JP6365005B2 - 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、駆動信号を圧電素子に印加することにより当該圧電素子を駆動させて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。

このような液体噴射装置では、液体の噴射を実行中においてはノズルが大気に晒されている。このため、ノズルを通じて液体の溶媒成分が蒸発し易い。そして、溶媒成分が蒸発してしまうとノズル付近で液体の増粘が生じ、液滴の噴射に支障を来す虞がある。この液体の増粘を低減すべく種々の対策が講じられている。例えば、上記のインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターと称する。）を例に挙げると、まず、記録ヘッドが噴射を行わない待機状態では、ノズル面をキャップ部材で封止してノズルからの溶媒蒸発を抑えている。また、記録動作を一定時間行う毎にフラッシング動作、即ちインク滴の空噴射（捨て撃ち）動作を行い、増粘インクを記録ヘッドの外に排出している。さらに、印刷処理（印刷データおよび印刷命令を受けて実行される液体噴射処理）の実行中においてインクを噴射させないノズルについては、当該ノズルに対応する圧力発生手段（例えば、圧電振動子）に振動駆動パルスを印加して、ノズルにおけるメニスカスや当該ノズルに通じる圧力室内のインクを噴射させない程度に振動させている。即ち、メニスカスを微振動させることでインクを攪拌し、インク増粘を抑えている。そして、この微振動動作は、印刷処理中において記録紙等の記録媒体（液体の着弾対象）に対してインクの噴射を行う領域（記録領域）から外れた領域（記録領域外）に記録ヘッドが移動した際にも実行される（例えば、特許文献１参照。）。以下、適宜、印刷処理において記録ヘッドが記録領域内でインクの噴射を実行する期間で行われる振動動作を印字内微振動、印刷処理において記録ヘッドが記録領域外に位置してインクの噴射が行われない期間で行われる微振動動作を印字外微振動と称する。

特開2003-039701号公報

一般的なプリンターでは、記録領域内における駆動信号の基準電位、および、記録領域外における駆動信号（印字外微振動を実行するための振動駆動パルスを含む駆動信号）の基準電位、すなわち、駆動信号に含まれる駆動パルスの電位変化の基点となる電位は同電位に揃えられる。しかしながら、この構成では、記録領域外においても少なくとも当該基準電位が圧力発生手段に継続して印加されるので、その分、消費電力が大きくなるという問題があった。これに対し、記録領域外で圧力発生手段に対して駆動信号を印加しない（印加電位を０）とすれば、印字外微振動が行われないため、インクの増粘を抑制することが困難になる上、印加電位が０の状態から印刷の実行・再開（インクの噴射の実行）に円滑に移行することが困難（インクの噴射が可能となる状態になるまでのタイムラグが必要）になる問題があった。

なお、このような問題は、インクを噴射する記録ヘッドを搭載したインクジェット式記録装置だけではなく、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることによりノズルから液体を噴射させる他の液体噴射装置においても同様に存在する。

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、消費電力を抑えることが可能な液体噴射装置、および、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、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動させる駆動信号を発生する駆動信号生成部と、
を備え、
前記駆動信号生成部は、着弾対象に対して液体の噴射を実行させる期間で前記圧力発生手段に印加される第１の駆動信号と、前記着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間で前記圧力発生手段に印加される第２の駆動信号と、を発生可能であり、
前記第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも前記第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位が低く設定されたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位が低く設定されたので、第２の駆動信号の全体的な電位が低減され、これにより、着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間での消費電力を低減することが可能となる。その結果、液体噴射装置の省電力化に寄与することができる。また、着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間では少なくとも０では無い第２基準電位が各圧電素子に印加されるので、駆動信号が印加されない（印加電位が０）場合と比較して、液体噴射を休止している状態から液体噴射動作へと円滑に移行することが可能となる。

上記構成において、前記第２の駆動信号は、前記第２の基準電位から電位が変化する駆動パルスを含み、
前記駆動パルスは、前記第２の基準電位から該第２の基準電位よりも高い電位まで変化する第１の波形部と、該電位から前記第２の基準電位まで変化する第２の波形部と、を有する構成を採用することが望ましい。
また、この構成において前記第２の駆動信号における前記駆動パルスは、前記ノズルから液体を噴射させない程度に前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる振動駆動パルスである構成を採用することができる。
さらに、この構成において前記第２の基準電位は、設計上で設定可能な範囲における最低電位に設定することが望ましい。

上記構成によれば、駆動パルスは、第２の基準電位から該第２の基準電位よりも高い電位まで変化する第１の波形部と、該電位から前記第２の基準電位まで変化する第２の波形部と、を有する構成とされることで、基準電位よりも高い電位に変化する、上（第２の基準電位に対して高電位側）に凸状の波形となっているので、第２の基準電位を駆駆動信号生成部の仕様・設計上で設定可能な範囲における最低限の値に設定することができる。このため、消費電力をより低減することが可能となる。

上記構成において、前記第１の駆動信号は、前記第１の基準電位から電位が変化して前記ノズルから液体を噴射させる噴射駆動パルス、および、前記第１の基準電位から電位が変化して前記ノズルから液体を噴射させない程度に前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる噴射期間内振動駆動パルスを含み、
前記噴射期間内振動駆動パルスは、前記第１の基準電位から正極側に電位が変化するパルス、または、前記第１の基準電位から負極側に電位が変化するパルスであ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、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動させる駆動信号を発生する駆動信号生成部と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
着弾対象に対して液体の噴射を実行させる期間で前記圧力発生手段に印加される第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも、前記着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間で前記圧力発生手段に印加される第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位を低く設定す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は、以下の構成を備えたものであってもよい。
すなわち、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、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動させる駆動信号を発生する駆動信号生成部と、
を備え、
前記駆動信号生成部は、着弾対象に対して液体の噴射を実行させる期間で前記圧力発生手段に印加される第１の駆動信号と、前記着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間で前記圧力発生手段に印加される第２の駆動信号と、液体噴射ヘッドが加速又は減速する加減速期間で前記圧力発生手段に印加される第３の駆動信号と、を発生可能であり、
前記第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも前記第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位が低く設定され、
前記第３の駆動信号における電位変化の基準となる第３の基準電位が前記第１の基準電位と前記第２の基準電位との間の電位に設定されたことを特徴とする。
本発明によれば、第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位が低く設定されたので、第２の駆動信号の全体的な電位が低減され、これにより、着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間での消費電力を低減することが可能となる。その結果、液体噴射装置の省電力化に寄与することができる。また、着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間では少なくとも０では無い第２基準電位が各圧電素子に印加されるので、駆動信号が印加されない（印加電位が０）場合と比較して、液体噴射を休止している状態から液体噴射動作へと円滑に移行することが可能となる。
上記構成において、前記第２の駆動信号は、前記第２の基準電位から電位が変化する駆動パルスを含み、
前記駆動パルスは、前記第２の基準電位から該第２の基準電位よりも高い電位まで変化する第１の波形部と、該電位から前記第２の基準電位まで変化する第２の波形部と、を有する構成を採用することが望ましい。
また、この構成において前記第２の駆動信号における前記駆動パルスは、前記ノズルから液体を噴射させない程度に前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる振動駆動パルスである構成を採用することができる。
さらに、この構成において前記第２の基準電位は、設計上で設定可能な範囲における最低電位に設定することが望ましい。
上記構成によれば、駆動パルスは、第２の基準電位から該第２の基準電位よりも高い電位まで変化する第１の波形部と、該電位から前記第２の基準電位まで変化する第２の波形部と、を有する構成とされることで、基準電位よりも高い電位に変化する、上（第２の基準電位に対して高電位側）に凸状の波形となっているので、第２の基準電位を駆駆動信号生成部の仕様・設計上で設定可能な範囲における最低限の値に設定することができる。このため、消費電力をより低減することが可能となる。
上記構成において、前記第１の駆動信号は、前記第１の基準電位から電位が変化して前記ノズルから液体を噴射させる噴射駆動パルス、および、前記第１の基準電位から電位が変化して前記ノズルから液体を噴射させない程度に前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる噴射期間内振動駆動パルスを含み、
前記噴射期間内振動駆動パルスは、前記第１の基準電位から正極側に電位が変化するパルス、または、前記第１の基準電位から負極側に電位が変化するパルスである構成を採用することができる。
さらに、本発明の液体噴射装置の制御方法は、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動させる駆動信号を発生する駆動信号生成部と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
着弾対象に対して液体の噴射を実行させる期間で前記圧力発生手段に印加される第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも、前記着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間で前記圧力発生手段に印加される第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位を低く設定し、
液体噴射ヘッドが加速又は減速する加減速期間で前記圧力発生手段に印加される第３の駆動信号における電位変化の基準となる第３の基準電位を、前記第１の基準電位と前記第２の基準電位との間の電位に設定することを特徴とする。

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。 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断面図である。 駆動信号の構成を説明する波形図である。 印刷処理における駆動信号の発生タイミングを示すタイミングチャートである。

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の電気的な構成を説明するブロック図、図２は、プリンター１の内部構成を説明する斜視図である。外部装置２は、例えばコンピューター、デジタルカメラ、携帯情報端末機などの電子機器である。この外部装置２は、プリンター１と無線又は有線で電気的に接続されており、プリンター１において記録紙等の記録媒体Ｓ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、プリンターコントローラー７とプリントエンジン１３とを有する。本実施形態における記録ヘッド６は、インクカートリッジ１７（液体供給源）を搭載したキャリッジ１６の底面側に取り付けられている。そして、当該キャリッジ１６は、キャリッジ移動機構４によってガイドロッド１８に沿って往復移動可能に構成されている。すなわち、プリンター１は、紙送り機構３によって記録紙等の記録媒体Ｓ（着弾対象の一種）を順次搬送すると共に、記録媒体に対して記録ヘッド６を記録媒体Ｓの幅方向（主走査方向）に相対移動させながら当該記録ヘッド６のノズル２５（図３等参照）からインクを噴射させて、記録媒体Ｓ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１７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１７のインクが供給チューブを通じて記録ヘッド６側に送られる構成を採用することもできる。

プリンターコントローラー７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７は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部８と、制御部９と、記憶部１０と、駆動信号生成部１１と、を有する。インターフェース部８は、外部装置２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２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９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１０は、制御部９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９は、記憶部１０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９は、外部装置２からの印刷データに基づき、記録動作時にどのノズル２５からどのタイミングでインクを噴射させるかを示すドットパターンデータ（階調情報）を生成し、当該ドットパターンデータを記録ヘッド６のヘッド制御部に送信する。駆動信号生成部１１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に示すような駆動信号ＣＯＭ（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）を生成する。

次に、プリントエンジン１３について説明する。このプリントエンジン１３は、図１に示すように、紙送り機構３、キャリッジ移動機構４、リニアエンコーダー５、及び、記録ヘッド６等を備えている。キャリッジ移動機構４は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド６が取り付けられたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を、タイミングベルト等を介して走行させる駆動モーター（例えば、ＤＣモーター）等からなり（図示せず）、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド６を主走査方向に移動させる。紙送り機構３は、紙送りモーター及び紙送りローラー等からなり、記録媒体Ｓをプラテン上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダー５は、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド６の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報としてプリンターコントローラー７に出力する。プリンターコントローラー７の制御部９は、リニアエンコーダー５側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド６の走査位置（現在位置）を把握することができる。また、制御部９は、当該エンコーダーパルスに基づいて、後述する駆動信号ＣＯＭの発生タイミングを規定するタイミング信号（ラッチ信号ＬＡＴ）を発生させる。

図３は、記録ヘッド６の内部構成を説明する要部断面図である。
本実施形態における記録ヘッド６は、ノズルプレート２１、流路基板２２、および、圧電素子２３等から概略構成され、これらの部材を積層した状態でケース２４に取り付けられている。ノズルプレート２１は、所定のピッチで複数のノズル２５が列状に開設された板状の部材である。本実施形態では、並設された複数のノズル２５から構成されるノズル列がノズルプレート２１に２つ並設されている。

本実施形態における流路基板２２は、シリコン単結晶基板からなる板材である。この流路基板２２には、複数の圧力室２６が異方性エッチングによってノズル列方向に並べて形成され、これらの圧力室２６により圧力室列が構成されている。圧力室２６は、圧力室並設方向に対して交差する方向に長尺な空部である。各圧力室２６は、ノズルプレート２１の各ノズル２５に一対一に対応して設けられている。すなわち、各圧力室２６の形成ピッチは、ノズル２５の形成ピッチに対応している。また、流路基板２２において、圧力室２６に対して当該圧力室長手方向の側方（ノズル２５との連通側とは反対側）に外れた領域には、流路基板２２を貫通するリザーバー３０が、圧力室群毎に圧力室２６の並設方向に沿って形成されている。このリザーバー３０は、同一の圧力室群に属する各圧力室２６に共通な空部である。このリザーバー３０と各圧力室２６とは、インク供給口２７を介してそれぞれ連通されている。インク供給口２７は、圧力室２６よりも狭い幅で形成されており、リザーバー３０から圧力室２６に流入するインクに対して流路抵抗となる部分である。また、リザーバー３０には、インクカートリッジ１７側からのインクがケース２４のインク供給路３１を通じて導入される。

流路基板２２の下面（アクチュエーターユニットとの接合面側とは反対側の面）には、ノズルプレート２１が、接着剤等を介して接合されている。ノズルプレート２１は、所定のピッチで複数のノズル２５が列状に開設された板材である。本実施形態では、３６０ｄｐｉに対応するピッチで３６０個のノズル２５を列設することでノズル列が構成されている。各ノズル２５は、圧力室２６に対してインク供給口２７とは反対側の端部で連通する。なお、ノズルプレート２１は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、又はステンレス鋼などからなる。本実施形態における記録ヘッド６には、ノズル列が合計２列設けられており、各ノズル列に対応する液体流路がノズル２５側を内側にして左右対称に設けられている。

流路基板２２のノズルプレート２１側とは反対側の上面には、弾性膜３３を介して圧電素子２３が形成されている。すなわち、各圧力室２６の上部開口が弾性膜３３で塞がれ、されにその上に圧電素子２３が形成されている。この圧電素子２３は、金属製の下電極膜と、圧電体層と、金属からなる上電極膜（何れも図示せず）とを順次積層することで形成されている。この圧電素子２３は、所謂撓みモードの圧電素子である。各圧電素子２３は、配線部材３４を通じて駆動信号が印加されることにより変形する。これにより、当該圧電素子２３に対応する圧力室２６内のインクに圧力変動が生じ、このインクの圧力変動を制御することによりノズル２５からインクが噴射される。

そして、圧電素子２３の上下の電極間に後述する駆動信号が印加されると、両電極間には印加電位（印加電圧）に応じた電場が発生する。そして、圧電体は、付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、印加電位を高くする程、圧電体の幅方向（ノズル列方向）の中央部がノズルプレート２１に近づく側に撓み、圧力室２６の容積を減少させるように弾性膜３３を変形させる。一方、印加電位を低くする程（０に近づける程）、圧電体の短尺方向の中央部がノズルプレート２１から離れる側に撓み、圧力室２６の容積を増加させるように弾性膜３３を変形させる。このように、圧電素子２３を駆動すると圧力室２６の容積が変化するので、これに伴って当該圧力室２６内部のインクの圧力が変化する。そして、このインクの圧力変化を制御することによりノズル２５からインク滴を噴射させたり、ノズル２５からインクが噴射されない程度にノズル２５のメニスカスや圧力室２６内のインクを振動させたりすることができる。

次に、記録ヘッド６の電気的な構成について説明する。
図１に示すように、記録ヘッド６は、ラッチ回路３６、デコーダー３７、スイッチ３８、および圧電素子２３を有している。これらのラッチ回路３６、デコーダー３７、およびスイッチ３８は、ヘッド制御部１５を構成し、当該ヘッド制御部１５は、圧電素子２３毎、すなわち、ノズル２５毎に設けられている。ラッチ回路３６は、印刷データに基づくドットパターンデータをラッチする。このドットパターンデータは、各ノズルからのインクの噴射・非噴射を制御するデータである。デコーダー３７は、ラッチ回路３６にラッチされているドットパターンデータに基づき、スイッチ３８を制御するスイッチ制御信号を出力する。デコーダー３７から出力されたスイッチ制御信号は、スイッチ３８へ入力される。このスイッチ３８は、スイッチ制御信号に応じてオン・オフされるスイッチである。

図４は、駆動信号生成部１１が発生させる駆動信号の構成を説明する波形図であり、（ａ）は第１駆動信号ＣＯＭ１（本発明における第１の駆動信号に相当）を示し、（ｂ）は第２駆動信号ＣＯＭ２（本発明における第２の駆動信号に相当）を示している。本実施形態において、これらの駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の繰り返し周期である単位周期Ｔは、記録ヘッド６が記録媒体Ｓに対して相対的に移動しながらインクの噴射を行う際に、画像の構成単位である画素の幅に対応する距離だけノズル２５が移動する時間に相当する。これらの駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２は、記録ヘッド６の走査位置に応じたエンコーダーパルスに基づいて生成されるタイミング信号であるラッチ信号ＬＡＴに応じて発生される。したがって、駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２は、ラッチ信号ＬＡＴで規定される周期で発生される信号である。

本実施形態におけるプリンター１は、大きさの異なるドットを記録媒体Ｓに形成する多階調記録が可能であり、本実施形態においては、大ドット、中ドット、小ドット、及び非噴射（微振動）の合計４階調での記録動作が可能に構成されている。そして、本実施形態における第１駆動信号ＣＯＭ１は、単位周期Ｔ内に、第１噴射駆動パルスＰ１、第２噴射駆動パルスＰ２、第３噴射駆動パルスＰ３、および第１振動駆動パルスＶＰ１（本発明における噴射期間内振動駆動パルスに相当）がこの順に発生される信号である。また、本実施形態における第２駆動信号ＣＯＭ２は、第２振動駆動パルスＶＰ２（本発明における駆動パルスまたは振動駆動パルスに相当）が１つ以上発生される。そして、プリンターコントローラー７が印刷データおよび印刷命令を受けて印刷処理（印刷ジョブ）が実行されている最中において記録ヘッド６が記録媒体Ｓ上における記録領域内で移動しているとき（記録ヘッド６がノズル２５からインクを噴射させる記録動作を行っている期間。以下、適宜、記録期間と称する。）、各圧力室２６に設けられている圧電素子２３には、駆動信号ＣＯＭ１の駆動パルスのうち少なくとも何れか１つが選択的に圧電素子２３に印加される。一方、印刷処理中において記録ヘッド６が記録媒体Ｓの記録領域の外で加減速しているとき、あるいは移動を停止しているとき（記録ヘッド６がノズル２５からインクを噴射させる記録動作を行っていない期間。以下、適宜、記録休止期間と称する。）においては、全ての圧電素子２３に第２駆動信号ＣＯＭ２が印加される。すなわち、本実施形態においては、記録領域外における記録休止期間では所謂印字外微振動が行われる。なお、記録領域とは、インクが着弾してなるドットの配列（着弾パターン）により画像や文字等の記録が行われる記録媒体Ｓ上の領域を意味する。したがって、この記録領域は、印刷を行う内容（画像やテキストの内容）に応じて異なる。

第１駆動信号ＣＯＭ１における噴射駆動パルスＰ１〜Ｐ３は、ノズル２５からインクを噴射させるべく波形が定められた駆動パルスである。具体的には、噴射駆動パルスＰ１〜Ｐ３は、圧力室２６を第１基準電位Ｖｂ１に対応する基準容積から膨張させる膨張要素ｐ１、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素ｐ２、ノズル２５からインクを噴射させるべく圧力室２６を急激に収縮させる収縮要素ｐ３、収縮状態を一定時間維持する収縮維持要素ｐ４、および収縮容積から基準容積まで復帰させる膨張復帰要素ｐ５から構成される。一方、第１振動駆動パルスＶＰ１は、記録領域内で印刷処理中の記録ヘッド６のノズル２５におけるインクの増粘を抑制するべく、ノズル２５からインクが噴射されない程度にメニスカスを振動させ得る波形に設定された駆動パルスである。具体的には、第１振動駆動パルスＶＰ１は、圧力室２６を第１基準電位Ｖｂ１に対応する基準容積から僅かに大きい振動膨張容積まで膨張させる第１振動膨張要素ｐ６、振動膨張容積を一定時間維持する振動膨張維持要素ｐ７、および振動膨張容積から基準容積まで復帰させる第１振動収縮要素ｐ８から構成される。

第１駆動信号ＣＯＭ１における全ての駆動パルスは、第１基準電位Ｖｂ１（本発明における第１の基準電位に相当）を基点として電位が変化する。すなわち、各駆動パルスの始端電位、或いは終端電位が、第１基準電位Ｖｂ１となる。そして、図４（ａ）に示すように、この第１基準電位Ｖｂ１は、グランド電位ＧＮＤよりも十分に高い電位に設定される。そして、第１振動駆動パルスＶＰ１の第１振動膨張要素ｐ６は、第１基準電位Ｖｂ１から当該第１基準電位Ｖｂ１よりも低い振動膨張電位Ｖｍ１まで電位が下降する波形要素である。また、振動膨張維持要素ｐ７は、振動膨張電位Ｖｍ１を一定期間維持する波形要素であり、第１振動収縮要素ｐ８は、振動膨張電位Ｖｍ１から第１基準電位Ｖｂ１まで電位が上昇する波形要素である。したがって、第１振動駆動パルスＶＰ１は、下（ＧＮＤ側）に凸状の波形となっている。なお、第１振動駆動パルスＶＰ１としては、上（第１基準電位Ｖｂ１に対してＧＮＤ側とは反対側（高電位側））に凸状の波形を採用することもできる。

本実施形態においては、駆動信号ＣＯＭに含まれる各噴射駆動パルスの選択数に応じて、記録媒体Ｓに形成されるドットの大きさが変わる。単位周期Ｔにおいて記録媒体Ｓにドットを形成しない、すなわち、ノズル２５からインクを噴射しない非記録の場合、当該非記録のノズル２５に対応する圧電素子２３には、第１振動駆動パルスＶＰ１が印加される。第１振動駆動パルスＶＰ１が圧電素子２３に印加されると、圧力室２６内のインクには比較的緩やかな圧力変動が生じ、この圧力変動によってノズル２５に露出したメニスカスが振動（微振動）する。このメニスカスの微振動によってノズル２５付近の増粘インクが分散され、その結果、メニスカスの増粘が低減される。単位周期Ｔにおいて記録媒体Ｓに小ドットを形成する場合、例えば、第２噴射駆動パルスＰ２が選択されて圧電素子２３に印加される。これにより、ノズル２５からインクが１回噴射され、記録媒体Ｓ上には小ドットが形成される。同様に、単位周期Ｔにおいて記録媒体Ｓに中ドットを形成する場合、第１噴射駆動パルスＰ１および第３噴射駆動パルスＰ３が選択されて圧電素子２３に順次印加される。これにより、ノズル２５からインクが２回連続して噴射される。これらのインクが記録媒体である記録媒体Ｓにおける所定の画素領域に着弾すると中ドットが形成される。そして、単位周期Ｔにおいて記録媒体Ｓに大ドットを形成する場合、第１噴射駆動パルスＰ１、第２噴射駆動パルスＰ２、および第３噴射駆動パルスＰ３が選択されて圧電素子２３に順次印加される。これにより、ノズル２５からインクが３回連続して噴射され、これらのインクが記録媒体である記録媒体Ｓにおける所定の画素領域に着弾すると大ドットが形成される。なお、ドットの大きさを示す大・小は相対的なものであり、実際のドットの大きさや液量についてはプリンター１の仕様に応じて定められる。

第２駆動信号ＣＯＭ２における第２振動駆動パルスＶＰ２は、印刷処理中であって記録ヘッド６が記録領域外に位置する記録休止期間において、ノズル２５におけるインクの増粘を抑制するべく、ノズル２５からインクが噴射されない程度にメニスカスを振動させ得る波形に設定された駆動パルスである。この第２振動駆動パルスＶＰ２は、圧力室２６を第２基準電位Ｖｂ２に対応する基準容積から振動収縮容積まで収縮させる第２振動収縮要素ｐ９（本発明における第１の波形部に相当）、振動収縮容積を一定時間維持する振動収縮維持要素ｐ１０、および振動収縮容積から基準容積まで復帰させる第２振動膨張要素ｐ１１（本発明における第２の波形部に相当）から構成される。本実施形態においては、第１駆動信号ＣＯＭ１における単位周期Ｔに相当する期間に合計４つの第２振動駆動パルスＶＰ２が発生され、何れも第２基準電位Ｖｂ２を基点として電位が変化する。すなわち、第２駆動信号ＣＯＭ２における第２振動駆動パルスＶＰ２の始端電位、或いは終端電位が、第２基準電位Ｖｂ２となる。そして、図４（ｂ）に示すように、第２基準電位Ｖｂ２は、第１基準電位Ｖｂ１よりも可能な限り低い電位に設定される。具体的には、第２基準電位Ｖｂ２は、駆動信号生成部１１の仕様・設計上で設定可能な範囲における最低電位であり、より具体的には２．５Ｖに設定される。そして、第２振動駆動パルスＶＰ２の第２振動収縮要素ｐ９は、第２基準電位Ｖｂ２から当該第２基準電位Ｖｂ２よりも高い振動収縮電位Ｖｍ２まで電位が上昇する波形要素である。また、振動収縮維持要素ｐ１０は、振動収縮電位Ｖｍ２を一定期間維持する波形要素であり、第２振動膨張要素ｐ１１は、振動収縮電位Ｖｍ２から第２基準電位Ｖｂ２まで電位が下降する波形要素である。したがって、第２振動駆動パルスＶＰ２は、上（第２基準電位Ｖｂ２に対してＧＮＤ側とは反対側（高電位側））に凸状の波形となっている。

図５は、本発明に係るプリンター１の印刷処理における駆動信号の発生タイミングを示すタイミングチャートである。同図に示すように、プリンターコントローラー７が印刷データおよび印刷命令を受けて印刷処理（印刷ジョブ）が実行されている最中において記録ヘッド６が記録媒体Ｓ上における記録領域内で移動している記録期間では、記録ヘッド６の移動に応じてラッチ信号ＬＡＴが発生される毎（単位周期Ｔ毎）に駆動信号生成部１１から第１駆動信号ＣＯＭ１が発生される。そして、ドットパターンデータの階調情報に基づいて当該第１駆動信号ＣＯＭ１の何れかの駆動パルスが圧電素子２３に印加されて記録媒体Ｓに対するインク噴射動作または非噴射ノズルに対する振動動作が行われる。一方、印刷処理（印刷ジョブ）が実行されている最中において記録ヘッド６が記録媒体Ｓ上における記録領域外で加減速あるいは移動停止している記録休止期間では、駆動信号生成部１１から第２駆動信号ＣＯＭ２が発生される。そして、当該第２駆動信号ＣＯＭ２の各第２振動駆動パルスＶＰ２が記録ヘッド６の全ての圧電素子２３に印加されて振動動作が実行される。これにより、記録休止期間における記録ヘッド６のインクの増粘が抑制される。ここで、記録休止期間で発生される第２駆動信号ＣＯＭ２の第２基準電位Ｖｂ２が、記録期間で発生される第１駆動信号ＣＯＭ１の第１基準電位Ｖｂ１よりも可及的に低く設定されているので、第２駆動信号ＣＯＭ２の全体的な電位（駆動電圧）が低減され、これにより、記録休止期間での消費電力を低減することが可能となる。その結果、プリンター１の省電力化に寄与することができる。また、本実施形態では、第２振動駆動パルスＶＰ２が上に凸状の波形となっているので、第２基準電位Ｖｂ２を駆動信号生成部１１の仕様・設計上で設定可能な範囲における最低限の値に設定することができる。このため、消費電力をより低減することが可能となる。さらに、記録休止期間では少なくとも０では無い第２基準電位Ｖｂ２が各圧電素子２３に印加されるので、駆動信号が印加されない（印加電位が０）場合と比較して、記録領域外から記録領域内に移動したときにインクの噴射が可能な状態となるまでのタイムラグを低減することでき、その結果、記録休止状態から記録動作へと円滑に移行することが可能となる。

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、第１駆動信号ＣＯＭ１における各駆動パルスの数や種類は上記の実施形態で例示したものには限られず、周知の種々の構成の駆動パルスを採用することができ、発生される駆動パルスの数も１つ以上であれば良い。同様に、第２駆動信号ＣＯＭ２における第２振動駆動パルスＶＰ２の単位周期あたりの発生数については、例示した４つには限られず、３つ以下、５つ以上とすることもできる。また、第２駆動信号ＣＯＭ２に第２振動駆動パルスＶＰ２が含まれない構成を採用することも可能である。すなわち、記録休止期間では、各圧電素子２３に対して第２基準電位Ｖｂ２のみが継続して印加される構成としても良い。第２振動駆動パルスＶＰ２の波形に関し、第２振動駆動パルスＶＰ２を可及的に低く設定する観点から、上に凸状の波形とすることが望ましい。

さらに、記録休止期間において、記録ヘッド６が移動を停止するまでの減速期間、或いは、移動を停止した状態から記録領域内に移動するまでの加速期間で、第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２とは異なる第３駆動信号ＣＯＭ３を発生し、当該第３駆動信号ＣＯＭ３の基準電位である第３基準電位Ｖｂ３が、第１基準電位Ｖｂ１と第２基準電位Ｖｂ２との間の値となるような構成を採用することもできる。すなわち、第１基準電位Ｖｂ１と第２基準電位Ｖｂ２との間で段階的に電位が変化するようにしても良い。また、この第３基準電位Ｖｂ３を、圧電素子２３の圧電体のヒステリシス特性上の電界がゼロに相当する電位に設定し、それよりも低い電位の第２基準電位Ｖｂ２については、圧電素子２３に長時間印加すると当該圧電素子２３の分極状態が変わる可能性がある電位に設定する構成とすることができる。そして、印刷処理を行う前の待機状態（その状態の継続期間が比較的長い状態）において第３駆動信号ＣＯＭ３を圧電素子２３に印加し、記録休止期間あるいは記録期間中であって非記録の周期の待機状態（その状態の継続期間が比較的短い状態）において第２駆動信号ＣＯＭ２を圧電素子２３に印加する構成とすることが望ましい。すなわち、第３駆動信号ＣＯＭ３は、圧電素子２３に対して長時間印加しても圧電体の分極状態が変化しにくいため待機時間が比較的長い場合に適し、第２駆動信号ＣＯＭ２は、圧電素子２３に対して長時間印加すると圧電体の分極状態が変化する可能性があるため待機時間が比較的短い場合に適している。このように、第２駆動信号ＣＯＭ２およち第３駆動信号ＣＯＭ３を待機継続時間に応じて使い分けることでより効果的に増粘を抑制しつつ消費電力の低下を図ることが出来る。

そして、第２駆動信号ＣＯＭ２には、本発明における駆動パルスとして、ノズル２５からインクを強制的に排出させる所謂フラッシング駆動パルスと呼ばれるメンテナンス駆動パルスを含ませるようにすることもできる。これにより、記録休止期間中において記録ヘッド６の移動範囲に設けられたフラッシングポイント（インク受け部）に記録ヘッド６を移動させて上記のメンテナンス駆動パルスを圧電素子２３に印加することでフラッシング処理を行うことができる。第２振動駆動パルスＶＰ２を可及的に低く設定する観点から、当該メンテナンス駆動パルスも、上記第２振動駆動パルスＶＰ２と同様に、上に凸状の波形とすることが望ましい。

なお、上記実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子２３を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦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各駆動パルスに関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。ただし、第２振動駆動パルスＶＰ２の波形に関し、第２振動駆動パルスＶＰ２を可及的に低く設定する観点から、圧力発生手段の種類に拘わらず上に凸状の波形とすることが望ましい。
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した場合においても同様の作用効果が得られる。

そして、本発明は、駆動パルスの印加により圧電素子を駆動し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にも適用することができる。

１…プリンター，６…記録ヘッド，７…プリンターコントローラー，９…制御部，１１…駆動信号生成部，２３…圧電素子，２５…ノズル，２６…圧力室

Claims (6)

1. 圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記圧力発生手段を駆動させる駆動信号を発生する駆動信号生成部と、
   を備え、
   前記駆動信号生成部は、着弾対象に対して液体の噴射を実行させる期間で前記圧力発生手段に印加される第１の駆動信号と、前記着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間で前記圧力発生手段に印加される第２の駆動信号と、液体噴射ヘッドが加速又は減速する加減速期間で前記圧力発生手段に印加される第３の駆動信号と、を発生可能であり、
   前記第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも前記第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位が低く設定され、
   前記第３の駆動信号における電位変化の基準となる第３の基準電位が前記第１の基準電位と前記第２の基準電位との間の電位に設定されたことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記第２の駆動信号は、前記第２の基準電位から電位が変化する駆動パルスを含み、
   前記駆動パルスは、前記第２の基準電位から該第２の基準電位よりも高い電位まで変化する第１の波形部と、該電位から前記第２の基準電位まで変化する第２の波形部と、を有す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の駆動信号における前記駆動パルスは、前記ノズルから液体を噴射させない程度に前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる振動駆動パルスであることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記第２の基準電位は、設計上で設定可能な範囲における最低電位であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置。
5. 前記第１の駆動信号は、前記第１の基準電位から電位が変化して前記ノズルから液体を噴射させる噴射駆動パルス、および、前記第１の基準電位から電位が変化して前記ノズルから液体を噴射させない程度に前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる噴射期間内振動駆動パルスを含み、
   前記噴射期間内振動駆動パルスは、前記第１の基準電位から正極側に電位が変化するパルス、または、前記第１の基準電位から負極側に電位が変化するパルスであることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置。
6. 圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動させる駆動信号を発生する駆動信号生成部と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
   着弾対象に対して液体の噴射を実行させる期間で前記圧力発生手段に印加される第１の駆動信号における電位変化の基準となる第１の基準電位よりも、前記着弾対象に対して液体の噴射を実行しない期間で前記圧力発生手段に印加される第２の駆動信号における電位変化の基準となる第２の基準電位を低く設定し、
   液体噴射ヘッドが加速又は減速する加減速期間で前記圧力発生手段に印加される第３の駆動信号における電位変化の基準となる第３の基準電位を、前記第１の基準電位と前記第２の基準電位との間の電位に設定することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。

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