JP2011235459A - 液体噴射装置、及び、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル列毎に特性ばらつきが生じていても、液体流路内に存在する気泡の排出性を確保することが可能な液体噴射装置、及び、その制御方法を提供する。
【解決手段】プリンターコントローラーは、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１を発生可能であり、フラッシング用駆動信号は、単位周期Ｔ内に複数のフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１を含み、時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスの対の間隔ｐｈを対毎に異ならせることにより圧電振動子の駆動状態が可変な駆動信号であり、プリンターコントローラーは、ノズル列に対応した圧電振動子毎に、フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを、駆動状態を変化させながら順次印加する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ノズルに連通する圧力室に圧力変動を与えて、圧力室内の液体をノズルから噴射させる液体噴射ヘッドを備えるインクジェット式プリンター等の液体噴射装置、及び、液体噴射装置の制御方法に関する。

液体噴射装置は、液体を噴射（吐出）可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液滴状のインクを記録紙等の記録媒体（噴射対象）に対して噴射・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、或いはＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等のディスプレイ製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して噴射するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。

上記の記録ヘッドでは、液体状のインクを封入したインクカートリッジなどの液体貯留部からのインクが導入されると共に、リザーバーから圧力室を経てノズルに至る一連の液体流路が形成された流路ユニットや圧力室の容積を変動可能な圧力発生素子を有するアクチュエーターユニットなどを備えている。この記録ヘッドでは、自然蒸発によるインクの増粘や、インクに混入した気泡の圧力変動の吸収による圧力損失などによって、ノズルからインクが噴射されない、所謂ドット抜けや飛翔曲がりが発生する虞があり、記録ヘッドがインクの噴射不良を発生させる等の不具合を招く問題があった。

このようなインクの噴射不良を防止するため、種々のフラッシング処理が実行されている。例えば、フラッシング用駆動パルスを圧力発生素子に印加して圧力発生素子を駆動させることで圧力室内に圧力変化を与えてノズルから液滴の空吐出を行う（以下、フラッシングという）ことによって、増粘したインクやインクに混入した気泡を強制的に除去することが行われている。

ところで、液体の粘度は、温度に応じて変化する。このため、フラッシング用駆動パルスを圧力発生素子に印加した際の気泡の排出性が変化する。このような温度変化に対応するために、圧力室を膨張させる第１のパルス部分と、膨張した圧力室を収縮させる第２のパルス部分と、第１のパルス部分と第２のパルス部分との間で膨張した圧力室の容積を保持（維持）する中間パルス部分とを含んでフラッシング用駆動パルスを構成し、記録ヘッドまたは記録ヘッド周辺の環境温度に応じて中間パルス部分の時間幅を調整（変更）することによって、フラッシング用駆動パルスを圧力発生素子に印加した際に圧力室に与える圧力変動を温度変化に応じて変化させて、圧力室内の気泡の排出性を向上させることが可能なプリンターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２８６０７４号公報

しかしながら、上記プリンターにおいても、記録ヘッドの製造時に、液体流路や圧力発生素子の寸法などが予め設定された設計値に対して誤差が生じることがあり、この結果、ノズル列（より詳しくはノズル）毎に、このような製造誤差に起因する特性ばらつきが生じる。この特性とは、例えば、圧力室内のインクに生じるヘルムホルツ共振周期（固有振動周期Ｔｃ）や、ノズル列毎に圧力発生手段が異なる場合において特定の電圧を印加したときの各圧力発生手段の変位量等である。このため、このような特性ばらつきを有する記録ヘッドに対して、上記したフラッシング用駆動パルスを用いて一律にフラッシングを行うと、ノズル列毎に気泡の排出性にばらつきが生じる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル列毎に特性ばらつきが生じていても、液体流路内に存在する気泡の排出性を確保することが可能な液体噴射装置、及び、その制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置は、複数のノズルから構成されるノズル群を複数列設し、各ノズルに連通する圧力室の容積を変動させる圧力発生手段を駆動することで前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備えた液体噴射装置であって、
前記駆動信号発生部は、フラッシング用駆動信号を発生可能であり、
前記フラッシング用駆動信号は、当該フラッシング用駆動信号の繰り返し周期である単位周期内に、複数のフラッシング用駆動パルスを含み、
時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスの対の間隔を対毎に異ならせ、駆動電圧をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせ、又は、フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせるかの何れかにより前記圧力発生手段の駆動状態が可変な駆動信号であり、
前記駆動信号発生部は、前記ノズル群に対応した前記圧力発生手段毎に、前記フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを、駆動状態を変化させながら順次印加することを特徴する。
また、「駆動電圧」とは、フラッシング用駆動パルスの最低電位から最高電位までの電位差を意味する。

上記構成よれば、駆動信号発生部は、液体噴射ヘッドの液体流路内の気泡を除去するためのフラッシング用駆動信号を発生可能であり、フラッシング用駆動信号は、当該フラッシング用駆動信号の繰り返し周期である単位周期内に、複数のフラッシング用駆動パルスを含み、時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスの対の間隔を対毎に異ならせ、駆動電圧をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせ、又は、フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせるかの何れかにより圧力発生手段の駆動状態が可変な駆動信号であり、駆動信号発生部は、ノズル群に対応した圧力発生手段毎に、フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを順次印加するので、製造誤差などによってノズル群毎に特性ばらつきがある場合においても、各ノズル群に対応する液体流路内に存在する気泡の排出性を確保し、各ノズル群に対して噴射能力を回復させることができる。即ち、フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを順次印加することで、圧力発生手段の駆動状態が単位周期内で変化するので、各ノズル群の特性に応じた効果的な駆動状態を得ることができる。これにより、ノズル群毎の特性ばらつきによらず、各ノズル群の噴射能力を回復させることができる。

上記構成において、前記フラッシング用駆動パルスの対の間隔が、次第に広がり又は次第に狭くなることが望ましい。
この構成によれば、フラッシング用駆動パルスの対の間隔が、次第に広がり又は次第に狭くなるので、この駆動状態の変化の中で、対のうちの前側のフラッシング用駆動パルスによって圧力発生手段を駆動したときに圧力室内に生じる圧力振動と、後側のフラッシング用駆動パルスによって圧力発生手段を駆動したときに圧力室内に生じる圧力振動とが共振する状態を得ることができる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。
また、フラッシング用駆動パルスの種類を増やすことなく、フラッシング用駆動信号を構成することができる。

また、前記フラッシング用駆動パルスの駆動電圧が、次第に高まり又は次第に低くなる構成を採用することができる。
この構成によれば、フラッシング用駆動パルスの駆動電圧が、次第に高まり又は次第に低くなるので、この駆動状態の変化の中で気泡を液体中に溶解させるために効果的な圧力変動を得ることができる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。

さらに、前記フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅が、次第に長くなり又は次第に短くなる構成を採用することができる。
この構成によれば、フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅が、次第に長くなり又は次第に短くなるので、この駆動状態の変化の中で気泡を液体中に溶解させるために効果的な圧力変動を得ることができる。これにより、気泡の排出性を向上させることができる。
また、回路の負担を増加することなく、圧力発生手段の駆動状態を変化させながら各フラッシング用駆動パルスを順次印加することができる。

また、本発明の液体噴射装置の制御方法は、複数のノズルから構成されるノズル群を複数列設し、各ノズルに連通する圧力室の容積を変動させる圧力発生手段を駆動することで前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記駆動信号発生部は、フラッシング用駆動信号を発生可能であり、
前記フラッシング用駆動信号は、当該フラッシング用駆動信号の繰り返し周期である単位周期内に、複数のフラッシング用駆動パルスを含み、
時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスの対の間隔を対毎に異ならせ、駆動電圧をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせ、又は、フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせるかの何れかにより前記圧力発生手段の駆動状態が可変な駆動信号であり、
前記駆動信号発生部は、前記ノズル群に対応した前記圧力発生手段毎に、前記フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを、駆動状態を変化させながら順次印加することを特徴する。
この制御方法によれば、製造誤差などによってノズル群毎に特性ばらつきがある場合においても、各ノズル群に対応する液体流路内に存在する気泡の排出性を確保し、各ノズル群に対して噴射能力を回復させることができる。即ち、フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを順次印加することで、圧力発生手段の駆動状態が単位周期内で変化するので、各ノズル群の特性に応じた効果的な駆動状態を得ることができる。これにより、ノズル群毎の特性ばらつきによらず、各ノズル群の噴射能力を回復させることができる。

プリンターの概略構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドを圧力発生ユニット側から見た斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。 フラッシング用駆動パルスの基本構成を説明する波形図である。 第１実施形態に係るフラッシング用駆動信号の構成を説明する図である。 第２実施形態に係るフラッシング用駆動信号の構成を説明する波形図である。 第３実施形態に係るフラッシング用駆動信号の構成を説明する波形図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面等を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式記録装置（以下、プリンターと略記する）に適用した場合を例示する。

プリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、インク（本発明の液体の一種）を貯留するインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ４を記録紙６（着弾対象の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（ヘッド走査方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、ヘッド走査方向に直交する方向）である。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、検出信号が位置情報として制御部４６（図４参照）に送信される。これにより、制御部４６はこのリニアエンコーダー１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作（噴射動作）等を制御することができる。

キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側（図１における右側）の端部領域には、走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート３６：図３参照）を封止するキャッピング機構１２と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材１３とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４（記録ヘッド２）が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。なお、キャッピング機構１２は、インク滴の空吐出（捨て打ち）を行うことで、増粘したインクやインクに残存した気泡を排除（除去）するための後述するフラッシング処理においてインク滴を受けるインク受け部として用いられる。

次に、記録ヘッド２の構成について説明する。ここで、図２は、記録ヘッド２を圧力発生ユニット側から見た斜視図、図３は、記録ヘッド２の要部断面図である。例示した記録ヘッド２は、圧力発生ユニット（又はアクチュエーターユニット）１９と、流路ユニット２０とから構成されており、これらを重ね合わせた状態で一体化してある。圧力発生ユニット１９は、圧電振動子２６（本発明における圧力発生手段に相当）と、振動板２７と、圧力室（圧力発生室）２１を区画するための圧力室プレート２２とを積層し、焼成等により一体化することで構成されている。

また、流路ユニット２０は、供給口３０や第２連通口３１を形成した供給口形成プレート３２と、リザーバー３３及び第１連通口３４を形成したリザーバープレート３５とを積層することで構成されている。また、リザーバープレート３５の供給口形成プレート３２とは反対側の面には、ノズル（ノズル開口）２８が形成されたノズルプレート３６を設けている。

振動板２７は、弾性を有する板材で構成されている。圧力室２１とは反対側となる振動板２７の外側表面には、各圧力室２１に対応した状態で複数の圧電振動子２６が配設される。例示した圧電振動子２６は撓み振動モードの振動子であり、駆動電極２６ａと共通電極２６ｂとによって圧電体２６ｃを挟んで構成されている。そして、圧電振動子２６の駆動電極に駆動信号が印加されると、駆動電極２６ａと共通電極２６ｂとの間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体２６ｃに付与され、圧電体２６ｃが付与された電場の強さに応じて変形する。

圧力室プレート２２は、圧力室２１を形成するのに適した厚さのセラミックス材の薄板、例えばアルミナやジルコニア等によって構成され、圧力室２１を区画するための空部がプレートの厚さ方向に貫通した状態で形成されている。圧力室２１は、ノズルプレート３６のノズル２８のピッチと同じ一定のピッチで列状に開設され、列設方向と直交する左右方向に細長い空部である。

供給口形成プレート３２は、図３に示すように、ステンレス材等の金属材料によって構成された薄手の板状部材である。この供給口形成プレート３２には、板厚方向を貫通する供給口３０が複数開設されている。また、板厚方向を貫通する第２連通口３１が、リザーバープレート３５の第１連通口３４に対応させて形成されている。供給口３０は、インク流路（液体流路）内のインクに対して流体抵抗（流動抵抗）を付与する部分である。この供給口３０に関し、リザーバー３３側の口径が圧力室２１側の口径よりも狭くなっている。この供給口３０はプレス加工によって形成される。また、供給口形成プレート３２には、肉厚を他の部分よりも十分に薄くしたコンプライアンス部３８が形成されている。このコンプライアンス部３８は、エッチングなどによってリザーバープレート３５のリザーバー３３に対応する領域内をリザーバー３３とは反対面側から板厚方向に窪ませて凹部３９を形成することで作製されている。

リザーバープレート３５は、ステンレス材等の金属材料によって構成された板状部材である。このリザーバープレート３５には、リザーバー３３を区画するための空部が板厚方向を貫通した状態で形成されている。この空部がリザーバー３３を区画形成する。このリザーバー３３は、複数の圧力室２１に共通な液室として機能する部分であり、インクの種類（色）毎に設けられ、インクカートリッジ３から供給されるインクを貯留する。また、リザーバープレート３５には、板厚方向を貫通する第１連通口３４が上記の第２連通口３１に対応させて複数形成されている。

ノズルプレート３６は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル２８を列状に穿設した金属製の薄いプレートである。本実施形態では、このノズルプレート３６をステンレス製の板材によって構成し、複数のノズル２８からなるノズル列（本発明におけるノズル群の一種）を複数設けている。そして、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル２８によって構成される。そして、本実施形態における記録ヘッド２は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の合計４種類のインクを吐出可能に構成されており、第１ノズル列から第４ノズル列までの合計４列のノズル列が、各色に対応させてノズルプレート３６に形成されている。なお、ノズルプレート３６は金属材料以外にも、有機プラスチックフィルムやＳｉ（シリコン）等から構成してもよい。

そして、各プレート部材は、圧力発生ユニット１９と供給口形成プレート３２との間、供給口形成プレート３２とリザーバープレート３５との間、およびリザーバープレート３５とノズルプレート３６との間を接合して一体化される。これにより、図３に示すように、リザーバー３３と圧力室２１の他端部とが、供給口３０を通じて連通する。また、圧力室２１の一端部とノズル２８とが、リザーバープレート３５の第１連通口３４および供給口形成プレート３２の第２連通口３１を通じて連通する。そして、リザーバー３３から圧力室２１を通って圧力発生ユニット１９とノズル２８とを連通する一連のインク流路がノズル２８毎に形成される。

上記構成の記録ヘッド２では、圧電振動子２６を変形させることで対応する圧力室２１が収縮或いは膨張し、圧力室２１内のインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル２８からインクを噴射させることができる。インクを噴射するのに先だって定常容積の圧力室２１を予備的に膨張させるとリザーバー３３側から供給口３０を通じて圧力室２１内にインクが供給される。また、予備膨張の後に圧力室２１を急激に収縮させるとノズル２８からインクが噴射される。

次に、プリンター１の電気的な構成を説明する。
図４は、プリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー４０（本発明における駆動信号発生部に相当）とプリントエンジン４１とで概略構成されている。プリンターコントローラー４０は、ホストコンピューター等の外部装置からのデータが入力される外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）４２と、各種データ等を記憶するＲＡＭ４３と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ４４と、各部の制御を行う制御部４６と、クロック信号を発生する発振回路４７と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路４８と、印刷データ（ドットパターンデータ）や駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）４９と、を備えている。

制御部４６は、外部装置から外部Ｉ／Ｆ４２を通じて受信した印刷データをドットパターンデータに変換し、このドットパターンデータを内部Ｉ／Ｆ４９を通じて記録ヘッド２側に出力する。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刷データによって構成されている。また、制御部４６は、発振回路からのクロック信号に基づいて記録ヘッド２に対してラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨを供給する。これらのラッチ信号やチェンジ信号は、駆動信号ＣＯＭを構成する各パルスの供給タイミングを規定する。

次に、プリントエンジン４１側の構成について説明する。プリントエンジン４１は、記録ヘッド２と、キャリッジ移動機構７と、紙送り機構８と、リニアエンコーダー１０と、から構成されている。記録ヘッド２は、シフトレジスター（ＳＲ）５０、ラッチ５１、デコーダー５２、レベルシフター（ＬＳ）５３、スイッチ５４、及び圧電振動子２６を、各ノズル２８に対応させて複数備えている。プリンターコントローラー４０からのドットパターンデータは、発振回路４７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、シフトレジスター５０にシリアル伝送される。このドットパターンデータは、２ビットのデータであり、例えば、非記録（微振動）、小ドット、中ドット、大ドットからなる４階調の記録諧調を表す諧調情報によって構成されており。具体的には、非記録が［００］、小ドットは［０１］、中ドットが［１０］と、大ドットが［１１］と表される。

シフトレジスター５０には、ラッチ５１が電気的に接続されており、プリンターコントローラー４０からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ５１に入力されると、シフトレジスター５０のドットパターンデータをラッチする。このラッチ５１にラッチされたドットパターンデータは、デコーダー５２に入力される。このデコーダー５２は、２ビットのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成する。本実施形態におけるパルス選択データは、合計２ビットのデータによって構成されている。

そして、デコーダー５２は、ラッチ信号（ＬＡＴ）又はチャンネル信号（ＣＨ）の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター５３に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター５３に入力される。このレベルシフター５３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、スイッチ５４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。レベルシフター５３で昇圧された「１」のパルス選択データは、スイッチ５４に供給される。このスイッチ５４の入力側には、駆動信号発生回路４８からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ５４の出力側には、圧電振動子２６が接続されている。

そして、パルス選択データは、スイッチ５４の作動、つまり、駆動信号中の噴射パルスの圧電振動子２６への供給を制御する。例えば、スイッチ５４に入力されるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ５４が接続状態になって、対応する噴射パルスが圧電振動子２６に供給され、この噴射パルスの波形に倣って圧電振動子２６の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「０」である期間中は、レベルシフター５３からはスイッチ５４を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ５４は切断状態となり、圧電振動子２６へは噴射パルスが供給されない。

ここで、記録ヘッド２のインク流路内のインクに残存する気泡について説明する。プリンター１は、インクカートリッジ３からのインクの初期充填時や記録処理によってノズル２８内のメニスカス（インクの自由表面）が急激に振動することなどでインクに気泡が混入する場合がある。そして、このような気泡が圧力変動を吸収することによって、ノズル２８からインクが噴射されない、所謂ドット抜けや飛翔曲がり等の吐出不良が発生する虞があった。そのため、プリンター１は、噴射駆動パルスを用いて記録紙６に対してインクを噴射させてテキストや画像等の印刷を行なう記録処理（印刷処理）の後や記録処理の実行中において一定間隔毎などに、記録ヘッド２をホームポジションのキャップ機構１２やプラテン上に設けられたフラッシングポイントと呼ばれるインクを受ける位置に移動させてインク受け部に相対させた状態で、フラッシング処理としてフラッシングを実行する。このフラッシングでは、後述するフラッシング用駆動パルスＦＬＰを圧電振動子２６に繰り返し印加することによって、増粘したインクやインクに混入した気泡を強制的に除去する。

図５は、フラッシング用駆動パルスＦＬＰの基本構成を説明する波形図である。なお、同図において、縦軸は駆動信号の電位である。また、横軸は時間である。
プリンター１は、フラッシングに用いるフラッシング用駆動パルスＦＬＰを、繰り返し周期である単位周期Ｔ内に１つ又は複数含むフラッシング用駆動信号ＣＯＭを駆動信号発生回路４８から発生可能に構成されている。このフラッシング用駆動パルスＦＬＰは、記録紙６に対してインクを噴射するための噴射駆動パルスよりも、電位の変化が大きくなるように設定されており、圧力発生室２１に充填されたインク内の気泡を除去するための駆動パルスである。なお、本発明のフラッシング用駆動パルスＦＬＰを含むフラッシング用駆動信号ＣＯＭを用いるフラッシングでは、この１単位周期Ｔ内に駆動信号ＣＯＭ内の全てのフラッシング用駆動パルスＦＬＰを印加することによる複数ショット分の噴射を、フラッシング単位（フラッシングユニット）としている。そして、フラッシングでは、所定のフラッシングユニット数（例えば、合計数〜数千ユニット）だけフラッシング用駆動信号ＣＯＭが圧電振動子２６に繰り返し印加（供給）されることで、インク流路内のインクがノズル２８から排出される。

フラッシング用駆動パルスＦＬＰは、図５に示すように、台形状のパルス信号であって、最低電位ＶＬから最高電位（このパルスにおいては基準電位ＶＢ）までの電位差（本発明における駆動電圧に相当）はＶｈに設定されている。このフラッシング用駆動パルスＦＬＰは、時間幅ｔ１の間に基準電位ＶＢから最低電位ＶＬまで比較的急峻な一定勾配で電位を降下（変化）させる膨張要素ｐ１（本発明における波形要素の一種）と、膨張要素ｐ１の終端電位である最低電位ＶＬを一定時間（時間幅ｔ２（ｔ２＞ｔ１））維持する膨張維持要素ｐ２（本発明における波形要素の一種）と、時間幅ｔ３（ｔ３＜ｔ２）の間に最低電位ＶＬから基準電位ＶＢまで比較的急峻な一定勾配で電位を上昇（変化）させる収縮要素ｐ３（本発明における波形要素の一種）と、から構成される。

このフラッシング用駆動パルスＦＬＰが圧電振動子２６に印加されると、圧力室２１は、圧電振動子２６が撓み変形することで、基準電位ＶＢに対応する最小（基準）容積から最低電位ＶＬに対応する最大容積まで膨張要素ｐ１の供給期間に亘って膨張し、その後に最大容積を膨張維持要素ｐ２の供給期間に亘って維持し、そして、最大容積から最小容積まで収縮要素ｐ３の供給期間に亘って収縮させる。これにより、圧力室２１の容積を最小容積から最大容積まで変化させた後に最大容積から最小容積まで急激に変化させることができ、記録処理に用いられる噴射駆動パルスの場合よりも圧力室２１内のインクに生じる圧力変化が高められる。そして，フラッシングにおいては、このフラッシング用駆動パルスＦＬＰを用いて圧力室２１の膨張・収縮が繰り返されることにより、圧力変動を受けた気泡がインクに溶け込み易くなる（即ち、インクへの気泡の溶解が促進される）。その結果、フラッシングやこのフラッシングの後の噴射処理の際に、ノズル２８からインクと共に気泡を排出するように構成されている。

ところで、上記した複数のノズル列を有するプリンター１においては、ノズル２８や圧力室２１などのインク流路の製造時の寸法誤差などによって、ノズル列（詳しくはノズル）毎に特性ばらつきが発生する。特性のばらつきとしては、圧力室２１内のインクに生じる固有振動周期のばらつきや、特定の電圧を印加したときの圧電振動子２６の変位量（当該変位量のばらつきは、ノズル列の噴射特性に関わるので、ノズル列の特性のばらつきとも言える。）等が挙げられる。そのため、特性ばらつきを有する記録ヘッドに対して、上記したフラッシング用駆動パルスＦＬＰを用いてフラッシングを行ったとしても、ノズル列毎に気泡の排出性にばらつきが生じる。その結果、噴射能力が回復しないノズル列が発生する虞があった。

そこで、本発明におけるプリンター１では、ノズル列に対応した圧電振動子２６毎に、圧電振動子２６の駆動状態が可変なフラッシング用駆動信号ＣＯＭを供給して、当該フラッシング用駆動信号ＣＯＭに含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰを、圧電振動子２６に順次印加することで、単位周期Ｔ内で圧電振動子２６の駆動状態を変化させることに特徴を有する。次に、圧電振動子２６の駆動状態が可変な各実施形態に係るフラッシング用駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ３について説明する。

図６は、第１実施形態に係るフラッシング用駆動信号ＣＯＭ１の構成を説明する図である。なお、同図において、横が時間軸であって、縦方向に延びる太線はフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１を省略して示したものである。
第１実施形態におけるフラッシング用駆動信号ＣＯＭ１は、ＬＡＴ信号で区切られた単位周期Ｔ内に同一波形の駆動パルスとなるフラッシング用駆動パルスＦＬＰを複数、例えば１１個のフラッシング用駆動パルスＦＬＰを含んで構成されている。また、同図に示すように、時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１の対の間隔（同図に符号ｐｈで示す）を対毎に異ならせている。即ち、フラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１を印加する周波数を異ならせている。具体的には、フラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１の対の間隔ｐｈ１〜ｐｈ１０が、次第に狭くなるように設定されている。なお、これらの間隔ｐｈの設定範囲に関し、記録ヘッド２の製造上で想定される特性のばらつきの範囲に応じて定められる。したがって、フラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１の各対の間隔や単位周期Ｔ内に含まれる個数については、本実施形態で例示したものには限られない。例えば、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１は、単位周期Ｔ内にフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１を１つ（即ち、１ショットに対して１ＬＡＴ（信号））含んで構成され、複数（例えば１１周期分）の単位周期Ｔに亘るフラッシング用駆動パルスＦＬＰの対の間隔Ｐｈを対毎に異ならせても良い。そして、このように構成されたフラッシング用駆動信号ＣＯＭ１に含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１が、ノズル列に対応した圧電振動子２６毎に順次印加されて、１つのフラッシングユニットに対応するフラッシングが行われる。

これにより、圧電振動子２６の駆動状態が単位周期Ｔ内で順次変化する。本実施形態では、間隔ｐｈが次第に短くなるので、圧電振動子２６の駆動周波数が次第に高くなる。この駆動状態の変化の中で、何れかの時点でノズル列の特性に対応した駆動状態が得られる。具体的には、対のうちの前側のフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１によって圧電振動子２６を駆動したときに圧力室２１内に生じる圧力振動と、後側のフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１によって圧電振動子２６を駆動したときに圧力室２１内に生じる圧力振動とが共振する状態が得られる。共振状態が得られるパルス対の間隔ｐｈは、ノズル列毎の特性に応じて異なるので、ノズル列毎に特性が異なる場合、共振状態が得られるタイミングはノズル列毎に異なる。このような共振状態が得られると、より大きい圧力変動がインク流路内の気泡に付与され、これにより気泡がインクに溶解されることがより促進される。このようなフラッシングが、規定フラッシングユニット数だけ繰り返して行われる。これにより、ノズル列毎の特性ばらつきによらず、気泡の排出性を向上させることができる。上記のように、記録ヘッド２の製造上で想定される特性のばらつきの範囲に応じて間隔ｐｈの設定範囲が定められることで、単位周期Ｔ内の少なくともどこかのタイミングで、ノズル列の特性に応じた駆動状態が得られる。
なお、本発明におけるフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１の対の間隔ｐｈ１〜ｐｈ１０は、次第に広くなるように設定されていても良い。また、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１のフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１の対の間隔ｐｈ１〜ｐｈ１０は、狭くなる間隔と、広くなる間隔の両方が単位周期Ｔ内に交互に設定されていても良い。

図７は、第２実施形態に係るフラッシング用駆動信号ＣＯＭ２の構成を説明する図である。なお、同図において、縦軸は駆動信号の電位である。また、横軸は時間である。
第２実施形態におけるフラッシング用駆動信号ＣＯＭ２は、ＬＡＴ信号で区切られた単位周期Ｔ内に駆動電圧Ｖｈを異ならせたフラッシング用駆動パルスＦＬＰ２１〜ＦＬＰ２４を複数、例えば４つ含んで構成されている。具体的には、フラッシング用駆動パルスＦＬＰ２１〜ＦＬＰ２４の駆動電圧Ｖｈ１〜４が、次第に高まるように設定されている。なお、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ２は、単位周期Ｔ内にフラッシング用駆動パルスＦＬＰを１つ（即ち、１ショットに対して１ＬＡＴ（信号））含んで構成され、複数（例えば４周期分）の単位周期Ｔに亘るフラッシング用駆動パルスＦＬＰ２１〜ＦＬＰ２４の駆動電圧Ｖｈ１〜４を異ならせても良い。そして、このように構成されたフラッシング用駆動信号ＣＯＭ２に含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰ２１〜ＦＬＰ２４が、ノズル列に対応した圧電振動子２６毎に順次印加されて、１つのフラッシングユニットに対応するフラッシングが行われる。これにより、圧電振動子２６の駆動状態が単位周期Ｔ内で順次変化する。本実施形態では、圧電振動子２６の駆動時の変位量が次第に大きくなり、これに応じて、圧力室２１内で生じる圧力変動の大きさも次第に大きくなる。この駆動状態の変化の中で、気泡をインク中に溶解させるために効果的な圧力変動を得ることができる。このようなフラッシングが規定フラッシングユニット数だけ繰り返して行われる。

これにより、ノズル列毎の特性ばらつきによらず、気泡の排出性を向上させることができる。本実施形態においても、記録ヘッド２の製造上で想定される特性のばらつき（特に、ノズル列毎に対応する圧電振動子２６の特性）の範囲に応じて駆動電圧Ｖｈの設定範囲が定められることで、単位周期Ｔ内の少なくともどこかのタイミングで、ノズル列の特性に応じた駆動状態が得られる。
なお、本発明におけるフラッシング用駆動パルスＦＬＰ２１〜２４の駆動電圧Ｖｈ１〜４は、次第に低くなるように設定されていても良い。これにより、フラッシングで最後に圧電振動子２６に印加されるフラッシング用駆動パルスの駆動電圧Ｖｈが最も低くなるので、フラッシングによるメニスカスの残留振動を抑制することができ、これにより、この残留振動による次の処理への悪影響を低減することができる。また、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ２は、駆動電圧が昇順又は降順となるように各フラッシング用駆動パルスを配置する構成には限られず、要は、駆動電圧が異なる複数のフラッシング用駆動パルスが単位周期Ｔ内に順番に関係なく含まれていれば良い。

図８は、第３実施形態に係るフラッシング用駆動信号ＣＯＭ３の構成を説明する図である。なお、同図において、縦軸は駆動信号の電位である。また、横軸は時間である。
第３実施形態におけるフラッシング用駆動信号ＣＯＭ３は、ＬＡＴ信号で区切られた単位周期Ｔ内に、フラッシング用駆動パルスＦＬＰを構成する膨張要素ｐ１及び収縮要素ｐ３のうち、膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１をフラッシング用駆動パルスＦＬＰ毎に異ならせたフラッシング用駆動パルスＦＬＰ３１〜ＦＬＰ３４を複数、例えば４つ含んで構成されている。具体的には、フラッシング用駆動パルスＦＬＰ３１〜ＦＬＰ３４を構成する膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１が次第に短くなるように設定されている。即ち、膨張要素ｐ１の電位勾配（単位時間あたりの電位変化量）θ１〜θ４が次第に大きくなるように設定されている。なお、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ３は、単位周期Ｔ内にフラッシング用駆動パルスＦＬＰを１つ（即ち、１ショットに対して１ＬＡＴ（信号））含んで構成され、複数（例えば４周期分）の単位周期Ｔに亘るフラッシング用駆動パルスＦＬＰ３１〜ＦＬＰ３４を構成する膨張要素ｐ１及び収縮要素ｐ３のうち、膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１をフラッシング用駆動パルスＦＬＰ毎に異ならせても良い。そして、このように構成されたフラッシング用駆動信号ＣＯＭ３に含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰ３１〜ＦＬＰ３４が、ノズル列に対応した圧電振動子２６毎に駆動状態を変化させながら順次印加されて、１つのフラッシングユニットに対応するフラッシングが行われる。これにより、圧電振動子２６の駆動状態が単位周期Ｔ内で順次変化する。本実施形態では、圧電振動子２６の駆動時の単位時間あたりの変位量が次第に大きくなり、これに応じて圧力室２１内に生じる圧力変動の大きさも次第に大きくなる。この駆動状態の変化の中で、気泡をインク中に溶解させるために効果的な圧力変動を得ることができる。このようなフラッシングが規定フラッシングユニット数だけ繰り返して行われる。

これにより、ノズル列毎の特性ばらつきによらず、気泡の排出性を向上させることができる。本実施形態においても、記録ヘッド２の製造上で想定される特性のばらつきの範囲に応じて膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１の設定範囲が定められることで、単位周期Ｔ内の少なくともどこかのタイミングで、ノズル列の特性に応じた駆動状態が得られる。
なお、本発明におけるフラッシング用駆動パルスＦＬＰ３１〜３４を構成する膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１が次第に長くなるように設定されていても良い。これにより、フラッシングで最後のフラッシング用駆動パルスによって駆動される圧電振動子２６の駆動時の単位時間あたりの変位量が最も低くなり、圧力室２１内に生じる圧力変動も最も小さくなるので、当該フラッシングによるメニスカスの残留振動を抑制することができ、これにより、この残留振動による次の処理への悪影響を低減することができる。また、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ３は、膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１が次第に短くなるフラッシング用駆動パルスと、膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１が次第に長くなるフラッシング用駆動パルスとの両方を単位周期Ｔ内に交互に含んで構成されていても良い。さらに、フラッシング用駆動パルスＦＬＰを構成する膨張要素ｐ１、膨張維持要素ｐ２、及び収縮要素ｐ３のうち、膨張維持要素ｐ２の時間幅ｔ２又は収縮要素ｐ３の時間幅ｔ３をフラッシング用駆動パルスＦＬＰ毎に異ならせるように構成されていても良いし、これらの組み合わせでも良い。

このように、本実施形態のプリンター１のプリンターコントローラー４０は、記録ヘッド２のインク流路内の気泡を除去するためのフラッシング用駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ３を発生可能であり、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ３は、当該フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ３の繰り返し周期である単位周期Ｔ内に、複数のフラッシング用駆動パルスＦＬＰを含み、時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスＦＬＰの対の間隔ｐｈを対毎に異ならせ、駆動電圧Ｖｈをフラッシング用駆動パルスＦＬＰ毎に異ならせ、又は、フラッシング用駆動パルスＦＬＰを構成する膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１をフラッシング用駆動パルスＦＬＰ毎に異ならせるかの何れかにより圧電振動子２６の駆動状態が可変な駆動信号であり、プリンターコントローラー４０は、ノズル列に対応した圧電振動子２６毎に、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１に含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰを、順次印加するので、製造誤差などによってノズル列毎に特性ばらつきがある場合においても、各ノズル列に対応するインク流路内に存在する気泡の排出性を確保し、各ノズル列に対して噴射能力を回復させることができる。即ち、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１に含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰを順次印加することで、圧電振動子２６の駆動状態が単位周期Ｔ内で変化するので、各ノズル列の特性に応じた効果的な駆動状態を得ることができる。これにより、ノズル列毎の特性ばらつきによらず、各ノズル列の噴射能力を回復させることができる。

また、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１におけるフラッシング用駆動パルスＦＬＰ１１の対の間隔ｐｈを異ならせる構成においては、単位周期Ｔ内に１種類のフラッシング用駆動パルスＦＬＰを含ませるだけで、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ１を構成することができる。これにより、フラッシング用駆動パルスの種類を増やす必要がない。

また、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ２，ＣＯＭ３に含まれる各フラッシング用駆動パルスＦＬＰの駆動電圧Ｖｈ又は膨張要素ｐ１の時間幅ｔ１を次第に変化させる構成においては、回路の負担を増加することなく、フラッシング用駆動信号ＣＯＭ２，ＣＯＭ３に含まれる互いに異なる複数のフラッシング用駆動パルスＦＬＰを、圧電振動子２６の駆動状態を変化させながら順次印加することができる。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

上記実施形態では、本発明におけるフラッシング用駆動信号ＣＯＭの一例として、図７，図８に示すフラッシング用駆動パルス信号ＣＯＭ２，ＣＯＭ３を挙げたが、パルスの形状は例示したものに限られず、圧電振動子２６の駆動状態を可変に設定させていれば、任意の波形のものを用いることができる。また、フラッシングのユニット数については、任意の値に設定することができる。

なお、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電振動子２６を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電振動子を採用することも可能である。この場合、例示した駆動信号に関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。また、圧力振動子２６は、磁歪素子や発熱素子を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。

以上は、液体噴射装置の一種であるプリンター１を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極製造装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置等にも適用することができる。

１…プリンター、２…記録ヘッド、２１…圧力室、２６…圧電振動子、２８…ノズル、４０…プリンターコントローラー

Claims (5)

1. 複数のノズルから構成されるノズル群を複数列設し、各ノズルに連通する圧力室の容積を変動させる圧力発生手段を駆動することで前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備えた液体噴射装置であって、
   前記駆動信号発生部は、フラッシング用駆動信号を発生可能であり、
   前記フラッシング用駆動信号は、当該フラッシング用駆動信号の繰り返し周期である単位周期内に、複数のフラッシング用駆動パルスを含み、
   時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスの対の間隔を対毎に異ならせ、駆動電圧をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせ、又は、フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせるかの何れかにより前記圧力発生手段の駆動状態が可変な駆動信号であり、
   前記駆動信号発生部は、前記ノズル群に対応した前記圧力発生手段毎に、前記フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを、駆動状態を変化させながら順次印加することを特徴する液体噴射装置。
2. 前記フラッシング用駆動パルスの対の間隔が、次第に広がり又は次第に狭くなることを特徴する請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記フラッシング用駆動パルスの駆動電圧が、次第に高まり又は次第に低くなることを特徴する請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅が、次第に長くなり又は次第に短くなることを特徴する請求項１に記載の液体噴射装置。
5. 複数のノズルから構成されるノズル群を複数列設し、各ノズルに連通する圧力室の容積を変動させる圧力発生手段を駆動することで前記ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
   前記駆動信号発生部は、フラッシング用駆動信号を発生可能であり、
   前記フラッシング用駆動信号は、当該フラッシング用駆動信号の繰り返し周期である単位周期内に、複数のフラッシング用駆動パルスを含み、
   時間軸上で隣り合うフラッシング用駆動パルスの対の間隔を対毎に異ならせ、駆動電圧をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせ、又は、フラッシング用駆動パルスを構成する波形要素のうちの少なくとも１つの時間幅をフラッシング用駆動パルス毎に異ならせるかの何れかにより前記圧力発生手段の駆動状態が可変な駆動信号であり、
   前記駆動信号発生部は、前記ノズル群に対応した前記圧力発生手段毎に、前記フラッシング用駆動信号に含まれる各フラッシング用駆動パルスを、駆動状態を変化させながら順次印加することを特徴する液体噴射装置の制御方法。

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