JP4529515B2

JP4529515B2 - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP4529515B2
Application number: JP2004099932A
Authority: JP
Inventors: 清二伊原; 聡細野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005280199A

Description

本発明は、駆動パルスの圧力発生素子への供給を制御することで、ノズル開口からの液滴の吐出を制御可能な液体噴射装置に関する。

液体噴射装置は、液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、対象物としての記録紙等に対して液体状のインクを吐出（噴射）してドットを形成することにより記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、或いはＦＥＤ（面発光ディスプレー）等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して吐出するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。

ここで、上記インクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタと略記する。）を例に挙げると、このプリンタは、圧力室に連通したノズル開口、および圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ得る圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを含んだ駆動信号を発生する駆動信号発生回路とを備え、駆動パルスを圧力発生素子へ供給することで圧力発生素子を作動して、ノズル開口からインクをインク滴として吐出するように構成されている。

このようなプリンタについて、上記駆動パルスを、インクを吐出させる吐出パルスと、インクを吐出させない程度にノズル開口のメニスカス（ノズル開口で露出しているインクの自由表面）を微振動させる微振動パルスとを含んで構成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この微振動パルスは、例えば、インクを吐出しない非吐出期間にメニスカスを微振動させてノズル開口と圧力室内との間でインクを対流させ、非吐出期間中にノズル開口のインクが増粘する不都合を防いでいる。したがって、非吐出期間が長い場合（具体的には、複数の空白行の後に印字する間欠印字を行う場合等）であっても、ノズル開口から吐出されるインク滴の飛翔安定性を維持し易い。
特開２０００−３７８６７号公報

ところで、微振動パルスがインク増粘防止の効果を発揮するためには、図７（ａ）中に示す微振動駆動電圧Ｖｈｖ（微振動パルスＰＶ中の最高電位と最低電位との差）を、上記したインクの対流を十分に引き起こす程度に設定する必要がある。この設定は、例えば、微振動パルスＰＶの供給時間ｔと、間欠印字において良好な印字結果が得られる微振動レベル（微振動駆動電圧Ｖｈｖと吐出駆動電圧Ｖｈｓ（吐出パルスＰＳ中の最高電位と最低電位との差）との比）との関係（図７（ｂ）における実線Ｌ０）に基づいて行われる。そして、実際のプリンタにおいては、インク粘度の許容誤差を見込んで、図７（ｂ）中実線で示される値よりも少し高めの微振動レベルが設定されている。

しかしながら、増粘し易いインクや高粘度のインクを吐出対象液体として使用する場合には、微振動駆動電圧を更に高くしてメニスカスの微振動を十分に発生させなければならない。ところが、微振動駆動電圧を高くし過ぎて設定すると、連続印字安定性を維持可能な微振動レベルの上限Ｌ１（図７（ｂ）中破線で示された値）を超えてしまい、連続印字安定性と間欠印字評価とを満足させる微振動レベルの設定範囲（図中斜線部で表示）から外れてしまう。すなわち、メニスカスの微振動が収束しないうちに吐出パルスが供給されて、インク吐出時のメニスカス振動が設計どおりに行われず、良好な印字結果を得ることができない虞がある。

そこで、良好な印字結果を得るために、微振動を十分に収束させて液滴吐出への影響を抑える必要があるのだが、そのためには、微振動パルス供給時間を長く設定（すなわち、微振動パルスの電位勾配を緩く）するか、あるいは微振動パルス終了から吐出パルス開始までの時間を長く設定しなければならない。したがって、高粘度インク使用時に印字速度を高速化することが難しい。また、微振動レベルの選択範囲が狭く制限され、印字動作の設定の自由度を増やし難い。

また、微振動パルスの供給時間を短時間に設定する場合においては、図７（ｂ）に示すように、連続印字安定性と間欠印字評価とを満足させる微振動レベルの設定範囲が存在しない。このことから、短時間の微振動パルスの供給を選択し難く、良好な印字（液滴吐出）に掛かる時間を短縮することが困難であった。

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、ノズル開口における液体の増粘を抑える微振動の設定自由度を増やし、良好な液滴吐出の高速化を図ることができるようにするものである。

本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、圧力室に連通したノズル開口、および圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドと、
前記ノズル開口から液滴を吐出させる吐出パルスと、前記ノズル開口から液滴を吐出させない程度に前記ノズル開口のメニスカスを微振動させる微振動パルスとを含む駆動パルスを前記圧力発生手段に供給する駆動信号発生手段と、を備え、
前記駆動信号発生手段は、
第１の電位から前記第１の電位よりも高い第２の電位まで電位を上昇させる第１膨張要素と、
前記第２の電位を所定時間維持する膨張ホールド要素と、
前記第２の電位から、前記第１の電位より低い第３の電位まで電位を下降させ前記液滴を吐出させる吐出要素と、
前記第３の電位を維持する吐出ホールド要素と、
前記第３の電位を前記第１の電位と前記第３の電位との間の第４の電位まで上昇させる第１膨張復帰要素と、
前記第４の電位を所定時間維持する膨張復帰ホールド要素と、
前記第４の電位から前記第１の電位まで電位を復帰させる第２膨張復帰要素と、を構成要素とする吐出パルスを発生させる液体噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、
前記第１の電位から、前記第１の電位と前記第２の電位との間の第５の電位まで前記液滴が吐出されない程度の電位勾配で電位を上昇させる微振動膨張要素と、
前記第５の電位を維持する微振動ホールド要素と、
前記第５の電位から前記第３の電位まで前記液滴が吐出されない程度の電位勾配で電位を下降させる微振動収縮要素と、
からなる微振動主要素と、
前記微振動主要素に続いて、前記第３の電位から前記第１の電位まで電位を上昇させる微振動制振要素と、
を構成要素とする微振動パルスを、
前記吐出パルスの前又は後に発生させるものであることを特徴とする。

そして、上記構成において、前記微振動制振要素を、次回の吐出パルスの前に配置することが望ましい。

さらに、上記構成において、前記微振動パルスは、液滴が吐出されない程度に圧力室を基準容積よりも膨張させる微振動膨張要素、および該微振動膨張要素により膨張した圧力室を収縮させる微振動収縮要素を備えた微振動主要素と、微振動収縮要素により収縮した圧力室を基準容積に膨張復帰させる微振動制振要素とから構成されることが望ましい。

上記構成によれば、微振動制振要素を微振動主要素の後に配置することにより、吐出パルスの供給前に発生させたメニスカスの微振動を収束させるので、微振動パルスによる圧力発生素子の駆動を強くしても、メニスカスの微振動が吐出パルスによるメニスカスの振動に加わる不具合を防ぐことができる。したがって、微振動の設定自由度を増すことができる。また、メニスカスの微振動を迅速に収束させることができ、良好な液滴吐出の高速化を図ることができる。さらに、高粘度や増粘し易い液体であっても、ノズル開口における増粘を抑えるとともにメニスカスの微振動が液滴吐出に影響を及ぼす不都合を防ぐことができ、良好な液滴吐出を実現することができる。

また、微振動制振要素を、次回の吐出パルスの前に配置すれば、常に、メニスカスの微振動を収束させてから液滴を吐出することができ、微振動が液滴吐出に与える影響を一層防ぎ易い。

そして、微振動パルスは、液滴が吐出されない程度に圧力室を基準容積よりも膨張させる微振動膨張要素、および該微振動膨張要素により膨張した圧力室を収縮させる微振動収縮要素を備えた微振動主要素と、微振動収縮要素により収縮した圧力室を基準容積に膨張復帰させる微振動制振要素とから構成されれば、ノズル開口内を前進した状態のメニスカスを後退させながら微振動を収束することができ、微振動制振要素の供給時に液滴が吐出される虞がない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下においては、本発明の液体噴射装置の一例としてインクジェット式プリンタ（以下、プリンタ１と略記する）を例示する。図１は、プリンタ１の機能ブロック図である。

プリンタ１は、図１に示すように、プリンタコントローラ２とプリントエンジン３とで概略構成されている。プリンタコントローラ２は、ホストコンピュータ（図示せず）等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）４と、各種データ等を記憶するＲＡＭ５と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ６と、ＣＰＵ等からなる制御部７と、発振回路８と、後述する記録ヘッド９へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路１０と、印刷データをドット毎に展開（データ変換）することで得られた吐出データや駆動信号等をプリントエンジン３に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）１１とを備えている。

制御部７は、ＲＯＭ６に記憶された動作プログラム等に従ってプリンタ１の各部を制御するものである。また、制御部７は、外部インタフェース４を介して外部装置から入力された印刷データを、記録ヘッド９においてインク滴の吐出に用いられる吐出データに変換する。

駆動信号発生回路１０は、制御部７によって定められた波形形状の駆動信号を発生する回路である。この駆動信号発生回路１０は、例えば、図３に示すように、複数の吐出パルスおよび非記録時にメニスカスを微振動させるための微振動パルスを配置して構成される駆動パルスを含ませて駆動信号を発生し、この駆動信号を内部Ｉ／Ｆ１１を介して記録ヘッド９側に供給する回路である。なお、駆動信号発生回路１０で発生する駆動パルス（駆動信号）については、後で詳細に説明する。

プリントエンジン３は、記録ヘッド９と、記録ヘッド９が着脱可能に取り付けられるキャリッジを記録紙の紙幅方向（主走査方向）に移動させるキャリッジ移動機構１４と、記録ヘッド９の移動方向に直交する方向である紙送り方向（副走査方向）に記録紙を搬送する紙送り機構１５とから構成されている。記録ヘッド９は、本発明の液体噴射ヘッドの一種であり、印字データがセットされるシフトレジスタ（ＳＲ）１６と、シフトレジスタ１６にセットされた印字データをラッチするラッチ回路１７と、電圧増幅器として機能するレベルシフタ１８と、圧電振動子１９と、圧電振動子１９に対する駆動信号の供給を制御するスイッチ回路２０とを備えている。

ここで、記録ヘッド９の構造について説明する。記録ヘッド９は、キャリッジ移動機構１４による主走査方向への移動状態で液体状のインク（本発明における液体の一種）をインク滴としてノズル開口２５から吐出可能に構成されている。この記録ヘッド９は、図２に示すように、複数の圧電振動子１９、固定板２６、及び、フレキシブルケーブル２７等をユニット化した振動子ユニット２８と、この振動子ユニット２８を収納可能なケース２９と、ケース２９の先端面に接合された流路ユニット３０とを備えている。

ケース２９は、先端と後端が共に開放された収納空部３１を形成した合成樹脂製のブロック状部材であり、収納空部３１内には振動子ユニット２８が収納固定されている。

圧電振動子１９は、本発明における圧力発生素子の一種であり、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。この圧電振動子１９は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、積層方向に直交する縦方向に伸縮可能な縦振動モードの圧電振動子である。そして、各圧電振動子１９の先端面が、流路ユニット３０の島部３２に接合されている。
なお、この圧電振動子１９はコンデンサと同じように振る舞う。すなわち、信号の供給が停止された場合において、圧電振動子１９の電位（振動子電位）は、停止直前の電位で保持される。

流路ユニット３０は、流路形成基板３３を間に挟んでノズルプレート３４を流路形成基板３３の一方の面側に配置し、弾性板３５をノズルプレート３４とは反対側となる他方の面側に配置して積層することで構成されている。

ノズルプレート３４は、複数（例えば、１８０個）のノズル開口２５を副走査方向に沿って開設した薄手の金属製板材（例えば、ステンレス板）によって構成してある。流路形成基板３３は、共通インク室３６、インク供給口３７、圧力室３８、及び、ノズル連通口３９からなるインク流路が形成された板状部材である。本実施形態では、この流路形成基板３３を、シリコンウェハーのエッチング処理によって作製している。弾性板３５は、ステンレス製の支持板４０上に樹脂フィルム４１をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室３８に対応した部分の支持板４０を環状に除去して島部３２を形成している。

この記録ヘッド９では、共通インク室３６から圧力室３８を通ってノズル開口２５に至る一連のインク流路がノズル開口２５毎に形成される。そして、圧電振動子１９を充電したり放電したりすることで圧電振動子１９が変形する。すなわち、この縦振動モードの圧電振動子１９は、充電によって振動子長手方向に収縮し、放電によって振動子長手方向に伸長する。従って、充電によって振動子電位を上昇させると、島部３２が圧電振動子１９側に引っ張られ、島部３２周辺の樹脂フィルム４１が変形して圧力室３８が膨張する。また、放電によって振動子電位を下降させると、圧力室３８が収縮する。

このように、振動子電位に応じて圧力室３８の容積が制御できるので、圧力室３８内のインク圧力を可変でき、ノズル開口２５からインク滴を吐出させることができる。例えば、基準容積の圧力室３８を一旦膨張させた後に急激に収縮させることで、インク滴を吐出させることができる。また、ノズル開口２５に露出したメニスカスの微振動を発生させることもできる。

次に、駆動信号発生回路１０が発生する駆動信号に含まれる駆動パルスＤＰについて説明する。図３に例示した駆動パルスＤＰは、微振動パルスＰＶと、複数（本実施形態では３つ）の吐出パルスＰＳと、各パルス間を接続し圧電振動子１９には供給されない接続要素ＰＣとから構成されている。微振動パルスＰＶは、印字内微振動を行わせるためのパルスであり、図３（ｂ）に示すように、ノズル開口２５のメニスカスに微振動を発生させる微振動主要素Ｐａと、該微振動主要素Ｐａにより発生した微振動を収束させる微振動制振要素Ｐｂとを含んで構成され、微振動制振要素Ｐｂを微振動主要素Ｐａの後に配置している。

微振動主要素Ｐａは、中間電位（基準電位）ＶＭからこの中間電位ＶＭよりも高い微振動電位ＶＭＨまで、インク滴が吐出されない程度の比較的緩やかな電位勾配で電位を所定時間（例えば４μｓ）上昇させる微振動膨張要素Ｐ１と、微振動膨張要素Ｐ１に続いて発生されて微振動電位ＶＭＨを所定時間（例えば１μｓ）維持する微振動ホールド要素Ｐ２と、微振動ホールド要素Ｐ２に続いて発生されて、微振動電位ＶＭＨから中間電位ＶＭよりも低い最低電位ＶＧまで、インク滴が吐出されない程度の比較的緩やかな電位勾配で電位を所定時間（例えば８μｓ）下降させる微振動収縮要素Ｐ３とから構成されている。また、微振動制振要素Ｐｂは、最低電位ＶＧから中間電位ＶＭまで比較的緩やかな電位勾配で電位を所定時間（例えば３μｓ）上昇させる要素である。なお、メニスカスに微振動を発生させるために印加される微振動駆動電圧は、微振動電位ＶＭＨと最低電位ＶＧとの電位差Ｖｈｖで表現される。

そして、微振動主要素Ｐａと微振動制振要素Ｐｂとの間には、一定電位（最低電位ＶＧ）を維持した状態で両要素を接続する接続要素Ｐ４が配置されている。なお、この接続要素Ｐ４は、微振動収縮要素Ｐ３に続いて発生されており、最低電位ＶＧを所定時間（例えば１μｓ）維持するホールド要素としても機能する。

また、吐出パルスＰＳは、ノズル開口２５からインク滴を吐出させるためのパルスである。この吐出パルスＰＳは、中間電位ＶＭから微振動電位ＶＭＨよりも高い最高電位ＶＰまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる第１膨張要素Ｐ１１と、第１膨張要素Ｐ１１に続いて発生されて最高電位ＶＰを所定時間維持する膨張ホールド要素Ｐ１２と、膨張ホールド要素Ｐ１２に続いて発生されて最高電位ＶＰから最低電位ＶＧまで急激に電位を下降させる吐出要素Ｐ１３と、吐出要素Ｐ１３に続いて発生されて最低電位ＶＧを極く短い時間維持する吐出ホールド要素Ｐ１４と、吐出ホールド要素Ｐ１４に続いて発生されて最低電位ＶＧから副中間電位（中間電位ＶＭよりも少し低い電位）ＶＭＬまで僅かに電位を上昇させる第１膨張復帰要素Ｐ１５と、副中間電位ＶＭＬを所定時間維持する膨張復帰ホールド要素Ｐ１６と、副中間電位ＶＭＬから中間電位ＶＭまで電位を復帰させる第２膨張復帰要素Ｐ１７とにより構成されている。なお、インク滴を吐出させるために印加される吐出駆動電圧は、最高電位ＶＰと最低電位ＶＧとの電位差Ｖｈｓで表現される。

このような構成を備えた駆動パルスＤＰのうち、微振動パルスＰＶが圧電振動子１９に供給されると、圧電振動子１９や圧力室３８は次のように動作する。すなわち、微振動膨張要素Ｐ１の供給に伴って圧電振動子１９が少し収縮し、圧力室３８が基準容積（本実施形態では、駆動信号が供給されていない定常状態の圧力室３８の容積）から少し膨張する。この膨張に伴って圧力室３８内が減圧され、メニスカスが圧力室３８側に少し引き込まれる。この圧力室３８の膨張状態は微振動ホールド要素Ｐ２の供給期間に亘って維持され、メニスカスはこの維持期間中に亘って自由振動する。

その後、微振動収縮要素Ｐ３が供給されて圧電振動子１９が伸長し、圧力室３８は基準容積よりも少し収縮する。この収縮に伴い、圧力室３８内のインクが少し加圧されメニスカスの振動が加振される。これにより、ノズル開口２５付近のインクが対流して増粘が防止される。この圧力室３８の収縮状態は、接続要素Ｐ４の供給期間に亘って維持され、メニスカスはこの維持期間中に亘って自由振動する。そして、微振動制振要素Ｐｂがメニスカスの微振動を打ち消し得るタイミングで供給され、圧電振動子１９が再び収縮し、圧力室３８は基準容積まで膨張復帰する。この膨張復帰に伴い、圧力室３８内のインクが少し減圧される。これにより、メニスカスの微振動を短時間で収束させることができる。なお、このときメニスカスは、ノズル開口２５内を前進した状態から後退しながら微振動を収束することができ、インク滴を吐出する虞がない。

上記微振動パルスＰＶの供給後、接続要素ＰＣに引き続いて吐出パルスＰＳが圧電振動子１９に供給されると、圧電振動子１９や圧力室３８は次のように動作する。すなわち、第１膨張要素Ｐ１１の供給に伴って圧電振動子１９が大きく収縮し、圧力室３８が定常状態から最大容積まで膨張する。この膨張に伴って圧力室３８内が減圧され、メニスカスが圧力室３８側に引き込まれる。この圧力室３８の膨張状態は膨張ホールド要素Ｐ１２の供給期間に亘って維持され、メニスカスはこの維持期間中に亘って自由振動する。

続いて、吐出要素Ｐ１３が供給されて圧電振動子１９が大きく伸長し、圧力室３８は最小容積まで急激に収縮する。この収縮に伴い、圧力室３８内のインクが加圧されてノズル開口２５からインク滴が吐出される。そして、吐出要素Ｐ１３に続いて吐出ホールド要素Ｐ１４が供給されるので圧力室３８の収縮状態は維持されるが、このときメニスカスはインク滴吐出の影響を受けて大きく振動している。その後、メニスカスの振動を打ち消し得るタイミングで第１膨張復帰要素Ｐ１５、膨張復帰ホールド要素Ｐ１６、第２膨張復帰要素Ｐ１７が供給され、圧力室３８が基準容積（あるいは定常状態）まで膨張復帰する。すなわち、圧力室３８内のインク圧力を相殺すべく、圧力室３８を膨張させてインク圧力を減圧する。これにより、メニスカスの振動を短時間で抑制することができ、次のインク滴の吐出を安定させることができる。

上記のように微振動制振要素Ｐｂを微振動主要素Ｐａの後に配置して微振動パルスＰＶが構成され、この微振動パルスＰＶを次回の吐出パルスＰＳの前に配置して駆動パルスＤＰが構成されるので、微振動駆動電圧Ｖｈｖを従来の微振動パルスＰＶ（図７（ａ）参照）のものよりも高く設定することができ、しかも、この微振動を、吐出パルスＰＳが圧電振動子１９に供給される前に短時間で収束させることができる。したがって、連続印字安定性を満たす微振動駆動電圧Ｖｈｖの選択範囲を拡大することができる。具体的には、図４に示すように、微振動駆動電圧Ｖｈｖと吐出駆動電圧Ｖｈｓとの比で表現される微振動レベルについて、連続印字安定性を満たす選択範囲の上限Ｌ２を、従来の微振動レベルにおいて連続印字安定性を満たす選択範囲の上限Ｌ１よりも上昇させることができ、印字動作の設定の自由度を増すことができる。さらに、高粘度や増粘し易いインクを使用しても、ノズル開口２５における増粘を抑えるとともにメニスカスの微振動がインク滴吐出に影響を及ぼす不都合を防ぐことができ、良好な（すなわち、設計どおりの）インク滴吐出を実現することができる。

また、上記連続印字安定性を満たす微振動レベルの上限が上昇したことに伴って、従来では連続印字安定性と間欠印字評価とを満足させる微振動レベルの設定範囲が存在しなかった供給時間、すなわち比較的短い微振動パルスＰＶ供給時間であっても、良好な印字結果が得られる微振動レベルが選択可能となる。したがって、微振動パルスＰＶの供給時間ｔを短く（言い換えると、微振動膨張要素Ｐ１または微振動収縮要素Ｐ３の電位勾配をきつく）しても、吐出パルスＰＳが供給される前に微振動を収束させることができ、次回のメニスカスのインク滴吐出振動が微振動で乱れてしまうことを阻止することができる。したがって、良好な印字の高速化を図ることができる。

なお、微振動パルスＰＶの各要素の供給時間や電位設定は、インクの圧力振動の固有振動周期や、吐出パルスＰＳの吐出駆動電圧Ｖｈｓの値に基づいて設定してもよい。このようにすれば、記録ヘッド９の特性や印字モードの特性に対応して微振動パルスＰＶの設定を容易に調整することができ、固有振動周期や吐出駆動電圧Ｖｈｓの値の相違に拘らずメニスカスに発生した微振動を迅速に収束させることができて好適である。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

上記各実施形態においては、微振動パルスＰＶは、圧力室３８を膨張、収縮、膨張復帰の順序で変動させてノズル開口２５のメニスカスの微振動を発生させていたが、本発明はこれに限らない。すなわち、微振動パルスＰＶは、圧力室３８を収縮、膨張、収縮復帰の順序で変動させてメニスカスの微振動を発生させてもよい。具体的に説明すると、図５に示す微振動パルスＰＶは、微振動収縮要素Ｐ２１、微振動ホールド要素Ｐ２２、微振動膨張要素Ｐ２３の順で微振動主要素Ｐａを構成し、この微振動主要素Ｐａの後ろに続けて接続要素Ｐ２４、微振動制振要素Ｐｂの順で圧電振動子１９に供給されるように構成されている。まず、微振動収縮要素Ｐ２１が圧電振動子１９へ供給されると、この供給に伴って圧電振動子１９が伸長し、圧力室３８が基準容積から収縮する。この収縮に伴って圧力室３８内が加圧され、メニスカスが圧力室３８とは反対側に押し出される。この圧力室３８の収縮状態は微振動ホールド要素Ｐ２２の供給期間に亘って維持され、メニスカスはこの維持期間中に亘って自由振動する。

その後、微振動膨張要素Ｐ２３が供給されて圧電振動子１９が収縮し、圧力室３８は基準容積よりも少し膨張する。この膨張に伴い、圧力室３８内のインクが少し減圧されメニスカスの振動が加振される。これにより、ノズル開口２５付近のインクが対流して増粘が防止される。この圧力室３８の膨張状態は、接続要素Ｐ２４の供給期間に亘って維持され、メニスカスはこの維持期間中に亘って自由振動する。そして、微振動制振要素Ｐｂがメニスカスの微振動を打ち消し得るタイミングで供給され、圧電振動子１９が再び伸長し、圧力室３８は基準容積まで収縮復帰する。この収縮復帰に伴い、圧力室３８内のインクが少し加圧される。これにより、メニスカスの微振動を短時間で収束させることができる。

また、上記実施形態では、駆動パルスＤＰの前段に微振動パルスＰＶを配置して、その後に続く吐出パルスＰＳの供給前に発生させたメニスカスの微振動を収束させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図６に示すように、駆動パルスＤＰは吐出パルスＰＳの後ろに微振動パルスＰＶを配置してもよい。このとき、微振動パルスＰＶは、次回の駆動パルスＤＰのうち最初の吐出パルスＰＳが供給される前に、メニスカスの微振動を収束させることができる。

上記各実施形態では、本発明の圧力発生素子として所謂縦振動モードの圧電振動子１９を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、電界方向に振動可能な圧電振動子であってもよい。また、各ノズル列毎にユニット化されているものに限らず、所謂撓み振動モードの圧電振動子のように、圧力室毎に設けられるものであってもよい。さらに、圧電振動子に限らず、発熱素子等の他の圧力発生素子を用いることもできる。

また、本発明は、上記記録ヘッド以外の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置にも適用できる。例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置、マイクロピペット等にも適用することができる。

インクジェット式プリンタの機能ブロック図である。記録ヘッドの構成を説明する断面図である。（ａ）は駆動パルスの概略図、（ｂ）は微振動パルスおよび吐出パルスの説明図である。微振動制振要素を備えた駆動パルスについて、連続印字安定性と間欠印字評価とを満足させる微振動レベルの設定範囲を説明する図である。第２実施形態における微振動パルスの概略図である。微振動パルスを吐出パルスの後ろに配置した駆動パルスの概略図である。（ａ）は従来の駆動パルスを示す概略図、（ｂ）は従来の駆動パルスについて、連続印字安定性と間欠印字評価とを満足させる微振動レベルの設定範囲を説明する図である。

符号の説明

１プリンタ，２プリンタコントローラ，３プリントエンジン，４外部インタフェース，５ＲＡＭ，６ＲＯＭ，７制御部，８発振回路，９記録ヘッド，１０駆動信号発生回路，１１内部インタフェース，１４キャリッジ移動機構，１５紙送り機構，１６シフトレジスタ，１７ラッチ回路，１８レベルシフタ，１９圧電振動子，２０スイッチ回路，２５ノズル開口，２６固定板，２７フレキシブルケーブル，２８振動子ユニット，２９ケース，３０流路ユニット，３１収納空部，３２島部，３３流路形成基板，３４ノズルプレート，３５弾性板，３６共通インク室，３７インク供給口，３８圧力室，３９ノズル連通口，４０支持板，４１樹脂フィルム

Claims

圧力室に連通したノズル開口、および圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドと、
前記ノズル開口から液滴を吐出させる吐出パルスと、前記ノズル開口から液滴を吐出させない程度に前記ノズル開口のメニスカスを微振動させる微振動パルスとを含む駆動パルスを前記圧力発生手段に供給する駆動信号発生手段と、を備え、
前記駆動信号発生手段は、
第１の電位から前記第１の電位よりも高い第２の電位まで電位を上昇させる第１膨張要素と、
前記第２の電位を所定時間維持する膨張ホールド要素と、
前記第２の電位から、前記第１の電位より低い第３の電位まで電位を下降させ前記液滴を吐出させる吐出要素と、
前記第３の電位を維持する吐出ホールド要素と、
前記第３の電位を前記第１の電位と前記第３の電位との間の第４の電位まで上昇させる第１膨張復帰要素と、
前記第４の電位を所定時間維持する膨張復帰ホールド要素と、
前記第４の電位から前記第１の電位まで電位を復帰させる第２膨張復帰要素と、を構成要素とする吐出パルスを発生させる液体噴射装置において、
前記駆動信号発生手段は、
前記第１の電位から、前記第１の電位と前記第２の電位との間の第５の電位まで前記液滴が吐出されない程度の電位勾配で電位を上昇させる微振動膨張要素と、
前記第５の電位を維持する微振動ホールド要素と、
前記第５の電位から前記第３の電位まで前記液滴が吐出されない程度の電位勾配で電位を下降させる微振動収縮要素と、
からなる微振動主要素と、
前記微振動主要素に続いて、前記第３の電位から前記第１の電位まで電位を上昇させる微振動制振要素と、
を構成要素とする微振動パルスを、
前記吐出パルスの前又は後に発生させるものであることを特徴とする液体噴射装置。