JP2003094656A

JP2003094656A - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP2003094656A
Application number: JP2001296422A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Takahashi; 智明高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】用途に応じた最適な吐出条件で液滴を吐出可
能な液体噴射装置を提供する。【解決手段】主制御部１９は、吐出対象物の種類や吐
出対象物までの距離に応じて液滴の重量や飛行速度を可
変する。吐出対象物の認識は、噴射ヘッド１の上流側に
設けたＣＣＤカメラからの撮像データに基づいて行い、
吐出対象物までの噴射距離は、噴射ヘッド１の上流側に
設けた距離センサからの測距データに基づいて行う。ま
た、主制御部１９による液滴の重量や飛行速度の可変
は、駆動信号発生部１８が発生する駆動パルスの波形を
調整することで行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を液滴として
吐出可能な噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体状のインク（以下、インク液と称す
る。）を記録ヘッドからインク滴として吐出すること
で、記録紙上に画像や文字等の記録を行うインクジェッ
ト式記録装置がよく知られている。このインクジェット
式記録装置は、例えば、圧力室内のインク液に圧力変動
を生じさせ、圧力室に連通したノズル開口からインク滴
を吐出させる。最近、このインクジェット式記録装置の
応用として、インク液以外の液体を液滴として吐出させ
る液体噴射装置が開発されている。

【０００３】この液体噴射装置の一種に、吐出対象物の
表面に文字や記号等を記録するマーキング装置がある。
このマーキング装置は、記号やバーコード等の製品情報
を製品の表面に記録したり、缶詰の表面に製造年月日を
記録したりするものである。また、マーキング装置に
は、ゴルフボールの表面にイニシャル等を記録したり、
包装用箱の表面にロゴ等を印刷したりするものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のイン
クジェット式記録装置では、使用されるインク液の物
性、例えば、粘度や表面張力は予め定められている。ま
た、インク液を吐出する吐出対象物（記録紙等）、及
び、記録ヘッドから吐出対象物までの距離も予め定めら
れている。従って、インク滴を吐出させるための吐出条
件についてはある程度規定でき、吐出条件を大きく変更
する必要はなかった。

【０００５】しかし、上記の液体噴射装置には、液滴の
重量を可変したいという要望がある。例えば、材質が異
なる吐出対象物にマーキング装置で記録する場合であ
る。即ち、吐出対象物が、段ボール製の包装用箱、化粧
箱、缶詰めといったように複数種類あった場合、マーキ
ング面の材質によって液体の浸透度合いが相違するの
で、その材質に適した液滴重量を設定することが好まし
い。

【０００６】また、液滴の飛行速度を可変したいという
要望もある。例えば、噴射ヘッドから吐出対象物までの
距離を管理できない場合、即ち、ゴルフボールや缶詰を
吐出対象物としてその湾曲表面にマーキング装置で記録
する場合である。この場合、噴射ヘッドから吐出対象物
までの距離を一定に保ちつつ記録を行うことは困難であ
る。このため、噴射ヘッドから吐出対象物までの距離が
多少ばらついても液滴が着弾するように吐出条件を設定
する必要がある。例えば、吐出対象物までの飛行距離が
最も長い場所を基準とし、この場所でも正常に着弾し得
るように液滴の飛行速度を設定する必要がある。そし
て、表面の湾曲度合い等は吐出対象物毎に相違するの
で、その吐出対象物に適した飛行速度を設定することが
好ましい。

【０００７】また、液滴の着弾位置および量を高い精度
でコントロールしたいという要望もある。例えば、マー
キング装置によって二次元バーコードを記録する場合で
ある。この場合、バーコードの微細パターンを正確に塗
り分ける必要があり、液滴の重量や着弾位置に高い精度
が要求される。従って、この場合にも、バーコードの記
録に適した量や飛行速度を設定することが好ましい。

【０００８】さらに、この液体噴射装置で吐出する液体
は吐出対象物に応じて相違し、その物性も同一とは限ら
ない。このため、液体の物性を考慮して吐出条件を設定
する必要もある。

【０００９】このように、インクジェット記録装置の技
術を単に適用しただけでは、液体噴射装置として十分な
性能は得られなかった。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、用途に応じた最適な吐出条件で液滴を吐出
可能な液体噴射装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】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、請求項１に記載の
ものは、ノズル開口に連通した圧力室と該圧力室内の液
体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子とを備え、圧
力発生素子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可能な噴射ヘッドと、上記圧力発生
素子へ供給するための駆動パルスを発生可能な駆動パル
ス発生手段と、該駆動パルスの波形形状を調整可能な波
形調整手段とを有する液体噴射装置において、前記波形
調整手段を、吐出される液滴の飛行速度を一定に保ちつ
つ液滴の量を可変する第１波形調整手段によって構成し
たことを特徴とする液体噴射装置である。

【００１２】請求項２に記載のものは、ノズル開口に連
通した圧力室と該圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ
得る圧力発生素子とを備え、圧力発生素子の作動によっ
て圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出可能
な噴射ヘッドと、上記圧力発生素子へ供給するための駆
動パルスを発生可能な駆動パルス発生手段と、該駆動パ
ルスの波形形状を調整可能な波形調整手段とを有する液
体噴射装置において、前記波形調整手段を、吐出される
液滴の量を一定に保ちつつ液滴の飛行速度を可変する第
２波形調整手段によって構成したことを特徴とする液体
噴射装置である。

【００１３】請求項３に記載のものは、吐出対象物の種
類を認識可能な対象物認識手段を備え、前記波形調整手
段は、対象物認識手段による認識結果に基づいて駆動パ
ルスの波形形状を調整する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である。

【００１４】請求項４に記載のものは、噴射ヘッドから
吐出対象物までの噴射距離を測定可能な噴射距離測定手
段を備え、前記波形調整手段は、噴射距離測定手段によ
る測定結果に基づいて駆動パルスの波形形状を調整する
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
射装置である。

【００１５】請求項５に記載のものは、前記圧力発生素
子は、圧力室の容積を変動可能な電気機械変換素子であ
ることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記
載の液体噴射装置である。

【００１６】請求項６に記載のものは、前記駆動パルス
は、定常容積の圧力室を液滴を吐出させない程度の速度
で膨張させる膨張要素と、圧力室の膨張状態を保持する
膨張ホールド要素と、膨張状態が保持された圧力室を急
激に収縮させることで液滴を吐出させる吐出要素とを含
む第１駆動パルスであり、波形調整手段は、第１駆動パ
ルスにおける最大電位から最低電位までの駆動電圧、及
び、定常容積に対応する中間電位を調整することを特徴
とする請求項５に記載の液体噴射装置である。なお、
「中間電位」とは、定常状態における圧力室の容積（定
常容積）を規定する電位であり、最低電位と最大電位の
間に設定される。

【００１７】請求項７に記載のものは、前記駆動パルス
は、定常容積の圧力室を液滴を吐出させない程度の速度
で膨張させる膨張要素と、圧力室の膨張状態を保持する
膨張ホールド要素と、膨張状態が保持された圧力室を急
激に収縮させることで液滴を吐出させる吐出要素とを含
む第１駆動パルスであり、波形調整手段は、第１駆動パ
ルスにおける最大電位から最低電位までの駆動電圧、及
び、膨張ホールド要素の時間幅を調整することを特徴と
する請求項５に記載の液体噴射装置である。

【００１８】請求項８に記載のものは、前記駆動パルス
は、定常容積の圧力室を液滴を吐出させない程度の速度
で膨張させる膨張要素と、圧力室の膨張状態を保持する
膨張ホールド要素と、膨張状態が保持された圧力室を急
激に収縮させることで液滴を吐出させる吐出要素とを含
む第１駆動パルスであり、波形調整手段は、第１駆動パ
ルスにおける最大電位から最低電位までの駆動電圧、及
び、膨張要素の時間幅を調整することを特徴とする請求
項５に記載の液体噴射装置である。

【００１９】請求項９に記載のものは、前記駆動パルス
は、メニスカスを圧力室側に大きく引き込むべく定常容
積の圧力室を急激に膨張させる第２膨張要素と、圧力室
を収縮させることで第２膨張要素により引き込まれたメ
ニスカスの中心部分を液滴として吐出させる第２吐出要
素とを含む第２駆動パルスであり、波形調整手段は、第
２駆動パルスにおける最大電位から最低電位までの駆動
電圧、及び、定常容積に対応する中間電位を調整するこ
とを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置である。
なお、「メニスカス」とは、ノズル開口で露出している
液体の自由表面のことである。

【００２０】請求項１０に記載のものは、前記駆動パル
スは、メニスカスを圧力室側に大きく引き込むべく定常
容積の圧力室を急激に膨張させる第２膨張要素と、圧力
室を収縮させることで第２膨張要素により引き込まれた
メニスカスの中心部分を液滴として吐出させる第２吐出
要素とを含む第２駆動パルスであり、波形調整手段は、
第２駆動パルスにおける最大電位から最低電位までの駆
動電圧、及び、第２吐出要素の終端電位を調整すること
を特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置である。

【００２１】請求項１１に記載のものは、前記駆動パル
ス発生手段を、単位周期内に複数の駆動パルスを発生可
能に構成し、単位周期あたりの圧力発生素子への駆動パ
ルスの供給数を可変することにより、液滴の吐出量を調
整可能としたことを特徴とする請求項１から請求項１０
の何れかに記載の液体噴射装置である。

【００２２】請求項１２に記載のものは、前記駆動パル
ス発生手段を、駆動パルスの発生周期を可変可能に構成
し、圧力発生素子への駆動パルスの供給周期を可変する
ことにより、液滴の吐出量を調整可能としたことを特徴
とする請求項１から請求項１０の何れかに記載の液体噴
射装置である。

【００２３】請求項１３に記載のものは、前記電気機械
変換素子が圧電振動子であることを特徴とする請求項５
から請求項１２の何れかに記載の液体噴射装置である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、液
体噴射装置の一種であるマーキング装置を例に挙げて説
明する。まず、図１〜図４に基づいて、マーキング装置
の基本構成について説明する。

【００２５】図１に例示したマーキング装置は、液体を
微小な液滴の状態で吐出可能な噴射ヘッド１と、噴射ヘ
ッド１に供給する液体を貯留可能な液体貯留部２と、噴
射ヘッド１を移動させる際の駆動源となるキャリッジモ
ータ３と、噴射ヘッド１から吐出された液滴を捕集して
重量を測定する重量測定部４と、噴射ヘッド１から吐出
された飛行中の液滴を検出位置にて検出可能なレーザー
検出部５と、噴射ヘッド１の作動を電気的に制御する制
御装置６と、制御装置６に対して必要な情報を入力する
ための情報入力部７とを備えている。

【００２６】上記の液体貯留部２は、液体を貯留可能で
あれば任意の構成を採り得る。本実施形態の液体貯留部
２は、吐出させる液体を容器内に封入した液体パック８
と、この液体パック８を収納可能な保持ケース９とを備
え、収納された液体パック８と噴射ヘッド１との間を供
給チューブ１０で連通している。このため、封入した液
体の種類が異なる複数種類の液体パック８…を適宜選択
して保持ケース９に収納することにより、噴射ヘッド１
へ供給する液体の種類を変えることができる。また、上
記の供給チューブ１０としては、噴射ヘッド１に供給す
る液体に適合させて種々のものが使えるが、例えば、シ
リコンチューブ等の可撓性を有する樹脂製チューブが好
適に用いられる。さらに、保持ケース９には、液体パッ
ク８をパックの外側から加圧する加圧機構（図示せず）
を設けてある。この加圧機構を作動させると、液体パッ
ク８に貯留された液体が加圧されるので、液体を噴射ヘ
ッド側に押し出すことができる。これにより、液体を噴
射ヘッド１に確実に供給することができる。

【００２７】上記のキャリッジモータ３は、例えば、タ
イミングベルトやプーリー（何れも図示せず）等と共に
噴射ヘッド１の走査機構を構成する。本実施形態のキャ
リッジモータ３はパルスモータによって構成されてお
り、制御装置６から供給されるパルス（移動制御情報，
ＤＲＶ）に応じて噴射ヘッド１を位置制御しつつ移動さ
せる。なお、このキャリッジモータ３は、噴射ヘッド１
を走査せずに位置を固定して用いる場合には不要とな
る。

【００２８】上記の重量測定部４は、飛行特性測定手段
の一部であって、液滴重量測定手段の一部を構成する。
この重量測定部４は、液滴の重量が測定可能であれば任
意の構成を取り得る。本実施形態では、液滴を捕集可能
な捕集部１１を備え、この捕集部１１に捕集された液滴
の重量を測定する構成である。上記の捕集部１１には、
液滴が浸透可能な捕集シート１１ａを取り付けてあり、
噴射ヘッド１から吐出された液滴を確実に捕集できるよ
うに構成している。そして、液滴の重量を測定する際に
は、この捕集シート１１ａを噴射ヘッド１のノズルプレ
ート１６（図２参照）に対向させて配置する。この場合
において、噴射ヘッド１の表面から捕集シート１１ａ表
面までの距離は、液滴の飛行可能範囲に応じて適宜に設
定できるが、本実施形態では２ｍｍに設定している。

【００２９】ところで、上記の噴射ヘッド１から吐出さ
れる液滴は、１滴が数ピコリットル（ｐＬ）程度の極く
少量である。このため、１滴の重量も数ナノグラム（ｎ
ｇ）程度であり、１滴毎に重量を測定することは困難で
ある。そこで、重量測定部４で液滴の重量を測定する際
には、複数の液滴をノズル開口から吐出させ、その重量
を測定するようにしている。例えば、１つのノズル列に
属する全てのノズル開口１２…（図２参照）から１０
０，０００発の液滴を吐出させ、全体の重量を測定す
る。

【００３０】この重量測定部４は、制御装置６の重量算
出部１３と電気的に接続されている。そして、液滴重量
の測定結果は、測定情報（ＷＧＴ）として重量算出部１
３に送出される。この重量算出部１３は、重量測定部４
と共に液滴重量測定手段として機能するものであり、後
述するように、液滴重量の測定情報から液滴の１滴あた
りの重量を算出する。このような方法を採ると、極く少
量の液滴であっても高い精度で重量を測定できる。

【００３１】上記のレーザー検出部５は、飛行特性測定
手段の一部であって飛行速度測定手段の一部を構成す
る。このレーザー検出部５は、レーザー光線を発生可能
なレーザー光源１４とレーザー光線の受光状態に応じて
所定レベルの検出信号（ＤＴＣ）を出力可能なレーザー
受光素子１５とを含んでいる。このレーザー検出部５
は、検出位置Ｐにて液滴の飛行軌跡とレーザー光線とが
交差するように配置されている。このため、液滴が検出
位置Ｐを通過すると、レーザー受光素子１５からの検出
信号は、液滴の通過期間に亘ってレベルが変化する。従
って、この検出信号のレベルを監視することで液滴の通
過を認識することができる。そして、レーザー光源１４
からのレーザー光線は、直線性に優れ、且つ、光線の径
も極めて細く絞ることができる。このため、極く少量の
液滴を確実に検出することができる。

【００３２】本実施形態では、レーザー光源１４とレー
ザー受光素子１５の組を１組とし、レーザー光線の照射
方向（光軸方向）が、ノズル列の方向とノズルプレート
１６の表面方向の双方に平行になるように配設してい
る。また、上記の検出位置Ｐは、噴射ヘッド１と重量測
定部４との間であって、ノズル開口１２（ノズルプレー
ト表面）から所定距離、例えば、１ｍｍ離隔した場所に
設定している。

【００３３】このレーザー検出部５は、液滴の飛行速度
を測定する際に用いられる。例えば、噴射ヘッド１から
液滴が吐出された時点を起点とし、この液滴が検出位置
Ｐを通過するまでの経過時間を測定すると、得られた経
過時間は液滴の飛行時間を意味する。この場合におい
て、ノズル開口１２から検出位置Ｐまでの距離は既知で
あるので、飛行時間から液滴の飛行速度を算出できる。
この飛行速度の算出は、後述するように、制御装置６の
飛行速度算出部１７によってなされる。即ち、この飛行
速度算出部１７は、レーザー検出部５と共に飛行速度測
定手段として機能する。

【００３４】上記の情報入力部７は、制御装置６に必要
な情報が入力できればどのような構成であっても良い。
例えば、マーキング対象物（本発明の吐出対象物の一
種）の種類を認識するためのＣＣＤカメラ（本発明の対
象物認識手段の一部，後述する。）や、噴射ヘッド１か
らマーキング対象物までの距離を測定するための距離セ
ンサ（本発明の噴射距離測定手段の一部，後述する。）
によって構成される。また、情報入力部７に、キーボー
ド，マウス，タッチパネル，スイッチ等の情報入力手段
を含ませてもよい。

【００３５】上記の制御装置６は、噴射ヘッド１に供給
するための駆動信号を発生する駆動信号発生部１８と、
ＣＰＵ・ＲＯＭ・ＲＡＭ等（何れも図示せず）を含んで
構成された主制御部１９と、レーザー受光素子１５から
の検出信号に基づいて液滴の飛行速度を算出する飛行速
度算出部１７と、重量測定部４からの測定情報に基づい
て１滴の液滴重量を算出する重量算出部１３とを備えて
いる。

【００３６】駆動信号発生部１８は、本発明における駆
動パルス発生手段の一種である。この駆動信号発生部１
８が発生する駆動信号は、例えば、図５に示す信号であ
り、所定量の液滴を噴射ヘッド１のノズル開口１２から
吐出させるための駆動パルス（ＰＳ１〜ＰＳ３）を、噴
射周期Ｔ内に複数含んでいる。そして、駆動信号発生部
１８は、この駆動信号を噴射周期Ｔ毎に繰り返し発生す
る。なお、この駆動信号については、後で詳しく説明す
る。

【００３７】上記の主制御部１９は、このマーキング装
置における制御を行うものであり、例えば、液滴の噴射
制御に関する噴射データ（ＳＩ）を生成したり、キャリ
ッジモータ３を制御するための移動制御情報（ＤＲＶ）
を生成したりする。また、主制御部１９は、噴射ヘッド
１の制御用信号（ＣＫ，ＬＡＴ，ＣＨ）を生成したり、
駆動信号発生部１８へ出力する波形情報（ＤＡＴ）を生
成したりする。

【００３８】上記の噴射データは、液滴を噴射するか否
か、及び噴射する場合の噴射量を示すデータであり、本
実施形態では２ビットのデータで構成される。この噴射
データは、単位領域当たりの噴射状態を４段階に分けて
表す。例えば、液滴を噴射しない非噴射、少量の液滴を
噴射する噴射１、中量の液滴を噴射する噴射２、及び、
多量の液滴を噴射する噴射３の４段階の状態を表す。そ
して、非噴射は噴射データ（００）で表され、噴射１は
噴射データ（０１）で表される。また、噴射２は噴射デ
ータ（１０）で表され、噴射３は噴射データ（１１）で
表される。

【００３９】噴射ヘッド１の制御用信号は、例えば、動
作クロックとしてのクロック信号（ＣＫ）、噴射データ
のラッチタイミングを規定するラッチ信号（ＬＡＴ）、
及び、駆動信号内の各駆動パルスの供給開始タイミング
を規定するチャンネル信号（ＣＨ）によって構成され
る。従って、主制御部１９は、これらのクロック信号，
ラッチ信号，チャンネル信号を噴射ヘッド１に対して適
宜出力する。

【００４０】波形情報（ＤＡＴ）は、駆動信号発生部１
８が発生する駆動信号の波形形状を規定する。即ち、駆
動信号発生部１８は、この波形情報で定められた形状の
駆動信号（駆動パルス）を発生する。そして、主制御部
１９は、後述するように、重量算出部１３からの液滴の
重量情報や飛行速度算出部１７からの液滴の飛行速度情
報等に基づいて駆動パルスの波形形状を調整する。即
ち、この主制御部１９は、本発明の波形調整手段として
も機能する。

【００４１】飛行速度算出部１７は、飛行速度測定手段
の一部を構成し、飛行時間計測手段としても機能する。

【００４２】本実施形態では、主制御部１９からのラッ
チ信号やチャンネル信号をトリガにして計時を開始し、
レーザー検出部５からの検出信号が液滴の検出を示した
場合（レベル変化があった場合）に計時を終了して仮飛
行時間を取得する。そして、取得した仮飛行時間から補
正時間を減算することで飛行時間を算出する。即ち、ラ
ッチ信号やチャンネル信号が供給された時点と実際にノ
ズル開口１２から液滴が吐出される時点とには時間差が
あり、この時間差はほぼ一定である。このため、ラッチ
信号等の供給開始時点から液滴吐出までの時間差を補正
時間とし、上記の仮飛行時間から減算することでノズル
開口１２から吐出された液滴がレーザー検出部５に検出
されるまでの飛行時間を算出できる。

【００４３】次に、飛行速度算出部１７は、上記の飛行
時間から飛行速度を算出する。即ち、ノズル開口１２か
ら検出位置Ｐまでの飛行距離を、取得した飛行時間で除
算する。そして、飛行速度算出部１７は、算出した飛行
速度を飛行速度情報として主制御部１９に送信する。主
制御部１９は、受信した飛行速度情報をＲＡＭの記憶領
域（速度情報記憶手段）に記憶する。

【００４４】重量算出部１３は、上記したように、液滴
重量測定手段の一部を構成し、液滴の１滴あたりの重量
を算出する。

【００４５】本実施形態では、まず、液滴吐出前におけ
る吐出前測定情報と、各ノズル開口１２から所定回数
（例えば、１００，０００発）の液滴を吐出させた際の
吐出後測定情報とをそれぞれ取得する。次に、吐出後測
定情報から吐出前測定情報を減算することで吐出総重量
を算出する。この吐出総重量を延べ吐出回数（即ち、ノ
ズル開口数×吐出回数）で除算することにより、１滴の
重量を算出する。例えば、ノズル開口１２…の数が５０
個，１つのノズル開口当たりの吐出回数が１００，００
０回，吐出総重量が７５ｍｇであった場合を考える。こ
の場合、１滴の重量は７５ｍｇ／（５０×１００，００
０）で算出されるので、１５ｎｇとなる。

【００４６】そして、重量算出部１３は、算出した液滴
重量を重量情報として主制御部１９に送信する。主制御
部１９は、受信した重量情報をＲＡＭの記憶領域（重量
情報記憶手段）に記憶する。

【００４７】次に、上記の噴射ヘッド１について詳細に
説明する。まず、噴射ヘッド１の構造について説明す
る。

【００４８】例示した噴射ヘッド１は、例えば、図２に
示すように、複数の圧電振動子２１…を櫛歯状に形成し
た振動子群２２、この振動子群２２が接合される固定板
２３、及び、各圧電振動子２１…に給電するフレキシブ
ルケーブル２４等をユニット化した振動子ユニット２５
と、この振動子ユニット２５を収納可能なケース２６
と、ケース２６の先端面に接合される流路ユニット２７
とを備えている。

【００４９】上記の圧電振動子２１は、本発明の圧力発
生素子の一種であって、電気機械変換素子（即ち、電気
エネルギーを運動エネルギーに変換可能な素子）の一種
である。この圧電振動子２１は、例えば、３０μｍ〜１
００μｍ程度の極めて細い幅の櫛歯状に切り分けられて
いる。例示した圧電振動子２１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、電界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２１である。そして、各圧電振動子２１
…は、基端側部分が固定板２３の上に接合されており、
自由端部を固定板２３の縁よりも外側に突出させた片持
ち梁の状態で取り付けられている。また、各圧電振動子
２１…の先端面は、流路ユニット２７の島部２８に当接
固定されており、フレキシブルケーブル２４は、固定板
２３とは反対側となる振動子群２２の側面で、各圧電振
動子２１…と電気的に接続されている。

【００５０】流路ユニット２７は、図３に示すように、
流路形成基板３１を間に挟んでノズルプレート１６を流
路形成基板３１の一方の表面に配置し、弾性板３２をノ
ズルプレート１６とは反対側となる他方の表面に配置し
て積層することで構成されている。

【００５１】ノズルプレート１６は、ドット形成密度に
対応したピッチで複数のノズル開口１２…を列状に開設
したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態
では、１８０ｄｐｉのピッチで５０個のノズル開口１２
…を列設し、これらのノズル開口１２…によってノズル
列を構成する。

【００５２】流路形成基板３１は、ノズルプレート１６
の各ノズル開口１２…に対応させて圧力室３３となる空
部を形成するとともに、液体供給口３４および共通液室
３５となる空部を形成した板状の部材である。

【００５３】圧力室３３は、ノズル開口１２の列設方向
（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室であ
り、堰部で区画された偏平な凹室で構成されている。そ
して、この堰部により流路幅の狭い狭窄部の形で、液体
供給口３４が形成されている。また、圧力室３３内にお
ける共通液室３５から最も離れた位置には、ノズル開口
１２と圧力室３３とを連通するノズル連通口３６を板厚
方向に貫通させて設ける。

【００５４】弾性板３２は、ステンレス製の支持板３７
上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フ
ィルム３８をラミネート加工した二重構造である。そし
て、圧力室３３に対応した部分の支持板３７を環状にエ
ッチング加工して島部２８を形成し、共通液室３５に対
応する部分の支持板３７をエッチング加工で除去して樹
脂フィルム３８だけにしている。

【００５５】上記の構成を有する噴射ヘッド１では、駆
動信号発生部１８からの駆動信号を選択的に圧電振動子
２１に供給することで圧電振動子２１の充放電が行われ
る。そして、圧電振動子２１を放電すると、圧電振動子
２１が振動子長手方向に伸長し、島部２８がノズルプレ
ート１６側に押圧される。これにより、ダイヤフラム部
を構成する樹脂フィルム３８が変形して圧力室３３が収
縮する。一方、圧電振動子２１を充電すると、圧電振動
子２１は振動子長手方向に収縮し、樹脂フィルム３８の
弾性によって圧力室３３が膨張する。そして、圧力室３
３の膨張や収縮を制御することで圧力室３３内の液体圧
力に変化を与えることができ、ノズル開口１２から液滴
を吐出することができる。

【００５６】次に、この噴射ヘッド１の電気的構成につ
いて説明する。図４に示すように、この噴射ヘッド１
は、噴射データがセットされるシフトレジスタ４１，４
２と、シフトレジスタ４１，４２にセットされた噴射デ
ータをラッチするラッチ回路４３，４４と、ラッチ回路
４３，４４でラッチされた噴射データをパルス選択デー
タに翻訳するデコーダ４５と、タイミング信号を出力す
る制御ロジック４６と、電圧増幅器として機能するレベ
ルシフタ４７と、圧電振動子２１に対する駆動信号の供
給を制御するスイッチ回路４８と、圧電振動子２１とを
備えている。

【００５７】シフトレジスタ４１，４２は、第１シフト
レジスタ４１及び第２シフトレジスタ４２から構成され
る。そして、第１シフトレジスタ４１には、全てのノズ
ル開口１２…に関する下位ビット（ビット０）の噴射デ
ータがセットされ、第２シフトレジスタ４２には、全て
のノズル開口１２…に関する上位ビット（ビット１）の
噴射データがセットされる。

【００５８】ラッチ回路４３，４４は、第１ラッチ回路
４３及び第２ラッチ回路４４から構成される。そして、
第１ラッチ回路４３は第１シフトレジスタ４１に電気的
に接続され、第２ラッチ回路４４は第２シフトレジスタ
４２に電気的に接続されている。従って、これらのラッ
チ回路４３，４４にラッチ信号が入力されると、第１ラ
ッチ回路４３は第１シフトレジスタ４１にセットされた
下位ビットの噴射データをラッチし、第２ラッチ回路４
４は第２シフトレジスタ４２にセットされた上位ビット
の噴射データをラッチする。

【００５９】各ラッチ回路４３，４４でラッチされた噴
射データはデコーダ４５に入力される。このデコーダ４
５は、パルス選択データ生成手段として機能し、２ビッ
トの噴射データを翻訳して複数ビットのパルス選択デー
タを生成する。本実施形態では、図５や図１２に示すよ
うに、駆動信号発生部１８は、噴射周期Ｔ内に３つの駆
動パルス（ＰＳ１〜ＰＳ３，ＰＳ４〜ＰＳ６）が含まれ
た駆動信号を生成するので、デコーダ４５は３ビットの
パルス選択データを生成する。即ち、液滴を噴射しない
噴射データ（００）を翻訳してパルス選択データ（００
０）を生成し、少量の液滴を噴射する噴射データ（０
１）を翻訳してパルス選択データ（０１０）を生成す
る。同様に、中量の液滴を噴射する噴射データ（１０）
を翻訳してパルス選択データ（１０１）を生成し、多量
の液滴を噴射する噴射データ（１１）を翻訳してパルス
選択データ（１１１）を生成する。

【００６０】制御ロジック４６は、主制御部１９からの
ラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ）に基づ
いてタイミング信号を生成し、この生成したタイミング
信号をデコーダ４５に供給する。即ち、制御ロジック４
６は、ラッチ信号やチャンネル信号を受信する毎にタイ
ミング信号を生成してデコーダ４５に供給する。そし
て、デコーダ４５は、このタイミング信号を受信する毎
に、３ビットのパルス選択データを上位ビット側から順
にレベルシフタ４７に入力する。

【００６１】このレベルシフタ４７は、電圧増幅器とし
て機能し、パルス選択データが（１）の場合には、スイ
ッチ回路４８を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度
の電圧に昇圧された電気信号を出力する。

【００６２】レベルシフタ４７で昇圧された（１）のパ
ルス選択データは、スイッチ回路４８に供給される。こ
のスイッチ回路４８の入力側には、駆動信号発生部１８
からの駆動信号（ＣＯＭ）が供給されており、スイッチ
回路４８の出力側には圧電振動子２１が接続されてい
る。印字データは、スイッチ回路４８の作動を制御す
る。例えば、スイッチ回路４８に加わるパルス選択デー
タが（１）である期間中は、駆動信号が圧電振動子２１
に供給され、この駆動信号に応じて圧電振動子２１は変
形する。一方、スイッチ回路４８に加わるパルス選択デ
ータが（０）の期間中は、レベルシフタ４７からはスイ
ッチ回路４８を作動させる電気信号が出力されず、圧電
振動子２１へは駆動信号が供給されない。なお、圧電振
動子２１はコンデンサの様に振る舞うので、圧電振動子
２１の電位は、パルス選択データが（０）の期間中にお
いて遮断直前の電位を保持し続ける。

【００６３】次に、このマーキング装置における液滴の
噴射制御について説明する。

【００６４】まず、駆動信号発生部１８が発生する駆動
信号について説明する。図５に例示した駆動信号は、比
較的多い量の液滴を吐出可能な標準駆動信号である。こ
の標準駆動信号は、噴射周期Ｔ内に３つの標準駆動パル
ス（第１標準駆動パルスＰＳ１，第２標準駆動パルスＰ
Ｓ２，第３標準駆動パルスＰＳ３）を含み、これらの各
標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３を所定間隔毎に発生して
いる。

【００６５】これらの標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３
は、本発明の第１駆動パルスの一種であり、何れも同じ
波形形状のパルス信号によって構成されている。即ち、
図６に示すように、これらの標準駆動パルスＰＳ１〜Ｐ
Ｓ３は、中間電位ＶＭから最大電位ＶＨまで液滴を吐出
させない程度の一定勾配で電位を上昇させる膨張要素Ｐ
１と、最大電位ＶＨを所定時間保持する膨張ホールド要
素Ｐ２と、最大電位ＶＨから最低電位ＶＬまで急勾配で
電位を下降させる吐出要素Ｐ３と、最低電位ＶＬを所定
時間保持する収縮ホールド要素Ｐ４と、最低電位ＶＬか
ら中間電位ＶＭまで電位を上昇させる制振要素Ｐ５とを
含んでいる。なお、制振要素Ｐ５は第１復帰要素の一種
であり、圧力室３３を定常状態に復帰させる。

【００６６】これらの標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３を
圧電振動子２１に供給すると、各標準駆動パルスＰＳ１
〜ＰＳ３が供給される毎に所定量（例えば１５ｎｇ）の
液滴がノズル開口１２から吐出される。

【００６７】即ち、膨張要素Ｐ１の供給に伴って圧電振
動子２１が大きく収縮し、圧力室３３は、中間電位ＶＭ
に対応する定常容積から最大電位ＶＨに対応する最大容
積まで膨張する。この膨張に伴って圧力室３３内が減圧
され、共通液室の３５の液体が液体供給口３４を通って
圧力室３３内に流入する。この圧力室３３の膨張状態は
膨張ホールド要素Ｐ２の供給期間に亘って維持される。
続いて、吐出要素Ｐ３が供給されて圧電振動子２１が大
きく伸長し、圧力室３３は最小容積まで急激に収縮す
る。この収縮に伴い、圧力室３３内の液体が加圧されて
ノズル開口１２から所定量の液滴が吐出される。吐出要
素Ｐ３に続いて収縮ホールド要素Ｐ４が供給されるの
で、圧力室３３の収縮状態が維持される。そして、圧力
室３３の収縮状態において、メニスカス（ノズル開口１
２で露出している液体の自由表面）は、液滴の吐出の影
響を受けて大きく振動する。その後、メニスカスの振動
を抑制し得るタイミングで制振要素Ｐ５が供給され、圧
力室３３が定常容積まで膨張復帰する。即ち、圧力室３
３内の液体圧力を相殺すべく、圧力室３３を膨張させて
液体圧力を減圧する。これにより、メニスカスの振動を
短時間で抑制することができ、次の液滴の吐出を安定さ
せることができる。

【００６８】そして、１つの噴射周期Ｔ内で供給する標
準駆動パルスの数を変えることで、液滴の噴射量を単位
領域毎（噴射周期Ｔ毎）に設定することができる。例え
ば、噴射周期Ｔ内において第２標準駆動パルスＰＳ２の
みを圧電振動子２１に供給することで、単位領域内に例
えば１５ｎｇの液滴を吐出させることができる。また、
噴射周期Ｔ内において第１標準駆動パルスＰＳ１と第３
標準駆動パルスＰＳ３とを圧電振動子２１に供給するこ
とで、単位領域内に例えば３０ｎｇの液滴を吐出させる
ことができる。さらに、噴射周期Ｔ内において各標準駆
動パルスＰＳ１〜ＰＳ３を圧電振動子２１に供給するこ
とで、単位領域内に例えば４５ｎｇの液滴を吐出させる
ことができる。

【００６９】この液滴の噴射制御は、上記のパルス選択
データに基づいて行われる。即ち、パルス選択データが
（０００）の場合には、第１標準駆動パルスＰＳ１に対
応する第１発生期間Ｔ１、第２標準駆動パルスＰＳ２に
対応する第２発生期間Ｔ２、及び、第３標準駆動パルス
ＰＳ３に対応する第３発生期間Ｔ３の何れにおいてもス
イッチ回路４８はＯＦＦ状態とされる。このため、圧電
振動子２１には各標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３が供給
されない。そして、パルス選択データが（０１０）の場
合には、第２発生期間Ｔ２においてスイッチ回路４８が
ＯＮ状態となり、第１発生期間Ｔ１、及び、第３発生期
間Ｔ３においてはスイッチ回路４８がＯＦＦ状態とな
る。このため、圧電振動子２１には第２標準駆動パルス
ＰＳ２のみが供給される。また、パルス選択データが
（１０１）の場合には、第１発生期間Ｔ１、及び、第３
発生期間Ｔ３においてスイッチ回路４８がＯＮ状態とな
り、第２発生期間Ｔ２においてはスイッチ回路４８がＯ
ＦＦ状態となる。このため、圧電振動子２１には第１標
準駆動パルスＰＳ１と第３標準駆動パルスＰＳ３とが供
給される。同様に、パルス選択データが（１１１）の場
合には、第１発生期間Ｔ１〜第３発生期間Ｔ３の各期間
においてスイッチ回路４８がＯＮ状態となり、圧電振動
子２１には各標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３が供給され
る。

【００７０】ところで、この種のマーキング装置におい
ては、液滴の最適な吐出条件、例えば、液滴の量や飛行
速度が、マーキング対象物の種類や噴射ヘッド１からマ
ーキング対象物までの距離等によって変わる。

【００７１】例えば、段ボール箱と化粧箱と缶詰とで
は、それぞれ材質が異なり、マーキング用のインク液に
対する浸透性も異なる。例えば、段ボール箱の表面は繊
維が露出しておりインク液の浸透性は高く滲みやすい
が、化粧箱の表面はコーティング処理やラミネート処理
等によって艶出し加工されているためインク液の浸透性
は低く滲み難い。一方、缶詰の表面は金属であり、イン
ク液に対する浸透性はない。このため、段ボール箱への
記録時には滲みを考慮してインク滴（液滴）の量を減ら
し、化粧箱への記録時には液滴の量を増やし、何れの場
合にも、所定の大きさのドットを記録できるようにす
る。また、缶詰への記録時には、インク滴の量を少なく
し、インク液がたれてしまう不具合を防止する。

【００７２】また、マーキング対象物までの位置ばらつ
きがある場合には、ノズル開口１２からマーキング対象
物までの飛行距離に応じて速度を可変する。例えば、設
定基準位置を設定し、マーキング対象物までの距離がこ
の設定基準位置と一致している場合には基準の飛行速度
でインク滴（液滴）を吐出させる。一方、マーキング対
象物までの距離が設定基準位置よりも短かい場合には、
基準の飛行速度よりも遅い飛行速度でインク滴を吐出さ
せ、設定基準位置よりも長い場合には、基準の飛行速度
よりも速い飛行速度でインク滴を吐出させる。これによ
り、マーキング対象物までの位置ばらつきに拘わらず、
インク滴を確実に着弾できるようにする。また、マーキ
ング対象物が設定基準位置よりも近い位置であった場合
には、速度過多によるインクミストの発生を防止する。

【００７３】以上の点に着目し、本実施形態では、上記
の主制御部１９を本発明の波形調整手段として機能さ
せ、マーキング対象物の種類やマーキング対象物までの
距離等に基づいて各標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３の波
形形状を調整する。即ち、単位領域内における噴射量の
調整は主に各標準駆動パルスの圧電振動子２１への供給
数で行い、液滴の噴射特性の調整や微小な吐出量の調整
は波形形状の設定で行っている。これにより、噴射量の
調整幅を拡げることができると共に噴射量の精度向上が
図れ、さらに噴射特性の最適化も図れる。以下、主制御
部１９による波形形状の調整について説明する。

【００７４】まず、図７に基づいて、各標準駆動パルス
ＰＳ１〜ＰＳ３の駆動電圧（最大電位ＶＨから最低電位
ＶＬまでの電位差）と液滴の吐出特性との関係について
説明する。

【００７５】ここで、図７は、駆動電圧を調整した場合
の吐出特性の変化であり、（ａ）は駆動電圧を変化させ
た際の液滴の飛行速度の変化を示し、（ｂ）は駆動電圧
を変化させた際の液滴の重量の変化を示す。なお、駆動
電圧を設定するにあたり、最低電位ＶＬと各波形要素
（Ｐ１〜Ｐ５）の時間幅は変えず、最大電位ＶＨを変更
した。また、中間電位ＶＭは駆動電圧に対応させて変更
した。また、図７（ａ）において、黒丸を付した実線が
メイン液滴を示し、白丸を付した点線がサテライト液滴
（メイン液滴に付随して飛行する液滴）を示す。また、
三角を付した一点鎖線が第２サテライト液滴（サテライ
ト液滴に付随して飛行する液滴）を示す。

【００７６】この図７から判るように、駆動電圧の大き
さと、液滴の飛行速度及び重量とは、互いに正比例（係
数は正）の関係にあるといえる。即ち、駆動電圧を大き
くすると液滴の飛行速度は速くなり、液滴の重量も増え
る（つまり、液滴の吐出量が増える）。例えば、駆動電
圧が２０Ｖの場合、メインドットの飛行速度は約３ｍ／
ｓであり、重量は約９ｎｇである。また、駆動電圧が２
９Ｖの場合、飛行速度は約７ｍ／ｓであり、重量は約１
５．５ｎｇである。さらに、駆動電圧が３５Ｖの場合、
飛行速度は約１０ｍ／ｓであり、重量は約２０．５ｎｇ
である。

【００７７】これは、駆動電圧の増減により圧力室３３
の容積の変化幅が変わったためと考えられる。即ち、駆
動電圧を基準の電圧よりも高めると、膨張時と収縮時と
の容積差が基準時よりも大きくなる。このため、多くの
液体を圧力室３３内から排除することができ、吐出重量
が増える。また、吐出要素Ｐ３の時間幅は変わらないの
で、液滴吐出時における圧力室３３の収縮速度が高ま
り、液滴を高速で吐出できる。反対に、駆動電圧を低く
設定すると、膨張時と収縮時との容積差が基準時よりも
小さくなる。このため、圧力室３３内から排除する液体
の量が少なくなって、吐出重量が減る。また、圧力室３
３の収縮速度も低くなるので、液滴の飛行速度も低くな
る。

【００７８】なお、図７（ａ）を見ると、駆動電圧が２
６Ｖ以上になると、液滴は、メイン液滴とサテライト液
滴とに分かれて飛行する。さらに、駆動電圧が３２Ｖ以
上になると、上記のサテライト液滴に加えて第２サテラ
イト液滴が出現する。

【００７９】これらのサテライト液滴及び第２サテライ
ト液滴の飛行速度は、図７（ａ）の測定範囲では、駆動
電圧の大きさにあまり影響を受けない。例えば、サテラ
イト液滴の飛行速度は、駆動電圧を２６Ｖに設定すると
約５ｍ／ｓであり、駆動電圧を２９Ｖ，３２Ｖに設定す
ると約４ｍ／ｓである。さらに、駆動電圧を３５Ｖに設
定すると約６ｍ／ｓとなる。第２サテライト液滴につい
ては、駆動電圧を３２Ｖ，３５Ｖに設定した場合におい
て略等しく、何れも約４ｍ／ｓである。

【００８０】以上から、駆動電圧の設定により、吐出す
る液滴の飛行速度と重量を同時に増減できることが判
る。また、サテライト液滴や第２サテライト液滴の発生
を制御できることも判る。

【００８１】次に、各標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３の
中間電位ＶＭと液滴の吐出特性との関係について説明す
る。

【００８２】上記したように、この中間電位ＶＭは、圧
力室３３の定常容積を規定するものである。そして、上
記の圧電振動子２１は、電位の上昇（充電）に伴って収
縮して圧力室３３を膨張させ、電位の下降（放電）に伴
って伸長して圧力室３３を収縮させるので、基準よりも
中間電位ＶＭを高く設定すると、定常容積は基準容積
（基準の中間電位ＶＭに対応する圧力室３３の容積）よ
りも膨張する。一方、基準よりも中間電位ＶＭを低く設
定すると、定常容積は基準容積よりも収縮する。

【００８３】ここで、中間電位ＶＭだけを変更した場合
には、最大電位ＶＨは中間電位ＶＭの変更前と変更後と
で同じとなる。このため、中間電位ＶＭを基準よりも高
く設定すると、中間電位ＶＭから最大電位ＶＨまでの電
位差が基準の中間電位ＶＭに設定した場合よりも小さく
なり、圧力室３３の膨張代も少なくなる。一方、中間電
位ＶＭを基準よりも低く設定すると、中間電位ＶＭから
最大電位ＶＨまでの電位差が基準の中間電位ＶＭに設定
した場合よりも大きくなり、圧力室３３の膨張代も多く
なる。この膨張代は、圧力室３３内への液体の流入量を
規定する。即ち、膨張代が基準よりも多いと共通液室３
５から圧力室３３内に流入する液体の量が基準の量より
も多くなり、膨張代が基準よりも少ないと共通液室３５
から圧力室３３内に流入する液体の量が基準量よりも少
なくなる。

【００８４】また、中間電位ＶＭだけを変更した場合に
は、膨張要素Ｐ１の時間幅（供給時間）も中間電位ＶＭ
の変更前後で同じとなる。このため、基準よりも中間電
位ＶＭを高く設定すると、膨張要素Ｐ１を圧電振動子２
１に供給した際において、圧力室３３の膨張速度が遅く
なる。一方、基準よりも中間電位ＶＭを低く設定する
と、圧力室３３の膨張速度は速くなる。

【００８５】圧力室３３の膨張代は、膨張要素Ｐ１の供
給直後における圧力室３３内の液体圧力に影響を及ぼ
す。即ち、膨張代が少なければ膨張要素Ｐ１の供給直後
において圧力室３３内の液体圧力は定常状態の圧力に近
いままであるので、液体の流入量が少なく流入速度も遅
くなり、圧力室３３内の液体の圧力振動は小さい。反対
に、膨張代が多ければ、膨張要素Ｐ１の供給直後におい
て圧力室３３内の液体圧力は大きく低下するので、液体
の流入量が多くなると共に流入速度が速くなり、圧力室
３３内の液体の圧力振動が大きくなる。この圧力振動が
正圧になるタイミングに合わせて吐出要素Ｐ３を供給し
て圧力室３３を収縮させると、吐出要素Ｐ３の電位差や
傾きが同じであっても液滴の飛行速度を高くできるし、
液滴の重量を増やすことができる。

【００８６】この場合において、飛行速度は、中間電位
ＶＭの変化に対して比較的大きく変化する。一方、液滴
の重量は、中間電位ＶＭの変化に対する変化が比較的小
さい。これは、液滴の重量は、主として駆動電圧（吐出
要素Ｐ３の電位差）、即ち、圧力室３３の収縮量によっ
て規定されるためと考えられる。従って、上記の駆動電
圧と中間電位ＶＭとを組み合わせて適宜設定すること
で、液滴の飛行速度を一定に保ちつつ、液滴の重量を変
えることができる。

【００８７】例えば、液滴の飛行速度を７ｍ／ｓに設定
すると、駆動電圧及び中間電位ＶＭと液滴の重量との関
係は、図８（ａ）に示すようになる。この図８（ａ）よ
り、駆動電圧を３１．５Ｖに中間電位ＶＭを駆動電圧の
２０％（つまり、最低電位ＶＬから６．３Ｖ高い電位）
にそれぞれ設定すると、約１６．５ｎｇの液滴を吐出で
きることが判る。また、駆動電圧を２９．７Ｖに中間電
位ＶＭを駆動電圧の４０％にそれぞれ設定すると、約１
５．３ｎｇの液滴を吐出できることが判る。さらに、駆
動電圧を２８．０Ｖに中間電位ＶＭを駆動電圧の６０％
にそれぞれ設定すると、約１３．６ｎｇの液滴を吐出で
きることが判る。

【００８８】また、駆動電圧と中間電位ＶＭとを適宜設
定することにより、液滴の重量を一定に保ちつつ、液滴
の飛行速度を変えることもできる。

【００８９】例えば、液滴の重量を１５ｎｇに設定する
と、駆動電圧及び中間電位ＶＭと液滴の飛行速度との関
係は、図８（ｂ）に示すようになる。この図８（ｂ）よ
り、駆動電圧を２９．２Ｖに中間電位ＶＭを駆動電圧の
２０％（つまり、最低電位ＶＬから５．９Ｖ高い電位）
にそれぞれ設定すると、液滴の飛行速度を約６．１ｍ／
ｓに設定できることが判る。また、駆動電圧を２９．０
Ｖに中間電位ＶＭを駆動電圧の４０％にそれぞれ設定す
ると、液滴の飛行速度を約６．８ｍ／ｓに設定できるこ
とが判る。さらに、駆動電圧を３０．６Ｖに中間電位Ｖ
Ｍを駆動電圧の６０％にそれぞれ設定すると、液滴の飛
行速度を約８．１ｍ／ｓに設定できることが判る。

【００９０】次に、各標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３の
膨張要素Ｐ１の時間幅（Ｐｗｃ１）と液滴の吐出特性と
の関係について説明する。

【００９１】この膨張要素Ｐ１の時間幅は、圧力室３３
の定常容積から最大容積への膨張速度を規定する。そし
て、膨張要素Ｐ１の時間幅に拘わらず、膨張要素Ｐ１の
始端電位を中間電位ＶＭに終端電位を最大電位ＶＨにそ
れぞれ定めると、基準よりも時間幅を短く設定すること
で膨張要素Ｐ１の傾斜が急峻になり、圧力室３３の膨張
速度は基準よりも速くなる。一方、基準よりも時間幅を
長く設定すると膨張要素Ｐ１の傾斜が緩やかになり、圧
力室３３の膨張速度は基準よりも遅くなる。

【００９２】この膨張速度の違いは、膨張要素Ｐ１の供
給直後における圧力室３３内の液体圧力に影響を及ぼ
す。即ち、膨張速度が基準よりも遅ければ、膨張要素Ｐ
１の供給直後において液体圧力の変動は小さくなり、液
体の圧力室３３内への流入速度も遅くなる。一方、膨張
速度が基準よりも速ければ、膨張要素Ｐ１の供給直後に
おいて圧力室３３内の液体圧力は大きく低下して圧力振
動が大きくなり、液体の圧力室３３内への流入速度も速
くなる。従って、この圧力振動が正圧になるタイミング
に合わせて吐出要素Ｐ３を供給して圧力室３３を収縮さ
せると、吐出要素Ｐ３の電位差や傾きが同じであっても
液滴の飛行速度を高くできるし、液滴の重量を増やすこ
とができる。

【００９３】なお、この場合においても中間電位ＶＭの
場合と同様に、飛行速度は膨張要素Ｐ１の時間幅の変化
に対して比較的大きく変化するが、液滴の重量は膨張要
素Ｐ１の時間幅の変化に対する変化量が比較的小さい。
従って、上記の駆動電圧と膨張要素Ｐ１の時間幅とを適
宜設定することにより、液滴の飛行速度を一定に保ちつ
つ、液滴の重量を変えることができる。

【００９４】例えば、液滴の飛行速度を７ｍ／ｓに設定
すると、駆動電圧及び膨張要素Ｐ１の時間幅と液滴の重
量との関係は、図９（ａ）に示すようになる。この図９
（ａ）より、駆動電圧を２７．４Ｖに膨張要素Ｐ１の時
間幅を２．５マイクロ秒（μｓ）にそれぞれ設定する
と、約１５．３ｎｇの液滴を吐出できることが判る。ま
た、駆動電圧を２９．５Ｖに膨張要素Ｐ１の時間幅を
３．５μｓにそれぞれ設定すると、約１６．０ｎｇの液
滴を吐出できることが判る。さらに、駆動電圧を２５．
０Ｖに膨張要素Ｐ１の時間幅を６．５μｓにそれぞれ設
定すると、約１１．８ｎｇの液滴を吐出できることが判
る。

【００９５】また、駆動電圧と膨張要素Ｐ１の時間幅と
を適宜設定することにより、液滴の重量を一定に保ちつ
つ、液滴の飛行速度を変えることもできる。

【００９６】例えば、液滴の重量を１５ｎｇに設定する
と、駆動電圧及び膨張要素Ｐ１の時間幅と液滴の飛行速
度との関係は、図９（ｂ）に示すようになる。この図９
（ｂ）より、駆動電圧を２６．８Ｖに膨張要素Ｐ１の時
間幅を２．５μｓにそれぞれ設定すると、液滴の飛行速
度を約６．７ｍ／ｓに設定できることが判る。また、駆
動電圧を２７．８Ｖに膨張要素Ｐ１の時間幅を３．５μ
ｓにそれぞれ設定すると、液滴の飛行速度を約６．３ｍ
／ｓに設定できることが判る。さらに、駆動電圧を３
１．７Ｖに膨張要素Ｐ１の時間幅を６．５μｓにそれぞ
れ設定すると、液滴の飛行速度を約１０．８ｍ／ｓに設
定できることが判る。

【００９７】次に、各標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３の
膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅（Ｐｗｈ１）と液滴の吐
出特性との関係について説明する。

【００９８】この膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅は、吐
出要素Ｐ３の供給開始タイミング、つまり、圧力室３３
の収縮開始タイミングを規定する。この圧力室３３の収
縮開始タイミングの違いもまた、液滴の飛行速度と液滴
の重量に影響を及ぼす。これは、膨張要素Ｐ１によって
励起された圧力振動の位相と吐出要素Ｐ３によって励起
される圧力振動の位相の差に応じて、合成圧力が変化す
るためと考えられる。

【００９９】即ち、膨張要素Ｐ１の供給によって圧力室
３３が膨張すると、この膨張に伴って圧力室３３内には
圧力振動が励起される。そして、圧力室３３内の液体圧
力が正圧になるタイミングに合わせて圧力室３３の収縮
を開始すると、定常状態で吐出させた場合よりも、液滴
を高速で飛行させることができる。反対に、圧力室３３
内の液体圧力が負圧になるタイミングに合わせて圧力室
３３の収縮を開始すると、定常状態で吐出させた場合よ
りも液滴を低速で飛行させることができる。また、液滴
の重量に関し、この重量は、膨張ホールド要素Ｐ２の時
間幅に対応して変化するが、その変化量は比較的小さ
い。これは、上記の各ケースと同様であり、液滴の重量
は、主に駆動電圧の大きさによって規定されるためと考
えられる。

【０１００】このことを、図１０に基づいて説明する。
ここで、図１０は、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅を調
整した場合の吐出特性の変化であり、（ａ）は時間幅を
変化させた際の液滴の飛行速度の変化を示し、（ｂ）は
時間幅を変化させた際の液滴の重量の変化を示す。な
お、これらの図において、実線は駆動電圧を２０Ｖに設
定した場合の特性であり、一点鎖線は駆動電圧を２３Ｖ
に設定した場合の特性であり、点線は駆動電圧を２６Ｖ
に設定した場合の特性である。また、最低電位ＶＬと膨
張ホールド要素Ｐ２以外の各波形要素の時間幅は基準値
で一定とし、中間電位ＶＭは駆動電圧に対応させて変更
した。

【０１０１】図１０（ａ）から判るように、膨張ホール
ド要素Ｐ２の時間幅と液滴の飛行速度とは、この測定範
囲において、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅が長くなる
程、液滴の飛行速度は遅くなる。例えば、駆動電圧を２
０Ｖに設定した場合、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅を
２μｓに設定すると飛行速度は約６．５ｍ／ｓとなり、
時間幅を３μｓに設定すると飛行速度は約４ｍ／ｓとな
る。また、駆動電圧を高くすると飛行速度は速くなる。
例えば、駆動電圧を２３Ｖに設定した場合には、膨張ホ
ールド要素Ｐ２の時間幅を２μｓに設定すると飛行速度
は約８．７ｍ／ｓとなり、時間幅を３μｓに設定すると
飛行速度は約５．２ｍ／ｓとなる。同様に、駆動電圧を
２６Ｖに設定した場合には、膨張ホールド要素Ｐ２の時
間幅を２μｓに設定すると飛行速度は約１０．７ｍ／ｓ
となり、時間幅を３μｓに設定すると飛行速度は約７ｍ
／ｓとなる。

【０１０２】そして、図１０（ｂ）から判るように、膨
張ホールド要素Ｐ２の時間幅と液滴の重量もまた、この
測定範囲において、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅が長
くなる程、液滴の重量は減少する（つまり、液滴の吐出
量が減少する）。例えば、駆動電圧を２０Ｖに設定した
場合、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅を２μｓに設定す
ると液滴の重量は約１１．５ｎｇとなり、時間幅を３μ
ｓに設定すると重量は約１０．５ｎｇとなる。また、駆
動電圧を高くすると液滴の重量は重くなる（つまり、液
滴の吐出量が増える）。例えば、駆動電圧を２３Ｖに設
定した場合には、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅を２μ
ｓに設定すると液滴の重量は約１３．２ｎｇとなり、時
間幅を３μｓに設定すると重量は約１２．１ｎｇとな
る。同様に、駆動電圧を２６Ｖに設定した場合には、膨
張ホールド要素Ｐ２の時間幅を２μｓに設定すると飛行
速度は液滴の重量は約１５．０ｎｇとなり、時間幅を３
μｓに設定すると重量は１３．８ｎｇとなる。

【０１０３】そして、この場合においても、駆動電圧と
膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅とを適宜設定することに
より、液滴の飛行速度を一定に保ちつつ、液滴の重量を
変えることができる。

【０１０４】例えば、液滴の飛行速度を７ｍ／ｓに設定
すると、駆動電圧及び膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅と
液滴の重量との関係は、図１１（ａ）に示すようにな
る。この図１１（ａ）より、駆動電圧を２０．５Ｖに膨
張ホールド要素Ｐ２の時間幅を２．０マイクロ秒（μ
ｓ）にそれぞれ設定すると、約１１．８ｎｇの液滴を吐
出できることが判る。また、駆動電圧を２６．２Ｖに膨
張ホールド要素Ｐ２の時間幅を３．０μｓにそれぞれ設
定すると、約１３．８ｎｇの液滴を吐出できることが判
る。さらに、駆動電圧を２９．８Ｖに膨張ホールド要素
Ｐ２の時間幅を３．５μｓにそれぞれ設定すると、約１
５．９ｎｇの液滴を吐出できることが判る。

【０１０５】また、駆動電圧と膨張ホールド要素Ｐ２の
時間幅とを適宜設定することにより、液滴の重量を一定
に保ちつつ、液滴の飛行速度を変えることもできる。

【０１０６】例えば、液滴の重量を１５ｎｇに設定する
と、駆動電圧及び膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅と液滴
の飛行速度との関係は、図１１（ｂ）に示すようにな
る。この図１１（ｂ）より、駆動電圧を２６．２Ｖに膨
張要素Ｐ１の時間幅を２．０μｓにそれぞれ設定する
と、液滴の飛行速度を約１０．８ｍ／ｓに設定できるこ
とが判る。また、駆動電圧を２８．０Ｖに膨張要素Ｐ１
の時間幅を３．０μｓにそれぞれ設定すると、液滴の飛
行速度を約８．０ｍ／ｓに設定できることが判る。さら
に、駆動電圧を２８．０Ｖに膨張要素Ｐ１の時間幅を
３．５μｓにそれぞれ設定すると、液滴の飛行速度を約
６．３ｍ／ｓに設定できることが判る。

【０１０７】このように、各標準駆動パルスＰＳ１〜Ｐ
Ｓ３に関し、駆動電圧、中間電位ＶＭ、膨張要素Ｐ１の
時間幅、及び、膨張ホールド要素Ｐ２の時間幅を適宜設
定することにより、液滴の飛行速度や重量を制御するこ
とができる。

【０１０８】そして、主制御部１９（波形調整手段）
は、マーキング対象物の種類や噴射ヘッド１からマーキ
ング対象物までの距離に応じて、標準駆動パルスＰＳ１
〜ＰＳ３の波形形状を調整し、液滴の飛行速度や重量を
制御する。例えば、主制御部１９は、本発明の第１波形
調整手段として機能し、吐出される液滴の飛行速度を一
定に保ちつつ液滴の量を可変する。また、主制御部１９
は、本発明の第２波形調整手段として機能し、吐出され
る液滴の量を一定に保ちつつ液滴の飛行速度を可変す
る。

【０１０９】この場合、主制御部１９は、事前の測定に
より、標準駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３における駆動電圧
や中間電位等の各パラメータと、液滴の飛行速度及び重
量との関係を取得する。

【０１１０】例えば、主制御部１９は、各パラメータを
段階的に変化させて波形形状が異なる複数種類の標準駆
動パルスを駆動信号発生部から発生させ、これらの標準
駆動パルスを用いて液滴の飛行速度の測定と重量の測定
とを複数回行う。なお、マーキング装置から種々の液体
（インク液）を吐出させる場合には、必要に応じて各液
体の物性をパラメータに加える。

【０１１１】そして、主制御部１９は、飛行速度と重量
の測定結果を各パラメータの設定値と共に、ＲＡＭやＲ
ＯＭ等の記憶手段に記憶する。記憶手段への記憶は、任
意の記憶形態を採ることができる。例えば、図８，図
９，図１１の様に、特徴的なポイントにおける測定結果
を記憶し、ポイント同士の間については演算で求めても
よい。また、各パラメータの変化幅を細かく設定するこ
とでテーブル情報を取得し、このテーブル情報を記憶手
段に記憶させてもよい。

【０１１２】記憶手段に飛行速度及び重量の測定結果を
記憶したならば、対象物へのマーキングが行える状態に
なる。そして、主制御部１９は、マーキング動作時にお
いて、記憶手段に記憶された測定結果と情報入力部７か
らの情報（マーキング対象物の種類や距離の情報）とに
基づいて標準駆動パルスの各パラメータを設定し、設定
後の標準駆動パルスで対象物へのマーキングを行う。そ
の結果、液滴の量や飛行速度がマーキング対象物の種類
やこの対象物までの距離に応じて最適化され、最適なマ
ーキングが行える。また、この調整は、駆動パルスの波
形形状によるので、装置構成を簡素化することができ、
汎用性にも富む。

【０１１３】ところで、駆動信号発生部１８から発生す
る駆動信号は、上記の標準駆動信号に限定されない。例
えば、上記の標準駆動パルスよりも液滴の重量が少ない
マイクロ駆動パルスを含んだマイクロ駆動信号であって
もよい。以下、このマイクロ駆動信号を用いた制御につ
いて説明する。

【０１１４】図１２は、マイクロ駆動信号を説明する図
である。このマイクロ駆動信号は、噴射周期Ｔ内に３つ
のマイクロ駆動パルス（第１マイクロ駆動パルスＰＳ
４，第２マイクロ駆動パルスＰＳ５，第３マイクロ駆動
パルスＰＳ６）を含み、これらの各マイクロ駆動パルス
ＰＳ４〜ＰＳ６を所定間隔毎に発生している。

【０１１５】これらのマイクロ駆動パルスＰＳ４〜ＰＳ
６は、本発明の第２駆動パルスの一種であり、何れも同
じ波形形状のパルス信号によって構成されている。即
ち、図１３に示すように、これらのマイクロ駆動パルス
ＰＳ４〜ＰＳ６は、中間電位ＶＭから最大電位ＶＨまで
比較的急峻な勾配で電位を上昇させる第２膨張要素Ｐ１
１と、最大電位ＶＨを極く短時間保持する第２膨張ホー
ルド要素Ｐ１２と、最大電位ＶＨから吐出電位ＶＦまで
急勾配で電位を下降させる第２吐出要素Ｐ１３と、吐出
電位ＶＦを極く短時間に亘って保持する吐出ホールド要
素Ｐ１４と、吐出電位ＶＦから最低電位ＶＬまで第２吐
出要素Ｐ１３よりも緩やかな勾配で電位を下降させる収
縮制振要素Ｐ１５と、最低電位ＶＬを所定時間に亘って
保持する制振ホールド要素Ｐ１６と、最低電位ＶＬから
中間電位ＶＭまで比較的緩やかな勾配で電位を上昇させ
る膨張制振要素Ｐ１７とを含んでいる。

【０１１６】なお、図１３に例示したマイクロ駆動パル
スＰＳ４〜ＰＳ６において、膨張制振要素Ｐ１７は第２
復帰要素の一種であり、圧力室３３を定常状態に復帰さ
せる。また、中間電位ＶＭは駆動電圧の２０％に設定し
てあり、吐出電位ＶＦは駆動電圧の４０％に設定してあ
る。従って、定常状態において圧力室３３は比較的大き
く収縮する。また、吐出電位ＶＦに対応する吐出容積
（つまり、吐出要素Ｐ３の供給終了時点における圧力室
３３の容積）は、定常容積よりも多少大きい。

【０１１７】これらのマイクロ駆動パルスＰＳ４〜ＰＳ
６を圧電振動子２１に供給すると、各マイクロ駆動パル
スＰＳ４〜ＰＳ６が供給される毎に所定量（例えば５．
５ｎｇ）の液滴がノズル開口１２から吐出される。

【０１１８】即ち、第２膨張要素Ｐ１１の供給に伴って
定常容積の圧力室３３が急激に膨張し、メニスカスを圧
力室３３側に大きく引き込む。そして、第２膨張ホール
ド要素Ｐ１２が極く短時間に亘って供給されると、引き
込まれたメニスカスの中心部分の移動方向が表面張力に
よって反転する。その後、第２吐出要素Ｐ１３が供給さ
れて、圧力室３３は最大容積から吐出容積まで急激に収
縮する。このとき、吐出方向に向けて柱状に伸長したメ
ニスカスの中心部分がちぎれ、液滴となって吐出され
る。第２吐出要素Ｐ１３の供給後、吐出ホールド要素Ｐ
１４と収縮制振要素Ｐ１５とが順に供給される。収縮制
振要素Ｐ１５は、吐出容積から最小容積まで圧力室３３
を収縮させるが、その収縮速度は液滴吐出後におけるメ
ニスカスの振動を抑制し得る速度に設定される。この収
縮制振要素Ｐ１５に続いて制振ホールド要素Ｐ１６が供
給されるので圧力室３３の収縮状態は維持され、メニス
カスの振動を打ち消し得るタイミングで膨張制振要素Ｐ
１７が供給される。これにより、メニスカスの振動を抑
制すべく、圧力室３３が定常容積まで膨張復帰する。

【０１１９】このマイクロ駆動信号においても、１つの
噴射周期Ｔ内で供給するマイクロ駆動パルスの数を変え
ることで、液滴の噴射量を単位領域毎に設定することが
できる。例えば、噴射周期Ｔ内において第２マイクロ駆
動パルスＰＳ５のみを圧電振動子２１に供給すること
で、単位領域内に例えば５．５ｎｇの液滴を吐出させる
ことができる。また、噴射周期Ｔ内において第１マイク
ロ駆動パルスＰＳ４と第３マイクロ駆動パルスＰＳ６と
を圧電振動子２１に供給することで、単位領域内に例え
ば１１ｎｇの液滴を吐出させることができる。さらに、
噴射周期Ｔ内において各マイクロ駆動パルスＰＳ４〜Ｐ
Ｓ６を圧電振動子２１に供給することで、単位領域内に
例えば１６．５ｎｇの液滴を吐出させることができる。

【０１２０】この液滴の噴射制御も、上記したパルス選
択データに基づいて行われる。なお、パルス選択データ
に基づく噴射制御は、先に説明した標準駆動信号におけ
る制御と同じであるので、その説明は省略する。

【０１２１】そして、主制御部１９（波形調整手段）
は、液滴の飛行速度や重量をその使用用途にあわせて最
適化すべく、各マイクロ駆動パルスＰＳ４〜ＰＳ６につ
いても波形形状を調整する。このマイクロ駆動パルスＰ
Ｓ４〜ＰＳ６についての波形形状の調整は、駆動電圧、
中間電位ＶＭ、及び、吐出電位ＶＦ（つまり、第２吐出
要素Ｐ１３の終端電位）の３項目について行われる。以
下、主制御部１９による波形形状の調整について説明す
る。

【０１２２】まず、図１４に基づいて、各マイクロ駆動
パルスＰＳ４〜ＰＳ６の駆動電圧と液滴の吐出特性との
関係について説明する。

【０１２３】ここで、図１４は、駆動電圧を調整した場
合の吐出特性の変化であり、（ａ）は駆動電圧を変化さ
せた際の液滴の飛行速度の変化を示し、（ｂ）は駆動電
圧を変化させた際の液滴の重量の変化を示す。なお、図
１４（ａ）において、黒丸を付した実線がメイン液滴を
示し、白丸を付した点線がサテライト液滴を示す。ま
た、三角を付した一点鎖線が第２サテライト液滴を示
す。

【０１２４】この図１４から判るように、駆動電圧の大
きさと、液滴の飛行速度及び重量とは、互いに正比例
（係数は正）の関係にあるといえる。即ち、駆動電圧を
大きくすると液滴（メイン液滴）の飛行速度は速くな
り、液滴の重量も増える。例えば、駆動電圧が１８Ｖの
場合、メイン液滴の飛行速度は約４ｍ／ｓであり、重量
は約４．４ｎｇである。また、駆動電圧が２４Ｖの場
合、飛行速度は約９．０ｍ／ｓであり、重量は約６．８
ｎｇである。さらに、駆動電圧が３３Ｖの場合、飛行速
度は約１６ｍ／ｓであり、重量は約１０．２ｎｇであ
る。

【０１２５】これは、上記した標準駆動パルスＰＳ１〜
ＰＳ３と同じ理由、即ち、駆動電圧の増減によって、圧
力室３３についての容積の変化幅が変わったためと考え
られる。

【０１２６】なお、図１４（ａ）を見ると、駆動電圧が
１８Ｖの状態で液滴は、メイン液滴とサテライト液滴と
に分かれて飛行している。さらに、駆動電圧が２４Ｖ以
上になると、上記のサテライト液滴に加えて第２サテラ
イト液滴が出現する。このマイクロ駆動パルスＰＳ４〜
ＰＳ６において、サテライト液滴は駆動電圧の上昇に伴
って速度を増すが、第２サテライト液滴は駆動電圧上昇
に拘わらず略一定の飛行速度（６〜７ｍ／ｓ）である。

【０１２７】以上から、このマイクロ駆動パルスにおい
ても、駆動電圧の設定により、吐出する液滴の飛行速度
と重量を同時に増減できることが判る。

【０１２８】次に、各マイクロ駆動パルスＰＳ４〜ＰＳ
６の中間電位ＶＭと液滴の吐出特性との関係について説
明する。

【０１２９】このマイクロ駆動パルスＰＳ４〜ＰＳ６に
おいても中間電位ＶＭは、圧力室３３の定常容積を規定
する。従って、中間電位ＶＭの変更により、定常容積か
ら最大容積までの膨張代を設定できる。そして、膨張代
が変更できることで、第２膨張要素Ｐ１１の供給時にお
けるメニスカスの圧力室３３側への引き込み量を設定で
きる。また、第２膨張要素Ｐ１１の時間幅が一定である
ので、膨張代の変更によってメニスカスの圧力室３３側
への引き込み速度も変化する。

【０１３０】メニスカスの引き込み量と引き込み速度
は、液滴の吐出量に影響を及ぼすと考えられる。即ち、
メニスカスの引き込み量が多いと液滴として吐出される
液体の量が少なくなり、引き込み量が少ないと液滴とし
て吐出される液体の量が多くなる。また、メニスカスの
引き込み速度が高いと、その反動によってメニスカスの
中心部分の移動速度も高くなり、液滴の飛行速度が高く
なる。一方、メニスカスの引き込み速度が低いとその反
動も小さくメニスカスの中心部分の移動速度及び液滴の
飛行速度が低くなる。

【０１３１】従って、上記の駆動電圧と中間電位ＶＭと
を適宜設定することにより、液滴の飛行速度を一定に保
ちつつ、液滴の重量を変えることができる。

【０１３２】例えば、液滴の飛行速度を７ｍ／ｓに設定
すると、駆動電圧及び中間電位ＶＭと液滴の重量との関
係は、図１５（ａ）に示すようになる。この図１５
（ａ）より、駆動電圧を１９．５Ｖに中間電位ＶＭを駆
動電圧の０％（つまり、最低電位ＶＬと同電位）にそれ
ぞれ設定すると、約５．６ｎｇの液滴を吐出できること
が判る。また、駆動電圧を２２．５Ｖに中間電位ＶＭを
駆動電圧の３０％にそれぞれ設定すると、約５．９ｎｇ
の液滴を吐出できることが判る。さらに、駆動電圧を２
４．５Ｖに中間電位ＶＭを駆動電圧の５０％にそれぞれ
設定すると、約７．５ｎｇの液滴を吐出できることが判
る。

【０１３３】また、駆動電圧と中間電位ＶＭとを適宜設
定することにより、液滴の重量を一定に保ちつつ、液滴
の飛行速度を変えることもできる。

【０１３４】例えば、液滴の重量を５．５ｎｇに設定す
ると、駆動電圧及び中間電位ＶＭと液滴の飛行速度との
関係は、図１５（ｂ）に示すようになる。この図１５
（ｂ）より、駆動電圧を１９．０Ｖに中間電位ＶＭを駆
動電圧の０％にそれぞれ設定すると、液滴の飛行速度を
約６．９ｍ／ｓに設定できることが判る。また、駆動電
圧を２１．５Ｖに中間電位ＶＭを駆動電圧の３０％にそ
れぞれ設定すると、液滴の飛行速度を約６．２ｍ／ｓに
設定できることが判る。さらに、駆動電圧を２０．２Ｖ
に中間電位ＶＭを駆動電圧の５０％にそれぞれ設定する
と、液滴の飛行速度を約４．５ｍ／ｓに設定できること
が判る。

【０１３５】次に、各マイクロ駆動パルスＰＳ４〜ＰＳ
６の吐出電位ＶＦ（第２吐出要素Ｐ１３の終端電位）と
液滴の吐出特性との関係について説明する。

【０１３６】上記の吐出電位ＶＦは、圧力室３３の吐出
容積を規定する。従って、吐出電位ＶＦの変更により、
最大容積から吐出容積までの収縮量を設定できる。ま
た、第２吐出要素Ｐ１３の時間幅が一定であることか
ら、この吐出電位ＶＦの変更により収縮速度も変化す
る。即ち、吐出電位ＶＦを基準よりも低く設定すると収
縮速度が高くなり、基準よりも高く設定すると収縮速度
が低くなる。

【０１３７】圧力室３３の収縮量と収縮速度は、液滴の
吐出量に影響を及ぼすと考えられる。即ち、圧力室３３
の収縮量が多いと液滴として吐出される液体の量が多く
なり、収縮量が少ないと液滴として吐出される液体の量
も少なくなる。また、圧力室３３の収縮速度が高いと液
滴の飛行速度が高くなり、収縮速度が低いと飛行速度も
低くなる。なお、この場合において、吐出電位ＶＦの変
化に対する飛行速度の変化量と吐出量の変化量は、駆動
電圧を変化させた際の変化量と相違する。従って、上記
の駆動電圧と吐出電位ＶＦとを適宜設定することによ
り、液滴の飛行速度を一定に保ちつつ、液滴の重量を変
えることができる。

【０１３８】例えば、液滴の飛行速度を７ｍ／ｓに設定
すると、駆動電圧及び吐出電位ＶＦと液滴の重量との関
係は、図１６（ａ）に示すようになる。この図１６
（ａ）より、駆動電圧を２７．０Ｖに第２吐出要素Ｐ１
３の電位差を駆動電圧の５０％（つまり、吐出電位ＶＦ
が５０％で最大電位ＶＨから１３．５Ｖ低い電位）にそ
れぞれ設定すると、約３．６ｎｇの液滴を吐出できるこ
とが判る。また、駆動電圧を２１．３Ｖに第２吐出要素
Ｐ１３の電位差を駆動電圧の７０％にそれぞれ設定する
と、約５．６ｎｇの液滴を吐出できることが判る。さら
に、駆動電圧を１６．６Ｖに第２吐出要素Ｐ１３の電位
差を駆動電圧の１００％（つまり、吐出電位ＶＦが最低
電位ＶＬと同電位）にそれぞれ設定すると、約７．６ｎ
ｇの液滴を吐出できることが判る。なお、第２吐出要素
Ｐ１３の電位差を駆動電圧の１００％に設定した場合に
は、収縮制振要素Ｐ１５は設けない。

【０１３９】また、駆動電圧と吐出電位ＶＦとを適宜設
定することにより、液滴の重量を一定に保ちつつ、液滴
の飛行速度を変えることもできる。

【０１４０】例えば、液滴の重量を５．５ｎｇに設定す
ると、駆動電圧及び吐出電位ＶＦと液滴の飛行速度との
関係は、図１６（ｂ）に示すようになる。この図１６
（ｂ）より、駆動電圧を３２．０Ｖに第２吐出要素Ｐ１
３の電位差を駆動電圧の５０％にそれぞれ設定すると、
液滴の飛行速度を約１１．２ｍ／ｓに設定できることが
判る。また、駆動電圧を１９．５Ｖに第２吐出要素Ｐ１
３の電位差を駆動電圧の７０％にそれぞれ設定すると、
液滴の飛行速度を約５．５ｍ／ｓに設定できることが判
る。さらに、駆動電圧を１２．０Ｖに第２吐出要素Ｐ１
３の電位差を駆動電圧の１００％にそれぞれ設定する
と、液滴の飛行速度を約３．０ｍ／ｓに設定できること
が判る。

【０１４１】このように、各マイクロ駆動パルスＰＳ４
〜ＰＳ６については、その駆動電圧、中間電位ＶＭ、吐
出電位ＶＦを適宜設定することにより、液滴の飛行速度
や重量を制御することができ、用途に応じた最適な吐出
条件を設定できる。

【０１４２】次に、上記したマーキング装置の具体例に
ついて説明する。

【０１４３】図１７は、第１の具体例を示し、製造ライ
ンの一部を構成するマーキング装置の一例を説明する図
である。この図１７において、（ａ）は概略構成図、
（ｂ）〜（ｄ）はマーキング対象物を説明する図であ
る。

【０１４４】例示したマーキング装置は、マーキング対
象物６１（６１Ａ〜６１Ｃ）を搬送可能な搬送ベルト６
２と、搬送ベルトにおける幅方向の側縁部に配設された
噴射ヘッド１と、搬送ベルト６２における幅方向の側縁
部であって噴射ヘッド１よりも搬送方向の上流側に配設
されたＣＣＤカメラ７Ａとを有する。そして、噴射ヘッ
ド１は、供給チューブ１０を介して液体貯留部２と連通
されており、液体貯留部２に貯留された液体（即ち、イ
ンク液）が供給される。また、噴射ヘッド１には、制御
装置６´が電気的に接続されており、液滴の噴射が制御
される。

【０１４５】なお、このマーキング装置において、上記
した重量測定部４及びレーザー検出部５は設けられてい
ない。また、制御装置６´には、上記した主制御部１９
及び駆動信号発生部１８は備えられているが、重量算出
部１３及び飛行速度算出部１７は備えられていない。

【０１４６】そして、このマーキング装置では、事前の
測定によって取得した各駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３，Ｐ
Ｓ４〜ＰＳ６の各パラメータと液滴の飛行速度及び重量
との関係を、制御装置６´の主制御部１９（ＲＡＭやＲ
ＯＭ）に記憶させている。例えば、重量測定部４、レー
ザー検出部５、重量算出部１３、及び、飛行速度算出部
１７等を有する特性測定用のマーキング装置を用いて各
駆動パルスの各パラメータと液滴の飛行速度及び重量と
の関係を取得し、この関係を記憶したＲＯＭを制御装置
６´に取り付ける。

【０１４７】上記のＣＣＤカメラ７Ａは、マーキングが
施されていないマーキング対象物６１を撮像し、その撮
像データを制御装置６´に送信する。そして、制御装置
６´の主制御部１９は、このＣＣＤカメラ７Ａと共に対
象物認識手段として機能し、受信した撮像データに基づ
いてマーキング対象物６１の種類を認識する。この具体
例におけるマーキング対象物６１は、図１７（ｂ）に示
す缶詰６１Ａ、図１７（ｃ）に示す化粧箱６１Ｂ、及
び、図１７（ｃ）に示す段ボール箱６１Ｃの三種類であ
り、これらの対象物６１Ａ〜６１Ｃを日によって切り換
えている。そして、缶詰６１Ａは円柱状の外観形状であ
る。また、化粧箱６１Ｂ及び段ボール箱６１Ｃは共に直
方体状の外観形状であるが大きさが異なっている。

【０１４８】従って、主制御部１９は、撮像データから
判定したマーキング対象物６１の外観形状からその種類
を認識できる。即ち、マーキング対象物の外観形状が円
柱状であった場合には、缶詰６１Ａであることを認識す
る。また、マーキング対象物の外観形状が直方体状であ
った場合には、対象物の大きさに基づいて化粧箱６１Ｂ
であるのか、段ボール箱６１Ｃであるのかを判断する。

【０１４９】また、主制御部１９は、認識したマーキン
グ対象物６１の種類に応じて波形情報を生成して駆動信
号発生部１８に出力する。この波形情報により、駆動信
号発生部１８は、認識したマーキング対象物６１に適し
た波形形状の駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３，ＰＳ４〜ＰＳ
６を発生する。本実施形態では、マーキング対象物６１
の種類に応じて必要なインク滴（液滴）の重量が相違す
る。このため、主制御部１９は、本発明の第１波形調整
手段として機能し、吐出される液滴の飛行速度を一定に
保ちつつ液滴の量を可変する。

【０１５０】即ち、缶詰６１Ａの表面は金属でありイン
ク液は浸透しない。このため、主制御部１９は、液だれ
を防止すべくインク滴の重量を基準よりも少なく設定す
る。また、段ボール箱６１Ｃの表面はインク液が滲み易
い。このため、主制御部１９は、インク滴の重量を基準
よりも少なく設定して所定の大きさのドットを記録でき
るようにする。また、化粧箱６１Ｂの表面は艶出し加工
によってインク液は滲み難い。このため、主制御部１９
は、インク滴の重量を基準よりも多く設定して所定の大
きさのドットを記録できるようにする。

【０１５１】これにより、そのマーキング対象物の種類
に適した液滴の吐出条件でマーキングが行える。その結
果、マーキング対象物に記録した文字や数字等の製品情
報が滲みや液だれによって潰れたり、インク量の不足に
よってかすれたりする不具合が防止でき、記録の確実性
を向上させることができる。また、ＣＣＤカメラ７Ａか
らの撮像画像に基づく自動認識であるので、作業性の向
上が図れ、無人化への対応も容易である。

【０１５２】ところで、上記した第１の具体例は、液滴
の飛行速度を一定に保ちつつ液滴の重量を可変するもの
であったが、液滴の重量を一定に保ちつつ液滴の飛行速
度を可変することもできる。以下、このように構成した
第２の具体例について説明する。

【０１５３】図１８は、第２の具体例を説明する概略構
成図であり、製造ラインの一部を構成するマーキング装
置の概略構成図である。例示したマーキング装置は、マ
ーキング対象物としての段ボール箱７０（７０ａ，７０
ｂ，７０ｃ）を搬送可能な搬送ベルト６２と、搬送ベル
ト６２における幅方向の側縁部に配設された噴射ヘッド
１と、搬送ベルトにおける幅方向の側縁部であって噴射
ヘッド１よりも搬送方向の上流側に配設された距離セン
サ７Ｂとを有する。そして、噴射ヘッド１は、供給チュ
ーブ１０を介して液体貯留部２と連通されており、液体
貯留部２に貯留された液体（即ち、インク液）が供給さ
れる。また、噴射ヘッド１には、制御装置６´が電気的
に接続されており、液滴の噴射噴射が制御される。

【０１５４】なお、このマーキング装置でも、上記した
重量測定部４及びレーザー検出部５は設けられていな
い。また、制御装置６´には、上記した主制御部１９及
び駆動信号発生部１８は備えられているが、重量算出部
１３及び飛行速度算出部１７は備えられていない。この
ため、上記の具体例と同様に、主制御部１９には、各駆
動パルスの各パラメータと液滴の飛行速度及び重量との
関係を記憶したＲＯＭを取り付けている。

【０１５５】上記の距離センサ７Ｂは、マーキングが施
されていない段ボール箱７０について、距離センサ７Ｂ
からの距離を測定し、測定した距離データを制御装置６
´に送信する。本実施形態における距離センサ７Ｂは、
測距用レーザー光源７１と測距用受光素子７２とから構
成されている。この測距用受光素子７２は、例えば、Ｃ
ＣＤラインセンサによって構成される。そして、測距用
レーザー光源７１からのレーザー光線を対象物としての
段ボール箱７０の表面に照射し、この表面で反射（散
乱）された光を集光レンズ（図示せず）によって測距用
受光素子７２上に集光する。この測距用受光素子７２
は、この集光点の位置に応じた検出信号を出力するの
で、制御装置６´の主制御部１９は、測距用受光素子７
２からの検出信号に基づいて距離センサ７Ｂから噴射ヘ
ッド１までの距離を取得する。さらに、主制御部１９
は、取得した距離から噴射ヘッド１から段ボール箱７０
までの噴射距離を算出する。即ち、距離センサ７Ｂから
噴射ヘッド１までの距離を補正する。従って、制御装置
６´の主制御部１９は、距離センサ７Ｂと共に噴射距離
測定手段として機能する。

【０１５６】また、主制御部１９は、取得した噴射距離
に応じて波形情報を生成し、駆動信号発生部１８に出力
する。この波形情報により、駆動信号発生部１８は、取
得した噴射距離に適した波形形状の駆動パルスＰＳ１〜
ＰＳ３，ＰＳ４〜ＰＳ６を発生する。この場合、噴射距
離に応じて必要なインク滴（液滴）の飛行速度が相違す
るので、主制御部１９は、本発明の第２波形調整手段と
して機能し、吐出される液滴の量を一定に保ちつつ液滴
の飛行速度を可変する。

【０１５７】即ち、噴射距離が基準距離の段ボール箱７
０ａに対しては、液滴の飛行速度を基準の飛行速度に設
定してインク滴を吐出させる。また、噴射距離が基準距
離よりも所定距離ｄｔ１だけ短い段ボール箱７０ｂに対
しては、液滴の飛行速度を基準の飛行速度よりも多少低
速に設定する。一方、噴射距離が基準距離よりも所定距
離ｄｔ２だけ長い段ボール箱７０ｃに対しては、液滴の
飛行速度を基準の飛行速度よりも多少高速に設定する。

【０１５８】これにより、そのマーキング対象物までの
距離に適した飛行速度でインク滴を吐出させることがで
きる。その結果、飛行速度不足に起因するインク滴の着
弾不良や、過度な飛行速度に起因する文字や数字等の潰
れ等の不具合が防止でき、記録の確実性を向上させるこ
とができる。また、距離センサ７Ｂの測定結果に基づく
自動認識であるので、作業性の向上が図れ、無人化への
対応も容易である。

【０１５９】ところで、上記した第１及び第２の具体例
は、重量測定部４及びレーザー検出部５が設けられてお
らず、制御装置６´には、重量算出部１３及び飛行速度
算出部１７は備えられていないが、これらの各部を設け
てもよい。

【０１６０】図１９に示す第３の具体例は、ホームポジ
ションに重量測定部４及びレーザー検出部５を設けてあ
り、制御装置６には、重量算出部１３及び飛行速度算出
部１７を設けている。そして、キャリッジモータ３から
の駆動力を、タイミングベルト８１を介してキャリッジ
８２に伝達し、噴射ヘッド１を搬送ベルト６２の移動方
向に対して平行に移動させる。

【０１６１】また、キャリッジ８２は、噴射ヘッド１の
取付板８２ａがヒンジ機構８２ｂにより、垂直側の起立
状態（実線の状態）と水平側の傾倒状態（点線の状態）
とに回動可能である。そして、取付板８２ａは、マーキ
ング対象物８０へのマーキング時において起立状態とさ
れ、噴射ヘッド１はノズルプレート１６をマーキング対
象物８０へ向けた状態になる。また、取付板８２ａは、
駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ６の波形形状を設定する際にお
いて傾倒状態とされ、噴射ヘッド１はノズルプレート１
６を重量測定部４へ向けた状態になる。

【０１６２】この具体例では、液体貯留部２に貯留され
るインク液（液体）の種類を変えても、そのインク液の
物性にあわせてインク滴（液滴）の吐出条件を最適化す
ることができる。このため、マーキング対象物８０の材
質に適したインク液を選択できる。

【０１６３】ところで、本発明は、例示した実施形態に
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。

【０１６４】例えば、圧力発生素子に関し、圧電振動子
２１に限らず、静電アクチュエータや磁歪素子等を用い
ることができる。即ち、駆動信号の供給に伴って変形す
る電気機械変換素子であればよい。さらに、圧力室３３
内に圧力変動を生じさせるものであれば、電気機械変換
素子以外の素子であってもよい。例えば、圧力室３３内
の液体を突沸させることで圧力室３３内を加圧可能な発
熱素子を用いることもできる。

【０１６５】そして、本実施形態のように、圧電振動子
２１を用いると、上記したように波形の調整によって、
液滴の飛行速度や重量を広い範囲で調整することがで
き、汎用性に富む。また、圧電振動子２１は、発熱素子
に比べて発熱量が少ないので、過度な加熱によって変質
してしまう液体の吐出にも適する。

【０１６６】また、飛行中の液滴を検出位置Ｐにて検出
する検出手段として、上記の実施形態ではレーザー検出
部５を用いたが、液滴を検出できればレーザー検出部５
に限定されるものではない。従って、飛行速度測定手段
に関してもレーザー検出部５と飛行速度算出部１７の組
み合わせに限定されるものではない。例えば、ＣＣＤカ
メラとストロボ（極く短時間の光を発生する発光源）と
の組み合わせであってもよい。同様に、液滴重量測定手
段は、捕集した液滴の重量を測定できれば上記の構成に
限定されるものではない。例えば、液体の容積を測定す
るものであってもよい。

【０１６７】また、上記の実施形態では、噴射周期Ｔ内
における噴射量の主な調整を各標準駆動パルスの圧電振
動子２１への供給数で行ったが、この構成に限定される
ものではない。例えば、液滴の吐出周期を可変すること
で液滴の噴射量を調整してもよい。この構成では、駆動
パルス発生手段としての駆動信号発生部１８に関し、駆
動パルス（ＰＳ１〜ＰＳ３，ＰＳ４〜ＰＳ６）の発生周
期を変更可能に構成する。そして、駆動信号発生部１８
は液滴の噴射量に応じた周期で駆動パルスを発生し、こ
の発生した駆動パルスを圧電振動子２１に供給する。こ
の構成でも、噴射量の調整幅を拡げることができると共
に噴射量の精度向上が図れ、さらに、噴射特性の最適化
も図れる。

【０１６８】また、上記の実施形態では、液体噴射装置
の一種であるマーキング装置を例に挙げて説明したが、
液体を吐出可能であればマーキング装置以外のものにも
本発明を適用できる。例えば、インク液の開発等に用い
るインクジェット実験装置や、種々の液体を吐出対象物
に塗布する汎用塗布装置にも適用できる。

【０１６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏する。即ち、駆動パルスの波形形状を調整
可能な波形調整手段を、吐出される液滴の飛行速度を一
定に保ちつつ液滴の量を可変する第１波形調整手段によ
って構成したので、飛行速度は一定に保ちつつ、吐出対
象物に応じて液滴の量を可変できる。このため、用途に
応じた最適な吐出条件で液滴を吐出できる。また、波形
形状の変更による調整であるので、装置構成を簡素化す
ることができ、汎用性にも富む。

【０１７０】また、駆動パルスの波形形状を調整可能な
波形調整手段を、吐出される液滴の量を一定に保ちつつ
液滴の飛行速度を可変する第２波形調整手段によって構
成したので、液滴の量は一定に保ちつつ、吐出対象物に
応じて液滴の飛行速度を可変できる。このため、用途に
応じた最適な吐出条件で液滴を吐出できる。また、波形
形状による調整であるので、装置構成を簡素化すること
ができ、汎用性にも富む。

【０１７１】また、波形調整手段を、対象物認識手段に
よる認識結果に基づいて駆動パルスの波形形状を調整す
る構成とした場合には、吐出対象物の種類に応じて自動
的に液滴の量や飛行速度を可変できる。このため、作業
性の向上が図れる。

【０１７２】また、波形調整手段を、噴射距離測定手段
による測定結果に基づいて駆動パルスの波形形状を調整
する構成とした場合には、吐出対象物までの距離に応じ
て自動的に液滴の量や飛行速度を可変できる。このた
め、作業性の向上が図れる。

【０１７３】また、駆動パルス発生手段を、単位周期内
に複数の駆動パルスを発生可能な構成とし、単位周期あ
たりの圧力発生素子への駆動パルスの供給数を可変する
ことにより、液滴の吐出量を調整可能とした場合には、
噴射量の調整幅を拡げることができると共に噴射量の精
度向上が図れ、さらに、噴射特性の最適化も図れる。

【０１７４】また、駆動パルス発生手段を、駆動パルス
の発生周期を可変可能な構成とし、圧力発生素子への駆
動パルスの供給周期を可変することにより、液滴の吐出
周期を調整可能とした場合にも、噴射量の調整幅を拡げ
ることができると共に噴射量の精度向上が図れ、さら
に、噴射特性の最適化も図れる。

【０１７５】また、電気機械変換素子として、圧力室の
容積を変動可能な圧電振動子を用いた場合には、液滴の
飛行速度や重量の調整範囲が広く、汎用性に富む。ま
た、過度な加熱により変質してしまう液体を吐出するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マーキング装置の基本構成を説明する概略図で
ある。

【図２】噴射ヘッドの断面図である。

【図３】流路ユニットの一部を拡大して示した断面図で
ある。

【図４】噴射ヘッドの電気的構成を説明するブロック図
である。

【図５】駆動信号発生部が発生する標準駆動信号を説明
する図である。

【図６】標準駆動信号に含まれる標準駆動パルスを説明
する図である。

【図７】標準駆動パルスにおいて駆動電圧を調整した場
合の吐出特性の変化を示し、（ａ）は駆動電圧を変化さ
せた際の液滴の飛行速度の変化を示した図、（ｂ）は駆
動電圧を変化させた際の液滴の重量の変化を示した図で
ある。

【図８】（ａ）は、標準駆動パルスにおいて液滴の飛行
速度を７ｍ／ｓに設定した際の駆動電圧及び中間電位Ｖ
Ｍと液滴の重量との関係を示した図、（ｂ）は、液滴の
重量を１５ｎｇに設定した際の駆動電圧及び中間電位Ｖ
Ｍと液滴の飛行速度との関係を示した図である。

【図９】（ａ）は、標準駆動パルスにおいて液滴の飛行
速度を７ｍ／ｓに設定した際の駆動電圧及び膨張要素の
時間幅と液滴の重量との関係を示した図、（ｂ）は、液
滴の重量を１５ｎｇに設定した際の駆動電圧及び膨張要
素の時間幅と液滴の飛行速度との関係を示した図であ
る。

【図１０】標準駆動パルスにおいて膨張ホールド要素の
時間幅を調整した場合の吐出特性の変化を示し、（ａ）
は時間幅を変化させた際の液滴の飛行速度の変化を示し
た図、（ｂ）は時間幅を変化させた際の液滴の重量の変
化を示した図である。

【図１１】（ａ）は、標準駆動パルスにおいて、液滴の
飛行速度を７ｍ／ｓに設定した際の駆動電圧及び膨張ホ
ールド要素の時間幅と液滴の重量との関係を示した図、
（ｂ）は、液滴の重量を１５ｎｇに設定した際の駆動電
圧及び膨張ホールド要素の時間幅と液滴の飛行速度との
関係を示した図である。

【図１２】駆動信号発生部が発生するマイクロ駆動信号
を説明する図である。

【図１３】マイクロ駆動信号に含まれるマイクロ駆動パ
ルスを説明する図である。

【図１４】マイクロ駆動パルスにおいて駆動電圧を調整
した場合の吐出特性の変化であり、（ａ）は駆動電圧を
変化させた際の液滴の飛行速度の変化を示した図、
（ｂ）は駆動電圧を変化させた際の液滴の重量の変化を
示した図である。

【図１５】（ａ）は、マイクロ駆動パルスにおいて液滴
の飛行速度を７ｍ／ｓに設定した際の駆動電圧及び中間
電位ＶＭと液滴の重量との関係を示す図、（ｂ）は、液
滴の重量を５.５ｎｇに設定した際の駆動電圧及び中間
電位ＶＭと液滴の飛行速度との関係を示した図である。

【図１６】（ａ）は、マイクロ駆動パルスにおいて液滴
の飛行速度を７ｍ／ｓに設定した際の駆動電圧及び吐出
電位ＶＦと液滴の重量との関係を示す図、（ｂ）は、液
滴の重量を５．５ｎｇに設定した際の駆動電圧及び吐出
電位ＶＦと液滴の飛行速度との関係を示す図である。

【図１７】マーキング装置の第１の具体例を示し、
（ａ）は概略構成図、（ｂ）〜（ｄ）はマーキング対象
物を説明する図である。

【図１８】マーキング装置の第２の具体例を示す概略構
成図である。

【図１９】マーキング装置の第３の具体例を示し、
（ａ）は概略構成図、（ｂ）は噴射ヘッドの傾倒状態を
説明する図である。

【符号の説明】

１噴射ヘッド２液体貯留部３キャリッジモータ４重量測定部５レーザー検出部６制御装置７情報入力部７ＡＣＣＤカメラ７Ｂ距離センサ８液体パック９保持ケース１０供給チューブ１１捕集部１２ノズル開口１３重量算出部１４レーザー光源１５レーザー受光素子１６ノズルプレート１７飛行速度算出部１８駆動信号発生部１９主制御部２１圧電振動子２２振動子群２３固定板２４フレキシブルケーブル２５振動子ユニット２６ケース２７流路ユニット２８島部３１流路形成基板３２弾性板３３圧力室３４液体供給口３５共通液室３６ノズル連通口３７支持板３８樹脂フィルム４１第１シフトレジスタ４２第２シフトレジスタ４３第１ラッチ回路４４第２ラッチ回路４５デコーダ４６制御ロジック４７レベルシフタ４８スイッチ回路６１マーキング対象物６２搬送ベルト７０マーキング対象物７１測距用レーザー光源７２測距用受光素子８０マーキング対象物８１タイミングベルト８２キャリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通した圧力室と該圧力室
内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子とを備
え、圧力発生素子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可能な噴射ヘッドと、上記圧
力発生素子へ供給するための駆動パルスを発生可能な駆
動パルス発生手段と、該駆動パルスの波形形状を調整可
能な波形調整手段とを有する液体噴射装置において、前記波形調整手段を、吐出される液滴の飛行速度を一定
に保ちつつ液滴の量を可変する第１波形調整手段によっ
て構成したことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】ノズル開口に連通した圧力室と該圧力室
内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子とを備
え、圧力発生素子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可能な噴射ヘッドと、上記圧
力発生素子へ供給するための駆動パルスを発生可能な駆
動パルス発生手段と、該駆動パルスの波形形状を調整可
能な波形調整手段とを有する液体噴射装置において、前記波形調整手段を、吐出される液滴の量を一定に保ち
つつ液滴の飛行速度を可変する第２波形調整手段によっ
て構成したことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】吐出対象物の種類を認識可能な対象物認
識手段を備え、前記波形調整手段は、対象物認識手段による認識結果に
基づいて駆動パルスの波形形状を調整することを特徴と
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】噴射ヘッドから吐出対象物までの噴射距
離を測定可能な噴射距離測定手段を備え、前記波形調整手段は、噴射距離測定手段による測定結果
に基づいて駆動パルスの波形形状を調整することを特徴
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５】前記圧力発生素子は、圧力室の容積を変
動可能な電気機械変換素子であることを特徴とする請求
項１から請求項４の何れかに記載の液体噴射装置。
【請求項６】前記駆動パルスは、定常容積の圧力室を
液滴を吐出させない程度の速度で膨張させる膨張要素
と、圧力室の膨張状態を保持する膨張ホールド要素と、
膨張状態が保持された圧力室を急激に収縮させることで
液滴を吐出させる吐出要素とを含む第１駆動パルスであ
り、波形調整手段は、第１駆動パルスにおける最大電位から
最低電位までの駆動電圧、及び、定常容積に対応する中
間電位を調整す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】前記駆動パルスは、定常容積の圧力室を
液滴を吐出させない程度の速度で膨張させる膨張要素
と、圧力室の膨張状態を保持する膨張ホールド要素と、
膨張状態が保持された圧力室を急激に収縮させることで
液滴を吐出させる吐出要素とを含む第１駆動パルスであ
り、波形調整手段は、第１駆動パルスにおける最大電位から
最低電位までの駆動電圧、及び、膨張ホールド要素の時
間幅を調整す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８】前記駆動パルスは、定常容積の圧力室を
液滴を吐出させない程度の速度で膨張させる膨張要素
と、圧力室の膨張状態を保持する膨張ホールド要素と、
膨張状態が保持された圧力室を急激に収縮させることで
液滴を吐出させる吐出要素とを含む第１駆動パルスであ
り、波形調整手段は、第１駆動パルスにおける最大電位から
最低電位までの駆動電圧、及び、膨張要素の時間幅を調
整す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９】前記駆動パルスは、メニスカスを圧力室
側に大きく引き込むべく定常容積の圧力室を急激に膨張
させる第２膨張要素と、圧力室を収縮させることで第２
膨張要素により引き込まれたメニスカスの中心部分を液
滴として吐出させる第２吐出要素とを含む第２駆動パル
スであり、波形調整手段は、第２駆動パルスにおける最大電位から
最低電位までの駆動電圧、及び、定常容積に対応する中
間電位を調整す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１０】前記駆動パルスは、メニスカスを圧力
室側に大きく引き込むべく定常容積の圧力室を急激に膨
張させる第２膨張要素と、圧力室を収縮させることで第
２膨張要素により引き込まれたメニスカスの中心部分を
液滴として吐出させる第２吐出要素とを含む第２駆動パ
ルスであり、波形調整手段は、第２駆動パルスにおける最大電位から
最低電位までの駆動電圧、及び、第２吐出要素の終端電
位を調整す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１１】前記駆動パルス発生手段を、単位周期
内に複数の駆動パルスを発生可能に構成し、単位周期あたりの圧力発生素子への駆動パルスの供給数
を可変することにより、液滴の吐出量を調整可能とした
ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかに記
載の液体噴射装置。
【請求項１２】前記駆動パルス発生手段を、駆動パル
スの発生周期を可変可能に構成し、圧力発生素子への駆動パルスの供給周期を可変すること
により、液滴の吐出量を調整可能としたことを特徴とす
る請求項１から請求項１０の何れかに記載の液体噴射装
置。
【請求項１３】前記電気機械変換素子が圧電振動子で
あることを特徴とする請求項５から請求項１２の何れか
に記載の液体噴射装置。