JP2023034638A - 液体吐出装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023034638000001
【課題】適正な濃淡差のある複数階調での高速印刷を行う。
【解決手段】液体吐出装置は、ノズルと圧力室と駆動素子と駆動信号生成部と制御部とを備え、駆動信号は、ノズルから液体を吐出させるように駆動素子を駆動させる第１吐出パルスと、ノズルから液体を吐出させるように駆動素子を駆動させる第２吐出パルスと、ノズルから液体を吐出させずに駆動素子を駆動させる不吐出パルスと、を互いに異なるタイミングで前記単位期間内に含み、制御部は、単位期間内でノズルから第１量の液体を吐出させる場合、駆動素子に供給されるパルスとして第１吐出パルスおよび第２吐出パルスを選択し、単位期間内でノズルから第１量よりも少ない第２量の液体を吐出させる場合、駆動素子に供給されるパルスとして不吐出パルスおよび前記第２吐出パルスを選択し、第２量は、第２吐出パルスのみを駆動素子に供給することによりノズルから吐出される液体の量よりも多い。
【選択図】図９

Description

本開示は、液体吐出装置に関する。
インクジェット方式のプリンターに代表される液体吐出装置は、一般に、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを有する。液体吐出ヘッドは、例えば、特許文献１に開示されるように、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力室と、駆動信号に応じて圧力室内の液体に圧力変動を与える駆動素子と、を備える。
特許文献１では、駆動信号が印刷周期内に複数のパルスを含んでおり、これらのパルスを選択的に用いて駆動素子を駆動することにより、複数階調での印刷が行われる。
特開平１０－８１０１３号公報
特許文献１では、印刷速度の高速化に伴って印刷周期が短くなると、適正な濃淡差のある複数階調での印刷を行うことができないという課題がある。
以上の課題を解決するために、本開示の好適な態様に係る液体吐出装置は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、駆動信号に応じて前記圧力室内の液体に圧力変動を与える駆動素子と、前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、所定周期の単位期間ごとに、前記駆動素子への前記駆動信号の供給を制御する制御部と、を備え、前記駆動信号は、前記ノズルから液体を吐出させるように前記駆動素子を駆動させる第１吐出パルスと、前記ノズルから液体を吐出させるように前記駆動素子を駆動させる第２吐出パルスと、前記ノズルから液体を吐出させずに前記駆動素子を駆動させる不吐出パルスと、を互いに異なるタイミングで前記単位期間内に含み、前記制御部は、前記単位期間内で前記ノズルから第１量の液体を吐出させる場合、前記駆動素子に供給されるパルスとして前記第１吐出パルスおよび前記第２吐出パルスを選択し、前記単位期間内で前記ノズルから前記第１量よりも少ない第２量の液体を吐出させる場合、前記駆動素子に供給されるパルスとして前記不吐出パルスおよび前記第２吐出パルスを選択し、前記第２量は、前記第２吐出パルスのみを前記駆動素子に供給することにより前記ノズルから吐出される液体の量よりも多い。
第１実施形態に係る液体吐出装置の構成例を示す模式図である。 第１実施形態に係る液体吐出装置の電気的構成を示す図である。 ヘッドチップの一例を示す断面図である。 切替回路を説明するための図である。 第１実施形態で用いる駆動信号を説明するための図である。 切替回路からヘッドチップへの供給信号を説明するための図である。 不吐出パルスと第２吐出パルスとの間隔と中ドット形成時の吐出量との関係を示すグラフである。 連続する２つの単位期間である第１期間および第２期間のそれぞれで第１量のインクによる大ドットを形成する場合の供給信号を説明するための図である。 第１吐出パルスと第２吐出パルスとの間隔と大ドット形成時の吐出量との関係を示すグラフである。 駆動信号の単位期間内でのパルスの並び順と効果との関係を示す図である。 第２実施形態で用いる駆動信号を説明するための図である。 第３実施形態で用いる駆動信号を説明するための図である。 第４実施形態で用いる駆動信号を説明するための図である。
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
なお、以下の説明は、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。
ここで、典型的には、Ｚ軸が鉛直な軸であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方向に相当する。ただし、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
Ａ：第１実施形態
Ａ１：液体吐出装置の全体構成
図１は、第１実施形態に係る液体吐出装置１００の構成例を示す模式図である。液体吐出装置１００は、インク等の液体を液滴として媒体Ｍに対して吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体Ｍは、例えば、印刷用紙である。なお、媒体Ｍは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象であってもよい。
液体吐出装置１００は、図１に示すように、液体容器１０と制御ユニット２０と搬送機構３０と移動機構４０と液体吐出ヘッド５０とを有する。
液体容器１０は、インクを貯留する。液体容器１０の具体的な態様としては、例えば、液体吐出装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで構成される袋状のインクパック、および、インクを補充可能なインクタンクが挙げられる。なお、液体容器１０に貯留されるインクの種類は任意である。
制御ユニット２０は、液体吐出装置１００の各要素の動作を制御する。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１または複数の処理回路と半導体メモリー等の１または複数の記憶回路とを含む。制御ユニット２０の詳細な構成については、後に図２に基づいて説明する。
搬送機構３０は、制御ユニット２０による制御のもとで、媒体ＭをＹ１方向に搬送する。移動機構４０は、制御ユニット２０による制御のもとで、液体吐出ヘッド５０をＸ軸に沿って往復させる。移動機構４０は、液体吐出ヘッド５０を収容する略箱型のキャリッジ４１と、キャリッジ４１が固定される無端の搬送ベルト４２と、を有する。なお、キャリッジ４１に搭載される液体吐出ヘッド５０の数は、１個に限定されず、複数個でもよい。また、キャリッジ４１には、液体吐出ヘッド５０のほかに、前述の液体容器１０が搭載されてもよい。
液体吐出ヘッド５０は、制御ユニット２０による制御のもと、液体容器１０から供給されるインクを複数のノズルのそれぞれから媒体Ｍに吐出する。この吐出が搬送機構３０による媒体Ｍの搬送と移動機構４０による液体吐出ヘッド５０の往復移動とに並行して行われることにより、媒体Ｍの表面にインクによる画像が形成される。
Ａ２：液体吐出装置の電気的構成
図２は、第１実施形態に係る液体吐出装置１００の電気的構成を示す図である。以下、図２に基づいて、制御ユニット２０について説明するが、これに先立ち、液体吐出ヘッド５０について簡単に説明する。
図２に示すように、液体吐出ヘッド５０は、ヘッドチップ５１と切替回路５２とを有する。
ヘッドチップ５１は、複数の駆動素子５１ｆを有しており、当該複数の駆動素子５１ｆの適宜の駆動により、インクをノズルから吐出する。ここで、各駆動素子５１ｆは、供給信号Ｖｉｎの供給を受けてインクに圧力を付与する。なお、ヘッドチップ５１の詳細については、後に図３から図５に基づいて説明する。
切替回路５２は、制御ユニット２０による制御のもと、ヘッドチップ５１の有する複数の駆動素子５１ｆのそれぞれについて、制御ユニット２０から出力される駆動信号Ｃｏｍを供給信号Ｖｉｎとして供給するか否かを切り替える。なお、切替回路５２の詳細については、後に図４に基づいて説明する。
なお、図２に示す例では、液体吐出ヘッド５０の有するヘッドチップ５１の数が１個であるが、これに限定されず、液体吐出ヘッド５０の有するヘッドチップ５１の数が２個以上でもよい。以下では、ヘッドチップ５１の有するノズルＮの数をＭとするとき、Ｍ個のノズルに対応するＭ個の駆動素子５１ｆのそれぞれを区別するため、添え字［ｍ］を用いて、駆動素子５１ｆを駆動素子５１ｆ［ｍ］と表記することがある。ただし、Ｍは、１以上の自然数であり、ｍは、１以上Ｍ以下の自然数である。また、液体吐出装置１００においてノズルＮまたは駆動素子５１ｆに対応するＭ個の他の構成要素または信号についても、添え字［ｍ］を用いて、ノズルＮまたは駆動素子５１ｆ［ｍ］との対応関係を示すことがある。
図２に示すように、制御ユニット２０は、制御回路２１と記憶回路２２と電源回路２３と駆動信号生成回路２４とを有する。
制御回路２１は、液体吐出装置１００の各部の動作を制御する機能と、各種データを処理する機能と、を有する。制御回路２１は、例えば、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを含む。なお、制御回路２１は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。また、制御回路２１が複数のプロセッサーで構成される場合、当該複数のプロセッサーが互いに異なる基板等に実装されてもよい。
記憶回路２２は、制御回路２１が実行する各種プログラムと、制御回路２１が処理する印刷データＩｍｇ等の各種データと、を記憶する。記憶回路２２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリーとＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはＰＲＯＭ（Programmable ROM）等の不揮発性メモリーとの一方または両方の半導体メモリーを含む。印刷データＩｍｇは、パーソナルコンピューターまたはデジタルカメラ等の外部装置２００から供給される。なお、記憶回路２２は、制御回路２１の一部として構成されてもよい。
電源回路２３は、図示しない商用電源から電力の供給を受け、所定の各種電位を生成する。生成した各種電位は、液体吐出装置１００の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路２３は、電源電位ＶＨＶとオフセット電位ＶＢＳとを生成する。オフセット電位ＶＢＳは、液体吐出ヘッド５０に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路２４に供給される。
駆動信号生成回路２４は、各駆動素子５１ｆを駆動するための駆動信号Ｃｏｍを生成する回路である。具体的には、駆動信号生成回路２４は、例えば、ＤＡ変換回路と増幅回路とを有する。駆動信号生成回路２４では、当該ＤＡ変換回路が制御回路２１からの波形指定信号ｄＣｏｍをデジタル信号からアナログ信号に変換し、当該増幅回路が電源回路２３からの電源電位ＶＨＶを用いて当該アナログ信号を増幅することで駆動信号Ｃｏｍを生成する。ここで、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうち、駆動素子５１ｆに実際に供給される波形の信号が前述の供給信号Ｖｉｎである。波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号Ｃｏｍの波形を規定するためのデジタル信号である。
制御回路２１は、記憶回路２２に記憶されるプログラムを実行することで、液体吐出装置１００の各部の動作を制御する。ここで、制御回路２１は、当該プログラムの実行により、液体吐出装置１００の各部の動作を制御するための信号として、制御信号Ｓｋ１およびＳｋ２と印刷データ信号ＳＩと波形指定信号ｄＣｏｍとラッチ信号ＬＡＴとチェンジ信号ＣＮＧとクロック信号ＣＬＫとを生成する。
制御信号Ｓｋ１は、搬送機構３０の駆動を制御するための信号である。制御信号Ｓｋ２は、移動機構４０の駆動を制御するための信号である。印刷データ信号ＳＩは、駆動素子５１ｆの動作状態を指定するためのデジタルの信号である。ラッチ信号ＬＡＴおよびチェンジ信号ＣＮＧは、印刷データ信号ＳＩと併用され、ヘッドチップ５１の各ノズルからのインクの吐出タイミングを規定するタイミング信号である。これらのタイミング信号は、例えば、前述のキャリッジ４１の位置を検出するエンコーダーの出力に基づいて生成される。
Ａ４：ヘッドチップの具体的な構造
図３は、ヘッドチップ５１の一例を示す断面図である。図３に示すように、ヘッドチップ５１は、Ｙ軸に沿う方向に配列される複数のノズルＮを有する。当該複数のノズルＮは、Ｘ軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第１列Ｌ１と第２列Ｌ２とに区分される。第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれは、Ｙ軸に沿う方向に直線状に配列される複数のノズルＮの集合である。
ヘッドチップ５１は、Ｘ軸に沿う方向で互いに略対称な構成である。ただし、第１列Ｌ１の複数のノズルＮと第２列Ｌ２の複数のノズルＮとのＹ軸に沿う方向での位置は、互いに一致してもよいし異なってもよい。図３では、第１列Ｌ１の複数のノズルＮと第２列Ｌ２の複数のノズルＮとのＹ軸に沿う方向での位置が互いに一致する構成が例示される。
図３に示すように、ヘッドチップ５１は、流路基板５１ａと圧力室基板５１ｂとノズル板５１ｃと吸振体５１ｄと振動板５１ｅと複数の駆動素子５１ｆと保護板５１ｇとケース５１ｈと配線基板５１ｉとを有する。
流路基板５１ａおよび圧力室基板５１ｂは、この順でＺ１方向に積層されており、複数のノズルＮにインクを供給するための流路を形成する。流路基板５１ａおよび圧力室基板５１ｂからなる積層体よりもＺ１方向に位置する領域には、振動板５１ｅと複数の駆動素子５１ｆと保護板５１ｇとケース５１ｈと配線基板５１ｉとが設置される。他方、当該積層体よりもＺ２方向に位置する領域には、ノズル板５１ｃと吸振体５１ｄとが設置される。ヘッドチップ５１の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤により、互いに接合される。以下、ヘッドチップ５１の各要素を順に説明する。
ノズル板５１ｃは、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれの複数のノズルＮが設けられた板状部材である。複数のノズルＮのそれぞれは、インクを通過させる貫通孔である。ここで、ノズル板５１ｃのＺ２方向を向く面がノズル面ＦＮである。ノズル板５１ｃは、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチング等の加工技術を用いる半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、ノズル板５１ｃの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。また、ノズルの断面形状は、典型的には円形状であるが、これに限定されず、例えば、多角形または楕円形等の非円形状であってもよい。
流路基板５１ａには、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒ１と複数の供給流路Ｒａと複数の連通流路Ｎａとが設けられる。空間Ｒ１は、Ｚ軸に沿う方向でみた平面視で、Ｙ軸に沿う方向に延びる長尺状の開口である。供給流路Ｒａおよび連通流路Ｎａのそれぞれは、ノズルＮごとに形成された貫通孔である。各供給流路Ｒａは、空間Ｒ１に連通する。
圧力室基板５１ｂは、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、キャビティと称される複数の圧力室Ｃが設けられた板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ軸に沿う方向に配列される。各圧力室Ｃは、ノズルＮごとに形成され、平面視でＸ軸に沿う方向に延びる長尺状の空間である。流路基板５１ａおよび圧力室基板５１ｂそれぞれは、前述のノズル板５１ｃと同様に、例えば、半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、流路基板５１ａおよび圧力室基板５１ｂのそれぞれの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。
圧力室Ｃは、流路基板５１ａと振動板５１ｅとの間に位置する空間である。第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、複数の圧力室ＣがＹ軸に沿う方向に配列される。また、圧力室Ｃは、連通流路Ｎａおよび供給流路Ｒａのそれぞれに連通する。したがって、圧力室Ｃは、連通流路Ｎａを介してノズルＮに連通し、かつ、供給流路Ｒａを介して空間Ｒ１に連通する。
圧力室基板５１ｂのＺ１方向を向く面には、振動板５１ｅが配置される。振動板５１ｅは、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板５１ｅは、例えば、第１層と第２層とを有し、これらがこの順でＺ１方向に積層される。第１層は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される弾性膜である。当該弾性膜は、例えば、シリコン単結晶基板の一方の面を熱酸化することにより形成される。第２層は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）で構成される絶縁膜である。当該絶縁膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウムの層を形成し、当該層を熱酸化することにより形成される。なお、振動板５１ｅは、前述の第１層および第２層の積層による構成に限定されず、例えば、単層で構成されてもよいし、３層以上で構成されてもよい。
振動板５１ｅのＺ１方向を向く面には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、互いにノズルＮに対応する複数の駆動素子５１ｆが配置される。各駆動素子５１ｆは、駆動信号の供給により変形する受動素子である。各駆動素子５１ｆは、平面視でＸ軸に沿う方向に延びる長尺状をなす。複数の駆動素子５１ｆは、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ軸に沿う方向に配列される。駆動素子５１ｆは、平面視で圧力室Ｃに重なる。
各駆動素子５１ｆは、圧電素子であり、図示しないが、第１電極と圧電体層と第２電極とを有し、この順でこれらがＺ１方向に積層される。第１電極および第２電極のうちの一方の電極は、駆動素子５１ｆごとに互いに離間して配置される個別電極であり、当該一方の電極には、供給信号Ｖｉｎが印加される。第１電極および第２電極のうちの他方の電極は、複数の駆動素子５１ｆにわたり連続するようにＹ軸に沿う方向に延びる帯状の共通電極であり、当該他方の電極には、オフセット電位ＶＢＳが供給される。これらの電極の金属材料としては、例えば、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属材料が挙げられ、これらのうち、１種を単独でまたは２種以上を合金または積層等の態様で組み合わせて用いることができる。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等の圧電材料で構成されており、例えば、複数の駆動素子５１ｆにわたり連続するようにＹ軸に沿う方向に延びる帯状をなす。ただし、圧電体層は、複数の駆動素子５１ｆにわたり一体でもよい。この場合、圧電体層には、互いに隣り合う各圧力室Ｃの間隙に平面視で対応する領域に、当該圧電体層を貫通する貫通孔がＸ軸に沿う方向に延びて設けられる。以上の駆動素子５１ｆの変形に連動して振動板５１ｅが振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、インクがノズルＮから吐出される。
保護板５１ｇは、振動板５１ｅのＺ１方向を向く面に設置される板状部材であり、複数の駆動素子５１ｆを保護するとともに振動板５１ｅの機械的な強度を補強する。ここで、保護板５１ｇと振動板５１ｅとの間には、複数の駆動素子５１ｆが収容される。保護板５１ｇは、例えば、樹脂材料で構成される。
ケース５１ｈは、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するための部材である。ケース５１ｈは、例えば、樹脂材料で構成される。ケース５１ｈには、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒ２が設けられる。空間Ｒ２は、前述の空間Ｒ１に連通する空間であり、空間Ｒ１とともに、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するリザーバーＲとして機能する。ケース５１ｈには、各リザーバーＲにインクを供給するための導入口ＩＨが設けられる。各リザーバーＲ内のインクは、各供給流路Ｒａを介して圧力室Ｃに供給される。
吸振体５１ｄは、コンプライアンス基板とも称され、リザーバーＲの壁面を構成する可撓性の樹脂フィルムであり、リザーバーＲ内のインクの圧力変動を吸収する。なお、吸振体５１ｄは、金属製の可撓性を有する薄板であってもよい。吸振体５１ｄのＺ１方向を向く面は、流路基板５１ａに接着剤等により接合される。
配線基板５１ｉは、振動板５１ｅのＺ１方向を向く面に実装されており、制御ユニット２０とヘッドチップ５１とを電気的に接続するための実装部品である。配線基板５１ｉは、例えば、ＣＯＦ（Chip On Film）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）またはＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板である。本実施形態の配線基板５１ｉには、各駆動素子５１ｆに駆動電圧を供給するための切替回路５２が実装される。
Ａ６：駆動素子５１ｆの駆動
図４は、切替回路５２を説明するための図である。駆動素子５１ｆは、切替回路５２からの供給信号Ｖｉｎにより駆動する。以下、図４に基づいて、切替回路５２について説明する。
図４に示すように、切替回路５２には、配線ＬＨａが接続される。配線ＬＨａは、駆動信号Ｃｏｍを伝送する信号線である。なお、図４では、前述の駆動素子５１ｆの第１電極および第２電極のうち、一方が電極Ｚｄ［ｍ］として示され、他方が電極Ｚｕ［ｍ］として示される。電極Ｚｄ［ｍ］には、配線ＬＨｄが接続される。配線ＬＨｄは、オフセット電位ＶＢＳが供給される給電線である。
切替回路５２は、Ｍ個のスイッチＳＷａ（ＳＷａ［１］]～ＳＷａ［Ｍ］）と、これらのスイッチの接続状態を指定する接続状態指定回路５２ａと、を有する。
スイッチＳＷａ［ｍ］は、駆動信号Ｃｏｍの伝送のための配線ＬＨａと駆動素子５１ｆ［ｍ］の電極Ｚｕ［ｍ］との間の導通（オン）と非導通（オフ）とを切り替えるスイッチである。これらのスイッチのそれぞれは、例えば、トランスミッションゲートである。
接続状態指定回路５２ａは、制御回路２１から供給されるクロック信号ＣＬＫ、印刷データ信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴおよびチェンジ信号ＣＮＧに基づいて、スイッチＳＷａ［１］～ＳＷａ［Ｍ］のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳＬａ［１］～ＳＬａ［Ｍ］を生成する。
例えば、図示しないが、接続状態指定回路５２ａは、駆動素子５１ｆ［１］～５１ｆ［Ｍ］と１対１で対応するように、複数の転送回路と複数のラッチ回路と複数のデコーダーとを有する。これらのうち、転送回路には、印刷データ信号ＳＩが供給される。ここで、印刷データ信号ＳＩには、駆動素子５１ｆごとの個別指定信号が含まれており、個別指定信号がシリアルで供給され、例えば、個別指定信号がクロック信号ＣＬＫに同期して複数の転送回路に順番に転送される。また、ラッチ回路は、ラッチ信号ＬＡＴに基づいて、転送回路に供給された個別指定信号をラッチする。また、デコーダーは、個別指定信号、ラッチ信号ＬＡＴおよびチェンジ信号ＣＮＧに基づいて、接続状態指定信号ＳＬａ［ｍ］を生成する。
以上のように生成される接続状態指定信号ＳＬａ［ｍ］に応じて、スイッチＳＷａ［ｍ］のオンオフが切り替えられる。例えば、スイッチＳＷａ［ｍ］は、接続状態指定信号ＳＬａ［ｍ］がハイレベルの場合にオン状態となり、ローレベルの場合にオフ状態となる。以上のように、切替回路５２は、複数の駆動素子５１ｆから選択される１以上の駆動素子５１ｆに対して、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形の一部または全部を供給信号Ｖｉｎとして供給する。
Ａ７：駆動信号
図５は、第１実施形態で用いる駆動信号Ｃｏｍを説明するための図である。図５に示すように、ラッチ信号ＬＡＴは、単位期間Ｔｕを規定するためのパルスＰｌｓＬを含む。単位期間Ｔｕは、媒体ＭにノズルＮからのインクによるドットを形成する印刷周期に相当する。単位期間Ｔｕは、例えば、パルスＰｌｓＬの立ち上がりから次のパルスＰｌｓＬの立ち上がりまでの期間として規定される。単位期間Ｔｕの具体的な長さまたは周期は、特に限定されないが、印刷速度の高速化および高画質化の両立の観点から、例えば、８０μｓｅｃ程度である。
チェンジ信号ＣＮＧは、単位期間Ｔｕを制御期間Ｔｕ１と制御期間Ｔｕ２と制御期間Ｔｕ３と制御期間Ｔｕ４とに区分するためのパルスＰｌｓＣを含む。制御期間Ｔｕ１と制御期間Ｔｕ２と制御期間Ｔｕ３と制御期間Ｔｕ４とは、この順に並ぶ。制御期間Ｔｕ１は、例えば、パルスＰｌｓＬの立ち上がりから最初のパルスＰｌｓＣの立ち上がりまでの期間である。制御期間Ｔｕ２は、例えば、最初のパルスＰｌｓＣの立ち上がりから後続の２番目のパルスＰｌｓＣの立ち上がりまでの期間である。制御期間Ｔｕ３は、例えば、２番目のパルスＰｌｓＣの立ち上がりから後続の３番目のパルスＰｌｓＣの立ち上がりまでの期間である。制御期間Ｔｕ４は、例えば、３番目のパルスＰｌｓＣの立ち上がりからパルスＰｌｓＬの立ち上がりまでの期間である。なお、図５に示す例では、制御期間Ｔｕ１と制御期間Ｔｕ２と制御期間Ｔｕ３と制御期間Ｔｕ４とが互いに等しい時間長さであるが、これに限定されず、制御期間Ｔｕ１と制御期間Ｔｕ２と制御期間Ｔｕ３と制御期間Ｔｕ４との少なくとも２つが互いに異なる時間長さであってもよい。
駆動信号Ｃｏｍは、制御期間Ｔｕ１に設けられる吐出パルスＰＡ１と、制御期間Ｔｕ２に設けられる吐出パルスＰＡ２と、制御期間Ｔｕ３に設けられる不吐出パルスＰＡ３と、制御期間Ｔｕ４に設けられる吐出パルスＰＡ４と、を有する。ここで、吐出パルスＰＡ２は、「第１吐出パルス」の一例である。吐出パルスＰＡ４は、「第２吐出パルス」の一例である。吐出パルスＰＡ１は、「第３吐出パルス」の一例である。
吐出パルスＰＡ１は、ノズルＮからインクを吐出させる強さの圧力変動を圧力室Ｃに生じさせるように駆動素子５１ｆを駆動させる電位パルスである。吐出パルスＰＡ１が駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮから小程度の量のインクがノズルＮからインク滴として吐出される。
図５に示す例では、吐出パルスＰＡ１は、基準電位Ｖ０から、電位Ｅ１１、電位Ｅ１２、電位Ｅ１３、電位Ｅ１４、電位Ｅ１５、電位Ｅ１６の順に、これらの電位を経由した後に基準電位Ｖ０に戻る波形である。ここで、基準電位Ｖ０は、例えば、オフセット電位ＶＢＳより高い電位である。電位Ｅ１１、電位Ｅ１２、電位Ｅ１４および電位Ｅ１６のそれぞれは、基準電位Ｖ０よりも高い電位である。また、電位Ｅ１１、電位Ｅ１２、電位Ｅ１４および電位Ｅ１６のうち、電位Ｅ１４が最も高い電位であり、電位Ｅ１２が最も低い電位である。電位Ｅ１１および電位Ｅ１６は、互いに等しくても異なってもよい。これに対し、電位Ｅ１３および電位Ｅ１５のそれぞれは、基準電位Ｖ０よりも低い電位である。電位Ｅ１３は、電位Ｅ１５よりも低い電位である。なお、吐出パルスＰＡ１の波形は、図５に示す例に限定されず、任意である。
吐出パルスＰＡ２は、ノズルＮからインクを吐出させる強さの圧力変動を圧力室Ｃに生じさせるように駆動素子５１ｆを駆動させる電位パルスである。吐出パルスＰＡ２が駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮから中程度の量のインクがノズルＮからインク滴として吐出される。
図５に示す例では、吐出パルスＰＡ２は、基準電位Ｖ０から、電位Ｅ２１、電位Ｅ２２の順に、これらの電位を経由した後に基準電位Ｖ０に戻る波形である。ここで、電位Ｅ２１は、基準電位Ｖ０よりも低い電位である。これに対し、電位Ｅ２２は、基準電位Ｖ０よりも高い電位である。吐出パルスＰＡ２の電圧振幅Ｖ２は、電位Ｅ２１と電位Ｅ２２との電位差である。なお、吐出パルスＰＡ２の波形は、図５に示す例に限定されず、例えば、吐出パルスＰＡ４と同じ波形でもよい。
不吐出パルスＰＡ３は、ノズルＮからインクを吐出させない強さの圧力変動を圧力室Ｃに生じさせるように駆動素子５１ｆを駆動させる電位パルスである。不吐出パルスＰＡ３が駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮからインクを吐出させずに、ノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させる。
図５に示す例では、不吐出パルスＰＡ３は、基準電位Ｖ０から、電位Ｅ３１を経由した後に基準電位Ｖ０に戻る波形である。ここで、電位Ｅ３１は、基準電位Ｖ０よりも低い電位である。また、電位Ｅ３１のタイミングが制御期間Ｔｕ３の中点よりも後である。なお、不吐出パルスＰＡ３の波形は、図５に示す例に限定されず、例えば、基準電位Ｖ０よりも高い電位を経由する波形でもよい。
吐出パルスＰＡ４は、ノズルＮからインクを吐出させる強さの圧力変動を圧力室Ｃに生じさせるように駆動素子５１ｆを駆動させる電位パルスである。吐出パルスＰＡ４が駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮから中程度の量のインクがノズルＮからインク滴として吐出される。
図５に示す例では、吐出パルスＰＡ４は、基準電位Ｖ０から、電位Ｅ４１、電位Ｅ４２、電位Ｅ４３の順に、これらの電位を経由した後に基準電位Ｖ０に戻る波形である。ここで、電位Ｅ４１および電位Ｅ４３のそれぞれは、基準電位Ｖ０よりも高い電位である。これに対し、電位Ｅ４２は、基準電位Ｖ０よりも低い電位である。吐出パルスＰＡ４の電圧振幅Ｖ４は、電位Ｅ４１と電位Ｅ４２との電位差であり、吐出パルスＰＡ２の電圧振幅Ｖ２に等しい。なお、吐出パルスＰＡ４の波形は、図５に示す例に限定されず、例えば、吐出パルスＰＡ２と同じ波形でもよい。また、吐出パルスＰＡ４の電圧振幅Ｖ４は、吐出パルスＰＡ２の電圧振幅Ｖ２と異なってもよい。
以上の吐出パルスＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ４および不吐出パルスＰＡ３は、適宜選択されて供給信号Ｖｉｎに用いられる。これにより、ノズルＮから吐出されるインクの量を調整したり、ノズルＮからインクを吐出させずにノズルＮ内のインクを微振動させたりすることができる。
Ａ８：第１量、第２量および第３量
図６は、切替回路５２からヘッドチップ５１への供給信号Ｖｉｎを説明するための図である。図６では、媒体Ｍに第１量のインクによる大ドット、第２量のインクによる中ドットおよび第３量のインクによる小ドットを形成する場合とノズルＮからインクを吐出させずにノズルＮ内のインクを微振動させる場合とノズルＮ内のインクを微振動させずにノズルＮからインクを吐出させない場合とのそれぞれの供給信号Ｖｉｎの波形が示される。
媒体Ｍに大ドットを形成する場合、単位期間Ｔｕ内の供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ２に吐出パルスＰＡ２を含み、かつ、制御期間Ｔｕ４に吐出パルスＰＡ４を含む波形である。ここで、供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ１および制御期間Ｔｕ３のそれぞれにわたり基準電位Ｖ０に維持される。
このような供給信号Ｖｉｎが駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮから中程度の量のインク滴が連続的に２回吐出される。この結果、これらのインク滴が媒体Ｍ上の目的範囲内に着弾することにより、媒体Ｍ上には、第１量のインクによる大ドットが形成される。第１量は、吐出パルスＰＡ２のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、の合計よりも多い。これについては、図９を参照して後で詳述する。
媒体Ｍに中ドットを形成する場合、単位期間Ｔｕ内の供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ３に不吐出パルスＰＡ３を含み、かつ、制御期間Ｔｕ４に吐出パルスＰＡ４を含む波形である。ここで、供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ１および制御期間Ｔｕ２のそれぞれにわたり基準電位Ｖ０に維持される。
このような供給信号Ｖｉｎが駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮから中程度の量のインク滴が吐出される。この結果、このインク滴が媒体Ｍ上に着弾することにより、媒体Ｍ上には、第１量よりも少ない第２量のインクによる中ドットが形成される。第２量は、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量よりも多い。これについては、図７を参照して後で詳述する。
媒体Ｍに小ドットを形成する場合、単位期間Ｔｕ内の供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ１に吐出パルスＰＡ１を含む波形である。ここで、供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ２、制御期間Ｔｕ３および制御期間Ｔｕ４のそれぞれにわたり基準電位Ｖ０に維持される。
このような供給信号Ｖｉｎが駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮから小程度の量のインク滴が吐出される。この結果、このインク滴が媒体Ｍ上に着弾することにより、媒体Ｍ上には、第２量よりも少ない第３量のインクによる小ドットが形成される。
ノズルＮからインクを吐出させずにノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させる場合、単位期間Ｔｕ内の供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ３に不吐出パルスＰＡ３を含む波形である。
このような供給信号Ｖｉｎが駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮからインク滴を吐出させずにノズル内のインクを微振動させる。この場合、媒体Ｍ上には、ドットが形成されない。当該微振動により、ノズルＮ内のインクの増粘等を低減することができる。
ノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させずにノズルＮからインクを吐出させない場合、単位期間Ｔｕ内の供給信号Ｖｉｎは、制御期間Ｔｕ１、制御期間Ｔｕ２、制御期間Ｔｕ３および制御期間Ｔｕ４のそれぞれにわたり基準電位Ｖ０に維持される波形である。このような供給信号Ｖｉｎが駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮ内のインクを微振動させずにノズルＮからインクを吐出させない。この場合も、媒体Ｍ上には、ドットが形成されない。
以上のように、ノズルＮからインクを吐出させる吐出期間では、吐出パルスＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ４および不吐出パルスＰＡ３が適宜に用いられる。また、ノズルＮからインクを吐出させない不吐出期間では、吐出パルスＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ４を用いずに不吐出パルスＰＡ３が用いられるか、または、吐出パルスＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ４および不吐出パルスＰＡ３のいずれも用いられない。
また、第１量のインクによる大ドットと第２量のインクによる中ドット第３量のインクによる小ドットを用いて複数階調の印刷が行われる。ここで、当該複数階調の濃淡差を最適化する観点から、第３量に対する第２量の比率と第２量に対する第１量の比率との差は、１０％以下であることが好ましい。同様の観点から、第１量は、第２量の１．８倍以上２．２倍以下の範囲内であることが好ましく、また、第２量は、第３量の１．８倍以上２．２倍以下の範囲内であることが好ましい。
図７は、不吐出パルスＰＡ３と吐出パルスＰＡ４との間隔Ｔ３４と、不吐出パルスＰＡ３と吐出パルスＰＡ４とによりノズルＮから吐出されるインクの吐出量との関係を示すグラフである。間隔Ｔ３４は、前述の不吐出パルスＰＡ３の電位Ｅ３１から基準電位Ｖ０への変化を示す収縮要素の終点から、前述の吐出パルスＰＡ４の電位Ｅ４１から電位Ｅ４２への変化を示す膨張要素の始点までの時間長さである。
図７に示すように、間隔Ｔ３４が小さいほど、中ドット形成時の吐出量が多くなる。ここで、間隔Ｔ３４が大きくなるに従い、中ドット形成時の吐出量の減少および増加を繰り返し、複数の極大値は徐々に小さくなる。これはノズルＮ内のメニスカスの振動の影響に対応する。したがって、このような中ドット形成時の吐出量を多くする効果は、不吐出パルスＰＡ３によるノズルＮ内のインクのメニスカスの振動が吐出パルスＰＡ４によるノズルＮからのインクの吐出に寄与することにより得られる。よって、間隔Ｔ３４がノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期の１／４以下であることが好ましい。ノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期は、例えば、８０μｓｅｃ以上１２０μｓｅｃ以下程度である。さらに、当該複数の極大値の間隔は、供給流路ＲａからノズルＮに至る流路のインクの固有振動周期に対応する。図７に示す例では、当該複数の極大値の間隔または当該固有振動周期は、６μｓｅｃ～９μｓｅｃ程度である。
以上から理解される通り、中ドット形成時の吐出量を多くする観点から、間隔Ｔ３４は、ノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期の１／４以下であって、供給流路ＲａからノズルＮに至る流路でのインクの固有振動周期の整数倍であることが好ましく、供給流路ＲａからノズルＮに至る流路でのインクの固有振動周期の１倍であることがより好ましい。
図８は、連続する２つの単位期間Ｔｕである第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２のそれぞれで第１量のインクによる大ドットを形成する場合の供給信号Ｖｉｎを説明するための図である。
図８に示すように、第１期間Ｔｕ＿１の始点から第２期間Ｔｕ＿２の終点にわたる期間中では、吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４とが交互に出現する。ここで、第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２のそれぞれでの吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間には、制御期間Ｔｕ３が存在する。このため、制御期間Ｔｕ３が存在しない場合に比べて、第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２のそれぞれの吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間隔Ｔ２４を大きくすることができる。間隔Ｔ２４は、前述の吐出パルスＰＡ２の電位Ｅ２１から電位Ｅ２２への変化を示す収縮要素の終点から、前述の吐出パルスＰＡ４の電位Ｅ４２から電位Ｅ４３への変化を示す収縮要素の終点までの時間長さである。
第１期間Ｔｕ＿１の吐出パルスＰＡ４と第２期間Ｔｕ＿２の吐出パルスＰＡ２との間には、第２期間Ｔｕ＿２の制御期間Ｔｕ１が存在する。このため、制御期間Ｔｕ１が存在しない場合に比べて、第１期間Ｔｕ＿１の吐出パルスＰＡ４と第２期間Ｔｕ＿２の吐出パルスＰＡ２との間隔Ｔ４２を大きくすることができる。間隔Ｔ４２は、前述の吐出パルスＰＡ４の電位Ｅ４２から電位Ｅ４３への変化を示す収縮要素の終点から、前述の吐出パルスＰＡ２の電位Ｅ２１から電位Ｅ２２への変化を示す収縮要素の終点までの時間長さである。図８に示す例では、間隔Ｔ２４と間隔Ｔ４２とが互いに等しい。
以上のように、単位期間Ｔｕを短くしても、間隔Ｔ２４および間隔Ｔ４２のそれぞれを大きくすることができる。この結果、大ドット形成時の吐出量を多くすることができる。以下、図９に基づいて、この点を説明する。
図９は、吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間隔Ｔ２４と大ドット形成時の吐出量との関係を示すグラフである。図９中の吐出量は、第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２のそれぞれで第１量のインクによる大ドットを形成する場合の第１期間Ｔｕ＿１での吐出量と第２期間Ｔｕ＿２での吐出量との平均値である。また、図９中の間隔Ｔ２４が大きくなることは、間隔Ｔ４２が小さくなることを示す。
図９に示すように、間隔Ｔ２４が間隔Ｔ４２に近くなるほど、すなわち、間隔Ｔ２４と間隔Ｔ４２との差が小さくなるほど、大ドット形成時の吐出量が多くなる。ここで、間隔Ｔ２４と間隔Ｔ４２とが互いに等しい場合、大ドット形成時の吐出量は、最大かつ極大となる。このような大ドット形成時の吐出量を多くする効果は、吐出パルスＰＡ２によるノズルＮ内のインクのメニスカスの振動が吐出パルスＰＡ４によるノズルＮからのインクの吐出に寄与することにより得られる。したがって、大ドット形成時の吐出量を多くする観点から、間隔Ｔ２４および間隔Ｔ４２のそれぞれは、ノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期に対して、０．４倍以上０．６倍以下であることが好ましく、０．４０倍以上０．５４倍以下であることがより好ましい。間隔Ｔ２４および間隔Ｔ４２のそれぞれがこの範囲内である場合、吐出量を量ＶＬ１よりも多くすることができる。
Ａ９：パルスの並び順とその効果
以下、図１０に基づいて、吐出パルスＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ４および不吐出パルスＰＡ３の並び順とその効果について説明する。
図１０は、駆動信号Ｃｏｍの単位期間Ｔｕ内でのパルスの並び順と効果との関係を示す図である。図１０では、吐出パルスＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ４および不吐出パルスＰＡ３の並び順の互いに異なるサンプルＮＯ．１～１２について、効果の有無が記載される。図１０中、「大ドット」の欄には、大ドット形成時の吐出量の増大が認められる場合、「Ｐ」が記載される。図１０中、「中ドット」の欄には、中ドット形成時の吐出量の増大が認められる場合、「Ｐ」が記載される。図１０中、「小ドット」の欄には、小ドット形成時にノズルＮからのインクの吐出速度を遅くすることができる場合、「Ｐ」が記載される。
図１０に示すように、大ドット形成時の吐出量の増大が認められるのは、サンプルＮＯ．３、５、８、１１である。中ドット形成時の吐出量の増大が認められるのは、サンプルＮＯ．４、５、８～１１である。小ドット形成時にノズルＮからのインクの吐出速度を遅くすることができるのは、サンプルＮＯ．７～９、１２である。
ここで、サンプルＮＯ．８は、本実施形態に相当し、大ドット形成時および中ドット形成時のそれぞれの吐出量の増大が認められるとともに、小ドット形成時にノズルＮからのインクの吐出速度を遅くすることができる。また、サンプルＮＯ．５、１１のそれぞれは、小ドット形成時にノズルＮからのインクの吐出速度を遅くすることができないものの、大ドット形成時および中ドット形成時のそれぞれの吐出量の増大が認められる。なお、サンプルＮＯ．５は、後述の第２実施形態に相当する。サンプルＮＯ．１１は、後述の第３実施形態に相当する。
Ａ１０：第１実施形態のまとめ
以上の液体吐出装置１００は、前述のように、ノズルＮと、圧力室Ｃと、駆動素子５１ｆと、「駆動信号生成部」の一例である駆動信号生成回路２４と、「制御部」の一例である制御回路２１と、を備える。ノズルＮは、「液体」の一例であるインクを吐出する。圧力室Ｃは、ノズルＮに連通する。駆動素子５１ｆは、駆動信号Ｃｏｍに応じて圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を与える。駆動信号生成回路２４は、駆動信号Ｃｏｍを生成する。制御回路２１は、所定周期の単位期間Ｔｕごとに、駆動素子５１ｆへの駆動信号Ｃｏｍの供給を制御する。
駆動信号Ｃｏｍは、前述のように、「第１吐出パルス」の一例である吐出パルスＰＡ２と、「第２吐出パルス」の一例である吐出パルスＰＡ４と、不吐出パルスＰＡ３と、を互いに異なるタイミングで単位期間Ｔｕ内に含む。吐出パルスＰＡ２および吐出パルスＰＡ４のそれぞれは、ノズルＮからインクを吐出させるように駆動素子５１ｆを駆動させる。これに対し、不吐出パルスＰＡ３は、ノズルＮからインクを吐出させずに駆動素子５１ｆを駆動させる。
そのうえで、制御回路２１は、単位期間Ｔｕ内でノズルＮから第１量のインクを吐出させる場合、駆動素子５１ｆに供給されるパルスとして吐出パルスＰＡ２および吐出パルスＰＡ４を選択する。また、制御回路２１は、単位期間Ｔｕ内でノズルＮから第１量よりも少ない第２量のインクを吐出させる場合、駆動素子５１ｆに供給されるパルスとして不吐出パルスＰＡ３および吐出パルスＰＡ４を選択する。ここで、第２量は、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量よりも多い。
以上の液体吐出装置１００では、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量よりも第２量が多いので、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と第２量とが互いに等しい構成に比べて、第１量と第２量とのバランスを適正化しやすいという利点がある。ここで、ノズルＮから第２量のインクを吐出させる場合、吐出パルスＰＡ４だけでなく不吐出パルスＰＡ３を併用すること、特に、不吐出パルスＰＡ３および吐出パルスＰＡ４をこの順で連続的に用いることにより、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量よりも第２量を多くすることができる。
また、単位期間Ｔｕ内において吐出パルスＰＡ２、不吐出パルスＰＡ３、吐出パルスＰＡ４の順にこれらのパルスを並べることができる。このため、これらのパルス間隔を短くしても、ノズルＮから第１量のインクを吐出させる場合、吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間隔を、後行の吐出パルスＰＡ４によるノズルＮからのインクの吐出が先行の吐出パルスＰＡ２によるノズルＮ内のインクのメニスカスの残留振動の不本意な影響を受け難く、かつ、充分な第１量の吐出を確保できる間隔に設定しながら、第２量を確保するための不吐出パルスＰＡ３を吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間に設けることができる。この結果、当該不本意な影響による第１量の低下を低減することができるとともに、第２量を確保することができる。したがって、印刷速度の高速化を図っても、複数階調の濃淡差を適正化することができる。
ここで、前述のように、第１量は、吐出パルスＰＡ２のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、の合計よりも多い。このため、第１量が当該合計に等しい構成に比べて、第１量と第２量との差を大きくすることができる。また、不吐出パルスＰＡ３および吐出パルスＰＡ４をこの順で連続的に用いることにより、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量よりも第２量を多くできるので、第１量に対する第２量の比率を適正なものとして階調の濃淡差を適正化することができる。
第１量と第２量との差を大きくする観点から、前述のように、単位期間Ｔｕ内で吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間隔Ｔ２４は、ノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期の０．４倍以上０．６倍以下の範囲内であることが好ましい。
この場合、ノズルＮから第１量のインクを吐出させる場合、第１量が多くなるように、吐出パルスＰＡ２および吐出パルスＰＡ４のうちの後行のパルスによるノズルＮからのインクの吐出が先行のパルスによるノズルＮ内のインクのメニスカスの残留振動を有効利用することができる。この結果、吐出パルスＰＡ２のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、の合計よりも第１量を多くすることができる。
本実施形態では、前述のように、単位期間Ｔｕ内で、吐出パルスＰＡ４のタイミングが吐出パルスＰＡ２のタイミングの後である。ここで、第１期間Ｔｕ＿１と第１期間Ｔｕ＿１の後に連続する第２期間Ｔｕ＿２とのそれぞれを単位期間Ｔｕとするとき、第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２のそれぞれの期間内でノズルＮから第１量のインクを吐出させる場合、第１量と第２量との差を大きくする観点から、第１期間Ｔｕ＿１内の吐出パルスＰＡ４と第２期間Ｔｕ＿２内の吐出パルスＰＡ２との間隔は、ノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期の０．４倍以上０．６倍以下の範囲内であることが好ましい。
この場合、ノズルＮから第１量のインクを吐出させる場合、連続する第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２でともに第１量が多くなるように、吐出パルスＰＡ２によるノズルＮからのインクの吐出が吐出パルスＰＡ４によるノズルＮ内のインクのメニスカスの残留振動を有効利用することができる。この結果、連続する第１期間Ｔｕ＿１および第２期間Ｔｕ＿２でともに、吐出パルスＰＡ２のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量と、の合計よりも第１量を多くすることができる。
また、前述のように、吐出パルスＰＡ２の電圧振幅Ｖ２と吐出パルスＰＡ４の電圧振幅Ｖ４とが互いに等しい。このため、吐出パルスＰＡ２の電圧振幅Ｖ２と吐出パルスＰＡ４の電圧振幅Ｖ４とが互いに異なる構成に比べて、駆動信号Ｃｏｍの生成が容易である。または、吐出パルスＰＡ２の電圧振幅Ｖ２と吐出パルスＰＡ４の電圧振幅Ｖ４とを、液体吐出装置１００の構造的に可能な最大の電圧振幅としてより第１量を多くすることができる。
さらに、前述のように、単位期間Ｔｕ内で、不吐出パルスＰＡ３のタイミングが吐出パルスＰＡ４のタイミングの直前である。このため、不吐出パルスＰＡ３によるメニスカスの振動を用いて吐出パルスＰＡ４によるノズルＮからのインクの吐出量を増大させることができる。この結果、吐出パルスＰＡ４のみを駆動素子５１ｆに供給することによりノズルＮから吐出されるインクの量よりも第２量を多くすることができる。
また、前述のように、単位期間Ｔｕ内で、吐出パルスＰＡ２のタイミングが不吐出パルスＰＡ３のタイミングの直前である。このため、不吐出パルスＰＡ３および吐出パルスＰＡ４をこの順で連続的に用いることができる。
さらに、前述のように、駆動信号Ｃｏｍは、「第３吐出パルス」の一例である吐出パルスＰＡ１を吐出パルスＰＡ２、吐出パルスＰＡ４および不吐出パルスＰＡ３とは異なるタイミングで単位期間Ｔｕ内に含む。吐出パルスＰＡ１は、ノズルＮからインクを吐出させるように駆動素子５１ｆを駆動させる。制御回路２１は、単位期間Ｔｕ内でノズルＮから第２量よりも少ない第３量のインクを吐出させる場合、駆動素子５１ｆに供給されるパルスとして吐出パルスＰＡ１を選択する。このため、第３量を用いない構成に比べて、階調数を多くすることができる。
本実施形態では、前述のように、単位期間Ｔｕ内で、前記吐出パルスＰＡ１、前記吐出パルスＰＡ２、前記不吐出パルスＰＡ３、前記吐出パルスＰＡ４の順でこれらのパルスが並ぶ。このため、不吐出パルスＰＡ３および吐出パルスＰＡ４をこの順で連続的に用いるとともに、吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間隔を適正化することができる。また、吐出パルスＰＡ１のタイミングが他のパルスのタイミングのいずれか後である構成に比べて、吐出パルスＰＡ１によるノズルＮからのインクの吐出速度を遅くしても、媒体Ｍ上において第１量のドットや第２量のドット着弾位置に対応する所望位置に第３量のドットを着弾させることができる。このため、吐出パルスＰＡ１の波形設計の自由度を高めることができる。この結果、吐出パルスＰＡ１によるノズルＮからのインクの尾引を低減することができる。また、第１期間Ｔｕ＿１と第１期間Ｔｕ＿１の後に連続する第２期間Ｔｕ＿２において、第１期間Ｔｕ＿１の吐出パルスＰＡ４と第２期間Ｔｕ＿２の吐出パルスＰＡ２との間隔を、後行の吐出パルスＰＡ２によるノズルＮからのインクの吐出が先行の吐出パルスＰＡ４によるノズルＮ内のインクのメニスカスの残留振動の不本意な影響を受け難く、かつ、充分な第１量の吐出を確保できる間隔に設定しながら、第３量を吐出するための吐出パルスＰＡ１を先行する吐出パルスＰＡ４と後行の吐出パルスＰＡ２との間に設けることができる。これにより、単位期間Ｔｕを長くすることなく、前記吐出パルスＰＡ１、前記吐出パルスＰＡ２、前記不吐出パルスＰＡ３、前記吐出パルスＰＡ４を適正なタイミングに配置させることができる。
ここで、前述のように、第２量が第３量の１．８倍以上２．２倍以下の範囲内である場合、第２量と第３量による階調バランスを最適化しやすいという利点がある。
また、前述のように、第３量に対する第２量の比率と第２量に対する第１量の比率との差が１０％以下である場合、第１量、第２量および第３量による階調バランスを最適化しやすいという利点がある。
さらに、前述のように、第１量が第２量の１．８倍以上２．２倍以下の範囲内である場合、第１量と第２量とによる階調バランスを最適化しやすいという利点がある。
また、前述のように、制御回路２１は、単位期間Ｔｕ内でノズルＮからインクを吐出させずに駆動素子５１ｆを駆動させる場合、駆動素子５１ｆに供給されるパルスとして不吐出パルスＰＡ３を選択する。このため、ノズルＮからインクを吐出させずにノズルＮ内のインクのメニスカスを振動させることにより、ノズルＮ内のインクの増粘等を低減することができる。
Ｂ：第２実施形態
以下、本開示の第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第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。
図１１は、第２実施形態で用いる駆動信号Ｃｏｍ－Ａを説明するための図である。駆動信号Ｃｏｍ－Ａは、単位期間Ｔｕ内のパルスのタイミングが異なる以外は、第１実施形態の駆動信号Ｃｏｍと同様である。
駆動信号Ｃｏｍ－Ａは、制御期間Ｔｕ１に設けられる吐出パルスＰＡ２と、制御期間Ｔｕ２に設けられる不吐出パルスＰＡ３と、制御期間Ｔｕ３に設けられる吐出パルスＰＡ４と、制御期間Ｔｕ４に設けられる吐出パルスＰＡ１と、を有する。ここで、期間Ｔ２４および期間Ｔ３４のそれぞれは、前述の第１実施形態の駆動信号Ｃｏｍと同様に設定される。
以上の第２実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、印刷速度の高速化を図っても、複数階調の濃淡差を適正化することができる。本実施形態では、制御期間Ｔｕ４に吐出パルスＰＡ１が設けられるので、第１実施形態に比べて、小ドットを形成する際に、媒体Ｍ上において第１量のドットや第２量のドット着弾位置に対応させて、ノズルＮからのインクの吐出速度を速くする必要がある。この結果、小ドットを形成するインクの媒体Ｍへの着弾精度を高めることができる。
Ｃ：第３実施形態
以下、本開示の第３実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第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。
図１２は、第３実施形態で用いる駆動信号Ｃｏｍ－Ｂを説明するための図である。駆動信号Ｃｏｍ－Ｂは、単位期間Ｔｕ内のパルスのタイミングが異なる以外は、第１実施形態の駆動信号Ｃｏｍと同様である。
駆動信号Ｃｏｍ－Ａは、制御期間Ｔｕ１に設けられる不吐出パルスＰＡ３と、制御期間Ｔｕ２に設けられる吐出パルスＰＡ４と、制御期間Ｔｕ３に設けられる吐出パルスＰＡ１と、制御期間Ｔｕ４に設けられる吐出パルスＰＡ２と、を有する。ここで、期間Ｔ２４および期間Ｔ３４のそれぞれは、前述の第１実施形態の駆動信号Ｃｏｍと同様に設定される。
以上の第３実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、印刷速度の高速化を図っても、複数階調の濃淡差を適正化することができる。本実施形態では、制御期間Ｔｕ３に吐出パルスＰＡ１が設けられるので、第１実施形態に比べて、小ドットを形成する際に、媒体Ｍ上において第１量のドットや第２量のドット着弾位置に対応させて、ノズルＮからのインクの吐出速度を速くする必要がある。この結果、小ドットを形成するインクの媒体Ｍへの着弾精度を高めることができる。また、本実施形態では、前述のように、単位期間Ｔｕ内で、不吐出パルスＰＡ３、吐出パルスＰＡ４、吐出パルスＰＡ１、吐出パルスＰＡ２の順でこれらのパルスが並ぶ。このため、単位期間Ｔｕ内で、不吐出パルスＰＡ３および吐出パルスＰＡ４をこの順で連続的に用いつつ、吐出パルスＰＡ２と吐出パルスＰＡ４との間隔Ｔ２４を適正化することができる。
Ｄ：第４実施形態
以下、本開示の第４実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第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。
図１３は、第４実施形態で用いる駆動信号Ｃｏｍ－Ｃを説明するための図である。駆動信号Ｃｏｍ－Ｃは、不吐出パルスＰＡ３に代えて不吐出パルスＰＡ５を用いる以外は、第１実施形態の駆動信号Ｃｏｍと同様である。
不吐出パルスＰＡ５は、ノズルＮからインクを吐出させない強さの圧力変動を圧力室Ｃに生じさせるように駆動素子５１ｆを駆動させる電位パルスである。不吐出パルスＰＡ５が駆動素子５１ｆに供給されることにより、ノズルＮからインクを吐出させずに、ノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させる。
図１３に示す例では、不吐出パルスＰＡ５は、基準電位Ｖ０から、電位Ｅ５１を経由した後に基準電位Ｖ０に戻る波形である。ここで、電位Ｅ５１は、基準電位Ｖ０よりも高い電位である。また、電位Ｅ５１のタイミングが制御期間Ｔｕ３の中点よりも後である。
不吐出パルスＰＡ５と吐出パルスＰＡ４との間隔Ｔ５４は、が小さいほど、中ドット形成時の吐出量が多くなる。間隔Ｔ５４は、前述の不吐出パルスＰＡ５の電位Ｅ５１から基準電位Ｖ０への変化を示す膨張要素の終点から、前述の吐出パルスＰＡ４の電位Ｅ４１から電位Ｅ４２への変化を示す膨張要素の始点までの時間長さである。
図示しないが、前述の第１実施形態の間隔Ｔ３４と同様、間隔Ｔ５４が大きくなるに従い、中ドット形成時の吐出量が複数の極大値をとりながら少なくなる。これはノズルＮ内のメニスカスの振動の影響に対応する。したがって、このような中ドット形成時の吐出量を多くする効果は、不吐出パルスＰＡ５によるノズルＮ内のインクのメニスカスの振動が吐出パルスＰＡ４によるノズルＮからのインクの吐出に寄与することにより得られる。よって、間隔Ｔ５４がノズルＮ内のインクのメニスカスの固有振動周期の１／４以下であることが好ましい。ただし、不吐出パルスＰＡ５は、前述の第１実施形態の不吐出パルスＰＡ３を反転させたような波形であるため、中ドット形成時の吐出量を多くする観点から、間隔Ｔ５４は、連通流路Ｎａでのインクの固有振動周期の（整数－０．５）倍であることが好ましく、連通流路Ｎａでのインクの固有振動周期の０．５倍であることがより好ましい。
以上の第４実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様、印刷速度の高速化を図っても、複数階調の濃淡差を適正化することができる。
Ｅ：変形例
以上に例示される各形態は、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。以下の例示から任意に選択される態様は、互いに矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
Ｅ１：変形例１
前述の各形態では、ノズルＮが第１部分ＮＰ１および第２部分ＮＰ２を有する構成が例示されるが、ノズルＮは当該構成に限定されない。例えば、ノズルＮは、一定幅であってもよいし、３段以上の段差を有する形状であってもよい。
Ｅ２：変形例２
ヘッドチップ５１の構成は、図３に示す例に限定されず、任意である。
Ｅ３：変形例３
前述の各形態では、液体吐出ヘッド５０を搭載したキャリッジ４１を往復させるシリアル方式の液体吐出装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体Ｍの全幅にわたり分布するライン方式の液体吐出装置にも本開示は適用される。
Ｅ４：変形例４
前述の形態で例示した液体吐出装置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てもよく、本開示の用途は特に限定されない。もっとも、液体吐出装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示パネル等の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出する液体吐出装置は、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。また、生体に関する有機物の溶液を噴出する液体吐出装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
１０…液体容器、２０…制御ユニット、２１…制御回路（制御部）、２２…記憶回路、２３…電源回路、２４…駆動信号生成回路（駆動信号生成部）、３０…搬送機構、４０…移動機構、４１…キャリッジ、４２…搬送ベルト、５０…液体吐出ヘッド、５１…ヘッドチップ、５１ａ…流路基板、５１ｂ…圧力室基板、５１ｃ…ノズル板、５１ｄ…吸振体、５１ｅ…振動板、５１ｆ…駆動素子、５１ｇ…保護板、５１ｈ…ケース、５１ｉ…配線基板、５２…切替回路、５２ａ…接続状態指定回路、１００…液体吐出装置、２００…外部装置、Ｃ…圧力室、ＣＬＫ…クロック信号、ＣＮＧ…チェンジ信号、Ｃｏｍ…駆動信号、Ｃｏｍ－Ａ…駆動信号、Ｃｏｍ－Ｂ…駆動信号、Ｃｏｍ－Ｃ…駆動信号、Ｅ１１…電位、Ｅ１２…電位、Ｅ１３…電位、Ｅ１４…電位、Ｅ１５…電位、Ｅ１６…電位、Ｅ２１…電位、Ｅ２２…電位、Ｅ３１…電位、Ｅ４１…電位、Ｅ４２…電位、Ｅ４３…電位、Ｅ５１…電位、ＦＮ…ノズル面、ＩＨ…導入口、Ｉｍｇ…印刷データ、Ｌ１…第１列、Ｌ２…第２列、ＬＡＴ…ラッチ信号、ＬＨａ…配線、ＬＨｄ…配線、Ｍ…媒体、Ｎ…ノズル、ＮＰ１…第１部分、ＮＰ２…第２部分、Ｎａ…連通流路、ＰＡ１…吐出パルス（第３吐出パルス）、ＰＡ２…吐出パルス（第１吐出パルス）、ＰＡ３…不吐出パルス、ＰＡ４…吐出パルス（第２吐出パルス）、ＰＡ５…不吐出パルス、ＰｌｓＣ…パルス、ＰｌｓＬ…パルス、Ｒ…リザーバー、Ｒ１…空間、Ｒ２…空間、Ｒａ…供給流路、ＳＩ…印刷データ信号、ＳＬａ…接続状態指定信号、ＳＷａ…スイッチ、Ｓｋ１…制御信号、Ｓｋ２…制御信号、Ｔ２４…期間、Ｔ３４…期間、Ｔｕ…単位期間、Ｔｕ１…制御期間、Ｔｕ２…制御期間、Ｔｕ３…制御期間、Ｔｕ４…制御期間、Ｔｕ＿１…第１期間、Ｔｕ＿２…第２期間、Ｖ０…基準電位、Ｖ２…電圧振幅、Ｖ４…電圧振幅、ＶＢＳ…オフセット電位、ＶＨＶ…電源電位、Ｖｉｎ…供給信号、Ｚｄ…電極、Ｚｕ…電極、ｄＣｏｍ…波形指定信号。

Claims (14)

  1. 液体を吐出するノズルと、
    前記ノズルに連通する圧力室と、
    駆動信号に応じて前記圧力室内の液体に圧力変動を与える駆動素子と、
    前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
    所定周期の単位期間ごとに、前記駆動素子への前記駆動信号の供給を制御する制御部と、を備え、
    前記駆動信号は、
    前記ノズルから液体を吐出させるように前記駆動素子を駆動させる第１吐出パルスと、
    前記ノズルから液体を吐出させるように前記駆動素子を駆動させる第２吐出パルスと、
    前記ノズルから液体を吐出させずに前記駆動素子を駆動させる不吐出パルスと、を互いに異なるタイミングで前記単位期間内に含み、
    前記制御部は、
    前記単位期間内で前記ノズルから第１量の液体を吐出させる場合、前記駆動素子に供給されるパルスとして前記第１吐出パルスおよび前記第２吐出パルスを選択し、
    前記単位期間内で前記ノズルから前記第１量よりも少ない第２量の液体を吐出させる場合、前記駆動素子に供給されるパルスとして前記不吐出パルスおよび前記第２吐出パルスを選択し、
    前記第２量は、前記第２吐出パルスのみを前記駆動素子に供給することにより前記ノズルから吐出される液体の量よりも多い、
    液体吐出装置。
  2. 前記第１量は、前記第１吐出パルスのみを前記駆動素子に供給することにより前記ノズルから吐出される液体の量と、前記第２吐出パルスのみを前記駆動素子に供給することにより前記ノズルから吐出される液体の量と、の合計よりも多い、
    請求項１に記載の液体吐出装置。
  3. 前記単位期間内で前記第１吐出パルスと前記第２吐出パルスとの間隔は、前記ノズル内の液体のメニスカスの固有振動周期の０．４倍以上０．６倍以下の範囲内である、
    請求項２に記載の液体吐出装置。
  4. 前記単位期間内で、前記第２吐出パルスのタイミングが前記第１吐出パルスのタイミングの後であり、
    第１期間と前記第１期間の後に連続する第２期間とのそれぞれを前記単位期間とするとき、
    前記第１期間および前記第２期間のそれぞれの期間内で前記ノズルから前記第１量の液体を吐出させる場合、前記第１期間内の前記第２吐出パルスと前記第２期間内の前記第１吐出パルスとの間隔は、前記ノズル内の液体のメニスカスの固有振動周期の０．４倍以上０．６倍以下の範囲内である、
    請求項２に記載の液体吐出装置。
  5. 前記第１吐出パルスの電圧振幅と前記第２吐出パルスの電圧振幅とが互いに等しい、
    請求項２から４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記単位期間内で、前記不吐出パルスのタイミングが前記第２吐出パルスのタイミングの直前である、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  7. 前記単位期間内で、前記第１吐出パルスのタイミングが前記不吐出パルスのタイミングの直前である、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  8. 前記駆動信号は、前記ノズルから液体を吐出させるように前記駆動素子を駆動させる第３吐出パルスを前記第１吐出パルス、前記第２吐出パルスおよび前記不吐出パルスとは異なるタイミングで前記単位期間内に含み、
    前記制御部は、
    前記単位期間内で前記ノズルから前記第２量よりも少ない第３量の液体を吐出させる場合、前記駆動素子に供給されるパルスとして前記第３吐出パルスを選択する、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  9. 前記単位期間内で、前記第３吐出パルス、前記第１吐出パルス、前記不吐出パルス、前記第２吐出パルスの順でこれらのパルスが並ぶ、
    請求項８に記載の液体吐出装置。
  10. 前記単位期間内で、前記不吐出パルス、前記第２吐出パルス、前記第３吐出パルス、前記第１吐出パルスの順でこれらのパルスが並ぶ、
    請求項８に記載の液体吐出装置。
  11. 前記第２量は、前記第３量の１．８倍以上２．２倍以下の範囲内である、
    請求項８から１０のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  12. 前記第３量に対する前記第２量の比率と前記第２量に対する前記第１量の比率との差は、１０％以下である、
    請求項８から１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  13. 前記第１量は、前記第２量の１．８倍以上２．２倍以下の範囲内である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
  14. 前記制御部は、
    前記単位期間内で前記ノズルから液体を吐出させずに前記駆動素子を駆動させる場合、前記駆動素子に供給されるパルスとして前記不吐出パルスを選択する、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
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