JP4862552B2

JP4862552B2 - 液滴吐出装置、液滴吐出制御装置、および液滴吐出方法

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Publication number: JP4862552B2
Application number: JP2006221960A
Authority: JP
Inventors: 聡信浜崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-08-16
Also published as: JP2008044233A

Description

本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出制御装置、および液滴吐出方法に関する。

現在、記録ヘッドに配列された複数のノズルから各ノズルに対応したアクチュエータを予め定められた印加周期で駆動して液体のインク滴を吐出し、印刷媒体に印刷するインクジェット方式のプリンタが広く普及している。この中で、アクチュエータとして圧電素子を用い、圧電素子に駆動信号を印加することにより、画像データに応じたインク滴を吐出することができるプリンタが知られている。

また、インクジェット方式のプリンタでは高画質化のために高粘度の顔料インクを使用する傾向にあるが、このようなインクは大気開放による放置時間が長くなるほど吐出部における溶媒の蒸発により増粘し、不吐出や滴速（吐出された液滴が印刷媒体に付着するまでの速度）低下の原因となる。これにより、印刷媒体上でのインク滴の着弾位置が大きくずれることになる（ここでいう着弾とはノズルから吐出されたインク滴等の液滴が用紙などの被液滴吐出媒体に付着することをいう。）。

ここで、図１０（Ａ）、（Ｂ）を用いて着弾位置ずれに関して説明する。図中の矢印は印刷方向を示し、印刷方向に平行に並ぶドットは同一ノズルから吐出されたものであり、印刷方向と直交する方向に並ぶドットは異なるノズルから吐出されたものである。図中の破線間隔は、印刷方向解像度であり、例えば１２００ｄｐｉならば２１μｍピッチである。この場合、インク滴の吐出周波数が１８ｋＨｚ（駆動信号の印加周期が５５．６μｓｅｃ）ならば、印刷速度は１５ｉｎｃｈ／ｓｅｃとなる。

図１０（Ａ）に、連続吐出中の着弾位置と長期休止後の着弾位置を示す。連続してインク滴を吐出した場合には、印加周期間隔で正確にドットが着弾するが、長期休止後に吐出されたインク滴の着弾位置はずれている。そのずれ量は滴体積が小さい滴（ドット）ほどずれている。これは、ノズル付近のインク増粘の影響によるものである。

図１０（Ｂ）に、印刷方向と直交する方向に１ドットラインを印刷した印刷したときの各ドットの着弾位置を示す。短期休止後の大滴が正確な位置に着弾しているのに比べ、長期休止後の大滴は着弾位置が大きくずれ、その結果ラインが直線にならないという画質欠陥が生じる。すなわち、休止時間に応じて着弾位置ずれ量が変化する。

なお、圧電素子を用いたインクジェット方式のプリンタでは、液滴を吐出しない不吐出期間（休止期間）に、圧電素子に吐出波形とは異なる予備波形の駆動信号を印加し、液滴が吐出しない程度の微振動をメニスカスに与え、ノズル近傍のインクを攪拌して増粘を抑制する技術が従来より知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

しかしながら、予備波形によるメニスカス振動が大きすぎると、インクと空気の接触を増加させ増粘をかえって促進してしまったり、さらに増粘したインクをノズル流路の奥深くまで攪拌しすぎてしまい、リフレッシュするためには多くの予備吐出が必要となり無駄なインク量が増えてしまうという問題がある。また、メニスカス振動の大きい予備波形は、電圧振幅が大きく消費電力が高いため、予備波形を安易に用いると、消費電力が増大する、という問題がある。一方で、休止期間中はメニスカス振動を大きくして、攪拌効果を大きくし、吐出を安定化させたい、という要望も高い。
特開平０９−０７６５３４号公報特開平１０−２５００６４号公報特開平１１−０３４３２５号公報特開２０００−０３７８６７号公報

本発明は、液滴の増粘を抑制すると共に消費電力を低減させることができる液滴吐出装置、液滴吐出制御装置、液滴吐出方法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の発明の液滴吐出装置は、液体が収容される圧力室、前記圧力室に連通し前記圧力室内の圧力の変化に応じて液滴を吐出する吐出部、および印加された駆動信号に応じて前記圧力室内の圧力を変化させる駆動素子を備えた液滴吐出部が複数個設けられた吐出手段と、吐出データに応じた駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を予め定められた印加周期で前記駆動素子に印加する駆動手段と、前記液滴吐出部毎の前記吐出部から液滴を吐出させてから次に液滴を吐出させるまでの不吐出期間に、前記不吐出期間終了直前の所定期間と該所定期間に連続する小振幅期間とを設け、前記小振幅期間では、液滴を吐出させない所定振幅の第１予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加され、前記所定期間では、振幅が前記所定振幅よりも大きく且つ液滴を吐出させない第２予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加されるように前記駆動手段を制御すると共に、前記不吐出期間が長いほど、前記所定期間が長くなるように前記駆動手段を制御する制御手段と、を含んで構成されている。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、更に、前記不吐出期間終了後に吐出させる液滴の滴体積が小さいほど、前記所定期間が長くなるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記駆動手段を、電圧レベルが３値のデジタル波形の駆動信号を生成可能に構成したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の発明において、前記駆動手段で生成可能な駆動信号の電圧レベルは、中間の電圧レベル、該中間の電圧レベルとの間の電位差が所定電位差である第１電圧レベル、および該中間の電圧レベルとの間の電位差が前記所定電位差よりも大きな第２電圧レベルの３値であって、前記制御手段は、液滴を吐出するための吐出駆動信号が、前記中間の電圧レベル、前記第１電圧レベル、および前記第２電圧レベルの少なくとも２つの電圧レベルを含んで生成され、前記第１予備駆動信号が前記中間の電圧レベルおよび前記第１電圧レベルの２値で生成され、前記第２予備駆動信号が前記中間の電圧レベルおよび前記第２電圧レベルの２値で生成されるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の発明において、前記制御手段は、前記不吐出期間の長さを、前記吐出データと、連続して複数の被液滴吐出媒体に液滴を吐出させるときの前の被液滴吐出媒体に対する液滴吐出終了から次の被液滴吐出媒体に対する液滴吐出開始までの時間間隔と、被液滴吐出媒体に対して液滴が付着しない状態で液滴の吐出を行なう予備吐出の実行タイミングとに基づいて算出し、該算出した不吐出期間の長さに応じて前記所定期間の長さが変更されるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の発明において、前記制御手段は、更に、前記圧力室内に収容される液体の種類及び温度の少なくとも一方に応じて前記所定期間の長さが変更されるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

請求項７の発明の液滴吐出制御装置は、液体が収容される圧力室、前記圧力室に連通し前記圧力室内の圧力の変化に応じて液滴を吐出する吐出部、および印加された駆動信号に応じて前記圧力室内の圧力を変化させる駆動素子を備えた液滴吐出部が複数個設けられた吐出手段と、吐出データに応じた駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を予め定められた印加周期で前記駆動素子に印加して前記駆動素子を駆動する駆動手段と、を用いて液滴を吐出させる際に、前記液滴吐出部毎の前記吐出部から液滴を吐出させてから次に液滴を吐出させるまでの不吐出期間に、前記不吐出期間終了直前の所定期間と該所定期間に連続する小振幅期間とを設け、前記小振幅期間では、液滴を吐出させない所定振幅の第１予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加され、前記所定期間では、振幅が前記所定振幅よりも大きく且つ液滴を吐出させない第２予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加されるように前記駆動手段を制御すると共に、前記不吐出期間が長いほど、前記所定期間が長くなるように前記駆動手段を制御する制御手段を備えている。

以上説明したように請求項１及び請求項７に記載の発明によれば、液滴の増粘を抑制すると共に消費電力を低減させることができる、という効果が得られる。

更にまた、不吐出期間が長いほど第２予備駆動信号を印加する期間を長くする（すなわち、印加回数を多くする）ことができ、これにより圧力室内の液体の攪拌量を多くすることができ、圧力室内の液体の増粘を抑制できる、という効果が得られる。

請求項２の発明によれば、増粘の影響を受けやすく、滴速が低下しやすい滴体積の小さい液滴ほど、該液滴を吐出する前に第２予備駆動信号を印加する期間を長くする（すなわち、印加回数を多くする）ことができ、圧力室内の液体の攪拌量を多くすることができ、増粘を抑えることができる、という効果が得られる。

請求項３及び請求項４の発明によれば、液滴を吐出するための駆動信号および第１、第２予備駆動信号の両方を簡易かつ小型な構成で生成できる。

請求項５の発明によれば、不吐出期間の長さを正確に算出することができ、圧力室内の液体を効果的に撹拌できると共に消費電力も抑えられる、という効果が得られる。

請求項６の発明によれば、液体の増粘に影響する液体の種類や液体の温度に応じて第２予備駆動信号の印加期間（すなわち印加回数）を変更できるため、圧力室内の液体を効果的に撹拌できると共に消費電力も抑えられる、という効果が得られる。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態における液滴吐出装置１０と液滴吐出装置１０に画像データを送信するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の構成を示すブロック図である。

この液滴吐出装置１０は、被液滴吐出媒体（本実施の形態では用紙とする）に液滴（本実施の形態ではインク滴）を吐出する装置であって、ヘッド１４及び駆動部１６を有するヘッドユニット１２と、コントローラ１８とを備えている。なお、図１では、用紙を搬送する搬送系については図示を省略している。

コントローラ１８は、マイクロコンピュータにより構成され、ヘッドユニット１２を構成する駆動部１６に接続されている。コントローラ１８は、駆動部１６に、クロック信号、ヘッド１４からインク滴を吐出させるための駆動信号の元となる波形信号、ラッチ信号、及び吐出データとしての選択信号を生成して出力する。

また、コントローラ１８には、液滴吐出装置１０を駆動する電源部が設けられており、この電源部からヘッドユニット１２の駆動部１６に電力が供給されるようになっている。

コントローラ１８は、メモリ２０を備えている。メモリ２０には、波形信号を生成するための波形データや、インク滴の用紙上の着弾位置ずれ（本実施の形態において、インク滴がヘッド１４から吐出されて用紙に付着することを着弾と呼称する）を補正するために用いられる位置ずれ補正テーブル、予備駆動信号を印加するときに用いられる予備駆動信号印加テーブル、ＰＣ３０から入力された画像データに基づいてヘッド１４からインク滴を吐出させるための吐出データを生成するプログラム等が記憶されている。コントローラ１８は、メモリ２０に記憶されているデータを用い、また、プログラムを実行する。

ヘッドユニット１２には、ヘッド１４と駆動部１６とが備えられている。ヘッド１４は、インク滴を吐出する複数の液滴イジェクタ２４が配列されて構成されている。図２は、液滴イジェクタ２４の構成を説明する断面概略図である。液滴イジェクタ２４は、複数のノズル２が形成されたノズルプレート３と、各ノズル２に対応して設けられノズル２から吐出するインクが充填される圧力室４と、図示しないインクタンクから圧力室４にインクを供給するインク供給路５と、各圧力室４に対応して設けられたアクチュエータ（ここでは圧電素子）７とから構成される。圧電素子７に駆動信号を印加して駆動させることによって圧力室４が膨張又は収縮し、この膨張、収縮により所定量だけ体積が変化（圧力が変化）したときにインク滴がノズル２から吐出される。

図示は省略するが、本実施の形態のヘッド１４は、複数のノズル２が用紙幅方向に配列されたノズル群が用紙幅方向に少しずつずれた状態で用紙搬送方向に複数配列され（二次元配列）、用紙幅の長さを有する長尺状のヘッドとなっている。

これら二次元配列された複数のノズル２を用いて画像を高解像度で記録する。本実施の形態の液滴吐出装置１０では、ヘッド１４は走査（スキャン）せず、用紙のみを一定速度で搬送させて用紙にインク滴を吐出し、画像を形成する。なお、ここでは用紙を搬送させて用紙に対してヘッド１４をスキャンさせているが、相対的にスキャンさせることができればよく、ヘッド１４側を移動させてもよい。

液滴イジェクタ２４の圧電素子７の各々は、駆動部１６から印加される駆動信号により駆動される。

図３は、駆動部１６の概略構成の一例を示している。駆動部１６には、シフトレジスタ４０と、ラッチ回路４２と、生成可能な駆動信号（本実施の形態では１６個）に対応して設けられたシフトレジスタ４４と、ノズル２毎に設けられたセレクタ４６、レベルシフタ４８、および駆動波形生成回路５０とを含んで構成されている。

コントローラ１８から出力されたクロック信号及び選択信号は、シフトレジスタ４０に入力され、ラッチ信号は、ラッチ回路４２に入力される。

選択信号は、コントローラ１８が画像データに基づいて生成する、１６種の駆動信号の何れか１つを選択するための信号である。選択信号は複数ビットからなるシリアルデータとなっている。この選択信号は、液滴イジェクタ２４の数だけ連続してシフトレジスタ４０に入力される。

シフトレジスタ４０は、入力されたシリアルデータの選択信号をパラレルデータに変換してラッチ回路４２へ出力する。ラッチ回路４２は、シフトレジスタ４０から入力されるパラレルデータを、ラッチ信号の入力に応じてラッチ（自己保持）する。

シフトレジスタ４４の各々には、コントローラから第１〜第１６駆動信号の元となる波形信号がそれぞれ入力される。

セレクタ４６は、シフトレジスタ４０、ラッチ回路４２を介して入力された選択信号に応じて複数種の波形信号から、１つの波形信号を選択する。選択信号により選択された波形信号はシフトレジスタ４４によりノズル２の配列に応じてタイミングをずらされ、セレクタ４６に出力される。そして、レベルシフタ４８によりレベル変換されて駆動波形生成回路５０に出力される。

一方、駆動波形生成回路５０には、不図示の電源部から、ＨＶ１およびＨＶ２の電圧レベルの電力が供給されるようになっている。

駆動波形生成回路５０は、第１信号生成回路５２と、第２信号生成回路５４とにより構成され、第１信号生成回路５２はＰＭＯＳＦＥＴとＮＭＯＳＦＥＴを直列接続したインバータ回路として構成されており、第２信号生成回路５４はＰＭＯＳＦＥＴにより構成されている。

第１信号生成回路５２におけるＰＭＯＳＦＥＴのソースには、電圧レベルＨＶ１の電力が供給され、ＮＭＯＳＦＥＴのソースは接地されてグランドレベルとされている。ＰＭＯＳＦＥＴ及びＮＭＯＳＦＥＴの各ゲートにはレベルシフタ４８の出力端子が接続されている。

一方、第２信号生成回路５４におけるＰＭＯＳＦＥＴのソースには、電圧レベルＨＶ２の電力が供給され、ドレインには、第１信号生成回路５２におけるＰＭＯＳＦＥＴ及びＮＭＯＳＦＥＴの接続点（ドレイン）が接続されている。また、第２信号生成回路５４ＰＭＯＳＦＥＴのゲートにはレベルシフタ４８の出力端子が接続されている。

この駆動波形生成回路５０で、レベルシフタ４８から入力された波形信号に基づきグランドレベル、電圧レベルＨＶ１、及び電圧レベルＨＶ２の３値の電圧レベルを有する駆動信号を生成して圧電素子７に印加することができる。以下、各駆動信号の波形を駆動波形と呼称する。

駆動信号を生成する元となる波形信号を生成する波形データは前述のメモリ２０に予め記憶されている。コントローラ１８はメモリ２０に記憶されている波形データに基づいて波形信号を生成し、駆動部１６に供給する。

本実施の形態では、滴体積の異なる３種類のインク滴を吐出できるように波形データが用意されている。ここでは、この３種類のインク滴を滴体積の大きい順に大滴、中滴、小滴と呼称する。

図４（Ａ）は大滴用の駆動波形の一例、図４（Ｂ）は中滴用の駆動波形の一例、図４（Ｃ）は小滴用の駆動波形の一例を示している。

各駆動信号は、電圧レベルＧＮＤ、ＨＶ１、ＨＶ２の３値のデジタル波形であって、第１パルスと該第１パルスの後に印加する第２パルスとにより構成される（第２パルスを含まない駆動信号もある。）。

図４において、Ｔ１は第１パルスのパルス幅Ｔ１を示し、Ｔ３は第２パルスのパルス幅Ｔ３を示し、Ｔ２はパルス間隔を示している。また、Ｔ４は、各パルスの立ち上がり時間／立ち下がり時間を示す。なお、デジタル駆動波形の立ち上がり時間や立ち下がり時間は、圧電素子７の静電容量と駆動波形生成回路５０のオン抵抗により決まる。

大滴を吐出させるための駆動信号は、図４（Ａ）に示すように、第１パルスにより構成されている。この駆動信号に第２パルスは含まれていないが、第１パルスに続くパルス間隔Ｔ２では電圧レベルＨＶ２の電圧を印加している。

中滴を吐出させるための駆動信号は、図４（Ｂ）に示すように、第１パルス、および第１パルスの印加後パルス間隔Ｔ２後に印加する第２パルスにより構成されている。

小滴を吐出させるための駆動信号は、図４（Ｃ）に示すように、第１パルス、および第１パルスの印加後パルス間隔Ｔ２後に印加する第２パルスにより構成されているが、パルス間隔Ｔ２は、中滴の駆動信号よりも短い。

これらインク滴を吐出させるための駆動信号では、第１パルスの立ち下がりにより圧力室４を膨張させ、立ち上がりにより圧力室４を収縮させてインク滴を吐出させる。

また、本実施の液滴吐出装置１０には、ノズル２からインク滴を吐出しない不吐出期間にノズル２からインク滴が吐出しない程度に圧電素子７を駆動し、圧力室４内の圧力を変化させるための駆動信号（以下、予備駆動信号と呼称）も２種類用意されている。予備駆動信号の印加によりノズル２のメニスカスを振動させ、ノズル２周りのインクの増粘を抑制することができる。なお、以下では、不吐出期間を休止期間と呼称し、不吐出期間の長さを休止時間と呼称する。

図４（Ｄ）〜（Ｅ）は、該２種類の予備駆動信号の駆動波形の一例を示す図である。

第１予備駆動信号は、図４（Ｄ）に示すように、電圧レベルＨＶ１〜ＨＶ２の小さな振幅を有する第１パルスにより構成されている。第１予備駆動信号の第１パルスの振幅は比較的小さいため、増粘インクをノズル２の奥まで撹拌せず、また消費電力は小さくてすむ。

第２予備駆動信号は、図４（Ｅ）に示すように、電圧レベルＨＶ１〜ＧＮＤの大きな振幅を有する第１パルスにより構成されている。第２予備駆動信号の第１パルスは、第１予備駆動信号の第１パルスよりも大きな振幅を有するため、メニスカス振動量が大きくインク撹拌効果が大きい。

なお、第１、第２予備駆動信号の元となる波形信号を生成するための波形データもメモリ２０に記憶されている。

図５は、図４に示す各駆動信号の波形の数値例と、図４（Ａ）〜（Ｃ）の各駆動信号により吐出されるインク滴の滴体積例を示したものである。本実施例では、電圧レベルＨＶ１は１８Ｖ、電圧レベルＨＶ２は２４Ｖ、Ｔ４は、１．０μsecとなるように設定されている。

大滴の駆動信号の第１パルスのパルス幅Ｔ１は６．５μsec、パルス間隔Ｔ２は１２．０μsec、滴体積は９．０ｐｌである。

中滴の駆動信号の第１パルスのパルス幅Ｔ１は６．５μsec、パルス間隔Ｔ２は３．０μsec、第２パルスのパルス幅Ｔ３は２．５μsec、滴体積は４．０ｐｌである。

小滴の駆動信号の第１パルスのパルス幅Ｔ１は６．５μsec、パルス間隔Ｔ２は１．５μsec、第２パルスのパルス幅Ｔ３は４．０μsec、滴体積は２．０ｐｌである。

さらに第１予備駆動信号の第１パルスのパルス幅Ｔ１は６．５μsecであり、第２予備駆動信号の第１パルスのパルス幅Ｔ１は１．０μsecである。

コントローラ１８は、メモリ２０に記憶された波形データに基づきインク滴吐出用の駆動信号や増粘防止用の予備駆動信号の元となる波形信号の各々を生成して駆動部１６のシフトレジスタ４４の各々に出力すると共に、該波形信号から適切な波形信号が選択されて圧電素子７に適切な駆動信号が印加されるように選択信号を吐出データとしてシフトレジスタ４０に出力する。

液滴吐出装置１０に吐出データの元となる画像データを出力するＰＣ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、およびハードディスク装置などを備えて構成され、アプリケーションソフト３４とプリンタドライバソフト３２がインストールされている。

ＰＣ３０のＣＰＵはプリンタドライバソフト３２を実行し、アプリケーションソフト３４の実行により生成された印刷命令を受け取り、印刷用の画像データを液滴吐出装置１０のコントローラ１８に送る。コントローラ１８は、受信した画像データに基づいてヘッドユニット１２からインク滴を吐出させるため選択信号を吐出データとして生成して駆動部１６に出力する。

これにより、選択信号に応じた波形の駆動信号が予め定められた周期（印加周期）間隔で出力される印加周期トリガー信号の立ち上がりタイミングに応じて各液滴イジェクタ２４の圧電素子７に印加される。なお、印加周期トリガー信号は、コントローラ１８により生成され出力される。

ところで、インクは大気開放による放置時間（休止時間）が長くなるほどノズル２における溶媒の蒸発により増粘し、インク滴がノズル２から吐出されてから着弾するまでの速度（滴速）が低下が発生する。これにより、休止時間の異なるノズル２間で滴速のばらつきが生じ、用紙上にインク滴の着弾位置ずれが発生する
図６は、休止時間と休止期間経過後に吐出された１滴目のインク滴の着弾位置ずれ量の関係を滴種毎に示したグラフである。

グラフの数値は、インクの種類や、インクの温度（環境温度）により異なるが、ここでは、同種のインクを用いて同一のインク温度で各滴体積のインク滴を吐出した場合を例示した。

グラフから明らかなように、休止時間が長いほど、また吐出する液滴の滴体積が小さいほど着弾位置ずれ量が大きくなっている。

そこで、本実施の形態の液滴吐出装置１０では、前述したように２種類の予備駆動信号を用意し、休止時間および液滴の滴体積に応じて２種類の予備駆動信号の印加を制御して、インクの増粘を抑え、着弾位置ずれを小さくする。

図７に、予備駆動信号の具体的な印加方法を例示した。

例えば、休止期間中であってインク滴を吐出するまでにまだ間がある場合には、図７（Ａ）に示す印加周期トリガー信号に同期して、第１予備駆動信号を印加する。第１予備駆動信号は第２予備駆動信号よりインク攪拌効果は小さいが、振幅が小さいため消費エネルギが少なくてすむ。

インク滴（例えば大滴）を吐出する際、大滴の駆動信号を印加する前の休止時間が短い場合には、インクの増粘は小さく、またインク滴の滴体積が大きいため、滴速もそれほど低下しない。従って、図７（Ｃ）に示すように休止期間中は第１予備駆動信号のみ印加し、休止期間終了後は大滴の駆動信号を印加する。

また、大滴の駆動信号を印加する前の休止時間が長い場合には、図７（Ｄ）や図７（Ｅ）に示すように、大滴の駆動信号を印加する直前（すなわち休止期間終了直前）の所定期間の印加周期において、第１予備駆動信号を第２予備駆動信号に変更して印加する。図７（Ｄ）では、大滴の駆動信号を印加する直前に第２予備駆動信号を連続２回印加しており、図７（Ｅ）では、連続３回印加している。第２予備駆動信号の印加回数は休止時間に応じて設定する。第２予備駆動信号はインク攪拌効果を大きくできるので、インク増粘による着弾位置ずれを軽減することができる。なお、ここでは、駆動信号の印加周期が一定なため、第２予備駆動信号の印加回数により第２予備駆動信号の印加期間が定められることとなる。

なお、コントローラ１８は、予めメモリ２０に記憶されている予備駆動信号印加テーブルを参照し、第１、第２予備駆動信号を印加する。予備駆動信号印加テーブルは、休止時間及び滴体積に応じて第２予備駆動信号をどの程度印加するかを記憶したテーブルである。

図８は、予備駆動信号印加テーブルの一例を示す図である。同図に示すように、予備駆動信号印加テーブルには、各滴体積毎に休止時間に対応して、休止期間終了前に印加する第２予備駆動信号の印加回数が記憶されており、休止時間が長いほど、また滴体積が小さいほど第２予備駆動信号の印加回数が多くなっている。コントローラ１８は、画像データから吐出データを生成するときには、この予備駆動信号印加テーブルを参照して、休止期間中に予備駆動信号が効果的に印加されるように吐出データを生成する。

本実施の形態の予備駆動信号印加テーブルには、休止時間を５ｓｅｃごとに区切り、予備駆動信号の印加回数を記憶した。また、本実施の形態では６０ｓｅｃ毎にメンテナンス領域で予備吐出が行なわれるため、休止時間として６０ｓｅｃまでを考慮している。なお、予備吐出とは、印刷前や印刷途中等に、用紙上ではないメンテナンス領域でインク滴を吐出させ、ノズル２周辺の増粘したインクをはき出してリフレッシュする動作をいう。

図８の予備駆動信号印加テーブルは、例えば、液滴吐出装置１０の出荷前などに、休止時間および第１、第２予備駆動信号の印加回数を変更しながらインク滴を吐出して着弾位置ずれを測定し、着弾位置ずれの補正に好適な印加回数を決定して生成し、メモリ２０に記憶しておく。

その際、メニスカス振動が大きすぎると、インクと空気の接触を増加させ増粘をかえって促進してしまったり、増粘したインクをノズル流路の奥深くまで攪拌しすぎてしまい、リフレッシュするためには多くの予備吐出が必要となり無駄なインク量が増えてしまうという問題を回避するため、予備駆動信号印加テーブルに記憶する第２予備駆動信号の印加回数は、増粘を抑制できる適度な回数となるようにする。

ここで、図９を用いて、本実施の形態の液滴吐出装置１０の印刷動作について説明する。

図９は、印刷動作時に液滴吐出装置１０のコントローラ１８で実行される吐出データ生成・出力処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。

ステップ１００では、ＰＣ３０から受信した画像データを読み込む。

ステップ１０２では、画像データを構成する画素毎の階調値から、各画素を形成するための滴種を決定する。すなわち、画素毎に、大滴、中滴、小滴の何れの滴体積のインク滴を吐出させるかを決定する。そして、決定した滴種のインク滴を吐出するための駆動信号（波形信号）を選択するための選択信号を吐出データとして生成する。

ステップ１０４では、液滴イジェクタ２４毎に、休止時間に応じて生じる着弾位置ずれを補正するために、上記生成した吐出データと、予め定められた用紙送り間隔および予備吐出間隔とに基づいて、各液滴イジェクタ２４毎に休止時間を算出する。

なお、本実施の形態の液滴吐出装置１０では、ヘッド１４は走査（スキャン）せず、用紙のみを一定速度で搬送させて用紙にインク滴を吐出し、画像を形成する。この液滴吐出装置１０で、複数枚の用紙に連続して印刷する場合には、各用紙を所定間隔あけて搬送する。このときの用紙間の搬送時間間隔を、ここでは用紙送り間隔という。

また、前述したように、本実施の形態の液滴吐出装置１０では、一定間隔で用紙上ではないメンテナンス領域にインク滴を吐出させ、ノズル２周辺の増粘したインクをはき出してリフレッシュする動作（予備吐出）を行なう。この予備吐出を行なう時間間隔を予備吐出間隔という。

休止時間は、例えば、用紙送り間隔分長くなったり、予備吐出の実行によって短くなったりするため、吐出データだけでは正確な時間が算出できないことがある。従って、コントローラ１８は、吐出データだけでなく、用紙送り間隔および予備吐出間隔を考慮して、各液滴イジェクタ２４毎に休止時間を正確に算出する。

ステップ１０６では、上記算出した休止時間、および予備駆動信号印加テーブルに基づいて、上記生成した吐出データを補正する。

具体的には、休止期間中に印加する予備駆動信号を選択するための選択信号についても吐出データに含める。ここでは、まず、画像データに基づいて大滴、中滴、小滴のインク滴を吐出する印加周期以外は第１予備駆動信号が印加されるように吐出データを生成する。更に、予備駆動信号印加テーブルに基づいて、第２予備駆動信号を印加する印加期間を求め、該印加期間では第２予備駆動信号が印加されるように吐出データを補正する。具体的には、インク滴吐出直前の、予備駆動信号印加テーブルに記憶されている補正周期数分の印加周期では、第１予備駆動信号を選択するための吐出データから第２予備駆動信号を選択するための吐出データに変更する。

ステップ１０８では、ノズル２の配列状態に応じて吐出データの並べ替えを行なう。ここで行なわれる並べ替え処理は、インク滴の着弾位置ずれを補正するための並べ替え処理ではない。前述したようにノズル２はヘッド１４に２次元配列されているため、各ノズル２に対応する吐出データの印加タイミングをノズル２の配列に応じて調整する必要がある。従って、ここでは、吐出データをノズル２の配列に応じて並べ替える。

ステップ１１０では、上記のように補正され並べ替えられた吐出データを駆動部１６に出力して印刷させる。駆動部１６では、入力された吐出データを選択信号として用いて、前述したように、圧電素子７の各々に適切な波形の駆動信号を印加してインク滴を吐出し印刷する。

このように、振幅の大きな第２予備駆動信号を印加する期間の長さ（すなわち、第２予備駆動信号を印加する回数）を休止期間に応じて定めて第２予備駆動信号を印加し、休止期間において第２予備駆動信号を印加しない期間では第１予備駆動信号を印加するようにしたため、消費電力を抑えつつインクの増粘が抑制され、着弾位置ずれが改善される。

なお、通常の休止時間は予備駆動信号を印加しない、または、電圧振幅の大きい予備駆動信号を間引いて印加し、インク滴吐出直前だけ予備駆動信号の印加周期を短くすれば、消費電力の低減を実現することはできる。しかしながら、予備駆動信号を印加しない、或いは振幅が大きな予備駆動信号の印加周期を長くしてしまうと（間引いてしまうと）増粘抑制効果が低下してしまう、という問題もある。従って、上記説明したように、印加周期を変更することなく、２種類の予備駆動信号を用いて適切に印加すれば、増粘抑制効果と消費電力の低減を両立できる、という優れた効果がある。

また、駆動部１６は、３値のデジタル駆動波形の生成が可能な構成であるため、インク滴を吐出するための駆動信号と、インク滴を吐出しない２種類の予備駆動信号の双方を生成でき、駆動信号を生成する回路を簡単かつ小型に実現できる。

以上、一部数値を例示して説明したが、本発明は上記数値に限定されるものではなく、印加周期や駆動信号についても上記周期や波形に限定されない。また、滴種も３種類に限定されず、１〜２種類であってもよいし、４種類以上であってもよい。

また、本実施の形態では、液滴吐出装置１０のコントローラ１８が休止時間に応じて吐出タイミングを補正した吐出データを生成して駆動部１６に出力する例について説明したが、これに限定されず、例えば、ＰＣ３０側で吐出タイミングを補正した吐出データを生成して液滴吐出装置１０に出力するようにしてもよい。この場合には、メモリ２０に記憶されている予備駆動信号印加テーブル、吐出データを生成・補正するためのプログラム等は、ＰＣ３０の記憶手段に記憶しておく。

また、上記実施の形態では、休止時間や滴種に応じて、第２予備駆動信号の印加回数を制御する例について説明したが、インクの種類やインクの温度によっても、インクの増粘の度合いは変化し、滴速が変化する。従って、休止時間や滴種だけでなく、インクの種類やインクの温度に応じて、第２予備駆動信号の印加回数を制御すればなお好ましい。

例えば、インクの種類に応じて制御する場合には、インクの種類に応じた予備駆動信号印加テーブルを記憶しておき、印刷時に用いるインクの種類に応じて使用するテーブルを選択して用いて吐出データを生成する。また、インクの温度に応じて制御する場合には、温度に応じた予備駆動信号印加テーブルを記憶しておき、更に、圧力室４内のインクの温度を検出するセンサを設け、画像を形成する際には、このセンサの検出温度に応じたテーブルを選択して用いて吐出データを生成する。なお、インクの温度を検出するセンサに代えて、圧力室４外の環境温度を検出するセンサを設け、このセンサの検出結果を圧力室４内のインクの温度を示すものとして使用してもよい。

また、前述した実施の形態では、液滴が吐出される被液滴吐出媒体として用紙を例に挙げて説明したが、例えばＯＨＰシートであってもよく、特に限定されない。

また、前述した実施の形態では、インク滴を吐出す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、吐出する液滴はインク滴の固化促進等のために用いられる処理液の液滴であってもよい。また、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。

実施の形態に係る液滴吐出装置と液滴吐出装置に画像データを送信するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の構成を示すブロック図である。液滴イジェクタの構成を説明する断面概略図である。駆動部の概略構成の一例を示すブロック図である。（Ａ）は大滴用の駆動波形の一例、（Ｂ）は中滴用の駆動波形の一例、（Ｃ）は小滴用の駆動波形の一例を示した図であり、（Ｄ）は、第１予備駆動信号の駆動波形の一例、（Ｅ）は、第２予備駆動信号の駆動波形の一例を示した図である。図４に示す各駆動信号の波形の数値例と、図４の（Ａ）〜（Ｃ）の各駆動信号により吐出されるインク滴の滴体積例を示したものである。休止時間と休止期間経過後に吐出された１滴目のインク滴の着弾位置ずれ量の関係を滴種毎に示したグラフである。第１、第２予備駆動信号の具体的な印加方法を例示した図である。予備駆動信号印加テーブルの一例を示す図である。印刷動作時に液滴吐出装置のコントローラで実行される吐出データ生成・出力処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。着弾位置ずれを説明する説明図である。

符号の説明

２ノズル
４圧力室
７圧電素子
１０液滴吐出装置
１２ヘッドユニット
１４ヘッド
１６駆動部
１８コントローラ
２０メモリ
２４液滴イジェクタ
３２プリンタドライバソフト
３４アプリケーションソフト

Claims

液体が収容される圧力室、前記圧力室に連通し前記圧力室内の圧力の変化に応じて液滴を吐出する吐出部、および印加された駆動信号に応じて前記圧力室内の圧力を変化させる駆動素子を備えた液滴吐出部が複数個設けられた吐出手段と、
吐出データに応じた駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を予め定められた印加周期で前記駆動素子に印加する駆動手段と、
前記液滴吐出部毎の前記吐出部から液滴を吐出させてから次に液滴を吐出させるまでの不吐出期間に、前記不吐出期間終了直前の所定期間と該所定期間に連続する小振幅期間とを設け、前記小振幅期間では、液滴を吐出させない所定振幅の第１予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加され、前記所定期間では、振幅が前記所定振幅よりも大きく且つ液滴を吐出させない第２予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加されるように前記駆動手段を制御すると共に、前記不吐出期間が長いほど、前記所定期間が長くなるように前記駆動手段を制御する制御手段と、
を含む液滴吐出装置。
前記制御手段は、更に、前記不吐出期間終了後に吐出させる液滴の滴体積が小さいほど、前記所定期間が長くなるように前記駆動手段を制御する請求項１記載の液滴吐出装置。
前記駆動手段を、電圧レベルが３値のデジタル波形の駆動信号を生成可能に構成した請求項１又は請求項２記載の液滴吐出装置。
前記駆動手段で生成可能な駆動信号の電圧レベルは、中間の電圧レベル、該中間の電圧レベルとの間の電位差が所定電位差である第１電圧レベル、および該中間の電圧レベルとの間の電位差が前記所定電位差よりも大きな第２電圧レベルの３値であって、
前記制御手段は、液滴を吐出するための吐出駆動信号が、前記中間の電圧レベル、前記第１電圧レベル、および前記第２電圧レベルの少なくとも２つの電圧レベルを含んで生成され、前記第１予備駆動信号が前記中間の電圧レベルおよび前記第１電圧レベルの２値で生成され、前記第２予備駆動信号が前記中間の電圧レベルおよび前記第２電圧レベルの２値で生成されるように前記駆動手段を制御する請求項３記載の液滴吐出装置。
前記制御手段は、前記不吐出期間の長さを、前記吐出データと、連続して複数の被液滴吐出媒体に液滴を吐出させるときの前の被液滴吐出媒体に対する液滴吐出終了から次の被液滴吐出媒体に対する液滴吐出開始までの時間間隔と、被液滴吐出媒体に対して液滴が付着しない状態で液滴の吐出を行なう予備吐出の実行タイミングとに基づいて算出し、該算出した不吐出期間の長さに応じて前記所定期間の長さが変更されるように前記駆動手段を制御する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の液滴吐出装置。
前記制御手段は、更に、前記圧力室内に収容される液体の種類及び温度の少なくとも一方に応じて前記所定期間の長さが変更されるように前記駆動手段を制御する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の液滴吐出装置。
液体が収容される圧力室、前記圧力室に連通し前記圧力室内の圧力の変化に応じて液滴を吐出する吐出部、および印加された駆動信号に応じて前記圧力室内の圧力を変化させる駆動素子を備えた液滴吐出部が複数個設けられた吐出手段と、吐出データに応じた駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を予め定められた印加周期で前記駆動素子に印加して前記駆動素子を駆動する駆動手段と、を用いて液滴を吐出させる際に、前記液滴吐出部毎の前記吐出部から液滴を吐出させてから次に液滴を吐出させるまでの不吐出期間に、前記不吐出期間終了直前の所定期間と該所定期間に連続する小振幅期間とを設け、前記小振幅期間では、液滴を吐出させない所定振幅の第１予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加され、前記所定期間では、振幅が前記所定振幅よりも大きく且つ液滴を吐出させない第２予備駆動信号が前記印加周期で前記駆動素子に印加されるように前記駆動手段を制御すると共に、前記不吐出期間が長いほど、前記所定期間が長くなるように前記駆動手段を制御する制御手段を備えた液滴吐出制御装置。