JP2021011108A - 液体を吐出する装置、駆動波形生成装置、ヘッド駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サテライトを抑制する。【解決手段】駆動波形Ｖａは、時系列で連続して生成される、圧力室１０６の液体を吐出されない程度に加圧する非吐出パルスＰ１と、圧力室１０６の液体を吐出させる程度に加圧する吐出パルスＰ２とで構成され、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２との時間間隔Ｔｄは、液体吐出ヘッド１００の圧力室１０６の固有振動周期（共振周期）をＴｃとするとき、Ｔｃ−０．２Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．４５Ｔｃの範囲内と、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１は、吐出パルスＰ２で吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−１０％〜＋１０％の範囲内である。【選択図】図６

Description

本発明は液体を吐出する装置、駆動波形生成装置、ヘッド駆動方法に関する。

液体吐出ヘッドから液体を吐出するとき、主滴の吐出に伴って生じる尾引きによるサテライト滴を抑制することが求められる。

従来、主滴を吐出させる駆動パルスの収縮波形要素の後段にサテライト滴の速度を速くして尾引きを短くするサテライト短縮波形を配置した駆動波形が知られている（特許文献１）。

また、補助パルス印加後に主パルスを印加する構成であって、補助パルスと主パルスとの時間間隔Ｔｄが残留圧力波の周期Ｔに対して、１／２Ｔの整数倍、例えばＴ〜（３／２）Ｔとするものが知られている（特許文献２）。

特許第５７１２７１０号公報 特開２００２−３２６３５７号公報

しかしながら、更なるサテライトの抑制が求められている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、サテライトを抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
液体吐出ヘッドに与える複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段を備え、
前記駆動波形は、液体を吐出させない非吐出パルスと、液体を吐出させる吐出パルスとを時系列で連続して含み、
前記非吐出パルスの波高値をＶｐ１、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔をＴｄ、前記液体吐出ヘッドの圧力室の固有振動周期をＴｃとするとき、
前記時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．２Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．４５Ｔｃの範囲内であり、
前記非吐出パルスの波高値Ｖｐ１は、前記吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−１０％〜＋１０％の範囲内である
構成とした。

本発明によれば、サテライトを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。 同印刷装置の吐出ユニットの平面説明図である。 ヘッドの一例のノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同印刷装置のヘッド駆動制御装置に係る部分のブロック説明図である。 本発明の第１実施形態における駆動波形の説明に供する説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と滴速度と滴量の関係の一例を示す説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と吐出パルスの波高値の関係の一例を示す説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と吐出パルスの波高値及びサテライト滴の滴速度の変化の一例を示す説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と吐出パルスの波高値及びサテライト滴の滴速度の変化の一例を示す説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と吐出パルスの波高値及びサテライト滴の滴速度の変化の一例を示す説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と吐出パルスの波高値及びサテライト滴の滴速度の変化の一例を示す説明図である。 同じく非吐出パルスの波高値と吐出パルスの波高値及びサテライト滴の滴速度の変化の一例を示す説明図である。 同じくサテライトレスとなる非吐出パルスの波高値の最大値、最小値と、その電圧比率の関係の一例を示す説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 単純Ｐｕｌｌ波形を使用した場合の電圧特性を示す説明図である。 非吐出パルスと吐出パルスの時間間隔を固有振動周期としたときの電圧特性を示す説明図である。 本発明の第２実施形態におけるサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態におけるサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。 同じくサテライトレスとなる時間間隔Ｔｄ及び非吐出パルスの波高値の説明に供する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は同印刷装置の概略説明図、図２は同印刷装置の吐出ユニットの平面説明図である。

印刷装置１は、液体を吐出する装置であり、シート材Ｐを搬入する搬入部１０と、前処理部２０と、印刷部３０と、乾燥部４０と、搬出部５０とを備えている。印刷装置１は、搬入部１０から搬入（供給）されるシート材Ｐに対し、前処理手段である前処理部２０で必要に応じて前処理液を付与（塗布）し、印刷部３０で液体を付与して所要の印刷を行い、乾燥部４０でシート材Ｐに付着した液体を乾燥させた後、シート材Ｐを搬出部５０に排出する。

搬入部１０は、複数のシート材Ｐを収容する搬入トレイ１１（下段搬入トレイ１１Ａ、上段搬入トレイ１１Ｂ）と、搬入トレイ１１からシート材Ｐを１枚ずつ分離して送り出す給送装置１２（１２Ａ、１２Ｂ）とを備え、シート材Ｐを前処理部２０に供給する。

前処理部２０は、例えばインクを凝集させ、裏写りを防止する作用効果を有する処理液をシート材Ｐの印刷面に付与する処理液付与手段である塗布部２１などを備えている。

印刷部３０は、シート材Ｐを周面に担持して回転する担持部材（回転部材）であるドラム３１と、ドラム３１に担持されたシート材Ｐに向けて液体を吐出する液体吐出部３２を備えている。

また、印刷部３０は、前処理部２０から送り込まれたシート材Ｐを受け取ってドラム３１との間でシート材Ｐを渡す渡し胴３４と、ドラム３１によって搬送されたシート材Ｐを受け取って乾燥部４０に渡す受け渡し胴３５を備えている。

前処理部２０から印刷部３０へ搬送されてきたシート材Ｐは、渡し胴３４に設けられた把持手段（シートグリッパ）によって先端が把持され、渡し胴３４の回転に伴って搬送される。渡し胴３４により搬送されたシート材Ｐは、ドラム３１との対向位置でドラム３１へ受け渡される。

ドラム３１の表面にも把持手段（シートグリッパ）が設けられており、シート材Ｐの先端が把持手段（シートグリッパ）によって把持される。ドラム３１の表面には、複数の吸引穴が分散して形成され、吸引手段によってドラム３１の所要の吸引穴から内側へ向かう吸い込み気流を発生させる。

そして、渡し胴３４からドラム３１へ受け渡されたシート材Ｐは、シートグリッパによって先端が把持されるとともに、吸引手段による吸い込み気流によってドラム３１上に吸着担持され、ドラム３１の回転に伴って搬送される。

液体吐出部３２は、液体吐出手段である吐出ユニット３３（３３Ａ〜３３Ｄ）を備えている。例えば、吐出ユニット３３Ａはシアン（Ｃ）の液体を、吐出ユニット３３Ｂはマゼンタ（Ｍ）の液体を、吐出ユニット３３Ｃはイエロー（Ｙ）の液体を、吐出ユニット３３Ｄはブラック（Ｋ）の液体を、それぞれ吐出する。また、その他、白色、金色（銀色）などの特殊な液体の吐出を行う吐出ユニットを使用することもできる。

吐出ユニット３３は、例えば、図２に示すように、複数のノズル１０４を配列したノズル列を複数列有する複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）１００をベース部材３３１に千鳥状に配置したフルライン型ヘッドである。

液体吐出部３２の各吐出ユニット３３は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。ドラム３１に担持されたシート材Ｐが液体吐出部３２との対向領域を通過するときに、吐出ユニット３３から各色の液体が吐出され、当該印刷情報に応じた画像が印刷される。

乾燥部４０は、印刷部３０でシート材Ｐ上に付着した液体を乾燥させる。これにより、液体中の水分等の液分が蒸発し、シート材Ｐ上に液体中に含まれる着色剤が定着し、また、シート材Ｐのカールが抑制される。

反転機構部６０は、乾燥部４０を通過したシート材Ｐに対して両面印刷をおこなうときに、スイッチバック方式で、シート材Ｐを反転する機構であり、反転されたシート材Ｐは印刷部３０の搬送経路６１を通じて渡し胴３４よりも上流側に逆送される。

搬出部５０は、複数のシート材Ｐが積載される搬出トレイ５１を備えている。乾燥部４０から反転機構部６０を介して搬送されてくるシート材Ｐは、搬出トレイ５１上に順次積み重ねられて保持される。

次に、ヘッド１００の一例について図３及び図４を参照して説明する。図３は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図４は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、ノズル板１０１と、個別流路部材である流路板１０２と、壁面部材としての振動板部材１０３とを積層接合している。そして、振動板部材１０３の振動領域（振動板）１３０を変位させる圧電アクチュエータ１１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材１２０とを備えている。

ノズル板１０１は、液体を吐出する複数のノズル１０４を配列した複数のノズル列を有している。

流路板１０２は、複数のノズル１０４に通じる複数の圧力室１０６と、各圧力室１０６にそれぞれ通じる流体抵抗部を兼ねる個別供給流路１０７と、２以上の個別供給流路１０７に通じる液導入部となる中間供給流路１０８を形成している。

振動板部材１０３は、流路板１０２の圧力室１０６の壁面を形成する変位可能な複数の振動板（振動領域）１３０を有する。ここでは、振動板部材１０３は２層構造（限定されない）とし、流路板１０２側から薄肉部を形成する第１層１０３Ａと、厚肉部を形成する第２層１０３Ｂで構成されている。

そして、薄肉部である第１層１０３Ａで圧力室１０６に対応する部分に変形可能な振動領域１３０を形成している。振動領域１３０内には、第２層１０３Ｂで圧電アクチュエータ１１１と接合する厚肉部である凸部１３０ａを形成している。

そして、振動板部材１０３の圧力室１０６とは反対側に、振動板部材１０３の振動領域１３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生素子）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１１は、ベース部材１１３上に接合した圧電部材にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子１１２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。そして、圧電素子１１２は、１つおきに、振動板部材１０３の振動領域１３０に形成した厚肉部である凸部１３０ａに接合している。

この圧電素子１１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極（端面電極）に接続され、外部電極にフレキシブル配線部材１１５が接続されている。

共通流路部材１２０は共通供給流路１１０を形成している。共通供給流路１１０は、振動板部材１０３に設けたフィルタ部を兼ねる開口部１０９を介して液導入部となる中間供給流路１０８に連通し、中間供給流路１０８を介して個別供給流路１０７に通じている。

この液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子１１２に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１１２が収縮し、振動板部材１０３の振動領域１３０が引かれて圧力室１０６の容積が膨張することで、圧力室１０６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１１２に印加する電圧を上げて圧電素子１１２を積層方向に伸長させ、振動板部材１０３の振動領域１３０をノズル１０４に向かう方向に変形させて圧力室１０６の容積を収縮させることにより、圧力室１０６内の液体が加圧され、ノズル１０４から液体が吐出される。

次に、ヘッドを駆動するヘッド駆動制御装置に係る部分について図５のブロック説明図を参照して説明する。

ヘッド１００に対して駆動波形を与えるヘッド駆動制御装置４００は、ヘッド制御部４０１と、駆動波形生成手段を構成する駆動波形生成部４０２及び波形データ格納部４０３と、ヘッドドライバ４１０と、吐出タイミングを生成するための吐出タイミング生成部４０４を備えている。

ヘッド制御部４０１は、吐出タイミングパルスｓｔｂを受信すると、駆動波形の生成のトリガーとなる吐出同期信号ＬＩＮＥを駆動波形生成部４０２へ出力する。また、ヘッド制御部４０１は、吐出同期信号ＬＩＮＥからの遅延量に当たる吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを駆動波形生成部４０２へ出力する。

駆動波形生成部４０２は、吐出同期信号ＬＩＮＥと、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに基づいたタイミングで共通駆動波形Ｖｃｏｍを生成する。

ヘッド制御部４０１は、画像データを受け取り、この画像データをもとに、ヘッド１００の各ノズル１０４から吐出させる液体の大きさに応じて共通駆動波形信号Ｖｃｏｍの所定波形を選択するためのマスク制御信号ＭＮを生成する。マスク制御信号ＭＮは吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに同期したタイミングの信号である。

そして、ヘッド制御部４０１は、画像データＳＤと、同期クロック信号ＳＣＫと、画像データのラッチを命令するラッチ信号ＬＴと、生成したマスク制御信号ＭＮとを、ヘッドドライバ４１０に転送する。

ヘッドドライバ４１０は、シフトレジスタ４１１、ラッチ回路４１２、階調デコーダ４１３、レベルシフタ４１４、及びアナログスイッチアレイ４１５を備える。

シフトレジスタ４１１は、ヘッド制御部４０１から転送される画像データＳＤ及び同期クロック信号ＳＣＫを入力する。ラッチ回路４１２は、シフトレジスタ４１１の各レジスト値を、ヘッド制御部４０１から転送されるラッチ信号ＬＴによってラッチする。

階調デコーダ４１３は、ラッチ回路４１２でラッチした値（画像データＳＤ）とマスク制御信号ＭＮとをデコードして結果を出力する。レベルシフタ４１４は、階調デコーダ４１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチアレイ４１５のアナログスイッチＡＳが動作可能なレベルへとレベル変換する。

アナログスイッチアレイ４１５のアナログスイッチＡＳは、レベルシフタ４１４を介して与えられる階調デコーダ４１３の出力でオン／オフするスイッチである。このアナログスイッチＡＳは、ヘッド１００が備えるノズル１０４毎に設けられ、各ノズル１０４に対応する圧電素子１１２の個別電極に接続されている。また、アナログスイッチＡＳには、駆動波形生成部４０２からの共通駆動波形信号Ｖｃｏｍが入力されている。また、上述したようにマスク制御信号ＭＮのタイミングが共通駆動波形Ｖｃｏｍのタイミングと同期している。

したがって、レベルシフタ４１４を介して与えられる階調デコーダ４１３の出力に応じて適切なタイミングでアナログスイッチＡＳのオン／オフが切り替えられることにより、共通駆動波形信号Ｖｃｏｍを構成する駆動パルスの中から各ノズル１０４に対応する圧電素子１１２に印加される駆動パルスが選択される。その結果、ノズル１０４から吐出される滴の大きさが制御される。

吐出タイミング生成部４０４は、ドラム３１の回転量を検出するロータリエンコーダ４０５の検出結果から、シート材Ｐが所定量移動される毎に吐出タイミングパルスｓｔｂを生成して出力する。ロータリエンコーダ４０５は、ドラム３１と共に回転するエンコーダホイールと、エンコーダホイールのスリットを読取るエンコーダセンサで構成される。

次に、本発明の第１実施形態における駆動波形について図６を参照して説明する。図６は同説明に供する説明図である。

本実施形態の駆動波形Ｖａは、圧力室１０６の液体を吐出されない程度に加圧する非吐出パルスＰ１と、圧力室１０６の液体を吐出させる程度に加圧する吐出パルスＰ２とで構成されている。非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２とは、時系列で連続して生成する。

非吐出パルスＰ１は、圧力室１０６を膨張させる膨張波形要素ａ１と、膨張波形要素ａ１で膨張された状態を保持する保持波形要素ｂ１と、保持波形要素ｂ１で保持されている状態から圧力室１０６を収縮させる収縮波形要素ｃ１とで構成される。

非吐出パルスＰ１の膨張波形要素ａ１は中間電位（又は基準電位）Ｖｍから電位Ｖ１まで立ち下がる波形であり、保持波形要素ｂ１は電位Ｖ１を保持する波形であり、収縮波形要素ｃ１は電位Ｖ１から中間電位Ｖｍまで立ち上がる波形である。この非吐出パルスＰ１の波高値はＶｐ１とする。

吐出パルスＰ２は、圧力室１０６を膨張させる膨張波形要素ａ２と、膨張波形要素ａ２で膨張された状態を保持する保持波形要素ｂ２と、保持波形要素ｂ２で保持されている状態から圧力室１０６を収縮させる収縮波形要素ｃ２とで構成される。

吐出パルスＰ２の膨張波形要素ａ２は中間電位（又は基準電位）Ｖｍから電位Ｖ２まで立ち下がる波形であり、保持波形要素ｂ２は電位Ｖ２を保持する波形であり、収縮波形要素ｃ２は電位Ｖ２から中間電位Ｖｍまで立ち上がる波形である。この吐出パルスＰ２の波高値はＶｐ２（Ｖｐ２＞Ｖｐ１）とする。

非吐出パルスＰ１の収縮波形要素ｃ１の終了時点から吐出パルスＰ２の膨張波形要素ａ２の開始時点までの波形をパルス間保持波形要素ｄとし、パルス間保持波形要素ｄの時間（非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２との時間間隔）をＴｄとする。

ここで、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２との時間間隔Ｔｄは、液体吐出ヘッド１００の圧力室１０６の固有振動周期（共振周期）をＴｃとするとき、−（１／３）Ｔｃないし＋（１／３）Ｔｃの範囲内としている。

また、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１は、吐出パルスＰ２で液体を吐出させたときの滴速度Ｖｊの極小値の−１０％ないし＋１０％の範囲内としている。

これにより、吐出パルスＰ２で吐出する滴のサテライトを抑制することができる。

以下、本実施形態の作用効果について図７以降を参照して具体的に説明する。

先ず、図７は、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２を固定値とし、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１を変化させたときの滴速度Ｖｊと滴量Ｍｊの変化の一例を示している。なお、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２との時間間隔Ｔｄは固有振動周期Ｔｃである。

この図７の結果から、波高値Ｖｐ１の値によって大きく３つの範囲Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に分けることができる。

つまり、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１が範囲Ｓ１内であるときには、波高値Ｖｐ１が大きくなるにつれて滴速度Ｖｊが速くなる。これは、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１を大きくするほど、メニスカス振動も大きくなり、その影響で、吐出パルスＰ２による滴の滴速度Ｖｊが速くなっていることを示している。

非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１が範囲Ｓ２内であるときには、範囲Ｓ１と範囲Ｓ２の境界を極大値とし、滴速度Ｖｊが低下している。これは、メニスカス振動が大きくなりすぎて、メニスカスの単振動を超えた状態、つまり、メニスカスが溢れ気味になっている状態を示している。メニスカスが溢れ気味になっているため、吐出パルスＰ２によるエネルギーが効率よく伝わらず、滴速度Ｖｊが低下している。

非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１が範囲Ｓ３内であるときには、範囲Ｓ２と範囲Ｓ３の境界を極小値（このときの波高値Ｖｐ１をピーク波高値Ｖｐｐ１とする。）とし、滴速度Ｖｊが増加している。

また、範囲Ｓ１と範囲Ｓ２では滴量Ｍｊは一定の傾きで増加していたのに対し、範囲Ｓ３ではその傾きが大きくなっていることが分かる。これは、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の電圧が大きくなりすぎて、非吐出パルスＰ１自身でも滴が吐出し始めていることを示している（この場合には、非吐出パルスＰ１は実質的に吐出パルスとなる。）。

つまり、非吐出パルスＰ１で滴が吐出しているため、吐出パルスＰ２は通常の共振による吐出となり、波高値Ｖｐ１が大きくなるほど滴速度Ｖｊが速くなっている。それと共に、非吐出パルスＰ１で吐出している滴と吐出パルスＰ２による滴の両方が吐出していくために、滴量Ｍｊの傾きも範囲Ｓ１、範囲Ｓ２よりも大きくなっている。

次に、図８は、滴速度Ｖｊが一定になるようにしたときの非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１と吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２の関係の一例を示している。なお、ここでも、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２との時間間隔Ｔｄは固有振動周期Ｔｃである。

ここでも、図７の場合と同様に、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の値によって３つの範囲Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に分けることができる。

まず、範囲Ｓ１では、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１を大きくするに従って吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２が低下する傾向が得られる。これは、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１を大きくするに従ってメニスカス振動も大きくなるため、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２を小さくしても、滴速度Ｖｊを一定に保てることを示している。

範囲Ｓ２では、範囲Ｓ１と範囲Ｓ２との境界を極小値とし、滴速度Ｖｊが増大している。これは、メニスカス振動が大きくなりすぎて、メニスカスの単振動を超えた状態、つまり、メニスカスが溢れ気味になっている状態を示している。メニスカスが溢れ気味になっているため、吐出パルスＰ２によるエネルギーが、効率よく伝わらず、より大きなエネルギーを加えないと滴速度Ｖｊを一定に保てないことを示している。

範囲Ｓ３では、範囲Ｓ２と範囲Ｓ３との境界を極大値とし、滴速度Ｖｊが低下している。こちらも、前記図７の結果と同様に、非吐出パルスＰ１で滴が吐出しているため、吐出パルスＰ２は通常の共振による吐出となり、波高値Ｖｐ１が大きくなるに従って残留振動が大きくなり、波高値Ｖｐ２を小さくしても、滴速度Ｖｊを一定に保てることを示している。

次に、図９は、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２を滴速度Ｍｊが一定になるように調整したときのサテライト滴の変化の一例を示している。

サテライト滴速度Ｖｊｓは、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１を大きくするに従って僅かに速くなる。しかしながら、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２が極大値をとる付近（上記の範囲Ｓ２とＳ３の境界付近）に対応する非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の周辺で、サテライト滴速度Ｖｊｓが０になる（サテライトレス）領域Ｓ０がある。

以上のサテライトレス領域が得られる説明は、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃと同じ（Ｔｄ＝Ｔｃ）にした場合である。そこで、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃと異ならせて、上述したと同様に、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２を滴速度Ｍｊが一定になるように調整し、非吐出パルスＰ１の変化に対するサテライト滴の変化を評価した。

まず、図１０は、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃに対して、（２／５）Ｔｃ短くした（Ｔｄ＝Ｔｃ−（２／５）Ｔｃ）場合を示している。

この条件では、サテライトレスとなる非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の条件は見られない。

次に、図１１は、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃに対して、（１／４）Ｔｃ分短くした（Ｔｄ＝Ｔｃ−（１／４）Ｔｃ）場合を示している。

この条件では、Ｔｄ＝Ｔｃの場合よりも非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の範囲は狭いが、サテライトレスとなる領域Ｓ０が確認された。

次に、図１２は、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃに対して、（１／３）Ｔｃ分長くした（Ｔｄ＝Ｔｃ＋（１／３）Ｔｃ）場合を示している。

この条件では、Ｔｄ＝Ｔｃの場合よりも非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の範囲は狭いが、サテライトレスとなる領域Ｓ０が確認された。

次に、図１３は、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃに対して、（１／２）Ｔｃ分長くした（Ｔｄ＝Ｔｃ＋１／２Ｔｃ）場合を示している。

この条件では、サテライトレスとなる非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の条件は見られない。また、時間間隔Ｔｄを（Ｔｃ＋（１／２）Ｔｃ）より長くしても、サテライトレスとなる条件は確認できなかった。

次に、以上の結果に基づき、サテライトレスとできる非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄと固有振動周期Ｔｃとの関係、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１について図１４ないし図１８を参照して説明する。

図１４は、サテライトレス領域Ｓ０が生じる非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の最大値、最小値と、その電圧比率の関係を示している。

図１４の横軸は、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄの固有振動周期Ｔｃ（共振タイミング）からのＴｃ比率差分（Ｔｃ比率換算）を表している。例えば、Ｔｃ比率差分「０．１」というのは、固有振動周期Ｔｃと同じ時間間隔Ｔｄよりも（０．１×Ｔｃ）分だけ長い時間間隔Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｃ＋０．１Ｔｃ）での評価結果であることを表している。

図１５は、サテライトレスとなる非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の最大値、最小値、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２がピークを取るとき（吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるとき）の波高値Ｖｐ１（これを「ピーク波高値Ｖｐｐ１」という。）の値をまとめたものを示している。

図１５の横軸は、図１４と同じく、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄの固有振動周期Ｔｃ（共振タイミング）からのＴｃ比率差分（Ｔｃ比率換算）を表している。例えば、Ｔｃ比率差分「０．１」というのは、固有振動周期Ｔｃと同じ時間間隔Ｔｄよりも（０．１×Ｔｃ）分だけ長い時間間隔Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｃ＋０．１Ｔｃ）での評価結果であることを表している。

図１６ないし図１８は、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の最大値（最大Ｖｐ１）と最小値（最小Ｖｐ１）の電圧範囲をピーク波高値Ｖｐｐ１からの電圧差の比率で表したものである。

図１６ないし図１８の横軸は、図１５と同じく、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄの固有振動周期Ｔｃ（共振タイミング）からのＴｃ比率差分（Ｔｃ比率換算）を表している。例えば、Ｔｃ比率差分「０．１」というのは、固有振動周期Ｔｃと同じ時間間隔Ｔｄよりも（０．１×Ｔｃ）分だけ長い時間間隔Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｃ＋０．１Ｔｃ）での評価結果であることを表している。

これらより、固有振動周期Ｔｃを中心とし、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄがずれると、サテライトレスとできる非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の電圧範囲が狭くなっていることが分かる。

サテライトレスとできる非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄとしては、固有振動周期Ｔｃを中心に、±１／３Ｔｃ（Ｔｃ−（１／３）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／３）Ｔｃの範囲内）である。

また、非吐出パルスＰ１は、吐出パルスＰ２で吐出される液体の滴速度Ｖｊが極小値となるとき、つまり、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２がピークを取るときの波高値Ｖｐ１であるピーク波高値Ｖｐｐ１の「−１０％〜＋１０％」の範囲内であることが分かる。

ここで、電圧マージンΔ１０％（±５％：−５％〜＋５％）以上を確保するためには、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄは（Ｔｃ−（１／４）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／４）Ｔｃ）の範囲内とすることが好ましい。

また、電圧マージンΔ１５％（±７．５％：−７．５％〜＋７．５％）以上を確保するためには、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄは（Ｔｃ−（１／６）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／６）Ｔｃ）の範囲内とすることが好ましい。

また、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃ（Ｔｄ＝Ｔｃ）とすることで、電圧マージンΔ２０％（±１０．０％：−１０．０％〜＋１０．０％）以上を確保することができる。

次に、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄごとにサテライトレスとなる非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１を固定値とし、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２による電圧特性を取得した。

非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の値は、概ね波高値Ｖｐ１と波高値Ｖｐ２の最大値の中央値としている。より具体的には、吐出パルスＰ２による滴速度Ｖｊが一定になるように吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２を調整したときの、波高値Ｖｐ２が極大値を取ったときの非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の値としている。

まず、図１９には、単純Ｐｕｌｌ波形（Ｖｐ１＝０Ｖに相当）を使用した場合の電圧特性である。

ここでは、吐出する液体としてＵＶインクを使用している。この例では、滴速度Ｖｊが７ｍ／ｓ程度で、サテライトの滴速度Ｖｊｓは約５．７ｍ／ｓとなっている。

次に、図２０は、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄを固有振動周期Ｔｃとしたときの電圧特性である。

ここでは、滴速度Ｖｊが８ｍ／ｓを超えるまでサテライトが発生していない。

従来のサテライト短縮波形では０．５〜１．０ｍ／ｓ程度のサテライト短縮効果であるの対し、本実施形態では、２．５〜３ｍ／ｓ程度のサテライト短縮効果となっており、飛躍的に短縮効果が向上している。

また、滴速度Ｖｊは着弾位置精度や吐出の安定性から、７〜９ｍ／ｓ程度に設定されることが多く、約８ｍ／ｓまでサテライトが生じないようにすることができることで、実用的な滴速度範囲でサテライトレスを実現することができる。

なお、非吐出パルスＰ１は、膨張波形要素ａ１と収縮波形要素ｃ１のタイミング（保持波形要素ｂ１）の保持時間が固有振動周期Ｔｃでも良く、固有振動周期Ｔｃよりも短い時間でも良い。固有振動周期Ｔｃよりも短い時間に設定すれば、波形長を短くすることができる。

また、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の組み合わせによる波形を、複数の吐出パルスで大きな滴を形成する波形構成の最後に位置づけることで、大きな滴でもサテライトレスやサテライト短縮を実現することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図２１ないし図２３を参照して説明する。図２１ないし図２３は同実施形態におけるサテライトレスとできる非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄと固有振動周期Ｔｃとの関係、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の説明に供する説明図である。

図２１ないし図２３は、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の最大値（最大Ｖｐ１）と最小値（最小Ｖｐ１）の電圧範囲をピーク波高値Ｖｐｐ１からの電圧差の比率で表したものである。

図２１ないし図２３の横軸は、前記実施形態と同じく、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄの固有振動周期Ｔｃ（共振タイミング）からのＴｃ比率差分（Ｔｃ比率換算）を表している。例えば、Ｔｃ比率差分「０．１」というのは、固有振動周期Ｔｃと同じ時間間隔Ｔｄよりも（０．１×Ｔｃ）分だけ長い時間間隔Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｃ＋０．１Ｔｃ）での評価結果であることを表している。

本実施形態では、サテライトレスとできる非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄとしては、Ｔｃ−（１／５）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／３）Ｔｃの範囲内である。

また、非吐出パルスＰ１は、吐出パルスＰ２で吐出される液体の滴速度Ｖｊが極小値となるとき、つまり、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２がピークを取るときの波高値Ｖｐ１であるピーク波高値Ｖｐｐ１の「−５％〜＋１０％」の範囲内であることが分かる。

ここで、電圧マージン±５％（−５％〜＋５％）以上を確保するためには、図２２から非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−（１／１０）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／６）Ｔｃの範囲内とすることが好ましい。

また、電圧マージン±７．５％（−７．５％〜＋７．５％）以上を確保するためには、図２３から非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−（１／１４）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／１０）Ｔｃの範囲内とすることが好ましい。

次に、本発明の第３実施形態について図２４ないし図２６を参照して説明する。図２４ないし図２６は同実施形態におけるサテライトレスとできる非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔Ｔｄと固有振動周期Ｔｃとの関係、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の説明に供する説明図である。

図２４ないし図２６は、非吐出パルスＰ１の波高値Ｖｐ１の最大値（最大Ｖｐ１）と最小値（最小Ｖｐ１）の電圧範囲をピーク波高値Ｖｐｐ１からの電圧差の比率で表したものである。

図２４ないし図２６の横軸は、非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄの固有振動周期Ｔｃ（共振タイミング）からのＴｃ比率差分（Ｔｃ比率換算）を表している。例えば、Ｔｃ比率差分「０．１」というのは、固有振動周期Ｔｃと同じ時間間隔Ｔｄよりも（０．１×Ｔｃ）分だけ長い時間間隔Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｃ＋０．１Ｔｃ）での評価結果であることを表している。

本実施形態では、サテライトレスとできる非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄとしては、Ｔｃ−０．２Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．４５Ｔｃの範囲内である。

また、非吐出パルスＰ１は、吐出パルスＰ２で吐出される液体の滴速度Ｖｊが極小値となるとき、つまり、吐出パルスＰ２の波高値Ｖｐ２がピークを取るときの波高値Ｖｐ１であるピーク波高値Ｖｐｐ１の「−５％〜＋１０％」の範囲内であることが分かる。

ここで、電圧マージン±５％（−５％〜＋５％）以上を確保するためには、図２５から非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．１Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．２５Ｔｃ、言い換えれば、Ｔｃ−（１／１０）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／４）Ｔｃの範囲内とすることが好ましい。

また、電圧マージン±７．５％（−７．５％〜＋７．５％）以上を確保するためには、図２６から非吐出パルスＰ１と吐出パルスＰ２の時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．０７Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．２Ｔｃの範囲内、言い換えれば、Ｔｃ−（１／１４）Ｔｃ〜Ｔｃ＋（１／５）Ｔｃの範囲内とすることが好ましい。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ 印刷装置
１０ 搬入部
２０ 前処理部
３０ 印刷部
４０ 乾燥部
５０ 搬出部
２１ 塗布部
３３ 吐出ユニット
１００ 液体吐出ヘッド（ヘッド）
１０６ 圧力室
１１２ 圧電素子
４００ ヘッド駆動制御部
４０１ ヘッド制御部
４０２ 駆動波形生成部
４０３ 波形データ格納部
４１０ ヘッドドライバ

Claims (9)

1. 液体吐出ヘッドに与える複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段を備え、
   前記駆動波形は、液体を吐出させない非吐出パルスと、液体を吐出させる吐出パルスとを時系列で連続して含み、
   前記非吐出パルスの波高値をＶｐ１、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔をＴｄ、前記液体吐出ヘッドの圧力室の固有振動周期をＴｃとするとき、
   前記時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．２Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．４５Ｔｃの範囲内であり、
   前記非吐出パルスの波高値Ｖｐ１は、前記吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−１０％〜＋１０％の範囲内である
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．１Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．２５Ｔｃの範囲内である
   を特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
3. 前記時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．０７Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．２Ｔｃの範囲内である
   を特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
4. 前記非吐出パルスの波高値Ｖｐ１は、前記吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−７．５％〜＋７．５％の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
5. 前記非吐出パルスの波高値Ｖｐ１は、前記吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−５．０％〜＋５．０％の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
6. 前記非吐出パルスは、前記圧力室を膨張させる膨張波形要素と、前記圧力室の膨張状態を保持する保持波形要素と、前記圧力室を膨張状態に保持された状態から収縮させる収縮波形要素と、を含み、
   前記保持波形要素の保持時間は、固有振動周期Ｔｃより短い時間である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
7. 前記吐出パルスは、前記駆動波形に含まれる２以上の吐出パルスの内の最終パルスである
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
8. 液体吐出ヘッドに与える複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成装置であって、
   前記駆動波形は、液体を吐出させない非吐出パルスと、液体を吐出させる吐出パルスとを時系列で連続して含み、
   前記非吐出パルスの波高値をＶｐ１、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔をＴｄ、前記液体吐出ヘッドの圧力室の固有振動周期をＴｃとするとき、
   前記時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．２Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．４５Ｔｃの範囲内であり、
   前記非吐出パルス波高値Ｖｐ１は、前記吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−１０％〜＋１０％の範囲内である
   ことを特徴とする駆動波形生成装置。
9. 液体吐出ヘッドに与える複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成し、前記駆動波形を前記液体吐出ヘッドに与えて液体を吐出させるヘッド駆動方法であって、
   前記駆動波形は、液体を吐出させない非吐出パルスと、液体を吐出させる吐出パルスとを時系列で連続して含み、
   前記非吐出パルスの波高値をＶｐ１、非吐出パルスと吐出パルスとの時間間隔をＴｄ、前記液体吐出ヘッドの圧力室の固有振動周期をＴｃとするとき、
   前記時間間隔Ｔｄは、Ｔｃ−０．２Ｔｃ〜Ｔｃ＋０．４５Ｔｃの範囲内であり、
   前記非吐出パルス波高値Ｖｐ１は、前記吐出パルスで吐出される液体の滴速度が極小値となるときの波高値Ｖｐｐ１の−１０％〜＋１０％の範囲内である
   ことを特徴とするヘッド駆動方法。

Images