JP2019055521A - 波形生成装置、インクジェット記録装置及び波形データ - Google Patents

Abstract

【課題】小液滴の発生を抑える波形生成装置、インクジェット記録装置及び波形データを提供すること。【解決手段】実施形態の波形生成装置は、圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備える。駆動信号は、第１のサイクル及び第２のサイクルをこの順で含む。第１のサイクルは、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第２のパルスとをこの順で含む。第２のサイクルは、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第３のパルスと、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第４のパルスとをこの順で含む。第３のパルスの印加は、圧力室内のインク流速がゼロ近傍であり、圧力室内のインク圧力がゼロ近傍ではないときに開始する。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、波形生成装置、インクジェット記録装置及び波形データに関する。

インクジェットプリンターなどのインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたメインドット（主液滴）に付随して、サテライト又はミストなどと呼ばれる小液滴が発生する場合がある。このような小液滴は、印刷品質の低下などに繋がる。

特開２００２−０１９１０３号公報

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、小液滴の発生を抑える波形生成装置、インクジェット記録装置及び波形データを提供することである。

実施形態の波形生成装置は、圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備える。前記駆動信号は、第１のサイクル及び第２のサイクルをこの順で含む。前記第１のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第２のパルスとをこの順で含む。前記第２のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第３のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第４のパルスとをこの順で含む。前記第３のパルスの印加は、前記圧力室内のインク流速がゼロ近傍であり、前記圧力室内のインク圧力がゼロ近傍ではないときに開始する。

第１実施形態及び第２実施形態に係るインクジェット記録装置の構成の一例を示す模式図。 図１中に示す液体吐出ヘッドの構成の一例を示す斜視模式図。 図１中に示す液体吐出ヘッドの構成の一例を示す分解斜視模式図。 図２のＦ−Ｆ線断面模式図。 図１に示すインクジェット記録装置の要部回路構成の一例を示すブロック図。 第１実施形態に係る駆動波形の一例を示す図。 第１実施形態に係る駆動波形をアクチュエーターに印加した場合のシミュレーションの結果を示す図。 第２実施形態に係る駆動波形の一例を示す図。 第２実施形態に係る駆動波形をアクチュエーターに印加した場合のシミュレーションの結果を示す図。

以下、いくつかの実施形態に係るインクジェット記録装置について図面を用いて説明する。なお、実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、各部の縮尺を適宜変更して示している場合がある。また、実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。

〔第１実施形態〕
以下、第１実施形態に係るインクジェット記録装置の構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るインクジェット記録装置１の構成の一例を示す模式図である。

インクジェット記録装置１は、インクなどの記録材を用いて画像形成媒体Ｓなどに画像を形成する。インクジェット記録装置１は、一例として、複数の液体吐出部２と、液体吐出部２を移動可能に支持するヘッド支持機構３と、画像形成媒体Ｓを移動可能に支持する媒体支持機構４と、を備える。画像形成媒体Ｓは、例えば、紙、布又は樹脂などを素材とするシートである。

図１に示すように、複数の液体吐出部２が、所定の方向に並列して配置された状態でヘッド支持機構３に支持される。ヘッド支持機構３は、ローラー３ａに掛けられた無端ベルト３ｂに取り付けられている。インクジェット記録装置１は、ローラー３ａを回転させることで、ヘッド支持機構３を、画像形成媒体Ｓの搬送方向に対して直交する主走査方向Ａに移動させることが可能である。液体吐出部２は、インクジェットヘッド１０及び循環装置２０を一体に備える。液体吐出部２は、液体として例えばインクＩをインクジェットヘッド１０から吐出させる吐出動作を行う。インクジェット記録装置１は、一例として、ヘッド支持機構３を主走査方向Ａに往復移動させながらインク吐出動作を行うことで、対向して配置される画像形成媒体Ｓに所望の画像を形成するスキャン方式である。あるいは、インクジェット記録装置１は、ヘッド支持機構３を移動させずにインク吐出動作を行うシングルパス方式であっても良い。この場合、ローラー３ａ及び無端ベルト３ｂを設けるには及ばない。またこの場合、ヘッド支持機構３は、例えばインクジェット記録装置１の筐体などに固定される。

複数の液体吐出部２は、例えば、ＣＭＹＫ（cyan, magenta, yellow, and key(black)）に対応する４色のインク、すなわちシアンインク、マゼンタインク、イエローインク及びブラックインクを、それぞれ吐出する。

以下、インクジェットヘッド１０について図２〜図４に基づいて説明する。なお、インクジェットヘッド１０として、シェアモードシェアウォール方式の循環タイプのサイドシューター型インクジェットヘッドを各図に例示する。しかしながら、インクジェットヘッド１０は、その他の種類のインクジェットヘッドであっても良い。
図２は、インクジェットヘッド１０の構成の一例を示す斜視図である。図３は、インクジェットヘッド１０の構成の一例を示す分解斜視図である。図４は、図２のＦ−Ｆ線断面図である。

インクジェットヘッド１０は、インクジェット記録装置１に搭載され、チューブのような部品を介してインクタンクに接続されている。このようなインクジェットヘッド１０は、ヘッド本体１１と、ユニット部１２と、一対の回路基板１３とを備えている。インクジェットヘッド１０は、波形生成装置の一例である。

ヘッド本体１１は、インクを吐出するための装置である。ヘッド本体１１は、ユニット部１２に取り付けられている。ユニット部１２は、ヘッド本体１１と前記インクタンクとの間の経路の一部を形成するマニホールドや、インクジェット記録装置１の内部に取り付けるための部材を含んでいる。一対の回路基板１３は、ヘッド本体１１にそれぞれ取り付けられている。

ヘッド本体１１は、図３及び図４に示すようにベースプレート１５と、ノズルプレート１６と、枠部材１７と、一対の駆動素子１８とを備えている。ヘッド本体１１の内部には、図４に示すように、インクが供給されるインク室１９が形成されている。

ベースプレート１５は、図３に示すように、例えばアルミナのようなセラミックスによって矩形の板状に形成されている。ベースプレート１５は、平坦な実装面２１を有している。ベースプレート１５は、実装面２１に、複数の供給孔２２と、複数の排出孔２３とが開口している。

供給孔２２は、ベースプレート１５の中央部において、ベースプレート１５の長手方向に並んで設けられている。供給孔２２は、ユニット部１２の前記マニホールドのインク供給部１２ａに連通している。供給孔２２は、インク供給部１２ａを介して循環装置２０内のインクタンクに接続されている。前記インクタンクのインクは、インク供給部及び供給孔２２を通じてインク室１９に供給される。

排出孔２３は、供給孔２２を挟むように二列に並んで設けられている。排出孔２３は、ユニット部１２の前記マニホールドのインク排出部１２ｂに連通している。排出孔２３は、インク排出部１２ｂを介して循環装置２０内のインクタンクに接続されている。インク室１９のインクは、インク排出部１２ｂ及び排出孔２３を通じて前記インクタンクに回収される。このように、インクは前記インクタンクとインク室１９との間で循環する。

ノズルプレート１６は、例えば表面に撥液性機能を付与したポリイミド製の矩形状のフィルムによって形成されている。ノズルプレート１６は、ベースプレート１５の実装面２１に対向している。ノズルプレート１６に、複数のノズル２５が設けられている。複数のノズル２５は、ノズルプレート１６の長手方向に沿って二列に並んでいる。

枠部材１７は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成されている。枠部材１７は、ベースプレート１５の実装面２１とノズルプレート１６との間に介在している。枠部材１７は、実装面２１とノズルプレート１６とにそれぞれ接着されている。すなわち、ノズルプレート１６は、枠部材１７を介してベースプレート１５に取り付けられている。インク室１９は、図４に示すように、ベースプレート１５と、ノズルプレート１６と、枠部材１７とに囲まれて形成されている。

駆動素子１８は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成された板状の二つの圧電体によって形成されている。前記二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされている。

一対の駆動素子１８は、図３に示すように、ベースプレート１５の実装面２１に接着されている。一対の駆動素子１８は、図４に示すように、二列に並ぶノズル２５に対応して、インク室１９の中に平行に配置されている。駆動素子１８は、断面台形状に形成されている。駆動素子１８の頂部は、ノズルプレート１６に接着されている。

駆動素子１８に、複数の溝２７が設けられている。溝２７は、駆動素子１８の長手方向と交差する方向にそれぞれ延びており、駆動素子１８の長手方向に並んでいる。複数の溝２７は、ノズルプレート１６の複数のノズル２５に対向している。本実施形態の駆動素子１８は、図４に示すように、溝２７にインクを吐出する駆動流路となる複数の圧力室５１を配置している。

複数の溝２７のそれぞれに、電極２８が設けられている。電極２８は、例えばニッケル薄膜をフォトレジストエッチング加工することによって形成されている。電極２８は、溝２７の内面を覆っている。

図３に示すように、ベースプレート１５の実装面２１から駆動素子１８に亘って、複数の配線パターン３５が設けられている。これらの配線パターン３５は、例えばニッケル薄膜をフォトレジストエッチング加工することによって形成されている。

配線パターン３５は、実装面２１の一つの側端部２１ａおよび他方の側端部２１ｂからそれぞれ延びている。なお、側端部２１ａ，２１ｂは、実装面２１の縁のみならずその周辺の領域を含む。このため、配線パターン３５は、実装面２１の縁よりも内側に設けられても良い。

以下、一つの側端部２１ａから延びる配線パターン３５について代表して説明する。なお、他方の側端部２１ｂの配線パターン３５の基本的な構成は、一つの側端部２１ａの配線パターン３５と同様である。

配線パターン３５は、図３及び図４に示すように、第１の部分３５ａと、第２の部分３５ｂとを有している。配線パターン３５の第１の部分３５ａは、実装面２１の側端部２１ａから駆動素子１８に向かって直線状に延びている部分である。第１の部分３５ａは、互いに平行に延びている。配線パターン３５の第２の部分３５ｂは、第１の部分３５ａの端部と、電極２８とに跨る部分である。第２の部分３５ｂは、電極２８にそれぞれ電気的に接続されている。

一つの駆動素子１８において、複数の電極２８のうち幾つかの電極２８は、第１の電極群３１を構成する。複数の電極２８のうち他の幾つかの電極２８は、第２の電極群３２を構成する。

第１の電極群３１と第２の電極群３２とは、駆動素子１８の長手方向の中央部を境に分かれている。第２の電極群３２は、第１の電極群３１と隣り合っている。第１および第２の電極群３１，３２は、例えば１５９個の電極２８をそれぞれ含んでいる。

図２に示すように、一対の回路基板１３のそれぞれは、基板本体４４と、一対のフィルムキャリアーパッケージ（ＦＣＰ）４５とをそれぞれ有している。なお、ＦＣＰは、テープキャリアーパッケージ（ＴＣＰ）とも称される。

基板本体４４は、矩形状に形成された剛性を有するプリント配線板である。基板本体４４に、種々の電子部品やコネクターが実装される。また、基板本体４４に、一対のＦＣＰ４５がそれぞれ取り付けられている。

一対のＦＣＰ４５は、複数の配線が形成されるとともに柔軟性を有する樹脂製のフィルム４６と、前記複数の配線に接続されたヘッド駆動回路４７とをそれぞれ有している。フィルム４６は、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）である。ヘッド駆動回路４７は、電極２８に電圧を印加するためのＩＣ（integrated circuit）である。ヘッド駆動回路４７は、樹脂によってフィルム４６に固定されている。

一方のＦＣＰ４５の端部は、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）４８によって、配線パターン３５の第１の部分３５ａに、熱圧着接続されている。これにより、ＦＣＰ４５の前記複数の配線は、配線パターン３５に電気的に接続される。

ＦＣＰ４５が配線パターン３５に接続されることで、ヘッド駆動回路４７が、ＦＣＰ４５の前記配線を介して電極２８に電気的に接続される。ヘッド駆動回路４７は、フィルム４６の前記配線を介して電極２８に電圧を印加する。

ヘッド駆動回路４７が電極２８に電圧を印加すると、駆動素子１８がシェアモード変形することにより、当該電極２８が設けられた圧力室５１の容積が増減させられる。これにより、圧力室５１の中のインクの圧力が変化し、当該インクがノズル２５から吐出される。このように、圧力室５１を隔てる駆動素子１８は、圧力室５１の内部に圧力振動を与えるためのアクチュエーターとなる。

図１に示す循環装置２０は、金属製などの連結部品によりインクジェットヘッド１０の上部に一体に連結されている。循環装置２０は、前記インクタンク及びインクジェットヘッド１０を通り液体が循環可能に構成された所定の循環路を備える。循環装置２０は、液体を循環させるためのポンプを備える。当該液体は、ポンプの働きにより循環装置２０からインク供給部を通じてインクジェットヘッド１０内に供給され、所定の流路を通った後、インク排出部を通じてインクジェットヘッド１０内から循環装置２０へと送られる。
また、循環装置２０は、循環路の外部に設けられる補給タンクとしてのカートリッジから循環路に液体を補給する。

インクジェット記録装置１の要部回路構成について説明する。図５は、実施形態に係るインクジェット記録装置１の要部回路構成の一例を示すブロック図である。
インクジェット記録装置１は、プロセッサー１０１、ＲＯＭ（read-only memory）１０２、ＲＡＭ（random-access memory）１０３、通信インターフェース１０４、表示部１０５、操作部１０６、ヘッドインターフェース１０７、バス１０８及びインクジェットヘッド１０を含む。

プロセッサー１０１は、インクジェット記録装置１の動作に必要な処理及び制御を行うコンピューターの中枢部分に相当する。プロセッサー１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたシステムソフトウェア、アプリケーションソフトウェア又はファームウェアなどのプログラムに基づいて、インクジェット記録装置１の各種の機能を実現するべく各部を制御する。プロセッサー１０１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）、ＳｏＣ（system on a chip）、ＤＳＰ（digital signal processor）又はＧＰＵ（graphics processing unit）などである。あるいは、プロセッサー１０１は、これらの組み合わせである。

ＲＯＭ１０２は、プロセッサー１０１を中枢とするコンピューターの主記憶部分に相当する、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリである。ＲＯＭ１０２は、上記のプログラムを記憶する。また、ＲＯＭ１０２は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で使用するデータ又は各種の設定値などを記憶する。

ＲＡＭ１０３は、プロセッサー１０１を中枢とするコンピューターの主記憶部分に相当する、データの読み書きに用いられるメモリである。ＲＡＭ１０３は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアなどとして利用される。

通信インターフェース１０４は、インクジェット記録装置１がネットワーク又は通信ケーブルなどを介してホストコンピューターなどと通信するためのインターフェースである。

表示部１０５は、インクジェット記録装置１の操作者に各種情報を通知するための画面を表示する。表示部１０５は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイなどのディスプレイである。

操作部１０６は、インクジェット記録装置１の操作者による操作を受け付ける。操作部１０６は、例えば、キーボード、キーパッド、タッチパッド又はマウスなどである。また、操作部１０６としては、表示部１０５の表示パネルに重ねて配置されたタッチパッドを用いることもできる。すなわち、タッチパネルが備える表示パネルを表示部１０５として、タッチパネルが備えるタッチパッドを操作部１０６として用いることができる。

ヘッドインターフェース１０７は、プロセッサー１０１がインクジェットヘッド１０と通信するために設けられる。ヘッドインターフェース１０７は、プロセッサー１０１の制御のもと、階調データなどをインクジェットヘッド１０へ送信する。

バス１０８は、コントロールバス、アドレスバス及びデータバスなどを含み、インクジェット記録装置１の各部で授受される信号を伝送する。

インクジェットヘッド１０は、ヘッドドライバー１００を備える。
ヘッドドライバー１００は、インクジェットヘッド１０を動作させるための駆動回路である。ヘッドドライバー１００は、例えばラインドライバーである。ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤを記憶する。
ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤに基づいて単一の駆動信号を繰り返し生成する。そして、ヘッドドライバー１００は、階調データに基づき、画像形成媒体Ｓ上の画素それぞれに対して液滴を吐出する回数を制御する。なお、単一の駆動信号の印加ごとに、ノズル２５からは２発のインク（主液滴）が吐出される。したがって、インクジェット記録装置１は、例えば、インク２発を１セットとして、何セットのインクをそれぞれの画素に吐出するかによって濃淡を表現する。すなわち、１つの画素に対して多くのセットのインクを吐出するほど、当該画素における対応する色の濃さが濃くなる。
ヘッドドライバー１００は、波形生成装置の一例である。また、ヘッドドライバー１００は、駆動信号を生成することで、生成部として動作する。

一例として、ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤが記憶された状態でヘッドドライバー１００の管理者などへと譲渡される。しかしながら、ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤがヘッドドライバー１００に記憶されない状態で当該管理者などに譲渡されても良い。また、ヘッドドライバー１００は、別の波形データが記憶された状態で当該管理者などに譲渡されても良い。そして、波形データＷＤが別途に当該管理者などへと譲渡され、当該管理者又はサービスマンなどによる操作の下にヘッドドライバー１００へと書き込まれても良い。このときの波形データＷＤの譲渡は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク又は半導体メモリなどのようなリムーバブルな記憶媒体に記録して、あるいはネットワークなどを介したダウンロードにより実現できる。

駆動信号が印加されることで、圧電体である駆動素子１８は、シェアモード変形する。この変形により、圧力室５１の容積が変化する。
駆動信号の電位が０のときの圧力室５１は、通常状態であるとする。駆動信号の電位が正のとき、圧力室５１は収縮して圧力室５１の容積は通常状態に比べて減少する。また、駆動信号の電位が負のとき、圧力室５１は拡張して圧力室５１の容積は通常状態に比べて増加する。以上のような圧力室５１の容積変化に伴い、圧力室５１内のインクの圧力が変化する。インクジェットヘッド１０は、特定の波形を有する駆動信号が印加されることによって、インクを吐出させる。なお、駆動信号の波形を以下「駆動波形」という。

以下、第１実施形態に係る駆動波形の例を図６及び図７に基づいて説明する。図６は、インクをノズル２５から吐出させるためにヘッドドライバー１００がアクチュエーターに印加する駆動波形の一例を示す。なお、図６に示す駆動波形は、波形データＷＤに基づいて生成される単一の駆動波形である。図６に示す駆動波形Ｄ１がアクチュエーターに印加されることで、ノズル２５からインクが２発吐出される。図７は、駆動波形Ｄ１をアクチュエーターに印加した場合の圧力室５１におけるインク流速及びインク圧力のシミュレーション結果を示すものである。なお、当該シミュレーションは、ＬＣＲ直列共振回路を等価的に用いるものである。
なお、インク流速は、圧力室５１のノズル２５におけるメニスカス面での液体（インク）の速度である。インク流速は、ノズルの開口面（以下「ノズル面」という。）に垂直でインクが吐出する方向を正、ノズル面に垂直でインク室側の方向を負とする値である。また、インク圧力は、ノズル２５におけるメニスカス面での液体（インク）の圧力である。インク圧力は、インク流速と同様に、ノズル面に垂直でインクが吐出する方向を正とし、ノズル面に垂直でインク室側の方向を負とする値である。

第１実施形態に係る駆動波形Ｄ１は、一例として、図６に示すように、パルスＰ１−１、パルスＰ２−１、パルスＰ１−２及びパルスＰ２−２をこの順で含む。パルスＰ１−１及びパルスＰ１−２は、それぞれ、負の電位を印加する単一の矩形波である。パルスＰ２−１及びパルスＰ２−２は、それぞれ、正の電位を印加する単一の矩形波である。したがって、駆動波形Ｄ１は、負電位（ａ）、ゼロ電位（ｂ）、正電位（ｃ）、ゼロ電位（ｄ）、負電位（ｅ）、ゼロ電位（ｆ）、正電位（ｇ）、ゼロ電位（ｈ）の順に電位が変化する波形である。なお、駆動波形Ｄ１は、２つのサイクルから構成される。負電位（ａ）、ゼロ電位（ｂ）、正電位（ｃ）及びゼロ電位（ｄ）から成る、パルスＰ１−１及びパルスＰ２−１を含む部分をサイクルＣ１。負電位（ｅ）、ゼロ電位（ｆ）、正電位（ｇ）及びゼロ電位（ｈ）から成る、パルスＰ１−２及びパルスＰ２−２を含む部分をサイクルＣ２と呼ぶものとする。
パルスＰ１−１は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第１のパルスの一例である。パルスＰ２−１は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第２のパルスの一例である。パルスＰ１−２は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第３のパルスの一例である。パルスＰ２−２は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第４のパルスの一例である。
サイクルＣ１は、第１のサイクルの一例である。サイクルＣ２は、第２のサイクルの一例である。

駆動波形Ｄ１の各部の時間の長さを、説明のために、図６に示すように以下の通り定義する。
パルスＰ１−１のパルス幅、あるいは負電位（ａ）の印加時間は、時間Ｔ１−１である。パルスＰ１−１の印加終了からパルスＰ２−１の印加開始までの時間、あるいはゼロ電位（ｂ）の印加時間は、時間Ｔ３−１である。パルスＰ２−１のパルス幅、あるいは正電位（ｃ）の印加時間は、時間Ｔ２−１である。パルスＰ２−１の印加終了からパルスＰ１−２の印加開始までの時間、あるいはゼロ電位（ｄ）の印加時間は、時間Ｔ４−１である。パルスＰ１−２のパルス幅、あるいは負電位（ｅ）の印加時間は、時間Ｔ１−２である。パルスＰ１−２の印加終了からパルスＰ２−２の印加開始までの時間、あるいはゼロ電位（ｆ）の印加時間は、時間Ｔ３−２である。パルスＰ２−２のパルス幅、あるいは正電位（ｇ）の印加時間は、時間Ｔ２−２である。時間Ｔ４−２は、パルスＰ２−２印加終了後のゼロ電位（ｈ）の印加時間であるが、駆動波形Ｄ１が繰り返し実行される場合は、パルスＰ２−２印加終了から次のパルスＰ１−１までの時間、あるいはゼロ電位（ｈ）の印加時間となる。

時間Ｔ１−１は、圧力室５１の固有振動周期の半分の時間であることが好ましい。なお、圧力室５１の固有振動周期の半分の時間を、１ＡＬ（acoustic length）とする。したがって、時間Ｔ１−１は、１ＡＬであることが好ましい。

パルスＰ１−１の印加によって圧力室５１が拡張する。これによって、圧力室５１内のノズル２５付近に負の圧力が瞬間的に加わる。そして、時間Ｔ１−１経過後、パルスＰ１−１の印加が終了する。これに伴い、圧力室５１は、通常状態に戻る。このとき、圧力室５１には、正の圧力が瞬間的に発生する。この圧力により、ノズル２５のメニスカス面が、吐出方向への前進を開始する。メニスカス面の前進は、パルスＰ１−１の印加終了から１ＡＬ経過するまで継続する。そして、パルスＰ１−１の印加終了から一定時間経過後、インクの液柱がノズル２５から分離される直前となる。なお、液柱は、主液滴に続いてノズル２５から吐出される柱状のインクである。ここで、液柱がノズル２５から分離される直前に、圧力室５１を収縮させる、すなわちパルスＰ２−１が印加開始されることで、インクの液柱を押し出す作用が働く。その結果、液柱が主液滴と共にノズル内のインクと分離する。これにより、液柱が主液滴と一体的に飛翔する。サテライトなどの小液滴の発生原因の１つは、主液滴と分離した液柱であるため、液柱が主液滴と一体的に飛翔することで、小液滴の発生を抑えることができる。したがって、時間Ｔ３−１は、パルスＰ１−１の印加終了から、液柱がノズル２５から分離される直前までの時間であることが好ましい。

時間Ｔ２−１は、パルスＰ２−１の印加開始から、液柱がノズル２５内のインクと分離してノズル２５から吐出され終えるまでに要する時間であることが好ましい。パルスＰ２−１の印加開始から時間Ｔ２−１経過後、パルスＰ２−１の印加が終了する。なお、このとき、図７に示すように残留振動は残った状態である。

時間Ｔ４−１は、パルスＰ２−１の印加終了から圧力室５１内のノズル２５近傍のインク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下になるタイミングまでの時間であることが好ましい。パルスＰ２−１の印加終了から時間Ｔ４−１経過後、サイクルＣ１が終了する。

サイクルＣ１による残留振動が残った状態で、サイクルＣ１の終了に伴いサイクルＣ２が開始される。サイクルＣ２の時間Ｔ１−２は、サイクルＣ２開始時の圧力室５１内のインク圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下になっている場合、サイクルＣ１の時間Ｔ１−１と同様に１ＡＬとすれば良い。しかしながら、サイクルＣ２開始時の圧力室５１内のインク圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下でない場合、時間Ｔ１−２は、時間Ｔ１−１よりも短いことが好ましく、１ＡＬよりも短いことが好ましい。このうち、特に、インク圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値よりも大きく、且つインク圧力が負の値である場合に、時間Ｔ１−２は、時間Ｔ１−１よりも短いことが好ましく、１ＡＬよりも短いことが好ましい。なお、サイクルＣ２開始時の圧力室５１内のインク圧力は、例えば負の値を持つ。時間Ｔ１−２が十分に短ければ、パルスＰ１−２の印加終了時に圧力室５１が拡張状態から通常状態に戻ることにより発生する正の圧力のピーク圧力ＰＰ２が、パルスＰ１−１の印加終了時に発生する正の圧力のピーク圧力ＰＰ１以下となる。ピーク圧力ＰＰ２がピーク圧力ＰＰ１以下であることにより、サイクルＣ２によって吐出されるインクの飛翔速度がサイクルＣ１によって吐出された時点のインクの飛翔速度以下になる。これにより、サイクルＣ２によって吐出された時点のインクがサイクルＣ１によって吐出されるインクに急激に追いつくことを防ぐことができる。そして、このように主液滴が急激に追いつくことを防ぐことで、印刷品質の低下を抑えることができる。したがって、時間Ｔ１−２は、ピーク圧力ＰＰ２がピーク圧力ＰＰ１以下となるような値であることが好ましい。時間Ｔ１−２は、サイクルＣ２によって吐出された時点のインクの飛翔速度がサイクルＣ１によって吐出された時点のインクの飛翔速度以下になるような値であることが好ましい。なお、時間Ｔ１−１の長さに応じて、サイクルＣ１によって吐出された時点の主液滴の吐出速度が変わる。そして、時間Ｔ１−２の長さに応じて、サイクルＣ２によって吐出された時点の主液滴の吐出速度が変わる。

サイクルＣ１のパルスＰ１−１と同様に、パルスＰ１−２の印加終了から一定時間経過したとき、インクの液柱がノズル２５から分離される直前となる。ここで、液柱がノズル２５から分離される直前よりも前に、圧力室５１を収縮させる、すなわちパルスＰ２−２が印加開始されることで、インクの液柱を分離する作用が働く。その結果、液柱は、主液滴から分離される。これにより、液柱は、主液滴とは分離され、圧力室内に引き込まれる。したがって、時間Ｔ３−２は、パルスＰ１−２の印加終了から、液柱がノズル２５から分離される直前よりも前までの時間であることが好ましい。

圧力室５１内のノズル２５近傍のインク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下であるタイミングで、且つ圧力室５１を収縮状態から通常状態にもどすことにより圧力室５１内の圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下になるタイミングでパルスＰ２−２の印加を終了することが好ましい。したがって、時間Ｔ２−２は、パルスＰ２−２の印加開始から、圧力室５１内のノズル２５近傍のインク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下で且つパルスＰ２−２の印加終了により圧力室５１内の圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下となるタイミングであることが好ましい。これにより、図７に示すように残留振動の発生を抑えることができる。

パルスＰ２−２の印加終了に伴い、残留振動の抑制を抑えることができる為、時間Ｔ４−２は、短い方がよく、例えば、波形の最小設定幅とすることが好ましい。

固有振動周期（＝２ＡＬ）は、一例として５．２μ秒である。この場合、前述した条件に基づけば、時間Ｔ１−１は２．６μ秒、時間Ｔ２−１は１．２μ秒、時間Ｔ３−１は３．７μ秒、時間Ｔ４−１は１．２μ秒、時間Ｔ１−２は１．０μ秒、時間Ｔ２−２は０．５μ秒、時間Ｔ３−２は４．６μ秒、時間Ｔ４−２は０．２μ秒となる。

駆動波形Ｄ１（サイクルＣ１とサイクルＣ２との組み合わせ）のパルスを複数回繰り返すことによりマルチドロップによる階調表現を高める手段を講じても良い。サイクルＣ２の終了時は残留振動が抑えられていることから、次のサイクルＣ１をそのまま印加することができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態に係るインクジェット記録装置１の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

以下、第２実施形態に係る駆動波形の例を図８に基づいて説明する。図８は、インクをノズル２５から吐出させるためにヘッドドライバー１００がアクチュエーターに印加する駆動波形の一例を示す。なお、図８に示す駆動波形は、波形データＷＤに基づいて生成される単一の駆動波形である。図８に示す駆動波形Ｄ２がアクチュエーターに印加されることで、ノズル２５からインクが２発吐出される。図９は、駆動波形Ｄ２をアクチュエーターに印加した場合の圧力室５１におけるインク流速及びインク圧力をシミュレーションした結果を示すものである。

第２実施形態に係る駆動波形Ｄ２は、駆動波形Ｄ１と同様にパルスＰ１−３、パルスＰ２−３、パルスＰ１−４及びパルスＰ２−４をこの順で含む。そして、駆動波形Ｄ２は、駆動波形Ｄ１と同様に負電位（ａ２）、ゼロ電位（ｂ２）、正電位（ｃ２）、ゼロ電位（ｄ２）、負電位（ｅ２）、ゼロ電位（ｆ２）、正電位（ｇ２）、ゼロ電位（ｈ２）の順に電位が変化する波形である。駆動波形Ｄ２は、２つのサイクルから構成される。負電位（ａ２）、ゼロ電位（ｂ２）、正電位（ｃ２）及びゼロ電位（ｄ２）から成る、パルスＰ１−３及びパルスＰ２−３を含む部分をサイクルＣ３。負電位（ｅ２）、ゼロ電位（ｆ２）、正電位（ｇ２）及びゼロ電位（ｈ２）から成る、パルスＰ１−４及びパルスＰ２−４を含む部分をサイクルＣ４と呼ぶものとする。
パルスＰ１−３は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第３のパルスの一例である。パルスＰ２−３は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第４のパルスの一例である。パルスＰ１−４は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第１のパルスの一例である。パルスＰ２−４は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第２のパルスの一例である。
サイクルＣ３は、第２のサイクルの一例である。サイクルＣ４は、第１のサイクルの一例である。

駆動波形Ｄ２の各部の時間の長さを、説明のために、図８に示すように以下の通り定義する。
パルスＰ１−３のパルス幅、あるいは負電位（ａ２）の印加時間は、時間Ｔ１−３である。パルスＰ１−３の印加終了からパルスＰ２−３の印加開始までの時間、あるいはゼロ電位（ｂ２）の印加時間は、時間Ｔ３−３である。パルスＰ２−３のパルス幅、あるいは正電位（ｃ２）の印加時間は、時間Ｔ２−３である。パルスＰ２−３の印加終了からパルスＰ１−４の印加開始までの時間、あるいはゼロ電位（ｄ２）の印加時間は、時間Ｔ４−３である。パルスＰ１−４のパルス幅、あるいは負電位（ｅ２）の印加時間は、時間Ｔ１−４である。パルスＰ１−４の印加終了からパルスＰ２−４の印加開始までの時間、あるいはゼロ電位（ｆ２）の印加時間は、時間Ｔ３−４である。パルスＰ２−４のパルス幅、あるいは正電位（ｇ２）の印加時間は、時間Ｔ２−４である。

時間Ｔ１−３は、時間Ｔ１−４よりも短いことが好ましく、１ＡＬよりも短いことが好ましい。時間Ｔ１−３が十分に短ければ、パルスＰ１−３の印加終了時に圧力室５１が拡張状態から通常状態に戻ることにより発生する正の圧力のピーク圧力ＰＰ３が、パルスＰ１−４の印加終了時に発生する正の圧力のピーク圧力ＰＰ４以下となる。ピーク圧力ＰＰ３がピーク圧力ＰＰ４以下であることにより、サイクルＣ３によって吐出された時点のインクの飛翔速度がサイクルＣ４によって吐出された時点のインクの飛翔速度以下になる。時間Ｔ１−３及び時間Ｔ１−４は、ピーク圧力ＰＰ２がピーク圧力ＰＰ１以下となるような値であることが好ましい。時間Ｔ１−３及び時間Ｔ１−４は、サイクルＣ３によって吐出された時点のインクの飛翔速度がサイクルＣ４によって吐出された時点のインクの飛翔速度以下になるような値であることが好ましい。なお、時間Ｔ１−３の長さに応じて、サイクルＣ３によって吐出される主液滴の吐出速度が変わる。そして、時間Ｔ１−４の長さに応じて、サイクルＣ４によって吐出される主液滴の吐出速度が変わる。

第１実施形態のパルスＰ１−１及びパルスＰ１−２と同様に、パルスＰ１−３の印加終了から一定時間経過したとき、インクの液柱がノズル２５から分離される直前となる。ここで、液柱がノズル２５から分離される直前よりも前に、圧力室５１を収縮させる、すなわちパルスＰ２−３が印加開始されることで、インクの液柱を分離する作用が働く。その結果、液柱は、主液滴と分離される。これにより、液柱は、主液滴とは分離され、圧力室内に引き込まれる。したがって、時間Ｔ３−３は、パルスＰ１−３の印加終了から、液柱がノズル２５から分離される直前よりも前までの時間であることが好ましい。

圧力室５１内のノズル２５近傍のインク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下になるタイミングで、且つ圧力室５１を収縮状態から通常状態にもどすことが好ましい。圧力室５１内の圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下になるタイミングでパルスＰ２−３の印加を終了することが好ましい。したがって、時間Ｔ２−３は、パルスＰ２−３の印加開始から、圧力室５１内のノズル２５近傍のインク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下で且つパルスＰ２−３の印加終了により圧力室５１内の圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下となるタイミングであることが好ましい。これにより、残留振動の発生を抑えることができる。

パルスＰ２−３の印加終了時点で残留振動が抑制されるため、時間Ｔ４−３は、短い方がよく、例えば、波形最小設定幅であることが好ましい。パルスＰ２−３の印加終了から時間Ｔ４−３経過後、サイクルＣ３が終了する。

サイクルＣ３の終了に伴いサイクルＣ４が開始される。時間Ｔ１−４は、１ＡＬであることが好ましい。時間Ｔ１−４が１ＡＬであることにより、インクが効率よく吐出される。

サイクルＣ３のパルスＰ１−３などと同様に、パルスＰ１−４の印加終了から一定時間経過したとき、インクの液柱がノズル２５から分離される直前となる。ここで、液柱がノズル２５から分離される直前に、圧力室５１を収縮させる、すなわちパルスＰ２−４が印加開始されることで、インクの液柱を押し出す作用が働く。その結果、液柱が主液滴と共にノズル内のインクと分離する。これにより、液柱が主液滴と一体的に飛翔する。したがって、時間Ｔ３−４は、パルスＰ１−４の印加終了から、液柱がノズル２５から分離される直前までの時間であることが好ましい。

時間Ｔ２−４は、パルスＰ２−４の印加開始から、液柱がノズル２５内のインクと分離してノズル２５から吐出され終えるまでに要する時間であることが好ましい。パルスＰ２−４の印加開始から時間Ｔ２−４経過後、パルスＰ２−４の印加が終了する。

サイクルＣ４は、インク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下で且つインク圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下でないときに終了する。したがって、時間Ｔ４−４は、パルスＰ２−４の印加終了時から、インク流速の大きさがゼロ近傍の所定の値以下で且つインク圧力の大きさがゼロ近傍の所定の値以下でなくなる最初のときまでの時間である。パルスＰ２−４の印加終了から時間Ｔ４−４経過時、駆動信号Ｄ２が終了する。駆動信号Ｄ２が複数回連続して印加される場合、パルスＰ２−４の印加終了から時間Ｔ４−４経過時から次の駆動信号Ｄ２の印加が開始される。ここで、ピーク圧力ＰＰ３がピーク圧力ＰＰ４以下であることにより、サイクルＣ３によって吐出されるインクの吐出時点での飛翔速度がサイクルＣ４によって吐出されるインクの吐出時点での飛翔速度以下になる。したがって、複数の駆動信号Ｄ２が連続する場合、連続する２つの駆動信号Ｄ２のうちの後の駆動信号Ｄ２のサイクルＣ３によって吐出されるインクが、当該連続する２つの駆動信号Ｄ２のうちの先の駆動信号Ｄ２のサイクルＣ４によって吐出されるインクに急激に追いつくことを防ぐことができる。これにより、印刷品質の低下を抑えることができる。

固有振動周期（＝２ＡＬ）は、一例として５．２μ秒である。この場合、前述した条件に基づけば、時間Ｔ１−３は２．０μ秒、時間Ｔ２−３は０．８μ秒、時間Ｔ３−３は３．８μ秒、時間Ｔ４−３は０．２μ秒、時間Ｔ１−４は２．６μ秒、時間Ｔ２−４は１．４μ秒、時間Ｔ３−４は３．８μ秒、時間Ｔ４−４は１．０μ秒となる。

上記の実施形態は以下のような変形も可能である。
上記の実施形態では、駆動素子１８は、シェアモード変形する。しかしながら、駆動素子１８は、シェアモード以外のモードで変形するものであっても良い。

インクジェットヘッド１０は、上記実施形態の他、例えば静電気で振動板を変形させてインクを吐出する構造、あるいはヒーターなどの熱エネルギーを利用してノズルからインクを吐出する構造などであってもよい。これらの場合、当該振動板又はヒーターなどは、圧力室５１の内部に圧力振動を与えるためのアクチュエーターである。

実施形態のインクジェット記録装置１は、画像形成媒体Ｓに、インクによる二次元の画像を形成するインクジェットプリンターである。しかしながら、実施形態のインクジェット記録装置は、これに限られるものではない。実施形態のインクジェット記録装置は、例えば、３Ｄプリンター、産業用の製造機械、又は医療用機械などであっても良い。実施形態のインクジェット記録装置が３Ｄプリンターなどである場合には、実施形態のインクジェット記録装置は、例えば、素材となる物質又は素材を固めるためのバインダーなどをインクジェットヘッドから吐出させることで、立体物を形成する。

実施形態のインクジェット記録装置１は、液体吐出部２を４つ備え、それぞれの液体吐出部２が使用するインクＩの色はシアン、マゼンタ、イエロー又はブラックである。しかしながら、インクジェット記録装置が備える液体吐出部２の数は４つに限定せず、また、複数ではなくても良い。また、それぞれの液体吐出部２が使用するインクＩの色及び特性などは限定しない。
また、液体吐出部２は、透明光沢インク、赤外線又は紫外線等を照射したときに発色するインク、又はその他の特殊インクなども吐出可能である。さらに、液体吐出部２は、インク以外の液体を吐出することができるものであっても良い。なお、液体吐出部２が吐出する液体は、懸濁液などの分散液であっても良い。液体吐出部２が吐出するインク以外の液体としては例えば、プリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体、人工的に組織又は臓器などを形成するための細胞などを含む液体、接着剤などのバインダー、ワックス、又は液体状の樹脂などが挙げられる。

上記実施形態における各数値は、本発明の目的が達成される範囲の誤差が許容される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１……インクジェット記録装置、１０……インクジェットヘッド、１８……駆動素子（アクチュエーター）、１００……ヘッドドライバー、ＷＤ……波形データ

Claims (6)

1. 圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備え、
   前記駆動信号は、第１のサイクルと、前記第１のサイクルの後の第２のサイクルとを含み、
   前記第１のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第２のパルスとをこの順で含み、
   前記第２のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第３のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第４のパルスとをこの順で含み、
   前記第３のパルスは、前記圧力室内のインク流速がゼロ近傍であり、且つ前記圧力室内のインク圧力がゼロ近傍ではないときに印加が開始される、波形生成装置。
2. 圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備え、
   前記駆動信号は、第２のサイクルと、前記第２のサイクルの後の第１のサイクルとを含み、
   前記第１のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第２のパルスとをこの順で含み、
   前記第２のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第３のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第４のパルスとをこの順で含み、
   前記第２のサイクルは、前記圧力室内のインク流速の大きさが第１の規定値以下であり、前記圧力室内のインク圧力の大きさが第２の規定値以下ではないときに印加が終了される、波形生成装置。
3. 前記第３のパルスの印加終了後の前記圧力室内のインク圧力の正のピーク圧力は、前記第１のパルスの印加終了後の前記圧力室内のインク圧力の正のピーク圧力以下である、請求項１又は請求項２に記載の波形生成装置。
4. 前記第４のパルスの印加は、前記圧力室内のインク流速がゼロ近傍であり、印加終了時点での前記圧力室内のインク圧力がゼロ近傍となるときに終了する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の波形生成装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の波形生成装置を備える、インクジェット記録装置。
6. 圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する波形生成装置に用いられる波形データであって、
   前記駆動信号は、第１のサイクル及び第２のサイクルを含み、
   前記第１のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第２のパルスとをこの順で含み、
   前記第２のサイクルは、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第３のパルスと、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第４のパルスとをこの順で含み、
   前記第３のパルスの印加は、前記圧力室内のインク流速がゼロ近傍であり、前記圧力室内のインク圧力がゼロ近傍ではないときに開始する、波形データ。