表す波形を示す図である。
【００５４】
本実施形態に係る駆動信号は、図５（ａ）に示すように、インク滴を吐出させるための吐出駆動信号である吐出駆動工程６１と、ノズル開口３３近傍のインクを撹拌するための微振動駆動信号である微振動駆動工程６２とからなり、本実施形態では、３つの吐出駆動工程に対して１つの微振動駆動工程という組み合わせで駆動信号が構成されている。勿論、各吐出駆動工程毎に微振動駆動工程を設けるようにしてもよい。
【００５５】
ここで、微振動駆動工程６２の時間ｔは、図５（ｂ）に示すように、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いため、微振動駆動工程６２は、実質的に１つの吐出駆動工程６１中に実行されることになる。したがって、印刷実行中に微振動駆動を実行しても印刷速度を低下させることがない。なお、ここでいう微振動駆動工程６２の時間とは、具体的には、圧電素子３８の駆動により圧力発生室３２内のインクの圧力を増減させて変化させている全体の時間を意味する。
【００５６】
また、この微振動駆動工程６２は、圧電素子３８に電圧を充電して圧力発生室３２を膨張させる膨張工程ａと、圧電素子３８に充電された電圧を保持するホールド工程ｂと、圧電素子３８に充電された電圧を放電して圧力発生室３２を収縮させる収縮工程ｃとからなり、且つメニスカスにヘルムホルツ振動を励起させることができるように設定されている。すなわち、膨張工程ａの時間ｔ１及び収縮工程ｃの時間ｔ２が、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃよりも短くなるように設定されている。また、少なくともこの膨張工程ａの時間ｔ１はヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことが好ましい。本実施形態では、微振動駆動工程６２の時間ｔがヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短くなるように設定し、且つ膨張工程ａの時間ｔ１と、収縮工程ｃの時間ｔ２とのそれぞれが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃよりも短くなるように設定している。
【００５７】
このような微振動工程を実行することにより、メニスカス全体がノズル内で移動することなく、メニスカスにはヘルムホルツ振動が確実に励起される。また、この比較的短い周期の信号である微振動駆動工程６２によってメニスカスに励起されたヘルムホルツ振動によってノズル開口３３近傍のインクを撹拌することにより、効率的にインクを撹拌して増粘及び乾燥を防止することができる。
【００５８】
また、この微振動駆動工程６２における圧電素子３８の駆動では、ノズル開口３３から微小インク滴（インクミスト）が吐出されることがない。上述したように、本実施形態では、微振動駆動工程６２の時間ｔが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いため、メニスカス全体がノズル内で移動することがなく、図５（ｃ）の波形Ａで表されるように、メニスカスにはヘルムホルツ振動が励起されることになる。
【００５９】
また、本実施形態では、微振動駆動工程６２の時間ｔが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いため、当然、微振動駆動工程６２の膨張工程ａ及びホールド工程ｂの時間（ｔ１＋ｔ３）も、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短い。したがって、膨張工程ａによる圧電素子３８の駆動によってメニスカスがノズル開口の圧力発生室側（インク吐出方向とは反対方向）に移動している間に、すなわち、メニスカスが圧力発生室側のピークＰ１に達する前に収縮工程ｃが実行される。このため、収縮工程ｃによる圧電素子３８の駆動によってインク吐出方向に働く力は、膨張工程ａによってインク吐出方向とは反対方向に働く力によってその一部が打ち消されることになる。したがって、インク吐出方向に働く力は弱められ、図５（ｃ）の波形Ｂで表されるように、その傾斜は波形Ａよりもなだらかになり、メニスカスのノズル開口側のピークＰ２がノズル開口面を越えることない。したがって、ノズル開口３３からインク滴が吐出されることはない。
【００６０】
一方、微振動駆動工程６２の時間ｔがヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも長い場合には、例えば、図６（ａ）に示すように、微振動駆動工程６２の膨張工程ａ及びホールド工程ｂの時間（ｔ１＋ｔ３）が、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも長い場合には、膨張工程ａによる圧電素子３８の駆動によってメニスカスがインク吐出方向に移動し始めてから、すなわち、メニスカスが圧力発生室側のピークＰ３を過ぎて、インク吐出方向に移動し始めてから収縮工程ｃが実行されることになる。この場合には、メニスカスがインク吐出方向へ移動する力が増幅されることになり、図６（ｂ）の波形Ｃのように、その傾斜が波形Ａよりも急峻となり、メニスカスのノズル開口３３側のピークＰ４がノズル開口面を越えてしまう。このため、ノズル開口３３からインクミストが吐出される虞がある。
【００６１】
なお、実際には、膨張工程ａの時間ｔ１が、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短ければ、微振動駆動工程６２の時間ｔは、ｎ×Ｔｃ＜ｔ＜ｎ×Ｔｃ＋Ｔｃ／２（ｎは整数）の関係を満たす長さであればインクミストの吐出を防止することができるが、ヘッドの高速化を考慮すれば、微振動駆動工程６２の時間ｔはより短い方が好ましい。すなわち、各吐出駆動工程６１の間隔を長くすることなく、実質的に１つの吐出駆動工程６１中に実行できる程度の短い信号とするのが望ましい。したがって、微振動駆動工程６２の時間ｔは、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短くするのが好適である。
【００６２】
また、微振動駆動工程６２において圧電素子に印加する電圧（微振動駆動電圧）は、吐出駆動工程６１において圧電素子に印加する電圧（吐出駆動電圧）の１／５以下（２０％以下）とするのが好ましく、本実施形態では、微振動駆動電圧を吐出駆動電圧の１０％程度とした。これにより、微振動駆動工程６２によってインクミストが吐出されるのを防止することができる。さらに、従来の微振動駆動電圧が、吐出駆動電圧の４０％程度であるのに対して、本実施形態では、２０％以下と大幅に低減することができ、これにより、コストを低減することができる。なお、メニスカスの増粘や乾燥を防ぐ微振動としての効果を得るためには吐出電圧の１／２０以上（５％以上）の電圧で駆動するのが好ましい。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、微振動駆動工程６２の時間をヘルムホルツ振動Ｔｃの１／２より短くして、メニスカスにヘルムホルツ振動を励起させ、このヘルムホルツ振動によってノズル開口近傍のインクを撹拌するようにした。これにより、ノズル開口３３近傍のインクの増粘及び乾燥を確実に防止することができると共に、短時間でノズル開口３３近傍のインクを撹拌することができる。したがって、インク滴を吐出するための吐出駆動工程６１の間隔を広げることなく、実質的に、微振動駆動工程６２を一つの吐出駆動工程６１中に実行することができるため、ヘッドの駆動周波数を上げることができる。
【００６４】
また、微振動駆動電圧を従来のものよりも低く抑えて同等の撹拌効果を得ることができるため、コストを低減することができる。
【００６５】
なお、このような本実施形態に係る微振動駆動工程に対して、従来の微振動駆動工程１６２は、図７に示すように、膨張工程ａ１の時間ｔ４及び収縮工程ｃ１の時間ｔ５が、それぞれヘルムホルツ振動周期Ｔｃと略同一の長さを有し、この微振動駆動工程１６２によってメニスカス表面はノズル内で上下に移動する。このような微振動駆動工程１６２は、各工程の時間が比較的長いため、実質的に吐出駆動工程１６１中の吐出タイミングを変えることなく微振動駆動工程１６２をに実行するのは困難であり、駆動周波数を下げなければならない。
【００６６】
ここで、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃ＝７．５μｓ程度のヘッドを用いた場合、具体的には、膨張工程ａの時間ｔ１を１μｓ、ホールド工程ｂの時間ｔ３を１．５μｓ、収縮工程ｃの時間ｔ２を１μｓとして、微振動駆動工程全体の時間ｔを３．５μｓ程度とすることにより、良好な微振動駆動を実行することができる。これに対して、従来の微振動駆動工程では、膨張工程ａ１の時間ｔ４が８μｓ、ホールド工程ｂ１の時間ｔ６が２μｓ、収縮工程ｃ１の時間ｔ５が８μｓ程度必要であり、微振動駆動工程全体の時間ｔ７としては約１８μｓ必要となる。すなわち、本実施形態の微振動駆動工程は、従来の微振動駆動工程と比較して、その時間を１／５程度に短縮することができるため、駆動周波数を上げることができる。
【００６７】
（他の実施形態）
以上説明したインクジェット式記録ヘッドでは、圧電素子に電圧を印加することにより、圧力発生室を膨張させるものを例示したが、これに限定されず、圧電素子に電圧を印加することにより、圧力発生室を収縮させるインクジェット式記録ヘッドにも本発明の制御方法を適用することができる。
【００６８】
このような構造のインクジェット式記録ヘッドの一例を図８に示す。図８に示すインクジェット式記録ヘッドは、図２の圧電素子３８の替わりに圧電素子１３８を有する以外は同様な構造を有する。圧電素子１３８は、振動板の圧力発生室３２とは反対側に、圧電材料１３９と電極形成材料１４０及び１４１とを交互にサンドイッチ状に挟んで積層構造になるように構成され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板３２に固着されたものである。したがって、圧電素子１３８の電極形成材料１４０及び１４１に電圧が印加されると、圧電素子３８がノズルプレート３４側に伸張するから、振動板３５が変位し、圧力発生室３２の容積が圧縮される。例えば、予め電圧を３０Ｖ印加した状態から電圧を除去し、圧電素子１３８を収縮させてインクをリザーバ３７からインク供給口３６を介して圧力発生室３２に流れ込ませることができる。その後、電圧を印加することにより圧電素子３８が伸張し、振動板３５が変形することより圧力発生室３２が収縮してノズル開口３３からインク滴が吐出される。したがって、上述した制御方法の膨張及び収縮の際の電圧の充電及び放電を逆に行うことにより、同様な制御方法を実施することができる。
【００６９】
なお、このような本実施形態では、膨張工程において、圧電素子１３８に電圧を充電して圧力発生室１３２内のインクの圧力を増加させ、収縮工程において、圧電素子１３８に充電された電圧を放電して圧力発生室１３２内のインクの圧力を減少させる。
【００７０】
また、例えば、上述した実施形態の微振動駆動工程において、環境温度に応じて圧電素子印加する駆動電圧を適宜調整するようにしてもよい。具体的には、インク粘度が比較的低い高温環境では、比較的弱い振動でよいため駆動電圧を下げるように調整し、一方、インク粘度が比較的高い低温環境では、比較的強い振動が必要なため駆動電圧を上げるように調整することにより、常に最適な微振動効果を得ることができる。
【００７１】
さらに、本発明の駆動方法を実現できるインクジェット式記録ヘッドの構造は、縦振動型のインクジェット式記録ヘッドに限定されず、例えば、たわみ振動型のインクジェット式記録ヘッド、あるいはバブルジェット式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造の液体噴射装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る駆動信号の波形の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る駆動信号及び微振動駆動信号の一例を説明する概略図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る微振動駆動信号と比較する微振動駆動信号を説明する概略図である。
【図７】従来の駆動信号及び微振動駆動信号を説明する概略図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
３１  スペーサ、  ３２  圧力発生室、  ３４  ノズルプレート、  ３５  振動板、  ３８  圧電素子
【図１】
2007230243.tif 000003
【図２】
2007230243.tif 000004
【図３】
2007230243.tif 000005
【図４】
2007230243.tif 000006
【図５】
2007230243.tif 000007
【図６】
2007230243.tif 000008
【図７】
2007230243.tif 000009
【図８】
2007230243.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【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】
ノズル開口に連通し周期Ｔｃのヘルムホルツ振動周波数である圧力発生室と該圧力発生室内のインクに圧力を付与する圧力発生手段とを有して当該圧力発生手段を駆動することによりインク滴を吐出する液体噴射装置の前記圧力発生手段を駆動することによりメニスカスに振動を励起させる液体噴射装置の制御方法において、
前記圧力発生手段にインク滴吐出のための電圧が印加されていない期間に、前記微振動駆動信号の電圧を印加することにより、前記メニスカスに周期Ｔｃのヘルムホルツ振動を励起させる微振動駆動工程を具備し、
前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクに圧力を増減させて変化させている全体の時間ｔが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項２】
前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／５以下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の制御方法。
【請求項３】
前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／２０以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項４】
前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧を環境温度に応じて変更することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項５】
前記微振動駆動工程が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程中に実行されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項６】
前記微振動駆動工程が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程でインク滴の吐出が実施されないノズル開口に対してのみ実行されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射装置の制御方法。
【請求項７】
前記圧力発生手段が、前記圧力発生室の一方面に設けられた振動板上に配設された圧電素子であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項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】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通し周期Ｔｃのヘルムホルツ振動周波数である圧力発生室と該圧力発生室内のインクに圧力を付与する圧力発生手段とを有して当該圧力発生手段を駆動することによりインク滴を吐出する液体噴射装置の前記圧力発生手段を駆動することによりメニスカスに振動を励起させる液体噴射装置の制御方法において、前記圧力発生手段にインク滴吐出のための電圧が印加されていない期間に、前記微振動駆動信号の電圧を印加することにより、前記メニスカスに周期Ｔｃのヘルムホルツ振動を励起させる微振動駆動工程を具備し、前記微振動駆動工程では、前記圧力発生室内のインクに圧力を増減させて変化させている全体の時間ｔが、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２よりも短いことを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第１の態様では、メニスカスにヘルムホルツ振動を励起させることにより、ノズル開口近傍のインクを短い周期の微振動で確実に撹拌することができる。なお、「メニスカス」とは、ノズル開口で露出されたインクの自由表面を意味する。また、メニスカスにヘルムホルツ振動が確実に励起されると共に、この振動による微小インク滴（インクミスト）の吐出が防止され、且つ吐出波形の周波数を下げることなく、微振動駆動工程を実行することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／５以下であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第２の態様では、微振動駆動によるインクミストの吐出が確実に防止される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧の１／２０以上であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第３の態様では、１／２０以上の駆動電圧で微振動駆工程を実行することにより、確実にノズル開口近傍のインクを攪拌することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様において、前記微振動駆動工程で前記圧力発生手段に印加する駆動電圧を、環境温度により変更することを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第４の態様では、環境温度の変化に応じて、最適な微振動駆動工程を実行することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つの態様において、前記微振動駆動工程が、前記吐出工程中に実行されることを特徴とする液体噴出装置の制御方法にある。
かかる第５の態様では、良好なインク吐出特性を保持し且つ高速印刷を実現することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか一つの態様において、前記微振動駆動工程が、前記ノズル開口からインク滴を吐出する吐出工程中に実行されることを特徴とする液体噴出装置の制御方法にある。
かかる第６の態様では、印刷動作中に吐出が実施されないノズルに対して微振動駆動を行うことにより、確実にノズル開口近傍のインクの攪拌が行われ、良好なインク吐出特性を保持し且つ高速印刷を実現することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか一つの態様において、前記圧力発生手段が、前記圧力発生室の一方面に設けられた振動板上に配設された圧電素子であることを特徴とする液体噴射装置の制御方法にある。
かかる第７の態様では、圧電素子を駆動することにより、メニスカスにヘルムホルツ振動が励起される。