(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積が可変であって液体が供給されると共にノズル開口に連通する内部空間と、周期ＴＨのヘルムホルツ共振周波数と、を有する圧力発生室と、
圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、液体滴吐出後に圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生させる信号発生手段と、
駆動信号に基づいて圧力発生室を膨張及び収縮させる圧力発生手段と、
を備え、
第１の信号要素の出力開始時から第２の信号要素の出力開始時までの経過時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと等しくなるように設定されており、
第２の信号要素の出力開始時から第３の信号要素の出力開始時までの経過時間も、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと等しくなるように設定されており、
第１の信号要素の振幅と第３の信号要素の振幅との和が、第２の信号要素の振幅と等しくなるように設定されている
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
駆動信号は、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３以上の整数倍とヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの１／２との和に等しい周期で、連続的に発生される
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】
駆動信号は、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３．５倍に等しい周期で、連続的に発生される
ことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
第３の信号要素の振幅は、第２の信号要素の振幅の０．２５倍以上０．７５倍以下に設定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項５】
圧力発生手段は、圧電振動子を有している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項６】
圧電振動子は、縦振動モードの圧電振動子である
ことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
【請求項７】
ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨは、２０μｓ〜５μｓである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項８】
容積が可変であって液体が供給されると共にノズル開口に連通する内部空間と、周期ＴＨのヘルムホルツ共振周波数と、を有する圧力発生室と、
駆動信号に基づいて圧力発生室を膨張及び収縮させる圧力発生手段と、
を備えた液体噴射装置を制御する装置であって、
圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、液体滴吐出後に圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生させる信号発生手段を備え、
第１の信号要素の出力開始時から第２の信号要素の出力開始時までの経過時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと等しくなるように設定されており、
第２の信号要素の出力開始時から第３の信号要素の出力開始時までの経過時間も、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと等しくなるように設定されており、
第１の信号要素の振幅と第３の信号要素の振幅との和が、第２の信号要素の振幅と等しくなるように設定されている
ことを特徴とする制御装置。
【請求項９】
駆動信号は、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３以上の整数倍とヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの１／２との和に等しい周期で、連続的に発生される
ことを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
駆動信号は、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３．５倍に等しい周期で、連続的に発生される
ことを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
第３の信号要素の振幅は、第２の信号要素の振幅の０．２５倍以上０．７５倍以下に設定されている
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば縦振動モードの圧電振動子をアクチュエータとして使用した液体噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置、例えばインクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッドは、ノズル開口に連通するとともに一部の区画壁が弾性板により構成された圧力発生室を備えている。弾性板には、膨張・収縮可能な圧電振動子の可動端が結合されている。これにより、圧電振動子を膨張・収縮させることにより圧力発生室の容積を変化させることができ、結果としてインクの供給及びインク滴の吐出を行えるようになっている。
【０００３】
このような記録ヘッドを高速に駆動するアクチュエータとして、交互に積層された圧電材料及び導電層からなり、その長手方向に伸長可能な縦振動モードの圧電振動子が使用されている。
【０００４】
縦振動モードの圧電振動子は、たわみ振動タイプの圧電振動子よりも圧力発生室との当接面積が小さく、しかも高速駆動が可能である。このため、より高い解像度での高速印刷が可能である。
【０００５】
ところが、このような縦振動モードの圧電振動子は、高速駆動が可能であるものの、残留振動の減衰率が小さい。このため、インク滴の吐出後に大きな残留振動が残ってメニスカスの挙動に影響を与え得る。例えば、次のインク滴吐出時におけるメニスカスの位置がバラついて、インク滴の飛翔方向が変動し得る。あるいは、メニスカスがノズル開口側に大きくオーバーシュートして、インクミストが生じ、印字品質の低下を招き得る。
【０００６】
そこで、インク滴を吐出した後のメニスカスの残留振動を減衰させてインクミストの発生等を防止するため、例えば、特開平９−５２３６０号に開示されたインクジェット式記録装置が考案されている。この記録装置は、圧力発生室を膨張させる第１の信号要素と、ノズル開口からインク滴を吐出させるべく膨張状態にある圧力発生室を収縮させる第２の信号要素と、インク滴吐出後に生じるメニスカスの振動がノズル開口側に向かう時点で、第１の信号要素による膨張容積よりも小さい容積で圧力発生室を膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生するようになっている。これにより、インク滴の吐出後にノズル開口に向かおうとしているメニスカスが、第３の信号要素による圧力発生室の膨張によって圧力発生室側に引き込まれ、メニスカスの振動が効果的に減衰され得る。これにより、メニスカスの運動に起因するインクミストの発生が防止される。また、次のインク滴吐出時のメニスカス位置を略一定に調整可能となり、インク滴飛翔の安定化を図ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記記録装置では、短い周期の連続的な駆動信号を用いて、高速かつ連続的にインク滴を吐出させた場合、多数の圧力発生室のうち変形されないはずの圧力発生室にまで変形が生じ（クロストーク）、当該圧力発生室に連通するノズル開口内のメニスカスにまで振動が生じてしまうという問題がある。このように、変形されないはずの圧力発生室に対応するノズル開口（インク滴を吐出しないはずのノズル開口）のメニスカスが振動すると、未来において当該ノズル開口からインク滴を吐出させるときに、当該インク滴の飛行方向に曲がりが生じる等、当該インク滴の吐出状態が不安定になりやすいという欠点がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、変形駆動されない圧力発生室に対応するノズル開口のメニスカス振動を効果的に抑え、液体滴をより安定に吐出させることのできる液体噴射装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
容積が可変であって液体が供給されると共にノズル開口に連通する内部空間と、周期ＴＨのヘルムホルツ共振周波数と、を有する圧力発生室と、
圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、液体滴吐出後に圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生させる信号発生手段と、
駆動信号に基づいて圧力発生室を膨張及び収縮させる圧力発生手段と、
を備え、
第１の信号要素の出力開始時から第２の信号要素の出力開始時までの経過時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第２の信号要素の出力開始時から第３の信号要素の出力開始時までの経過時間も、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第１の信号要素の振幅と第３の信号要素の振幅との和が、第２の信号要素の振幅と実質的に等しくなるように設定されている
ことを特徴とする液体噴射装置である。
【００１０】
本発明によれば、第１の信号要素によって膨張した圧力発生室の残留振動と逆位相で第２の信号要素が出力され、第２の信号要素によって収縮した圧力発生室の残留振動と逆位相で第３の信号要素が出力される。また、３つの信号要素による圧力発生室の膨張収縮振動の和が、略０となる。すなわち、第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素とが、相互に振動を打ち消し合うタイミング及び大きさで出力される。
【００１１】
このため、変形されないはずの圧力発生室に変形が生じて当該圧力発生室に対応するノズル開口のメニスカスが振動することを、効果的に抑制することができる。
【００１２】
あるいは、本発明は、
容積が可変であって液体が供給されると共にノズル開口に連通する内部空間と、周期ＴＨのヘルムホルツ共振周波数と、を有する圧力発生室と、
圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、液体滴吐出後に圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生させる信号発生手段と、
駆動信号に基づいて圧力発生室を膨張及び収縮させる圧力発生手段と、
を備え、
第１の信号要素の出力開始時から第２の信号要素の出力開始時までの経過時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第２の信号要素の出力開始時から第３の信号要素の出力開始時までの経過時間も、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素のそれぞれの継続時間が、互いに実質的に等しくなるように設定されている
ことを特徴とする液体噴射装置である。
【００１３】
この場合も、第１の信号要素によって膨張した圧力発生室の残留振動と逆位相で第２の信号要素が出力され、第２の信号要素によって収縮した圧力発生室の残留振動と逆位相で第３の信号要素が出力される。また、３つの信号要素による圧力発生室の膨張収縮振動の和が、略０となる。すなわち、第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素とが、相互に振動を打ち消し合うタイミング及び大きさで出力される。
【００１４】
このため、変形されないはずの圧力発生室に変形が生じて当該圧力発生室に対応するノズル開口のメニスカスが振動することを、効果的に抑制することができる。
【００１５】
なお、各信号要素の継続時間の制御は、比較的容易である。
【００１６】
また、好ましくは、第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素のそれぞれの継続時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨより短くなるように設定されている。この場合、駆動信号自体が短くなって、高い周波数での連続吐出が可能になる。
【００１７】
好ましくは、第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素のそれぞれの継続時間が、圧力発生手段の固有周期ＴＡと実質的に等しくなるように設定されている。この場合、圧力発生手段の残留振動の発生自体が抑制されるため、圧力発生室の残留振動が効果的に抑制される。
【００１８】
好ましくは、駆動信号は、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３以上の整数倍とヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの１／２との和に実質的に等しい周期で、連続的に発生される。この場合、液体滴を連続的に吐出させるべく駆動信号を連続的に発生させた場合に、一つの駆動信号による振動と次の駆動信号による振動とが互いに打ち消しあうため、より効果的に残留振動を抑制することができる。
【００１９】
より短い駆動信号の周期を実現するためには、駆動信号は、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３．５倍に実質的に等しい周期で、連続的に発生されることが好ましい。
【００２０】
さらに好ましくは、第３の信号要素の振幅は、第２の信号要素の振幅の０．２５倍以上０．７５倍以下に設定されている。この場合、液体滴吐出後の第３の信号要素によるメニスカス制振がより効果的に行われ、液体ミストの発生をより効果的に防止することができる。
【００２１】
圧力発生手段は、例えば圧電振動子を有している。高速かつ連続の液体滴の吐出のためには、圧電振動子は、縦振動モードの圧電振動子であることが好ましい。
【００２２】
本発明は、圧力発生室のヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨが２０μｓ〜５μｓである場合に、極めて有効である。
【００２３】
また、本発明は、
容積が可変であって液体が供給されると共にノズル開口に連通する内部空間と、周期ＴＨのヘルムホルツ共振周波数と、を有する圧力発生室と、
駆動信号に基づいて圧力発生室を膨張及び収縮させる圧力発生手段と、
を備えた液体噴射装置を制御する装置であって、
圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、液体滴吐出後に圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生させる信号発生手段を備え、
第１の信号要素の出力開始時から第２の信号要素の出力開始時までの経過時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第２の信号要素の出力開始時から第３の信号要素の出力開始時までの経過時間も、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第１の信号要素の振幅と第３の信号要素の振幅との和が、第２の信号要素の振幅と実質的に等しくなるように設定されている
ことを特徴とする制御装置である。
【００２４】
また、本発明は、
容積が可変であって液体が供給されると共にノズル開口に連通する内部空間と、周期ＴＨのヘルムホルツ共振周波数と、を有する圧力発生室と、
駆動信号に基づいて圧力発生室を膨張及び収縮させる圧力発生手段と、
を備えた液体噴射装置を制御する装置であって、
圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、液体滴吐出後に圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで膨張させる第３の信号要素と、を有する駆動信号を発生させる信号発生手段を備え、
第１の信号要素の出力開始時から第２の信号要素の出力開始時までの経過時間が、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第２の信号要素の出力開始時から第３の信号要素の出力開始時までの経過時間も、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定されており、
第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素のそれぞれの継続時間が、互いに実質的に等しくなるように設定されている
ことを特徴とする制御装置である。
【００２５】
前記の制御装置あるいは制御装置の各要素手段は、コンピュータシステムによって実現され得る。
【００２６】
また、コンピュータシステムに各装置または各手段を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本件の保護対象である。
【００２７】
ここで、記録媒体とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００２９】
図１は、本発明によるインクジェット式記録装置（液体噴射装置の一例）に用いられる記録ヘッドの一例を示すものである。図１の記録ヘッドは、主として、ノズル開口２及び圧力発生室３が形成されたインク流路ユニット１１と、圧電振動子９を収容するヘッドケース１２と、を有している。インク流路ユニット１１とヘッドケース１２とは、互いに接合されている。
【００３０】
インク流路ユニット１１は、図１に示すように、ノズル開口２が穿設されたノズルプレート１と、圧力発生室３、共通のインク室４及びこれらを連通させるインク供給口５に対応する空間が形成された流路構成板７と、圧力発生室３の少なくとも一部を区画するための弾性板８と、が積層されて形成されている。
【００３１】
圧電振動子９は、圧電材料と導電材料が交互に長手方向に平行に積層されて構成されている。これにより、充電状態では導電層の積層方向と直角な長手方向に収縮し、放電状態では元の状態に戻る（収縮状態からは長手方向に伸長する）。すなわち、圧電振動子９は、いわゆる縦振動モードの振動子である。圧電振動子９は、その先端（可動端）が圧力発生室３の一部を区画している弾性板８の当該区画部分に接合され、他端が基台１０を介してヘッドケース１２に固定されている。
【００３２】
このような記録ヘッドでは、圧電振動子９の収縮・伸長に対応して圧力発生室３が膨張・収縮する。圧力発生室３の膨張・収縮に伴う圧力発生室３内のインクの圧力変動により、インクが圧力発生室３内に吸引され、インク滴がノズル開口２から吐出される。
【００３３】
ここで、上記のように構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室３内のインクの圧縮性に起因する流体コンプライアンスをＣｉ、圧力発生室３を形成している弾性板８及びノズルプレート１等の材料自体の固体コンプライアンスをＣｖ、ノズル開口２のイナータンスをＭｎ、インク供給口５のイナータンスをＭｓとすると、圧力発生室３のヘルムホルツ共振周波数ＦＨを次の式、
ＦＨ＝１／（２π）×√｛（Ｍｎ＋Ｍｓ）／［（Ｃｉ＋Ｃｖ）・（Ｍｎ×Ｍｓ）］｝
により表すことができる。
【００３４】
また、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨは、上記ヘルムホルツ共振周波数ＦＨの逆数（ＴＨ＝１／ＦＨ）で表される。
【００３５】
なお、流体コンプライアンスＣｉは、圧力発生室３の体積をＶ、インクの密度をρ、インク中での音速をｃとすると、
Ｃｉ＝Ｖ／（ρ×ｃ２  ）
により表すことができる。
【００３６】
さらに、圧力発生室３の固体コンプライアンスＣｖは、圧力発生室３に単位圧力を印加したときの圧力発生室３の静的な変形率に一致する。
【００３７】
具体的には、例えば、長さが０．５〜２ｍｍで、幅０．１〜０．２ｍｍ、深さ０．０５〜０．３ｍｍのサイズとして構成された圧力発生室３の場合、ヘルムホルツ共振周波数ＦＨは、５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度となり、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨは、２０μｓｅｃ〜５μｓｅｃとなる。代表例として、固体コンプライアンスＣｖが７．５×１０−２１［ｍ５／Ｎ］、流体コンプライアンスＣｉが５．５×１０−２１［ｍ５／Ｎ］、ノズル開口２のイナータンスＭｎが１．５×１０８［ｋｇ／ｍ４］、インク供給口５のイナータンスＭｓが３．５×１０８［ｋｇ／ｍ４］である時、ヘルムホルツ共振周波数ＦＨは１３６ｋＨｚとなり、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨは７．３μｓｅｃとなる。
【００３８】
図２は、上述したような記録ヘッドを駆動する駆動回路の一例を示すものである。図２に示すように、制御信号発生回路２０は、入力端子２１，２２と出力端子２３，２４，２５とを備える。入力端子２１，２２には、印刷データを生成する外部装置から印字信号とタイミング信号とが入力されるようになっている。出力端子２３，２４，２５からは、それぞれ、シフトクロック信号，印字信号およびラッチ信号が出力されるようになっている。
【００３９】
駆動信号発生回路２６は、前記入力端子２２に入力されるのと同様の外部装置からのタイミング信号に基づいて、圧電振動子９を駆動する駆動信号を出力するようになっている。
【００４０】
Ｆ１は、ラッチ回路を構成するフリップフロップであり、Ｆ２は、シフトレジスタを構成するフリップフロップである。フリップフロップＦ２から各圧電振動子９に対応して出力される信号がフリップフロップＦ１でラッチされると、オアゲート２８を介して、各スイッチングトランジスタ３０に選択信号が出力されるようになっている。
【００４１】
図３は、制御信号発生回路２０の一例を示す。カウンタ３１は、入力端子２２から入力されるタイミング信号（図５（Ｉ）参照）の立ち上がりで初期化されるようになっている。そして、カウンタ３１は、初期化された後、発振回路３３からのクロック信号をカウントし、当該カウント値が駆動信号発生回路２６の出力端子２９に接続されている圧電振動子９の数（変形駆動可能な圧力発生室３の数）に一致した時点で、ＬＯＷレベルのキャリー信号を出力して計数動作を停止するようになっている。このカウンタ３１のキャリー信号は、ＡＮＤゲート３２において発振回路３３からのクロック信号との論理積を取られて、出力端子２３にシフトクロック信号として出力される。
【００４２】
また、メモリ３４は、入力端子２１から入力される、圧電振動子９の数に一致するビット数の印字データを記憶するようになっている。メモリ３４は、ＡＮＤゲート３２からの信号に同期して、内部に記憶されている印字データを出力端子２４に１ビット毎にシリアル出力する機能を合わせ備えている。
【００４３】
出力端子２４からシリアル転送される印字信号（図５（VII）参照）は、次の印刷周期でのスイッチングトランジスタ３０の選択信号となるべく、印字信号の出力端子２３から出力されたシフトクロック信号（図５（VIII）参照）によってフリップフロップＦ２（シフトレジスタ）にラッチされる。なお、ラッチ信号は、カウンタ３１のＬｏｗレベルのキャリー信号の出力に同期してラッチ信号生成回路３５から出力される。ラッチ信号の出力の時点は、駆動信号が中間電位ＶＭを維持する期間である。
【００４４】
図４は、駆動信号発生回路２６の一例を示す。タイミング制御回路３６は、縦属（直列）接続された３つのワンショットマルチバイブレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を有している。各ワンショットマルチバイブレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３には、それぞれ、第１の充電時間（Ｔｃ１；図６参照）と第１のホールド時間（Ｔｈ１；図６参照）との和（Ｔ１＝Ｔｃ１＋Ｔｈ１；図６参照）、放電時間（Ｔｄ；図６参照）と第２のホールド時間（Ｔｈ２；図６参照）との和（Ｔ２＝Ｔｄ＋Ｔｈ２；図６参照）、及び、第２の充電時間（Ｔｃ２；図６参照）、を規定するためのパルス幅ＰＷ１，ＰＷ２，ＰＷ３（図５（II），（III），（IV）参照）が設定されている。２７は出力端子である。
【００４５】
図４に示すように、各ワンショットマルチバイブレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３から出力されるパルスの立ち上がり及び立ち下がりによって、充電を実行させるトランジスタＱ２、放電を実行させるトランジスタＱ３、及び、第２の充電を実行させるトランジスタＱ６が、それぞれオン／オフ制御されるようになっている。
【００４６】
以下、図４の駆動信号発生回路２６について、詳細に説明する。
【００４７】
外部装置からのタイミング信号が入力端子２２に入力されると、タイミング制御回路３６を構成するワンショットマルチバイブレータＭ１は、予めこれに設定されているパルス幅ＰＷ１（Ｔｃ１＋Ｔｈ１）のパルス信号（図５（II）参照）を出力する。このパルス信号により、トランジスタＱ１がオンになる。これにより、初期状態で既に電位ＶＭに充電されているコンデンサＣが、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ１とにより定まる一定電流Ｉｃ１でさらに充電される。コンデンサＣの端子電圧が電源電圧ＶＨにまで充電されると、充電動作が自動的に停止する。以後、放電が行われるまで、コンデンサＣの当該電圧が維持される。
【００４８】
ワンショットマルチバイブレータＭ１のパルス幅ＰＷ１に相当する時間（Ｔｃ１＋Ｔｈ１＝Ｔ１）が経過すると、パルス信号が立ち下がる（図５（II）参照）。これにより、トランジスタＱ１がオフとなる。一方、ワンショットマルチバイブレータＭ２から、パルス幅ＰＷ２のパルス信号（図５（III））が出力される。このパルス信号により、トランジスタＱ３がオンとなる。これにより、コンデンサＣは、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ３とにより定まる一定電流Ｉｄで、ほぼ電圧ＶＬに到達するまで継続して放電される。
【００４９】
ワンショットマルチバイブレータＭ２のパルス幅ＰＷ２に相当する時間（Ｔｄ＋Ｔｈ２＝Ｔ２）が経過すると、パルス信号が立ち下がる（図５（III）参照）。これにより、トランジスタＱ２がオフとなる。一方、ワンショットマルチバイブレータＭ３から、パルス幅ＰＷ３のパルス信号（図５（IV））が出力される。このパルス信号により、トランジスタＱ６がオンとなる。これによりコンデンサＣは、一定電流Ｉｃ２で再び充電され、ワンショットマルチバイブレータＭ３のパルス幅ＰＷ３に相当する時間（Ｔｃ２）で決まる中間電位ＶＭに到達する。電位ＶＭに到達すると、充電が終了する。
【００５０】
以上のような充放電によって、図５に示すような、中間電位ＶＭから電圧ＶＨに一定の勾配で上昇し、この電圧ＶＨを一定時間Ｔｈ１保持し、今度は一定の勾配でＶＬまで降下し、この電圧ＶＬを一定時間Ｔｈ２保持し、さらに再び中間電位ＶＭまで上昇する駆動信号（図５（Ｖ））が発生する。
【００５１】
ここで、図４に示す駆動信号発生回路２６におけるコンデンサＣの容量をＣ０、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲｒ１、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲｒ２、抵抗Ｒ３の抵抗値をＲｒ３、トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ７のべース−エミッタ間の電圧をそれぞれＶｂｅ２，Ｖｂｅ４，Ｖｂｅ７とすると、上述した充電電流Ｉｃ１、放電電流Ｉｄ、充電電流Ｉｃ２、および充電時間Ｔｃ１、放電時間Ｔｄ、および充電時間Ｔｃ２は、それぞれ
Ｉｃ１＝Ｖｂｅ２／Ｒｒ１
Ｉｄ＝Ｖｂｅ４／Ｒｒ３
Ｉｃ２＝Ｖｂｅ７／Ｒｒ２
Ｔｃ１＝Ｃ０×（ＶＨ−ＶＭ）／Ｉｃ１
Ｔｄ＝Ｃ０×（ＶＨ−ＶＬ）／Ｉｄ
Ｔｃ２＝Ｃ０×（ＶＭ−ＶＬ）／Ｉｃ２
と表せる。
【００５２】
さて、前述のように、圧力発生室３を膨張・収縮させるためのアクチュエータとして縦振動モードの圧電振動子９を使用し、連続する駆動信号の周期（発生間隔、図６（ｂ）におけるｆｍａｘ）が短いという条件で連続的にインクが吐出されると、変形駆動されないはずの圧力発生室３にも変形が生じ（クロストーク）、対応するノズル開口におけるメニスカスに振動が生じて、当該ノズル開口からのインク吐出（次周期以後の駆動に基づく）が不安定になる場合がある。
【００５３】
そこで、上記インクジェット式記録装置では、図６（ａ）に示すように、第１の充電信号要素▲１▼（第１の信号要素）の出力開始時から放電信号要素▲２▼（第２の信号要素）の出力開始時までの経過時間、すなわち、第１の充電時間（Ｔｃ１）と第１のホールド時間（Ｔｈ１）との和（Ｔ１＝Ｔｃ１＋Ｔｈ１）を、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定している。さらに、放電信号要素▲２▼の出力開始時から第２の充電信号要素▲３▼（第３の信号要素）の出力開始時までの経過時間、すなわち、放電時間（Ｔｄ）と第２のホールド時間（Ｔｈ２）との和（Ｔ２＝Ｔｄ＋Ｔｈ２）をも、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨと実質的に等しくなるように設定している。これにより、図７に示すように、第１の充電信号要素▲１▼による膨張運動の残留振動Ａと逆位相で放電信号要素▲２▼が出力され、さらに、放電信号要素▲２▼による収縮運動の残留振動Ｂと逆位相で第２の充電信号要素▲３▼が出力されるようになる。
【００５４】
さらに、上記インクジェット式記録装置では、第１の充電信号要素▲１▼の振幅と第２の充電信号要素▲３▼の振幅との和を放電信号要素▲２▼の振幅と実質的に等しくしている。この場合、第１の充電信号要素▲１▼の継続時間（Ｔｃ１）と放電信号要素▲２▼の継続時間（Ｔｄ）と第２の充電信号要素▲３▼の継続時間（Ｔｃ２）を実質的に互いに等しくなるように設定している。これにより、図７に示すように、３つの信号要素▲１▼，▲２▼，▲３▼による圧力発生室３の膨張収縮の残留振動Ａ，Ｂ，Ｃの振幅の和は、略０となる。
【００５５】
以上の構成により、上記インクジェット式記録装置では、第１の充電信号要素▲１▼と放電信号要素▲２▼と第２の充電信号要素▲３▼とが、相互に振動を打ち消し合うタイミング及び大きさで出力される。このため、変形駆動されないはずの圧力発生室３が変形して対応するノズル開口のメニスカスが振動することを効果的に抑制することができる。したがって、インク滴を吐出しないはずのノズル開口における未来のインク滴の不安定吐出を防止することができる。
【００５６】
また、上記インクジェット式記録装置では、第１の充電信号要素▲１▼の継続時間（Ｔｃ１）と放電信号要素▲２▼の継続時間（Ｔｄ）と第２の充電信号要素▲３▼の継続時間（Ｔｃ２）とを、圧電振動子９の固有周期ＴＡと実質的に等しくなるように設定している。このため、圧電振動子９の残留振動がより効果的に抑制される。従って、圧力発生室３の残留振動自体が効果的に抑制され、インク滴の不安定吐出がより効果的に防止される。
【００５７】
なお、上記インクジェット式記録装置において、図６（ｂ）に示すように、連続する駆動信号の周期（ｆｍａｘ）を、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３．５倍になるように設定することが好ましい。これにより、駆動信号を連続的に発生させてインク滴を連続吐出させる場合に、第１の駆動信号（ｎ）による振動とこれに連続する第２の駆動信号（ｎ＋１）による振動とが、互いに打ち消しあうタイミングで出力されることになる。従って、さらに効果的に残留振動を抑制することができる。また、連続する駆動信号同士の間隔も必要以上に長くならず、高い周波数での圧電振動子９の駆動が可能になる。
【００５８】
なお、駆動信号の周期ｆｍａｘは、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３．５倍に限定されるものではなく、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの３以上の整数倍とヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの１／２との和に実質的に等しくなるように設定してもよい。本発明の理論上は、周期ｆｍａｘはヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの２．５倍であってもよい。しかしながら、実際には、連続する駆動信号の間に波形信号の切替え等の時間が必要であるので、ヘルムホルツ共振周波数の周期ＴＨの２．５倍とすることは不適である。
【００５９】
さらに、上記インクジェット式記録装置では、第２の充電信号要素▲３▼の電圧差Ｖ２（振幅）が、放電信号要素▲２▼の電圧差Ｖ１（振幅）の０．２５倍以上０．７５倍以下になるよう設定されていることが好ましい。このようにすることにより、放電信号要素▲２▼でインク滴が吐出された後のメニスカスの振動が、第２の充電振動要素▲３▼によって好適に制振され得る。これにより、インクミストの発生が防止され、より一層安定にインク滴を吐出することが可能となる。
【００６０】
ここで、放電信号要素▲２▼と第２の充電信号要素▲３▼との電圧差の割合と安定吐出可能な最大電圧との関係について、図８を用いて説明する。第２の充電信号要素▲３▼の電圧差Ｖ２が、放電信号要素▲２▼の電圧差Ｖ１の０．２５倍未満では、インク滴が吐出された後のメニスカスの振動を第２の充電信号要素▲３▼で十分に制振することが困難で、安定したインク滴の吐出が得られない。また、第２の充電信号要素▲３▼の電圧差Ｖ２が、放電信号要素▲２▼の電圧差Ｖ１の０．７５倍を超えると、放電信号要素▲２▼によりインク滴が吐出された後のメニスカスをさらに振動させてしまうため、安定したインク滴の吐出が得られない。なお、図８において、安定吐出可能な最大電圧が高いということは、電圧選択のマージンが広くとれて、好ましいことを意味する。
【００６１】
次に、以上のように構成された装置の動作について説明する。前述したように制御信号発生回路２０は、前の印刷周期の間に、スイッチングトランジスタ３０のための選択信号をフリップフロップＦ１に転送して、全ての圧電振動子９が中間電位ＶＭに充電されている期間にフリップフロップＦ１にこの選択信号をラッチさせる。その後、タイミング信号が入力されると、図５（Ｖ）に示す駆動信号が中間電位ＶＭから電圧ＶＨまで上昇して（第１の充電信号要素▲１▼）、圧電振動子９が充電される。圧電振動子９は、この充電により、略一定速度で収縮して圧力発生室３を膨張させる。
【００６２】
圧力発生室３が膨張すると、共通のインク室４のインクがインク供給口５を介して圧力発生室３に流れ込む。同時に、ノズル開口２のメニスカスが圧力発生室３側に引き込まれる。駆動信号が電圧ＶＨに到達すると、所定時間Ｔｈ１の期間だけこの電圧ＶＨが維持され、その後に電位ＶＬに向けて降下する（放電信号要素▲２▼）。この時、第１の充電信号要素▲１▼によって膨張した圧力発生室３の残留振動Ａと逆位相で放電信号要素▲２▼が出力される。
【００６３】
駆動信号が電位ＶＬに向けて降下する際、電圧ＶＨに充電されていた圧電振動子９の充電電荷が、ダイオードＤを介して放電される。これにより、圧電振動子９は伸長して圧力発生室３を収縮させる。圧力発生室３が収縮すると、インクが加圧されてノズル開口２からインク滴として吐出される。
【００６４】
さらに、振動するメニスカスが圧力発生室３側に最も引き込まれて、ノズル開口２の側に転じる（戻り始める）時点で、駆動信号が電圧ＶＬから中間電位ＶＭに向けて再び上昇し（第２の充電信号要素▲３▼）、圧電振動子９が再び充電される。これにより、圧力発生室３は微小に膨張する。この時、放電信号要素▲２▼で収縮した圧力発生室３の残留振動Ｂと逆位相で第２の充電信号要素▲３▼が出力される。圧力発生室３が微小に膨張すると、ノズル開口２側への移動を開始するメニスカスが圧力発生室３側に引き戻される。これにより、メニスカスの運動エネルギが減じられて、その振動が急速に減衰する。また、上記３つの信号要素▲１▼，▲２▼，▲３▼による圧力発生室３の残留振動Ａ，Ｂ，Ｃの和は、略０となる。
【００６５】
このように、上記インクジェット式記録装置によれば、第１の充電信号要素▲１▼と放電信号要素▲２▼と第２の充電信号要素▲３▼とが相互に振動を打ち消し合うタイミング及び大きさで出力されるため、変形駆動されないばずの圧力発生室３が変形して対応するノズル開口内のメニスカスが振動することを効果的に抑制し、インク滴の不安定吐出を防止することができる。
【００６６】
なお、制御信号発生回路２０、駆動信号発生回路２６等は、コンピュータシステムによっても構成され得る。コンピュータシステムに前記各要素を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体２０１も、本件の保護対象である。
【００６７】
さらに、前記の各要素が、コンピュータシステム上で動作するＯＳ等のプログラムによって実現される場合、当該ＯＳ等のプログラムを制御する各種命令を含むプログラム及び当該プログラムを記録した記録媒体２０２も、本件の保護対象である。
【００６８】
ここで、記録媒体２０１、２０２とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。
【００６９】
なお、以上の説明はインクジェット式記録装置についてなされているが、本発明は、広く液体噴射装置全般を対象としたものである。液体の例としては、インクの他に、グルー、マニキュア等が用いられ得る。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のインクジェット式記録装置によれば、第１の信号要素によって膨張した圧力発生室の残留振動と逆位相で第２の信号要素が出力され、第２の信号要素で収縮した圧力発生室の残留振動と逆位相で第３の信号要素が出力される。また、３つの信号要素による圧力発生室の膨張収縮振動の和が略０に近くなる。このように、第１の信号要素と第２の信号要素と第３の信号要素とが相互に振動を打ち消し合うタイミング及び大きさで出力されるため、変形駆動されないはずの圧力発生室の変形によるメニスカス振動を効果的に抑制することができ、インク滴を吐出していないノズル開口における未来のインク滴吐出時の不安定吐出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッドの一例を示す断面図である。
【図２】図１の記録ヘッドの駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の制御信号発生回路の一例を示すブロック図である。
【図４】図２の駆動信号発生回路の一例を示す回路図である。
【図５】各種信号を示す波形図である。
【図６】駆動信号を規定する各パラメータを説明するための図である。
【図７】３つの信号要素による残留振動が互いに打ち消し合う状態を示す説明図である。
【図８】放電信号要素と第２の充電信号要素との電圧差の割合と安定吐出可能な最大電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ノズルプレート
２  ノズル開口
３  圧力発生室
４  共通のインク室
５  インク供給口
７  流路構成板
８  弾性板
９  圧電振動子
１０  基台
１１  インク流路ユニット
１２  ヘッドケース
２０  制御信号発生回路
２１  入力端子
２２  入力端子
２３  出力端子
２４  出力端子
２５  出力端子
２６  駆動信号発生回路
２７  出力端子
２８  オアゲート
２９  出力端子
３０  スイッチングトランジスタ
３１  カウンタ
３２  ＡＮＤゲート
３３  発振回路
３４  メモリ
３５  ラッチ信号生成回路
３６  タイミング制御回路
【図１】
0003920022.tif 000002
【図２】
0003920022.tif 000003
【図３】
0003920022.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003920022.tif 000007
【図７】
0003920022.tif 000008
【図８】
0003920022.tif 000009