JP6221775B2 - 液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法 - 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、液体噴射装置の制御方法に関し、特に、液体の着弾対象の最大幅に対応可能な長さのノズル群を有する液体噴射ヘッドを備え、着弾対象を搬送させつつ液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射させる液体噴射装置、および、液体噴射装置の制御方法に関するものである。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射（吐出）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活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。

液体噴射装置としては、種々の構成のものがあるが、ノズルを複数列設してなるノズル（ノズル列）の全長が記録媒体等の液体着弾対象の最大幅に対応可能に設定された液体噴射ヘッド（ライン型液体噴射ヘッド）を備え、当該液体噴射ヘッドを着弾対象に対して移動させることなく液体を噴射するように構成したものが提案されている。この構成によれば、液体噴射ヘッドの主走査方向の移動が不要となり、着弾対象の副走査方向の搬送のみで画像等の着弾パターンを形成することができるので、液体噴射ヘッドを走査させながら液体噴射を行ういわゆるシリアルヘッドを用いる構成と比較して処理時間を短縮化することができる（例えば、特許文献１参照）。

上記液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドは、液体を噴射させる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てノズルから液体を噴射させる圧力発生手段として、例えば圧電素子、発熱素子、又は静電アクチュエーターなどを備えている。そして、液体噴射装置では、駆動信号発生部によって生成された駆動波形（駆動パルス）を上記の圧力発生手段に印加することで、当該圧力発生手段を駆動して液体を噴射させる。そして、液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して移動させることなく、着弾対象の副走査方向の搬送のみで着弾パターンを形成する構成においては、着弾対象の目標とする位置に高精度に液体を着弾させるために、着弾対象の搬送に応じて生成される位置情報に基づくタイミングで上記の駆動波形を発生するように構成されている。

特開２０００−２８０４６９号公報

ところで、上記の液体噴射装置では、液体噴射後の残留振動によってノズルにおけるメニスカスの挙動が乱れ、続いて行われる液体の噴射動作に悪影響を及ぼす虞がある。このため、液体噴射装置の通常の設計においては、残留振動の影響ができるだけ生じにくいような駆動波形の発生タイミング（すなわち、液体の噴射タイミング）および着弾対象の搬送速度に調整されている。液体噴射装置（特に、業務用としての液体噴射装置）のユーザーによっては、例えば、液体噴射処理速度をより高めるために着弾対象の搬送速度を上げる等、用途に応じて上記の最適なタイミングから外れたタイミングで噴射が行われるような使われ方がされる場合がある。そして、そのタイミングによっては、上記のように残留振動による悪影響により、液体の噴射が不安定となる場合があった。

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、残留振動の影響を抑制して液体の噴射特性を揃えることが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射装置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、圧力発生手段に駆動波形を印加して駆動させることによってノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを備え、
液体の着弾対象を搬送させながら前記液体噴射ヘッドのノズルから前記着弾対象に対して液体を噴射させる液体噴射処理を実行する液体噴射装置であって、
前記着弾対象の搬送速度に応じて、液体噴射の周期を規定する基準信号に対して液体を噴射させるタイミングが互いに異なる複数の駆動波形を選択的に前記圧力発生手段に印加させることを特徴とする。

上記構成において、前記基準信号に対して第１の噴射タイミングに調整された第１の駆動波形と、前記基準信号に対して前記第１の噴射タイミングよりも早い第２の噴射タイミングに調整された第２の駆動波形と、前記基準信号に対して前記第１の噴射タイミングよりも遅い第３の噴射タイミングに調整された第３の駆動波形と、を選択可能である構成を採用することが望ましい。

本発明によれば、着弾対象の搬送速度に応じて、液体噴射の周期を規定する基準信号に対して液体を噴射させるタイミングが互いに異なる複数の駆動波形を選択的に前記圧力発生手段に印加させることで、液体の噴射が不安定となるタイミングで液体の噴射が行われることが防止されるので、着弾対象の搬送速度が通常の設計に設定された速度とは異なる場合においても、噴射される液体の飛翔速度や量（重量・体積）等の噴射特性が、噴射後の残留振動に起因して著しく変動することが抑制される。これにより、着弾対象に対する液体の着弾位置ずれ等の不具合を抑制することが可能となる。

また、上記構成において、前記第２の駆動波形は、前記第１の駆動波形の場合と比較して、噴射される液体の飛翔速度が低下するように設定され、
前記第３の駆動波形は、前記第１の駆動波形の場合と比較して、噴射される液体の飛翔速度が増加するように設定された構成を採用することがより望ましい。

この構成によれば、第２の駆動波形は、第１の駆動波形の場合と比較して、噴射される液体の飛翔速度が低下するように設定され、第３の駆動波形は、第１の駆動波形の場合と比較して、噴射される液体の飛翔速度が増加するように設定されたので、液体の噴射が不安定となるタイミングを避けるべく液体の噴射タイミングを異ならせたとしても、着弾対象に対する着弾位置ずれを抑制することが可能となる。

また、上記構成において、今回噴射時における前記基準信号に対する噴射タイミングを、前回噴射時における前記基準信号に対する噴射タイミングとは異ならせる構成を採用することがより望ましい。
さらに、この構成において、前記第２の駆動波形または前記第３の駆動波形の何れかを選択する場合において、これらの駆動波形のうち前回選択した駆動波形とは異なる駆動波形を選択することが望ましい。

この構成によれば、複数の周期に亘って同じ駆動波形が連続して選択されることがないので、噴射が不安定となることが防止される。

また、上記構成において、前記基準信号は、前記着弾対象の搬送に応じて生成される構成を採用することができる。

また、上記構成において、前記液体噴射ヘッドは、複数のノズルからなる第１のノズル群と、当該第１のノズル群に対し前記着弾対象の搬送方向において隣り合う第２のノズル群と、を有し、
前記第１のノズル群の液体噴射タイミングに対し、前記第２のノズル群の液体噴射タイミングを異ならせる選択することが望ましい。

この構成によれば、搬送方向で隣り合うノズル群同士で液体の噴射が同時に噴射されることがなく、液体噴射時に発生する振動による噴射特性への悪影響（所謂クロストーク）を低減することが可能となる。

そして、本発明の液体噴射装置の制御方法は、圧力発生手段に駆動波形を印加して駆動させることによってノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを備え、
液体の着弾対象を搬送させながら前記液体噴射ヘッドのノズルから前記着弾対象に対して液体を噴射させる液体噴射処理を実行する液体噴射装置の制御方法であって、
前記着弾対象の搬送速度に応じて、液体噴射の周期を規定する基準信号に対して液体を噴射させるタイミングが互いに異なる複数の駆動波形を選択的に前記圧力発生手段に印加させることを特徴とする。

プリンターの内部構成を説明する平面図である。 プリンターの内部構成を説明する側面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。 駆動パルスの構成を説明する波形図である。 記録処理における駆動パルスの選択制御について説明するフローチャートである。 駆動パルスの選択例について説明するタイミングチャートである。 所定の周期で各噴射駆動パルスをそれぞれ選択したときの噴射タイミングと記録用紙における着弾位置を説明する模式図である。 奇数列に対応する噴射駆動パルスと偶数列に対応する遅延駆動パルスの構成を説明する波形図である。

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の構成を説明する平面図、図２は、プリンター１の構成の一例を説明する側面図である。プリンター１は、例えばロール紙等の記録用紙１４（記録媒体或いは着弾対象の一種）を順次搬送させつつ、記録ヘッド２から記録用紙１４に向けて液体の一種であるインクを噴射させて当該記録用紙１４上に画像やテキスト等の着弾パターンを形成する所謂ラインヘッド型インクジェット記録装置である。本実施形態におけるプリンター１は、記録ヘッド２と、記録用紙１４を搬送ベルト３に供給する給紙ローラー１０と、給紙ローラー１０を駆動する給紙モーター９と、搬送ベルト３によって記録用紙１４を搬送する搬送機構１６と、搬送機構１６による記録用紙１４の搬送量を検出するエンコーダー１７（ロータリーエンコーダー）と、を備えて概略構成されている。

給紙ローラー１０は、搬送機構１６の上流側に配設され、図示しない給紙部から給紙された記録用紙１４を狭持した状態で互いに反対方向に同期回転可能な上下一対のローラー１０ａ，１０ｂにより構成されている。この給紙ローラー１０は、給紙モーター９からの動力で駆動され、記録用紙１４を搬送機構１６側に供給するように構成されている。搬送機構１６は、搬送ベルト３の駆動源である搬送モーター１２と、駆動ローラー４と、搬送モーター１２の回転速度を減じて当該搬送モーター１２の動力を駆動ローラー４に伝達する減速機構１５と、駆動ローラー４よりも上流側に配設された従動ローラー５と、駆動ローラー４及び従動ローラー５の間に張設される無端状の搬送ベルト３と、搬送ベルト３に張力を付与するテンションローラー６と、記録用紙１４を搬送ベルト３側に押圧する圧接ローラー１１とにより構成されている。テンションローラー６は、駆動ローラー４と、従動ローラー５との間に配設され、搬送ベルト３に内接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト３に張力を付与している。また、圧接ローラー１１は、搬送ベルト３を挟んで従動ローラー５の直上に配設され、搬送ベルト３に当設している。

駆動ローラー４の回転軸には、エンコーダースケール１７ａおよび検出ヘッド１７ｂから構成されるエンコーダー１７（搬送速度検出部）が設けられている。エンコーダースケール１７ａは、円盤状プレートの外周縁に沿って等角度間隔で複数のスリット（ストライプ）が円盤全周に形成されたものである。エンコーダースケール１７ａとしては、光を透過しない円盤状プレートに光を透過するスリットを形成したものあってもよいし、光を透過するプレートに光を透過しないスリットを形成したものであってもよい。また、検出ヘッド１７ｂは、駆動ローラー４の回転に伴って移動するスリットを光学的に検出する。この検出ヘッド１７ｂは、互いに対向配置された一対の発光素子と受光素子（いずれも図示せず）とによって構成され、これらの間を通過するエンコーダースケール１７ａのスリット部分での受光状態とそれ以外の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。このエンコーダーパルスＥＰは、プリンター１の制御部４４（図４参照）に出力される。したがって、制御部４４は、このエンコーダーパルスＥＰに基づいて、搬送機構１６による記録用紙１４の搬送量および搬送速度を把握することができる。また、このエンコーダーパルスＥＰは、記録ヘッド２の圧力発生手段である圧電素子２３を駆動するための駆動信号（駆動波形）の発生タイミングを規定する。なお、エンコーダー１７としては、例示したものには限られず、記録用紙１４の搬送量（搬送速度）を検出することができるものであればどのような態様のものであってもよい。

図３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１９と、このケース１９内に収納される振動子ユニット２０と、ケース１９の底面（先端面）に接合される流路ユニット２１等を備えている。上記のケース１９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２０を収納するための収納空部２２が形成されている。振動子ユニット２０は、圧力発生手段の一種として機能する圧電素子２３と、この圧電素子２３が接合される固定板２４と、圧電素子２３に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル２５とを備えている。圧電素子２３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素子である。

流路ユニット２１は、流路形成基板２６の一方の面にノズルプレート２７を、流路形成基板２６の他方の面に振動板２８をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット２１には、リザーバー２９（共通液室）と、インク供給口３０と、圧力室３１と、ノズル３３とを設けている。そして、インク供給口３０から圧力室３１を経てノズル３３に至る一連のインク流路が、各ノズル３３に対応して形成されている。

上記ノズルプレート２７は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル３３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２７には、記録用紙１４の搬送方向に直行する方向に複数配列されたノズル３３からなるノズル列３４（ノズル群）が、搬送方向に複数並設されている。本実施形態における記録ヘッド２は、図１に示すように、搬送方向の上流側から下流側に向けて第１のノズル列３４ａ、第２のノズル列３４ｂ、第３のノズル列３４ｃ、および第４のノズル列３４ｄの合計４列のノズル列３４を備えている。これらのノズル列３４ａ〜３４ｄは、それぞれ複数のノズル３３が記録用紙１４の最大幅以上の長さに亘って配列されて構成されている。そして、記録ヘッド２は、これらのノズル３３（ノズル列３４）が形成されたノズル面を記録用紙１４に向け、且つノズル面と記録用紙１４との間に僅かな間隙を形成した状態で配設されている。

上記振動板２８は、金属製の支持板の表面に樹脂フィルムを弾性体膜としてラミネートした複合板材である。この振動板２８には、圧力室３１の容積を変化させるダイヤフラム部３６が設けられている。ダイヤフラム部３６は、エッチング加工等によって支持板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３６は、圧電素子２３の自由端部の先端面が接合される島部３７と、この島部３７を囲む薄肉弾性部３８とからなる。そして、上記の島部３７には圧電素子２３の先端面が接合されているので、この圧電素子２３の自由端部を伸縮させることで圧力室３１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３１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３３からインクを噴射させる。

図４は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図である。本実施形態におけるプリンター１は、搬送機構１６、エンコーダー１７、および記録ヘッド２等のプリントエンジン４１と、プリンターコントローラー４０とを有する。

プリンターコントローラー４０は、プリンターの各部の制御を行う制御ユニットである。本実施形態におけるプリンターコントローラー４０は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部４２と、制御部４４と、記憶部４３と、駆動信号生成部４５と、を有する。外部インターフェース部４０は、外部装置からプリンター１へ印刷データや印刷命令を送ったり、プリンター１の状態情報を外部装置側に出力したりする際にプリンターの状態データの送受信を行う。制御部４４は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置である。記憶部４３は、制御部４４のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。制御部４４は、記憶部４３に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における制御部４４は、外部装置からの印刷データに基づき、記録動作時にどのノズル列３４のどのノズル３３からどのタイミングでインクを噴射させるかを示す噴射データを生成し、当該噴射データを記録ヘッド２のヘッド制御部４６に送信する。駆動信号生成部４５（駆動波形生成手段）は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて、アナログの信号を生成し、当該信号を増幅して図４に示す駆動信号（駆動パルス）を生成する。

図５は、駆動信号生成部４５が発生する駆動パルスの構成の一例を説明する波形図である。駆動パルスは、上記のエンコーダーパルスＥＰに基づいて生成されるラッチ信号ＬＡＴにより規定される単位周期Ｔごとに駆動信号生成部４５から繰り返し生成される。単位周期Ｔは、記録用紙１４に印刷する画像等の１画素分に対応する。本実施形態においては、図５（ａ）に示す第１の噴射駆動パルスＤＰ１（本発明における第１の駆動波形に相当。）、図５（ｂ）に示す第２の噴射駆動パルスＤＰ２（本発明における第２の駆動波形に相当。）、および、図５（ｃ）に示す第３の噴射駆動パルスＤＰ３（本発明における第３の駆動波形に相当。）の３種類の噴射駆動パルスＤＰ３がそれぞれ発生される。そして、印刷処理中において記録用紙１４上の記録領域に１行分（１ラスター分）のドットパターンを形成するとき、各圧力室３１に設けられている圧電素子２３には、これらの駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３のうち何れか１つが選択的に印加される。なお、噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の形状は例示したものには限られず、ノズル３３から噴射するインクの量等に応じて種々の波形のものを採用することができる。また、これらの駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３は、互いに干渉しないように発生可能であれば同一の駆動信号内に含まれる構成であってもよい。

噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３は、いずれもノズル３３からインクを噴射させるための駆動パルス（本発明における駆動波形に相当）であり、予備膨張部ｐ１、膨張ホールド部ｐ２、収縮部ｐ３、収縮ホールド部ｐ４、および復帰膨張部ｐ５をそれぞれ備えている。予備膨張部ｐ１は、圧力室３１を基準電位Ｖｂに対応する基準容積（初期容積）から膨張容積まで膨張させるべく圧電素子２３を変位させる波形要素であり、膨張ホールド部ｐ２は、圧力室３１の膨張容積を維持させる波形要素である。また、収縮部ｐ３は、圧力室３１を膨張容積から基準容積よりも小さい収縮容積まで収縮させてノズル３３からインクを噴射させるように圧電素子２３を変位させる波形要素であり、収縮ホールド部ｐ４は、圧力室３１の収縮容積を維持させる波形要素である。そして、復帰膨張部ｐ５は、圧力室３１を収縮容積から基準容積まで復帰させるべく圧電素子２３を変位させる波形要素である。

ここで、プリンター１の通常の設計においては、同一のノズル３３から連続してインクを噴射させたときの残留振動の影響ができるだけ生じにくいような駆動パルスの発生タイミング（すなわち、液体の噴射タイミング）および記録用紙１４の搬送速度に調整されている。ところが、ユーザーによっては、例えば、印刷処理速度をより高めるために搬送速度を上げる等、通常の設計とは異なる設定で印刷が行われる場合がある。そして、本実施形態における駆動信号生成部４５は、記録用紙１４の搬送に応じて出力されるエンコーダーパルスＥＰに基づくラッチ信号ＬＡＴの受信を条件に駆動信号（駆動パルス）を出力する構成であるため、タイミングによっては、上記のように残留振動による悪影響により、インクの噴射が不安定となる場合がある。具体的には、例えば、ある周期でインクを噴射した後の残留振動に対し、その次の周期でインクを噴射する際に生じる圧力振動が極端に強めあったり弱めあったりするタイミングとなる場合に、ノズル３３から噴射されるインクの飛翔速度、飛翔方向、液量が目標値から変化する。その結果、記録用紙１４に記録された画像等に筋や色ムラ等が生じて画質が低下してしまう。このような問題に鑑み、本発明に係るプリンター１では、記録用紙１４の搬送速度に応じて、上記の噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を選択的に圧電素子２３に印加させることで、上記不具合を低減していることに特徴を有している。以下、この点について説明する。

図５（ａ）に示す第１の駆動パルスＤＰ１は、通常の設計において設定された搬送速度（以下、適宜、基準搬送速度と称する。）で印刷処理が行われる場合に波形の構成要素や電圧等のパラメーターが最適化された駆動パルスである。ＬＡＴ信号から第１の駆動パルスＤＰ１の始端（予備膨張部ｐ１の始端）までの時間はΔｔ１に設定されている。このΔｔ１は、基準搬送速度でインクを連続して噴射する際に、噴射されるインクの飛翔速度や液量等が、設計上の目標値から極端に変動するようなことなく安定するような噴射タイミングとなるように設定されている。そして、ＬＡＴ信号に対してΔｔ１後に発生される第１の噴射駆動パルスＤＰ１によりインクが噴射されるタイミングが、本発明における第１の噴射タイミングである。一方、図５（ｂ）に示す第２の駆動パルスＤＰ２は、単位周期Ｔにおいて第１の駆動パルスＤＰ１よりも早いタイミングで発生される駆動パルスである。ＬＡＴ信号から第２の駆動パルスＤＰ２の始端までの時間Δｔ２は、Δｔ１よりも短い値に設定されている。そして、ＬＡＴ信号に対してΔｔ２後に発生される第２の噴射駆動パルスＤＰ２によりインクが噴射されるタイミングが、本発明における第２の噴射タイミングである。同様に、図５（ｃ）に示す第３の駆動パルスＤＰ３は、単位周期Ｔにおいて第１の駆動パルスＤＰ１よりも遅いタイミングで発生される駆動パルスであり、ＬＡＴ信号から第３の駆動パルスＤＰ３の始端までの時間Δｔ３は、Δｔ１よりも長い値に設定されている。そして、ＬＡＴ信号に対してΔｔ３後に発生される第３の噴射駆動パルスＤＰ３によりインクが噴射されるタイミングが、本発明における第３の噴射タイミングである。

これらの噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３は、互いに電圧（最低電位から最高電位までの電位差）が異なるように設定されている。具体的には、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の電圧Ｖｄ１に比べて、第２の噴射駆動パルスＤＰ２の電圧Ｖｄ２は低く設定されている。また、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の電圧Ｖｄ１に比べて、第３の噴射駆動パルスＤＰ３の電圧Ｖｄ３は高く設定されている。すなわち、これらの噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の電圧は、Ｖｄ２＜Ｖｄ１＜Ｖｄ３の関係となっている。噴射駆動パルスの電圧が高いほど、ノズル３３から噴射されるインクの飛翔速度Ｖｍは増加し、噴射駆動パルスの電圧が低いほど、ノズル３３から噴射されるインクの飛翔速度Ｖｍは低下する。したがって、第２の噴射駆動パルスＤＰ２は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の場合よりもノズル３３から噴射されるインクの飛翔速度が低下するように設定された駆動波形であり、第３の噴射駆動パルスＤＰ３は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の場合よりもノズル３３から噴射されるインクの飛翔速度が高まるように設定された駆動波形である。

図６は、記録処理（印刷処理）における駆動パルスの選択制御について説明するフローチャートである。また、図７は、駆動パルスの選択例について説明するタイミングチャートである。なお、図７（ａ）は、記録処理において連続する周期Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２でそれぞれ第１の噴射駆動パルスＤＰ１を用いた場合に噴射が不安定とならないとき（例えば、基準搬送速度での記録処理のとき）の駆動パルスの選択パターンを示している。また、図７（ｂ）は、基準搬送速度とは異なる搬送速度での記録処理において連続する周期Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２で第１の噴射駆動パルスＤＰ１を連続して用いた場合に噴射が不安定となるときの選択パターンを示している。なお、図７（ａ）と図７（ｂ）とで、便宜上、ＬＡＴ信号の発生間隔を揃えているが、両者で搬送速度が異なる場合、実際にはＬＡＴ信号の間隔も異なる。例えば、図７（ａ）の場合よりも図７（ｂ）における搬送速度が速ければ、図７（ｂ）におけるＬＡＴ信号の間隔は図７（ａ）のものよりも狭くなり、図７（ａ）の場合よりも図７（ｂ）における搬送速度が遅ければ、図７（ｂ）におけるＬＡＴ信号の間隔は図７（ａ）のものよりも広くなる。

記録用紙１４を搬送機構１６によって順次搬送させながら画像等の記録処理を行う場合、記録用紙１５の搬送量がエンコーダー１７によって検出され、その検出信号であるエンコーダーパルスＥＰが制御部４４に送信される。制御部４４は、このエンコーダーパルスＥＰに基づいて搬送速度を検出する（ステップＳ１）。また、制御部４４は、この搬送速度に基づき、次にインクの噴射が行われるタイミングを推定する（ステップＳ２）。具体的には、例えば、搬送速度および一周期分の搬送量に基づいて次の周期のＬＡＴ信号が生成されるタイミングを予測し、このＬＡＴ信号からその周期における第１の噴射駆動パルスＤＰ１の始端までの時間Δｔ１後に次のインクの噴射タイミングが到来すると予測する。

続いて、制御部４４は、次のインクの噴射タイミングが、噴射不安定となるタイミングか否かを判定する（ステップＳ３）。すなわち、今回周期Ｔｎにおけるインクの噴射により生じたメニスカスの残留振動との関係で、次回周期Ｔｎ＋１における第１の噴射駆動パルスＤＰ１によってインクを噴射させたときに噴射特性が目標値から著しく変動するか否かを判定する。そして、次回周期Ｔｎ＋１における第１の噴射駆動パルスＤＰ１によってインクを噴射させたときに不安定とならない（あるいは基準搬送速度で記録処理が行われている）と判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ４に進み、制御部４４は、ヘッド制御部４７に対し、次回周期Ｔｎ＋１において第１の噴射駆動パルスＤＰ１を選択して圧電素子２３に印加する制御を行わせる（図７（ａ））。一方、次回周期Ｔｎ＋１における第１の噴射駆動パルスＤＰ１によってインクを噴射させたときに不安定となる（周期Ｔｎの第１の噴射駆動パルスＤＰ１と周期Ｔｎ＋１の第１の噴射駆動パルスＤＰ１との間隔が噴射不安定となる間隔である）と判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ５に進み、制御部４４は、ヘッド制御部４７に対し、次回周期Ｔｎ＋１において第２の噴射駆動パルスＤＰ２または第３の噴射駆動パルスＤＰ３の何れかを選択して圧電素子２３に印加する制御を行わせる。図７（ｂ）の例において、周期Ｔｎ＋１では、第２の噴射駆動パルスＤＰ２を選択することで、周期Ｔｎの第１の噴射駆動パルスＤＰ１と周期Ｔｎ＋１の第２の噴射駆動パルスＤＰ２との間隔が、噴射安定となる間隔となり、周期Ｔｎ＋１における噴射が不安定となることが防止される。なお、噴射不安定となることを抑制できるのであれば、第３の噴射駆動パルスＤＰ３を選択してもよい。

同様に、周期Ｔｎ＋１の第２の噴射駆動パルスＤＰ２でインクを噴射させた後、次の周期Ｔｎ＋２において第１の噴射駆動パルスＤＰ１でインクを噴射させた場合にインクの噴射が不安定となる場合（周期Ｔｎ＋１の第２の噴射駆動パルスＤＰ２と周期Ｔｎ＋２の第１の噴射駆動パルスＤＰ１との間隔が噴射不安定となる間隔の場合）、周期Ｔｎ＋２では、噴射が不安定となるタイミングを避けるような噴射駆動パルスが選択される。ここで、記録用紙１４の搬送速度は一定であることから、ＬＡＴ信号の発生周期も一定である、このため、例えば、周期Ｔｎ＋１で第２の噴射駆動パルスＤＰ２が選択されてインクが噴射された後、仮に次の周期Ｔｎ＋２で再度第２の噴射駆動パルスＤＰ２が選択されると噴射不安定となる。つまり、複数の周期に亘って同じ駆動パルスが連続して選択されると噴射が不安定となる。このため、周期Ｔｎ＋１で第２の噴射駆動パルスが選択された場合、続く周期Ｔｎ＋２では、第２の噴射駆動パルスＤＰ２とは異なる第３の噴射駆動パルスＤＰ３を選択することで、噴射が不安定となるタイミングを避けることができる。すなわち、第２の噴射駆動パルスＤＰ２または第３の噴射駆動パルスＤＰ３の何れかを選択する場合において、これらの駆動パルスのうち前回選択した駆動波形とは異なる駆動パルスを選択する。要は、今回噴射時におけるＬＡＴ信号に対する噴射タイミングを、前回噴射時におけるＬＡＴ信号に対する噴射タイミングとは異ならせるようにすればよい。なお、例えば、周期Ｔｎ＋１で第２の噴射駆動パルスが選択された場合において、これに続く周期Ｔｎ＋２では、噴射不安定となることを抑制できるのであれば、第１の噴射駆動パルスＤＰ１を選択してもよい。

ここで、図８は、所定の周期で噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３をそれぞれ選択したときの噴射タイミングと、噴射されたインクの飛翔方向を説明する模式図である。なお、矢印で示す方向が記録用紙１４の搬送方向である。また、Ｘは実際のインク着弾位置、Ｘａは第１の噴射駆動パルスＤＰ１によりインクが噴射されるタイミングにおける着弾予定位置、Ｘｂは第２の噴射駆動パルスＤＰ３によりインクが噴射されるタイミングにおける着弾予定位置、Ｘｃは第３の噴射駆動パルスＤＰ３によりインクが噴射されるタイミングにおける着弾予定位置をそれぞれ示している。同図において、第１の噴射駆動パルスＤＰ１が選択された場合、着弾予定位置がＸａで示す位置にあるときノズル３３からインクが噴射されて記録用紙１４に向けてインクが飛翔し、着弾予定位置がＸで示す位置に移動してきた時点で着弾する。

また、第２の噴射駆動パルスＤＰ２が選択された場合、着弾予定位置がＸａよりも上流側となるＸｂで示す位置にあるタイミングでノズル３３からインクが噴射される。上記のように、第２の噴射駆動パルスＤＰ２は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の場合と比較してインクの飛翔速度が低下するように設定されているので、インクが噴射されてから記録用紙１４に着弾するまでの飛翔時間が長くなり、その分、インクが着弾するまでの記録用紙１４の搬送距離も長くなる。このため、着弾予定位置がＸｂにあるタイミングで第２の噴射駆動パルスＤＰ２により噴射されたインクは、着弾予定位置が概ねＸに移動してきた時点で記録用紙１４上に着弾する。同様に、第３の噴射駆動パルスＤＰ３が選択された場合、着弾予定位置がＸａよりも下流側となるＸｃで示す位置にある時点でノズル３３からインクが噴射される。第３の噴射駆動パルスＤＰ３は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の場合と比較してインクの飛翔速度が増加するように設定されているので、インクが噴射されてから記録用紙１４に着弾するまでの飛翔時間が短くなり、その分、インクが着弾するまでの記録用紙１４の搬送距離も短くなる。このため、着弾予定位置がＸｃにあるタイミングで第３の噴射駆動パルスＤＰ３により噴射されたインクは、着弾予定位置が概ねＸに移動してきた時点で記録用紙１４上に着弾する。

このように、本発明に係るプリンター１では記録用紙１４の搬送速度の搬送速度に応じて、上記の噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を選択的に圧電素子２３に印加させることで、搬送速度が通常の設計の設定速度とは異なる場合においても、噴射されるインクの飛翔速度や量（重量・体積）等の噴射特性が、インク噴射後の残留振動に起因して著しく変動することが抑制される。これにより、記録用紙１４に対するインクの着弾位置ずれやドットの大きさのばらつきを抑制することが可能となる。また、本実施形態においては、第２の噴射駆動パルスＤＰ２は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の場合と比較して噴射されるインクの飛翔速度が低下するように設定され、第３の噴射駆動パルスＤＰ３は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の場合と比較して噴射されるインクの飛翔速度が増加するように設定されたので、不安定噴射を避けるべくインクの噴射タイミングを異ならせたとしても、記録用紙１４に対する着弾位置ずれを抑制することが可能となる。

次に、複数のノズル列３４ａ〜３４ｄを有する記録ヘッド２において、これらのノズル列３４を同時に駆動した場合のクロストークの抑制について説明する。本実施形態における記録ヘッド２は、複数のノズル列３４が比較的近接した状態で設けられており、しかもノズル列３４を構成するノズル３３の数が、所謂シリアルプリンターの場合と比較して多くなっている。このため、ノズル列３４の多数のノズル３３を同時に駆動したときに生じる振動（圧電素子２３の駆動によって生じる振動）がより大きくなる傾向にある。そして、隣り合うノズル列３４同士で同時にインクを噴射させた場合、これらの振動が相互に伝達してインクの噴射特性に悪影響を及ぼす所謂クロストークが生じやすい。このため、本実施形態においては、ノズル列３４ａ〜３４ｄを例えば上流側からの並び順で奇数列（第１ノズル列３４ａ，第３ノズル列３４ｃ）と偶数列（第２ノズル列３４ｂ，第４ノズル列３４ｄ）に分類し、奇数のノズル列３４ａ，３３４ｃ（第１のノズル群に相当。）については駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の選択制御が行われ、偶数のノズル列３４ｂ，３３４ｄ（第２のノズル群に相当。）については、図９に示すように、駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３よりもタイミングをΔｄだけ一律遅らせた遅延駆動パルスＤＰ１′〜ＤＰ３′を用いて選択制御が行われる。図９（ａ）に示すように、第１の遅延駆動パルスＤＰ１′は、第１の噴射駆動パルスＤＰ１と同一の波形に設定され、当該第１の噴射駆動パルスＤＰ１に対しΔｔだけ遅延して発生される駆動パルスである。このΔｔは、例えば、１〔μｓ〕以上６〔μｓ〕以下の値に設定される。この範囲内であれば、記録処理に影響を及ぼすことなく（処理時間を延ばすことなく）、隣接ノズル列における噴射タイミングをずらすことが可能となる。同様に、第２の遅延駆動パルスＤＰ２′は、第２の噴射駆動パルスＤＰ２と同一の波形でΔｔだけ遅延して発生される駆動パルスであり、第３の遅延駆動パルスＤＰ３′は、第３の噴射駆動パルスＤＰ３と同一の波形でΔｔだけ遅延して発生される駆動パルスである。

そして、上記の駆動パルスの選択制御では、例えば、奇数列について第１の噴射駆動パルスＤＰ１が選択された場合、偶数列については第１の遅延駆動パルスＤＰ１′が選択される。同様に、奇数列について第２の噴射駆動パルスＤＰ２が選択された場合、偶数列については第２の遅延駆動パルスＤＰ２′が選択され、奇数列について第３の噴射駆動パルスＤＰ３が選択された場合、偶数列については第３の遅延駆動パルスＤＰ３′が選択される。このように、奇数列のインク噴射タイミングに対し、偶数列のインク噴射タイミングが異なるように時分割駆動の形で噴射制御が行われるので、搬送方向で隣り合うノズル列３４同士でインクの噴射が同時に噴射されることがなく、噴射時に発生する振動による噴射特性への悪影響（クロストーク）を低減することが可能となる。なお、勿論、偶数列を本発明における第１のノズル群とし、奇数列を本発明における第２のノズル群とする構成であってもよい。

なお、本発明は、上記した各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、上記実施形態においては、噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の電圧Ｖｄ１〜Ｖｄ２を異ならせることで、これらの駆動パルスにより噴射されるインクの飛翔速度がそれぞれで異なる構成を例示したが、これには限られない。例えば、噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の電圧を一定に揃える一方、ノズル３３からインクを噴射させるべく圧力室３１を収縮させるように圧電素子２３を駆動する収縮要素ｐ３の傾きを各噴射駆動パルスで異ならせることで、これらの駆動パルスにより噴射されるインクの飛翔速度がそれぞれで異なるように構成することも可能である。具体的には、第１の噴射駆動パルスＤＰ１の収縮要素ｐ３の傾きに対し、第２の噴射駆動パルスＤＰ２の収縮要素ｐ３の傾きを緩やかに設定する一方、第３の噴射駆動パルスＤＰ３の収縮要素ｐ３の傾きを急峻に設定してもよい。

なお、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素子２３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素子を採用することも可能である。この場合、上記実施形態で例示した駆動パルスＤＰ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。
また、圧力発生手段としては圧電素子には限らず、圧力室内に気泡を発生させる発熱素子や静電気力を利用して圧力室の容積を変動させる静電アクチュエーター等の各種圧力発生手段を用いる場合にも本発明を適用することができる。

そして、本発明は、駆動パルスを圧力発生手段に印加して駆動することにより液体流路内の液体を噴射する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、あるいは、着弾対象の一種である布帛（被捺染材）に対して液体噴射ヘッドからインクを着弾させて捺染を行う捺染装置にも適用することができる。

１…プリンター，２…記録ヘッド，３…搬送ベルト，１４…記録用紙，１６…搬送機構，１７…エンコーダー，２３…圧電素子，３１…圧力室，３３…ノズル，３４…ノズル列，４４…制御部，４５…駆動信号生成部

Claims (8)

1. 圧力発生手段に駆動波形を印加して駆動させることによってノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを備え、
   液体の着弾対象を搬送させながら前記液体噴射ヘッドのノズルから前記着弾対象に対して液体を噴射させる液体噴射処理を実行する液体噴射装置であって、
   前記着弾対象の搬送速度に応じて、液体噴射の周期を規定する基準信号に対して液体を噴射させるタイミングが互いに異なる複数の駆動波形を選択的に前記圧力発生手段に印加させることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記基準信号に対して第１の噴射タイミングに調整された第１の駆動波形と、前記基準信号に対して前記第１の噴射タイミングよりも早い第２の噴射タイミングに調整された第２の駆動波形と、前記基準信号に対して前記第１の噴射タイミングよりも遅い第３の噴射タイミングに調整された第３の駆動波形と、を選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記第２の駆動波形は、前記第１の駆動波形の場合と比較して、噴射される液体の飛翔速度が低下するように設定され、
   前記第３の駆動波形は、前記第１の駆動波形の場合と比較して、噴射される液体の飛翔速度が増加するように設定されたことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 今回噴射時における前記基準信号に対する噴射タイミングを、前回噴射時における前記基準信号に対する噴射タイミングとは異ならせることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記第２の駆動波形または前記第３の駆動波形の何れかを選択する場合において、これらの駆動波形のうち前回選択した駆動波形とは異なる駆動波形を選択することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記基準信号は、前記着弾対象の搬送に応じて生成されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置。
7. 前記液体噴射ヘッドは、複数のノズルからなる第１のノズル群と、当該第１のノズル群に対し前記着弾対象の搬送方向において隣り合う第２のノズル群と、を有し、
   前記第１のノズル群の液体噴射タイミングに対し、前記第２のノズル群の液体噴射タイミングを異ならせることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体噴射装置。
8. 圧力発生手段に駆動波形を印加して駆動させることによってノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを備え、
   液体の着弾対象を搬送させながら前記液体噴射ヘッドのノズルから前記着弾対象に対して液体を噴射させる液体噴射処理を実行する液体噴射装置の制御方法であって、
   前記着弾対象の搬送速度に応じて、液体噴射の周期を規定する基準信号に対して液体を噴射させるタイミングが互いに異なる複数の駆動波形を選択的に前記圧力発生手段に印加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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