JP2020082597A - 液体噴射装置および液体噴射装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動信号の周期の短縮と、駆動信号の信号数の削減とを両立する。【解決手段】圧力室内の液体をノズルから噴射させる駆動素子と、前記駆動素子に噴射波形を供給することで液体を前記ノズルから噴射させる動作と、前記噴射波形の一部を前記駆動素子に供給することで、前記ノズルから液体を噴射させずに当該ノズル内の液面を振動させる動作とを実行する駆動部とを具備する液体噴射装置。【選択図】図６

Description

本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。

液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドが従来から提案されている。特許文献１には、複数のノズルのうち液体を噴射しないノズルについて、液体を噴射させずにノズル内の液面に振動（以下「微振動」という）を付与する構成が開示されている。液体噴射ヘッドを駆動する駆動信号には、微振動用の波形と液体を噴射させるための波形とが個別に含まれる。

特開２０１７−１５４４２４号公報

しかし、特許文献１の技術では駆動信号の周期が長くなるという問題がある。また、微振動用の波形と液体を噴射させるための波形とを別系統の駆動信号に設定すると、駆動信号の信号数が増加するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、駆動信号の周期の短縮と駆動信号の信号数の削減とを両立することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の液体噴射装置は、圧力室内の液体をノズルから噴射させる駆動素子と、前記駆動素子に噴射波形を供給することで液体を前記ノズルから噴射させる動作と、前記噴射波形の一部を前記駆動素子に供給することで、前記ノズルから液体を噴射させずに当該ノズル内の液面を振動させる動作とを実行する駆動部とを具備する。

本発明の好適な態様に係る液体噴射装置の駆動方法は、圧力室内の液体をノズルから噴射させる駆動素子を具備する液体噴射装置の駆動方法であって、前記駆動素子に噴射波形を供給することで液体を前記ノズルから噴射させる動作と、前記噴射波形の一部を前記駆動素子に供給することで、前記ノズルから液体を噴射させずに当該ノズル内の液面を振動させる動作とを実行する。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構成図である。 液体噴射装置の機能的な構成を例示するブロック図である。 液体噴射ヘッドの分解斜視図である。 液体噴射ヘッドの断面図である。 圧電素子の断面図である。 駆動信号の説明図である。 駆動部の構成を例示するブロック図である。 デコーダーの動作を表す真理値表である。 噴射状態と非噴射状態との各々における出力信号の説明図である。 第２実施形態に係る駆動信号の説明図である。 駆動部の構成を例示するブロック図である。 デコーダーの動作を表す真理値表である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１００を例示する構成図である。第１実施形態の液体噴射装置１００は、液体の例示であるインクを媒体１２に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体１２として利用される。図１に例示される通り、液体噴射装置１００には、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体噴射装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器１４として利用される。

図１に例示される通り、液体噴射装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体噴射ヘッド２６とを具備する。制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。

移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体噴射ヘッド２６をＸ方向に往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に交差する方向である。具体的には、Ｘ方向とＹ方向とは相互に直交する。第１実施形態の移動機構２４は、液体噴射ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体２４２と、搬送体２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド２６を搬送体２４２に搭載した構成、または、液体容器１４を液体噴射ヘッド２６とともに搬送体２４２に搭載した構成も採用され得る。

液体噴射ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数のノズルから媒体１２に噴射する。搬送機構２２による媒体１２の搬送と搬送体２４２の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド２６が媒体１２にインクを噴射することで、媒体１２の表面に所望の画像が形成される。

図２は、液体噴射装置１００の機能に着目した構成図である。搬送機構２２および移動機構２４の図示は便宜的に省略した。制御ユニット２０は、液体噴射ヘッド２６が複数のノズルＮの各々からインクを噴射する動作を制御する。具体的には、制御ユニット２０は、ノズルからインクを噴射させるための各種の信号および電圧を生成して液体噴射ヘッド２６に供給する。制御ユニット２０が生成する信号および電圧については後述する。

第１実施形態の液体噴射ヘッド２６は、相異なるノズルＮに対応する複数の圧電素子３８と、複数の圧電素子３８の各々を駆動する駆動部６２とを具備する。圧電素子３８は、駆動素子の例示である。複数の圧電素子３８の各々は、駆動部６２から供給される出力信号Ｏに応じてインクを噴射する。なお、駆動部６２を液体噴射ヘッド２６の外部に設置することも可能である。

図３は、液体噴射ヘッド２６の分解斜視図であり、図４は、図３におけるａ−ａ線の断面図である。図３および図４に例示される通り、Ｘ-Ｙ平面に垂直な方向を以下ではＺ方向と表記する。各液体噴射ヘッド２６によるインクの噴射方向がＺ方向に相当する。Ｘ-Ｙ平面は、例えば媒体１２の表面に平行な平面である。

図３および図４に例示される通り、液体噴射ヘッド２６は、Ｙ方向に長尺な略矩形状の流路基板３２を具備する。流路基板３２のうちＺ方向における負側の面上には、圧力室基板３４と振動板３６と複数の圧電素子３８と筐体部４２とが設置される。他方、流路基板３２のうちＺ方向における正側の面上には、ノズル板４６と吸振体４８とが設置される。液体噴射ヘッド２６の各要素は、概略的には流路基板３２と同様にＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。

図３に例示される通り、ノズル板４６は、Ｙ方向に配列する複数のノズルＮが形成された板状部材である。各ノズルＮは、インクが通過する貫通孔である。なお、流路基板３２と圧力室基板３４とノズル板４６とは、例えばシリコン（Ｓi）の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。ただし、液体噴射ヘッド２６の各要素の材料や製法は任意である。Ｙ方向は、複数のノズルＮが配列する方向とも換言され得る。

流路基板３２は、インクの流路を形成するための板状部材である。図３および図４に例示される通り、流路基板３２には、開口部３２２と供給流路３２４と連通流路３２６とが形成される。開口部３２２は、複数のノズルＮにわたり連続するようにＺ方向からの平面視でＹ方向に沿う長尺状の貫通孔である。他方、供給流路３２４および連通流路３２６は、ノズルＮ毎に個別に形成された貫通孔である。また、図４に例示される通り、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面には、複数の供給流路３２４にわたる中継流路３２８が形成される。中継流路３２８は、開口部３２２と複数の供給流路３２４とを連通させる流路である。

筐体部４２は、例えば樹脂材料の射出成形で製造された構造体であり、流路基板３２のうちＺ方向における負側の表面に固定される。図４に例示される通り、筐体部４２には収容部４２２と導入口４２４とが形成される。収容部４２２は、流路基板３２の開口部３２２に対応した外形の凹部であり、導入口４２４は、収容部４２２に連通する貫通孔である。図４から理解される通り、流路基板３２の開口部３２２と筐体部４２の収容部４２２とを相互に連通させた空間が液体貯留室Ｒとして機能する。液体容器１４から供給されて導入口４２４を通過したインクが液体貯留室Ｒに貯留される。吸振体４８は、液体貯留室Ｒの壁面を構成する可撓性のフィルムであり、液体貯留室Ｒ内のインクの圧力変動を吸収する。

図３および図４に例示される通り、圧力室基板３４は、相異なるノズルＮに対応する複数の圧力室Ｃが形成された板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ方向に沿って配列する。各圧力室Ｃは、平面視でＸ方向に沿う長尺状の開口である。Ｘ方向の正側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の供給流路３２４に重なり、Ｘ方向の負側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の連通流路３２６に重なる。

圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面には振動板３６が設置される。振動板３６は、弾性的に変形可能な板状部材である。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Ｃに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板３４と振動板３６の一部または全部とを一体に形成してもよい。

図４から理解される通り、流路基板３２と振動板３６とは、各圧力室Ｃの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Ｃは、流路基板３２と振動板３６との間に位置し、当該圧力室Ｃ内に充填されたインクに圧力を付与するための空間である。液体貯留室Ｒに貯留されたインクは、中継流路３２８から各供給流路３２４に分岐して複数の圧力室Ｃに並列に供給および充填される。以上の説明から理解される通り、振動板３６は、圧力室Ｃの壁面の一部を構成する。

図３および図４に例示される通り、振動板３６のうち圧力室Ｃとは反対側の表面には、相異なるノズルＮに対応する複数の圧電素子３８が設置される。各圧電素子３８は、振動板３６を振動させるアクチュエーターであり、平面視でＸ方向に沿う長尺状に形成される。複数の圧電素子３８は、複数の圧力室Ｃにそれぞれ対応するようにＹ方向に配列する。

図５は、任意の１個の圧電素子３８の断面図である。図５に例示される通り、圧電素子３８は、第１電極３８１と圧電体層３８２と第２電極３８３とが積層された薄膜型の圧電素子である。第１電極３８１は、圧電素子３８毎に相互に離間して振動板３６の面上に形成された個別電極である。駆動部６２から出力された出力信号Ｏは第１電極３８１に供給される。圧電体層３８２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性の圧電材料により第１電極３８１の面上に形成される。第２電極３８３は、圧電体層３８２の面上に形成される。第１実施形態の第２電極３８３は、複数の圧電素子３８にわたり連続する帯状の共通電極である。第２電極３８３には所定の基準電圧Ｖbsが印加される。

圧電素子３８の変形に連動して振動板３６が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、圧力室Ｃに充填されたインクが連通流路３２６とノズルＮとを通過して噴射される。図４に例示される通り、振動板３６の表面には、例えば配線基板５０が接合される。配線基板５０は、制御ユニット２０と液体噴射ヘッド２６とを電気的に接続するための複数の配線が形成された実装部品である。図２の駆動部６２は、例えばＩＣチップの形態で配線基板５０に実装される。例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板５０が好適に採用される。

図６は、制御ユニット２０が生成する信号の説明図である。制御ユニット２０から駆動部６２に供給される駆動信号ＣＯＭxは、液体噴射ヘッド２６によるインクの噴射に利用される電圧信号である。具体的には、駆動部６２から各圧電素子３８に供給される出力信号Ｏの生成に駆動信号ＣＯＭxが利用される。圧力室Ｃの容積は、駆動部６２から供給される出力信号Ｏの電圧値に応じて変化する。具体的には、駆動部６２から供給される電圧が低いほど圧力室Ｃの容積が増加し、駆動部６２から供給される電圧が高いほど圧力室Ｃの容積が減少するように、圧電素子３８は変位する。すなわち、圧電素子３８の第１電極３８１の電圧が低下するほど圧力室Ｃ内の圧力は低下し、当該電圧が上昇するほど圧力室Ｃ内の圧力は上昇する。第１実施形態の駆動部６２は、インクをノズルＮから噴射させる噴射時と、インクをノズルＮから噴射させない非噴射時とで異なる出力信号Ｏを圧電素子３８に供給する。具体的には、噴射時にはノズルＮからインクを噴射させる出力信号Ｏが圧電素子３８に供給され、非噴射時にはノズルＮ内のインクを微振動させる出力信号Ｏが圧電素子３８に供給される。

図６に例示される通り、第１実施形態の駆動信号ＣＯＭxは、所定の電圧Ｖcを基準として電圧が変化する電圧信号であり、所定の周期Ｔ毎に噴射波形Ｗxを含む。噴射波形Ｗxは、ノズルＮからインクを噴射させるパルス波形である。第１実施形態の噴射波形Ｗxは、第１波形Ｗ1と、第１波形Ｗ1の後に位置する第２波形Ｗ2とを含む。第１波形Ｗ1は、圧力室Ｃを膨張させた後に収縮させる波形である。他方、第２波形Ｗ2は、圧力室Ｃを収縮させた後に膨張させる波形である。

第１実施形態の第１波形Ｗ1は、区間Ｑa1と区間Ｑa2と区間Ｑa3とを、前方から後方にかけて以上の順番で包含する台形波である。区間Ｑa1は、所定の電圧Ｖcから低位側の電圧値ＶLまで電圧が経時的に低下する区間である。したがって、区間Ｑa1の供給により圧電素子３８は圧力室Ｃを膨張させる。区間Ｑa2は、電圧が電圧値ＶLに保持される区間である。区間Ｑa3は、電圧が電圧値ＶLから電圧Ｖcまで経時的に上昇する区間である。すなわち、区間Ｑa1と区間Ｑa3とでは電圧が逆方向に変化する。したがって、区間Ｑa3の供給により圧電素子３８は圧力室Ｃを収縮させる。図６に例示される通り、第２電極３８３に印加される基準電圧Ｖbsは、第１波形Ｗ1における電圧の変動範囲内の電圧（ＶL＜Ｖbs＜Ｖc）である。

第１実施形態の第２波形Ｗ2は、区間Ｑb1と区間Ｑb2と区間Ｑb3とを、前方から後方にかけて以上の順番で包含する台形波である。区間Ｑb1は、電圧Ｖcから高位側の電圧値ＶHまで電圧が経時的に上昇する区間である。したがって、区間Ｑb1の供給により圧電素子３８は圧力室Ｃを収縮させる。区間Ｑb1における電圧の変化率は、区間Ｑa3における電圧の変化率よりも小さい。区間Ｑb2は、電圧が電圧値ＶHに保持される区間である。区間Ｑb3は、電圧が電圧値ＶHから電圧Ｖcまで経時的に低下する区間である。すなわち、区間Ｑb1と区間Ｑb3とでは電圧が逆方向に変化する。したがって、区間Ｑb3の供給により圧電素子３８は圧力室Ｃを膨張させる。第１実施形態では、第２波形Ｗ2における電圧の変化幅Ｐ2（Ｐ2＝ＶH−Ｖc）は、第１波形Ｗ1における電圧の変化幅Ｐ1（Ｐ1＝Ｖc−ＶL）よりも小さい。なお、第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2とは、台形波に限定されない。例えば、矩形波を第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2として利用してもよい。

図６に例示される通り、第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2との間には電圧Ｖcに維持される区間（以下「中間区間」という）Ｗmが存在する。中間区間Ｗmは、第１波形Ｗ1の終点から第２波形Ｗ2の始点までの区間である。第１実施形態の噴射波形Ｗxは、第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2と中間区間Ｗmとで構成される。

図２に例示される通り、駆動部６２には、駆動信号ＣＯＭxのほかに、入力データＤとクロック信号ＣＫとラッチ信号ＬＡＴと制御信号ＣＨとが、制御ユニット２０から供給される。複数のノズルＮにそれぞれ対応する複数の入力データＤが時系列に駆動部６２に供給される。各ノズルＮの入力データＤは、当該ノズルＮからインクを噴射するか否かを指示するデータである。クロック信号ＣＫは、駆動信号ＣＯＭxの１周期Ｔよりも十分に短い周期でレベルが変動する信号である。

図６には、ラッチ信号ＬＡＴと制御信号ＣＨとが図示されている。ラッチ信号ＬＡＴは、駆動信号ＣＯＭxの１周期Ｔに相当する周期でパルスが設定された信号である。図６に例示される通り、周期Ｔの始点おいてパルスが立ち上がるように設定される。ラッチ信号ＬＡＴにおいて相前後する２個のパルスの間の期間が周期Ｔに相当する。図６に例示される通り、周期Ｔは第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とに区分される。第２期間Ｔ2は第１期間Ｔ1の直後の期間である。前述の中間区間Ｗmは第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との双方にわたる。制御信号ＣＨは、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との境界点を指定する信号である。図６に例示される通り、制御信号ＣＨが指定する境界点は、噴射波形Ｗxの中間区間Ｗmに位置する。具体的には、周期Ｔのうち第２期間Ｔ2の始点において、制御信号ＣＨのパルスが立ち上がることで境界点が指定される。

図７は、駆動部６２の構成を例示するブロック図である。図７に例示される通り、駆動部６２は、シフトレジスター６２１とラッチ回路６２３とデコーダー６２５とスイッチ６２７xとを圧電素子３８毎に具備する。シフトレジスター６２１は、クロック信号ＣＫの周期毎に入力データＤを後段にシフトすることで、圧電素子３８毎に入力データＤを分配する。ラッチ回路６２３は、シフトレジスター６２１から出力される入力データＤを、ラッチ信号ＬＡＴにより規定されるタイミングで取り込んで出力する。デコーダー６２５は、ラッチ回路６２３が出力する入力データＤから選択信号Ｓxを生成する。ラッチ信号ＬＡＴと制御信号ＣＨとにより規定される時点において選択信号Ｓxのレベルが決定される。具体的には、各周期Ｔ内の第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の各々の始点において選択信号Ｓxのレベルが決定される。

図８は、デコーダー６２５の動作を表す真理値表である。入力データＤがインクの噴射を指示する場合、デコーダー６２５は第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の双方において選択信号Ｓxをハイレベルに設定する。入力データＤがインクの非噴射を指示する場合、デコーダー６２５は、第１期間Ｔ1では選択信号Ｓxをローレベルに設定し、第２期間Ｔ2では選択信号Ｓxをハイレベルに設定する。

図７に例示される通り、スイッチ６２７xは、デコーダー６２５の出力端子と圧電素子３８の第１電極３８１との間に介在する。スイッチ６２７xの制御端子には、デコーダー６２５から出力された選択信号Ｓxが供給される。各スイッチ６２７xは、例えばトランスファーゲートで構成され、駆動信号ＣＯＭxを圧電素子３８に供給するか否かを選択信号Ｓxに応じて切替える。選択信号Ｓxがハイレベルに設定されている場合、スイッチ６２７xはオン状態に制御され、選択信号Ｓxがローレベルに設定されている場合、スイッチ６２７xはオフ状態に制御される。すなわち、選択信号Ｓxは、スイッチ６２７xのオン／オフを制御するための信号である。

図９は、噴射状態と非噴射状態との各々における出力信号Ｏの説明図である。入力データＤがインクの噴射を指示する場合、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の双方においてスイッチ６２７xがオン状態に制御され、圧電素子３８に駆動信号ＣＯＭxが供給される。すなわち、１個の周期Ｔ内における第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2の双方を含む噴射波形Ｗxが出力信号Ｏとして圧電素子３８に供給される。他方、入力データＤがインクの非噴射を指示する場合、第２期間Ｔ2においてはスイッチ６２７xがオン状態に制御されることで圧電素子３８に駆動信号ＣＯＭxが供給され、第１期間Ｔ1ではスイッチ６２７xがオフ状態に制御されることで圧電素子３８に対する駆動信号ＣＯＭxの供給は停止される。したがって、第１期間Ｔ1内では電圧Ｖcに維持され、かつ、第２期間Ｔ2に第２波形Ｗ2を含む出力信号Ｏが、圧電素子３８に供給される。すなわち、噴射波形Ｗxの一部である第２波形Ｗ2が圧電素子３８に供給される。以上の説明から理解される通り、第１実施形態では、噴射波形Ｗxのうち制御信号ＣＨにより指定される境界点の後方に位置する第２波形Ｗ2が圧電素子３８に供給される。第１電極３８１に出力信号Ｏが供給されることで、圧電素子３８が駆動される。

噴射波形Ｗxが圧電素子３８に供給された場合、圧電素子３８の変形に連動して圧力室Ｃ内の圧力が変動し、圧力室Ｃ内のインクが連通流路３２６を通過してノズルＮから噴射される。すなわち、第１波形Ｗ1および第２波形Ｗ2の双方を含む噴射波形Ｗxは、ノズルＮからインクを噴射させる波形である。他方、圧電素子３８に第１波形Ｗ1が供給されずに第２波形Ｗ2が供給された場合、圧電素子３８の変形に連動して圧力室Ｃ内の圧力は変動するが、ノズルＮからインクは噴射されない。すなわち、第２波形Ｗ2は、ノズルＮからインクを噴射させずに当該ノズルＮ内の液面に微振動を付与する。微振動によりインクが攪拌される結果、ノズルＮの近傍にあるインクの増粘が低減される。以上の説明から理解される通り、駆動部６２は、圧電素子３８に噴射波形Ｗxを供給することでインクをノズルＮから噴射させる動作と、噴射波形Ｗxの一部を圧電素子３８に供給することで、ノズルＮ内の液面を微振動させる動作とを実行する。

第１実施形態では、液体をノズルＮから噴射させるために利用される噴射波形Ｗxの一部を圧電素子３８に供給することで、ノズルＮ内の液面が微振動する。したがって、微振動用の波形と噴射波形Ｗxとが１系統の駆動信号ＣＯＭxに個別に設定される構成と比較して、駆動信号ＣＯＭxの周期Ｔを短くすることができる。また、微振動用の波形と噴射波形Ｗxとが別系統の駆動信号に設定される構成と比較して、駆動信号の信号数を削減できる。以上の説明から理解される通り、液体をノズルＮから噴射させるために利用される噴射波形Ｗxの一部を微振動用の波形として利用する第１実施形態の構成によれば、駆動信号の周期Ｔの短縮と、駆動信号の信号数の削減とを両立できる。

第１実施形態では、圧力室Ｃを膨張させた後に収縮させる第１波形Ｗ1と、当該第１波形Ｗ1の後に位置し、圧力室Ｃを収縮させた後に膨張させる第２波形Ｗ2とを噴射波形Ｗxが含み、当該第２波形Ｗ2が微振動のために利用される。すなわち、第２波形Ｗ2の前に第１波形Ｗ1が位置するから、第２波形Ｗ2における電圧の変化幅Ｐ2を抑制した場合でも噴射波形Ｗxの供給によりインクを噴射させることができる。また、第２波形Ｗ2における電圧の変化幅Ｐ2を抑制することで、微振動において第２波形Ｗ2の供給による誤噴射の可能性を低減できる。

第２波形における電圧の変化幅Ｐ2が第１波形Ｗ1における電圧の変化幅Ｐ1よりも小さい第１実施形態の構成によれば、微振動において第２波形Ｗ2の供給による誤噴射の可能性を低減できる。また、第２波形Ｗ2のうち圧力室Ｃを収縮させる区間Ｑb1における電圧の変化率が、第１波形Ｗ1のうち圧力室Ｃを収縮させる区間Ｑa3における電圧の変化率よりも小さいから、微振動において第２波形Ｗ2の供給による誤噴射の可能性を低減できる。

第１実施形態では、第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2との間に位置する定電圧の中間区間Ｗm内に、制御信号ＣＨにより指定される境界点が位置するから、中間区間Ｗm内において境界点の時間軸上の位置に誤差が発生した場合でも、圧電素子３８に対して第２波形Ｗ2の全体を適切に供給することが可能である。また、第１波形Ｗ1における電圧の変動範囲内の基準電圧Ｖbsが圧電素子３８の第２電極３８３に供給されるから、インクの液面を適切に微振動させるための第２波形Ｗ2における電圧の変化幅Ｐ2を抑制することができる。したがって、特に微振動が継続する状態において消費電力を低減できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について以下に説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

第２実施形態では、２種類の駆動信号ＣＯＭを利用して、相異なる複数の噴射量の何れかでノズルＮからインクを噴射させる動作と、異なる複数の強度の何れかで微振動させる動作とを実行する。

図１０は、第２実施形態の制御ユニット２０が生成する駆動信号ＣＯＭxおよび駆動信号ＣＯＭyの説明図である。駆動信号ＣＯＭxは第１実施形態と同様の信号である。図１０に例示される通り、駆動信号ＣＯＭyは、電圧Ｖcを基準として電圧が変化する電圧信号であり、噴射波形Ｗyを所定の周期Ｔ毎に含む。噴射波形Ｗyは、第３波形Ｗ3と中間区間Ｗmと第４波形Ｗ4とを前方から後方にかけて以上の順番で包含する。駆動信号ＣＯＭyのうち第１期間Ｔ1に対応する区間に第３波形Ｗ3が含まれ、駆動信号ＣＯＭyのうち第２期間Ｔ2に対応する区間に第４波形Ｗ4が含まれる。中間区間Ｗmは、電圧Ｖcに維持される区間である。噴射波形Ｗxの中間区間Ｗmと噴射波形Ｗyの中間区間Ｗmとは時間軸上で一致する。

第３波形Ｗ3は、区間Ｑc1と区間Ｑc2と区間Ｑc3とを、前方から後方にかけて以上の順番で包含する。区間Ｑc1は、電圧Ｖcから低位側の電圧値ＶLまで電圧が経時的に低下する区間である。区間Ｑc2は、電圧が電圧値ＶLに保持される区間である。区間Ｑc3は、電圧が電圧値ＶLから電圧Ｖcまで経時的に上昇する区間である。第３波形Ｗ3の区間Ｑc1および区間Ｑc3における電圧の変化率は、噴射波形Ｗxの第１波形Ｗ1の区間Ｑa1および区間Ｑa3における電圧の変化率よりも大きい。

第４波形Ｗ4は、区間Ｑd1と区間Ｑd2と区間Ｑd3とを、前方から後方にかけて以上の順番で包含する。区間Ｑd1は、電圧Ｖcから高位側の電圧値ＶHまで電圧が経時的に上昇する区間である。区間Ｑd1における電圧の変化率が区間Ｑc3における電圧の変化率よりも小さくなるように設定する。区間Ｑd2は、電圧が電圧値ＶHに保持される区間である。区間Ｑd3は、電圧が電圧値ＶHから電圧Ｖcまで経時的に低下する区間である。第４波形Ｗ4における電圧の変化幅Ｐ4（Ｐ4＝ＶH−Ｖc）は、第３波形Ｗ3における電圧の変化幅Ｐ3（Ｐ3＝Ｖc−ＶL）よりも小さい。第４波形Ｗ4は、噴射波形Ｗxの第２波形Ｗ2と同様に、ノズルＮ内のインクの微振動に利用される。第４波形Ｗ4の電圧の変化幅Ｐ4は、第２波形Ｗ2の電圧の変化幅Ｐ2よりも小さい。また、第４波形Ｗ4の区間Ｑd1および区間Ｑd3における電圧の変化率は、第２波形Ｗ2の区間Ｑb1および区間Ｑb3における電圧の変化率よりも小さい。

図１１は、第２実施形態に係る駆動部６２の一部の構成を例示するブロック図であり、図１２は、デコーダー６２５の動作を表す真理値表である。なお、図１１においてシフトレジスター６２１およびラッチ回路６２３の図示は便宜的に省略した。図１１に例示される通り、第２実施形態のデコーダー６２５は、ラッチ回路６２３が出力する入力データＤから選択信号Ｓxと選択信号Ｓyとを生成する。選択信号Ｓxは、スイッチ６２７xをオン／オフするための信号であり、選択信号Ｓyは、スイッチ６２７yをオン／オフするための信号である。第２実施形態の駆動部６２は、駆動信号ＣＯＭxを圧電素子３８に供給するか否かを選択信号Ｓxに応じて切り換えるスイッチ６２７xと、駆動信号ＣＯＭyを圧電素子３８に供給するか否かを選択信号Ｓyに応じて切り換えるスイッチ６２７yとを具備する。

図１２に例示される通り、第２実施形態の入力データＤは、噴射または非噴射を指示する。噴射については、相異なる複数の噴射量の何れかが入力データＤにより指示される。具体的には、大ドット、中ドットおよび小ドットの何れかが指示される。他方、非噴射については、強度が異なる複数の微振動の何れかが入力データＤにより指示される。具体的には、第１微振動と、第１微振動よりも弱い第２微振動との何れかが指示される。

第２実施形態の駆動部６２は、入力データＤに応じて、第１噴射動作と第２噴射動作と第３噴射動作と第１微振動動作と第２微振動動作との何れかを周期Ｔ毎に実行する。第１噴射動作では、駆動部６２は、大ドットに相当する第１噴射量のインクをノズルＮから噴射させる。具体的には、図１２から理解されるように、第１期間Ｔ1においては、選択信号Ｓxがハイレベルに設定され、選択信号Ｓyがローレベルに設定される。また、第２期間Ｔ2においては、選択信号Ｓxがハイレベルに設定され、選択信号Ｓyがローレベルに設定される。したがって、第１期間Ｔ1では第１波形Ｗ1が圧電素子３８に供給され、第２期間Ｔ2では第２波形Ｗ2が圧電素子３８に供給される。

第２噴射動作では、中ドットに相当する第２噴射量のインクをノズルＮから噴射させる。具体的には、図１２から理解されるように、第１期間Ｔ1においては、選択信号Ｓxがハイレベルに設定され、選択信号Ｓyがローレベルに設定される。また、第２期間Ｔ2においては、選択信号Ｓxがローレベルに設定され、選択信号Ｓyがハイレベルに設定される。したがって、第１期間Ｔ1では第１波形Ｗ1が圧電素子３８に供給され、第２期間Ｔ2では第４波形Ｗ4が圧電素子３８に供給される。

第３噴射動作では、小ドットに相当する第３噴射量のインクをノズルＮから噴射させる。具体的には、図１２から理解されるように、第１期間Ｔ1においては、選択信号Ｓxがローレベルに設定され、選択信号Ｓyがハイレベルに設定される。また、第２期間Ｔ2においては、選択信号Ｓxがハイレベルに設定され、選択信号Ｓyがローレベルに設定される。したがって、第１期間Ｔ1では第３波形Ｗ3が圧電素子３８に供給され、第２期間Ｔ2では第２波形Ｗ2が圧電素子３８に供給される。

第１微振動動作では、図１２から理解される通り、第１期間Ｔ1おいては、選択信号Ｓxおよび選択信号Ｓyの双方がローレベルに設定される。第２期間Ｔ2においては、選択信号Ｓxはハイレベルに設定され、選択信号Ｓyはローレベルに設定される。したがって、第２波形Ｗ2が圧電素子３８に供給される。第２微振動動作では、図１２から理解される通り、第１期間Ｔ1おいては、選択信号Ｓxおよび選択信号Ｓyの双方がローレベルに設定される。第２期間Ｔ2においては、選択信号Ｓxはローレベルに設定され、選択信号Ｓyはハイレベルに設定される。したがって、第４波形Ｗ4が圧電素子３８に供給される。

以上の説明から理解される通り、第１噴射動作は、第１波形Ｗ1または第３波形Ｗ3と第２波形Ｗ2または第４波形Ｗ4との組合せを圧電素子３８に供給することで、第１噴射量のインクをノズルＮから噴射させる動作である。第２噴射動作は、第１波形Ｗ1または第３波形Ｗ3と第２波形Ｗ2または第４波形Ｗ4とについて第１噴射動作とは異なる組合せを圧電素子３８に供給することで、第２噴射量のインクをノズルＮから噴射させる動作である。第３噴射動作は、第１波形Ｗ1または第３波形Ｗ3と第２波形Ｗ2または第４波形Ｗ4とについて第１噴射動作および第２噴射動作とは異なる組合せを圧電素子３８に供給することで、第３噴射量のインクをノズルＮから噴射させる動作である。また、第１微振動動作は、噴射波形Ｗxの一部である第２波形Ｗ2を圧電素子３８に供給することで圧力室Ｃ内に微振動を発生させる動作であり、第２微振動動作は、噴射波形Ｗyの一部である第４波形Ｗ4を圧電素子３８に供給することで、第１微振動動作とは異なる強度の微振動を圧力室Ｃ内に発生させる動作である。

第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。第２実施形態では、２種類の噴射波形Ｗを利用することで、強度が相違する複数の微振動動作が可能である。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）前述の各形態では、噴射波形Ｗxの一部である第２波形Ｗ2を微振動のために利用したが、噴射波形Ｗxの一部である第１波形Ｗ1を微振動のために利用してもよい。以上の説明から理解される通り、駆動部６２は、噴射波形Ｗxの一部を圧電素子３８に供給することでノズルＮ内の液面を微振動させる動作を実行する。ノズルＮ内の液面を微振動させることが可能であれば、噴射波形Ｗxのうち圧電素子３８に供給する部分は任意である。なお、噴射波形Ｗyについても同様に、ノズルＮ内の液面を微振動させることが可能であれば、噴射波形Ｗyのうち圧電素子３８に供給する部分は任意である。

（２）前述の各形態では、第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2と中間区間Ｗmとを噴射波形Ｗxが含んだが、噴射波形Ｗxの構成は以上の例示に限定されない。例えば、第１波形Ｗ1と第２波形Ｗ2と中間区間Ｗmとは異なる波形を噴射波形Ｗxが含んでもよい。また、中間区間Ｗmを省略してもよい。噴射波形Ｗyについても同様に、第２実施形態で例示した構成には限定されない。

（３）前述の各形態において、第１波形Ｗ1は区間Ｑa1−Ｑa3で構成されたが、第１波形Ｗ1の構成は以上の例示に限定されない。例えば、区間Ｑa1−Ｑa3以外の区間を第１波形Ｗ1が含んでもよい。同様に、第２波形Ｗ2、第３波形Ｗ3および第４波形Ｗ4についても前述の各形態で例示した構成に限定されない。

（４）圧力室Ｃの内部に圧力を付与する要素（駆動素子）は、前述の各形態で例示した圧電素子３８に限定されない。例えば、加熱により圧力室Ｃの内部に気泡を発生させて圧力を変動させる発熱素子を駆動素子として利用することも可能である。以上の例示から理解される通り、駆動素子は、液体を噴射するための要素（典型的には圧力室Ｃの内部に圧力を付与する要素）として包括的に表現され、動作方式（圧電方式／熱方式）や具体的な構成の如何は不問である。

（５）前述の各形態では、圧電素子３８に供給される駆動信号ＣＯＭの電圧が低いほど圧力室Ｃが膨張する構成を例示したが、駆動信号ＣＯＭの電圧の高低と圧力室Ｃの膨張／収縮との関係は以上の例示に限定されない。例えば、圧電素子３８に供給される駆動信号ＣＯＭの電圧が低いほど圧力室Ｃが収縮するように圧電素子３８が変位する構成も採用される。

（６）前述の各形態では、第１電極３８１が個別電極であり第２電極３８３が共通電極である構成を例示したが、第１電極３８１を、複数の圧電素子３８にわたり連続する共通電極とし、第２電極３８３を、圧電素子３８毎に独立した個別電極としてもよい。また、第１電極３８１および第２電極３８３の双方を個別電極としてもよい。

（７）前述の各形態では、液体噴射ヘッド２６を搭載した搬送体２４２を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。

（８）前述の各形態で例示した液体噴射装置１００は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１００…液体噴射装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２２…搬送機構、２４…移動機構、２４２…搬送体、２４４…搬送ベルト、２６…液体噴射ヘッド、３２…流路基板、３２２…開口部、３２４…供給流路、３２６…連通流路、３２８…中継流路、３４…圧力室基板、３６…振動板、３８…圧電素子、３８１…第１電極、３８２…圧電体層、３８３…第２電極、４２…筐体部、４２２…収容部、４２４…導入口、４６…ノズル板、４８…吸振体、５０…配線基板、６２…駆動部。

Claims (8)

1. 圧力室内の液体をノズルから噴射させる駆動素子と、
   前記駆動素子に噴射波形を供給することで液体を前記ノズルから噴射させる動作と、前記噴射波形の一部を前記駆動素子に供給することで、前記ノズルから液体を噴射させずに当該ノズル内の液面を振動させる動作とを実行する駆動部と
   を具備する液体噴射装置。
2. 前記噴射波形は、前記圧力室を膨張させた後に収縮させる第１波形と、当該第１波形の後に位置し、前記圧力室を収縮させた後に膨張させる第２波形とを含み、
   前記第２波形を前記噴射波形の一部として前記駆動素子に供給する
   請求項１の液体噴射装置。
3. 前記第２波形における電圧の変化幅は、前記第１波形における電圧の変化幅よりも小さい
   請求項２の液体噴射装置。
4. 前記第２波形のうち前記圧力室を収縮させる区間における電圧の変化率は、前記第１波形のうち前記圧力室を収縮させる区間における電圧の変化率よりも小さい
   請求項２または請求項３の液体噴射装置。
5. 前記噴射波形は、前記第１波形と前記第２波形との間に位置する定電圧の中間区間を含み、
   前記駆動部は、前記噴射波形のうち制御信号により指定される境界点の後方に位置する前記第２波形を前記噴射波形の一部として前記駆動素子に供給し、
   前記境界点は、前記中間区間に位置する
   請求項２から請求項４の何れかの液体噴射装置。
6. 前記噴射波形は、前記圧力室を膨張させた後に収縮させる第１波形と、当該第１波形の後に位置し、前記圧力室を収縮させた後に膨張させる第２波形とを含み、
   前記第１波形を前記噴射波形の一部として前記駆動素子に供給する
   請求項１の液体噴射装置。
7. 前記駆動素子は、前記噴射波形が供給される第１電極と基準電圧が供給される第２電極とを含み、
   前記基準電圧は、前記第１波形における電圧の変動範囲内の電圧である
   請求項１から請求項６の何れかの液体噴射装置。
8. 圧力室内の液体をノズルから噴射させる駆動素子を具備する液体噴射装置の駆動方法であって、
   前記駆動素子に噴射波形を供給することで液体を前記ノズルから噴射させる動作と、前記噴射波形の一部を前記駆動素子に供給することで、前記ノズルから液体を噴射させずに当該ノズル内の液面を振動させる動作とを実行する
   液体噴射装置の駆動方法。

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