JP5605185B2 - 液体噴射装置、および、その制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置、および、その制御方法に関し、特に、着弾対象に対して液体噴射ヘッドを移動させつつノズルから液体を噴射させる液体噴射装置、および、その制御方法に関するものである。

液体噴射装置は噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射（噴射）する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

この種の液体噴射装置では、液体噴射ヘッドが備える圧力発生手段（例えば、圧電振動子や発熱素子）を駆動して液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射させる噴射駆動パルスや、液体が噴射されない程度にノズルにおけるメニスカスを微振動させる微振動駆動パルスを含む駆動信号を発生させ、この駆動信号に含まれる各駆動パルスを圧力発生手段に選択的に印加することで、液体の噴射制御や微振動制御が行われる。上記の駆動信号は、液体噴射ヘッドの往復移動、つまり、記録紙等の記録媒体（液体の着弾対象）に対する移動位置に応じた位置信号に基づいて生成されるタイミング信号に応じて繰り返し発生される。これにより、液体噴射ヘッドの主走査方向の移動に対して液体の噴射を同期させることができ、記録媒体に対する液体の着弾位置の精度を高めることができる。一般的に、駆動信号の発生周期は、記録媒体に対する噴射解像度（記録解像度）に応じた時間に設定されている。例えば、プリンターの場合、１画素を記録する際における記録ヘッドの移動距離に相当する時間と駆動信号の発生周期とが揃うように設定されている。

上記の液体噴射装置においては液体噴射の高速化に対する強い要望がある。このため、液体噴射ヘッドが備える圧力発生手段（例えば、圧電振動子や発熱素子）をより短い間隔で作動させることが求められている。このため、駆動信号の発生周期を短くする必要がある。しかしながら、上記の微振動パルスは、メニスカスを微振動させるためだけのものであり、液滴の噴射には直接関与しない。このため、微振動パルスを駆動信号の発生周期毎に入れる構成では、微振動パルスの分だけ駆動信号の発生周期が間延びしてしまい、液体噴射の高速化に対する障害となってしまう。

上記の問題に関し、噴射駆動パルスと微振動駆動パルスを両方含む第１の駆動信号（第１単位周期信号）と、微振動駆動パルスを含まず噴射駆動パルスのみで構成される第２の駆動信号（第２単位周期信号）を、１つのタイミング信号で規定される１つの信号発生周期の中に混在させた駆動信号を発生させるように構成された液体噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。つまり、従来では、駆動信号が１つ発生する毎に微振動駆動パルスが発生していたのに対し、上記特許文献１の構成では、単位周期信号が２つ発生する毎に微振動駆動パルスが１つ発生する構成となっている。

特開２００４−２９９３４８号公報

ところで、従来の液体噴射装置では、液体噴射ヘッドの加速或いは減速を着弾対象における液体噴射領域（プリンターの場合、画像等の記録領域）からヘッド移動方向の側方に外れた位置で行い、この加減速区間では液体の噴射は行われていなかった。即ち、液体の噴射は液体噴射ヘッドの定速区間のみで行われていた。その一方、近年、液体噴射処理速度の向上と装置の小型化の要請から、液体噴射ヘッドの移動距離（走査距離）を短くすべく、着弾対象における液体噴射領域上でも液体噴射ヘッドの加減速（つまり、方向転換動作）を行い、この加減速区間で液体の噴射を行う構成も採用されつつある。しかしながら、加減速区間でインクを噴射した場合、液体噴射ヘッドの移動速度が一定な定速区間に比べて液体噴射ヘッドの移動速度が遅いため、着弾対象上における液体の着弾位置の偏りが生じる場合がある。特に、上記の特許文献１に開示されている構成のように、１つのタイミング信号で規定される１つの信号発生周期の中に複数の単位周期信号が含まれる構成では、定速区間においては着弾対象上でドットがほぼ等間隔で形成されるのに対して、加減速区間においては着弾対象上でドットの形成位置に偏りが生じ、これにより、着弾対象に記録された画像に筋や色ムラ等が生じて画質が低下してしまう問題があった。

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、液体噴射ヘッドの加減速区間で液体を噴射させる構成において、着弾対象上のドットの形成位置の偏りを抑制することが可能な液体噴射装置、および、その制御方法を提供することにある。

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、ノズルに連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記ノズルから液体を噴射する噴射駆動パルスと、前記ノズルから液体が噴射されない程度に当該ノズルにおけるメニスカスを微振動させる微振動駆動パルスと、を含む駆動信号を、当該液体噴射ヘッドの移動に基づいて生成されるタイミング信号に応じて繰り返し発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体噴射装置であって、
前記駆動信号発生手段は、１つ以上の噴射駆動パルスと微振動駆動パルスとの組を含む第１の単位信号と、１つ以上の噴射駆動パルスの組を含み、前記第１の単位信号より短い発生周期の第２の単位信号と、を出力することが可能であり、
前記液体噴射ヘッドの定速区間において、前記第１の単位信号および前記第２の単位信号の両方が１つのタイミング信号に応じて出力される一方、前記液体噴射ヘッドの加減速区間においては、１つのタイミング信号に応じて前記第１の単位信号のみが出力されることを特徴とする。

本発明によれば、液体噴射ヘッドの定速区間において、第１の単位信号および第２の単位信号の両方が１つのタイミング信号に応じて出力される一方、液体噴射ヘッドの加減速区間において、第１の単位信号のみが１つのタイミング信号に応じて出力されるので、定速区間では、単位信号２つ分の発生周期を微振動駆動パルス１つ分だけ短くすることができ、より高い周波数で液体の噴射を行うことが可能となる。一方、液体噴射ヘッドの移動速度が定速区間よりも遅い加減速区間では、着弾対象上における液体の着弾位置の偏りが軽減される。これにより、着弾対象上で液体の着弾位置が偏ることによって生じるドット間の空白を低減することができ、その結果、例えば、記録画像等の品質の低下を抑制することができる。したがって、より高い周波数での液体噴射ヘッドの駆動と、着弾対象に対する液体の着弾精度の確保との両立が可能となる。

上記構成において、前記駆動信号発生手段は、前記液体噴射ヘッドの移動速度に関する閾値に基づいて、前記第１の単位信号および前記第２の単位信号の両方の出力、または、前記第１の単位信号のみの出力の何れかに切り替える構成を採用することができる。
また、前記駆動信号発生手段は、前記液体噴射ヘッドの移動位置に関する閾値に基づいて、前記第１の単位信号および前記第２の単位信号の両方の出力、または、前記第１の単位信号のみの出力の何れかに切り替える構成を採用することも可能である。

さらに、前記液体噴射ヘッドの移動方向が所定回数切り替わる毎に前記閾値が変更される構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、液体噴射ヘッドの移動方向が所定回数切り替わる毎に前記閾値が変更されるので、着弾対象において駆動信号の切り替えに伴う液体の着弾位置の偏りが発生する位置が、液体噴射ヘッドの移動方向に応じて異なる。これにより、着弾位置の偏りによって生じる空白がヘッド移動方向に直交する方向に連続することが抑制される。その結果、記録画像等の品質の低下をより確実に抑制することが可能となる。

また、本発明に係る液体噴射装置の制御方法は、ノズルに連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記ノズルから液体を噴射する噴射駆動パルスと、前記ノズルから液体が噴射されない程度に当該ノズルにおけるメニスカスを微振動させる微振動駆動パルスと、を含む駆動信号を、当該液体噴射ヘッドの移動に応じて出力されるタイミング信号に基づくタイミングで繰り返し発生する駆動信号発生手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記液体噴射ヘッドの定速区間において、１つ以上の噴射駆動パルスと微振動駆動パルスとの組から成る第１の単位信号と、１つ以上の噴射駆動パルスの組を含み前記第１の単位信号より短い発生周期の第２の単位信号と、を１つのタイミング信号に応じて前記駆動信号発生手段から出力させる一方、前記液体噴射ヘッドの加減速区間において、１つのタイミング信号に応じて前記第１の単位信号のみを前記駆動信号発生手段から出力させることを特徴とする。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの要部断面図である。 記録ヘッドの電気的構成を説明するブロック図である。 駆動信号の構成を説明する波形図である。 噴射駆動パルスおよび微振動駆動パルスの構成を説明する波形図である。 記録ヘッドの移動速度の変化とタイミングパルスと駆動信号の発生タイミングを示したタイミングチャートである 加速区間と定速区間におけるドットの着弾位置を示す模式図である。 第１の実施形態と第２の実施形態の違いについて説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

図１はプリンター１の構成を示す斜視図である。このプリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体供給源の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（記録媒体および着弾対象の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８と、を備えて概略構成されている。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）がプリンターコントローラー３８の制御部４３（図３参照）に送信される。リニアエンコーダー１０は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダーパルスＥＰを、主走査方向における位置情報として出力する。本実施形態におけるリニアエンコーダー１０は、プリンター１の筐体内側に主走査方向へ張設されたスケール１０ａ（エンコーダーフィルム）と、キャリッジ４の背面に取り付けられたフォトインタラプター（図示せず）とを備えている。スケール１０ａは透明な樹脂製フィルムによって作製された帯状部材であり、例えば、透明なベースフィルムの表面に帯幅方向を横断する不透明なストライプが複数印刷されたものである。各ストライプは、同じ幅とされ、帯長手方向に一定ピッチ、例えば１８０ｄｐｉに相当するピッチで形成されている。また、フォトインタラプターは、互いに対向配置された一対の発光素子と受光素子とによって構成され、スケール１０ａの透明部分での受光状態とストライプ部分での受光状態の差異に応じてエンコーダーパルスＥＰを出力するようになっている。

ストライプは同じ幅のものが一定ピッチで形成されているため、キャリッジ４の移動速度が一定であれば、エンコーダーパルスＥＰは一定間隔で出力される一方、キャリッジ４の移動速度が一定でない場合（加速中又は減速中）では、エンコーダーパルスＥＰの間隔はキャリッジの移動速度に応じて変化する。そして、このエンコーダーパルスＥＰは制御部４３に入力されている。このため、制御部４３は、受信したエンコーダーパルスＥＰに基づいてキャリッジ４に搭載された記録ヘッド２の走査位置を認識できる。即ち、例えば、受信したエンコーダーパルスＥＰをカウントすることで、キャリッジ４の位置を認識することができる。これにより、制御部４３はこのリニアエンコーダー１０からのエンコーダーパルスＥＰに基づいてキャリッジ４（記録ヘッド２）の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２による記録動作を制御することができる。

キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジの走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート２４：図２参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材１２とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。

図２は、記録ヘッド２の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド２は、ケース１５と、このケース１５内に収納される振動子ユニット１６と、ケース１５の底面（先端面）に接合される流路ユニット１７等を備えている。上記のケース１５は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１６を収納するための収納空部１８が形成されている。振動子ユニット１６は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子２０と、この圧電振動子２０が接合される固定板２１と、圧電振動子２０に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル２２とを備えている。圧電振動子２０は、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向（電界方向）に直交する方向に伸縮可能（電界横効果型）な縦振動モードの圧電振動子である。

流路ユニット１７は、流路形成基板２３の一方の面にノズルプレート２４を、流路形成基板２３の他方の面に振動板２５をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット１７には、リザーバー２６（共通液室）と、インク供給口２７と、圧力室２８と、ノズル連通口２９と、ノズル３０とを設けている。そして、インク供給口２７から圧力室２８及びノズル連通口２９を経てノズル３０に至る一連のインク流路が、各ノズル３０に対応して形成されている。

上記ノズルプレート２４は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル３０が列状に穿設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。このノズルプレート２４には、ノズル３０を列設してノズル列（ノズル群）が複数設けられており、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル３０によって構成される。

上記振動板２５は、支持板３１の表面に弾性体膜３２を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３１とし、この支持板３１の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３２としてラミネートした複合板材を用いて振動板２５を作製している。この振動板２５には、圧力室２８の容積を変化させるダイヤフラム部３３が設けられている。また、この振動板２５には、リザーバー２６の一部を封止するコンプライアンス部３４が設けられている。

上記のダイヤフラム部３３は、エッチング加工等によって支持板３１を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部３３は、圧電振動子２０の自由端部の先端面が接合される島部３５と、この島部３５を囲む薄肉弾性部３６とからなる。上記のコンプライアンス部３４は、リザーバー２６の開口面に対向する領域の支持板３１を、ダイヤフラム部３３と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー２６に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。

そして、上記の島部３５には圧電振動子２０の先端面が接合されているので、この圧電振動子２０の自由端部を伸縮させることで圧力室２８の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室２８内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル３０からインクを噴射させるようになっている。

図３は、プリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー３８とプリントエンジン３９とで概略構成されている。プリンターコントローラー３８は、ホストコンピューター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ーフェース（外部Ｉ／Ｆ）４０と、各種データ等を記憶するＲＡＭ４１と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ４２と、ＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部４３と、クロック信号を発生する発振回路４４と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路４５（駆動信号発生手段の一種）と、印刷データをドット毎に展開することで得られたドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド２に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）４６と、を備えている。また、プリントエンジン３９は、記録ヘッド２、キャリッジ移動機構７、紙送り機構８、及び、リニアエンコーダー１０から構成されている。

制御部４３は、リニアエンコーダー１０から出力されるエンコーダーパルスＥＰに基づいてタイミングパルスＰＴＳ（図４参照）を生成するタイミングパルス生成手段として機能する。例えば、記録ヘッド２が定速移動しているときのエンコーダーパルスＥＰが１８０ｄｐｉに対応する間隔で発生される構成において、タイミングパルスＰＴＳを、記録解像度３６０ｄｐｉに対応する間隔で出力する場合、制御部４３は、エンコーダーパルスＥＰを２逓倍することでタイミングパルスＰＴＳを生成する。本実施形態では、１つのエンコーダーパルスＥＰに基づいて逓倍することなく１つのタイミングパルスＰＴＳが生成される。このタイミングパルスＰＴＳは、駆動信号発生回路４５が発生する駆動信号の発生開始タイミングを定める信号である。つまり、駆動信号発生回路４５は、このタイミングパルスＰＴＳを受信する毎に駆動信号を出力する。また、制御部４３は、印刷データのラッチタイミングを規定するラッチ信号ＬＡＴ、及び、駆動信号に含まれる各噴射駆動パルスの選択タイミングを規定するチェンジ（又はチャンネル）信号ＣＨを出力する。本実施形態においては、後述するように、１つのタイミングパルスＰＴＳに対して１つのラッチ信号ＬＡＴを発生するモード（１ＰＴＳ・１ＬＡＴ）と、１つのタイミングパルスＰＴＳに対して２つのラッチ信号を発生するモード（１ＰＴＳ・２ＬＡＴ）が用意されている。１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードにおいて、制御部４３は、タイミングパルスＰＴＳの生成に伴って１つ目のラッチ信号ＬＡＴを発生した後、規定時間の経過を条件に２つ目のラッチ信号ＬＡＴを発生するように構成されている。記録画像等を構成する単位である画素１つ分の距離を記録ヘッド２が移動する時間に相当する値に設定されている。

上記の駆動信号発生回路４５は、タイミングパルスＰＴＳの受信毎に複数の噴射駆動パルスを含む駆動信号ＣＯＭを発生する。換言すると、駆動信号発生回路４５は、上記のエンコーダーパルスＰＴＳに基づく周期で駆動信号ＣＯＭを繰り返し発生する。ここで、本発明に係るプリンター１は、キャリッジ４の加速移動中又は減速移動中（加減速区間）においても記録ヘッド２からインクを噴射して、着弾対象としての記録紙６の記録領域（液体噴射領域）に画像やテキストの記録を行うことが可能に構成されている。これにより、印刷速度の向上を図ることができると共に、記録領域の外側で方向を転換する（つまり加減速を行う）構成と比較してヘッドの走査範囲を短くすることができるので、装置の小型化にも寄与することができる。その一方で、加減速区間では、定速区間で使用する駆動信号をそのまま用いてインクの噴射を行った場合、後述する理由により記録画像の画質が低下するので、これを改善すべく、本実施形態における駆動信号発生回路４５は、定速区間と加減速区間とで駆動信号を切り替えるように構成されている。この点の詳細については後述する。

次に、この記録ヘッド２の電気的構成について説明する。この記録ヘッド２は、図３に示すように、第１シフトレジスター４７及び第２シフトレジスター４８からなるシフトレジスター（ＳＲ）回路と、第１ラッチ回路４９及び第２ラッチ回路５０からなるラッチ回路と、デコーダー５１と、制御ロジック５２と、レベルシフター５３と、スイッチ５４と、圧電振動子２０とを備えている。そして、各シフトレジスター４７，４８、各ラッチ回路４９，５０、レベルシフター５３、スイッチ５４、及び、圧電振動子２０は、それぞれノズル３０の数に対応する数だけ設けられている。なお、図３では、１ノズル分の構成のみが図示され、他のノズル分の構成については図示が省略されている。

この記録ヘッド２は、プリンターコントローラー３８から送られてくる印刷データ（画素データ）ＳＩに基づいてインク（本発明における液体の一種）の噴射制御を行う。本実施形態では、２ビットで構成された印刷データＳＩの上位ビット群、印刷データＳＩの下位ビット群の順に記録ヘッド２へクロック信号ＣＬＫに同期して送られてくるので、まず、印刷データＳＩの上位ビット群が第２シフトレジスター４８にセットされる。全てのノズル３０について印刷データＳＩの上位ビット群が第２シフトレジスター４８にセットされると、次にこの上位ビット群が第１シフトレジスター４７にシフトする。これと同時に、印刷データＳＩの下位ビット群が第２シフトレジスター４８にセットされる。

第１シフトレジスター４７の後段には、第１ラッチ回路４９が電気的に接続され、第２シフトレジスター４８の後段には、第２ラッチ回路５０が電気的に接続されている。そして、プリンターコントローラー３８側からのラッチパルスが各ラッチ回路４９，５０に入力されると、第１ラッチ回路４９は記録データの上位ビット群をラッチし、第２ラッチ回路５０は記録データの下位ビット群をラッチする。各ラッチ回路４９，５０でラッチされた記録データ（上位ビット群，下位ビット群）はそれぞれ、デコーダー５１へ出力される。このデコーダー５１は、記録データの上位ビット群及び下位ビット群に基づいて、駆動信号に含まれる各駆動パルスを選択するためのパルス選択データを生成する。

上記デコーダー５１には、制御ロジック５２からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック５２は、ラッチ信号やチャンネル信号の入力に同期してタイミング信号を発生する。デコーダー５１によって生成された各パルス選択データは、タイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次レベルシフター５３に入力される。このレベルシフター５３は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが［１］の場合には、スイッチ５４を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。

スイッチ５４の入力側には駆動信号発生回路４５からの駆動信号ＣＯＭが供給される。また、スイッチ５４の出力側には、圧電振動子２０が接続されている。このスイッチ５４は、上記のパルス選択データに基づき駆動信号ＣＯＭに含まれる各駆動パルスを圧電振動子２０へ選択的に供給する。そして、このような動作をするスイッチ５４は、選択供給手段として機能する。上記のパルス選択データは、スイッチ５４の作動を制御する。即ち、スイッチ５４に入力されたパルス選択データが［１］である期間中は、このスイッチ５４が導通状態になり、駆動信号ＣＯＭが圧電振動子２０に供給される。一方、スイッチ５４に入力されたパルス選択データが［０］の期間中は、スイッチ５４が切断状態となり、圧電振動子２０へは駆動信号が供給されない。要するに、パルス選択データとして［１］が設定された期間のパルスが選択的に圧電振動子２０に供給される。このようなスイッチ制御により、駆動信号ＣＯＭに含まれる駆動パルスを圧電振動子２０へ印加させることができる。すなわち、駆動信号ＣＯＭの一部分を、選択的に圧電振動子２０へ印加させることができる。

図４は、本実施形態における駆動信号発生回路４５が発生する駆動信号ＣＯＭの構成の一例を説明する図である。なお、同図において横軸は時間を、縦軸は電位を、それぞれ示している。なお、例示した駆動信号ＣＯＭは、プリンター１において比較的高速印刷のモードに対応した駆動信号であり、比較的高解像度で画像等の記録を行うモードなどの他のモードに対応した駆動信号も発生することが可能となっている。

本実施形態における駆動信号ＣＯＭは、ラッチ信号ＬＡＴを基準として、前半部分と後半部分とに分けられている。具体的には、前半部分の第１の単位信号ＣＯＭａと、後半部分の第２の単位信号ＣＯＭｂとを単位周期Ｔ内に含んで駆動信号ＣＯＭが構成されている。即ち、単位周期Ｔの前半の期間Ｔ１において第１の単位信号ＣＯＭａが発生され、単位周期Ｔの後半の期間Ｔ２において第２の単位信号ＣＯＭｂが発生される。なお、換言すると、Ｔ１は第１の単位信号ＣＯＭａの波形長であり、Ｔ２は第２の単位信号ＣＯＭｂの波形長である。

第１の単位信号ＣＯＭａは、１つ以上の噴射駆動パルスＤＰと微振動駆動パルスＶＰとの組を含む一連の信号である。本実施形態において、第１の単位信号ＣＯＭａの発生期間に相当する期間Ｔ１には、３つのパルス発生期間ｔ１〜ｔ３が含まれている。第１のパルス発生期間ｔ１では、第１噴射駆動パルスＤＰ１が発生し、第２のパルス発生期間ｔ２では、第２噴射駆動パルスＤＰ２が発生し、第３のパルス発生期間ｔ３では、微振動駆動パルスＶＰが発生する。一方、第２の単位信号ＣＯＭｂは、１つ以上の噴射駆動パルスの組を含む一連の信号であり、この第２の単位信号ＣＯＭｂには、微振動駆動パルスＶＰが含まれていない。本実施形態において、この第２の単位信号ＣＯＭｂの発生期間に相当する期間Ｔ２には、２つのパルス発生期間ｔ１およびｔ２が含まれている。第１のパルス発生期間ｔ１では、第１噴射駆動パルスＤＰ１が発生し、第２のパルス発生期間ｔ２では、第２噴射駆動パルスＤＰ２が発生する。

図５は、駆動信号に含まれる噴射駆動パルスおよび微振動駆動パルスの波形の一例である。本実施形態における第１噴射駆動パルスＤＰ１と第２噴射駆動パルスＤＰ２とは同一波形である。これらの噴射駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２は、予備膨張部ｐ１と、膨張ホールド部ｐ２と、収縮部ｐ３と、収縮ホールド部ｐ４と、復帰膨張部ｐ５とからなる。予備膨張部ｐ１は、基準電位Ｖｂから第１膨張電位Ｖｈ１まで一定勾配で電位が変化（上昇）する波形要素であり、膨張ホールド部ｐ２は、予備膨張部ｐ１の終端電位である第１膨張電位Ｖｈ１で一定な波形要素である。また、収縮部ｐ３は、第１膨張電位Ｖｈ１から収縮電位ＶＬまで電位が一定の勾配で変化（下降）する波形要素であり、収縮ホールド部ｐ４は、収縮電位ＶＬで一定な波形要素であり、復帰膨張部ｐ５は、収縮電位ＶＬから基準電位Ｖｂまで電位が復帰する波形要素である。

上記のように構成された噴射駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２が圧電振動子２０に印加されると、まず、予備膨張部ｐ１によって圧電振動子２０が素子長手方向に収縮し、これに伴って圧力室２８が基準電位Ｖｂに対応する基準容積から第１膨張電位Ｖｈ１に対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、ノズル３０におけるメニスカスが圧力室２８側に大きく引き込まれると共に、圧力室２８内にはリザーバー２６側からインク供給口２７を通じてインクが供給される。そして、この圧力室２８の膨張状態は、膨張ホールド部ｐ２の供給期間中に亘って維持される。

膨張ホールド部ｐ２による膨張状態が維持された後、収縮部ｐ３が圧電振動子２０に印加されてこれに応じて圧電振動子２０が伸長する。これに伴い、圧力室２８は膨張容積から収縮電位ＶＬに対応する収縮容積まで収縮される。これにより、圧力室２８内のインクが加圧されて、ノズル３０におけるメニスカスの中央部分が噴射側に押し出され、この押し出された部分が液柱のように伸びる。続いて、収縮ホールド部ｐ４により、圧力室２８の収縮状態が一定時間維持される。この間にメニスカスと液柱とが分離し、分離した部分がインク滴としてノズル３０から噴射されて記録媒体に向けて飛翔する。このインクの噴射によって減少した圧力室２８内のインク圧力が再び上昇するタイミングにあわせて復帰膨張部ｐ５が圧電振動子２０に印加される。この復帰膨張部ｐ５の印加により、圧力室２８が定常容積まで膨張復帰し、圧力室２８内のインクの圧力変動（残留振動）が吸収、即ち、制振される。

本実施形態における微振動駆動パルスＶＰは、微振動膨張部ｐ６と、微振動膨張ホールド部ｐ７と、微振動収縮部ｐ８とからなる。微振動膨張部ｐ６は、基準電位Ｖｂから微振動膨張電位Ｖｈ２まで一定勾配で電位が変化（上昇）する波形要素であり、微振動膨張ホールド部ｐ７は、微振動膨張部ｐ６の終端電位である微振動膨張電位Ｖｈ２で一定な波形要素である。また、微振動収縮部ｐ８は、微振動膨張電位Ｖｈ２から基準電位Ｖｂまで電位が復帰する波形要素である。ここで、微振動膨張電位Ｖｈ２は、噴射駆動パルスＤＰの第１膨張電位Ｖｈ１よりも十分に低く設定されている。

上記のように構成された微振動駆動パルスＶＰが圧電振動子２０に印加されると、まず、微振動膨張部ｐ６によって圧電振動子２０が素子長手方向に収縮し、これに伴って圧力室２８が基準電位Ｖｂに対応する基準容積から微振動膨張電位Ｖｈ２に対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、ノズル３０におけるメニスカスが圧力室２８側に引き込まれると共に、圧力室２８内にはリザーバー２６側からインク供給口２７を通じてインクが供給される。そして、この圧力室２８の膨張状態は、微振動膨張ホールド部ｐ７の供給期間中に亘って維持される。微振動膨張ホールド部ｐ７による膨張状態が維持された後、微振動収縮部ｐ８が圧電振動子２０に印加されてこれに応じて圧電振動子２０が伸長する。これに伴い、圧力室２８は膨張容積から基準容積まで収縮される。これにより、圧力室２８内のインクがノズル３０から噴射されない程度に加圧されて。この圧力室２８の一連の容積変動に伴って圧力室２８内には比較的緩やかな圧力振動が生じ、この圧力変動によってノズル３０に露出したメニスカスが微振動する。このメニスカスの微振動によってノズル３０付近の増粘インクが分散され、その結果、インクの増粘を防止することができる。

上記のように構成された駆動信号ＣＯＭに関し、上述した１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは、前半の第１の単位信号ＣＯＭａのみが駆動信号発生回路４５から出力され、後半の第２の駆動信号ＣＯＭｂは出力されない。一方、１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードにおいては前半の第１の単位信号ＣＯＭａと第２の単位信号ＣＯＭｂの両方が駆動信号発生回路４５から出力される。したがって、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは、単位信号が１つ発生する毎に微振動駆動パルスＶＰが１つ出力されるのに対し、１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードでは、単位信号が２つ発生する毎に微振動駆動パルスＶＰが１つ出力される。そして、第２の単位信号ＣＯＭｂは、微振動駆動パルスＶＰが含まれない分だけ、第１の単位信号ＣＯＭａよりも短くなっている（即ち、Ｔ２＜Ｔ１）。このため、１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードでは、単位信号２つ分の発生周期を微振動駆動パルス１つ分だけ短くすることができ、より高い周波数でインクの噴射を行うことが可能となる。本実施形態では、主に、記録ヘッド２の移動速度が一定な定速区間において１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードによるインクの噴射（つまり、印刷処理）が行われるように設定されている。

ここで、図６は、記録ヘッド２の移動速度の変化と、タイミングパルスＰＴＳの発生タイミングと、駆動信号の発生タイミングとを対応付けて示したタイミングチャートである。なお、同図において、加減速区間におけるＰＴＳの発生周波数に関し、実際には後述するように、定速区間におけるＰＴＳの発生周波数よりも高く設定されるが、記録ヘッド２の移動速度に応じてＰＴＳの出力間隔が変わる点を理解し易くするために、定速区間における発生周波数と同じ状態で図示している。
また、図７は、加速区間と定速区間（何れも一部のみを図示）におけるドットの着弾位置を示す模式図である。なお、以下では、単位信号ＣＯＭａ，ＣＯＭｂに含まれる各噴射駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を圧電振動子２０に順次印加することでノズル３０から連続的にインクを噴射させて、これらを記録紙６上に着弾させて１つの画素領域（着弾対象上において画素を形成するべく仮想的に設定された領域）に大ドットを形成し、この大ドットにより記録紙６上の所定の領域を塗りつぶす場合について例示する。図７において１つの画素領域に対応する間隔をＰｘで示している。

上述したように、本発明に係るプリンター１は、キャリッジ４の加速移動中又は減速移動中（加減速区間）においても記録ヘッド２からインクを噴射して着弾対象としての記録紙６の記録領域（液体噴射領域）に画像やテキストの記録を行うように構成されている。ところが、加減速区間では、キャリッジ４の移動速度が定速区間の移動速度よりも遅いため、これに基づくエンコーダーパルスＥＰの発生間隔が長くなってしまう。そして、駆動信号発生回路４５は、このエンコーダーパルスＥＰに基づくタイミングパルスＰＴＳの受信を条件に駆動信号ＣＯＭを出力する構成であるため、駆動信号ＣＯＭの発生周期（記録周期）も長くなってしまう。このため、加減速区間においても定速区間と同様に１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードによるインクの噴射を行った場合において、記録ヘッド２の移動速度が低い区間ほど、図７（ａ）に示すように、１つの駆動信号ＣＯＭ（ＣＯＭａ＋ＣＯＭｂ）に対応する２つ分の画素領域２Ｐｘにおいて、記録ヘッド２の移動方向における後方の画素領域側にインクが偏って着弾してしまい、つまり、ドットが偏って形成されてしまい、次の２つの画素領域との間により大きな空白Ｂｃ（インクが着弾していない部分）が生じてしまう。これにより、記録紙６に記録された画像に筋や色ムラ等が生じて画質が低下してしまう問題があった。

このような問題に鑑み、本発明に係るプリンター１では、定速区間においては１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードでインクの噴射を行う一方、加減速区間においては１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでインクの噴射を行うように構成されている。本実施形態では、記録ヘッド２の移動速度に関して閾値が設けられており、記録ヘッド２の移動速度が閾値未満である場合においては、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードに設定され、駆動信号発生回路４５からは、第１の単位信号ＣＯＭａのみが出力される。また、記録ヘッド２の移動速度が閾値以上となった場合においては、１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードに設定され、駆動信号発生回路４５からは、第１の単位信号ＣＯＭａと第２の単位信号ＣＯＭｂの両方（ＣＯＭａ＋ＣＯＭｂ）が出力される。また、１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードにおいては、１つのエンコーダーパルスＥＰに対して１つのタイミング信号ＰＴＳが生成されるのに対し、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは、１つのエンコーダーパルスＥＰを２逓倍してタイミング信号ＰＴＳが生成される。具体的には、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは、今回のＰＴＳと次回のＰＴＳの発生間隔は、前回のＥＰと今回のＥＰの間隔の１／２に設定される。したがって、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは、１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードにおける単位移動距離（例えば、２画素分の記録ヘッド２の移動距離）あたりの第１の駆動信号ＣＯＭ１（ＣＯＭａ＋ＣＯＭｂ）の発生回数に対して、単位移動距離あたりの第２の駆動信号ＣＯＭ２（ＣＯＭａ）の発生回数が２倍となる。
なお、上記の閾値は、定速区間における記録ヘッド２の移動速度に相当する値またはそれよりも少し低い値に設定される。

これにより、記録ヘッド２の移動速度が定速区間よりも遅い加減速区間では、図７（ｂ）に示すように、当該加減速区間において１ＰＴＳ・２ＬＡＴのモードによるインクの噴射を行う構成と比較して、記録紙６上におけるインクの着弾位置の偏りが軽減される。即ち、インクの着弾位置ずれが各画素領域の範囲内に収められる。これにより、記録紙６上でインクの着弾位置が偏ることによって生じるドット間の空白を低減することができ、その結果、記録画像等の品質の低下を抑制することができる。

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。

例えば、上記第１の実施形態では、記録ヘッド２の移動速度に関する閾値が一定である構成を例示したが、これには限られず、当該閾値を例えば、記録ヘッド２の移動方向を所定回数切り替える毎（つまり、所定回数のパス毎）に異ならせるようにしても良い。
図８は、第１の実施形態と第２の実施形態の違いについて説明する模式図である。なお、同図においては、インク滴が２つ着弾して形成される大ドットを１つのドットとして示している。また、同図において、１行目のドット列を形成する場合の記録ヘッド２の移動方向と２行目のドット列を形成する場合の記録ヘッド２の移動方向とは逆向きとなっている。
上記の閾値を一定とする構成では、常に特定の移動速度で駆動信号が切り替えられるため、図８（ａ）に示すように、記録画像におけるヘッド移動方向（主走査方向）の特定の位置（図においてＸで示す位置）で、駆動信号の切り替えに伴うインクの着弾位置の偏りが発生し、これがヘッド移動方向に直交する方向（副走査方向）に連続することで記録画像等の品質の低下に繋がる場合がある。一方、図８（ｂ）に示す第２の実施形態では、記録ヘッド２の移動方向が１回切り替わる毎に閾値が異なる値に設定される。この場合、記録紙６上の記録画像において駆動信号の切り替えに伴うインクの着弾位置の偏りが発生する位置も記録ヘッド２の移動方向が変わる毎に異なる。これにより、着弾位置の偏りによって生じる空白が副走査方向に連続することが抑制される。記録画像等の品質の低下をより確実に抑制することが可能となる。なお、閾値の異ならせ方に関し、例えば、予め定められた異なる２つの閾値を、記録ヘッド２の移動方向が変わる毎に交互に切り替える構成を採用することができる。また、例えば、所定の範囲内においてランダムで閾値を設定する構成も採用することができる。さらに、記録ヘッド２の移動方向が１回変わる毎に閾値を変更する構成には限らず、記録ヘッド２の移動方向が複数回数変わる毎に閾値を変更する構成を採用しても良い。

また、上記の閾値に関し、上記第１の実施形態では、記録ヘッド２の移動速度に関して閾値を設定して、当該閾値に基づき駆動信号の切り替えを行う構成を例示したが、これには限られず、例えば、記録ヘッド２の移動位置に関して閾値を設定して、当該閾値に基づき駆動信号の切り替えを行う構成を採用することも可能である。

さらに、上記第１の実施形態では、駆動信号発生回路４５が、第１の単位信号ＣＯＭａおよび第２の単位信号ＣＯＭｂを含む駆動信号ＣＯＭを発生し、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは、後半の第２の単位信号ＣＯＭｂを出力しない構成を例示したが、これには限られない。例えば、駆動信号発生回路４５が、第１の単位信号ＣＯＭａおよび第２の単位信号ＣＯＭｂを含む第１の駆動信号ＣＯＭ１と、第１の単位信号ＣＯＭａのみを含む第２の駆動信号ＣＯＭ２を同時に発生することが可能に構成し、上記の閾値に応じて、第１の駆動信号ＣＯＭ１と第２の駆動信号ＣＯＭ２とを切り替えるようにすることも可能である。

また、駆動信号ＣＯＭ（第１の単位信号ＣＯＭａ、第２の単位信号ＣＯＭｂ）の構成に関して、上記第１の実施形態で例示したものには限られない。駆動信号ＣＯＭに含まれる噴射駆動パルスの形状や数については任意に設定することができる。例えば、上記第１の実施形態では、第２の単位信号ＣＯＭｂに微振動駆動パルスＶＰを含ませない構成を例示したが、微振動駆動パルスＶＰを含ませても良い。この構成においても、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。この場合、第１の単位信号ＣＯＭａと第２の単位信号ＣＯＭｂとが同じ波形構成となるが、１ＰＴＳ・２ＬＡＴモード（定速区間）では、１ＰＴＳ・１ＬＡＴモードよりも、単位信号２つ分の発生周期を短くすることができ、印刷速度の向上に寄与することができる。即ち、上述したように、１ＰＴＳ・２ＬＡＴモードでは１つのエンコーダーパルスＥＰに対して１つのタイミング信号ＰＴＳが生成されるのに対し、１ＰＴＳ・１ＬＡＴのモードでは前回のエンコーダーパルスＥＰと今回のエンコーダーパルスＥＰとの間隔に基づいてＰＴＳの発生間隔が決定されるので、エンコーダーパルスＥＰの間隔の変動に対応して、第１の単位信号ＣＯＭａの波形長Ｔ１にマージンを採る必要があるからである。より具体的には、減速移動区間においては、前回のエンコーダーパルスＥＰと今回のエンコーダーパルスＥＰとの間隔に対して、今回のエンコーダーパルスＥＰと次回のエンコーダーパルスＥＰとの間隔が短くなるので、この短くなる分を考慮して第１の単位信号ＣＯＭａの波形長Ｔ１にマージンを採る必要がある。これに対して、第２の単位信号ＣＯＭｂは、この変動分のマージンを採らなくても済む（定速区間におけるエンコーダーパルスＥＰのばらつきに応じたマージンのみで済む）ので、波形長Ｔ２を短くすることができる。

また、上記実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動型の圧電振動子２０を例示したが、これには限られず、例えば、所謂撓み振動型の圧電振動子を採用することも可能である。この場合、例示した駆動信号（噴射駆動パルス）の波形に関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。

そして、本発明は、噴射駆動パルスを用いて液体の噴射制御が可能な液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。

１…プリンター，２…記録ヘッド，１０…リニアエンコーダー，２０…圧電振動子，２８…圧力室，３０…ノズル，４３…制御部，４５…駆動信号発生回路，５４…スイッチ

Claims (5)

1. ノズルに連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
   前記ノズルから液体を噴射する噴射駆動パルスと、前記ノズルから液体が噴射されない程度に当該ノズルにおけるメニスカスを微振動させる微振動駆動パルスと、を含む駆動信号を、当該液体噴射ヘッドの移動に基づいて生成されるタイミング信号に応じて繰り返し発生する駆動信号発生手段と、
   を備える液体噴射装置であって、
   前記駆動信号発生手段は、１つ以上の噴射駆動パルスと微振動駆動パルスとの組を含む第１の単位信号と、１つ以上の噴射駆動パルスの組を含み、前記第１の単位信号より短い発生周期の第２の単位信号と、を出力することが可能であり、
   前記液体噴射ヘッドの定速区間において、前記第１の単位信号および前記第２の単位信号の両方が１つのタイミング信号に応じて出力される一方、前記液体噴射ヘッドの加減速区間においては、１つのタイミング信号に応じて前記第１の単位信号のみが出力されることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記駆動信号発生手段は、前記液体噴射ヘッドの移動速度に関する閾値に基づいて、前記第１の単位信号および前記第２の単位信号の両方の出力、または、前記第１の単位信号のみの出力の何れかに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記駆動信号発生手段は、前記液体噴射ヘッドの移動位置に関する閾値に基づいて、前記第１の単位信号および前記第２の単位信号の両方の出力、または、前記第１の単位信号のみの出力の何れかに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記液体噴射ヘッドの移動方向が所定回数切り替わる毎に前記閾値が変更されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体噴射装置。
5. ノズルに連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、前記ノズルから液体を噴射する噴射駆動パルスと、前記ノズルから液体が噴射されない程度に当該ノズルにおけるメニスカスを微振動させる微振動駆動パルスと、を含む駆動信号を、当該液体噴射ヘッドの移動に応じて出力されるタイミング信号に基づくタイミングで繰り返し発生する駆動信号発生手段と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
   前記液体噴射ヘッドの定速区間において、１つ以上の噴射駆動パルスと微振動駆動パルスとの組から成る第１の単位信号と、１つ以上の噴射駆動パルスの組を含み前記第１の単位信号より短い発生周期の第２の単位信号と、を１つのタイミング信号に応じて前記駆動信号発生手段から出力させる一方、前記液体噴射ヘッドの加減速区間において、１つのタイミング信号に応じて前記第１の単位信号のみを前記駆動信号発生手段から出力させることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。

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