(57)【要約】【課題】安定的かつ連続的に液体を吐出すること。【解決手段】液体噴射ヘッドは、圧力室に充填された液体を、印加される駆動パルスに応じて変形し、ノズル孔から吐出する圧電アクチュエータであって、パルス幅に応じた前記液体の吐出速度の複数の極大値のうち、最も大きな第１の極大値と２番目に大きな第２の極大値との比率が所定条件を満たす圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに、第１の駆動パルスと第２の駆動パルスとを連続して印加する制御部と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室に充填された液体を、印加される駆動パルスに応じて変形し、ノズル孔から吐出する圧電アクチュエータであって、パルス幅に応じた前記液体の吐出速度の複数の極大値のうち、最も大きな第１の極大値と２番目に大きな第２の極大値との比率が所定条件を満たす圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータに、第１の駆動パルスと第２の駆動パルスとを連続して印加する制御部と、
を備える液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記所定条件とは、前記第１の極大値に対する前記第２の極大値の比率が４０パーセント以上であることである
請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の極大値を示すパルス幅に対応するタイミングで、前記第２の駆動パルスの印加を終了する
請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の極大値と前記第２の極大値との間の極小値を示すパルス幅に対応するタイミングで、前記第２の駆動パルスの印加を開始する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばインク等の、被記録媒体に記録可能な液体を噴射する液体噴射記録装置が知られている。このような液体噴射記録装置の中には、所謂インクジェット方式が採用されたインクジェットヘッドを備えたものがある。インクジェットヘッドには、インクが充填される圧力室として、複数の長溝が形成された圧電アクチュエータが設けられている。各圧力室の両側壁には、それぞれ電極が設けられている。これら電極に所定の駆動パルスを印加すると側壁が変形し、圧力室内の容積が増加する。これにより、マニホールドから圧力室内にインクを流入させる負の圧力が生ずる。そして、駆動パルスの印加を停止すると、圧力室内の容積が元に戻る。これにより、圧力室内に正の圧力が生じ、インクがノズル孔から吐出される。
【０００３】
インクジェットヘッドでは、マルチドロップ方式による印字の濃度階調の調整が行われている。マルチドロップ方式とは、同一点においてインクの吐出を連続して行う方式である。マルチドロップ方式において、各点で連続して吐出されるインクは、互いに連なった１滴のインクであってよい。マルチドロップ方式によれば、各点に着弾するインク滴の量を調整することができるため、被記録媒体において濃度階調を表現することができる。例えば、特許文献１には、インク流路内を圧力波が片道伝播する時間をＴとしたとき、最初に印加する第１の噴射パルス信号の波幅を０．３５Ｔ〜０．６５Ｔ、かつ２番目以降に印加する噴射パルス信号の波幅をほぼＴとしたインク噴射装置の駆動方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、圧力波が片側伝搬する時間しか考慮されていない。しかしながら、マルチドロップ方式では、駆動パルスが連続して印加されるため、各駆動パルスによる圧力波の共振を考慮する必要がある。例えば、最初に印加した駆動パルスによる圧力波の減衰が大きい場合、２つ目の駆動パルスによる圧力波との共振が弱くなってしまう。この場合、最初の駆動パルスにより生成されるインク滴の吐出速度と、２つ目の駆動パルスにより生成されるインク滴の吐出速度とが大きくずれてしまい、インクの吐出が不安定になる。このように、従来は、圧力波の減衰の程度を考慮していなかったため、マルチドロップ方式において、インクの吐出が不安定になるという課題があった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様は、安定的かつ連続的に液体を吐出することができる液体噴射ヘッドを提供することを目的の一つとする。
【０００７】
また、本発明の他の態様は、後述する実施形態に記載した作用効果を奏することを可能にする液体噴射ヘッドを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、圧力室に充填された液体を、印加される駆動パルスに応じて変形し、ノズル孔から吐出する圧電アクチュエータであって、パルス幅に応じた前記液体の吐出速度の複数の極大値のうち、最も大きな第１の極大値と２番目に大きな第２の極大値との比率が所定条件を満たす圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに、第１の駆動パルスと第２の駆動パルスとを連続して印加する制御部と、を備える液体噴射ヘッドである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、液体噴射ヘッドは、安定的かつ連続的に液体を吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における液体噴射記録装置の斜視図である。
【図２】同実施形態における液体噴射ヘッドの一部破断斜視図である。
【図３】同実施形態における流路部材の概略構成図である。
【図４】同実施形態における液体噴射ヘッドチップの分解斜視図である。
【図５】同実施形態における液体噴射ヘッドチップの一部を拡大した分解斜視図である。
【図６】同実施形態における制御回路基板に形成される駆動回路の内部構成、及び液体噴射ヘッドチップとの接続構成を示す概略ブロック図である。
【図７】同実施形態におけるマルチドロップに好適な圧電アクチュエータが示すパルス幅と吐出速度との関係を示す図である。
【図８】同実施形態におけるマルチドロップに不適な圧電アクチュエータが示すパルス幅と吐出速度との関係を示す図である。
【図９】同実施形態に係るマルチドロップに好適な圧電アクチュエータにおける駆動パルスと圧力室内の圧力振動との関係を示す模式図である。
【図１０】同実施形態に係るマルチドロップに不適な圧電アクチュエータにおける駆動パルスと圧力室内の圧力振動との関係を示す模式図である。
【図１１】マルチドロップに好適なノズルにおける吐出速度と駆動パルスの電圧との関係を、駆動パルス数ごとに比較した結果を示す図である。
【図１２】マルチドロップに不適なノズルにおける吐出速度と駆動パルスの電圧との関係を、駆動パルス数ごとに比較した結果を示す図である。
【図１３】ノズルの特性と、マルチドロップにおける吐出の成否の判定結果との対応関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
（液体噴射記録装置）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、液体噴射記録装置１の斜視図である。
液体噴射記録装置１は、紙等の被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送機構２，３と、被記録媒体Ｓにインク滴を噴射する液体噴射ヘッド４と、液体噴射ヘッド４にインクを供給する液体供給部５と、液体噴射ヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向（主走査方向）と略直交する方向（副走査方向）に走査させる走査部６とを備えている。
【００１２】
なお、以下の説明において、副走査方向をＸ方向、主走査方向をＹ方向、そしてＸ方向及びＹ方向にともに直交する方向をＺ方向として説明する。液体噴射記録装置１は、Ｘ方向、Ｙ方向が水平方向となるように、かつＺ方向が重力方向上下方向となるように載置して使用されるようになっている。
すなわち、液体噴射記録装置１を載置した状態では、被記録媒体Ｓ上を液体噴射ヘッド４が水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に沿って走査するように構成されている。また、この液体噴射ヘッド４から重力方向下方（Ｚ方向下方）に向かってインク滴が噴射され、このインク滴が被記録媒体Ｓに着弾するように構成されている。
【００１３】
一対の搬送機構２，３は、それぞれＸ方向に延びて設けられたグリットローラ２０，３０と、グリットローラ２０，３０のそれぞれに平行に延びるピンチローラ２１，３１と、詳細は図示しないがグリットローラ２０，３０を軸回りに回転動作させるモータ等の駆動機構とを備えている。
【００１４】
液体供給部５は、インクが収容された液体収容体５０と、液体収容体５０と液体噴射ヘッド４とを接続する液体供給管５１とを備えている。液体収容体５０は、複数設けられており、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類のインクが収容されたインクタンク５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが並べて設けられている。インクタンク５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０ＫのそれぞれにはポンプモータＭが設けられており、液体供給管５１を通じてインクを液体噴射ヘッド４へ押圧移動する。液体供給管５１は、例えば、液体噴射ヘッド４（キャリッジユニット６２）の動作に対応可能な可撓性を有するフレキシブルホースで構成されている。
【００１５】
なお、液体収容体５０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類のインクが収容されたインクタンク５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに限られるものではなく、さらに多色のインクを収容したインクタンクを備えていてもよい。
【００１６】
走査部６は、Ｘ方向に延びて設けられた一対のガイドレール６０，６１と、一対のガイドレール６０，６１に沿って摺動可能なキャリッジユニット６２と、キャリッジユニット６２をＸ方向に移動させる駆動機構６３とを備えている。駆動機構６３は、一対のガイドレール６０，６１の間に配設された一対のプーリ６４，６５と、一対のプーリ６４，６５間に巻回された無端ベルト６６と、一方のプーリ６４を回転駆動させる駆動モータ６７とを備えている。
【００１７】
一対のプーリ６４，６５は、一対のガイドレール６０，６１の両端部間にそれぞれ配設されており、Ｘ方向に間隔を空けて配置されている。無端ベルト６６は、一対のガイドレール６０，６１間に配設されており、この無端ベルト６６に、キャリッジユニット６２が連結されている。キャリッジユニット６２の基端部６２ａには、複数の液体噴射ヘッド４が搭載されている。具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類のインクに個別に対応する液体噴射ヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＫがＸ方向に並んで搭載されている。
【００１８】
（液体噴射ヘッド）
図２は、液体噴射ヘッド４の一部破断斜視図である。
同図に示すように、液体噴射ヘッド４は、被記録媒体Ｓ（図１参照）に対してインク滴を噴射する噴射部７０と、噴射部７０と電気的に接続された制御回路基板８０と、噴射部７０と液体供給管５１との間に、それぞれ接続部９３，９４を介して介在された圧力緩衝器９０とをベース４１，４２上に備えている。圧力緩衝器９０は、液体供給管５１から噴射部７０へインクの圧力変動を緩衝しながら通流させるためのものである。なお、ベース４１，４２は一体成形とされていても構わない。
【００１９】
噴射部７０は、圧力緩衝器９０に接続部７２を介して接続された流路部材７１と、電圧が印加されることにより、インクを液滴として被記録媒体Ｓへと噴射させる液体噴射ヘッドチップ７３と、液体噴射ヘッドチップ７３と制御回路基板８０とに電気的に接続され液体噴射ヘッドチップ７３に電圧を印加するためのフレキシブル配線７４とを備えている。
【００２０】
（流路部材）
図３は、流路部材７１の概略構成図である。
図３に示すように、流路部材７１は、接続部７２を通って流入するインクを液体噴射ヘッドチップ７３に満遍なく行き渡らせる。流路部材７１は、流路部材７１を固定するためのフランジ部１７１と、流路部材本体１７２とが一体成形されており、且つＹ方向に沿って長くなるように形成されている。
【００２１】
流路部材本体１７２は、液体噴射ヘッドチップ７３側の端面、つまり、フランジ部１７１とは反対側の端面に、Ｙ方向に沿って長い開口部１７２ａが形成された略箱状に形成されている。この開口部１７２ａが液体噴射ヘッドチップ７３に連通されている。
また、流路部材本体１７２のＺ方向上側の側面１７２ｂに接続部７２が接続されており、この接続部７２と開口部１７２ａとが流路部材本体１７２の内部に形成された凹部１７２ｃを介して連通されている。
【００２２】
（液体噴射ヘッドチップ）
図４は、液体噴射ヘッドチップ７３の分解斜視図である。また、図５は、液体噴射ヘッドチップ７３の一部を拡大した分解斜視図である。
図４、図５に示すように、液体噴射ヘッドチップ７３は、略長方形状の圧電アクチュエータ７５を備えている。圧電アクチュエータ７５は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）により、Ｙ−Ｚ平面に延在するように略板状に形成されたものである。圧電アクチュエータ７５は、この上部（Ｘ方向流路部材７１側の面、図４、図５における上面、以下、単に上部という）の面（上面７５ｇ）にＺ方向に沿って延びる溝７６（以下、長溝７６という）を有している。以下では、一例として、図４、５に示すように、インクを吐出するための圧力室の一部を、長溝７６が構成する場合について説明するが、圧力室の形状、構成は、長溝７６に限られず、適宜変更されてよい。
【００２３】
長溝７６は、横断面が矩形状に形成され、インクが充填される。また、複数の長溝７６が、圧電アクチュエータ７５の長手方向の全長に亘って並設され、長溝７６の各々は、側壁７７によって区分けされている。
圧電アクチュエータ７５の前端面７５ｄには、ポリイミドなどからなるノズルプレート８１が設けられている。ノズルプレート８１の一方の主面は、圧電アクチュエータ７５への接合面とされ、他方の主面には、インクの付着等を防止するための撥水性や親水性を有する撥水膜が塗布されている。
また、ノズルプレート８１には、その長手方向に所定の間隔（長溝７６のピッチと同等の間隔）を空けて複数のノズル開口部８５（以下、ノズル孔８５ともいう）が形成されている。ノズル開口部８５は、ポリイミドフィルムなどのノズルプレート８１に、例えば、エキシマレーザ装置を用いて形成される。これらノズル開口部８５は、それぞれ長溝７６の位置に一致するように配置される。また、ノズル開口部８５は、テーパー状に形成され、長溝７６側が広い形状となっている。
なお、複数の長溝７６はインクが充填される吐出溝とインクが充填されない非吐出溝とに分類される場合があるが、その場合、ノズル孔８５は吐出溝の位置にのみ対応して開口し、非吐出溝の位置には開口しないように形成することができる。
【００２４】
圧電アクチュエータ７５の上面７５ｇには、長方形状のカバープレート８２が設けられている。カバープレート８２の短手方向の長さ寸法は、圧電アクチュエータ７５の短手方向の長さ寸法よりも短く設定されている。カバープレート８２の前端面８２ａと、圧電アクチュエータ７５の前端面７５ｄとは面一になっている。
【００２５】
カバープレート８２には、その長手方向に延びる矩形状の開口部８３が形成されている。この開口部８３は、圧電アクチュエータ７５の長手方向の全体の長溝７６に亘って延ばされている。すなわち、全ての長溝７６が開口部８３を介して外方に開放され、開口部８３によって各長溝７６がそれぞれ連通した状態になっている。
【００２６】
また、圧電アクチュエータ７５とカバープレート８２を接合したものに、ノズルプレート８１が接合される。さらにノズルプレート８１を支持するノズル支持プレート８４が接合され、液体噴射ヘッドチップ７３を構成している。液体噴射ヘッドチップ７３は、カバープレート８２の開口部８３と、流路部材７１の開口部１７２ａとが連通するように配置され、流路部材７１を介して長溝７６内にインクが流入されるようになっている。
【００２７】
長溝７６の底面は、圧電アクチュエータ７５の前方（Ｚ方向下方）側からＺ方向の略中央部まで延びる前方平坦面７５ａと、この前方平坦面７５ａの後部から後方側に向かって深さが漸次浅くなるような傾斜面７５ｂと、この傾斜面７５ｂの後部から後方側に向かって延びる後方平坦面７５ｃとで構成されている。なお、長溝７６の後端部は、不図示の封止部により封止されている。
【００２８】
また、長溝７６の側壁７７には、両主面の上部寄りに、それぞれ駆動電極７８が蒸着法により長手方向全体に亘って設けられている。この駆動電極７８が、フレキシブル配線７４を介して制御回路基板８０に電気的に接続されることにより、制御回路基板８０から液体噴射ヘッドチップ７３に電圧が印加される。このような構成のもと、圧力緩衝器９０内の貯留室から、接続部７２，９４を介して所定量のインクが流路部材７１に供給される。そして、流路部材７１の開口部１７２ａから液体噴射ヘッドチップ７３の開口部８３（マニホールド）へとインクが行き渡る。以下では、個々のインク滴を吐出するための構成をノズルと称する場合がある。ノズルは、例えば、圧電アクチュエータ７５、長溝７６、駆動電極７８、ノズルプレート８１、カバープレート８２の部材を含んで構成される。
【００２９】
（駆動回路）
図６は、液体噴射ヘッドチップ７３に電圧を印加する制御回路基板８０に形成される駆動回路１８０の内部構成、及び液体噴射ヘッドチップ７３との接続構成を示す概略ブロック図である。図６では、実際には図４、図５に示すように多数存在する長溝７６の個数を、説明のための一例として、６個としており、それぞれ長溝７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ，７６Ｄ，７６Ｅ，７６Ｆとして示している。また、以下の説明において、長溝７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ，７６Ｄ，７６Ｅ，７６Ｆのそれぞれに対応するノズル孔８５を、ノズル孔８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｄ，８５Ｅ，８５Ｆとして示す。
【００３０】
駆動回路１８０は、記憶部１８１と、制御部１８２と、を備える。
記憶部１８１は、波形情報を予め記憶する。波形情報とは、駆動パルスの波形に関する情報であり、例えば、ノズルの識別情報（すなわち、ノズル孔８５、ノズル孔８５に対応する長溝７６Ａ〜７６Ｆ、駆動端子２００Ａ〜２００Ｆの識別情報）、駆動パルスの波形（電圧値、パルス幅）の情報、波形に応じたインクの吐出速度の情報等を含む。なお、以下では、一例として、駆動パルスの電圧値を一定とする場合について説明する。
【００３１】
制御部１８２は、印刷を指示する印刷指示信号を受けて、インクタンク５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０ＫのポンプモータＭの駆動制御を行う。印刷指示信号は、例えば、液体噴射記録装置１に接続される外部装置等から入力される信号であり、印刷対象を示す印刷情報を含む。また、制御部１８２は、受信した印刷指示信号の印刷情報と、記憶部１８１から読み出した波形情報とに基づいて駆動情報を生成する。制御部１８２は、生成した駆動情報に基づいて、印加部２００を制御する。
【００３２】
液体噴射ヘッド４は、１つの駆動パルスによりインク滴を吐出することもできるし、複数の連続した駆動パルスによりインク滴を吐出させることもできる。以下では、複数の連続した駆動パルスによりインク滴を吐出することをマルチドロップと称する。基準パルス幅を（ＰＰ）とすると、マルチドロップ時には、例えば、最初に印加する第１の駆動パルスのパルス幅を（ＰＰ／２）とし、第２の駆動パルスのパルス幅を（ＰＰ）とする。そして、第２の駆動パルスは、第１の駆動パルスを印加してから（３×ＰＰ／２）経過したタイミングで印加される。３つ以上の駆動パルスを印加する場合には、２つ目以降の駆動パルスを、パルス幅（ＰＰ）で所定期間（ＰＰ）ごとに印加する。これにより、マルチドロップでは、１回の駆動パルスにより液滴を吐出する場合よりも大きな単一のインク滴を吐出することができる。
【００３３】
印加部２００は、制御部１８２が指定したタイミングで、制御部１８２が指定するパルス幅の駆動パルスを圧電アクチュエータ７５に印加する。圧電厚み滑り効果により長溝７６の側壁７７が変形する。その結果、長溝７６内にインクの圧力波が生じ、ノズル孔８５からインク滴が吐出される。
【００３４】
（マルチドロップ）
次に、マルチドロップ時の圧電アクチュエータ７５の好適、不適について説明する。
図７は、マルチドロップに好適な圧電アクチュエータ７５が示すパルス幅と吐出速度との関係を示す図である。また、図８は、マルチドロップに不適な圧電アクチュエータ７５が示すパルス幅と吐出速度との関係を示す図である。
図７、図８において横軸は、駆動パルスのパルス幅［マイクロ秒（μｓ）］を示し、縦軸は、インクの吐出速度［ミリ／秒（ｍ／ｓ）］を示す。なお、図７、図８において、駆動パルスの電圧値は一定である。図７に示すようにマルチドロップに好適な圧電アクチュエータ７５は、吐出速度について、複数のピーク（極大値）を示す。以下では、これらのピークを、パルス幅の短い順に１次ピーク、２次ピーク、…と称する。吐出速度の極大値は、パルス幅の増加に伴い低減する。図７に示す例では、１次ピークＰ１は、パルス幅約５．２［μｓ］における吐出速度約８［ｍ／ｓ］の点である。また、２次ピークＰ２は、パルス幅約１５．６［μｓ］における吐出速度約５．５［ｍ／ｓ］の点である。また、３次ピークＰ３は、パルス幅約２６．０［μｓ］における吐出速度約３．２［ｍ／ｓ］の点である。このように、１次ピーク、２次ピーク、３次ピークは、所定の周期で表れる。
これに対して、図８に示すマルチドロップに不適な圧電アクチュエータ７５は、例えば、２次ピークにおける吐出速度が著しく低い。図８に示す例では、１次ピークＰ４は、パルス幅約７．５［μｓ］における吐出速度約８．５［ｍ／ｓ］の点である。また、２次ピークＰ５は、パルス幅約２２．５［μｓ］における吐出速度約１．５［ｍ／ｓ］の点である。
【００３５】
ここで、パルス幅と吐出速度との対応関係は、駆動パルスの印加によって圧力室内に生じる圧力波の変化を示す。この点について説明する。まず、駆動パルスが印加されると、圧電アクチュエータ７５が変形し、圧力室内に開口部８３からノズル孔８５へと向かう圧力波が生じる。また、駆動パルスの印加を停止すれば、圧電アクチュエータ７５が元の状態に戻り、圧力室にさらなる圧力が加わる。最も速い吐出速度を示す１次ピークのパルス幅は、圧力室の拡張と拡張停止により最も強い圧力波を生成することができる駆動パルスの印加時間に対応している。従って、１次ピークのパルス幅近傍では、速い吐出速度で安定した吐出が行える。上記基準のパルス幅（ＰＰ）はノズルによる誤差もあることからパルスピークに対して０．８〜１．２倍程度がよい。
【００３６】
他方、ノズル孔８５に到達した圧力波は、ノズル孔８５が設けられた側壁に反射して、逆方向へと向かう。ここで、逆方向に向かった圧力波が、再度反射する場合、すなわち２次反射が発生する場合がある。２次ピークのパルス幅は、圧力室の拡張により生じる圧力波の２次反射と、圧力室の拡張停止により生じる圧力波との合成波を、最も強くすることができる駆動パルスの印加時間に対応している。圧力室内で圧力波は周期的に反射するため、吐出速度の各ピークは、周期的に現れる。これに対して、圧力波の反射が少ない場合、２次ピークが著しく小さくなることがある。
【００３７】
そこで、本実施形態の液体噴射ヘッド４には、圧力波の反射が相対的に強く発生する圧電アクチュエータ７５を採用し、共振現象を利用してインク滴の吐出を実行する。
図９は、マルチドロップに好適な圧電アクチュエータ７５における駆動パルスと圧力室内の圧力振動との関係を示す模式図である。図１０は、マルチドロップに不適な圧電アクチュエータ７５における駆動パルスと圧力室内の圧力振動との関係を示す模式図である。
図９、図１０において、グラフＳＧは、駆動パルスの計時変化を示す。グラフＰａ、Ｐｃは、第１の駆動パルスによって生じる圧力振動の仮想的な計時変化を示す。グラフＰｂ、Ｐｄは、第２の駆動パルスによって生じる圧力振動の仮想的な計時変化を示す。より具体的には、グラフＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、吐出端側におけるインクのメニスカスの位置の変化を示す。
【００３８】
図９、図１０に示す例では、第１の駆動パルスと、第２の駆動パルスとの２つの駆動パルスが連続的に印加されている。第１の駆動パルスは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの期間印加される。第２の駆動パルスは、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間印加される。第１の駆動パルスの印加を開始する時刻Ｔ０から、グラフＰａが最初のピークを示す時刻Ｔ２までの時間長は、１次ピークのパルス幅に対応する。第１の駆動パルスの印加を開始する時刻Ｔ０から、グラフＰａが２つ目のピークを示す時刻Ｔ４までの時間長は、２次ピークのパルス幅に対応する。第１の駆動パルスのパルス幅は、１次ピークのパルス幅の半分（ＰＰ／２）である。第２の駆動パルスのパルス幅は、１次ピークのパルス幅（ＰＰ）である。ここで、第１の駆動パルスを印加してから第２の駆動パルスを印加するまでの時間間隔が短いため、第１の駆動パルスのみでは、インク滴はノズル孔８５から分離されていない状態である。
【００３９】
グラフＰａに示すように、第１の駆動パルスが印加されると、ノズル孔８５からマニホールド側へと向かう圧力波が生じる。そして、この圧力波は、ノズル孔８５に対向する側壁等で反射し、ノズル孔８５へと向かう。この圧力波により、インク滴のメニスカスは、部分的にノズル孔８５から被記録媒体Ｓ側に突出する。次に、圧力波は、ノズル孔８５が設けられた側壁に反射して逆方向へと向かう。以降、圧力波は、反射を繰り返しながら減衰する。
【００４０】
ここで、第２の駆動パルスの印加は、第１の駆動パルスによる圧力波が１周期振動した時刻Ｔ３に開始される。従って、第２の駆動パルスによる圧力波は、第１の駆動パルスによる圧力波と相殺されることなく共振する。つまり、時刻Ｔ３以降に第２の駆動パルスを印加することにより、反射により減衰した第１の駆動パルスによる圧力波を増強することができる。さらに、本実施形態では、第１の駆動パルスによる圧力波が１．５周期振動した時刻Ｔ４で、第２の駆動パルスの印加を終了する。これにより、圧力室内部には、さらなる圧力が加えられ、第１の駆動パルスにより生じたインク滴の突出部分と、再到達した圧力波により生じるインク滴とが集合し、ノズル孔８５から吐出される。
【００４１】
ここで、マルチドロップでは、１つの駆動パルスによる吐出を行う場合に比して体積の大きなインク滴を吐出する。従って、マルチドロップ時には、１つの駆動パルスの印加だけでは得られない大きな圧力を加える必要がある。しかしながら、図１０に示すように、マルチドロップに不適なノズルでは、圧力波の反射による減衰が大きい。そのため、圧力波の共振を利用して、２つの駆動パルスによる圧力波を重ね合わせても、大きなインク滴を吐出するのに十分に大きな圧力を発生させることができない。
これに対して、図９に示すように、マルチドロップに好適なノズルでは、圧力波の反射による減衰が小さい。そのため、圧力波の共振を利用することにより、大きなインク滴を吐出するのに十分に大きな圧力を発生させることができる。従って、液体噴射ヘッド４は、マルチドロップ時でも安定した吐出を行うことができる。
【００４２】
図１１は、マルチドロップに好適な圧電アクチュエータ７５における吐出速度と駆動パルスの電圧との関係を、駆動パルス数ごとに比較した結果を示す図である。図１２は、マルチドロップに不適な圧電アクチュエータ７５における吐出速度と駆動パルスの電圧との関係を、駆動パルス数ごとに比較した結果を示す図である。
図１１、図１２において、横軸は、駆動パルスの電圧値［ボルト（Ｖ）］を示し、縦軸は、インクの吐出速度［ミリ／秒（ｍ／ｓ）］を示す。なお、図１１、図１２において、駆動パルスのピーク幅は一定である。図１１、図１２に示す１ｄｒｏｐ、２ｄｒｏｐ、３ｄｒｏｐとは、それぞれ印加した駆動パルスの数を示す。
【００４３】
図１１に示すように、マルチドロップに好適な圧電アクチュエータ７５では、駆動パルス数を増やした場合であっても、同じ電圧値の駆動パルスであれば、いずれも同等の吐出速度が得られている。これに対して、図１２に示すように、マルチドロップに不適な圧電アクチュエータ７５では、駆動パルス数を増やすにつれて、吐出速度が低下し、吐出が不安定になっている。
【００４４】
図１３は、圧電アクチュエータ７５の特性と、マルチドロップにおける吐出の成否の判定結果との対応関係を示す図である。ここでは、同じ波形の駆動パルスを、特性の異なる圧電アクチュエータ７５に印加した場合の判定結果を示す。また、図１３は、長溝７６のパラメータを溝幅４０〜１００［μｍ］、溝深さ２００−４００［μｍ］、ポンプ長２〜５［ｍｍ］の間で条件を振った場合の実験結果を示す。
【００４５】
図１３に示すように、１次速度に対する２次速度の比率（以下、２次比率と称する。）が高い圧電アクチュエータ７５程、マルチドロップの吐出が成功しやすいことが確認できる。なお、１次速度とは、１次ピークにおける吐出速度である。また、２次速度とは、２次ピークにおける吐出速度である。２次比率が高い圧電アクチュエータ７５は、第１の駆動パルスによって生じた圧力波の反射による減衰が少ない圧電アクチュエータ７５である。特に、２次比率が４０％以上である場合には、いずれの圧電アクチュエータ７５もマルチドロップの吐出に成功している。このように、２次比率が４０％以上になるように圧電アクチュエータ７５を構成することにより、マルチドロップを安定的に行えることが実験的、経験的に明らかになった。
【００４６】
圧電アクチュエータ７５の各長講７６は微細な構成であるため、圧力室内の圧力の変化を観察することは極めて困難である。また、圧力室内の圧力の変化は、ノズル孔８５の形状、長溝７６の形状、材質、圧電アクチュエータ７５の変形量、インクの種類等、非常に多くのパラメータに依存するため、シミュレーションすることも容易ではない。しかしながら、本実施形態によれば、２次比率を確認するだけで、マルチドロップに適した圧電アクチュエータ７５か否かを容易に判定することができる。そして、２次比率が高い圧電アクチュエータ７５を採用することにより、液体噴射ヘッド４は、安定的かつ連続的に液体を吐出することができる。
【００４７】
［変形例］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述の実施形態において説明した各構成は、任意に組み合わせることができる。
【００４８】
また、例えば、駆動パルスの波形を変更してもよい。例えば、第２の駆動波形のパルス幅は、１次ピークのパルス幅と一致していなくてもよい。ただし、この場合であっても、２次反射の圧力波がノズル孔８５に到達するタイミングに合わせて圧力を加えることが好ましい。従って、第２の駆動波形の終端は、２次ピークを示すパルス幅のタイミングに揃えることが好適である。
【００４９】
また、上述した実施形態では、インクの流路の終端にノズル孔が存在する、所謂エッジシュート型のノズルを備える液体噴射ヘッド４について説明したが、これには限られない。液体噴射ヘッド４は、インクの流路の途中にノズル孔が存在する、所謂サイドシュート型のノズルを備えてもよい。
【００５０】
また、上述の制御部１８２の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより制御部１８２としての処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部または外部に設けられた記録媒体も含まれる。配信サーバの記録媒体に記憶されるプログラムのコードは、端末装置で実行可能な形式のプログラムのコードと異なるものでもよい。すなわち、配信サーバからダウンロードされて端末装置で実行可能な形でインストールができるものであれば、配信サーバで記憶される形式は問わない。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に端末装置で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００５１】
また、上述した制御部１８２の機能の一部または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。また、上述した実施形態における記憶部１８１と、制御部１８２とは、液体噴射ヘッド４の外部（例えば、液体噴射記録装置１側）の制御回路基板において、実現されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
８０  制御回路基板
１８０  駆動回路
１８１  記憶部
１８２  制御部
２００  印加部
２００Ａ〜２００Ｆ  駆動端子
２０１Ａ〜２０１Ｆ  電源端子
２０２Ａ〜２０２Ｆ  接地端子
７３  液体噴射ヘッドチップ
７５  圧電アクチュエータ
７６Ａ〜７６Ｆ  長溝
７７  側壁
７８Ａ〜７８Ｆ  駆動電極
８２  カバープレート
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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