JP6364772B2 - 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、駆動信号に含まれる駆動波形を圧力発生手段に印加することにより当該圧力発生手段を駆動させ、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ことで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相対移動させながらノズルから液体を噴射させて当該着弾対象に画像等の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、液体噴射ヘッドの移動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。

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（例えば、プリンターの場合、記録紙上で画像等が実際に記録される領域）に対してヘッド移動方向の外側に外れた領域で行い、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。ところが、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をできるだけ短くすべく、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（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、定速区間と加減速区間とで同一の駆動波形を用いて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がばらついてしまう。このため、定速区間と加減速区間とで駆動波形を変化させることで液体の着弾ばらつきを抑える構成も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

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、定速区間では、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）に調整されている。しかしながら、加減速区間では、液体噴射ヘッドの移動速度が一定でないため、駆動波形の発生タイミングも一定とならず、当該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、加減速区間における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、
当該液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して走査させながら液体噴射処理を実行する液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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、液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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、加減速区間において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。

さらに、上記構成において、前記基準信号は、前記液体噴射ヘッドの走査に応じて生成される構成を採用することができる。

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、
当該液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して走査させながら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、
前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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。
また、上記目的を達成するために提案される本発明の液体噴射装置は、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、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、
当該液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して走査させながら液体噴射処理を実行する液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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、
前記複数の駆動波形は、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、を有し、
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。
また、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、
当該液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して走査させながら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、
前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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、
前記複数の駆動波形は、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、を有し、
前記第２の駆動波形を、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し、
前記第３の駆動波形を、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したことを特徴とする。
本発明によれば、液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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（すなわち、基準信号からそれぞれの始端までの時間が互いに異なる）複数の駆動波形を選択的に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、加減速区間において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、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。

プリンターの内部構成を説明する斜視図である。 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。 記録ヘッドの移動速度の変化と、ラッチ信号ＬＡＴ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。 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、噴射されたインクの飛翔方向を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を記録用紙等の記録媒体６（着弾対象の一種）の幅方向、即ち、主走査方向に往復移動（相対移動）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媒体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。このプリンター１は、後述する紙送り機構８（図３）によって記録媒体６を順次搬送すると共に、記録媒体６に対してキャリッジ４に搭載された記録ヘッド２を主走査方向に相対移動させながら当該記録ヘッド２のノズル３０（図２参照）から液体の一種であるインクを噴射させて、記録媒体６上に当該インクを着弾させることにより画像等を記録する。なお、インクカートリッジ３がプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジ３のインクが供給チューブを通じて記録ヘッド２側に送られる構成を採用することもできる。

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、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の位置、移動速度（加速度）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。また、エンコーダーパルスのカウント数（すなわち、距離）と当該カウントに要した時間に基づき、移動速度および加速度を把握することができる。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）の走査位置等を認識しながら、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媒体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素子２０と、この圧電素子２０が接合される固定板２１と、圧電素子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。圧電素子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素子である。

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。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、圧電素子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。

そして、上記の島部３５には圧電素子２０の先端面が接合されているので、この圧電素子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の電気的な構成を説明するブロック図である。外部装置は、例えばコンピューター、デジタルカメラ、携帯電話機などの電子機器である。この外部装置は、プリンター１において記録紙等の記録媒体６に画像やテキストを印刷させるため、その画像等に応じた印刷データをプリンター１に送信する。本実施形態におけるプリンター１は、紙送り機構８、キャリッジ移動機構７、リニアエンコーダー１０、および記録ヘッド２等のプリントエンジン３９と、プリンターコントローラー３８とを有する。

プリンターコントローラー３８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３８は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部４０と、制御部４３と、記憶部４１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４３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４１は、制御部４３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４３は、記憶部４１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４３は、外部装置からの印刷データに基づき、記録動作時に記録ヘッド２のどのノズル３０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１５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４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、記録ヘッド２の走査に応じ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、例えば、記録媒体６に印刷する画像等の１画素分に対応する距離だけノズル３０が移動する間の期間に対応する。本実施形態においては、図４（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４（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４（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ヘッド２が記録媒体６上の記録領域に対応する区間で移動しているとき、各圧力室２８に設けられている圧電素子２０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３０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３０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２８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２０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２８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２８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３０からインクを噴射させるように圧電素子２０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２８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２８を収縮容積から基準容積まで復帰させるべく圧電素子２０を変位させる波形要素である。

ここで、図５は、記録ヘッド２の移動速度の変化と、ラッチ信号ＬＡＴ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。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媒体６上の記録領域（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く、なおかつ一定でないため、これに基づくエンコーダーパルスＥＰの発生間隔が一定ではない。そして、駆動信号生成部４５は、この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ＤＰ）を出力する構成であるため、駆動信号の発生周期も加減速区間では一定ではない。このため、加減速区間において定速区間の場合と同じ駆動パルスを用いてインクの噴射を行った場合、インク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、続いて行われる液インクの噴射が不安定となる場合があった。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３０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、記録媒体６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、記録ヘッド２の移動速度に応じて、上記の噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を選択的に圧電素子２０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４（ａ）に示す第１の駆動パルスＤＰ１は、定速区間および加減速区間で発生される。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、定速区間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４（ｂ）に示す第２の駆動パルスＤＰ２は、加減速区間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。すなわち、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。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４（ｃ）に示す第３の駆動パルスＤＰ３は、加減速区間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。すなわち、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。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３０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３０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３０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３０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、減速区間において第１の噴射駆動パルスＤＰ１を用いてインクを噴射させる場合でも噴射が不安定とならない場合の選択パターンを示している。また、図７（ｂ）は、減速区間において第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る場合の選択パターンの一例を示している。なお、図７に示すように、減速区間においては、ＬＡＴ信号の発生間隔は次第に長くなる。これに対し、定速区間においては、ＬＡＴ信号は等間隔で発生され、加速区間においては、ＬＡＴ信号の発生間隔は次第に短くなる。

記録媒体６に対してキャリッジ４に搭載された記録ヘッド２を走査させながら画像等の記録処理を行う場合、キャリッジ４の主走査方向の位置がリニアエンコーダー１０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が制御部４３に送信される。制御部４３は、このエンコーダーパルスに基づいてキャリッジ４の移動速度（加速度）を検出する（ステップＳ１）。また、制御部４３は、この移動速度に基づき、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、キャリッジ４の移動速度（加速度）と一周期分のキャリッジ４の移動距離（例えば、１／３６０インチ）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４３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（あるいはキャリッジ４が定速区間を移動している）と判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ４に進み、制御部４３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２０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と判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ５に進み、制御部４３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２０に印加する制御を行わせる。具体的に説明すると、例えば、図７（ｂ）に示すように、周期Ｔｎの第１の噴射駆動パルスＤＰ１でインクを噴射させた後、次の周期Ｔｎ＋１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、すなわち、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の場合、この噴射不安定となるタイミングからずらしたタイミングで噴射を行うように、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が選択される。すなわち、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る。これにより、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。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、すなわち、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、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。なお、ステップＳ５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の何れかを選択するかについては、本実施形態で例示したパターンには限られず、噴射不安定となるタイミングから外れるようにＬＡＴ信号からの駆動パルスの発生タイミングを早めたり又は遅くしたりすればよい。

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、矢印で示す方向がキャリッジ４に搭載された記録ヘッド２の走査方向（進行方向）である。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、Ａで示す位置でノズル３０からインクが噴射されて記録媒体６に向けてインクが飛翔する。ノズル３０から噴射されたインクは、記録ヘッド２（キャリッジ４）の移動による慣性力の作用により記録媒体６に対して斜めに飛翔し、記録媒体６上のＸで示す位置に着弾する。また、第２の噴射駆動パルスＤＰ２が選択された場合、Ａのときよりも早いタイミングとなるＢで示す位置でノズル３０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媒体６に着弾するまでの飛翔時間が長くなり、その分、インクの主走査方向の移動距離も長くなる。このため、第２の噴射駆動パルスＤＰ２によりＢの位置で噴射されたインクは、第１の噴射駆動パルスＤＰ１によりＡの位置で噴射されたインクの着弾位置Ｘに近い位置で記録媒体６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、Ａのときよりも遅いタイミングとなるＣで示す位置でノズル３０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媒体６に着弾するまでの飛翔時間が短くなり、その分、インクの主走査方向の移動距離も短くなる。このため、第３の噴射駆動パルスＤＰ３によりＣの位置で噴射されたインクは、記録媒体６上の着弾位置Ｘに近い位置で着弾する。

このように、本発明に係るプリンター１では、加速区間または減速区間における記録ヘッド２の移動速度に応じて、上記の噴射駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３を選択的に圧電素子２０に印加させることで、加減速区間において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、記録媒体６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、記録媒体６に対する着弾位置ずれを抑制することが可能となる。

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３０からインクを噴射させるべく圧力室２８を収縮させるように圧電素子２０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，４…キャリッジ，７…キャリッジ移動機構，２０…圧電素子，２８…圧力室，３０…ノズル，４３…制御部，４５…駆動信号生成部

Claims (3)

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、
   当該液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して走査させながら液体噴射処理を実行する液体噴射装置であって、
   前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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、
   前記複数の駆動波形は、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、を有し、
   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液体噴射装置。
2. 前記基準信号は、前記液体噴射ヘッドの走査に応じて生成されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 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、
   当該液体噴射ヘッドを液体の着弾対象に対して走査させながら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、
   前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて、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、
   前記複数の駆動波形は、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、を有し、
   前記第２の駆動波形を、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し、
   前記第３の駆動波形を、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したことを特徴とする液体噴射装置の制御方法。

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