JP2013177001A - 液体吐出装置、及び、液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】後の吐出パルスで高粘度液体を吐出させる場合に、先の吐出パルスによる悪影響を抑制する液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体吐出装置は、第１吐出パルス（ＰＳ１）を生成して液体を吐出させるための動作をする素子へ印加し、ノズルから液体滴を吐出させるための動作をこの素子に行わせる。第１吐出パルスよりも後に非吐出パルス（ＰＳ２）を生成して素子へ印加し、第１吐出パルスによって圧力室内の液体に生じた圧力振動とは異なる位相であってノズルから液体滴が吐出されない強さの圧力振動を、圧力室内の液体に生じさせる。非吐出パルスよりも後に第２吐出パルス（ＰＳ１）を生成して素子へ印加し、非吐出パルスによって圧力室内の液体に生じた圧力振動を利用しつつ、ノズルから液体滴を吐出させるための動作を素子に行わせる。
【選択図】図８

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、液体吐出方法に関する。

インクジェットプリンター等の液体吐出装置では、繰り返し周期内に含まれる吐出パルス同士の間隔をインク滴の着弾位置に基づいて定めることが一般的であった（例えば特許文献１を参照）。

特開２００２−２２５２５０号公報

最近、インクジェットプリンターの技術を応用して、通常用いられる水系インクよりも高い粘度の液体（便宜上、高粘度液体ともいう。）を吐出させる試みがなされている。このような高粘度液体を吐出させる場合、粘度が高いがために流路内の抵抗が高く、後の吐出パルスによる液体の吐出は、先の吐出パルスの印加に伴って圧力室内の液体に生じた残留振動の影響を、従来のインクのような粘度の低い液体よりも少なからず受けてしまうことがある。これにより、後の吐出パルスによって吐出された液体滴の量や飛行速度が、先の吐出パルスによって吐出された液体滴に比べて大きくずれてしまうという問題点があった。
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、後の吐出パルスで高粘度液体を吐出させる場合に、先の吐出パルスによる悪影響を抑制することにある。

前記目的を達成するための主たる発明は、
液体供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記素子を動作させるべく電圧が変化するパルスを生成するパルス生成部であって、
前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせる第１吐出パルスと、
前記第１吐出パルスよりも後に生成され、前記第１吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動とは異なる位相であって前記ノズルから液体滴が吐出されない強さの圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせる非吐出パルスと、
前記非吐出パルスよりも後に生成され、前記非吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動を利用しつつ、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせる第２吐出パルスと、
を生成するパルス生成部と、
を有する液体吐出装置である。
本発明の他の特徴は、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

印刷システムの構成を説明するブロック図である。 ヘッドの断面図である。 ヘッドの構造を模式的に説明する図である。 駆動信号生成回路等の構成を説明するブロック図である。 参考例の駆動信号を説明する図である。 参考例の問題点を説明する図である。 第１実施形態の駆動信号及びドットの形成制御を説明する図である。 第１実施形態におけるメニスカスの状態変化を説明する図である。 第１実施形態における非吐出パルスの作用を説明する図である。 第１実施形態の各パルスを説明する図である。 第１比較例を説明するシミュレーションデータである。 第１比較例の各パルスを説明する図である。 第２比較例によるメニスカスの状態変化を説明する図である。 第２比較例の非吐出パルスを説明する図である。 第２比較例を説明するシミュレーションデータである。 他の実施形態の駆動信号及びドット階調の制御を説明する図である。 小ドット用の吐出パルスを説明する図である。

本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。

すなわち、液体供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記素子を動作させるべく電圧が変化するパルスを生成するパルス生成部であって、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせる第１吐出パルスと、前記第１吐出パルスよりも後に生成され、前記第１吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動とは異なる位相であって前記ノズルから液体滴が吐出されない強さの圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせる非吐出パルスと、前記非吐出パルスよりも後に生成され、前記非吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動を利用しつつ、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせる第２吐出パルスと、を生成するパルス生成部と、を有する液体吐出装置を実現できることが明らかにされる。
このような液体吐出装置によれば、非吐出パルスの印加によって生じる圧力振動によって、第１吐出パルスの印加による残留振動の影響を抑制でき、第２吐出パルスの印加による液体の吐出を補助できる。

かかる液体吐出装置であって、前記非吐出パルスは、前記第２吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じる圧力振動を強める圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、非吐出パルスによる残留振動を第２吐出パルスによる液体の吐出に用いることができ、圧力室内の液体に対してより大きな圧力振動を与えることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記非吐出パルスは、前記第１吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動であって前記非吐出パルスの前記素子への印加期間に生じている圧力振動よりも強い圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、第１吐出パルスの印加によって生じた圧力振動の影響を効果的に抑制できる。

かかる液体吐出装置であって、前記第１吐出パルスは、開始電圧と終了電圧がともに前記第１吐出パルスにおける最低電圧であることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、第１吐出パルスの波高を十分に高くでき、高粘度液体を確実に吐出できる。

かかる液体吐出装置であって、開始電圧と終了電圧がともに前記最低電圧であって、前記第１吐出パルスよりも波高が低く定められていることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、非吐出パルスによる圧力振動の強さを波高によって調整できるので波形設計が容易である。

かかる液体吐出装置であって、前記非吐出パルスは、前記ノズルから液体滴を吐出させない場合にも前記素子へ印加されることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、非吐出パルスの印加によって生じる圧力振動によって、ノズル付近の液体の増粘を抑制できる。

また、液体供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子、及び、前記素子を動作させるべく電圧が変化するパルスを生成するパルス生成部を有する液体吐出装置を用い、前記ノズルから液体を吐出させる液体吐出方法であって、第１吐出パルスを生成して前記素子へ印加し、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせること、前記第１吐出パルスよりも後に非吐出パルスを生成して前記素子へ印加し、前記第１吐出パルスによって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動とは異なる位相であって前記ノズルから液体滴が吐出されない強さの圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせること、前記非吐出パルスよりも後に第２吐出パルスを生成して前記素子へ印加し、前記非吐出パルスによって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動を利用しつつ、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせること、を有する液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜印刷システムについて＞
図１に例示した印刷システムは、プリンター１と、コンピューターＣＰとを有する。プリンター１は液体吐出装置に相当し、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。媒体は、液体が吐出される対象となる対象物である。コンピューターＣＰは、プリンター１と通信可能に接続されている。プリンター１に画像を印刷させるため、コンピューターＣＰは、その画像に応じた印刷データをプリンター１に送信する。

＝＝＝プリンター１の概要＝＝＝
プリンター１は、用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、駆動信号生成回路３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、及び、主制御部６０を有する。

用紙搬送機構１０は媒体搬送部に相当し、媒体としての用紙を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構２０はヘッド移動部に相当し、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジを所定の移動方向（例えば紙幅方向（搬送方向と交差する交差方向に相当する））へ移動させる。駆動信号生成回路３０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、用紙への印刷時にヘッドＨＤ（ピエゾ素子４３３，図２を参照）へ印加されるものであり、図７に一例を示すように、吐出パルスＰＳ１や非吐出パルスＰＳ２を含む一連の信号である。ここで、吐出パルスＰＳ１とは、ヘッドＨＤから滴状のインクを吐出させるため、ピエゾ素子４３３に所定の動作を行わせる電圧の変化パターンである。また、非吐出パルスＰＳ２とは、ヘッドＨＤからインクが吐出されない程度の圧力変化を、圧力室４２４（図２を参照）内のインクに与えるため、ピエゾ素子４３３に所定の動作を行わせる電圧の変化パターンである。駆動信号ＣＯＭが吐出パルスＰＳ１や非吐出パルスＰＳ２を含むことから、駆動信号生成回路３０はパルス生成部に相当する。なお、駆動信号生成回路３０の構成や各パルスＰＳ１，ＰＳ２については、後で説明する。ヘッドユニット４０は、ヘッドＨＤとヘッド制御部ＨＣとを有する。ヘッドＨＤは液体吐出ヘッドの一種であり、インクを用紙に向けて吐出させる。ヘッド制御部ＨＣは、主制御部６０からのヘッド制御信号に基づき、ヘッドＨＤを制御する。なお、ヘッドＨＤについては後で説明する。検出器群５０は、プリンター１の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、主制御部６０に出力される。主制御部６０は、プリンター１における全体的な制御を行う。この主制御部６０についても後で説明する。

＝＝＝プリンター１の要部＝＝＝
＜ヘッドＨＤについて＞
図２に示すように、ヘッドＨＤは、ケース４１と、流路ユニット４２と、ピエゾ素子ユニット４３とを有する。ケース４１の内部には、ピエゾ素子ユニット４３を収容して固定するための収容空部４１１が設けられている。このケース４１は、例えば樹脂材によって作製される。そして、ケース４１の先端面には、流路ユニット４２が接合されている。

流路ユニット４２は、流路形成基板４２１と、ノズルプレート４２２と、振動板４２３とを有する。そして、流路形成基板４２１における一方の表面にはノズルプレート４２２が接合され、他方の表面には振動板４２３が接合されている。流路形成基板４２１には、圧力室４２４となる溝部、インク供給路４２５となる溝部、及び、共通インク室４２６となる開口部などが形成されている。この流路形成基板４２１は、例えばシリコン基板によって作製されている。圧力室４２４は、ノズル４２７の並び方向に対して直交する方向に細長い室として形成されている。インク供給路４２５は、圧力室４２４と共通インク室４２６との間を連通する。このインク供給路４２５は、共通インク室４２６に貯留されたインク（液体の一種）を圧力室４２４に供給する。従って、インク供給路４２５は、液体を圧力室４２４に供給するための供給部の一種である。共通インク室４２６は、インクカートリッジ（図示せず）から供給されたインクを一旦貯留する部分であり、共通の液体貯留室に相当する。

ノズルプレート４２２には、複数のノズル４２７が、所定の並び方向に所定の間隔で設けられている。インクは、これらのノズル４２７を通じてヘッドＨＤの外に吐出される。このノズルプレート４２２は、例えばステンレス板やシリコン基板によって作製されている。

振動板４２３は、例えばステンレス製の支持板４２８に樹脂製の弾性体膜４２９を積層した二重構造を採っている。振動板４２３における各圧力室４２４に対応する部分は、支持板４２８が環状にエッチング加工されている。そして、環内には島部４２８ａが形成されている。この島部４２８ａと島部４２８ａ周辺の弾性体膜４２９ａとがダイヤフラム部４２３ａを構成する。このダイヤフラム部４２３ａは、ピエゾ素子ユニット４３が有するピエゾ素子４３３によって変形し、圧力室４２４の容積を可変する。すなわち、ダイヤフラム部４２３ａは、圧力室４２４の一部を区画し、変形によって圧力室４２４内のインク（液体）に圧力変化を与える区画部に相当する。

ピエゾ素子ユニット４３は、ピエゾ素子群４３１と、固定板４３２とを有する。ピエゾ素子群４３１は櫛歯状をしている。そして、櫛歯の１つ１つがピエゾ素子４３３である。各ピエゾ素子４３３の先端面は、対応する島部４２８ａに接着される。固定板４３２は、ピエゾ素子群４３１を支持するとともに、ケース４１に対する取り付け部となる。この固定板４３２は、例えばステンレス板によって構成されており、収容空部４１１の内壁に接着される。

ピエゾ素子４３３は、電気機械変換素子の一種であり、圧力室４２４内の液体に圧力変化を与えるための動作（変形動作）をする素子に相当する。図２に示すピエゾ素子４３３は、隣り合う電極同士の間に電位差を与えることにより、積層方向と直交する素子長手方向に伸縮する。即ち、上記の電極は、所定電位の共通電極４３４と、駆動信号ＣＯＭ（吐出パルスＰＳ１や非吐出パルスＰＳ２）の電圧に応じた電位となる駆動電極４３５とを有する。そして、両電極４３４，４３５に挟まれた圧電体４３６は、共通電極４３４と駆動電極４３５との電位差に応じた度合いで変形する。ピエゾ素子４３３は、圧電体４３６の変形に伴って素子の長手方向に伸縮する。本実施形態において、共通電極４３４は、グランド電位、若しくは、グランド電位よりも所定電位だけ高いバイアス電位に定められる。そして、ピエゾ素子４３３は、駆動電極４３５の電位が共通電極４３４の電位よりも高くなるほど収縮する。反対に、駆動電極４３５の電位が共通電極４３４の電位に近付くほど、或いは、共通電極４３４の電位よりも低くなるほど伸張する。

前述したように、ピエゾ素子ユニット４３は、固定板４３２を介してケース４１に取り付けられている。このため、ピエゾ素子４３３が収縮すると、ダイヤフラム部４２３ａは、圧力室４２４から遠ざかる方向に引っ張られる。これにより、圧力室４２４が膨張される。反対に、ピエゾ素子４３３が伸長すると、ダイヤフラム部４２３ａが圧力室４２４側に押される。これにより、圧力室４２４が収縮する。圧力室４２４内のインクには、圧力室４２４の膨張や収縮に起因して圧力変化が生じる。すなわち、圧力室４２４の収縮に伴って圧力室４２４内のインクは加圧され、圧力室４２４の膨張に伴って圧力室４２４内のインクは減圧される。ピエゾ素子４３３の伸縮状態は駆動電極４３５の電位に応じて定まるので、圧力室４２４の容積も駆動電極４３５の電位に応じて定まる。そして、駆動電極４３５の電位は、駆動信号ＣＯＭが有する各パルスＰＳ１，ＰＳ２の電圧に応じて定まる。従って、ピエゾ素子４３３は、印加された各パルスＰＳ１，ＰＳ２における電圧の変化パターンに応じた度合いで、ダイヤフラム部４２３ａ（区画部）を変形させる素子といえる。そして、圧力室４２４内のインクに対する加圧度合いや減圧度合いは、駆動電極４３５における単位時間あたりの電位変化量等によって定めることができる。

＜インク流路について＞
ヘッドＨＤには、共通インク室４２６からノズル４２７に至る一連のインク流路（液体で満たされる液体流路に相当する）が、ノズル４２７の数に応じた複数設けられている。このインク流路では、圧力室４２４に対し、ノズル４２７及びインク供給路４２５がそれぞれ連通している。そして、流路の断面積（インクの流れ方向と交差する面の断面積）に関し、ノズル４２７及びインク供給路４２５の断面積は、圧力室４２４の断面積よりも小さく定められている。このため、インクの流れなどの特性を解析する場合、ヘルムホルツの共鳴器の考え方が適用される。図３は、この考え方に基づくヘッドＨＤの構造を模式的に説明する図である。模式的に示している関係から、図３ではインク流路を実際とは異なる形状で示している。

一般的なヘッドＨＤにおいて、圧力室４２４の長さＬ４２４は２００μｍから２０００μｍの範囲内に定められる。圧力室４２４の幅Ｗ４２４は２０μｍから３００μｍの範囲内に定められ、圧力室４２４の高さＨ４２４は３０μｍから５００μｍの範囲内に定められる。そして、インク供給路４２５の長さＬ４２５は５０μｍから２０００μｍの範囲内に定められる。インク供給路４２５の幅Ｗ４２５は２０μｍから３００μｍの範囲内に定められ、インク供給路４２５の高さＨ４２５は３０μｍから５００μｍの範囲内に定められる。また、ノズル４２７の直径φ４２７は１０μｍから４０μｍの範囲内に定められ、ノズル４２７の長さＬ４２７は４０μｍから１００μｍの範囲内に定められる。

このようなインク流路では、圧力室４２４内のインクに圧力変化を与えることで、ノズル４２７からインクを吐出させる。このとき、圧力室４２４、インク供給路４２５、及び、ノズル４２７は、ヘルムホルツの共鳴器のように機能する。このため、圧力室４２４内のインクに圧力が加わると、この圧力の大きさはヘルムホルツ周期と呼ばれる固有の周期で変化する。すなわち、インクには圧力振動が生じる。

ここで、ヘルムホルツ周期（インクの固有振動周期）Ｔｃは、一般的には次式（１），（２）で表すことができる。
Ｔｃ＝１／ｆ・・・（１）
ｆ＝１／２π√〔（Ｍｎ＋Ｍｓ）／（Ｍｎ×Ｍｓ×（Ｃｃ＋Ｃｉ））〕・・・（２）
式（１）において、Ｍｎはノズル４２７のイナータンス（単位断面積あたりのインクの質量）、Ｍｓはインク供給路４２５のイナータンス、Ｃｃは圧力室４２４のコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。）、Ｃｉはインクのコンプライアンス（Ｃｉ＝体積Ｖ／〔密度ρ×音速ｃ²〕）である。

この圧力振動の振幅は、インク流路をインクが流れることで次第に小さくなる。例えば、ノズル４２７やインク供給路４２５における損失、及び、圧力室４２４を区画する壁部等における損失により、圧力振動は減衰する。ここで、高粘度インクをノズル４２７などの微小な流路に流すことで、壁部などから大きな流路抵抗が及び、従来の低い粘度のインク（低粘度インクともいう）とは異なる圧力振動を生じさせることがある。

一般的なヘッドＨＤにおいて、圧力室４２４におけるヘルムホルツ周期は５μｓから１０μｓの範囲内に定められる。例えば、図３に示すインク流路において、圧力室４２４の幅Ｗ４２４を１００μｍ、高さＨ４２４を７０μｍ、長さＬ４２４を１０００μｍとし、インク供給路４２５の幅Ｗ４２５を５０μｍ、高さＨ４２５を７０μｍ、長さＬ４２５を５００μｍとし、ノズル４２７の直径φ４２７を３０μｍ、長さＬ４２７を１００μｍとした場合、ヘルムホルツ周期は８μｓ程度になる。なお、このヘルムホルツ周期は、隣り合う圧力室４２４同士を区画する壁部の厚さ、弾性体膜４２９の厚さやコンプライアンス、流路形成基板４２１やノズルプレート４２２の素材によっても変化する。

＜主制御部６０について＞
主制御部（メインコントローラー）６０は、プリンター１における全体的な制御を行う。例えば、コンピューターＣＰから受け取った印刷データや各検出器からの検出結果に基づいて制御対象部を制御し、用紙に画像を印刷させる。図１に示すように、主制御部６０は、インタフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３とを有する。インタフェース部６１は、コンピューターＣＰとの間でデータの受け渡しを行う。ＣＰＵ６２は、プリンター１の全体的な制御を行う。メモリー６３は、コンピュータープログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。ＣＰＵ６２は、メモリー６３に記憶されているコンピュータープログラムに従い、各制御対象部を制御する。例えば、ＣＰＵ６２は、用紙搬送機構１０やキャリッジ移動機構２０を制御する。また、ＣＰＵ６２は、ヘッドＨＤの動作を制御するためのヘッド制御信号をヘッド制御部ＨＣに送信したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号生成回路３０に送信したりする。

ここで、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号はＤＡＣデータとも呼ばれ、例えば複数ビットのデジタルデータである。このＤＡＣデータは、生成される駆動信号ＣＯＭにおける電圧の変化パターンを定める。従って、このＤＡＣデータは、駆動信号ＣＯＭや各パルスＰＳ１，ＰＳ２の電圧を示すデータともいえる。このＤＡＣデータは、メモリー６３の所定領域に記憶されており、駆動信号ＣＯＭの生成時に読み出されて駆動信号生成回路３０へ出力される。

＜駆動信号生成回路３０について＞
駆動信号生成回路３０は、駆動信号ＣＯＭを生成する駆動信号生成部であって、パルス生成部としても機能する。そして、ＤＡＣデータに基づき、吐出パルスＰＳ１や非吐出パルスＰＳ２を含んだ駆動信号ＣＯＭを生成する。図４に示すように、駆動信号生成回路３０は、ＤＡＣ回路３１と、電圧増幅回路３２と、電流増幅回路３３とを有する。ＤＡＣ回路３１は、デジタルのＤＡＣデータをアナログ信号に変換する。電圧増幅回路３２は、ＤＡＣ回路３１で変換されたアナログ信号の電圧を、ピエゾ素子４３３を駆動できるレベルまで増幅する。このプリンター１では、ＤＡＣ回路３１から出力されるアナログ信号は最大３．３Ｖであるのに対し、電圧増幅回路３２から出力される増幅後のアナログ信号（便宜上、波形信号ともいう。）は最大４２Ｖである。電流増幅回路３３は、電圧増幅回路３２からの波形信号について電流の増幅をし、駆動信号ＣＯＭとして出力する。この電流増幅回路３３は、例えば、プッシュプル接続されたトランジスタ対によって構成される。

＜ヘッド制御部ＨＣについて＞
ヘッド制御部ＨＣは、駆動信号生成回路３０で生成された駆動信号ＣＯＭの必要部分をヘッド制御信号に基づいて選択し、ピエゾ素子４３３へ印加する。このため、ヘッド制御部ＨＣは、図４に示すように、駆動信号ＣＯＭの供給線の途中に、ピエゾ素子４３３毎に設けられた複数のスイッチ４４を有する。ヘッド制御部ＨＣは、ヘッド制御信号からスイッチ制御信号を生成する。このスイッチ制御信号によって各スイッチ４４を制御することで、駆動信号ＣＯＭの必要部分、例えば吐出パルスＰＳ１や非吐出パルスＰＳ２がピエゾ素子４３３へ印加される。このとき、必要部分の選択の仕方次第で、ノズル４２７からのインクの吐出を制御できる。例えば、ドット階調に応じて必要なパルスＰＳ１，ＰＳ２を選択し、ピエゾ素子４３３へ印加できる。このようなヘッド制御部ＨＣは、駆動信号ＣＯＭに含まれる各パルスＰＳ１，ＰＳ２を主制御部６０からのヘッド制御信号に応じて選択し、ピエゾ素子４３３へ印加するパルス選択印加部に相当する。

＝＝＝参考例について＝＝＝
本実施形態のプリンター１による吐出動作の説明に先立って、参考例の吐出動作について説明する。ここで、図５は参考例の駆動信号を説明する図であり、図６は参考例の問題点を説明する図である。図６において、縦軸はメニスカス（ノズル４２７で露出しているインクの自由表面）の状態をインクの量で示しており、横軸は時間である。縦軸に関し、０は、定常状態におけるメニスカスの位置を示す。そして、正側に値が大きくなるほど、メニスカスは吐出方向に押し出された状態になっている。反対に、負側に値が大きくなるほど、メニスカスは圧力室４２４側に引き込まれた状態になっている。これらの縦軸や横軸の内容は、他の図（図８や図９等）の縦軸や横軸にも同様にあてはまる。このため、他の図における説明は省略する。

図５に示すように、参考例の駆動信号は、２つの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ１を含んでいる。便宜上、先に生成される吐出パルスを吐出パルスＰＳ１(先)とし、後に生成される吐出パルスを吐出パルスＰＳ１(後)とする。吐出パルスＰＳ１(先)及び吐出パルスＰＳ１(後)は、ともに同じ波形形状（電圧の変化パターン）とされた台形波によって構成されている。すなわち、減圧部分Ｐ１と維持部分Ｐ２と加圧部分Ｐ３とを有している。そして、吐出パルスＰＳ１(後)は、吐出パルスＰＳ１(先)から期間ＴＡの経過後に生成が開始されている。

まず、吐出パルスＰＳ１(先)だけをピエゾ素子４３３に印加した場合におけるメニスカスの動きを説明する。この場合、図６の上段に示すように、吐出パルスＰＳ１(先)の有する減圧部分Ｐ１がタイミングｔ０からピエゾ素子４３３へ印加される。減圧部分Ｐ１がピエゾ素子４３３へ印加されると、圧力室４２４は膨張する。この膨張に伴い圧力室４２４内のインクが負圧となり、インクがインク供給路４２５を通じて圧力室４２４側に流入する。また、インクが負圧になったことに伴って、メニスカスがノズル４２７内で圧力室４２４側（−側）に引き込まれる。

メニスカスの圧力室４２４側への移動は、減圧部分Ｐ１の印加終了後も継続される。すなわち、圧力室４２４を区画する壁部や振動板４２３のコンプライアンス等により、メニスカスは維持部分Ｐ２の印加期間中も圧力室４２４側へ移動する。その後、タイミングｔ１にて、メニスカスの移動方向が反転する。このとき、加圧部分Ｐ３の印加に伴う圧力室４２４の収縮も加わる。このため、圧力室４２４内のインク圧力が高くなり、メニスカスは吐出側（＋側）へ高速で移動する。加圧部分Ｐ３の印加に伴って移動したメニスカスは柱状になる。そして、加圧部分Ｐ３のピエゾ素子４３３への印加終了後のタイミングｔ２にて、柱状になったメニスカスの先端側の一部分が切れ、滴状になって吐出される。なお、図６において、タイミングｔ２でのインク量Ｆ１が、吐出されたインク滴の量を示す。

吐出の反動で、メニスカスは圧力室４２４側に速い速度で戻る。そして、圧力室４２４側に十分引き込まれたら、メニスカスは、移動方向を吐出側に切り替える。その後、メニスカスは、移動方向を圧力室４２４側と吐出側とに切り替えながら移動し、定常状態に近付く。このように、メニスカスが圧力室４２４側と吐出側と移動するのは、圧力室４２４内におけるインクの圧力振動（インク滴吐出後の残留振動）による。従って、圧力室４２４内のインクの圧力は、ヘルムホルツ周期Ｔｃで変化する。

次に、吐出パルスＰＳ１(後)だけをピエゾ素子４３３に印加した場合におけるメニスカスの動きを説明する。なお、吐出パルスＰＳ１(先)及び吐出パルスＰＳ１(後)は、ともに同じ波形（電圧の変化パターン）であるため、メニスカスの動きは、吐出パルスＰＳ１(先)をピエゾ素子４３３に印加した場合と同じである。このため簡単に説明をする。図６の中段に示すように、吐出パルスＰＳ１(後)の有する減圧部分Ｐ１がタイミングｔ３からピエゾ素子４３３へ印加される。減圧部分Ｐ１がピエゾ素子４３３へ印加されると、メニスカスがノズル４２７内で圧力室４２４側（−側）に引き込まれる。その後、タイミングｔ４にて、メニスカスの移動方向が反転し、加圧部分Ｐ３がピエゾ素子４３３に印加される。このため、メニスカスは吐出側へ高速で移動する。タイミングｔ５にて、柱状になったメニスカスの先端側の一部分が切れ、滴状になって吐出される。そして、タイミングｔ５におけるインク量Ｆ１は、吐出パルスＰＳ１(先)と同じになっている。

次に、吐出パルスＰＳ１(先)及び吐出パルスＰＳ１(後)をピエゾ素子４３３に続けて印加した場合におけるメニスカスの動きを説明する。この場合、タイミングｔ３までのメニスカスの動きは、吐出パルスＰＳ１(先)だけをピエゾ素子４３３に印加した場合と同じであるので、説明を省略する。タイミングｔ３から吐出パルスＰＳ１(後)のピエゾ素子４３３への印加が開始される。このとき、メニスカスは、吐出パルスＰＳ１(先)のピエゾ素子４３３への印加に起因する残留振動によって、吐出側へ移動しようとしている。一方、吐出パルスＰＳ１(後)の減圧部分Ｐ１がピエゾ素子４３３へ印加されることで、圧力室４２４が膨張して圧力室４２４内のインクを減圧する。そして、残留振動に起因するエネルギーと圧力室４２４の膨張に起因するエネルギーとが相殺される。ここで、減圧部分Ｐ１によってインクに与えられるエネルギーの方が残留振動に起因するエネルギーよりも大きいので、メニスカスは圧力室４２４側へ引き込まれる。しかし、エネルギーの相殺により、メニスカスの引き込み力は、吐出パルスＰＳ１(後)を単独でピエゾ素子４３３に印加した場合よりも弱い。なお、図６では、タイミングｔ４でのインク量がタイミングｔ１でのインク量と揃っているが、これは、減圧部分Ｐ１の印加開始時点におけるタイミングｔ３にて、メニスカスが圧力室４２４側に引き込まれていることが原因と考えられる。タイミングｔ４にて、メニスカスの移動方向が反転し、加圧部分Ｐ３がピエゾ素子４３３に印加される。このため、メニスカスは吐出側へ高速で移動する。タイミングｔ５にて、柱状になったメニスカスの先端側の一部分が切れて滴状になって吐出されるが、タイミングｔ５におけるインク量Ｆ２は、吐出パルスＰＳ１(先)によるインク量Ｆ１よりも少ない。これは、前述したエネルギーの相殺によると考えられる。

この参考例では、吐出パルスＰＳ１(先)と吐出パルスＰＳ１(後)とをピエゾ素子４３３に続けて印加した場合に、吐出パルスＰＳ１(後)に対応するインク滴の量が吐出パルスＰＳ１(先)に対応するインク滴の量よりも少なくなってしまう。加えて、タイミングｔ４において、メニスカスを吐出側へ移動させるエネルギーが、相殺によって吐出パルスＰＳ１(後)を単独で印加した場合に比べて小さくなってしまうので、インク滴の飛行速度も相対的に遅くなってしまう。これにより、ドットの着弾位置がずれ、画質劣化の原因となってしまう。

＝＝＝吐出動作について＝＝＝
＜概要＞
このような事情に鑑み、本実施形態の駆動信号生成回路３０は、先にピエゾ素子４３３へ印加される吐出パルスＰＳ１（第１吐出パルスに相当する）と後にピエゾ素子４３３へ印加される吐出パルスＰＳ１（第２吐出パルスに相当する）との間に、非吐出パルスＰＳ２を生成する。この非吐出パルスＰＳ２は、先の第１吐出パルスＰＳ１のピエゾ素子４３３への印加によって圧力室４２４内のインクに生じた圧力振動とは異なる位相であってノズル４２７からインク滴を吐出させない程度の圧力変化を圧力室４２４内のインクに与えるべく、生成タイミングや波形が定められている。ヘッド制御部ＨＣは、後の吐出パルスＰＳ１のピエゾ素子４３３への印加に先立って、非吐出パルスＰＳ２をピエゾ素子４３３へ印加する。そして、後の吐出パルスＰＳ１が印加されたピエゾ素子４３３は、インク滴を吐出するための動作をするが、この動作において非吐出パルスＰＳ２によって生じた圧力振動が利用される。これにより、先の吐出パルスＰＳ１の印加によって生じた圧力振動の影響を抑制でき、後の吐出パルスＰＳ１の印加によるインクの吐出を補助できる。その結果、後の吐出パルスＰＳ１の印加によって吐出されるインク滴について、量の不足や飛行速度の不足を抑制できる。以下、詳細に説明する。

＜駆動信号ＣＯＭについて＞
まず、駆動信号生成回路３０によって生成される駆動信号ＣＯＭについて説明する。図７に示すように、本実施形態の駆動信号ＣＯＭは、複数の吐出パルスＰＳ１と複数の非吐出パルスＰＳ２とを含み、繰り返し周期Ｔ毎に繰り返し生成される。この繰り返し周期Ｔは１ドットに対応する期間である。

吐出パルスＰＳ１は、参考例で説明したように、減圧部分Ｐ１、維持部分Ｐ２、加圧部分Ｐ３を有する台形波によって構成されている。非吐出パルスＰＳ２もまた、減圧部分Ｐ１´、維持部分Ｐ２´、加圧部分Ｐ３´を有する台形波によって構成されている。吐出パルスＰＳ１との大きな違いは波高にある。この実施形態において、非吐出パルスＰＳ２の波高は、吐出パルスＰＳ１の波高の半分よりも多少低く定められている。

各パルスＰＳ１，ＰＳ２はともに、開始電圧と終了電圧が各パルスＰＳ１，ＰＳ２の最低電圧（この例では駆動信号ＣＯＭの最低電圧でもある）である台形波によって構成されている。開始電圧と終了電圧が各パルスＰＳ１，ＰＳ２の最低電圧であるため、吐出パルスＰＳ１においては、圧力室４２４の膨張時や収縮時における容積の変化量を大きくとることができる。すなわち、吐出パルスＰＳ１の減圧部分Ｐ１や加圧部分Ｐ３において電圧の差を十分に確保でき、圧力室４２４の膨張率や収縮率を高めることができる。これにより、高粘度インクを圧力室４２４側に強く引き込んだり、吐出側へ強く押し出したりできる。その結果、高粘度インクを効率よく吐出させることができる。また、各パルスＰＳ１，ＰＳ２が台形波であることから、各パルスＰＳ１，ＰＳ２の生成に必要な時間を短くすることが可能になり、インク滴の高周波吐出に適する。また、非吐出パルスＰＳ２も台形波によって構成しているので、その波高によって圧力振動の強さを調整でき、波形設計が容易である。

これらの吐出パルスＰＳ１及び非吐出パルスＰＳ２は、それぞれセットでピエゾ素子４３３へ印加される。例えば、３つのドットを連続的に形成する場合には、スイッチ制御信号［１１１］に基づき、各繰り返し周期Ｔにてスイッチ４４がオン（接続）状態になる。これにより、それぞれの繰り返し期間Ｔで各パルスＰＳ１，ＰＳ２がピエゾ素子４３３へ印加され、ノズル４２７からインク滴が吐出される。

また、２つのドットを連続的に形成し、次の期間Ｔではドットを形成しない場合には、スイッチ制御信号［１１０］に基づき、１番目と２番目の繰り返し周期Ｔにてスイッチ４４がオン状態になり、３番目の繰り返し周期Ｔでスイッチ４４がオフ状態になる。同様に、ドットの形成と非形成を交互に行う場合には、スイッチ制御信号［１０１］に基づき、１番目と３番目の繰り返し周期Ｔにてスイッチ４４がオン状態になり、２番目の繰り返し周期Ｔでスイッチ４４がオフ状態になる。

ここで、連続してドットを形成する場合、後の吐出パルスＰＳ１に先立って、先の繰り返し周期に含まれる非吐出パルスＰＳ２がピエゾ素子４３３へ印加される。非吐出パルスＰＳ２が介在することで、吐出パルスＰＳ１、非吐出パルスＰＳ２、吐出パルスＰＳ１の順にピエゾ素子４３３へ印加され、ピエゾ素子４３３が各パルスＰＳ１，ＰＳ２の波形に対応した伸縮動作をする。この伸縮動作により、まず、先の吐出パルスＰＳ１に応じた圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられ、ノズル４２７からインク滴が吐出される。その後、非吐出パルスＰＳ２に応じた圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられ、インク滴吐出後における残留振動とは異なる位相の圧力振動が励起される。その後、後の吐出パルスＰＳ１に応じた圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられ、ノズル４２７からインク滴が吐出される。このとき、非吐出パルスＰＳ２によって生じた圧力振動が利用されるので、先の吐出パルスＰＳ１の印加によって生じた圧力振動の影響を抑制しつつ、後の吐出パルスＰＳ１の印加によって生じた圧力振動をインク滴の吐出に有効に用いることができる。その結果、吐出されるインク滴について、量や飛行速度の不足を抑制できる。

＜非吐出パルスＰＳ２の作用について＞
ここで、前述した非吐出パルスＰＳ２の作用について説明する。図８は、非吐出パルスＰＳ２の作用を説明する図であり、吐出パルスＰＳ１、非吐出パルスＰＳ２、吐出パルスＰＳ１の順にピエゾ素子４３３へ印加された場合におけるメニスカスの状態を説明する図である。すなわち、最上段は、先の吐出パルスＰＳ１（第１吐出パルス）をピエゾ素子４３３に印加した場合におけるメニスカスの状態を説明する図であり、非吐出パルスＰＳ２をピエゾ素子４３３に印加した場合におけるメニスカスの状態を説明する図である。また、上から３段目は、後の吐出パルスＰＳ１（第２吐出パルス）をピエゾ素子４３３に印加した場合におけるメニスカスの状態を説明する図であり、最下段は、上記の各パルスＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ１を連続的にピエゾ素子４３３へ印加した場合におけるメニスカスの状態を説明する図である。

まず、吐出パルスＰＳ１を単独でピエゾ素子４３３へ印加した場合のメニスカスの動きについて説明する。

この場合のメニスカスの動きは、参考例で説明したメニスカスの動きと同様である。簡単に説明すると、期間Ｔ３の吐出パルスＰＳ１については、タイミングｔ０から減圧部分Ｐ１の印加が開始されてメニスカスが圧力室４２４側に引き込まれる。引き込まれたメニスカスが反転して吐出側へ移動方向を切り替えるタイミングｔ１１で、加圧部分Ｐ３の印加が開始される。これによりメニスカスが押し出され、タイミングｔ１２にてインク量Ｆ１のインク滴として吐出される。インク滴の吐出後においてメニスカスは自由振動をする。例えば、タイミングｔ１３では、引き込まれたメニスカスが反転して吐出側へ移動方向を切り替える。また、タイミングｔ１４では、押し出されたメニスカスが反転して圧力室４２４側へ移動方向を切り替える。インク滴の吐出後における残留振動の強さは、メニスカスの振幅で表される。この例では、インク量Ｆ３に相当する強さの残留振動が生じている。また、期間Ｔ５の吐出パルスＰＳ１については、タイミングｔ１６から減圧部分Ｐ１の印加が開始され、タイミングｔ１７でインク量Ｆ１のインク滴が吐出される。そして、インク滴の吐出後に残留振動が生じていることは、期間Ｔ３の吐出パルスＰＳ１と同じである。

次に、非吐出パルスＰＳ２を単独でピエゾ素子４３３へ印加した場合のメニスカスの動きについて説明する。

この非吐出パルスＰＳ２では、タイミングｔ１３から減圧部分Ｐ１´の印加が開始される。これにより、圧力室４２４が膨張して圧力室４２４内のインクが負圧となる。そして、メニスカスは、ノズル４２７内で圧力室４２４側に引き込まれる。メニスカスの圧力室４２４側の移動は維持部分Ｐ２´の印加中も継続する。そして、タイミングｔ１４では、引き込まれたメニスカスが反転して吐出側へ移動方向を切り替える。メニスカスの吐出方向への移動にあわせて加圧部分Ｐ３´が印加され、メニスカスの移動が加速される。この非吐出パルスＰＳ２では、ノズル４２７からインク滴が吐出されないように波高が設定されている。このため、タイミングｔ１５以降のメニスカスの振動状態は、それ以前の振動状態を継続している。言い換えれば、メニスカスは、圧力室４２４側へ急速に戻っておらず、インク滴の吐出に伴う反動が生じていない。そして、メニスカスの振幅から、この非吐出パルスＰＳ２をピエゾ素子４３３に印加することで、インク量Ｆ４に相当する強さの圧力振動が圧力室４２４内のインクに励起されることが判る。この圧力振動は、先の吐出パルスＰＳ１による残留振動（非吐出パルスＰＳ２の印加期間における残留振動）よりも強い。

次に、上記の各パルスＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ１を連続的にピエゾ素子４３３へ印加した場合におけるメニスカスの動きについて説明する。

この場合、非吐出パルスＰＳ２の印加が開始されるまでのタイミングｔ１３までは、先の吐出パルスＰＳ１を単独で印加した場合と同じである。そして、タイミングｔ１３から非吐出パルスＰＳ２が有する減圧部分Ｐ１´の印加が開始される。ここで、先の吐出パルスＰＳ１を単独で印加した場合の圧力振動と、非吐出パルスＰＳ２を単独で印加した場合の圧力振動とは逆位相になっている。このため、この減圧部分Ｐ１´によるメニスカスを引き込むエネルギーと、残留振動によるメニスカスを吐出方向に移動させるエネルギーとが相殺され、タイミングｔ１４までの期間においてメニスカスは引き込まれた状態を維持する。そして、タイミングｔ１４が経過すると加圧部分Ｐ３´の印加が開始されるので、メニスカスは吐出側への移動を開始する。非吐出パルスＰＳ２を単独で印加した場合におけるメニスカスの動きと対比すれば判るように、タイミングｔ１４以降の圧力振動は、非吐出パルスＰＳ２を単独で印加した場合の圧力振動と同じ位相である。このことから、非吐出パルスＰＳ２を印加することで、圧力室４２４内のインクに与えられる圧力振動の位相がシフトしたといえる。このことは、図中一点鎖線で示す参考例のメニスカスの動きとの対比により、一層明確になる。

タイミングｔ１６から後の吐出パルスＰＳ１の印加が開始される。ここで、非吐出パルスＰＳ２を単独で印加した場合の圧力振動と、後の吐出パルスＰＳ１を単独で印加した場合の圧力振動とは同位相である。このため、減圧部分Ｐ１の印加によるインクの減圧及び加圧部分Ｐ３によるインクの加圧が、非吐出パルスＰＳ２の印加後における残留振動によって補助される。すなわち、圧力振動が強められる。その結果、後の吐出パルスＰＳ１で吐出されるインク滴の量Ｆ５は、先の吐出パルスＰＳ１で吐出されるインク滴の量Ｆ３よりも増えている。

このように、本実施形態では、先の吐出パルスＰＳ１と後の吐出パルスＰＳ１との間に非吐出パルスＰＳ２を生成し、後の吐出パルスＰＳ１のピエゾ素子４３３への印加に先立って非吐出パルスＰＳ２をピエゾ素子４３３に印加している。このため、先の吐出パルスＰＳ１による残留振動の影響を抑制できる。また、非吐出パルスＰＳ２による圧力振動はこの残留振動よりも強く、後の吐出パルスＰＳ１による圧力振動と同位相である。このため、非吐出パルスＰＳ２による残留振動により、後の吐出パルスＰＳ１によるインク滴の吐出を補助することができる。

＜具体例について＞
以下、前述の作用効果をシミュレーション結果に基づいて具体的に説明する。まず、本実施形態のシミュレーション結果について説明する。ここで、図９は、２つの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ１と１つの非吐出パルスＰＳ２を連続してピエゾ素子４３３へ印加した場合におけるメニスカスの動きを示す図である。また、図１０は、このシミュレーションに用いた各パルスＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ１を説明する図である。このシミュレーションでは、吐出パルスＰＳ１に関し、減圧部分Ｐ１の生成期間が２．５μｓ、維持部分Ｐ２の生成期間が２．０μｓ、加圧部分Ｐ３の生成期間が３．０μｓであり、波高は２５Ｖである。また、非吐出パルスＰＳ２に関し、減圧部分Ｐ１´の生成期間が２．０μｓ、維持部分Ｐ２´の生成期間が１．０μｓ、加圧部分Ｐ３´の生成期間が２．５μｓであり、波高は１０Ｖである。なお、インクの粘度は１５ｍＰａ・ｓ秒である。本実施形態では、先の吐出パルスＰＳ１によって約１２ｎｇのインク滴が吐出され（ｔ１２）、後の吐出パルスＰＳ１によって約１３ｎｇのインク滴が吐出されている（ｔ１６）。後の吐出パルスＰＳ１の方が先の吐出パルスＰＳ１よりもインク滴の吐出量が多いのは、前述したように、非吐出パルスＰＳ２による作用と考えられる。

次に、第１比較例のシミュレーション結果について説明する。ここで、図１１は、２つの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ１を連続してピエゾ素子４３３へ印加した場合におけるメニスカスの動きを示す図である。また、図１２は、このシミュレーションに用いた各吐出パルスＰＳ１，ＰＳ１を説明する図である。このシミュレーションの吐出パルスＰＳ１は、本実施形態で説明した吐出パルスＰＳ１と同じ波形である。また、各吐出パルスＰＳ１，ＰＳ１の生成タイミングやインクの粘度も、本実施形態と同じである。この第１比較例では、先の吐出パルスＰＳ１によって約１２ｎｇのインク滴が吐出され（ｔ１２）、後の吐出パルスＰＳ１によって約１１ｎｇ強のインク滴が吐出されている（ｔ１６）。後の吐出パルスＰＳ１の方が先の吐出パルスＰＳ１よりもインク滴の吐出量が少ないのは、前述したように、先の吐出パルスＰＳ１の残留振動により、後の吐出パルスＰＳ１の減圧部分Ｐ１による減圧のエネルギーが消費されたからと解される。

次に、第２比較例のシミュレーション結果について説明する。第２比較例は、非吐出パルスＰＳ２の生成タイミングが本実施形態の非吐出パルスＰＳ２の生成タイミングよりも早く定められている。具体的には、図１４に示すように、先の吐出パルスＰＳ１の生成開始から１０μｓの経過時点で、非吐出パルスＰＳ２の生成が開始されている。図１０との比較から判るように、このタイミングは本実施形態における非吐出パルスＰＳ２の生成タイミングよりも２．５μｓ早い。これにより、図１３に示すように、圧力振動の位相が２．５μｓだけ前側にシフトしている。なお、非吐出パルスＰＳ２の波形、及び、各吐出パルスＰＳ１，ＰＳ１の波形と生成タイミングは、本実施形態と同じである。この変形例では、先の吐出パルスＰＳ１によって約１２ｎｇのインク滴が吐出され（ｔ１２）、後の吐出パルスＰＳ１によって約１１．５ｎｇ強のインク滴が吐出されている（ｔ１６）。後の吐出パルスＰＳ１の方が先の吐出パルスＰＳ１よりもインク滴の吐出量が少なくなっている。これは、非吐出パルスＰＳ２による残留振動の位相と後の吐出パルスＰＳ１に与えられる圧力振動の位相との間でずれが生じたためと解される。

従って、非吐出パルスＰＳ２による作用効果を十分に得るためには、先の吐出パルスＰＳ１と非吐出パルスＰＳ２の間隔、及び、非吐出パルスＰＳ２と後の吐出パルスＰＳ１の間隔が重要であることがわかる。そして、先の吐出パルスＰＳ１と非吐出パルスＰＳ２の間隔に応じて非吐出パルスＰＳ２の生成タイミングや圧力振動の強さを変えることが好ましい。この点、本実施形態の非吐出パルスＰＳ２は、台形波であるので波高を変えることで圧力振動の強さを容易に変えることができ、波形設計が容易である。

＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態のプリンター１では、先の吐出パルスＰＳ１の後に非吐出パルスＰＳ２を生成し、非吐出パルスＰＳ２の後に後の吐出パルスＰＳ１を生成している。そして、非吐出パルスＰＳ２によって先の吐出パルスＰＳ１の残留振動の位相をシフトし、後の吐出パルスＰＳ１によって与えられる圧力振動の位相にあわせている。このため、後の吐出パルスＰＳ１によるインク滴の吐出時において、先の吐出パルスＰＳ１による残留振動の影響を抑制でき、後の吐出パルスＰＳ１の印加によるインク滴の吐出を補助できる。また、非吐出パルスＰＳ２の残留振動は、後の吐出パルスＰＳ１による圧力振動を強めるように作用する。このため、後の吐出パルスＰＳ１によるインク滴の吐出動作時により大きな圧力振動を、圧力室４２４内のインクに対して与えることができる。また、非吐出パルスＰＳ２によって圧力室４２４内のインクに与えられる圧力振動は、非吐出パルスＰＳ２の印加期間における残留振動よりも強い。このため、先の吐出パルスＰＳ１よる残留振動の影響を効果的に抑制できる。また、吐出パルスＰＳ１と非吐出パルスＰＳ２をともに台形波によって構成しているので、インク滴の高周波吐出に適する。

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
前述の実施形態は、主として、液体吐出装置としてのプリンター１を有する印刷システムについて記載されているが、その中には、液体吐出方法や液体吐出システムの開示が含まれている。また、液体吐出ヘッドや液体吐出ヘッドの制御方法の開示も含まれている。また、この実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜階調制御について＞
前述の実施形態では、ドットのオンオフを制御する場合を例に挙げて説明したが、この制御に限られない。多階調の制御を行うこともできる。以下、多階調の制御について説明する。

図１６に示すように、多階調に用いる駆動信号ＣＯＭは、複数の吐出パルスＰＳ１と複数の非吐出パルスＰＳ２とを含み、繰り返し周期Ｔ毎に繰り返し生成される。これらの吐出パルスＰＳ１及び非吐出パルスＰＳ２は、それぞれ個別にピエゾ素子４３３へ印加することができる。例えば、インク滴を吐出させないドットなしの階調値［００］では、期間Ｔ２、期間Ｔ４、期間Ｔ６のそれぞれでスイッチ４４がオン（接続）状態になり、駆動信号ＣＯＭが対応するピエゾ素子４３３へ印加される。これにより、３つの非吐出パルスＰＳ２がピエゾ素子４３３へ印加されて、ピエゾ素子４３３が非吐出パルスＰＳ２の波形に対応した伸縮動作をする。そして、ノズル４２７からインク滴が吐出されない程度の圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられる。その結果、メニスカスがノズル４２７で吐出側と圧力室４２４側とに微振動し、ノズル４２７付近のインクの増粘が抑制される。

小ドットの階調値［０１］では、期間Ｔ３でスイッチ４４がオン状態になり、駆動信号ＣＯＭが対応するピエゾ素子４３３へ印加される。これにより、１つの吐出パルスＰＳ１がピエゾ素子４３３へ印加されて、ピエゾ素子４３３が吐出パルスＰＳ１の波形に対応した伸縮動作をする。この伸縮動作により、圧力室４２４内のインクには、非吐出パルスＰＳ２を単独でピエゾ素子４３３へ印加した場合よりも強い圧力変化が与えられ、ノズル４２７から小ドットを形成するために必要な量のインク滴が吐出される。

中ドットの階調値［１０］では、期間Ｔ３、期間Ｔ４、期間Ｔ５でスイッチ４４がオン状態になり、駆動信号ＣＯＭが対応するピエゾ素子４３３へ印加される。これにより、吐出パルスＰＳ１、非吐出パルスＰＳ２、吐出パルスＰＳ１の順にピエゾ素子４３３へ印加され、ピエゾ素子４３３が各パルスＰＳ１，ＰＳ２の波形に対応した伸縮動作をする。

前述したように、この場合には、まず、先の吐出パルスＰＳ１（第１吐出パルス）に応じた圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられ、ノズル４２７からインク滴が吐出される。その後、非吐出パルスＰＳ２に応じた圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられ、インク滴吐出後における残留振動とは異なる位相の圧力振動が励起される。その後、後の吐出パルスＰＳ１（第２吐出パルス）に応じた圧力変化が圧力室４２４内のインクに与えられ、ノズル４２７からインク滴が吐出される。このとき、非吐出パルスＰＳ２によって生じた圧力振動が利用されるので、先の吐出パルスＰＳ１の印加によって生じた圧力振動の影響を抑制しつつ、後の吐出パルスＰＳ１の印加によって生じた圧力振動をインク滴の吐出に有効に用いることができる。その結果、吐出されるインク滴について、量や飛行速度の不足を抑制できる。

大ドットの階調値［１１］では、期間Ｔ１から期間Ｔ７に亘ってスイッチ４４がオン状態になり、駆動信号ＣＯＭが対応するピエゾ素子４３３へ印加される。これにより、吐出パルスＰＳ１、非吐出パルスＰＳ２、吐出パルスＰＳ１・・・の順にピエゾ素子４３３へ印加され、ピエゾ素子４３３が各パルスＰＳ１，ＰＳ２の波形に対応した伸縮動作をする。この場合、期間Ｔ１の吐出パルスＰＳ１は、期間Ｔ３の吐出パルスＰＳ１に対して先の吐出パルスに相当する（期間Ｔ３の吐出パルスＰＳ１は、後の吐出パルスになる）。また、期間Ｔ３の吐出パルスＰＳ１は、期間Ｔ５の吐出パルスＰＳ１に対して先の吐出パルスに相当し、期間Ｔ５の吐出パルスＰＳ１は、期間Ｔ７の吐出パルスＰＳ１に対して先の吐出パルスに相当する。そして、大ドットの階調値では、後の吐出パルスＰＳ１（期間Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７の吐出パルスＰＳ１）のピエゾ素子４３３への印加に先立って、非吐出パルスＰＳ２がピエゾ素子４３３に印加される。このため、中ドットの階調値で説明したように、後の吐出パルスＰＳ１の印加によって吐出されるインク滴について、量や飛行速度の不足を抑制できる。

＜吐出動作をする素子について＞
前述の実施形態では、インクを吐出させるための動作をする素子として、ピエゾ素子４３３を用いている。ここで、吐出動作をする素子は、前述したピエゾ素子４３３に限定されるものではない。印加された信号の電圧に応じて動作をし、圧力室４２４内の液体に圧力変化を与える素子であればよい。例えば、磁歪素子であってもよい。そして、この素子として、前述の実施形態のようにピエゾ素子４３３を用いた場合には、圧力室４２４の容積を各パルスＰＳ１，ＰＳ２の電圧に基づいて精度良く制御できる。すなわち、圧力室４２４内のインクに与える圧力をきめ細かに制御できる。

＜駆動信号生成回路について＞
前述の実施形態では、駆動信号生成回路３０によって単一の駆動信号ＣＯＭを生成していた。ここで、駆動信号生成回路３０から複数種類の駆動信号を生成するようにしてもよい。例えば、各吐出パルスＰＳ１を含む第１駆動信号と各非吐出パルスＰＳ２を含む第２駆動信号とを生成してもよい。この場合、ヘッド制御部ＨＣは、第１駆動信号の必要部分と第２駆動信号の必要部分とをピエゾ素子へ印加する。また、駆動信号生成回路３０をトランジスタ、抵抗、コンデンサ等のアナログ素子を使って構成してもよい。

＜駆動信号について＞
前述の駆動信号ＣＯＭでは、繰り返し周期Ｔの先頭（期間Ｔ１）で吐出パルスＰＳ１を生成していたが、繰り返し周期Ｔの先頭で非吐出パルスＰＳ２を生成してもよい。この場合、繰り返し周期Ｔにおいて、非吐出パルスＰＳ２と吐出パルスＰＳ１とが交互に生成される。このように構成すると、先の繰り返し周期Ｔにおける最後の吐出パルスＰＳ１から後の繰り返し周期Ｔにおける最初の吐出パルスＰＳ１までの期間が短い場合に、先の繰り返し周期Ｔにおける最後の吐出パルスＰＳ１による残留振動の位相を、後の繰り返し周期Ｔにおける最初の非吐出パルスＰＳ２でシフトさせることができる。これにより、後の繰り返し周期Ｔにおける最初の吐出パルスＰＳ１によるインク滴について、量や飛行速度の不足を抑制できる。

また、吐出パルスの波形は台形波に限られない。前述の実施形態のように、吐出パルスを台形波によって構成することで、インク滴の高周波吐出に適する。
また、図１７に示すように、電圧の上げ下げを繰り返す小ドット用パルスＰＳ３の場合、圧力室４２４内のインクには圧力の変化が繰り返し与えられる。このように、細かな圧力変化を繰り返して与えることでインク吐出をする小ドット用パルスＰＳ３の場合、圧力振動の影響を受けやすくインク滴の吐出量や飛行速度が変わりやすい。このため、他のドット（ＰＳ１等）に比べて、非吐出パルスＰＳ２による圧力振動の調整効果が大きい。
また、プル（引き込み）−プッシュ（押し出し）−プル（引き込み）の動作を行う波形についても、電圧の上げ下げを繰り返すため、台形波に比べて非吐出パルスＰＳ２による圧力振動の調整効果が大きい。

＜インクの粘度について＞
前述の実施形態では、粘度が１５ｍＰａ・ｓ秒のインクを例示したが、この粘度に限られない。この実施形態の制御が有効となる粘度の下限は８ｍＰａ・ｓ秒程度である。また、粘度の上限は、実施形態で説明した形状のヘッドＨＤでインク滴が吐出可能な値に定められる。例えば、３０ｍＰａ・ｓ秒のインクであれば、この形状のヘッドＨＤによって吐出できる。

＜他の応用例について＞
また、前述の実施形態では、液体吐出装置としてプリンター１が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

１ プリンター，１０ 用紙搬送機構，２０ キャリッジ移動機構，３０ 駆動信号生成回路，３１ ＤＡＣ回路，３２ 電圧増幅回路，３３ 電流増幅回路，４０ ヘッドユニット，４１ ケース，４１１ 収容空部，４２ 流路ユニット，４２１ 流路形成基板，４２２ ノズルプレート，４２３ 振動板，４２３ａ ダイヤフラム部，４２４ 圧力室，４２５ インク供給路，４２６ 共通インク室，４２７ ノズル，４２８ 支持板，４２８ａ 島部，４２９ 弾性体膜，４３ ピエゾ素子ユニット，４３１ ピエゾ素子群，４３２ 固定板，４３３ ピエゾ素子，４３４ 共通電極，４３５ 駆動電極，４３６ 圧電体，４４ スイッチ，５０ 検出器群，６０ 主制御部，６１ インタフェース部，６２ ＣＰＵ，６３ メモリー，ＣＰ コンピューター，ＨＤ ヘッド，ＨＣ ヘッド制御部，ＣＯＭ 駆動信号，ＰＳ１ 吐出パルス，Ｐ１ 減圧部分，Ｐ２ 維持部分，Ｐ３ 加圧部分，ＰＳ２ 非吐出パルス，Ｐ１´ 減圧部分，Ｐ２´ 維持部分，Ｐ３´ 加圧部分

前記目的を達成するための主たる発明は、
液体供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための素子と、
前記素子を動作させるべく電圧が変化する駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、
を有し、
前記駆動信号は、
前記ノズルから前記液体を吐出させる強さの圧力振動を前記素子に行わせる第１吐出パルスと、
前記ノズルから前記液体を吐出させない強さの圧力振動を前記素子に行わせる第２吐出パルスと、
前記ノズルから前記液体を吐出させる強さの圧力振動を前記素子に行わせる第３吐出パルスと、
を含み、
複数回の前記液体の吐出により多階調を表現する場合、少なくとも表現される階調のひとつは、
前記第１吐出パルスを前記素子に印加し、
前記第１吐出パルスの前記素子への印加後に、前記第２吐出パルスを前記素子に印加し、
前記第２吐出パルスの前記素子への印加後に、前記第３吐出パルスを前記素子に印加する、
ことにより吐出された液体滴により表現されることを特徴する液体吐出装置である。
本発明の他の特徴は、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

Claims (7)

1. 液体供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、
   前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
   前記素子を動作させるべく電圧が変化するパルスを生成するパルス生成部であって、
   前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせる第１吐出パルスと、
   前記第１吐出パルスよりも後に生成され、前記第１吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動とは異なる位相であって前記ノズルから液体滴が吐出されない強さの圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせる非吐出パルスと、
   前記非吐出パルスよりも後に生成され、前記非吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動を利用しつつ、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせる第２吐出パルスと、
   を生成するパルス生成部と、
   を有する液体吐出装置。
2. 前記非吐出パルスは、
   前記第２吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じる圧力振動を強める圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせる、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記非吐出パルスは、
   前記第１吐出パルスの前記素子への印加によって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動であって前記非吐出パルスの前記素子への印加期間に生じている圧力振動よりも強い圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせる、請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第１吐出パルスは、
   開始電圧と終了電圧がともに前記第１吐出パルスにおける最低電圧である、請求項１から３の何れか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記非吐出パルスは、
   開始電圧と終了電圧がともに前記最低電圧であって、前記第１吐出パルスよりも波高が低く定められている、請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記非吐出パルスは、
   前記ノズルから液体滴を吐出させない場合にも前記素子へ印加される、請求項１から５の何れか１項に記載の液体吐出装置。
7. 液体供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子、及び、前記素子を動作させるべく電圧が変化するパルスを生成するパルス生成部を有する液体吐出装置を用い、前記ノズルから液体を吐出させる液体吐出方法であって、
   第１吐出パルスを生成して前記素子へ印加し、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせること、
   前記第１吐出パルスよりも後に非吐出パルスを生成して前記素子へ印加し、前記第１吐出パルスによって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動とは異なる位相であって前記ノズルから液体滴が吐出されない強さの圧力振動を、前記圧力室内の液体に生じさせること、
   前記非吐出パルスよりも後に第２吐出パルスを生成して前記素子へ印加し、前記非吐出パルスによって前記圧力室内の液体に生じた圧力振動を利用しつつ、前記ノズルから液体滴を吐出させるための動作を前記素子に行わせること、
   を有する液体吐出方法。

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