JP4631540B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置にかかり、より詳細には、吐出手段に電圧を印加して液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。

従来のインクジェット記録装置において用いられる圧電素子の駆動波形は、電圧振幅や時間変化が任意であるアナログ駆動波形を用いていた。このため、予備波形信号の作成は容易であったが、駆動回路が大型化し、消費電力も大きくなるという欠点があった。

なお、予備波形信号は、ノズル近傍のインクを攪拌し、インクの増粘によるノズル目詰まりを防止するため、印字中や休止中において、非噴射ノズルの圧電素子に対し、インクメニスカスをインク滴が噴射しない程度に振動させる、非噴射パルス信号のことである。

上記のように、アナログ駆動波形を用いると駆動回路が大型化し、消費電力も大きくなることに鑑み、２値のデジタル駆動波形を用いることにより、駆動回路を小型化・低コスト化し、消費電力も低減させることが検討されている。

ところが、２値のデジタル駆動波形を用いると、駆動波形の自由度が大きく減るため、予備波形信号の作成が困難となった。2値のデジタル駆動波形において予備波形信号を作成する場合は、その電圧振幅が当然のことながら噴射波形と同じになる。これにより、予備波形信号による消費電力や余分な発熱が増加し、また、最悪の場合はヘッド毎やノズル毎の作製バラツキにより非噴射ノズルから誤吐出してしまう。

なお、従来、非印字時（パージ動作時）に、全圧電素子に、パルス幅が、印字時のパルス幅より短くかつパルス電圧が十分に立ち上がらない長さの非噴射パルス信号を印加することにより、電気信号の電圧のピーク値を低くするインクジェット記録装置が提案されている（特許文献１）。
特許第２５２５５６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のインクジェット記録装置では、非印字時（パージ動作時）に全圧電素子に上記非噴射パルス信号を印加するものであるので、印字時における非噴射パルス信号については、予め定められた非噴射パルス信号を用いることになる。従って、印字が進むと、圧電素子の消費電力や余分な発熱が増加し、また、上記のようにインクが誤吐出してしまう可能性もある。

本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、液滴を吐出する第１の吐出手段に所定の電圧を印加する際に液滴を吐出しない第２の吐出手段に電圧を印加しても、該第２の吐出手段から液滴が誤吐出することを防止することの可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、液滴を吐出する状態と吐出しない状態をとることの可能な複数の吐出手段と、前記複数の吐出手段各々に選択的に電圧を印加する印加手段と、前記複数の吐出手段各々を、液滴を吐出する第１の吐出手段と、液滴を吐出しない第２の吐出手段との何れかに指定する指定手段と、前記指定された第１の吐出手段に吐出電圧を印加して液滴を吐出する際、前記指定された第２の吐出手段に印加する電圧の値を、初期電圧から変化させると共に最も変化させたときから該初期電圧に戻すと共に、該最も変化させた電圧の値が、初期電圧と吐出電圧との間の非吐出電圧になるように、前記印加手段を制御する制御手段と、を備え、前記吐出手段は、前記電圧の印加を受けて液滴を振動させる振動部を備え、前記制御手段は、前記第２の吐出手段に前記電圧を、前記振動の固有周期の１／１０以下でかつ１／５０以上の時間印加することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記第２の吐出手段に前記電圧を、前記振動の固有周期の１／２０以上の時間印加することを特徴とする。

以上説明したように本発明は、第１の吐出手段から液滴を吐出する際、第２の吐出手段に印加する、初期電圧から最も遠い電圧を、初期電圧と吐出電圧との間の非吐出電圧にするので、第１の吐出手段から液滴を吐出する際に第２の吐出手段に電圧を印加しても、該第２の吐出手段から液滴が誤吐出することを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置１０の要部構成を示す図であり、ここでは記録用紙の搬送系を除き、主としてインクジェット記録ヘッド周辺部の構成を示している。

同図に示すように、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０は、インクジェット記録装置１０全体の動作を司る制御手段としてのコントローラ１２と、供給された印刷データに基づいてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド１４と、を備えている。なお、コントローラ１２は、後述する記憶手段としてのメモリを備えている。

インクジェット記録ヘッド１４は、各々個別に設けられた吐出手段としての圧電素子（ピエゾ素子）３０の変形によってインク滴を吐出する複数のイジェクタ３２が２次元配置されて構成された複数のイジェクタ群３４と、イジェクタ群３４の各々に対応して設けられた駆動回路としての駆動ＩＣ（Integrated Circuit）１６と、を備えている。

なお、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１４は、記録用紙の幅にほぼ等しい幅を有する長尺状のものとされている。すなわち、本インクジェット記録装置１０は、当該インクジェット記録ヘッド１４を固定したまま記録用紙のみを搬送しながら記録を行う、いわゆるＦＷＡ（Full Width Array）方式のインクジェット記録装置として構成されている。

また、本実施の形態に係るイジェクタ３２は、インクが充填される圧力発生室と、当該圧力発生室と連通し、インクを吐出可能なインク吐出口と、前記圧力発生室の壁面の一部を構成し、振動することによって前記圧力発生室を膨張又は収縮させる振動板、及び記録すべき画像を示す画像データに応じて印加された電圧によって変形することにより前記振動板を振動させる圧電素子３０を備えたアクチュエータと、を含んで構成されている。なお、壁面の一部が振動板を用いて構成された圧力発生室は振動部に対応する。

コントローラ１２にはインクジェット記録ヘッド１４に設けられた全ての駆動ＩＣ１６が接続されており、駆動ＩＣ１６の作動の制御は、クロック信号、印刷データ及びラッチ信号と、後述する第１の駆動波形信号〜第１６の駆動波形信号等が用いられてコントローラ１２によって行われる。

図２には、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１４の概略構成を示す平面図が示されている。

同図に示すように、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１４は、複数のイジェクタ３２が２次元配置されて構成されたイジェクタ群（ブロック）３４Ａ１、３４Ｂ１、３４Ａ２、３４Ｂ２・・・の各々を単位構造として、複数の単位構造が、所定の一方向（インクジェット記録ヘッド１４の長手方向（長尺方向））に対して、隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群の端部の一部領域が互いに重なり合うように配置されている。

そして、各イジェクタ群３４Ａ１、３４Ｂ１、３４Ａ２、３４Ｂ２・・・には、駆動ＩＣ１６Ａ１、１６Ｂ１、１６Ａ２、１６Ｂ２・・・が１対１で個別に設けられており、イジェクタ群と、対応する駆動ＩＣとの間は、各々接続線１８によって電気的に接続されている。なお、以下では、特定のものを示したい場合を除き、イジェクタ群３４Ａ１、３４Ｂ１、３４Ａ２、３４Ｂ２・・・を「イジェクタ群３４」と略して表記する場合がある。また、以下では、特定のものを示したい場合を除き、駆動ＩＣ１６Ａ１、１６Ｂ１、１６Ａ２、１６Ｂ２・・・を「駆動ＩＣ１６」と略して表記する場合がある。なお、各駆動ＩＣ１６には後述する電源（電源６４（可変電源）（図８参照））から電圧が印加される。

本実施の形態に係るイジェクタ群３４は、配置領域の形状が、上底と下底とを結ぶ２つの斜辺の角度が互いに異なる台形形状とされている。そして、本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１４では、一対のイジェクタ群３４が、各々の上底同士がインクジェット記録ヘッド１４の長手方向中心線に向かって互いに対向するように配設されると共に、各々に対応する駆動ＩＣ１６も一体的に配設されることにより、単体部品としてヘッドユニット１５を構成している。そして、インクジェット記録ヘッド１４は、複数の当該ヘッドユニット１５が長手方向に配列された状態で構成されている。

一方、図３には、本実施の形態に係る駆動ＩＣ１６の構成が示されている。

同図に示すように、本実施の形態に係る駆動ＩＣ１６は、シフトレジスタ４２と、ラッチ回路４４と、シフトレジスタ５０Ｎ１〜５０Ｎ１６、セレクタ４６と、レベルシフタ４８と、駆動波形生成回路５２と、を備えている。

コントローラ１２から出力されたクロック信号及び印刷データはシフトレジスタ４２に入力され、ラッチ信号はラッチ回路４４に入力される。

印刷データは、インク滴を大滴、中滴、小滴、ないしインク滴を吐出しないことを指定するデータ（第１の駆動波形信号〜第１６の駆動波形信号の何れかを選択するシリアルデータ）である。

なお、以下では、１つの圧電素子３０に駆動波形を供給する場合について説明するが、他の圧電素子３０についても同様であるので、説明は省略する。

シフトレジスタ４２は、入力されたシリアルデータである印刷データをパラレルデータに変換してラッチ回路４４へ出力する。

ラッチ回路４４は、シフトレジスタ４２から出力されたパラレルデータをラッチ信号の入力に応じてラッチ（自己保持）する。

セレクタ４６には、コントローラ１２から第１の駆動波形信号〜第１６の駆動波形信号が選択対象信号として、シフトレジスタ５０Ｎ１〜５０Ｎ１６を介して入力されると共に、ラッチ回路４４によってラッチされた印刷データのパラレルデータがセレクト端子に入力される。従って、セレクタ４６は、第１の駆動波形信号〜第１６の駆動波形信号から、印刷データによって選択が指示されたものを選択して出力することになる。これにより、印刷データに基づいて、大滴、中滴、小滴のインク滴の吐出、ないしインク滴の非吐出が圧電素子３０に指定される。なお、セレクタ４６は、指定手段に対応する。

セレクタ４６の駆動波形信号の出力端子はレベルシフタ４８に接続されており、セレクタ４６から出力された駆動波形信号はレベルシフタ４８によってレベル変換されて出力される。なお、レベルシフタ４８には、電源（電源６２（図８も参照））から所定電圧レベル（本実施の形態では、４０Ｖ超の所定レベル）の電力が供給されており、レベルシフタ４８では、印刷データによって選択された駆動波形信号をレベル変換する。

なお、レベルシフタ４８としては、従来既知のものを適用することができるが、本実施の形態では、図４に示される、ＰチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（以下、「ＰＭＯＳ」という。）及びＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（以下、「ＮＭＯＳ」という。）による直列回路が４組用いられた回路構成のものが適用されている。

一方、図３に示すように、本実施の形態に係る駆動波形生成回路５２は、ＰＭＯＳ５２ＡとＮＭＯＳ５２Ｂのドレイン同士が接続されると共に、ＰＭＯＳ５２ＡとＮＭＯＳ５２Ｂのゲートが接続されている。

ここで、駆動波形生成回路５２におけるＰＭＯＳ５２Ａのソースには、後述する可変電源からの所定電圧レベルＶ１（本実施の形態では、１０Ｖから３０Ｖまでの範囲内の所定レベル（例えば、１５Ｖ））とされた電力が供給されると共に、ＮＭＯＳ５２Ｂのソースは接地されてグランドレベルとされている。また、ＰＭＯＳ５２Ａ及びＮＭＯＳ５２Ｂの各ゲートにはレベルシフタ４８の一方の出力端子が接続されており、セレクタ４６によって選択された駆動波形信号で、かつレベルシフタ４８によってレベル変換された駆動波形信号Ｓが入力される。

従って、駆動波形生成回路５２では、レベルシフタ４８から入力された駆動波形信号Ｓの信号レベルがハイレベルである場合はＰＭＯＳ５２Ａがオフ状態でＮＭＯＳ５２Ｂがオン状態となるため、出力される電圧の電圧レベルはグランドレベルとなる。これに対し、レベルシフタ４８から入力された駆動波形信号Ｓの信号レベルがローレベルである場合はＰＭＯＳ５２Ａがオン状態でＮＭＯＳ５２Ｂがオフ状態となるため、出力される電圧の電圧レベルは電圧レベルＶ１となって、圧電素子３０に印加される。

また、本実施の形態に係る駆動ＩＣ１６に設けられているシフトレジスタ４２は、駆動対象とするイジェクタ３２と同数の印刷データを一度に保持できるように構成されている。これに対し、前述したように、シフトレジスタ４２には、印刷データが、駆動対象とするイジェクタ３２の数に、隣接配置されたイジェクタ群３４のインクジェット記録ヘッド１４短手方向に重なっているイジェクタ３２の数を加算した数だけ連続して入力される。従って、駆動ＩＣ１６には、イジェクタ群３４の配置領域の形状である台形形状の各斜辺の角度に応じて、シフトレジスタ４２によって保持可能な印刷データ量以上で、かつ当該保持可能な印刷データ量の２倍未満の範囲内の印刷データが入力されることになる。

ところで、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０では、コントローラ１２から各駆動ＩＣ１６に入力する印刷データを、対応する単位構造に配置されているイジェクタ群３４を駆動させる印刷データに、当該単位構造に隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群３４の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタ３２に対する印刷データのみを含めた状態で入力するものとしている。このため、駆動ＩＣ１６では、入力された印刷データから、自身が駆動させるイジェクタ群３４を駆動させる印刷データのみを選択的に適用する必要がある。

これを簡易に実現するために、本実施の形態に係るコントローラ１２にはクロック前処理部１２Ｃが設けられている。

すなわち、図５に示すように、コントローラ１２には、駆動ＩＣ１６に供給するクロック信号を生成する発振器１２Ａと、不揮発性のメモリ１２Ｂ（一例として、フラッシュ・メモリ）と、クロック前処理部１２Ｃと、コントローラ１２全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）１２Ｄと、が備えられている。

メモリ１２ＢはＣＰＵ１２Ｄに接続されており、ＣＰＵ１２Ｄはメモリ１２Ｂにアクセスすることができる。一方、クロック前処理部１２Ｃには、２入力１出力のアンドゲート１２Ｃ１が備えられており、アンドゲート１２Ｃ１の一方の入力端には発振器１２Ａのクロック信号を出力する出力端が、他方の入力端にはＣＰＵ１２Ｄが、各々接続されている。また、発振器１２Ａのクロック信号を出力する出力端はＣＰＵ１２Ｄにも接続されている。そして、アンドゲート１２Ｃ１の出力端は駆動ＩＣ１６にクロック信号を供給するものとされている。

ここで、メモリ１２Ｂには、駆動ＩＣ１６に入力するクロック信号を、当該駆動ＩＣ１６が駆動対象とするイジェクタ群３４を駆動させる印刷データのシフトレジスタ４２への入力タイミングに対応する信号のみ有効とし、他の印刷データ（すなわち、隣接する単位構造に配置されているイジェクタ群３４の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタ３２に対する印刷データ）のシフトレジスタ４２への入力タイミングに対応する信号を無効とするマスクデータが予め記憶されている。なお、本実施の形態に係るマスクデータは、上記有効とするタイミングに対応するデータとして‘１’が、上記無効とするタイミングに対応するデータとして‘０’が、各々適用されている。

ＣＰＵ１２Ｄは、メモリ１２Ｂからマスクデータを読み出し、一例として図６に模式的に示すように、発振器１２Ａから入力されているクロック信号に同期させると共に、駆動ＩＣ１６のシフトレジスタ４２への印刷データの入力タイミングに同期させた状態で、読み出したマスクデータをアンドゲート１２Ｃ１にシリアルに出力する。これにより、アンドゲート１２Ｃ１から駆動ＩＣ１６に入力されるクロック信号は、当該駆動ＩＣ１６の駆動対象とするイジェクタ群３４を駆動させる印刷データのシフトレジスタ４２への入力タイミングに対応する信号のみ有効とされ、他の印刷データのシフトレジスタ４２への入力タイミングに対応する信号は無効とされる。従って、各駆動ＩＣ１６では、自身が駆動対象としているイジェクタ群３４のみを駆動させる駆動波形が生成され、当該イジェクタ群３４のみが駆動されることになる。

図７には、印刷データとマスクデータの状態と、互いに隣接する単位構造（イジェクタ群３４）に対応する２つの駆動ＩＣ１６におけるシフトレジスタ４２での印刷データのデータ転送の状態が模式的に示されている。なお、同図では、当該２つの駆動ＩＣ１６に対して同一の印刷データ１、２、・・・（実際には、各々上記３ビットシリアルデータ）をシリアルに入力すると共に、一方の駆動ＩＣ１６に対して図示したマスクデータを適用し、他方の駆動ＩＣ１６に対しては当該マスクデータの反転データを適用した場合が示されている。また、同図における‘−’は、シフトレジスタ４２内でデータ転送が発生しないことを示している。

同図に示すように、この場合、一方の駆動ＩＣ１６におけるシフトレジスタ４２では、マスクデータにおける‘０’とされたタイミングに対応する印刷データが間引かれた状態でデータ転送され、他方の駆動ＩＣ１６におけるシフトレジスタ４２では、マスクデータにおける‘１’とされたタイミングに対応する印刷データが間引かれた状態でデータ転送されることになる。

図８に示すように、各駆動ＩＣ１６それぞれには、レベルシフタ４８への電源６２、駆動波形生成回路５２への電源６４から電圧が印加され、電源６２、６４は、コントローラ１２により制御され、電源６４から対応する各駆動ＩＣ１６に印加する電圧（Ｖ１）が変化する。電源６４及び駆動波形形成回路５２は、印加手段に対応する。

電源６２，６４は各々同様の構成となっているので、以下電源６４の構成のみを図９を参照して説明し、電源６４の構成の説明を省略する。図１０に示すように、第１電源２３は、主電源から電力の供給を受けるスイッチング回路２３Ａと、コントローラ１２からの信号を入力し、入力した信号の周波数によりスイッチング回路２３Ａへの電圧を変化して、スイッチング回路２３Ａからの出力電力を可変するｆ（周波数）‐Ｖ（電圧）変換機２３Ｂを備えて構成している。

次に、図１０を参照して、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０の印刷時の作用を説明する。なお、図１０は、パーソナル・コンピュータ等の外部装置から印刷すべき画像を示す画像データが入力された際にコントローラ１２のＣＰＵ１２Ｄで実行される印刷処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、錯綜を回避するために、１枚分の画像を印刷する場合について説明する。

同図のステップ１００では、入力された画像データをメモリ１２Ｂの所定領域に一旦格納し、次のステップ１０２では、当該画像データに基づいて、当該画像データにより示される２次元画像を示す印刷データをメモリ１２Ｂの２次元メモリ空間における矩形領域に作成（展開）する。

次のステップ１０４では、メモリ１２Ｂの２次元メモリ空間に展開された印刷データをインクジェット記録ヘッド１４によって一度に印刷する長尺矩形状の画像に対応する印刷データ毎に分割し、分割した印刷データをインクジェット記録ヘッド１４に設けられているイジェクタ群３４の各々で用いる印刷データ毎に分割する。

この分割によって得られる各印刷データは、図１１の上図に示すように、メモリ１２Ｂの２次元メモリ空間において、対応するイジェクタ群３４の配置領域の形状と同様の台形形状を示すものとなる。そこで、同図に示すように、各台形形状を、両端部を三角形形状とし、中間部を矩形形状とした３つの領域に分割した状態を想定する。

同図に示す例では、図２に示されるイジェクタ群３４Ａ１に対応する印刷データの２次元メモリ空間上の３つの領域として、領域１Ａ１及び領域３Ａ１の２つの三角形形状の領域と、領域２Ａ１の１つの矩形形状の領域に分割した状態が想定されている。同様に、イジェクタ群３４Ｂ１に対応する上記３つの領域として、領域３Ｂ１及び領域１Ｂ１の２つの三角形形状の領域と、領域２Ｂ１の１つの矩形形状の領域に分割した状態が想定され、イジェクタ群３４Ａ２に対応する上記３つの領域として、領域１Ａ２及び領域３Ａ２の２つの三角形形状の領域と、領域２Ａ２の１つの矩形形状の領域に分割した状態が想定され、イジェクタ群３４Ｂ２に対応する上記３つの領域として、領域３Ｂ２及び領域１Ｂ２の２つの三角形形状の領域と、領域２Ｂ２の１つの矩形形状の領域に分割した状態が想定される。

次のステップ１０６では、インクジェット記録ヘッド１４によって最初に印刷する長尺矩形状の画像に対応する印刷データ（以下、「処理対象印刷データ」という。）について、図１１の下図に示すように、インクジェット記録ヘッド１４の長手方向両端部に位置するイジェクタ群３４（一端部に位置するイジェクタ群３４はイジェクタ群３４Ａ１）に対応する印刷データの２次元メモリ空間上の３つの領域のうち、当該長手方向端部に位置する領域に対してダミーデータ（同図では、‘ｄｕｍｍｙ’と表記。）を補填する。なお、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１０では、上記ダミーデータとして、イジェクタ３２からインク滴を吐出させないデータを適用しているが、これに限定されるものではなく、任意のデータを適用することができる。

次のステップ１０８では、図１２に示すように、イジェクタ群３４毎の印刷データに対して、隣接するイジェクタ群３４の互いに重なり合う領域に含まれるイジェクタ３２に対する印刷データのみを含めた状態として、これらの印刷データを対応する駆動ＩＣ１６にシリアルに入力する。

これにより、各イジェクタ群３４では、互いに隣接するイジェクタ群３４との間で互いに重なり合うイジェクタ３２に対応する印刷データを共有することになる。なお、図１２では、イジェクタ群３４Ａ１に対応する印刷データの２次元メモリ空間上の領域（領域１Ａ１、２Ａ１、３Ａ１が組み合わされた領域）を‘Ａ１’と表記し、イジェクタ群３４Ｂ１に対応する印刷データの２次元メモリ空間上の領域（領域３Ｂ１、２Ｂ１、１Ｂ１が組み合わされた領域）を‘Ｂ１’と表記し、イジェクタ群３４Ａ２に対応する印刷データの２次元メモリ空間上の領域（領域１Ａ２、２Ａ２、３Ａ２が組み合わされた領域）を‘Ａ２’と表記し、イジェクタ群３４Ｂ２に対応する印刷データの２次元メモリ空間上の領域（領域３Ｂ２、２Ｂ２、１Ｂ２が組み合わされた領域）を‘Ｂ２’と表記している。

この場合、例えば、駆動ＩＣ１６Ａ１に入力される印刷データＤＡ１、駆動ＩＣ１６Ｂ１に入力される印刷データＤＢ１、駆動ＩＣ１６Ａ２に入力される印刷データＤＡ２、駆動ＩＣ１６Ｂ２に入力される印刷データＤＢ２は、各々次の（１）式〜（４）式のように模式的に示される。

ＤＡ１＝ｄｕｍｍｙ＋Ａ１＋３Ｂ１ ・・・（１）
ＤＢ１＝３Ａ１＋Ｂ１＋１Ａ２ ・・・（２）
ＤＡ２＝１Ｂ１＋Ａ２＋３Ｂ２ ・・・（３）
ＤＢ２＝３Ａ２＋Ｂ２＋１Ａ３ ・・・（４）
ここで、例えば、印刷データＤＡ１及び印刷データＤＢ１は、次の（５）式及び（６）式で示すように展開される。

ＤＡ１＝ｄｕｍｍｙ＋１Ａ１＋２Ａ１＋（３Ａ１＋３Ｂ１） ・・・（５）
ＤＢ１＝（３Ａ１＋３Ｂ１）＋２Ｂ１＋（１Ｂ１＋１Ａ２） ・・・（６）
（５）式及び（６）式に示されるように、イジェクタ群３４Ａ１とイジェクタ群３４Ｂ１とでは、領域３Ａ１及び領域３Ｂ１からなる印刷データが共有されることになる。

コントローラ１２は、以上のように印刷データを各駆動ＩＣ１６のシフトレジスタ４２に入力すると共に、前述したように各駆動ＩＣ１６のシフトレジスタ４２に対して、クロック前処理部１２Ｃを介して不要な印刷データの入力タイミングに対応する信号がマスクされたクロック信号を入力しているので、各駆動ＩＣ１６では、対応するイジェクタ群３４のみによるインク滴の吐出が行われ、この結果として、インクジェット記録ヘッド１４によって一度に印刷される長尺矩形状の画像が記録用紙に印刷されることになる。

そこで、次のステップ１１０では、この一度（一回）分の印刷の終了待ちを行い、次のステップ１１２にて、記録用紙をインクジェット記録ヘッド１４の長手方向に直交する方向に一度の印刷画像の当該方向に対する幅に対応する距離だけ搬送する。

次のステップ１１４では、１枚分の画像の印刷が終了したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ１０６に戻り、肯定判定となった時点で本印刷処理プログラムを終了する。なお、上記ステップ１０６〜ステップ１１４の処理を繰り返し実行する際には、次に印刷すべき画像領域に対応する印刷データを処理対象印刷データとするようにする。

ところで、本実施の形態では、上記のように印刷処理を実行中、インク滴を吐出させるように指定された圧電素子３０には、印刷データにより選択された駆動波形信号に応じた次の波形の電圧が印加される。

まず、大滴用の駆動波形信号が選択された場合、圧電素子３０には、図１３（Ａ）に示すように、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に到達し、一定時間経過した後に初期電圧Ｖ１１に戻る形状を２回形成する波形を有する電圧が印加される。

中滴用の駆動波形信号が選択された場合、圧電素子３０には、図１３（Ｂ）に示すように、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に到達し、一定時間経過した後に初期電圧Ｖ１１に戻る形状を１回形成する波形を有する電圧が印加される。

小滴用の駆動波形信号が選択された場合、圧電素子３０には、図１３（Ｃ）に示すように、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に到達し、一定時間経過した後に初期電圧Ｖ１１に戻る形状を２回形成するが、２回目における、吐出電圧Ｖ０に到達してから初期電圧Ｖ１１に戻る時間が、大滴用の波形（図１３（Ａ）参照）より短い波形を有する電圧が印加される。

一方、本実施の形態では、上記のように印刷処理を実行中、インク滴を吐出させないように指定された圧電素子３０にも電圧をインクさせる。ノズル近傍のインクを攪拌し、インクの増粘によるノズル目詰まりを防止するためである。

この場合、従来は、図１４（Ａ）に示すように、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に到達しないように、所定のパルス幅ＰＷだけ電圧を印加していた。このパルス幅ＰＷは標準のイジェクタを想定して定められている。

従って、標準のイジェクタよりも、圧力発生室においてインクに発生する振動の固有周期が短い場合には、図１４（Ｂ）に示すように、同じパルス幅ＰＷであっても、圧電素子３０に印加される電圧は、インクの攪拌効果が十分得られる前に、初期電圧Ｖ１１に戻ってしまう場合がある。

また、標準のイジェクタよりも、圧力発生室においてインクに発生する振動の固有周期が長い場合には、図１４（Ｃ）に示すように、同じパルス幅ＰＷであっても、圧電素子３０に印加される電圧は、吐出電圧Ｖ０に到達してインクが誤吐出してしまう場合がある。

そこで、本発明者は、圧電素子３０に、電圧を、電圧値及び印加時間各々を変化させて、印加させたときに、誤吐出があったかどうかを検出する実験を行った。その結果を図１５（Ａ）に示した。なお、この実験では、１ノズルでも誤吐出があった場合には×とし、全く誤吐出がなかった場合に○として、図１５（Ａ）に示した。

また、圧電素子に、電圧を、上記と同様に電圧値及び印加時間各々を変化させて、印加させたときに、インクの攪拌効果を検出する実験を行った。その結果を図１５（Ｂ）に示した。なお、この実験では、上記電圧を印加後の放置時間が１分以上で劣化ノズルがなかったものは◎（攪拌効果大）、同様に１５秒以上でなかったものは○（攪拌効果あり）、１５秒で劣化ノズルが１ノズルでも発生したものは×（攪拌効果なし）として示した。

なお、上記実験では、固有周期Ｔｃが１０μｓｅｃ、初期電圧Ｖ１１と吐出電圧Ｖ０との差Ｖ１が１５Ｖ、室温は２５°Ｃで行った。

図１５（Ａ）に示した実験の結果から、印加する電圧を、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に、上記差Ｖ１（１５Ｖ）の８０％以下の値分近づけた値までとすると、誤吐出防止を安定的に実現できたことが分る（領域Ｐ参照）。なお、１００％とすると吐出電圧Ｖ０に到達してしまう。

また、図１５（Ｂ）に示した実験結果から、印加する電圧を、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に、上記差Ｖ１の２０％以上の値分近づけた値までとすると、良好な攪拌効果が得られれ、電圧が差Ｖ１の５０％以上の値分近づけた値までとすると、特に良好な攪拌効果（領域Ｑ参照）が得られた。

そこで、印加する電圧は、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に、まず、上記差Ｖ１（１５Ｖ）の８０％以下の値分近づけた値までとし、更には、２０％以上、より好ましくは、５０％以上近づけた値までとする。

また、図１５（Ａ）に示した実験の結果から、インクの誤吐出防止の点からは、電圧を印加する時間は、固有周期Ｔｃの１／１０（１μｓｅｃ／１０μｓｅｃ）以下の時間であることが好ましいことが分かる。なお、固有周期Ｔｃの１／１０より大きい時間であっても、領域Ｋに示すように、印加する電圧を、初期電圧Ｖ１１から吐出電圧Ｖ０に、上記差Ｖ１の１０％の値分近づけた値までとすると、インク滴の誤吐出はないので、このように制御してもよい。しかし、図１５（Ｂ）に領域Ｋに示すように、攪拌効果は得られない。よって、この点まで考慮すると、電圧を印加する時間は、固有周期Ｔｃの１／１０（１μｓｅｃ／１０μｓｅｃ）以下の時間であることが好ましい。

また、図１５（Ａ）に示した実験結果から、電圧を印加する時間は、振動の固有周期Ｔｃの１／５０以上の時間であることが好ましいことが分る。しかし、図１５（Ｂ）に示した実験結果から、電圧を印加する時間が、振動の固有周期Ｔｃの１／２０以上の時間であれば、液の攪拌効果がより大きいことがが分かる。

そこで、まず、電圧を印加する時間は、固有周期Ｔｃの１／１０以下の時間となる。また、この時間は固有周期Ｔｃの１／５０以上、より好ましくは、１／２０以上の時間となる。

なお、電圧を印加する時間を、振動の固有周期Ｔｃの１／１００以上の時間としても、図１５（Ａ）で領域Ｒに示すように、インク滴の誤吐出はないので、このように制御してもよい。しかし、図１５（Ｂ）に領域Ｒに示すように、攪拌効果は得られない。よって、この点まで考慮すると、電圧を印加する時間は、振動の固有周期Ｔｃの１／５０以上、より好ましくは１／２０以上の時間となる。

以上を総合的に考慮すると、上記電圧は、差Ｖ１の８０％以下であると共に５０％以上であると共に、上記電圧を、固有周期Ｔｃの１／１０以下であると共に１／２０以上の時間印加することがより好ましい。

このように設定すると、図１６（Ａ）に示す標準のイジェクタはもちろん、標準のイジェクタよりも、圧力発生室においてインクに発生する振動の固有周期が長い場合（図１６（Ｂ））でも、また、短い場合（図１６（Ｃ））でも、印加する電圧は、初期電圧Ｖ１１から、上記差Ｖ１の８０％の非吐出電圧Ｖｎまで到達して初期電圧Ｖ１に戻ることになる。これにより、インクの誤吐出を防止することができると共に、インクの攪拌効果も良好となる。

上記実験（図１５参照）は室温２５℃で行ったものであるが、環境温度や稼動等によりイジェクタの温度が変化すると、インク粘度変化の効果とインク増粘速度変化の効果により、以上の実験結果が異なってくる。そこで、イジェクタの温度により上記時間を補正するようにする。

なお。この温度依存性は、インク種類によって異なるので、使用するインクの性質によっても補正するようにしてもよい。

ところで、本実施の形態では、図１７に示すように、インク滴の大きさが大滴、中滴、小滴、及び、インク滴を吐出しない各場合について、複数の波形を用意している。これは、イジェクタの製造上のバラツキに応じて、適切な波形を選択し、適切な電圧を圧電素子３０に印加するためである。なお、イジェクタの製造上のバラツキに応じて、適切な波形を選択する方法としては、製造後出荷前や、出荷後の実際に稼動した後に所定期間毎に、各波形毎にインク滴を吐出又は吐出させないように実験して、適切は波形を選択するようにする。なお、各波形のデータは上記メモリに記憶されている。

即ち、例えば、インク滴を吐出しないように指定された圧電素子３０について説明する。コントローラ１２からは、第１３駆動波形信号〜第１６駆動波形信号が入力される。ノズル毎のバラツキに応じて、コントローラ１２は、メモリに記憶されたデータに基づいて、ラッチ信号で第１３駆動波形信号〜第１６駆動波形信号の中から最適なものをセレクタ４６に選択させる。

セレクタ４６は、ラッチ信号に従って、第１３駆動波形信号〜第１６駆動波形信号の中から最適な信号を選択し（図１８（Ａ）参照）、これをレベルシフタ４８に出力する。

レベルシフタ４８は、選択された何れかの駆動波形信号を電圧増幅し（図１８（Ｂ）参照）)、最後に、ドライバトランジスタにより正負を反転して、駆動波形生成回路５２に入力される。駆動波形生成回路５２では、電源６４からの電圧Ｖ１を圧電素子３０に印加するが、駆動波形に従った時間だけ電圧が圧電素子３０に印加されるため、圧電素子３０に印加される電圧は吐出電圧Ｖ０に到達せずに初期電圧Ｖ１１に戻る。

前述した実施の形態では、液滴としてインクを用いる場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクに代えて、例えば、反応液を用いることもできる。詳細には、反応液の塗布量により濃度が変わる現象があり、反応液の濃度ばらつきを制御する際に、本発明を上記と同様に適用することができる。その他、インクジェット方法により、液晶表示素子の配向膜形成材料の塗布、フッラックスの塗布、接着剤の塗布などにも本発明を上記と同様に適用することができる。

実施の形態に係るインクジェット記録装置の要部構成を示す概略図である。 実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略構成を示す平面図である。 実施の形態に係る駆動ＩＣの要部構成を示すブロック図（一部回路図）である。 実施の形態に係るレベルシフタの構成を示す回路図である。 実施の形態に係るコントローラのクロック信号の生成に関する部分の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る印刷データ及びマスクデータの出力タイミングの状態を示す模式図である。 実施の形態に係る印刷データとマスクデータの状態と、互いに隣接する単位構造（イジェクタ群）に対応する２つの駆動ＩＣにおけるシフトレジスタでの印刷データのデータ転送の状態を示す模式図である。 電源の接続関係を示した図である。 電源のブロック図である。 実施の形態に係る印刷処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る印刷処理プログラムの説明に供する図であり、印刷データの状態推移を示す模式図である。 実施の形態に係る印刷処理プログラムの説明に供する図であり、印刷データの状態推移を示す模式図である。 （Ａ）は大滴、（Ｂ）は中滴、（Ｃ）は小滴のインクを吐出させるための駆動波形信号を示した図である。 従来のパルス幅補正がないときの非吐出パルスの波形を示した図であり、（Ａ）は時定数が標準、（Ｂ）は時定数が大、（Ｃ）は時定数が小の場合の波形を示した図である。 （Ａ）は、圧電素子に、電圧を、電圧値及び印加時間各々を変化させて、印加させたときの誤吐出があったかどうかを検出した実験結果を示し、（Ｂ）は、圧電素子に、電圧を、電圧値及び印加時間各々を変化させて、印加させたときのインクの攪拌効果を検出した実験結果を示した図である。 本実施の形態における非吐出パルスの波形を示した図であり、（Ａ）は時定数が標準、（Ｂ）は時定数が大、（Ｃ）は時定数が小の場合の波形を示した図である。 各駆動波形信号とインク滴の種類との関係を示した図である。 （Ａ）は駆動波形、（Ｂ）はレベルシフタにより増幅された駆動波形、（Ｃ）は圧電素子に印加される電圧を示したタイミングチャートである。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
１２ コントローラ（制御手段）
１４、１４’ インクジェット記録ヘッド
１６ 駆動ＩＣ
３０ 圧電素子（吐出手段）
３２ イジェクタ
３４ イジェクタ群
４６ セレクタ（指定手段）

Claims (2)

1. 液滴を吐出する状態と吐出しない状態をとることの可能な複数の吐出手段と、
   前記複数の吐出手段各々に選択的に電圧を印加する印加手段と、
   前記複数の吐出手段各々を、液滴を吐出する第１の吐出手段と、液滴を吐出しない第２の吐出手段との何れかに指定する指定手段と、
   前記指定された第１の吐出手段に吐出電圧を印加して液滴を吐出する際、前記指定された第２の吐出手段に印加する電圧の値を、初期電圧から変化させると共に最も変化させたときから該初期電圧に戻すと共に、該最も変化させた電圧の値が、初期電圧と吐出電圧との間の非吐出電圧になるように、前記印加手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記吐出手段は、前記電圧の印加を受けて液滴を振動させる振動部を備え、
   前記制御手段は、前記第２の吐出手段に前記電圧を、前記振動の固有周期の１／１０以下でかつ１／５０以上の時間印加することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記制御手段は、前記第２の吐出手段に前記電圧を、前記振動の固有周期の１／２０以上の時間印加することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。

Images