JP4956901B2

JP4956901B2 - 液体噴射装置

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Publication number: JP4956901B2
Application number: JP2005079868A
Authority: JP
Inventors: 山朋裕狭
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2006256250A

Description

本発明は、ノズル開口から液体滴を吐出させる液体噴射装置に関する。

インクジェット式プリンタやインクジェット式プロッタ等のインクジェット式記録装置（液体噴射装置の一種）は、記録ヘッド（ヘッド部材）を主走査方向に沿って移動させると共に記録紙（液体被噴射媒体の一種）を副走査方向に沿って移動させ、この移動に連動して記録ヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させることにより、記録紙上に画像（文字等を含む）を記録する。このインク滴の吐出は、例えば、ノズル開口に連通した圧力発生室を膨張・収縮させることで行われる。

圧力発生室の膨張・収縮は、例えば、圧電振動子の変形を利用して行われる。このような記録ヘッドでは、供給される駆動パルスに応じて圧電振動子が変形し、これにより圧力室の容積が変化し、この容積変化によって圧力室内のインクに圧力変動が生じて、ノズル開口からインク滴が吐出する。

インク滴の吐出は、メイン滴のみが吐出されることが理想である。しかしながら、通常は、メイン滴の噴射に付随してサテライト滴も発生してしまう。サテライト滴は、ミストとなって、インクジェット式記録装置内部の汚染の原因となり得る。

本件出願人は、特開２００２−１１３８６０号公報によって、サテライトインク滴のミスト化を防止する技術を提案している。当該技術によれば、メインインク滴の着弾位置とサテライトインク滴の着弾位置とを揃えることによって、サテライトインク滴のミスト化を防止している。
特開２００２−１１３８６０号公報

インク滴のミスト化は、当該インク滴の速度が低下することによって引き起こされる。すなわち、インク滴が所定速度を維持していれば、インク滴のミスト化を効果的に防ぐことができる。

本件発明者は、ミスト化が発生し易くなるインク滴の速度の下限については、メインインク滴とサテライトインク滴とで大差が無いことを知見した。すなわち、本件発明者は、メインインク滴とサテライトインク滴との双方がある程度の速度を維持していることが重要であることを知見した。一方で、インク滴の速度を単に上げるだけでは、ドット抜けなどの弊害が生じてしまう。

そこで、本件発明者は、上記のような知見に基づいて、特開２００２−１１３８６０号公報によって提案された技術を更に発展させ、本件発明を想到するに至ったものである。

本発明は、インク滴のミスト化を効果的に防止することができるインクジェット式記録装置、広くは液体噴射装置を提供することを目的とする。

本発明は、ノズル開口を有するヘッド部材と、ノズル開口部分の液体の圧力を変動させて当該液体を噴射させる圧力変動手段と、駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、前記駆動パルスに基づいて圧力変動手段を駆動させてノズル開口から液体を噴射させる制御本体部と、ノズル開口から所定の距離の地点に配置された前記液体のための吸収材と、を備え、前記駆動パルスは、前記ノズル開口からメイン滴を噴射すると共に当該メイン滴に付随してサテライト滴をも噴射するようなパルス波形を有しており、前記パルス波形は、前記メイン滴の速度と前記サテライト滴の速度とが前記所定の距離の地点において等しくなる、というように調整されていることを特徴とする液体噴射装置である。

本発明によれば、メイン滴の速度とサテライト滴の速度とがノズル開口から所定の距離の地点において等しくなると共に、当該地点において液体のための吸収材が配置されているため、メイン滴とサテライト滴との双方の速度をバランスよく維持することができ、液体滴のミスト化を効果的に防止することができる。

あるいは、本発明は、ノズル開口を有するヘッド部材と、ノズル開口部分の液体の圧力を変動させて当該液体を噴射させる圧力変動手段と、駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、前記駆動パルスに基づいて圧力変動手段を駆動させてノズル開口から液体を噴射させる制御本体部と、ノズル開口から所定の距離の地点に配置された前記液体のための吸収材と、を備え、前記駆動パルスは、前記ノズル開口からメイン滴を噴射すると共に当該メイン滴に付随してサテライト滴をも噴射するようなパルス波形を有しており、前記パルス波形は、前記所定の距離をＰとし、前記メイン滴の噴射時の初速をＶ_ｍ０とし、前記メイン滴の減速率をＲ_ｍとし、前記サテライト滴の噴射時の初速をＶ_ｓ０とし、前記サテライト滴の減速率をＲ_ｓとした時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜となるように調整されていることを特徴とする液体噴射装置である。

本発明によれば、メイン滴の速度とサテライト滴の速度とがノズル開口から所定の距離の地点において略等しくなると共に、当該地点において液体のための吸収材が配置されているため、メイン滴とサテライト滴との双方の速度をバランスよく維持することができ、液体滴のミスト化を効果的に防止することができる。本発明は、液体滴の速度が初速と減速率とによる一次関数モデルで表されると仮定した場合には、前記発明（請求項１の発明）と同じ特徴を有するということになる。

例えば、液体噴射装置は、液体被噴射媒体を保持する被噴射媒体保持部を更に備え、前記被噴射媒体保持部は、液体被噴射媒体の端縁に液体が噴射されるように液体被噴射媒体を保持できるようになっている。このような構成は、いわゆる「縁なし」印刷に対応可能である。「縁なし」印刷時には、液体の一例であるインクが、液体被噴射媒体（例えば記録紙）の端縁において「うちもらし」される（端縁の外側の領域にも噴射される）ため、ミストがより発生し易い。しかしながら、本発明によれば、メイン滴の速度とサテライト滴の速度とが略等しくなる地点において吸収材が配置されているため、ミストの発生を効果的に防止することができる。

液体噴射装置がヘッド部材のノズル開口と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部を更に備える場合には、前記距離識別部により識別された前記距離に基づいて前記所定の距離が変更されるようになっていることが好ましい。

また、この場合、例えば、ヘッド部材のノズル開口と液体被噴射媒体との距離を変更可能なＰＧ調整機構が設けられ得る。

あるいは、液体噴射装置が、前記ヘッド部材を液体被噴射媒体に対して平行に相対的に移動させる移動機構と、前記ヘッド部材のノズル開口の移動軌道と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部と、を更に備える場合には、前記距離識別部により識別された前記距離に基づいて前記所定の距離が変更されるようになっていることが好ましい。

また、この場合、例えば、ヘッド部材のノズル開口の移動軌道と液体被噴射媒体との距離を変更可能なＰＧ調整機構が設けられ得る。

好ましくは、前記圧力変動手段は、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を膨張及び収縮させる圧電振動子であり、前記駆動パルスは、圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、を有しており、前記第２の信号要素は、中間膨張状態まで収縮させる第１段階要素と、中間膨張状態にある圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで収縮させる第２段階要素と、を有している。

この場合、メイン滴の速度とサテライト滴の速度との双方の調整が、第１段階要素の勾配を調整することによって同時に達成され得る。

この場合において、液体噴射装置がヘッド部材のノズル開口と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部を更に備えるなら、前記距離識別部により識別された前記距離に基づいて前記第１段階要素の勾配が変更されるようになっていることが好ましい。

また、この場合において、液体噴射装置が、前記ヘッド部材を液体被噴射媒体に対して平行に相対的に移動させる移動機構と、前記ヘッド部材のノズル開口の移動軌道と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部と、を更に備えるなら、前記距離識別部により識別された前記距離に基づいて前記第１段階要素の勾配が変更されるようになっていることが好ましい。

また、本発明は、ノズル開口を有するヘッド部材と、ノズル開口部分の液体の圧力を変動させて当該液体を噴射させる圧力変動手段と、ノズル開口から所定の距離の地点に配置された前記液体のための吸収材と、を備えた液体噴射装置を制御するための装置であって、駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、前記駆動パルスに基づいて圧力変動手段を駆動させてノズル開口から液体を噴射させる制御本体部と、を備え、前記駆動パルスは、前記ノズル開口からメイン滴を噴射すると共に当該メイン滴に付随してサテライト滴をも噴射するようなパルス波形を有しており、前記パルス波形は、前記メイン滴の速度と前記サテライト滴の速度とが前記所定の距離の地点において等しくなる、というように調整されていることを特徴とする制御装置である。

あるいは、本発明は、ノズル開口を有するヘッド部材と、ノズル開口部分の液体の圧力を変動させて当該液体を噴射させる圧力変動手段と、ノズル開口から所定の距離の地点に配置された前記液体のための吸収材と、を備えた液体噴射装置を制御するための装置であって、駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、前記駆動パルスに基づいて圧力変動手段を駆動させてノズル開口から液体を噴射させる制御本体部と、を備え、前記駆動パルスは、前記ノズル開口からメイン滴を噴射すると共に当該メイン滴に付随してサテライト滴をも噴射するようなパルス波形を有しており、前記パルス波形は、前記所定の距離をＰとし、前記メイン滴の噴射時の初速をＶ_ｍ０とし、前記メイン滴の減速率をＲ_ｍとし、前記サテライト滴の噴射時の初速をＶ_ｓ０とし、前記サテライト滴の減速率をＲ_ｓとした時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜となるように調整されていることを特徴とする制御装置である。

前記の各制御装置あるいは各制御装置の各要素手段は、コンピュータシステムによって実現され得る。

また、コンピュータシステムに各装置または各手段を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本件の保護対象である。

ここで、記録媒体とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のインクジェット式記録装置（液体噴射装置の一例）は、インクジェット式プリンタ１であり、黒インクカートリッジ２ａ及びカラーインクカートリッジ２ｂを保持可能なカートリッジホルダ部３と記録ヘッド４（ヘッド部材の一例）とを有するキャリッジ５を備えている。キャリッジ５は、ヘッド走査機構（主走査手段の一例）によって、主走査方向に沿って往復移動されるようになっている。

ヘッド走査機構は、ハウジングの左右方向に架設されたガイド部材６と、ハウジングの一方側に設けられたパルスモータ７と、パルスモータ７の回転軸に接続されて回転駆動される駆動プーリー８と、ハウジングの他方側に取付けられた遊転プーリー９と、駆動プーリー８及び遊転プーリー９の間に掛け渡されると共にキャリッジ５に結合されたタイミングベルト１０と、パルスモータ７の回転を制御する制御部１１（図４参照）と、から構成されている。これにより、パルスモータ７を作動させることによって、キャリッジ５、即ち、記録ヘッド４を、記録紙１２の幅方向である主走査方向に往復移動させることができる。

また、プリンタ１は、記録紙１２等の記録用媒体（液体被噴射媒体の一例）を紙送り方向（副走査方向）に送り出す紙送り機構（副走査手段の一例）を有する。この紙送り機構は、紙送りモータ１３及び紙送りローラ１４等から構成される。記録紙１２等の記録媒体は、記録動作に連動して、順次送り出される。本実施の形態の紙送り機構は、被噴射媒体保持部として、いわゆる「縁なし」印刷を可能にするために、記録紙１２（液体被噴射媒体）の端縁にインクが噴射されるように記録紙１２を保持できるようになっている。

記録ヘッド４は、図２に示すように、インクカートリッジ２ａまたは２ｂ（図１参照）からのインクが供給されるインク室２０と、複数のノズル開口１７が副走査方向に列設されたノズルプレート１６と、ノズル開口１７のそれぞれに対応して複数設けられた圧力室（圧力発生室）２２と、を主に備える。圧力室２２は、圧電振動子２１の変形によって膨張・収縮するようになっている。

インク室２０と圧力室２２とは、インク供給口２４及び供給側連通孔２３を介して連通されている。また、圧力室２２とノズル開口１７とは、第１ノズル連通孔２５及び第２ノズル連通孔２６を介して連通されている。即ち、インク室２０から圧力室２２を通ってノズル開口１７に至る一連のインク流路が、ノズル開口１７毎に形成されている。

上記の圧電振動子２１は、所謂たわみ振動モードの圧電振動子２１である。たわみ振動モードの圧電振動子２１を用いると、充電により圧電振動子２１が電界と直交する方向に縮んで圧力室２２が収縮し、充電された圧電振動子２１を放電することにより、圧電振動子２１が電界と直交する方向に伸長して圧力室２２が膨張する。

すなわち、記録ヘッド４では、圧電振動子２１に対する充放電に伴って、対応する圧力室２２の容量が変化する。このような圧力室２２の圧力変動を利用して、ノズル開口１７からインク滴を吐出させたり、メニスカス（ノズル開口１７で露出しているインクの自由表面）を微振動させたりすることができる。

記録ヘッド４は、この場合、異なる複数種類の色が記録可能な多色記録ヘッドである。多色記録ヘッドは、複数のヘッドユニットを備えており、各ヘッドユニット毎に使用するインクの種類が設定される。

本実施の形態の記録ヘッド４は、ブラックインクを吐出可能なブラックヘッドユニットと、シアンインクを吐出可能なシアンヘッドユニットと、マゼンタインクを吐出可能なマゼンタヘッドユニットと、イエローインクを吐出可能なイエローヘッドユニットと、を備えている。各ヘッドユニットは、対応するインクカートリッジ２ａ、２ｂの各インク収容室と連通するようになっている。そして、各ヘッドユニットが、それぞれ図２を用いて説明した構成を有しており、複数のノズル開口１７からなるノズル列が、図３に示すように、各インク色（ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）毎に形成されている。

次に、プリンタ１の電気的構成について説明する。図４に示すように、このインクジェット式プリンタ１は、プリンタコントローラ３０とプリントエンジン３１とを備えている。

プリンタコントローラ３０は、外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３２と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ３３と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ３４と、ＣＰＵ等を含んで構成された制御部１１と、クロック信号を発生する発振回路３５と、記録ヘッド４へ供給するための駆動信号等を発生する駆動信号発生回路３６と、駆動信号や、印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン３１に送信する内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）３７と、を備えている。

外部Ｉ／Ｆ３２は、例えば、キャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、図示しないホストコンピュータ等から受信する。また、ビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、外部Ｉ／Ｆ３２を通じて、ホストコンピュータ等に対して出力される。

ＲＡＭ３３は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）を有している。そして、受信バッファは、外部Ｉ／Ｆ３２を介して受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファは、制御部１１により変換された中間コードデータを記憶し、出力バッファは、ドットパターンデータを記憶する。ここで、ドットパターンデータとは、中間コードデータ（例えば、階調データ）をデコード（翻訳）することにより得られる印字データである。

ＲＯＭ３４には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等が記憶されている。さらにＲＯＭ３４は、メンテナンス情報保持手段として、メンテナンス動作用の設定データをも記憶している。

制御部１１は、ＲＯＭ３４に記憶された制御プログラムに従って各種の制御を行う。例えば、受信バッファ内の印刷データを読み出すと共にこの印刷データを変換して中間コードデータとし、当該中間コードデータを中間バッファに記憶させる。また、制御部１１は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ３４に記憶されているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、ドットパターンデータに展開（デコード）する。そして、制御部１１は、必要な装飾処理を施した後に、このドットパターンデータを出力バッファに記憶させる。

記録ヘッド４の１回の主走査により記録可能な１行分のドットパターンデータが得られたならば、当該１行分のドットパターンデータが、出力バッファから内部Ｉ／Ｆ３７を通じて順次記録ヘッド４の電気駆動系３９に出力され、キャリッジ５が走査されて１行分の印刷が行われる。出力バッファから１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータが中間バッファから消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。

さらに、制御部１１は、記録ヘッド４による記録動作に先立ってなされるメンテナンス動作（回復動作）を制御する。

プリントエンジン３１は、紙送り機構としての紙送りモータ１３と、ヘッド走査機構としてのパルスモータ７と、記録ヘッド４の電気駆動系３９と、を含んで構成してある。

次に、記録ヘッド４の電気駆動系３９について説明する。電気駆動系３９は、図４に示すように、順に電気的に接続されたデコータ５０、シフトレジスタ回路４０、ラッチ回路４１、レベルシフタ回路４２、スイッチ回路４３及び圧電振動子２１を備えている。これらのデコータ５０、シフトレジスタ回路４０、ラッチ回路４１、レベルシフタ回路４２、スイッチ回路４３及び圧電振動子２１は、それぞれ、記録ヘッド４の各ノズル開口１７毎に設けられている。

この電気駆動系３９では、スイッチ回路４３に加わるパルス選択データ（ＳＰデータ）が「１」の場合、スイッチ回路４３は接続状態となって駆動信号中のパルス波形が圧電振動子２１に直接印加され、各圧電振動子２１は駆動信号中の当該パルス波形に応じて変形する。一方、スイッチ回路４３に加わるパルス選択データが「０」の場合、スイッチ回路４３は非接続状態となって圧電振動子２１への駆動信号の供給が遮断される。

このように、パルス選択データに基づいて、各圧電振動子２１に対して駆動信号を選択的に供給できる。このため、与えられるパルス選択データ次第で、ノズル開口１７からインク滴を吐出させたり、メニスカスを微振動させたりすることができる。

本実施の形態においてパルス選択データに基づいて供給される駆動信号は、図５の駆動パルスを含んでいる。図５に示すように、本実施の形態で利用される駆動パルスＤＰは、圧力室２２を膨張させるための第１の信号要素Ｓ１と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素Ｓ２と、を有している。第２の信号要素Ｓ２は、中間膨張状態まで収縮させる第１段階要素Ｓ２１と、中間膨張状態にある圧力発生室を第１の信号要素Ｓ１が出力される前の状態まで収縮させる第２段階要素Ｓ２２と、を有している。

より具体的には、駆動パルスＤＰは、第１の信号要素Ｓ１の電圧差を１００％として、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の電圧差は３３％に設定されている。そして、第１の信号要素Ｓ１の継続時間は３．２５μｓ、膨張状態の継続時間は１．５μｓ、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の継続時間は２．２５μｓ、中間膨張状態の継続時間は１．７５μｓ、第２の信号要素Ｓ２の第２段階要素Ｓ２２の継続時間は１．７５μｓである。

このような駆動パルスＤＰが各圧電振動子２１に供給されると、圧力室２２の膨張及び収縮によって、ノズル開口１７からインク滴が吐出される。具体的には、メインインク滴とサテライトインク滴とが、ノズル開口１７から吐出される。この場合、メインインク滴の初速（Ｖ_ｍ０）は、１４ｍ／ｓであり、サテライトインク滴の初速（Ｖ_ｓ０）は、１０ｍ／ｓである。

そして、ノズル開口１７から４ｍｍの地点において、メインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とは共に２ｍ／ｓとなる。インク滴の速度が初速と減速率とによる一次関数モデルで表されると仮定すれば、この時のメインインク滴の減速率（Ｒ_ｍ）は、−３であり、サテライトインク滴の減速率（Ｒ_ｓ）は、−２である。この時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜なる関係式が満たされている。この時の関係をグラフに表すと、図６のようになる。

前記駆動パルスＤＰに対応して、本実施の形態のインクジェット式プリンタ１には、図１に示すように、記録ヘッド４のノズル開口１７の移動軌道から４ｍｍの地点に、インク吸収材１００が配置されている。これにより、メインインク滴もサテライトインク滴も、２ｍ／ｓまで速度が低下した時点で、インク吸収材１００によって吸収される。すなわち、メインインク滴もサテライトインク滴も、２ｍ／ｓ以上の速度が維持され得る。これにより、インク滴のミスト化が効果的に防止される。

このような特徴は、いわゆる「縁なし」印刷時に有利である。「縁なし」印刷時には、インクが記録紙１２の端縁において「うちもらし」される（端縁の外側の領域にも噴射される）ため、ミストがより発生し易い。しかしながら、本実施の形態によれば、メインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなる地点においてインク吸収材１００が配置されているため、ミストの発生を効果的に防止することができる。

ここで、比較例として、他の駆動パルスＤＰ１、ＤＰ２を用いた場合について説明する。

駆動パルスＤＰ１においても、第１の信号要素Ｓ１の電圧差を１００％として、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の電圧差は３３％に設定されている。そして、第１の信号要素Ｓ１の継続時間は３．２５μｓ、膨張状態の継続時間は１．５μｓ、中間膨張状態の継続時間は１．７５μｓ、第２の信号要素Ｓ２の第２段階要素Ｓ２２の継続時間は１．７５μｓである。しかし、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の継続時間が１．２５μｓである点が、駆動パルスＤＰとは異なる。すなわち、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の傾斜がより急峻になっている。

このような駆動パルスＤＰ１が各圧電振動子２１に供給されても、圧力室２２の膨張及び収縮によって、ノズル開口１７からインク滴が吐出される。具体的には、メインインク滴とサテライトインク滴とが、ノズル開口１７から吐出される。この場合も、メインインク滴の初速（Ｖ_ｍ０）は、１４ｍ／ｓであり、サテライトインク滴の初速（Ｖ_ｓ０）は、１０ｍ／ｓである。

しかしながら、ノズル開口から４ｍｍの地点において、メインインク滴の速度は４ｍ／ｓであるが、サテライトインク滴の速度は略０ｍ／ｓとなってしまう。インク滴の速度が初速と減速率とによる一次関数モデルで表されると仮定すれば、この時のメインインク滴の減速率（Ｒ_ｍ）は、−２．５であり、サテライトインク滴の減速率（Ｒ_ｓ）は、−２．５である。この時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜なる関係式は満たされていない。この時の関係をグラフに表すと、図７のようになる。この時、サテライトインク滴は、インク吸収材１００に到達する前にミスト化されてしまう。

また、駆動パルスＤＰ２においても、第１の信号要素Ｓ１の電圧差を１００％として、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の電圧差は３３％に設定されている。そして、第１の信号要素Ｓ１の継続時間は３．２５μｓ、膨張状態の継続時間は１．５μｓ、中間膨張状態の継続時間は１．７５μｓ、第２の信号要素Ｓ２の第２段階要素Ｓ２２の継続時間は１．７５μｓである。しかし、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の継続時間が３．００μｓである点が、駆動パルスＤＰとは異なる。すなわち、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の傾斜がより緩やかになっている。

このような駆動パルスＤＰ２が各圧電振動子２１に供給されても、圧力室２２の膨張及び収縮によって、ノズル開口１７からインク滴が吐出される。具体的には、メインインク滴とサテライトインク滴とが、ノズル開口１７から吐出される。この場合も、メインインク滴の初速（Ｖ_ｍ０）は、１４ｍ／ｓであり、サテライトインク滴の初速（Ｖ_ｓ０）は、１０ｍ／ｓである。

しかしながら、ノズル開口から４ｍｍの地点において、サテライトインク滴の速度は４ｍ／ｓであるが、メインインク滴の速度は略０ｍ／ｓとなってしまう。インク滴の速度が初速と減速率とによる一次関数モデルで表されると仮定すれば、この時のメインインク滴の減速率（Ｒ_ｍ）は、−３．５であり、サテライトインク滴の減速率（Ｒ_ｓ）は、−１．５である。この時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜なる関係式は満たされていない。この時の関係をグラフに表すと、図８のようになる。この時、メインインク滴は、インク吸収材１００に到達する前にミスト化されてしまう。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、メインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とがノズル開口１７から４ｍｍ（所定の距離）の地点において等しくなると共に、当該地点においてインク吸収材１００が配置されているため、メインインク滴とサテライトインク滴との双方の速度をバランスよく維持することができ、インク滴のミスト化を効果的に防止することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態においては、図９に示すように、ガイド部材６に、ガイド部材６の位置を上下方向に複数段階に切り替え可能なＰＧ調整レバー１９が取り付けられている。「ＰＧ」とは、各ノズル開口１７と記録紙１２との間の距離を意味し、ユーザーは使用する記録紙１２の厚みや記録紙１２の変形度合によって、好適なＰＧを選択できるようになっている。そして、各ＰＧに対応して、ノズル開口１７の移動軌道からインク吸収材１００までの距離も変更されるようになっている。すなわち、ＰＧの変更に連動して、ノズル開口１７の移動軌道からインク吸収材１００までの距離が変更されるようになっている。

また、キャリッジ５のノズル開口１７と同じ高さ位置に、記録紙１２の表面までの距離を測定する距離センサ（距離識別部）が設けられている。これにより、直接ＰＧを測定することができる。あるいは、ＰＧ調整レバー１９に位置センサ（距離識別部）を設けてＰＧ情報を取得しても良い。

前記のように、本実施の形態では、距離センサまたは位置センサによって取得されるＰＧ情報に対応して、ノズル開口１７の移動軌道からインク吸収材１００までの距離も変更される。これに連動して、駆動パルスの波形も再調整されるようになっている。

具体的には、駆動パルスＤＰにおいて、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の継続時間が変更される。図１０に点線で示すように、第１段階要素Ｓ２１の始端電位と終端電位は変更せずに当該継続時間を短くすることにより、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の傾斜がより急峻になって、メインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなる地点をノズル開口１７から遠ざけることができる。一方、図１０に一点鎖線で示すように、第１段階要素Ｓ２１の始端電位と終端電位は変更せずに当該継続時間を長くすることにより、第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の傾斜がより緩やかになって、メインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなる地点をノズル開口１７に近づけることができる。

図９に示す第２の実施の形態のその他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同様である。第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２の実施の形態によれば、好適なＰＧの選択に伴ってノズル開口１７の移動軌道からインク吸収材１００までの距離が変更される場合であっても、インク吸収材１００が配置されている地点においてメインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなるように調整されるため、ミストの発生を効果的に防止することができる。

また、例えば粘度が異なるといった特性の異なる複数のインクで同一の駆動パルスＤＰを用いてインク吸収材１００が配置される地点においてメインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなるようにしようとしても、各インク色毎に特性が異なることによって特性の異なる複数のインク間のインク滴の吐出速度が異なることがありえる。しかし、メインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなる地点が各インク色毎に異なってしまうにも係らず、ノズル開口１７からインク吸収材１００までの距離は各インクとも共通であるため、インクによってはミストが発生してしまうものが生じる可能性がある。そこで、複数のインクを同時に吐出させても、インク吸収材１００が配置される地点においてメインインク滴の速度とサテライトインク滴の速度とが略等しくなるように、例えば、各インク毎に第２の信号要素Ｓ２の第１段階要素Ｓ２１の継続時間を調整することで、特性の異なる複数のインクを同時に吐出させてもミストの発生を抑制することができる。

なお、前記の各実施の形態は、記録ヘッド４がインク吸収材１００に対して移動しないタイプのインクジェット式記録装置、広くは液体噴射装置、にも適用することができる。

また、前記のたわみ振動モードの圧電振動子２１に代えて、いわゆる縦振動モードの圧電振動子を用いることも可能である。縦振動モードの圧電振動子は、充電による変形で圧力室を膨張させ、放電による変形で圧力室を収縮させる圧電振動子である。縦振動モードの圧電振動子を用いる場合、たわみ振動モードの圧電振動子２１を用いる場合と比較して、駆動信号の立ち上がりと立ち下がりとの関係が逆になる（正負が反転したものとなる）。

更には、圧力室２２の容積を変化させる圧力発生素子（圧力変動手段の一例）は、圧電振動子に限定されるものではない。例えば、磁歪素子を圧力発生素子として用い、この磁歪素子によって圧力室２２を膨張・収縮させて圧力変動を生じさせるようにしてもよいし、発熱素子を圧力発生素子として用い、この発熱素子からの熱で膨張・収縮する気泡によって圧力室２２に圧力変動を生じさせるように構成してもよい。この場合、インク滴吐出量等を調整する方法としては、駆動信号のパルス幅を変える方法がより好適である。

なお、前述のように、プリンタコントローラ３０はコンピュータシステムによって構成され得るが、コンピュータシステムに前記各要素を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体２０１も、本件の保護対象である。

さらに、前記の各要素が、コンピュータシステム上で動作するＯＳ等のプログラムによって実現される場合、当該ＯＳ等のプログラムを制御する各種命令を含むプログラム及び当該プログラムを記録した記録媒体２０２も、本件の保護対象である。

ここで、記録媒体２０１、２０２とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。

なお、以上の説明はインクジェット式記録装置についてなされているが、本発明は、広く液体噴射装置全般を対象としたものである。液体の例としては、インクの他に、グルー、マニキュア、液体電極材料、生体有機物液体等が用いられ得る。更に、本発明は、液晶等の表示体におけるカラーフィルタの製造装置にも適用され得る。

本発明の第１の実施の形態のインクジェット式記録装置の概略斜視図である。記録ヘッドの構成を説明するための図である。各色毎のノズル列を示す図である。記録ヘッドの電気的構成を示す概略ブロック図である。駆動パルスＤＰを示す図である。駆動パルスＤＰにより吐出されるメインインク滴とサテライトインク滴の速度低下の様子を表すグラフである。比較例としての駆動パルスＤＰ１により吐出されるメインインク滴とサテライトインク滴の速度低下の様子を表すグラフである。比較例としての駆動パルスＤＰ２により吐出されるメインインク滴とサテライトインク滴の速度低下の様子を表すグラフである。本発明の第２の実施の形態のインクジェット式記録装置の概略斜視図である。駆動パルスの変形とメインインク滴及びサテライトインク滴の速度低下との関係を表すグラフである。

符号の説明

１インクジェット式プリンタ
２ａ黒インクカートリッジ
２ｂカラーインクカートリッジ
３カートリッジホルダ部
４記録ヘッド
５キャリッジ
６ガイド部材
７パルスモータ
８駆動プーリー
９逆転プーリー
１０タイミングベルト
１１制御部
１２記録紙
１３紙送りモータ
１４紙送りローラ
１６ノズルプレート
１７ノズル開口
１９ＰＧ調整レバー
２０インク室
２１圧電振動子
２２圧力発生室
２３供給側連通孔
２４インク供給口
２５第１ノズル連通孔
２６第２ノズル連通孔
３０プリンタコントローラ
３１プリントエンジン
３２外部インターフェース
３３ＲＡＭ
３４ＲＯＭ
３５発振回路
３６駆動信号発生回路
３７内部インターフェイス
３９記録ヘッドの電気駆動系
４０シフトレジスタ回路
４１ラッチ回路
４２レベルシフタ回路
４３スイッチ回路
５０デコータ
１００インク吸収材

Claims

ノズル開口を有するヘッド部材と、
ノズル開口部分の液体の圧力を変動させて当該液体を噴射させる圧力変動手段と、
駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、
前記駆動パルスに基づいて圧力変動手段を駆動させてノズル開口から液体を噴射させる制御本体部と、
ノズル開口から所定の距離の地点に配置された前記液体のための吸収材と、
を備え、
前記駆動パルスは、前記ノズル開口からメイン滴を噴射させると共に当該メイン滴に付随してサテライト滴をも噴射させるパルス波形を有しており、
前記パルス波形は、前記所定の距離をＰとし、前記メイン滴の噴射時の初速をＶ_ｍ０とし、前記メイン滴の減速率をＲ_ｍとし、前記サテライト滴の噴射時の初速をＶ_ｓ０とし、前記サテライト滴の減速率をＲ_ｓとした時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜となるように調整されている
ことを特徴とする液体噴射装置。
液体被噴射媒体の端縁に液体が噴射されるように当該液体被噴射媒体を保持する被噴射媒体保持部を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
ヘッド部材のノズル開口と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部
を更に備え
前記距離識別部により識別された前記距離が長い場合、ノズル開口と吸収材との間の前記所定の距離も長く変更されるようになっており、
前記距離識別部により識別された前記距離が短い場合、ノズル開口と吸収材との間の前記所定の距離も短く変更されるようになっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射装置。
ヘッド部材のノズル開口と液体被噴射媒体との距離を変更可能なＰＧ調整機構
を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
前記ヘッド部材を液体被噴射媒体に対して平行に相対的に移動させる移動機構と、
前記ヘッド部材のノズル開口の移動軌道と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部と、
を更に備え
前記距離識別部により識別された前記距離が長い場合、ノズル開口と吸収材との間の前記所定の距離も長く変更されるようになっており、
前記距離識別部により識別された前記距離が短い場合、ノズル開口と吸収材との間の前記所定の距離も短く変更されるようになっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射装置。
ヘッド部材のノズル開口の移動軌道と液体被噴射媒体との距離を変更可能なＰＧ調整機構
を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
前記圧力変動手段は、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を膨張及び収縮させる圧電振動子であり、
前記駆動パルスは、圧力発生室を膨張させるための第１の信号要素と、膨張状態にある圧力発生室を収縮させてノズル開口から液体滴を吐出させるための第２の信号要素と、を有しており、
前記第２の信号要素は、中間膨張状態まで収縮させる第１段階要素と、中間膨張状態にある圧力発生室を第１の信号要素が出力される前の状態まで収縮させる第２段階要素と、
を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射装置。
ヘッド部材のノズル開口と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部
を更に備え
前記距離識別部により識別された前記距離が長い場合、駆動パルス生成手段は、前記駆動パルスの前記第２の信号要素の前記第１段階要素の勾配を急峻に変更するようになっており、
前記距離識別部により識別された前記距離が短い場合、駆動パルス生成手段は、前記駆動パルスの前記第２の信号要素の前記第１段階要素の勾配を緩やかに変更するようになっている
ことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
前記ヘッド部材を液体被噴射媒体に対して平行に相対的に移動させる移動機構と、
前記ヘッド部材のノズル開口の移動軌道と液体被噴射媒体との距離を識別する距離識別部と、
を更に備え
前記距離識別部により識別された前記距離が長い場合、駆動パルス生成手段は、前記駆動パルスの前記第２の信号要素の前記第１段階要素の勾配を急峻に変更するようになっており、
前記距離識別部により識別された前記距離が短い場合、駆動パルス生成手段は、前記駆動パルスの前記第２の信号要素の前記第１段階要素の勾配を緩やかに変更するようになっている
ことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
ノズル開口を有するヘッド部材と、
ノズル開口部分の液体の圧力を変動させて当該液体を噴射させる圧力変動手段と、
ノズル開口から所定の距離の地点に配置された前記液体のための吸収材と、
を備えた液体噴射装置を制御するための装置であって、
駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、
前記駆動パルスに基づいて圧力変動手段を駆動させてノズル開口から液体を噴射させる制御本体部と、
を備え、
前記駆動パルスは、前記ノズル開口からメイン滴を噴射させると共に当該メイン滴に付随してサテライト滴をも噴射させるパルス波形を有しており、
前記パルス波形は、前記所定の距離をＰとし、前記メイン滴の噴射時の初速をＶ_ｍ０とし、前記メイン滴の減速率をＲ_ｍとし、前記サテライト滴の噴射時の初速をＶ_ｓ０とし、前記サテライト滴の減速率をＲ_ｓとした時、Ｐ＝｜Ｖ_ｍ０−Ｖ_ｓ０｜／｜Ｒ_ｍ−Ｒ_ｓ｜となるように調整されている
ことを特徴とする制御装置。