JP5217366B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

液体吐出装置として、駆動信号により駆動素子（ピエゾ素子）を駆動し、駆動素子の変形により、インクが充填された圧力室に圧力変化を生じさせ、インクを吐出するインクジェットプリンタが知られている。

その中でも、台形波から構成される駆動信号を用いたインクジェットプリンタが提案されている。このようなプリンタでは、例えば、中間電位から最高電位まで直線的に電位を上昇させることにより圧力室を膨張し、所定期間後に最高電位から最低電位まで一気に電位を下降させ、圧力室を収縮することによって、インクを吐出する。（例えば、特許文献１を参照）
特開平５−６９５４２号公報

しかし、特許文献１に記載の台形波の駆動信号は、所定期間に対する電位の変化量が急に変わる地点を有する（例えば、電位上昇部から電位保持部に切り替わる地点）。このような電位の変化量が急に変わる地点では、駆動素子や圧力室に意図しない振動（変形）が発生してしまう虞がある。

そこで、駆動素子や圧力室の意図しない振動を抑制することを目的とする。

前記課題を解決する為の主たる発明は、電位信号を生成する電位信号生成部と、ノズルから液体を吐出するために、電位信号が印加されると変形する駆動素子と、を有し、前記電位信号は、複数の正弦波で表されると共に、傾きが連続的に変化し、前記ノズルから１つの液体滴が吐出される所定期間に前記駆動素子に印加される前記電位信号は、周期の異なる複数種類の正弦波からなることを特徴とする液体吐出装置である。

本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。

＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかとなる。

即ち、電位信号を生成する電位信号生成部と、ノズルから液体を吐出するために、電位信号が印加されると変形する駆動素子と、を有し、前記電位信号は、複数の正弦波で表されると共に、傾きが連続的に変化し、前記ノズルから１つの液体滴が吐出される所定期間に前記駆動素子に印加される前記電位信号は、周期の異なる複数種類の正弦波からなる、ことを特徴とする液体吐出装置を実現すること。
このような液体吐出装置によれば、電位が滑らかに変異するため、駆動素子周辺部（圧力室）に意図しない振動が発生してしまうことを抑制できる。また、目的に適した電位信号を駆動素子に印加することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記ノズルに連通し、前記駆動素子の変形によって膨張、収縮される圧力室を有し、少なくとも１つの前記正弦波の周期は、前記圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しいこと。
このような液体吐出装置によれば、固有振動周期Ｔｃによる圧力室の振動（膨張・収縮）と駆動信号による圧力室の振動を同期させることができるため、圧力室を効率的に振動することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記ノズルから液体を吐出させるときに前記駆動素子に印加される前記電位信号の前記正弦波の周期は、前記圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しいこと。
このような液体吐出装置によれば、固有振動周期Ｔｃによる圧力室の振動と駆動信号による圧力室の振動が同期し、圧力室をより大きく膨張・収縮させることができるため、吐出効率が上がる。その結果、多量の液体を吐出することができる。逆に言えば、少ない電位にて液体を吐出することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記電位信号の振幅をＡとし、前記電位信号の角振動数をωとし、前記電位信号の初期位相をφとし、前記電位信号の振動中心調整値をＢとしたとき、前記電位信号が時刻ｔにおいて示す電位である駆動電位Ｖ（ｔ）を表す式が、Ｖ（ｔ）＝Ａ×ｓｉｎ(ωｔ＋φ)＋Ｂとなること。
このような液体吐出装置によれば、正弦波で表されると共に傾きが連続的に変化する電位信号が得られる。各パラメータを変化させることで、所望の形状の電位信号が得られる。

かかる液体吐出装置であって、前記電位信号の振幅をＡとし、前記電位信号の減衰項をｅｘｐ（−γｔ）とし、前記電位信号の角振動数をωとし、前記電位信号の初期位相をφとし、前記電位信号の振動中心調整値をＢとしたとき、前記電位信号が時刻ｔにおいて示す電位である駆動電位Ｖ（ｔ）を表す式が、Ｖ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（−γｔ）×ｓｉｎ(ωｔ＋φ)＋Ｂとなること。
このような液体吐出装置によれば、正弦波で表されると共に傾きが連続的に変化する電位信号が得られる。各パラメータを変化させることで、所望の形状の電位信号が得られる。

かかる液体吐出装置であって、前記ノズルに連通し、前記駆動素子の変形によって膨張、収縮される圧力室を有し、前記電位信号は、第１の正弦波と、前記第１の正弦波よりも周期が長い第２の正弦波と、を有し、前記第１の正弦波は、前記駆動素子を変形させ、前記変形により前記ノズルに連通した圧力室が膨張、収縮することにより前記ノズルから液体を吐出するための波形であり、前記第２の正弦波は、収縮した前記圧力室を膨張させ、前記圧力室内の振動を制振するための波形であること。
このような液体吐出装置によれば、比較的に短い期間で圧力室を変形させることで、より強い力にて液体を吐出することができる。また、比較的に長い期間で圧力室を膨張させることで、圧力室による振動のばらつきに因らずに全ての圧力室に対して制振の効果が得られる。

かかる液体吐出装置であって、前記第１の正弦波の振幅は、前記第２の正弦波の振幅よりも大きいこと。
このような液体吐出装置によれば、より大きな力で液体を吐出することができ、多量に液体を吐出することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記ノズルに連通し、前記駆動素子の変形によって膨張、収縮される圧力室を有し、前記電位信号は、第１の正弦波と、前記第１の正弦波よりも周期が短い第２の正弦波と、前記第１の正弦波よりも周期が長い第３の正弦波と、を有し、前記第１の正弦波は、前記駆動素子を変形させ、前記変形により前記ノズルに連通した圧力室を膨張する波形であり、前記第２の正弦波は、前記駆動素子を変形させ、前記変形により前記圧力室を収縮することにより前記ノズルから液体を吐出するための波形であり、前記第３の正弦波は、収縮した前記圧力室を膨張させ、前記圧力室内の振動を制振するための波形であること。
このような液体吐出装置によれば、膨張の際に圧力室に空気が侵入してしまうことを防止でき、比較的に短い期間で圧力室を変形させることで、より強い力にて液体を吐出することがでる。また、比較的に長い期間で圧力室を膨張させることで、圧力室による振動のばらつきに因らずに全ての圧力室に対して制振の効果が得られる。

かかる液体吐出装置であって、前記第１の正弦波の振幅は、前記第３の正弦波の振幅よりも大きく、前記第２の正弦波の振幅は、前記第３の正弦波の振幅よりも大きいこと。
このような液体吐出装置によれば、より大きな力で圧力室を膨張、収縮することができるため、多量に液体を吐出することができる。

かかる液体吐出装置であって、ある前記正弦波から周期の異なる別の前記正弦波に切り替わる地点では、ある前記正弦波が示す電位と別の前記正弦波が示す電位は等しく、ある前記正弦波を表す前記式の傾きと、別の前記正弦波を表す前記式の傾きとが等しいこと。
このような液体吐出装置によれば、正弦波で表され傾きが連続的に変化する電位信号を得ることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記切り替わる地点では、ある前記正弦波を表す前記式の傾きと、別の前記正弦波を表す前記式の傾きとが、ゼロであること。
このような液体吐出装置によれば、切り替わる地点にて誤差が発生したとしても、電位差を最小に抑えることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記切り替わる地点は、前記ノズルから液体を吐出させる期間に存在しないこと。
このような液体吐出装置によれば、既定量の液体を吐出することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記電位信号は、前記式の異なる２つの前記正弦波を加算した波形であること。
このような液体吐出装置によれば、所望の形状の電位信号を得ることができる。

かかる液体吐出装置であって、前記電位信号は、第１の正弦波と、前記第１の正弦波よりも振幅が小さい第２の正弦波と、を有し、前記第２の正弦波は、前記ノズルに連通した圧力室を収縮する期間から前記圧力室が膨張する期間にて、電位値がマイナスとなること。
このような液体吐出装置によれば、電位信号は、第1の正弦波よりも最高電位を大きくし、また、最低電位を小さくすることができる。そのため、より大きな電位差によって液体を吐出することができ、多量の液体を吐出することができる。

＝＝＝インクジェットプリンタの構成＝＝＝
以下、液体吐出装置をインクジェットプリンタとし、また、インクジェットプリンタの中のシリアル式プリンタ（プリンタ１）を例に挙げて実施形態を説明する。

図１は、本実施形態のプリンタ１の全体構成ブロック図である。図２Ａは、プリンタ１の斜視図であり、図２Ｂは、プリンタ１の断面図である。外部装置であるコンピュータ６０から印刷データを受信したプリンタ１は、コントローラ１０により、各ユニット（搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０）を制御し、用紙Ｓ（媒体）に画像を形成する。また、プリンタ１内の状況を検出器群５０が監視し、その検出結果に基づいて、コントローラ１０は各ユニットを制御する。

コントローラ１０は、プリンタ１の制御を行うための制御ユニットである。インターフェース部１１は、外部装置であるコンピュータ６０とプリンタ１との間でデータの送受信を行うためのものである。ＣＰＵ１２は、プリンタ１全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリ１３は、ＣＰＵ１２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。ＣＰＵ１２は、ユニット制御回路１４により各ユニットを制御する。

搬送ユニット２０は、用紙Ｓを印刷可能な位置に送り込んだ後、印刷時に搬送方向に所定の搬送量で用紙Ｓを搬送させるためのものであり、給紙ローラ２１と、搬送モータ２２と、搬送ローラ２３と、プラテン２４と、排紙ローラ２５とを有する。給紙ローラ２１を回転させ、印刷すべき用紙Ｓを搬送ローラ２３まで送る。紙検出センサ５１が、給紙ローラ２１から送られてきた用紙Ｓの先端の位置を検出すると、コントローラ１０は搬送ローラ２３を回転させ、用紙Ｓを印刷開始位置に位置決めする。用紙Ｓが印刷開始位置に位置決めされたとき、ヘッド４１の少なくとも一部のノズルは、用紙Ｓと対向している。

キャリッジユニット３０は、ヘッド４１を搬送方向と交差する方向（以下、移動方向という）に移動させるためのものであり、キャリッジ３１と、キャリッジモータ３２とを有する。

ヘッドユニット４０は、用紙Ｓにインクを吐出するためのものであり、ヘッド４１と、ヘッド４１を駆動するためのヘッド駆動回路４２とを有する。ヘッド４１の下面には、インク吐出部であるノズルが複数設けられ、各ノズルには、インクが入った圧力室と、圧力室の容量を変化させてインクを吐出させるための駆動素子（ピエゾ素子）が設けられている。

シリアル式のプリンタ１は、移動方向に沿って移動するヘッド４１からインクを断続的に吐出させ、用紙Ｓ上にドットを形成するドット形成処理と、用紙Ｓを搬送方向に搬送する搬送処理を交互に繰り返すことで、先のドット形成処理により形成されたドットの位置とは異なる位置にドットを形成し、画像を完成させる。

＝＝＝ヘッドの駆動について＝＝＝
図３Ａは駆動信号生成回路７０を示す図であり、図３Ｂは電位波形信号ＣＯＭ’の生成を説明する図である。図４は、駆動信号生成回路７０とヘッド駆動回路４２を示す図であり、ヘッド駆動回路４２により、各ノズルに対応したピエゾ素子が動作することを示している。図５は、各信号のタイミングチャートである。

〈駆動信号生成回路について〉
図３Ａに示すように、駆動信号生成回路７０は、波形生成回路７１と電流増幅回路７２とを有し、あるノズル群に対して共通に使用される駆動信号ＣＯＭを生成する。

まず、コントローラ１０が更新周期τ毎にＤＡＣ値（デジタル信号の波形情報）を波形生成回路７１へ順次出力する。そして、波形生成回路７１は、ＤＡＣ値に基づいて、駆動信号ＣＯＭの基となる電位波形信号ＣＯＭ’（アナログ信号の波形情報）を生成する。即ち、波形生成回路７１はデジタルデータをアナログデータ（電位信号）に変換する変換回路に相当する。

コントローラ１０からは、図３Ｂに示すように、クロック信号ＣＬＫで規定されるタイミングｔ（ｎ）にて、電位Ｖ１に対応するＤＡＣ値が出力されるとする。これにより、周期τ（ｎ）の間に、波形生成回路７１からの出力は、電位Ｖ０から電位Ｖ１へ上昇する。そして、周期τ（ｎ）から周期τ（ｎ+４）までに、波形生成回路７１からの出力は、電位Ｖ１から電位Ｖ２へ上昇する。また、タイミングｔ（ｎ+５）を過ぎると、コントローラ１０からは電位Ｖ３に対応するＤＡＣ値が波形生成回路７１に入力される。これにより、周期τ（ｎ＋５）にて、波形生成回路７１の出力は、電位Ｖ２から電位Ｖ３へ下降し、その後、徐々に電位が下降する。このように、コントローラ１０から入力されるＤＡＣ値に応じて、波形生成回路７１から出力される電位は上昇・下降する。そして、コントローラ１０から順次入力されるＤＡＣ値が波形生成回路７１から電位波形信号ＣＯＭ’として順次出力される。なお、ＤＡＣ値は各タイミングｔ（ｎ）に対応する電位変化量としてメモリ１３に記憶されており、コントローラ１０によってメモリ１３の情報が読み出され、波形生成回路７１に出力されている。また、これに限らず、駆動信号を表す波形式（例：Ｖ（ｔ）＝Ａ×ｅｘｐ（−γｔ）×ｓｉｎ(ωｔ＋φ)＋Ｂ）に関する情報をメモリ１３に記憶させ、コントローラ１０が波形式に関する情報から各タイミングに対応する電位変化量を算出し、ＤＡＣ値として波形生成回路７１に出力してもよい。

次に、電流増幅回路７２は、電位波形信号ＣＯＭ’について、その電流を増幅し、駆動信号ＣＯＭとして出力する。電流増幅回路７２は、駆動信号ＣＯＭの電位上昇時に動作する上昇用トランジスタＱ１（ＮＰＮ型トランジスタ）と、駆動信号ＣＯＭの電位下降時に動作する下降用トランジスタＱ２（ＰＮＰ型トランジスタ）を有する。上昇用トランジスタＱ１は、コレクタが電源に接続され、エミッタが駆動信号ＣＯＭの出力信号線に接続されている。下降用トランジスタＱ２は、コレクタが接地（アース）に接続され、エミッタが駆動信号ＣＯＭの出力信号線に接続されている。

波形生成回路７１からの電位波形信号ＣＯＭ’によって、上昇用トランジスタＱ１がＯＮ状態になると、駆動信号ＣＯＭが上昇し、ピエゾ素子ＰＺＴの充電が行われる。一方、電位波形信号ＣＯＭ’によって、下降用トランジスタＱ２がＯＮ状態になると、駆動信号ＣＯＭが下降し、ピエゾ素子ＰＺＴの放電が行われる。

〈ヘッド駆動回路について〉
ヘッド駆動回路４２は、１８０個の第１シフトレジスタ４２１と、１８０個の第２シフトレジスタ４２２と、ラッチ回路群４２３と、データセレクタ４２４と、１８０個のスイッチＳＷとを有する。このヘッド駆動回路４２は１８０個のノズルから成るノズル群に対応し、図中のかっこ内の数字は、部材（又は信号）が対応するノズルの番号を示している。

まず、印刷信号ＰＲＴは、１８０個の第１シフトレジスタ４２１に入力され、その後、１８０個の第２シフトレジスタ４２２に入力される。その結果、シリアル伝送された印刷信号ＰＲＴは、１８０個の２ビットデータである印刷信号ＰＲＴ（ｉ）に変換される。この印刷信号ＰＲＴ（ｉ）は、ノズル＃ｉに割り当てられている１画素のデータに対応した信号である。

そして、ラッチ信号ＬＡＴの立ち上がりパルスがラッチ回路群４２３に入力されると、各シフトレジスタの３６０個のデータがラッチ回路群４２３にラッチされる。ラッチ信号ＬＡＴの立ち上がりパルスがラッチ回路群４２３に入力されるとき、データセレクタ４２４にもラッチ信号ＬＡＴの立ち上がりパルスが入力され、データセレクタ４２４は初期状態となる。
また、データセレクタ４２４は、ラッチ前（初期状態となる前）に、各ノズル＃ｉに対応する２ビットの印刷信号ＰＲＴ（ｉ）をラッチ回路群４２３から選択し、各印刷信号ＰＲＴ（ｉ）に応じたスイッチ制御信号ｐｒｔ（ｉ）を各スイッチＳＷ（ｉ）に出力する。

このスイッチ制御信号ｐｒｔ（ｉ）により、ピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）に対応したスイッチＳＷ（ｉ）のオン・オフ制御が行われる。そして、スイッチのオン・オフ動作が、駆動信号生成回路７０から伝送された駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子に印加もしくは遮断し（ＤＲＶ（ｉ））、ノズル＃ｉからインクが吐出される、又は、吐出されない。即ち、駆動信号ＣＯＭにおける必要な部分を選択的にピエゾ素子へ印加させている。

〈インクの吐出について〉
例えば、スイッチ制御信号ｐｒｔ（ｉ）のレベルが「１」のとき、スイッチＳＷ（ｉ）はオンとなり、駆動信号ＣＯＭが有する、繰り返し周期Ｔ内の駆動波形Ｗ（正弦波状の信号）を、そのまま通過させ、駆動波形Ｗがピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）に印加される。そして、駆動波形Ｗがピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）に印加されると、その駆動波形Ｗに応じてピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）が変形し、インク室の一部を区画する弾性膜（側壁）が変形し、インク室内の既定量のインクがノズル＃ｉから吐出される。一方、スイッチ制御信号ｐｒｔ（ｉ）のレベルが「０」のとき、スイッチＳＷ（ｉ）はオフとなり、駆動信号ＣＯＭが有する駆動波形Ｗを遮断する。

１つの画素に対する印刷信号ｐｒｔ（ｉ）は１ビットのデータであり、１つの画素は、「ドットが形成される」「ドットが形成されない」の２階調で表現されるとする。この場合、図５に示すように、スイッチ制御信号ｐｒｔ（ｉ）が「１」の場合、ピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）に駆動波形Ｗが印加され、ノズル＃ｉから既定量のインク量が吐出され、ドットが形成される。また、スイッチ制御信号ｐｒｔ（ｉ）が「０」の場合、ピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）に駆動波形Ｗが印加されないので、ピエゾ素子ＰＺＴ（ｉ）が変形せず、ドットは形成されない。

＝＝＝駆動信号ＣＯＭによる自由振動の発生について＝＝＝
まず、圧力室周辺の構成について詳しく説明する。
図６Ａは、ヘッド４１本体の断面図であり、図６Ｂは、ヘッド本体４１の主要部を拡大して示す断面図である。このヘッド４１本体は、ケース４１１と、流路ユニット４１２と、ピエゾ素子ユニット４１３とを有する。ケース４１１は、流路ユニット４１２を収容するための収容室４１１ａ内部に形成されたブロック状の部材である。流路ユニット４１２は、流路形成板４１２ａと、流路形成板４１２ａの一方の表面に接合された弾性板４１２ｂと、流路形成板４１２ａの他方の面に接合されたノズルプレート４１２ｃとを有する。流路形成板４１２ａには、圧力室４１２ｄとなる溝部、ノズル連通口４１２eとなる貫通口、共通インク室４１２ｆとなる貫通口、インク供給路４１２ｇとなる溝部が形成されている。弾性板４１２ｂは、支持枠４１２ｈと、ピエゾ素子ＰＺＴの先端が接合されるアイランド部４１２ｊとを有する。そして、アイランド部４１２ｊの周囲には、弾性膜４１２ｉによる弾性領域が形成されている。

ピエゾ素子ユニット４１３は、ピエゾ素子群４１３ａと、接着用基板４１３ｂと、素子用配線基板４１３ｃから構成されている。ピエゾ素子群は櫛歯状をしており、１つ１つの櫛歯状部分がピエゾ素子ＰＺＴに相当する。このピエゾ素子群４１３ａは、ノズルＮｚに対応する数のピエゾ素子ＰＺＴを有する。そして、図４に示すように、各ピエゾ素子ＰＺＴには駆動信号ＣＯＭが並列に印加される。また、接着用基板４１３ｂは矩形状の板であり、一方の表面にピエゾ素子群４１３ａが接着され、他方の表面がケース４１１に接着されている。素子用配線基板４１３ｃは、各ピエゾ素子ＰＺＴに駆動信号ＣＯＭを印加するための配線材料である。この素子用配線基板４１３ｃには、ヘッド駆動回路４２が実装されている。

ピエゾ素子ＰＺＴは、対向する電極間に電位差を与えることにより変形する。この例では、素子の長手方向に伸縮する。この伸縮量は、ピエゾ素子ＰＺＴの電位に応じて定まる。そして、ピエゾ素子ＰＺＴの電位は、駆動信号ＣＯＭにおける印加部分によって定められる。従って、ピエゾ素子ＰＺＴは、駆動信号ＣＯＭの印加部分によって与えられる電位に応じて伸縮する。ピエゾ素子ＰＺＴが伸縮すると、アイランド部４１２ｊは圧力室４１２ｄ側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部周辺の弾性膜４１２ｉが変形するので、ノズルＮｚからインクを効率よく吐出させることができる。このようなピエゾ素子ＰＺＴは、駆動信号ＣＯＭによって充放電される素子であって、インクを吐出するための動作を行う素子に相当する。そして、ピエゾ素子ＰＺＴをヘッド４１本体に用いると、印加される駆動波形に応じて、吐出されるインクの量や速度を様々に制御したり、インクを吐出させずにメニスカス（ノズルＮｚから露出しているインクの自由表面）を微振動させたりできる。

図７は、ヘッド４１の振動発生部分の等価回路である。前述のように各ノズルに対応するピエゾ素子ＰＺＴに駆動信号ＣＯＭを印加し、駆動素子や圧力室を変形させると（強制振動）、駆動素子や圧力室などに振動（自由振動）が発生する。図７はこの自由振動を表した回路であり、図中の符号は以下の通りである。
Ｍａ：ピエゾ素子におけるイナータンス（単位長さあたりの媒質の質量、kg/m⁴）
Ｍｎ：ノズル開口部におけるイナータンス
Ｍｓ：インク供給部におけるイナータンス
Ｒｎ：ノズル開口部におけるレジスタンス（媒質の内部損失、Ｎ・ｓ/ｍ^５）
Ｒｓ：インク供給部におけるレジスタンス
Ｃｃ：圧力室におけるコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、ｍ^５/Ｎ）
Ｃａ：ピエゾ素子におけるコンプライアンス
Ｃｎ：ノズル開口部におけるコンプライアンス
Ｐ：ピエゾ素子に印加する駆動波形（電位信号）を等価圧力に変換したもの

等価回路より、ピエゾ素子系の固有振動周期Ｔａは、次式によって表される。
Ｔａ＝２π√（Ｍａ・Ｃａ）
同様に、圧力室内の固有振動周期Ｔｃは、次式によって表される。
Ｔｃ＝２π√〔（Ｍｎ・Ｍｓ・Ｃｃ）／（Ｍｎ＋Ｍｓ）〕
同様に、メニスカスの固有振動周期Ｔｍは、次式によって表される。
Ｔｍ＝２π√〔（Ｍｎ＋Ｍｓ）Ｃｎ〕
＝＝＝駆動信号ＣＯＭについて＝＝＝
〈比較例の駆動信号〉
図８は、比較例の駆動信号ＣＯＭ’を示す図である。まず、本実施形態で用いる駆動信号の比較例として、台形波の駆動信号ＣＯＭ’とインク吐出の関係について説明する。

駆動信号生成回路７０は時刻Ｔ０まで中間電位Ｖｃを出力し、ピエゾ素子には中間電位Ｖｃが印加される。このときの圧力室の容積を基準容積とする。その後、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間に、駆動信号生成回路７０は中間電位Ｖｃから最高電位Ｖｈまで電位を上昇させる。この電位上昇により、ピエゾ素子ＰＺＴは長手方向に収縮し、圧力室の容積を膨張させる。その結果、圧力室内の圧力は減圧する。
そして、駆動信号生成回路７０は、時刻Ｔ２まで最高電位Ｖｈを維持した後、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間に、最高電位Ｖｈから最低電位Ｖｌまで電位を下降させ、ピエゾ素子を伸長する。そうすると、圧力室の容積は収縮し、圧力室内の圧力は一気に加圧され、ノズルＮｚからインクが吐出される。
最後に、駆動信号生成回路７０は、時刻Ｔ４まで最低電位Ｖｌを維持し、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間に、最低電位Ｖｌから中間電位Ｖｃまで電位を上昇させる。その結果、収縮した圧力室の容積が膨張し、圧力室内の容積は基準容積に戻される。

また、インク吐出後に振動するメニスカスにおいて、メニスカスが圧力室側に最も引き込まれ、ノズル開口側に転じる時点で、駆動信号を最低電位Ｖｌから中間電位Ｖｃに上昇するように設定する。そうすると、圧力室の膨張により、ノズル開口に転じようとするメニスカスが圧力室側に引き戻されるため、メニスカスは運動エネルギーを減少させ、メニスカスの振動は減衰する。即ち、メニスカスの振動が減衰するタイミングにて、圧力室を膨張させるように、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の電位保持期間を調整することが好ましい。

比較例である台形波の駆動信号ＣＯＭ’は、図８に示すように、屈曲する箇所（例：時刻Ｔ１，Ｔ３など）を有する。屈曲する箇所とは、所定期間に対する電位の変化量（電位変化の傾き）が変わる箇所である。例えば、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間は直線的に電位が増加しているのに対して、時刻Ｔ１を境に、電位の増加は止まり、電位は一定に維持される。時刻Ｔ１にて、圧力室内の容積が、最高電位Ｖｈに対応する容積に達するので、これ以上に圧力室が膨張しないように、駆動信号ＣＯＭ’の電位増加を止めて、ピエゾ素子の収縮を止める。しかし、駆動信号ＣＯＭ’の電位増加を止めたとしても、ピエゾ素子や圧力室は慣性の働きにより急に収縮や膨張を止めることができない。その結果、ピエゾ素子や圧力室（以下、ピエゾ素子と圧力室を合わせてインク吐出部とする）には意図しない振動（変形）が発生してしまう。
言い換えると、台形波の駆動信号ＣＯＭ’には高周波数成分が含まれてしまい、この高周波数成分の影響により、ピエゾ素子や圧力室には意図しない振動が発生してしまう。

インク吐出部に意図しない振動が発生してしまうと、ノズルから既定量のインクが吐出されなくなり、画像劣化が発生する。また、メニスカスの乾燥を防ぐために、インクが吐出されない程度の駆動信号を印加したにも関わらず（微振動）、インクが吐出されてしまうおそれがある。つまり、台形波の駆動信号ＣＯＭ’に対するインク吐出部の応答には限界があるといえる。

そこで、インク吐出部（ピエゾ素子や圧力室）に意図しない振動が発生してしまうことを抑制することが、本実施形態の目的となる。以下、本実施形態で用いる駆動信号ＣＯＭについて説明する。

〈実施例１：第１駆動信号ＣＯＭ１〉
図９Ａは、実施例１の第１駆動信号ＣＯＭ１を示す図である。横軸は時間変化、縦軸は時刻ｔにおける駆動電位Ｖ（ｔ）［Ｖ］を示す。第１駆動信号ＣＯＭ１は、台形波の駆動信号ＣＯＭ’ではなく、図示するように、正弦波で表され、傾きが連続的に変化する。時刻ｔ０以前の駆動電位を中間電位Ｖｃとし、このときの圧力室の容積を基準容積とする。時刻ｔ０から時刻ｔ１において、ピエゾ素子に印加される電位が上昇することにより（中間電位Ｖｃ→最高電位Ｖｈ）、ピエゾ素子が収縮し、圧力室は基準容積よりも膨張する（圧力室内の圧力が減圧する）。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、ピエゾ素子に印加される電位が下降することにより（最高電位Ｖｈ→最低電位Ｖｌ）、ピエゾ素子が伸長し、圧力室は収縮し（圧力室内の圧力が加圧され）、ノズルからインク滴が吐出される。最後に、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、ピエゾ素子に印加される電位が上昇することにより（最低電位Ｖｌ→中間電位Ｖｃ）、収縮した圧力室が膨張し、圧力室内の容積は基準容積に戻される。

このような正弦波の駆動信号ＣＯＭは、台形波の駆動信号ＣＯＭ’とは異なり、１回のインク滴吐出期間中（時刻ｔ０から時刻ｔ３まで）に屈曲する箇所を有さず、電位変化が滑らかである。そのため、ピエゾ素子や圧力室に意図しない振動が発生してしまうことを抑制できる。

言い換えると、このような正弦波の駆動信号ＣＯＭは、台形波の駆動信号ＣＯＭ’のように高周波数成分が含まれないため、ピエゾ素子や圧力室に意図しない振動が発生してしまうことを抑制できる。

具体的に説明すると、第１駆動信号ＣＯＭ１では、駆動電位Ｖ（ｔ）の変化が増加から減少へと切り替わる地点である時刻ｔ１に近付くほど、電位上昇率が小さくなる。そして、時刻ｔ１近傍では電位上昇率が微小となる。そのため、時刻ｔ１を境に電位上昇を止め、時刻ｔ１直後から電位を下降させ始めたとしても、時刻ｔ１直後に、駆動信号ＣＯＭ１に反して、ピエゾ素子を収縮させ、圧力室を膨張させようとする慣性力が働いてしまうことが防止される。ゆえに、ピエゾ素子や圧力室に意図しない振動（変形）が発生してしまうことを抑制することができる。

同様に、駆動電位Ｖ（ｔ）の変化が減少から増加へと切り替わる地点である時刻ｔ２に近付くほど、電位下降率が小さくなる。そのため、時刻ｔ２を境に電位下降を止め、時刻ｔ２直後から電位を上昇させ始めたとしても、ピエゾ素子や圧力室に対して、慣性力（伸長・収縮させようとする力）が働いてしまうことが防止される。ゆえに、ピエゾ素子や圧力室に意図しない振動（変形）が発生してしまうことを防止できる。

また、ピエゾ素子は時刻ｔ１から徐々に伸長し始め、時刻ｔ１と時刻ｔ２の中間地点で、伸長率（所定期間に対する伸長量）が最大となり、その後、時刻ｔ２に近付くにつれて徐々に伸長率が小さくなる。そのため、圧力室も時刻ｔ１から徐々に収縮し始め、時刻ｔ１と時刻ｔ２の中間地点で、収縮率が最も大きくなり、その後、時刻ｔ２に近付くにつれて徐々に収縮率が小さくなる。つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ２のインク滴吐出期間において、ピエゾ素子や圧力室が徐々に変形を開始し、徐々に変形を終了するというように、滑らかに変形することで、ピエゾ素子や圧力室に意図しない振動が発生してしまうことが抑制され、その結果、既定量のインクが吐出される。

また、インク吐出部（ピエゾ素子・圧力室）などの一般構造物の振動は正弦波状に発生することからも、台形波の駆動信号ＣＯＭ’よりも正弦波の駆動信号ＣＯＭを用いる方が、インク吐出部の変形（振動）が自然となり、意図しない振動が発生し難いといえる。

このように、インク吐出部に意図しない振動が発生してしまうことを抑制することで、既定量のインクを吐出することができ、微振動の際にも誤ってインクが吐出されてしまうことがなくなる。即ち、正弦波の駆動信号ＣＯＭを用いることで、インク吐出部が常に所望の動きを行うため（例えば、既定量のインクを吐出する等）、印刷画像の劣化を防止できる。また、意図しない振動に抗ってインクを吐出するために、例えば、駆動信号の電位を上げる必要がなくなるため、エネルギー損失が防止されるともいえる。

更に、本実施形態では、駆動信号生成回路７０（変換回路に相当）が、コントローラ１０からのＤＡＣ値（デジタルデータ）を、ＤＡＣ値に対応した駆動信号ＣＯＭ（電位信号）にＤＡ変換する。そして、コントローラ１０は、駆動信号ＣＯＭが正弦波となるように、駆動信号生成回路７０にＤＡＣ値を出力することを特徴とする。例えばＬＣ回路などによっても、正弦波の駆動信号を生成することができるが、ＬＣ回路では、駆動信号の周期が固定されてしまう。そのため、ＤＡ変換回路（駆動信号生成回路７０）により駆動信号ＣＯＭを生成させる方が、駆動信号ＣＯＭの設計の自由度が増す。

ところで、第１駆動信号ＣＯＭ１は、比較的に周期の短い第１波形Ｗ１（第1の正弦波）と比較的に周期の長い第２波形Ｗ２（第２の正弦波）から構成され、時刻ｔ２にて駆動波形Ｗの種類が切り替わっている。このような第１駆動信号ＣＯＭ１を生成する場合、ＤＡ変換回路（駆動信号生成回路７０）を用いれば、時刻ｔ２にてコントローラ１０が出力するＤＡＣ値を変更するだけで、第１波形Ｗ１から第２波形Ｗ２に切替えることができる。つまり、ＤＡ変換回路（駆動信号生成回路７０）により駆動信号ＣＯＭを生成させることで、１つの波形生成回路７１から複数種類の駆動信号ＣＯＭ（駆動波形Ｗ）を容易に生成することができ、ノズルからインク滴を１回吐出する期間に（図９Ａでは時刻ｔ０〜時刻ｔ３）、周期の異なる２種類の駆動波形から構成される駆動信号ＣＯＭを発生させることも容易に可能となる。

次に、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２について説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ２までの第１波形Ｗ１は、「インク吐出用の波形」であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの第２波形Ｗ２は、収縮した圧力室の容積を基準容積に戻し、インク滴吐出前後の電位（中間電位Ｖｃ）を揃える役割と、第１波形Ｗ１を印加することにより発生する圧力室内の振動（固有振動周期Ｔｃによる振動、以下、Ｔｃ振動とする）や、それに伴うメニスカスの振動を抑える役割とを担った「制振用の波形」である。

図９Ｂは、第１波形Ｗ１及び第２波形Ｗ２を表す波形式のパラメータがまとめられた表である。第１波形Ｗ１も第２波形Ｗ２も以下の波形式により表すことができる。なお、Ｖ（ｔ）は時刻ｔにおける駆動電位Ｖ（ｔ）［Ｖ］である。
Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ(−γ・ｔ)・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ
Ａ［Ｖ］は振幅、ω［ｒａｄ／Ｓ］は角振動数であり、φ［ｒａｄ］は位相の調整量（初期位相）を示し、Ｂ［Ｖ］は最低電位Ｖｌが負の値とならないように中間電位Ｖｃを高めた電位量（振幅中心調整値）を示す。つまり、第１駆動信号ＣＯＭ１は、ノズルから１つの液体滴が吐出される所定期間（時刻ｔ０から時刻ｔ３）に、周期の異なる２種類の正弦波（駆動波形Ｗ１，Ｗ２）からなる。

なお、実施例１では、ｅｘｐ(−γ・ｔ)のγ値をゼロ（γ＝0）とするため、第１駆動信号ＣＯＭ１を構成する第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２は、以下の式のように表すこともできる。
Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ

第１波形Ｗ１は第２波形Ｗ２に比べて、角振動数ωが大きく、周期Ｔが短い（Ｔ＝2π／ω）。また、第１波形Ｗ１は第２波形Ｗ２に比べて振幅Ａが大きい。これにより、インク吐出（第１波形の印加）の際には、インク吐出部（ピエゾ素子・圧力室）を短期間に大きく変形させることができ、圧力室内に強い圧力を発生し、インク吐出量を増やすことができる。

一方、インク吐出後に圧力室の容積を基準容積に戻し、Ｔｃ振動を制振する際には、第２波形Ｗ２により、インク吐出部をゆっくりと変形させる。これは、１つのヘッド４１はインク吐出部（ピエゾ素子・圧力室）を多数有するため、インク吐出部によってＴｃ振動の発生の仕方に多少のばらつきがあるからである。もし、あるインク吐出部の固有振動周期Ｔｃに合わせて第２波形Ｗ２の周期を決定したとする。そうすると、他のインク吐出部に第２波形Ｗ２を用いる際に、固有振動周期Ｔｃのバラツキによっては、他のインク吐出部のＴｃ振動を加振してしまうおそれがある。そこで、全ての圧力室に対して制振の効果が得られるように、第２波形Ｗ２の周期Ｔ２は比較的に長く設定している。

ところで、図８の台形の駆動信号ＣＯＭ’では、インク滴吐出後の電位保持期間（時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４）にて圧力室を膨張させるタイミングを調整し、メニスカスの振動を制振させている。これに対して、本実施形態の第１駆動信号ＣＯＭ１は電位保持期間を有さないが、時刻ｔ２近傍地点は時刻ｔ３近傍地点に比べると、所定期間に対する電位上昇率が小さくなっている。そのため、この時刻ｔ２近傍地点が台形波の駆動信号ＣＯＭ’の電位保持期間に相当し、時刻ｔ３近傍地点にて、メニスカスが圧力室側に大きく引き込まれた後にノズル開口側に転じる際に、圧力室が大きく膨張するため、メニスカスの振動を制振させることができる。

このように、第1駆動信号ＣＯＭ１が、１回のインク滴吐出期間中に、周期Ｔの異なる複数種類の駆動波形（正弦波）を有することで、より効果的にインクを吐出したり、Ｔｃ振動を制振したりすることができ、目的に応じた駆動信号を用いることが出来る。なお、台形波の駆動信号ＣＯＭ’には高周波数成分が含まれ、ピエゾ素子や圧力室に意図しない振動が発生してしまうと前述しているが、第１駆動信号ＣＯＭ１は、圧力室内の固有振動周期Ｔｃよりも短い周期の駆動波形Ｗは有していない。

また、駆動信号ＣＯＭが１回のインク滴吐出期間中に周期Ｔの異なる複数種類の駆動波形を有する場合、コントローラ１０が出力するＤＡＣ値を変更すれば、駆動波形Ｗを切替えることができる。例えば、コントローラ１０が、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２の共通の波形式（Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ）を基にＤＡＣ値を算出する場合、第１波形Ｗ１から第２波形Ｗ２に切替える際に、波形式のパラメータを変更すればよい。

ところで、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２の切り替え地点である時刻ｔ２では、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２がそれぞれ示す駆動電位Ｖ（ｔ２）が等しく、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２の傾き（波形式の１階微分の値）が等しくなっている。このように、駆動波形Ｗの切り替え地点（時刻ｔ２）において、切り替え前後の駆動波形が示す駆動電位を等しくし、切り替え前後の駆動波形の波形式の傾きを等しくすることで、傾きが連続的に変化する電位信号が得られ、切り替え地点における急な電位変化を防止することができる。その結果、切り替え地点にて、屈曲箇所が生じないため、インク吐出部に意図しない振動が発生してしまうことを抑制できる。

また、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２の切り替え地点である時刻ｔ２では、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２のそれぞれの傾きが「ゼロ」となっている。このように、駆動波形Ｗの傾きがゼロ（または出来る限り小さい）地点で駆動波形Ｗの種類を切り替えることで、駆動波形Ｗの切り替えの際に位相のズレが生じたとしても、切り替え地点において、切り替え前後の駆動波形が示す各駆動電位の誤差を出来る限り小さくすることができる。但し、切り替え前後の駆動波形が示す駆動電位を等しくし、切り替え前後の駆動波形の波形式の傾きを等しくすれば、電位変化が滑らかになり、インク吐出部の意図しない振動を抑えられるため、必ずしも切り替え前後の駆動波形の波形式の傾きをゼロにしなくともよい。

更に、駆動波形Ｗの切り替え地点は、ノズルからインクが吐出される期間には存在せず、インクの吐出が完全に終了した後に存在することが好ましい。仮に、インクの吐出が終了する前に駆動波形Ｗを切り替えて、電位の誤差が生じてしまうと、既定量のインクが吐出されなくなってしまうからである。第１駆動信号ＣＯＭ１の場合、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間にインク吐出が終了するため、時刻ｔ２にて、第１波形Ｗ１から第２波形Ｗ２に切り替えている。

また、インク吐出用の第１波形Ｗ１では、時刻ｔ０における初期位相をパラメータ「φ」により調整し、時刻ｔ０における駆動電位Ｖ（ｔ０）、即ち、中間電位Ｖｃを第１波形Ｗ１の振幅の中心電位よりも低く設定している。そうすることで、圧力室をより大きく膨張し、より大きく収縮させることができ、その結果、多量のインクを吐出することができる。一方、第１波形Ｗ１の初期位相「φ」をずらし、中間電位Ｖｃを比較的に低く設定することで、第２波形Ｗ２の振幅Ａは第１波形Ｗ１の振幅Ａよりも小さくなる。そのため、初期位相「φ」を調整することで、振幅の異なる２種類の駆動波形Ｗ１，Ｗ２を有する駆動信号ＣＯＭであっても、中間電位Ｖｃを揃えることができるともいえる。その結果、駆動信号ＣＯＭの印加前と印加後の圧力室の容積（基準容積）を一定にすることができ、駆動信号ＣＯＭを繰り返し利用することができる。
また、インクの粘度はヘッド４１周辺の環境温度により変化し、環境温度が高温の場合にはインク粘度が低くなり、環境温度が低温の場合にはインク粘度が高くなる。そのため、ヘッド４１周辺の環境温度の変化によらずに既定量のインクが吐出されるように、環境温度に応じて、駆動信号ＣＯＭを表す波形式のパラメータ（振幅Ａや角振動数ω）を変えてもよい。例えば、ヘッド４１周辺が高温である場合、インクは吐出されやすくなるため、振幅Ａを小さくし、角振動数ωを小さくすればよい。
このように、駆動信号ＣＯＭが示すパラメータを変化させることで、目的に応じた駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子に印加することができる。

また、微振動を行うための駆動信号については具体的に図示しないが、駆動信号ＣＯＭ１と同様に正弦波とすることで、微振動の際に誤ってインクが吐出されてしまうことを防止できる。そのため、微振動のための駆動信号も第１波形Ｗ１や第２波形Ｗ２と同じ波形式（Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ(−γ・ｔ)・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ）で表すことができ、例えば、微振動のための駆動信号では、第１波形Ｗ１の波形式に比べて振幅Ａを小さくすればよい。

図１０は、第１駆動信号ＣＯＭ１による圧力室の圧力変動とＴｃ振動による圧力室の圧力変動を示す図である。図中において、第１駆動信号ＣＯＭ１は実線で表され、Ｔｃ振動は点線で表されている（なお、Ｔｃ振動は吐出の影響を受けて不連続となる可能性があるため時刻T3以降は細線にて示す）。時刻T0から時刻T1にかけて第１駆動信号ＣＯＭ１は電位が上昇し、それに伴って圧力室が膨張する。時刻T1から時刻T3にかけて第１駆動信号ＣＯＭ１は電位が下降し、圧力室が収縮してインクが吐出される。そして、時刻T3にて第１波形Ｗ１から第２波形Ｗ２に切り替わる。第１波形Ｗ１の周期をＴ１（＝T0〜T4）とし、第２波形Ｗ２の周期をＴ２とする。

ピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭを印加すると、ピエゾ素子や圧力室、メニスカスに自由振動（図７の等価回路で表される振動）が発生する。特に、圧力室内の自由振動（Ｔｃ振動）は、インク吐出に大きく影響を及ぼすといえる。なお、ピエゾ素子の固有振動周期Ｔａ（例えば２μｍ）は、圧力室内の固有振動周期Ｔｃ（例えば７μｍ）に比べると短く、逆に、メニスカス自身の固有振動周期Ｔｍ（例えば１００μｍ）は、Ｔｃ振動に比べると非常に長いため、インク吐出に及ぼす影響は小さいといえる。

そこで、この実施例１では、ノズルからインクが吐出されるときにピエゾ素子に印加される第１波形Ｗ１の周期Ｔ１をＴｃ振動の固有振動周期Ｔｃに設定する。即ち、第１波形Ｗ１の角振動数ω１とＴｃ振動の固有角振動数ωｃを等しくする。なお、本実施形態のＴｃ振動の固有角振動数ωｃは、１０．５×１０^５［ｒａｄ／Ｓ］とし、固有振動周期Ｔｃは、６．０［μｓ］する。そうすると、駆動信号ＣＯＭ１により時刻T0から時刻T1にかけて圧力室が膨張することで発生するＴｃ振動は、時刻T1から時刻T3にかけて、圧力室を収縮させる方向に力が働く。そのため、時刻T1から時刻T3では、駆動信号ＣＯＭ１により圧力室は収縮し、更に、Ｔｃ振動によっても圧力室が収縮するため、より大きな力で圧力室が収縮される。

つまり、駆動信号ＣＯＭにおいて、インク滴を吐出する工程（時刻T0から時刻T3）に属する駆動波形（Ｗ１）の周期（Ｔ１）を、圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しくすることで、駆動信号ＣＯＭによる圧力室の収縮とＴｃ振動による圧力室の収縮を同期させることができ、圧力室をより収縮することができる。また、圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しい周期の第１波形Ｗ１が圧力室を膨張させるため、より大きく圧力室を膨張させることができる。その結果、吐出効率が上がり、多量にインクを吐出することができる。また、逆に言えば、少ない電位変化でインク滴を吐出することができるため、消費電力の低減に繋がる。

なお、駆動信号ＣＯＭにより圧力室が膨張することでＴｃ振動が発生することから、特に、圧力室を収縮する工程（時刻T1〜時刻T3）に属する駆動波形の周期を、圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しくすれば、駆動信号ＣＯＭによる圧力室の収縮とＴｃ振動による圧力室の収縮を同期させることができ、インク吐出効率を上げることができる。

〈実施例２：第２駆動信号ＣＯＭ２〉
図１１Ａは、実施例２の第２駆動信号ＣＯＭ２を示す図であり、図１１Ｂは、第１分解波形Ｗａ１と第２分解波形Ｗａ２の波形式のパラメータをまとめた表である。図１２Ａは第１分解波形Ｗａ１を示す図であり、図１２Ｂは第２分解波形Ｗａ２を示す図であり、図１２Ｃは第２駆動信号ＣＯＭ２と第１分解波形Ｗａ１（第１の正弦波）と第２分解波形Ｗａ２（第２の正弦波）を同一グラフ上に示した図である。実施例２の第２駆動信号ＣＯＭ２は、異なる波形式（式に相当）「Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ」にて表される２つの分解波形Ｗａ１，Ｗａ２を加算した波形（以下、合成波と呼ぶ）である。この合成波である第２駆動信号ＣＯＭ２が正弦波で表される電位信号であり、傾きが連続的に変化する。

図１２Ｂに示すように、第２分解波形Ｗａ２は、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて電位が上昇し、その後は電位が下降し続ける。また、第２分解波形Ｗａ２では、時刻ｔ６以降、電位は負の値となる。一方、第１分解波形Ｗａ１（図１２Ａ）は、１回のインク滴吐出期間内（時刻ｔ０〜時刻ｔ３）に、１周期以上の波形が含まれている。そのため、ピエゾ素子に第１分解波形Ｗａ１を印加すると、時刻ｔ０から時刻ｔ１の電位上昇期間に圧力室は膨張し、時刻ｔ１から時刻ｔ５の電位下降期間に圧力室は収縮し、インク滴を吐出することができる。また、時刻ｔ５以降の電位上昇期間にて、収縮した圧力室を膨張し、基準容積に戻すことができる。

即ち、この第１分解波形Ｗａ１のように、１種類の正弦波状の駆動波形によってもインクを吐出することができ、正弦波で表され傾きが連続的に変化する駆動波形であれば、比較例として示した台形波の駆動信号ＣＯＭ’（図８）のように、屈曲する地点を有さないため、意図しない振動が発生してしまうことを防止できる。しかし、実施例１にて説明しているように、吐出に適した駆動波形と制振に適した駆動波形では、波形形状が異なる。そのため、実施例１の第１駆動信号ＣＯＭ１では時刻ｔ２において駆動波形の種類を切り替え、波形形状を変えているが（図９）、これに限らず、この第２駆動信号ＣＯＭ２のように、２つの分解波形Ｗａ１，Ｗａ２を加算してもよい。

次に、第１分解波形Ｗａ１と第２分解波形Ｗａ２とを加算することで、吐出と制振に適した駆動信号ＣＯＭとなることについて説明する。例えば、多量のインクを吐出したい場合には、吐出用の駆動波形の振幅Ａを大きくして、圧力室を大きく膨張するとよい。そこで、圧力室の膨張期間（時刻ｔ０から時刻ｔ１）にて、電位が上昇している第１分解波形Ｗａ１と、同じく膨張期間に電位が上昇している第２分解波形Ｗａ２とを加算する。そうすると、図１２Ｃに示すように、各分解波形Ｗａ１，Ｗａ２の振幅よりも、合成波である第２駆動信号ＣＯＭ２の振幅の方が大きくなり、圧力室をより膨張することができる。

また、多量のインクを吐出したい場合には、最高電位Ｖｈと最低電位Ｖｌとの電位差を大きくし、圧力室をより収縮すればよい。そこで、圧力室の収縮期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２）にて、電位が下降する第１分解波形Ｗａ１と、時刻ｔ６を境に電位が負の値となる第２分解波形Ｗａ２を加算する。そうすると、図１２Ｃに示すように、第２駆動信号ＣＯＭ２の最低電位Ｖｌを、第１分解波形Ｗａ１の最低電位Ｖｌ１よりも低くすることができる。

つまり、圧力室を収縮する期間から圧力室を膨張する期間にかけて第２分解波形Ｗａ２が示す電位値をマイナスとすることで、第１分解波形Ｗａ１の電位下降量（Ｖｈ１−Ｖｌ１）よりも、第２駆動信号ＣＯＭ２の電位下降量（Ｖｈ−Ｖｌ）の方が大きくなり、第２駆動信号ＣＯＭ２は第１分解波形Ｗａ１に比べて、圧力室を大きく収縮させることができる。ゆえに、第１分解波形Ｗａ１よりも第２駆動信号ＣＯＭ２を使用することで、より多量にインクを吐出することができる。

そして、インク吐出後の制振期間（時刻ｔ２から時刻ｔ３）では、第１分解波形Ｗａ１は、電位が上昇するのに対して、第２分解波形Ｗａ２は、負の領域にて更に電位が下降する。そのため、第１分解波形Ｗａ１と第２分解波形Ｗａ２を合成すると、第２駆動信号ＣＯＭ２は、第１分解波形Ｗａ１に比べて緩やかに電位が上昇する。そして、第２駆動信号ＣＯＭ２の方が第１分解波形Ｗａ１に比べて、中間電位Ｖｃに達する時刻が遅い。即ち、第１分解波形Ｗａ１と第２分解波形Ｗａ２とを合成することで、第２駆動信号ＣＯＭ２は、インク吐出工程（時刻ｔ０から時刻ｔ２）の駆動波形の周期よりも制振工程（時刻ｔ２から時刻ｔ３）の駆動波形の周期の方が長くなるため、ヘッド４１に属するインク吐出部によって、Ｔｃ振動にバラツキがあったとしても、全てのインク吐出部に対して制振の効果が得られる。

このように、第１分解波形Ｗａ１と第２分解波形Ｗａ２を加算した第２駆動信号ＣＯＭ２を使用することにより、より効果的な吐出と制振を行うことができる。また、第１分解波形Ｗａ１と第２分解波形Ｗａ２の各周期は、圧力室内の固有振動周期Ｔｃ以上とする。なお、第２分解波形Ｗａ２の周期は第１分解波形Ｗａ１の周期よりも長く、第２駆動信号ＣＯＭ２は、１回のインク滴吐出期間内に異なる周期の駆動波形が２種類存在しているといえる。

また、駆動信号生成回路７０が第２駆動信号ＣＯＭ２を生成する場合、ノズルからの１回のインク滴吐出期間中に駆動波形を切り替える必要がないため、切り替えの際の電位誤差が生じる虞がない。但し、コントローラ１０が駆動信号ＣＯＭの波形式（Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ）を基にＤＡＣ値を算出する場合、２つの波形式を加算して、ＤＡＣ値を算出しなければならず、コントローラ１０の演算は多少複雑となる。

〈実施例３：第３駆動信号ＣＯＭ３〉
図１３Ａは、実施例３の駆動信号ＣＯＭ３を示す図であり、図１３Ｂは、第１波形Ｗ１から第３波形Ｗ３の波形式のパラメータをまとめた表である。第３駆動信号ＣＯＭ３は、正弦波で表される電位信号であり、傾きが連続的に変化する。この実施例３では、圧力室を膨張する工程と、圧力室を収縮してインクを吐出する工程と、制振する工程において、駆動波形の種類を異ならせ、各工程の目的に応じた駆動波形を使用する。そのため、第３駆動信号ＣＯＭ３は、膨張用の第１波形Ｗ１（第１の正弦波）と、収縮用の第２波形Ｗ２（第２の正弦波）と、制振用の第３波形Ｗ３（第３の正弦波）から構成される。第１波形Ｗ１から第３波形Ｗ３は波形式「Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ(−γ・ｔ)・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ」にて表される。

第１波形Ｗ１は第２波形Ｗ２よりも周期Ｔが長く、図１３Ｂに示すように、第１波形Ｗ１は第２波形Ｗ２よりも角振動数ωが小さい。これは、膨張工程（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）において、急激に圧力室を膨張させてしまうと、ノズル開口から圧力室内に空気を取り込んでしまう虞があるからである。
そして、収縮工程（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）では、周期の短い第２波形Ｗ２を使用する。これにより、膨張している圧力室を一気に収縮するができ、より強い力でインクを吐出することができる。その結果、多量のインクが吐出される。また、第２波形Ｗ２の周期を圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しくすることで、吐出効率を上げている。
最後の制振工程（時刻ｔ２から時刻ｔ３）では、一番周期の長い第３波形Ｗ３を使用する。そうすることで、インク吐出部によりＴｃ振動にバラツキがあったとしても、全てのインク吐出部に対して制振の効果が得られる。
なお、第１波形Ｗ１から第３波形の各周期は、圧力室内の固有振動周期Ｔｃ以上である。

このように、実施例１の第１駆動信号ＣＯＭ１は２種類の駆動波形Ｗ１，Ｗ２から構成されているが、これに限らず、第３駆動信号ＣＯＭ３のように、目的に応じて、１回のインク滴吐出期間内に異なる周期の３種類の駆動波形（正弦波）から構成されてもよいとする。なお、実施例１にて説明しているように、インクの吐出が完全に終了した後に、第２波形Ｗ２から第３波形の切り替え地点（時刻ｔ２）を設けるとする。また、各駆動波形の切り替え地点（時刻ｔ１、ｔ２）では、切り替え前後の各駆動波形が示す駆動電位を等しくする。そして、各駆動波形の切り替え地点では、切り替え前後の各波形式の傾きを等しくし、その傾きが出来るだけ小さいことが好ましい。

〈実施例４：第４駆動信号ＣＯＭ４〉
図１４Ａは、実施例４の第４駆動信号ＣＯＭ４を示す図であり、図１４Ｂは、波形式のパラメータをまとめた表である。第４駆動信号ＣＯＭ４の吐出用の第１波形Ｗ１では、波形式「Ｖ（ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ(−γ・ｔ)・ｓｉｎ（ωｔ＋φ）＋Ｂ」の減衰項ｅｘｐ(−γ・ｔ)を用いる。そうすることで、第４駆動信号ＣＯＭ４は、第１駆動信号ＣＯＭ１（図９）に比べて、時刻ｔ０からの電位上昇の立ち上がりが緩やかになる。この減衰項を用いた第１波形Ｗ１を有する第４駆動信号ＣＯＭ４は、正弦波で表される電位信号であり、傾きが連続的に変化する。
このように電位上昇の立ち上がりを緩やかにすることで、インク吐出部（ピエゾ素子・圧力室）は無理なく変形を開始することができる。また、圧力室をゆっくり膨張することで、ノズル面から空気が入り込んでしまうことも防止できる。

以下、減衰項ｅｘｐ(−γ・ｔ)を用いることで、駆動信号の電位の立ち上がりが緩やかになる理由について説明する。
図１５は、減衰項ｅｘｐ(−γ・ｔ)と、減衰項により補正する前の第１波形Ｗ１’のグラフを示す図である。図から分かるように、補正後の第１波形Ｗ１の時刻ｔ０からの電位立ち上がり部分は、補正前の第１波形Ｗ１’において中心電位よりも電位が低い波形部分、即ち、最低電位から電位が上昇する波形部分に相当する。しかし、補正前の第１波形Ｗ１’から第２波形Ｗ２に切り替えようとしても、切り替え地点（時刻ｔ２）における電位差が大きい。そのため、第１波形Ｗ’を補正せずに使用すると、圧力室が一気に収縮され、意図しない振動が発生してしまう。

そこで、減衰項ｅｘｐ(−γ・ｔ)を用いて、補正前の第１波形Ｗ１’の時刻ｔ１から時刻ｔ２における電位下降量を、補正後の第１波形Ｗ１のように増加させ、最終的に、時刻ｔ２にて最低電位Ｖｌに達するようにする。その結果、第１波形Ｗ１から第２波形Ｗ２に切り替える際の駆動電位を等しくすることができる。
更に、時刻ｔ１では、減衰項ｅｘｐ(−γ・ｔ)により、補正後の第１波形Ｗ１は補正前の第１波形Ｗ’よりも、最高電位Ｖｈを高めることができ、圧力室はより大きく膨張することができる。このように、減衰項ｅｘｐ(−γ・ｔ)を用いることで、正弦波を目的に応じた波形形状に補正することができる。

また、第４駆動信号ＣＯＭ４の液体を吐出する期間（時刻ｔ０から時刻ｔ２）では、補正前の第１波形Ｗ１’における中心電位よりも電位が低い波形部分を用いるため、第１波形Ｗ１（補正前の第１波形Ｗ１’）の周期は比較的に短い周期となっている。一方、第２波形Ｗ２の周期は、圧力室のバラツキに因らずに全てのＴｃ振動に対して制振の効果が得られるように、第１波形Ｗ１の周期よりも長くなっている。つまり、第４駆動信号ＣＯＭ４は、目的に応じて、ノズルから１つの液体滴が吐出される所定期間（時刻ｔ０から時刻ｔ３）に、周期の異なる２種類の正弦波（駆動波形Ｗ１，Ｗ２）からなる。なお、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２の各周期は、圧力室内の固有振動周期Ｔｃ以上である。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記の各実施形態は、主としてインクジェットプリンタを有する印刷システムについて記載されているが、正弦波の駆動信号等の開示が含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

〈駆動信号生成回路について〉
前述の実施形態では、駆動信号生成回路（ＤＡ変換回路）を用いて駆動信号を生成しているがこれに限らない。例えば、ＬＣ回路などを用いて正弦波で表される駆動信号を生成しても良い。但し、ＬＣ回路では、生成可能な波形の周期が固定されてしまうため、異なる周期の駆動波形から成る駆動信号を生成するためには、複数のＬＣ回路をスイッチ等で切替える必要があり、回路や制御が複雑となる。

〈ヘッド４１について〉
前述の実施形態では、駆動電位を上昇させた時に圧力室が膨張し、駆動電位を下降させた時に圧力室が収縮するヘッドであり、駆動電位を上昇させた時に圧力室が収縮し、駆動電位を下降させた時に圧力室が膨張するヘッドの場合は、図示している駆動信号を上下反転させた駆動信号を用いればよい。

〈液体吐出装置について〉
前述の実施形態では、液体吐出方法を実施する液体吐出装置（一部）としてインクジェットプリンタを例示していたが、これに限らない。液体吐出装置であれば、プリンタ（印刷装置）ではなく、様々な工業用装置に適用可能である。例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、カラーフィルター製造装置や有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ製造装置、チップへＤＮＡを溶かした溶液を塗布してＤＮＡチップを製造するＤＮＡチップ製造装置、回路基板製造装置等であっても、本件発明を適用することができる。
また、インクジェットプリンタとして、ヘッドが、搬送方向と交差する方向に移動するシリアル式プリンタを例に挙げているが、これに限らない。例えば、紙幅方向にノズルが並び、ライン状に並んだノズルの下を紙が搬送されることにより印刷が完成するラインヘッドプリンタでもよい。

本実施形態のプリンタの全体構成ブロック図である。 図２Ａはプリンタの斜視図であり、図２Ｂはプリンタの断面図である 図３Ａは駆動信号生成回路を示す図であり、図３Ｂは電位波形信号の生成を説明する図である。 駆動信号生成回路とヘッド駆動回路を示す図である。 各信号のタイミングチャートである。 図６Ａはヘッド本体の断面図であり、図６Ｂはヘッド本体の主要部を拡大断面図である。 ヘッドの振動発生部分の等価回路である。 比較例の駆動信号を示す図である。 図９Ａは第１駆動信号を示す図であり、図９Ｂは第１波形及び第２波形のパラメータがまとめられた表である。 第１駆動信号とＴｃ振動による圧力室の圧力変動を示す図である。 図１１Ａは第２駆動信号を示す図であり、図１１Ｂは第１分解波形と第２分解波形のパラメータをまとめた表である。 図１２Ａは第１分解波形、図１２Ｂは第２分解波形、図１２Ｃは第２駆動信号と第１分解波形と第２分解波形を示す図である。 図１３Ａは第３駆動信号を示す図であり、図１３Ｂは第１波形から第３波形のパラメータをまとめた表である。 図１４Ａは第４駆動信号を示す図であり、図１４Ｂは波形式のパラメータをまとめた表である。 減衰項と補正前の第１波形を示す図である。

符号の説明

１ プリンタ、
１０ コントローラ、１１ インターフェース部、１２ ＣＰＵ、１３ メモリ、
１４ ユニット制御回路、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラ、２２ 搬送モータ、２３ 搬送ローラ、
２４ プラテン、２５ 排紙ローラ、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、３２ キャリッジモータ、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、４１１ ケース、４１１ａ 収容室、
４１２ 流路ユニット、４１２ａ 流路形成板、４１２ｂ 弾性板、
４１２ｃ ノズルプレート、４１２ｄ 圧力室、４１２e ノズル連通口、
４１２ｆ 共通インク室、４１２ｇ インク供給路、４１２ｈ 支持枠、
４１２ｊ アイランド部、４１２ｉ 弾性膜、４２ ヘッド駆動回路、
４２ ヘッド駆動回路、４２１ 第１シフトレジスタ、４２２ 第２シフトレジスタ、
４２３ ラッチ回路群、４２４ データセレクタ、４１３ ピエゾ素子ユニット、
４１３ａ ピエゾ素子群、４１３ｂ 接着用基板、４１３ｃ 素子用配線基板、
５０ 検出器群、５１ 紙検出センサ、６０ コンピュータ、
７０ 駆動信号生成回路、７１ 波形生成回路、７２ 電流増幅回路

Claims (3)

1. 電位信号を生成する電位信号生成部と、
   ノズルから液体を吐出するために、電位信号が印加されると変形する駆動素子と、を有
   し、
   前記電位信号は、複数の正弦波で表されると共に、傾きが連続的に変化し、
   前記ノズルから１つの液体滴が吐出される所定期間に前記駆動素子に印加される前記電
   位信号は、少なくとも１つのインク吐出波形と１つの制振波形を含む周期の異なる複数種類の正弦波からなると共に、前記インク吐出波形を生成するために前記駆動素子に電位信号が印加される時間は、前記インク吐出波形の周期より短く、かつ前記制振波形を生成するために前記駆動素子に電位信号が印加される時間は、前記制振波形の周期より短く、
   更に前記電位信号の振幅をＡとし、前記電位信号の角振動数をωとし、前記電位信号の初期位相をφとし、前記電位信号の振動中心調整値をＢとしたとき、前記電位信号が時刻ｔにおいて示す電位である駆動電位Ｖ（ｔ）を表す式が、
   Ｖ（ｔ）＝Ａ×ｓｉｎ（ωｔ＋φ)＋Ｂ
   となり、前記制振波形に比べて、前記吐出波形の前記角振動数ωと前記振幅Ａが大きい
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置であって、
   前記ノズルに連通し、前記駆動素子の変形によって膨張、収縮される圧力室を有し、
   少なくとも１つの前記正弦波の周期は、前記圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しい、
   液体吐出装置。
3. 請求項２に記載の液体吐出装置であって、
   前記ノズルから液体を吐出させるときに前記駆動素子に印加される前記電位信号の前記
   正弦波の周期は、前記圧力室内の固有振動周期Ｔｃと等しい液体吐出装置。

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