JP6855107B2 - 液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタに関する。

従来から、液体が貯留された圧力室と、圧力室の一部を区画する振動板と、振動板に連結されたアクチュエータと、圧力室に連通するノズルと、アクチュエータに駆動信号を供給することによりアクチュエータを駆動する駆動回路と、を備えた液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置は、例えば、液体としてインクを吐出するインクジェットプリンタなどに設けられている。

上記液体吐出装置を備えたインクジェットプリンタでは、駆動回路がアクチュエータに駆動パルス信号（以下、駆動パルスという）を供給すると、アクチュエータが変形し、それに伴って振動板が変形する。これにより、圧力室の容積が増加または減少し、圧力室内のインクの圧力が変化する。この圧力の変化に伴い、ノズルからインクが吐出される。吐出されたインクはインク滴となって飛翔し、記録紙などの記録媒体に着弾する。その結果、記録媒体上に１つのドットが形成される。そして、このようなドットを記録媒体上に多数形成することにより、画像などが形成される。

ドットの寸法を調整できれば、記録媒体上に高画質の画像を形成することができる。しかし、上記のようなインクジェットプリンタでは、１つの駆動パルスで安定的に吐出することができるインクの液量に限界がある。そこで、記録媒体上に１つのドットを形成するための時間として予め設定された時間（以下、駆動周期という）内に、アクチュエータに対して複数の駆動パルスを供給する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。複数の駆動パルスを供給することにより、ノズルからインクが複数回吐出される。吐出されたインクは空中で合体してから記録媒体に着弾し、または、記録媒体に連続的に着弾して、記録媒体上に１つのドットを形成する。以下、このような記録方式をマルチドロップ方式という。マルチドロップ方式によれば、１つの駆動パルスでは形成できないような大きなドットを形成することが可能となる。

図９は、従来のマルチドロップ方式の液体吐出の一例に係る駆動信号およびインクの様子を表す図である。本例では、始めに第１駆動パルスＰ１０１が供給され、ノズルから第１インク液柱Ｋ１０１が吐出される。次に、第２駆動パルスＰ１０２が供給され、ノズルから第２インク液柱Ｋ１０２が吐出される。第１インク液柱Ｋ１０１は分離し、インク滴Ｄ１０１とサテライトＳ１０１とになる。第２インク液柱Ｋ１０２も２つに分離し、インク滴Ｄ１０２とサテライトＳ１０２とになる。その後、インク滴Ｄ１０２はサテライトＳ１０１に衝突し、減速するとともに、インク滴Ｄ１０２よりも大きなインク滴Ｄ１０３となる。インク滴Ｄ１０１およびインク滴Ｄ１０３は記録媒体に着弾し、インク滴Ｄ１０１のみで形成するインクドットよりも大きなインクドットを形成する。

特開２００７−６２３２６号公報

しかし、上記従来技術では、以下のような課題があった。第１に、ノズルと記録媒体との間の風の影響や、走査中のインクジェットヘッドの振動の影響などにより、第１インク液柱Ｋ１０１の軌跡と第２インク液柱Ｋ１０２の軌跡とが一致しない場合があった。この場合には、図１０に示すように、インク滴Ｄ１０２がサテライトＳ１０１と衝突せず、インク滴Ｄ１０１とインク滴Ｄ１０２とが異なる位置に着弾してしまう。その結果、画質が低下してしまう。第２に、第２インク液柱Ｋ１０２により発生するサテライトＳ１０２の量が比較的多くなりがちであり、このサテライトＳ１０２によって画質が低下してしまう場合があった。なお、このような課題はインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに限らず、他の液体吐出装置においても同様に生じる課題である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数回の吐出動作により吐出される液体を、サテライトを抑えつつ正確な位置に着弾させることのできる液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタを提供することである。

本発明に係る液体吐出装置は、内部に液体が貯留される圧力室が形成されたケースと、前記ケースに設けられ、前記圧力室の一部を区画する振動板と、前記振動板に連結され、電気信号が供給されると変形するアクチュエータと、前記ケースに形成され、前記圧力室と連通するノズルと、前駆動パルスと、前記前駆動パルスの後に供給される後駆動パルスと、を含む駆動信号を前記アクチュエータに供給する駆動回路と、を備えている。前記前駆動パルスによって前記ノズルから吐出される液柱である先行液柱の先頭の速度をＶ３とし、前記後駆動パルスによって前記ノズルから吐出される液柱である後続液柱の先頭の速度をＶ４とし、前記先行液柱の吐出開始から前記後続液柱の吐出開始までの時間をｔ４ａとし、前記アクチュエータに前記前駆動パルスを供給しかつ前記後駆動パルスを供給しなかった場合に前記先行液柱が前記ノズルから吐出されてから分離するまでの時間と、前記時間ｔ４ａとの差をｔ４ｂとし、前記アクチュエータに前記前駆動パルスを供給しかつ前記後駆動パルスを供給しなかった場合に、前記先行液柱の吐出開始から前記先行液柱が前記ノズルから離間するまでの時間をｔ３ａとしたときに、
ｔ４ａ≦ｔ３ａ
Ｖ４≧Ｖ３×（ｔ４ａ／ｔ４ｂ＋１）
に設定されている。

本発明に係る他の液体吐出装置は、内部に液体が貯留される圧力室が形成されたケースと、前記ケースに設けられ、前記圧力室の一部を区画する振動板と、前記振動板に連結され、電気信号が供給されると変形するアクチュエータと、前記ケースに形成され、前記圧力室と連通するノズルと、前駆動パルスと、前記前駆動パルスの後に供給される後駆動パルスと、を含む駆動信号を前記アクチュエータに供給する駆動回路と、を備えている。前記駆動信号は、前記前駆動パルスによって前記ノズルから吐出される液柱である先行液柱が前記ノズルから離間する前に、前記後駆動パルスによって吐出される液柱である後続液柱が前記ノズルから吐出され、前記先行液柱が分離する前に、前記後続液柱の先頭が前記先行液柱の先頭に追いつくように設定されている。

本発明によれば、複数回の吐出動作により吐出される液体を、サテライトを抑えつつ正確な位置に着弾させることのできる液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの斜視図である。 上記インクジェットプリンタの主要部の正面図である。 吐出ヘッドの断面図である。 駆動回路およびアクチュエータのブロック図である。 駆動信号生成回路により生成される駆動信号の波形図である。 小ドット形成時の駆動信号およびインクの様子を表す図である。 中ドット形成時の駆動信号およびインクの様子を表す図である。 中ドット形成時のインクの様子の一例を撮影した図である。 従来のマルチドロップ方式の液体吐出の一例に係る駆動信号およびインクの様子を表す図である。 第１インク液柱の軌跡と第２インク液柱の軌跡とが一致しない場合のインクの様子を表す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタの実施形態について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタ１０の斜視図である。図２は、インクジェットプリンタ１０の主要部を表す正面図である。図１および図２において、符号ＬおよびＲは、それぞれ左および右を示している。符号ＦおよびＲｒは、それぞれ前および後を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、インクジェットプリンタ１０の設置態様を何ら限定するものではない。

インクジェットプリンタ１０は、記録紙５に印刷を行うためのものである。記録紙５は記録媒体の一例であり、インクが吐出される対象物の一例である。なお、記録媒体には、普通紙などの紙類はもちろんのこと、ポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride、PVC）やポリエステルなどの樹脂材料、アルミニウム、鉄、木材などの各種の材料からなる記録媒体が含まれる。

インクジェットプリンタ１０は、ケーシング２と、ケーシング２内に配置されたガイドレール３とを備えている。ガイドレール３は、左右方向に延びている。ガイドレール３には、インクを吐出する吐出ヘッド１５が設けられたキャリッジ１が係合している。キャリッジ１は、キャリッジ移動機構８によって、ガイドレール３に沿って左右方向（走査方向）に往復移動する。キャリッジ移動機構８は、ガイドレール３の左端側および右端側に配置されたプーリ１９ｂ、１９ａを有している。プーリ１９ａにはキャリッジモータ８ａが連結されている。なお、キャリッジモータ８ａはプーリ１９ｂに連結されていてもよい。プーリ１９ａは、キャリッジモータ８ａによって駆動される。両プーリ１９ａ、１９ｂには、それぞれ無端状のベルト６が巻き掛けられている。キャリッジ１はベルト６に固定されている。プーリ１９ａ，１９ｂが回転してベルト６が走行すると、キャリッジ１が左右方向に移動する。

インクジェットプリンタ１０は、大判のインクジェットプリンタであり、例えば家庭用の卓上型プリンタと比べて大きい。解像度との兼ね合いもあるが、スループットを向上する観点からは、キャリッジ１の走査速度が速めに設定されることがある。例えば通常の走査速度は、概ね６００〜９００ｍｍ／ｓ程度に設定され、駆動周波数は１４ｋＨｚ程度である。また、例えば高速動作時には、駆動周波数が２０ｋＨｚ程度で、走査速度が概ね１０００ｍｍ／ｓ以上、例えば１１００〜１２００ｍｍ／ｓに設定される。ただし、上記走査速度および駆動周波数は単なる例示であり、特定の値に限定される訳ではない。

記録紙５は、紙送り機構（図示せず）によって、紙送り方向に搬送される。ここでは、紙送り方向は前後方向のことである。ケーシング２内には、記録紙５を支持するプラテン４が設けられている。プラテン４にはグリッドローラ（図示せず）が設けられている。グリッドローラの上方にはピンチローラ（図示せず）が設けられている。グリッドローラはフィードモータ（図示せず）に連結されている。グリッドローラはフィードモータによって駆動され、回転する。グリッドローラとピンチローラとの間に記録紙５が挟まれた状態でグリッドローラが回転すると、記録紙５は前後方向に搬送される。

インクジェットプリンタ１０は、複数のインクカートリッジ１１を備えている。それら複数のインクカートリッジ１１には、色の異なるインクが貯留されている。例えば、インクジェットプリンタ１０は、それぞれシアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク、ホワイトインクを貯留する５つのインクカートリッジ１１を備えている。

吐出ヘッド１５は、各色のインク毎に設けられている。各色の吐出ヘッド１５とインクカートリッジ１１とは、インク供給路１２により接続されている。インク供給路１２は、インクカートリッジ１１から吐出ヘッド１５へインクを供給するインク流路である。インク供給路１２は、例えば可撓性を有するチューブにより構成されている。インク供給路１２には、送液ポンプ１３が設けられている。ただし、送液ポンプ１３は必ずしも必要ではなく、省略することも可能である。インク供給路１２の一部は、ケーブル類保護案内装置により覆われている。

吐出ヘッド１５は、記録紙５に向かってインクを吐出し、記録紙５上にインクのドットを形成するものである。このドットが多数並べられることにより、記録紙５上に画像などが形成される。吐出ヘッド１５は、記録紙５と対向する側の面（本実施形態では吐出ヘッド１５の下面）に、インクを吐出するための複数のノズル２５（図３参照）を備えている。

図３は、吐出ヘッド１５の１つのノズル２５近傍における部分断面図である。吐出ヘッド１５は、開口２１ａを有する中空のケース２１と、開口２１ａを塞ぐようにケース２１に取り付けられた振動板２２とを備えている。振動板２２はケース２１と共に、インクが貯留される圧力室２３を区画している。振動板２２は、圧力室２３の一部を仕切っている。振動板２２は、圧力室２３の内側および外側に弾性変形可能なものである。振動板２２は、圧力室２３の容積を増加および減少させるように変形可能に構成されている。振動板２２は、典型的には樹脂フィルムまたは金属箔である。

ケース２１には、インクが流入するインク流入口２４が形成されている。なお、インク流入口２４は圧力室２３とつながっていればよく、インク流入口２４の位置は何ら限定されない。圧力室２３には、インク流入口２４を通じてインクカートリッジ１１からインクが供給され、インクが貯留される。ノズル２５は、ケース２１の下面２１ｂに形成されている。

振動板２２の圧力室２３側と反対側の面には、圧電素子２６が連結されている。なお、ここでいう「連結」には、振動板２２と圧電素子２６とが直接接続されている場合と、他の部材を介して間接的に接続されている場合との両方が含まれる。圧電素子２６は振動板２２と接触していてもよく、接触していなくてもよい。本実施形態では、振動板２２と圧電素子２６との間に、弾性を有するフィルム２２ａが介在している。圧電素子２６の一部は、固定部材２９に固定されている。圧電素子２６は、アクチュエータを構成している。圧電素子２６は、フレキシブルケーブル２７を介して制御装置１８に接続されている。圧電素子２６には、フレキシブルケーブル２７を介して信号が供給される。本実施形態において、圧電素子２６は、圧電材料と導電層とを交互に積層した積層体である。圧電素子２６は、制御装置１８から信号を受けると膨張または収縮し、振動板２２を圧力室２３の外側または内側に弾性変形させるように機能する。ここでは、縦振動モードのピエゾ素子（ＰＺＴ）を採用している。縦振動モードのＰＺＴは、上記積層方向に伸縮自在であり、例えば放電すると収縮し、充電すると伸長するようになっている。ただし、圧電素子２６の形式は特に限定されない。

このような構成の吐出ヘッド１５では、例えば圧電素子２６の電位を基準電位から下降させることによって、圧電素子２６が収縮する。すると、これに追従して振動板２２が初期位置から圧力室２３の外側に弾性変形し、圧力室２３が膨張する。なお、圧力室２３が膨張するとは、振動板２２の変形により圧力室２３の容積が大きくなることをいう。次いで、圧電素子２６の電位を上昇させることによって、圧電素子２６が積層方向に伸長する。これにより、振動板２２が圧力室２３の内側に弾性変形し、圧力室２３が収縮する。なお、圧力室２３が収縮するとは、振動板２２の変形により圧力室２３の容積が小さくなることをいう。このような圧力室２３の膨張および収縮により、圧力室２３内の圧力が変動する。この圧力室２３内の圧力変動によって、圧力室２３内のインクが加圧され、ノズル２５から吐出される。その後、圧電素子２６の電位を基準電位に戻すことにより、振動板２２が初期位置に復帰して、圧力室２３が膨張する。このとき、インク流入口２４から圧力室２３内にインクが流入する。

制御装置１８は、キャリッジ移動機構８のキャリッジモータ８ａと、紙送り機構のフィードモータと、送液ポンプ１３と、吐出ヘッド１５とに対して、通信可能に接続されている。制御装置１８は、これらの動作を制御する。制御装置１８は、典型的にはコンピュータである。制御装置１８は、例えば、ホストコンピュータ等の外部機器からの印刷データ等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭと、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭと、上記プログラムや各種データを格納するメモリなどの記憶装置とを備えている。

制御装置１８は、図４に示すように駆動回路３０を備えている。駆動回路３０は、駆動信号を生成する駆動信号生成回路３１と、駆動信号生成回路３１が生成する駆動信号の一部または全部を吐出ヘッド１５の各圧電素子２６に供給する駆動信号供給回路３２とを有している。なお、以下の説明では、吐出ヘッド１５の圧電素子２６のことをアクチュエータ２６と称する。

駆動信号生成回路３１および駆動信号供給回路３２のハードウェア構成は何ら限定されない。駆動信号生成回路３１および駆動信号供給回路３２のハードウェア構成には、周知のものを利用することができるので、ここではその説明は省略する。

後述するように、駆動信号生成回路３１が生成する駆動信号には、複数の駆動パルスが含まれる。駆動信号供給回路３２は、それら複数の駆動パルスのうち１つまたは２つ以上の駆動パルスを選択し、アクチュエータ２６に供給する。アクチュエータ２６に供給する駆動パルスを適宜選択することにより、１駆動周期中に吐出ヘッド１５のノズルから吐出されるインクの液量を変更することができる。これにより、記録紙５上に形成されるインクのドットの寸法（ドットの直径）を変更することができる。また、ドットの濃度や着弾位置を変更することができる。本実施形態に係るインクジェットプリンタ１０では、寸法の異なる３種類のドットを形成することができる。以下の説明ではこれら３種類のドットのことを、寸法の大きい方から順に、大ドット、中ドット、小ドットと称することとする。

図５は、駆動信号生成回路３１が生成する駆動信号の波形図である。図５には、１駆動周期の波形が示されている。横軸は時間を表し、縦軸は電位を表す。駆動信号生成回路３１は、図５に示すような駆動信号を駆動周期毎に繰り返し生成するように構成されている。

駆動信号は第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４を含んでいる。なお、駆動信号は第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４以外の駆動パルスを含んでいてもよい。ここで駆動パルスとは、電位が降下する波形要素と、降下した電位が維持される波形要素と、維持された電位を上昇させる波形要素とからなる波形、または、電位が上昇する波形要素と、上昇した電位が維持される波形要素と、維持された電位を降下させる波形要素とからなる波形のことである。

第１駆動パルスＰ１は、電位が基準電位Ｖ０からＶ１に降下する放電波形要素Ｔ１１と、電位がＶ１に維持される放電維持波形要素Ｔ１２と、電位がＶ１からＶ０に上昇する充電波形要素Ｔ１３とからなっている。第２駆動パルスＰ２は、電位がＶ０からＶ２に降下する放電波形要素Ｔ２１と、電位がＶ２に維持される放電維持波形要素Ｔ２２と、電位がＶ２からＶ０に上昇する充電波形要素Ｔ２３とからなっている。第３駆動パルスＰ３は、電位がＶ０からＶ３に降下する放電波形要素Ｔ３１と、電位がＶ３に維持される放電維持波形要素Ｔ３２と、電位がＶ３からＶ０に上昇する充電波形要素Ｔ３３とからなっている。第４駆動パルスＰ４は、電位がＶ０からＶ４に降下する放電波形要素Ｔ４１と、電位がＶ４に維持される放電維持波形要素Ｔ４２と、電位がＶ４からＶ５に上昇する充電波形要素Ｔ４３とからなっている。第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４は、圧力室２３の容積をいったん増加させてから元の容積にまで減少させる、または元の容積よりも減少させる駆動パルスである。ただし、第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４は、圧力室２３の容積をいったん増加させてから、元の容積よりも大きい容積まで減少させる駆動パルスであってもよい。言い換えると、第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４は、圧力室２３をいったん減圧させてから加圧する駆動パルスであるが、減圧後の加圧の程度は特に限定されず、減圧前の圧力よりも小さくて大きくてもよく、減圧前の圧力と同じであってもよい。

駆動信号供給回路３２は、小ドットを形成するときには、アクチュエータ２６に対して第２動パルスＰ２を供給し、かつ、第１駆動パルスＰ１、第３駆動パルスＰ３、および第４駆動パルスＰ４を供給しない。これにより、圧力室２３の容積はいったん増加してから減少し、ノズル２５からインクを吐出する動作が１回だけ行われる。その結果、ノズル２５から第１の液量のインクが吐出され、記録紙５上に小ドットが形成される。

駆動信号供給回路３２は、中ドットを形成するときには、アクチュエータ２６に対して第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４を供給し、かつ、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２を供給しない。第３駆動パルスＰ３、第４駆動パルスＰ４は、それぞれ「前駆動パルス」、「後駆動パルス」の一例である。アクチュエータ２６に第３駆動パルスＰ３が供給されると、圧力室２３の容積はいったん増加してから減少し、ノズル２５からインクを吐出する動作が１回行われる。続いてアクチュエータ２６に第４駆動パルスＰ４が供給されると、圧力室２３の容積は再びいったん増加してから減少し、ノズル２５からインクを吐出する動作が更に１回行われる。このようにして、アクチュエータ２６に第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４を供給すると、ノズル２５からインクを吐出する動作が合計２回行われる。その結果、ノズル２５から前記第１の液量よりも多い第２の液量のインクが吐出され、記録紙５上に中ドットが形成される。

駆動信号供給回路３２は、大ドットを形成するときには、アクチュエータ２６に対して第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４を供給する。アクチュエータ２６に第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２が供給されると、ノズル２５からインクを吐出する動作が合計２回行われる。続いてアクチュエータ２６に第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４を供給すると、ノズル２５からインクを吐出する動作が更に２回行われる。よって、アクチュエータ２６に第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４が供給されると、ノズル２５からインクを吐出する動作が合計４回行われる。その結果、ノズル２５から前記第２の液量よりも多い第３の液量のインクが吐出され、記録紙５上に大ドットが形成される。

次に、小ドット形成時のインクの様子について説明する。図６に示すように、小ドットを形成するときには、アクチュエータ２６に対して第２駆動パルスＰ２が供給される。すると、ノズル２５からインク液柱Ｋ２が吐出される。なお、図面ではインクにハッチングを付している。インク液柱Ｋ２は、吐出開始から時間ｔ２ａが経過した時に、ノズル２５から離間する。その後、インク液柱Ｋ２は、吐出開始から時間ｔ２ｂが経過した時に分離する。例えば、インク液柱Ｋ２は、インク滴Ｄ２とサテライトＳ２とに分離する。

中ドットを形成するときには、アクチュエータ２６に対して第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４が供給される。図７に示すように、アクチュエータ２６に対して第３駆動パルスＰ３が供給されると、ノズル２５からインク液柱Ｋ３が吐出される。アクチュエータ２６に対して第４駆動パルスＰ４が供給されると、インク液柱Ｋ３がノズル２５から離間する前に、インク液柱Ｋ４がノズル２５から吐出される。なお、インク液柱Ｋ３とインク液柱Ｋ４との区別が容易なように、図７ではインク液柱Ｋ３とインク液柱Ｋ４とに異なるハッチングを付している。インク液柱Ｋ３、インク液柱Ｋ４は、それぞれ「先行液柱」、「後続液柱」の一例である。第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４は、インク液柱Ｋ３が分離する前に、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いつくように設定されている。インク液柱Ｋ４の大部分はインク液柱Ｋ３と合体し、インク滴Ｄ２（図６参照）よりも大きなインク滴Ｄ４が形成される。インク液柱Ｋ４の残りの部分はサテライトＳ４となる。

ここで、インク液柱Ｋ３の吐出開始からインク液柱Ｋ４の吐出開始までの時間をｔ４ａとする。アクチュエータ２６に対して第３駆動パルスＰ３を供給しかつ第４駆動パルスＰ４を供給しなかった場合に、インク液柱Ｋ３が吐出されてからノズル２５から離間するまでの時間をｔ３ａとする。すると、インク液柱Ｋ３がノズル２５から離間する前にインク液柱Ｋ４が吐出されるための条件は、ｔ４ａ≦ｔ３ａとなる。

インク液柱Ｋ３の先頭Ａ３の速度をＶ３とし、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４の速度をＶ４とする。第３駆動パルスＰ３を供給しかつ第４駆動パルスＰ４を供給しなかった場合にインク液柱Ｋ３が吐出されてから分離するまでの時間ｔ３ｂと、インク液柱Ｋ３の吐出開始からインク液柱Ｋ４の吐出開始までの時間ｔ４ａとの差を、ｔ４ｂとする。ノズル２５からインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３までの距離をＨ３とし、ノズル２５からインク液柱Ｋ４の先頭Ａ４までの距離をＨ４とする。ここで、インク液柱Ｋ３が分離する直前に、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いついたと仮定する。すると、その時のノズル２５からインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３までの距離Ｈ３は、Ｈ３＝Ｖ３×（ｔ４ａ＋ｔ４ｂ）であり、ノズル２５からインク液柱Ｋ４の先頭Ａ４までの距離Ｈ４は、Ｈ４＝Ｖ４×ｔ４ｂである。Ｈ３＝Ｈ４の場合、Ｖ３×（ｔ４ａ＋ｔ４ｂ）＝Ｖ４×ｔ４ｂとなる。よって、Ｖ４＝Ｖ３×（ｔ４ａ／ｔ４ｂ＋１）である。したがって、Ｖ４≧Ｖ３×（ｔ４ａ／ｔ４ｂ＋１）であれば、インク液柱Ｋ３が分離する前に、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いつくと考えられる。

そこで、本実施形態に係る第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４は、下記の条件式を満たすように設定されている。
ｔ４ａ≦ｔ３ａ
Ｖ４≧Ｖ３×（ｔ４ａ／ｔ４ｂ＋１）

なお、本実施形態では、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いついた後に、インク液柱Ｋ３とインク液柱Ｋ４の一部とが合体してなるインク滴Ｄ４が記録紙５に着弾する。そのため、ノズル２５と記録紙５との間の距離は、上記Ｈ４（＝Ｖ４×ｔ４ｂ）以上に設定されている。

図８は、第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４を供給したときのインクの様子の一例を撮影した図である。図８において、ｔ１〜ｔ２０は経過時間を表す。図８から、ｔ４付近においてノズルからインク液柱Ｋ３が吐出され、ｔ７付近においてノズルからインク液柱Ｋ４が吐出されていることが分かる。ｔ９〜ｔ１０においてインク液柱Ｋ４の先頭がインク液柱Ｋ３の先頭に追いつき、ｔ１４〜ｔ１５においてインク液柱Ｋ４の一部が分離し、インク液柱Ｋ３とインク液柱Ｋ４の大部分とが合体してなるインク滴と、インク液柱Ｋ４の残部からなるサテライトとが生成されていることが分かる。

大ドットを形成するときには、アクチュエータ２６に対して第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２を供給した後、第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４を供給する。本実施形態では、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４と同様に設定されている。すなわち、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、第１駆動パルスＰ１によってノズル２５から吐出されるインク液柱（以下、第１インク液柱という）がノズル２５から離間する前に、第２駆動パルスＰ２によってノズル２５からインク液柱（以下、第２インク液柱という）を吐出し始めるように設定されている。また、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、第１インク液柱が分離する前に、第２インク液柱の先頭が第１インク液柱の先頭に追いつくように設定されている。ここでは、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、下記の条件式を満たすように設定されている。
ｔ２ａ≦ｔ１ａ
Ｖ２≧Ｖ１×（ｔ２ａ／ｔ２ｂ＋１）
なお、Ｖ１は第１インク液柱の先頭の速度であり、Ｖ２は第２インク液柱の先頭の速度である。ｔ１ａは、第１駆動パルスＰ１を供給しかつ第２駆動パルスＰ２を供給しなかった場合に、第１インク液柱の吐出開始から第１インク液柱がノズル２５から離間するまでの時間である。ｔ２ａは、第１インク液柱の吐出開始から第２インク液柱の吐出開始までの時間である。ｔ２ｂは、第１駆動パルスＰ１を供給しかつ第２駆動パルスＰ２を供給しなかった場合に第１インク液柱がノズル２５から吐出されてから分離するまでの時間と、前記ｔ２ａとの差である。なお、ノズル２５と記録紙５との間の距離は、Ｖ２×ｔ２ｂ以上に設定されている。

以上のように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１０によれば、中ドットを形成する際には、アクチュエータ２６に対して第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４を供給する。第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４は、第３駆動パルスＰ３によってノズル２５から吐出されるインク液柱Ｋ３がノズル２５から離間する前に、第４駆動パルスＰ４によってノズル２５からインク液柱Ｋ４が吐出されるように設定されている。インク液柱Ｋ４が吐出されるよりも前にインク液柱Ｋ３がノズル２５から離間すると、ノズル２５と記録紙５との間の風の影響や、走査中の吐出ヘッド１５の振動などの影響により、インク液柱Ｋ３の軌跡とインク液柱Ｋ４の軌跡とがずれる場合がある。しかし、本実施形態によれば、インク液柱Ｋ３がノズル２５から離間する前にインク液柱Ｋ４が吐出されるので、インク液柱Ｋ３とインク液柱Ｋ４とは一体となったまま記録紙５に向かって進行する（図７参照）。インク液柱Ｋ３がガイドとなって、インク液柱Ｋ４がインク液柱Ｋ３の中を移動することができる。そのため、インク液柱Ｋ３の軌跡とインク液柱Ｋ４の軌跡とのずれを防止することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１０によれば、第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４は、インク液柱Ｋ３が吐出されてから、第４駆動パルスＰ４を供給しなかった場合にインク液柱Ｋ３が吐出されてから分離するまでの時間ｔ３ｂ（図７参照）内に、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いつくように設定されている。インク液柱Ｋ３がインク滴とサテライトとに分離すると、サテライトの先頭には、表面張力により、進行方向と逆方向に向かう力が働く。サテライトの先頭には、サテライトが柱状から球状になるように、進行方向と逆方向に向かう力が働く。そのため、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いつく前にインク液柱Ｋ３が分離してしまうと、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４には、進行方向と逆方向に向かう力が作用する。その結果、インク液柱Ｋ４の先頭の速度が低下してしまい、記録紙５に着弾する前に、インク液柱Ｋ４を先行するインク滴に良好に合体させることが難しくなる。それにより、中ドットを形成するのに十分な液量のインク滴を形成することが難しくなる。しかし、本実施形態によれば、インク液柱Ｋ３が分離する前に、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いつく。そのため、インク液柱Ｋ３は分離せず、インク液柱Ｋ３およびインク液柱Ｋ４により、中ドットを形成するのに十分な液量のインク滴Ｄ４（図７参照）を形成することができる。十分な液量を有するインク滴Ｄ４により、記録紙５に良好な中ドットを形成することができる。また、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４がインク液柱Ｋ３の先頭Ａ３に追いつくことにより、インク液柱Ｋ４の先頭Ａ４の速度が低下するため、インク液柱Ｋ４からサテライトＳ４が分離する時のインク滴Ｄ４の速度を遅くすることができる。その結果、サテライトＳ４の液量を抑えることができ、サテライトＳ４に起因する画質の低下を抑制することができる。

このように本実施形態によれば、インク液柱Ｋ３の軌跡とインク液柱Ｋ４の軌跡とのずれが防止され、十分な液量を有するインク滴Ｄ４が形成され、サテライトＳ４の液量が抑えられることにより、中ドット用のインク滴を正確かつ安定して吐出することができる。サテライトＳ４の液量を少なく抑えつつ、インク滴Ｄ４を正確な位置に着弾させることができる。その結果、記録紙５に良好な中ドットを形成することができ、高品質な印刷を行うことができる。

また、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１０によれば、大ドットを形成する際には、アクチュエータ２６に対して第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４を供給する。第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４は前述の通りであり、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、第１駆動パルスＰ１によってノズル２５から吐出される第１インク液柱がノズル２５から離間する前に、第２駆動パルスＰ２によってノズル２５から第２インク液柱が吐出されるように設定されている。また、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、第１インク液柱が吐出されてから、第２駆動パルスＰ２を供給しなかった場合に第１インク液柱が吐出されてから分離するまでの時間内に、第２インク液柱の先頭が第１インク液柱の先頭に追いつくように設定されている。したがって、第１インク液柱および第２インク液柱によって形成されるインク滴と、インク液柱Ｋ３およびインク液柱Ｋ４によって形成されるインク滴とにより、記録紙５に良好な大ドットを形成することができる。よって、高品質な印刷を行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他にも種々の形態で実施することができる。

上記実施形態では、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、第３駆動パルスＰ３および第４駆動パルスＰ４と同様に設定されたものであった。しかし、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２は、特に限定されない。

図５に示す第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４は一例であり、第１〜第４駆動パルスＰ１〜Ｐ４の具体的な形状や大きさは特に限定されない。

上記実施形態に係るインクジェットプリンタ１０は、記録紙５に寸法の異なる３種類のドットを形成するものであった。上記実施形態に係るインクジェットプリンタ１０は、記録紙５に小ドット、中ドット、および大ドットを形成可能に構成されていた。しかし、インクジェットプリンタ１０は、記録紙５に寸法の異なる２種類または４種類以上のドットを形成するものであってもよい。例えばインクジェットプリンタ１０は、記録紙５に小ドットおよび中ドットを形成可能に構成されていてもよい。この場合、第１駆動パルスＰ１は不要であり、省略することができる。また、インクジェットプリンタ１０は、記録紙５に同一寸法のドットを形成するように構成されていてもよい。例えばインクジェットプリンタ１０は、中ドットのみを形成可能に形成されていてもよい。この場合には、第１駆動パルスＰ１および第２駆動パルスＰ２を省略することができる。

上記実施形態では、アクチュエータは縦振動モードの圧電素子であったが、これには限定されない。アクチュエータは横振動モードの圧電素子であってもよい。また、アクチュエータは、圧電素子に限らず、例えば磁歪素子等であってもよい。

上記実施形態では、液体がインクであったが、これには限定されない。液体吐出装置が吐出する液体は、例えば樹脂材料や、溶質と溶媒とを含む各種液状組成物（例えば洗浄液）などであってもよい。

上記実施形態では、吐出ヘッドがインクジェットプリンタに搭載される吐出ヘッド１５であったが、これには限定されない。吐出ヘッドは、例えばインクジェット方式を採用する種々の製造装置や、マイクロピペットなどの計測器具などに搭載することができ、各種用途で使用可能である。

１０ インクジェットプリンタ
１５ 吐出ヘッド
１８ 制御装置
２１ ケース
２２ 振動板
２３ 圧力室
２４ インク流入口
２５ ノズル
２６ 圧電素子（アクチュエータ）
３０ 駆動回路
Ｋ３ インク液柱（先行液柱）
Ｋ４ インク液柱（後続液柱）
Ｐ３ 第３駆動パルス（前駆動パルス）
Ｐ４ 第４駆動パルス（後駆動パルス）

Claims (4)

1. 内部に液体が貯留される圧力室が形成されたケースと、
   前記ケースに設けられ、前記圧力室の一部を区画する振動板と、
   前記振動板に連結され、電気信号が供給されると変形するアクチュエータと、
   前記ケースに形成され、前記圧力室と連通するノズルと、
   前駆動パルスと、前記前駆動パルスの後に供給される後駆動パルスと、を含む駆動信号を前記アクチュエータに供給する駆動回路と、を備え、
   前記前駆動パルスによって前記ノズルから吐出される液柱である先行液柱の先頭の速度をＶ３とし、
   前記後駆動パルスによって前記ノズルから吐出される液柱である後続液柱の先頭の速度をＶ４とし、
   前記先行液柱の吐出開始から前記後続液柱の吐出開始までの時間をｔ４ａとし、
   前記アクチュエータに前記前駆動パルスを供給しかつ前記後駆動パルスを供給しなかった場合に前記先行液柱が前記ノズルから吐出されてから分離するまでの時間と、前記時間ｔ４ａとの差をｔ４ｂとし、
   前記アクチュエータに前記前駆動パルスを供給しかつ前記後駆動パルスを供給しなかった場合に、前記先行液柱の吐出開始から前記先行液柱が前記ノズルから離間するまでの時間をｔ３ａとしたときに、
   ｔ４ａ≦ｔ３ａ
   Ｖ４≧Ｖ３×（ｔ４ａ／ｔ４ｂ＋１）
   に設定され、
   前記駆動信号は、前記前駆動パルスの前に供給される第１駆動パルスと、前記第１駆動パルスの後であってかつ前記前駆動パルスの前に供給される第２駆動パルスと、を含み、
   前記第１駆動パルスによって前記ノズルから吐出される第１液柱の先頭の速度をＶ１とし、
   前記第２駆動パルスによって前記ノズルから吐出される第２液柱の先頭の速度をＶ２とし、
   前記第１液柱の吐出開始から前記第２液柱の吐出開始までの時間をｔ２ａとし、
   前記アクチュエータに前記第１駆動パルスを供給しかつ前記第２駆動パルスを供給しなかった場合に前記第１液柱が前記ノズルから吐出されてから分離するまでの時間と、前記時間ｔ２ａとの差をｔ２ｂとし、
   前記アクチュエータに前記第１駆動パルスを供給しかつ前記第２駆動パルスを供給しなかった場合に、前記第１液柱の吐出開始から前記第１液柱が前記ノズルから離間するまでの時間をｔ１ａとしたときに、
   ｔ２ａ≦ｔ１ａ
   Ｖ２≧Ｖ１×（ｔ２ａ／ｔ２ｂ＋１）
   に設定され、
   前記第１駆動パルスは、電位が基準電位から第１電位に降下する第１放電波形要素を含み、
   前記第２駆動パルスは、電位が前記基準電位から第２電位に降下する第２放電波形要素を含み、
   前記前駆動パルスは、電位が前記基準電位から第３電位に降下する第３放電波形要素を含み、
   前記後駆動パルスは、電位が前記基準電位から第４電位に降下する第４放電波形要素を含み、
   前記第１電位と前記基準電位との電位差である第１電圧と、前記第２電位と前記基準電位との電位差である第２電圧と、前記第３電位と前記基準電位との電位差である第３電圧と、前記第４電位と前記基準電位との電位差である第４電圧とは、
   第２電圧＞第４電圧＞第３電圧＞第１電圧
   に設定されている、液体吐出装置。
2. 内部に液体が貯留される圧力室が形成されたケースと、
   前記ケースに設けられ、前記圧力室の一部を区画する振動板と、
   前記振動板に連結され、電気信号が供給されると変形するアクチュエータと、
   前記ケースに形成され、前記圧力室と連通するノズルと、
   前駆動パルスと、前記前駆動パルスの後に供給される後駆動パルスと、を含む駆動信号を前記アクチュエータに供給する駆動回路と、を備え、
   前記駆動信号は、
   前記前駆動パルスによって前記ノズルから吐出される液柱である先行液柱が前記ノズルから離間する前に、前記後駆動パルスによって吐出される液柱である後続液柱が前記ノズルから吐出され、
   前記先行液柱が分離する前に、前記後続液柱の先頭が前記先行液柱の先頭に追いつくように設定され、
   前記駆動信号は、前記前駆動パルスの前に供給される第１駆動パルスと、前記第１駆動パルスの後であってかつ前記前駆動パルスの前に供給される第２駆動パルスと、を含み、
   前記駆動信号は、
   前記第１駆動パルスによって前記ノズルから吐出された第１液柱が前記ノズルから離間する前に、前記第２駆動パルスによって吐出される第２液柱が前記ノズルから吐出され、
   前記第１液柱が分離する前に、前記第２液柱の先頭が前記第１液柱の先頭に追いつくように設定され、
   前記第１駆動パルスは、電位が基準電位から第１電位に降下する第１放電波形要素を含み、
   前記第２駆動パルスは、電位が前記基準電位から第２電位に降下する第２放電波形要素を含み、
   前記前駆動パルスは、電位が前記基準電位から第３電位に降下する第３放電波形要素を含み、
   前記後駆動パルスは、電位が前記基準電位から第４電位に降下する第４放電波形要素を含み、
   前記第１電位と前記基準電位との電位差である第１電圧と、前記第２電位と前記基準電位との電位差である第２電圧と、前記第３電位と前記基準電位との電位差である第３電圧と、前記第４電位と前記基準電位との電位差である第４電圧とは、
   第２電圧＞第４電圧＞第３電圧＞第１電圧
   に設定されている、液体吐出装置。
3. 前記各駆動パルスは、前記圧力室内の液体の圧力を減少させてから増加させる駆動パルスからなっている、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の液体吐出装置を備え、前記液体はインクである、インクジェットプリンタ。

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