JP7215101B2 - 制御装置、および液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、および液体吐出装置に関する。

液滴を吐出することで画像や造形物を生成する液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置では、大滴、中滴、小滴、非吐出など、吐出する液量を調整することで、複数種類の液滴を打ち分ける技術が用いられている。

従来では、小滴として１つの吐出パルス、中滴として２つの吐出パルス、大滴として３つの吐出パルスを選択し、これらの吐出パルスで構成された駆動波形を供給ことで、液量の異なる複数種類の液滴を打ち分ける技術が開示されている。また、例えば、特許文献１には、吐出パルスの供給に先だって微振動パルスの供給あるいは非供給を選択することで、吐出パルスによる液滴の量を異ならせる技術が開示されている。

しかし、従来技術では、１吐出周期あたり３つ吐出パルスを用意する必要があった。また、従来技術では、微振動パルスを用いることで、吐出パルスに加えて更に１パルス加えた駆動波形を供給する必要があった。このため、従来技術では、駆動波形の波形長が長くなることが課題となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動波形の波形長短縮を図る事を目的とする。

上述した課題を解決するために、制御装置は、液体を吐出するノズルに連通した液室の圧力を変化させる電気機械変換素子に印加する、１吐出周期のパルスユニット内に複数の吐出パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成部と、吐出対象の液量に応じて前記パルスユニットに含まれる前記吐出パルスを選択する選択部と、を備え、前記パルスユニットは、前記液体の振動を制振する制振要素を含む第１の吐出パルスと、前記第１の吐出パルスより後に配置された第２の吐出パルスと、から構成され、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの第１の間隔は、前記液室のヘルムホルツ周期のＮ＋１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ＋１／４以下の範囲、または前記液室のヘルムホルツ周期のＮ－１／４以上Ｎ－１／８以下の範囲であり、前記選択部は、前記パルスユニットに含まれる前記吐出パルスとして、前記第１の吐出パルス、前記第２の吐出パルス、または、前記第１の吐出パルスおよび前記第２の吐出パルス、を選択することによって、液量の異なる前記液体を前記ノズルから吐出させる。

本発明によれば、駆動波形の波形長短縮を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態に係る液体吐出装置の全体構造の一例を示す図である。 図２は、本実施の形態に係る液体吐出装置の断面構成の一例を示す図である。 図３は、本実施の形態に係る記録ヘッドの液室長手方向断面図の一例である。 図４は、本実施の形態に係る記録ヘッドの液室短手方向断面図の一例である。 図５は、本実施の形態に係る液体吐出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図６は、本実施の形態に係る画像処理回路の構成例を示す機能ブロック図である。 図７は、本実施の形態に係る液体吐出装置の要部のハードウェア構成の説明図である。 図８は、本実施の形態に係る駆動波形のパルスユニットの波形を示す図である。 図９は、本実施の形態に係る他の制振要素を含む駆動波形の一例を示す図である。 図１０は、従来の駆動波形の説明図である。 図１１は、本実施の形態に係る、印刷処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る制御装置、および液体吐出装置の実施の形態を詳細に説明する。

なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更を行うことができる。

＜液体吐出装置の全体構造＞
図１は、本実施の形態に係る液体吐出装置１の全体構造の一例を示す図である。図２は、本実施の形態に係る液体吐出装置１の断面構成の一例を示す図である。図１および図２を参照しながら、本実施の形態に係る液体吐出装置１の全体構成について説明する。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係る液体吐出装置１は、主走査方向に移動可能なキャリッジ１１と、当該キャリッジ１１に搭載したインクを吐出する記録ヘッド１２と、当該記録ヘッド１２へインクを供給するインクカートリッジ１３と、を含む印字機構部１０を備えている。また、液体吐出装置１は、下方部において前方側から多数枚の用紙２２を積載可能、かつ抜き差し自在に装着可能な給紙カセット２３と、用紙２２を手差しで給紙するために開閉可能な手差しトレイ２４と、給紙カセット２３または手差しトレイ２４から給紙された用紙２２が所定の画像が印字された後に後面側に排紙するための排紙トレイ２１と、を備えている。

キャリッジ１１は、主走査方向に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１および従ガイドロッド３２によって主走査方向に摺動自在に保持されている。記録ヘッド１２は、キャリッジ１１に搭載され、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（ＢＫ）の各色のインク滴を吐出し、主走査方向と交差する方向に配列され、かつ、吐出方向が下方向となるように形成された複数のインク吐出口（ノズル）を有する液体吐出ヘッドである。

インクおよびインク滴は、液体の一例である。ノズルから吐出される液体は、インクに限定されない。

インクカートリッジ１３は、記録ヘッド１２に各色のインクを供給するために、キャリッジ１１に交換可能に装着されている。また、インクカートリッジ１３は、上方に形成された大気と連通する大気口と、下方に形成された記録ヘッド１２へインクを供給する供給口と、内部に保有されたインクが充填された多孔質体と、を有する。この多孔質体は、毛管力により記録ヘッド１２へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、記録ヘッド１２は、複数の色ごとにインク滴を吐出する複数のヘッドで形成されているものとしてもよく、または、各色のインク滴を吐出する複数のノズルを有する１つのヘッドで形成されているものとしてもよい。

また、液体吐出装置１は、主走査モータ３３と、当該主走査モータ３３の回転により回転駆動される駆動プーリ３４と、当該駆動プーリ３４と対となる従動プーリ３５と、駆動プーリ３４と従動プーリ３５との間に張架されたタイミングベルト３６と、を有する。キャリッジ１１は、タイミングベルト３６に固定されており、主走査モータ３３の正逆転回転により主走査方向に往復移動する。

また、液体吐出装置１は、給紙ローラ４１と、フリクションパッド４２と、ガイド部材４３と、搬送ローラ４４と、搬送コロ４５と、先端コロ４６と、副走査モータ４７と、を有する。

給紙ローラ４１およびフリクションパッド４２は、給紙カセット２３にセットされた用紙２２を記録ヘッド１２の下方側に搬送するために、給紙カセット２３から用紙２２を分離給装する。ガイド部材４３は、給紙ローラ４１およびフリクションパッド４２により分離給装された用紙２２を、搬送ローラ４４へ案内する。搬送ローラ４４は、給紙された用紙２２を反転させて記録ヘッド１２の下方側へ搬送する。搬送コロ４５は、用紙２２を搬送ローラ４４の周面に押し付ける。先端コロ４６は、搬送ローラ４４から搬送された用紙２２の、記録ヘッド１２の下方側への送り出し角度を規定する。副走査モータ４７は、ギヤ列を介して給紙ローラ４１を回転駆動させる。

また、液体吐出装置１は、印写受け部４８と、搬送コロ４９と、拍車５０と、排紙ローラ５１と、拍車５２と、ガイド部材５３と、ガイド部材５４と、を有する。

印写受け部４８は、キャリッジ１１の主走査方向の移動範囲に対応して給紙ローラ４１から送り出された用紙２２を、記録ヘッド１２の下方側で案内するガイド部材である。搬送コロ４９および拍車５０は、印写受け部４８の用紙搬送方向の下流側に設けられ、用紙２２を排紙方向へ送り出すために回転駆動する部材である。排紙ローラ５１および拍車５２は、搬送コロ４９および拍車５０により送り出された用紙２２を排紙トレイ２１へ送り出すために回転駆動する部材である。ガイド部材５３、５４は、排紙経路を形成する部材である。

また、液体吐出装置１は、キャリッジ１１の移動方向の端側の記録領域から外れた位置に配置され、記録ヘッド１２の吐出不良を回復するための回復装置３９を備えている。回復装置３９は、キャッピング手段と、吸引手段と、クリーニング手段と、を有している。キャリッジ１１は、印字待機中にはこの回復装置３９側に移動し、キャッピング手段により記録ヘッド１２がキャッピングされ、ノズル部の湿潤状態が保たれる。これによって、インクの乾燥による吐出不良が抑制される。また、記録ヘッド１２は、記録と関係しないインクを吐出することにより、すべてのノズルのインクの粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

また、記録ヘッド１２は、吐出不良が発生した場合等に、キャッピング手段によりノズルが密閉され、吸引手段によりチューブを通してノズルからインクと共に気泡等が吸い出され、クリーニング手段によりノズル付近に付着したインクおよびゴミ等が除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、液体吐出装置１の本体下部に設置された図示しない廃インク溜に排出され、廃インク溜の内部のインク吸収体に吸収保持される。

上述のような液体吐出装置１は、記録（印刷）時には、キャリッジ１１を移動させながら、画像データに応じて記録ヘッド１２を駆動することにより、停止している用紙２２にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２２を所定量だけ副走査方向に搬送後、次の行の記録を行う。また、液体吐出装置１は、記録終了信号、または、用紙２２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、用紙２２を排紙する。

＜記録ヘッドの構成例＞
次に、記録ヘッド１２の構成例を説明する。

図３は、記録ヘッド１２の液室長手方向断面図の一例である。図４は、記録ヘッド１２の液室短手方向断面図の一例である。

本実施の形態の記録ヘッド１２は、例えば、単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１０１、流路板１０１の下面に接合したニッケル電鋳で形成した振動板１０２、および、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３を接合して積層することにより構成される。これらによって、ノズル連通路１０５、液室１０６、インク供給口１０９などが形成される。ノズル連通路１０５は、液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路である。液室１０６は、圧力を発生するための部分である。インク供給口１０９は、液室１０６に流体抵抗部（供給路）１０７を通じてインクを供給するための共通液室１０８に連通する部分である。

記録ヘッド１２には、圧電素子１２１が設けられている。圧電素子１２１は、電気機械変換素子の一例である。電気機械変換素子は、電圧が印加されることで、ノズル１０４に連通した液室１０６内の圧力を変化させる。圧電素子１２１は、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である。例えば、圧電素子１２１は、２列の積層型の素子である。なお、図３には、一例として、１列の圧電素子１２１のみを図示した。

また、記録ヘッド１２は、圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２を備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３が設けられる。この支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１２６が接続される。

振動板１０２の周縁部は、フレーム部材１３０に接合される。フレーム部材１３０には、貫通部１３１、共通液室１０８となる凹部、および、インク供給穴１３２が形成される。貫通部１３１は、圧電素子１２１およびベース基板１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する部分である。インク供給穴１３２は、共通液室１０８に外部からインクを供給するための部分である。フレーム部材１３０は、例えば、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂あるいはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成される。

流路板１０１は、例えば結晶面方位の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部が形成される。なお、流路板１０１は、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。

振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成される。振動板１０２は、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製される。振動板１０２の材料としては、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電素子１２１および支柱部１２３が接着剤により接合され、更にフレーム部材１３０が接着剤により接合される。

ノズル板１０３は各液室１０６に対応して直径１０～３０μｍのノズル１０４が形成され、流路板１０１に接着剤により接合される。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層が形成されたものである。

圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電素子１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には、個別電極１５３および共通電極１５４が接続されている。なお、本実施の形態では、圧電素子１２１の圧電方向の変位を用いて液室１０６内のインクを加圧する構成としている。また、１つのベース基板１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。

このように構成した記録ヘッド１２においては、例えば圧電素子１２１に印加する電圧を第１の電位から下げることによって圧電素子１２１が収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入することになる。第１の電位は、予め定めた基準電位である。その後、圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させる。そして、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子１２１に印加する電圧を第１の電位に戻すことによって振動板１０２が初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生する。このとき、共通液室１０８から液室１０６内にインクが充填される。次に、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、この記録ヘッド１２の駆動方法については上記の例（引き－押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。

＜液体吐出装置のハードウェア構成例＞
次に、本実施の形態の液体吐出装置１のハードウェア構成例を説明する。

図５は、本実施の形態に係る液体吐出装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。

本実施の形態に係る液体吐出装置１は、画像処理基板６０と、メイン制御基板７０と、ヘッド中継基板２００と、を備えている。メイン制御基板７０およびヘッド中継基盤８０が、液体吐出装置１の制御装置９０に相当する。

画像処理基板６０は、入力した画像データに対して画像処理を行う回路基板である。画像処理基板６０は、画像データに対して画像処理を実行する画像処理回路６１を備えている。

メイン制御基板７０は、画像処理された画像データに基づいて、用紙２２に印字するためのインク滴を吐出する圧電素子１２１を駆動するための駆動波形の生成、およびバイアス電圧を決定して、ヘッド中継基板２００に対して圧電素子１２１を駆動するための電圧の印加を指令する基板である。

メイン制御基板７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７１と、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）７２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７４と、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）７５と、モータドライバ７６と、駆動波形生成回路７７と、を備えている。

ＣＰＵ７１は、液体吐出装置１の全体動作の制御を司る演算装置である。ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３を作業領域として利用し、ＲＯＭ７４に格納された各種の制御プログラムを実行することによって、液体吐出装置１における各種動作を制御する制御指令を出力する。ＣＰＵ７１は、ＦＰＧＡ７２と通信しながら、ＦＰＧＡ７２と協働して液体吐出装置１における各種の動作制御を行う。

ＦＰＧＡ７２は、ＣＰＵ７１と協働して液体吐出装置１における各種動作を制御する集積回路である。ＦＰＧＡ７２は、ＣＰＵ制御部７２Ａと、メモリ制御部７２Ｂと、Ｉ２Ｃ制御部７２Ｃと、センサ処理部７２Ｄと、モータ制御部７２Ｅと、記録ヘッド制御部７２Ｆと、を備えている。

ＣＰＵ制御部７２Ａは、ＣＰＵ７１と通信する機能を有する。メモリ制御部７２Ｂは、ＲＡＭ７３およびＲＯＭ７４にアクセスする機能を有する。Ｉ２Ｃ制御部７２Ｃは、ＮＶＲＡＭ７５にアクセスする機能を有する。

センサ処理部７２Ｄは、各種センサ１５からのセンサ信号の処理を行う。各種センサ１５は、液体吐出装置１における各種の状態を検知するセンサの総称である。各種センサ１５には、エンコーダセンサ、用紙（記録紙）の通過を検知する用紙センサ、カバー部材の開放を検知するカバーセンサ、環境温度および湿度を検知する温湿度センサ、用紙を固定するレバーの動作状態を検知する用紙固定レバー用センサ、および、カートリッジのインク残量を検知する残量検知センサ等が含まれる。また、各種センサ１５から出力されるアナログのセンサ信号は、例えば、メイン制御基板７０等に実装されるＡＤコンバータによりデジタル信号に変換されてＦＰＧＡ７２に入力される。

モータ制御部７２Ｅは、各種モータ１４の制御を行う。各種モータ１４は、液体吐出装置１が備えるモータの総称である。各種モータ１４には、キャリッジ１１を動作させるための主走査モータ３３、用紙２２を副走査方向に搬送するための副走査モータ４７、および、用紙２２を給紙するための給紙モータ等が含まれる。

ここで、主走査モータ３３の動作制御を例に挙げ、ＣＰＵ７１と、ＦＰＧＡ７２のモータ制御部７２Ｅとの連携による制御の具体例を説明する。

まず、ＣＰＵ７１が、モータ制御部７２Ｅに対して、主走査モータ３３の動作開始指示と共に、キャリッジ１１の移動速度および移動距離を通知する。この指示を受けたモータ制御部７２Ｅは、ＣＰＵ７１から通知された移動速度および移動距離の情報を基に駆動プロファイルを生成し、センサ処理部７２Ｄから取得するエンコーダセンサのエンコーダ値との比較を行いながら、ＰＷＭ指令値を算出してモータドライバ７６に出力する。

モータ制御部７２Ｅは、所定の動作を終了するとＣＰＵ７１に対して動作終了を通知する。なお、ここではモータ制御部７２Ｅが駆動プロファイルを生成する例を説明したが、ＣＰＵ７１が駆動プロファイルを生成してモータ制御部７２Ｅに指示する構成であってもよい。ＣＰＵ７１は、印字枚数のカウント、および主走査モータ３３のスキャン数のカウント等も行っている。

記録ヘッド制御部７２Ｆは、ＲＯＭ７４に格納されたヘッド駆動データ、吐出同期信号ＬＩＮＥ、および吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを、駆動波形生成回路７７に送り、駆動波形生成回路７７に駆動波形を生成させる。駆動波形生成回路７７が生成した駆動波形は、ヘッド中継基板２００に実装された記録ヘッドドライバ８１へ出力される。

図６は、画像処理基板６０の画像処理回路６１の構成例を示す機能ブロック図である。

画像処理回路６１は、受付けた画像データについて、階調処理、画像変換処理などを行い、記録ヘッド制御部１１６で処理可能な形式の画像データに変換する。そして、画像処理回路６１は、変換後の画像データを、メイン制御基板７０の記録ヘッド制御部７２Ｆへ出力する。

詳細には、画像処理回路６１は、インターフェイス６１Ａと、階調処理部６１Ｂと、画像変換部６１Ｃと、画像処理部ＲＡＭ６１Ｄと、を有する。

インターフェイス６１Ａは、画像データの入力部であり、ＣＰＵ７１、およびＦＰＧＡ７２との通信インターフェイスである。階調処理部６１Ｂは、受付けた多値の画像データに階調処理を行い、小値の画像データへ変換する。小値の画像データは、記録ヘッド１２が吐出する液滴の種類（大滴、中滴、小滴）に等しい階調数の画像データである。そして、階調処理部６１Ｂは、変換した画像データを、画像処理部ＲＡＭ６１Ｄ上に１バンド分以上保持する。

１バンド分の画像データとは、記録ヘッド１２が１度の主走査方向Ｘの走査で記録可能な最大の副走査方向の幅に相当する画像データを指す。

画像変換部６１Ｃは、画像処理部ＲＡＭ６１Ｄ上の１バンド分の画像データについて、主走査方向Ｘへの１度の走査（１スキャン）で出力する画像単位で、画像データを変換する。この変換は、インターフェイス６１Ａを介してＣＰＵ７１から受付けた、印字順序、および印字幅（＝１スキャンあたりの画像記録の副走査幅）の情報に従い、記録ヘッド１２の構成に合わせて変換する。

印字順序、印字幅は記録媒体に対して１回の主走査で画像を形成する１パス印字でも良く、用紙２２の同一領域に対して同一のノズル群あるいは異なるノズル群によって複数回の主走査で画像を形成するマルチパス印字を用いても良い。また、主走査方向にヘッドを並べて、同一領域を異なるノズルで打ち分けても良い。これらの記録方法は適宜組み合わせて用いることができる。印字幅とは、記録ヘッド１２の１度の主走査方向Ｘへの走査（１スキャン）で記録する画像の、副走査方向Ｙの幅を示す。本実施の形態では、印字幅は、ＣＰＵ７１が設定する。

画像変換部６１Ｃは、変換した画像データを、インターフェイス６１Ａを介して画像記録部へ出力する。

画像処理回路６１の機能は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェア機能として実行されても良いし、画像処理回路６１内部の記憶装置に記憶された画像処理プログラムによって実施されるものであってもよい。また、画像処理回路６１の機能は液体吐出装置１の内部ではなく、コンピュータにインストールされたソフトウェアで行ってもよい。

次に、図７を参照しながら、液体吐出装置１の要部のハードウェア構成についてさらに説明する。図７は、液体吐出装置１の要部のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、図７には、制御装置９０に含まれる構成要素として、駆動波形生成回路７７および記録ヘッド制御部７２Ｆを示した。

記録ヘッド制御部７２Ｆは、吐出のタイミングのトリガとなるトリガ信号Ｔｒｉｇを受信すると、駆動波形の生成のトリガとなる吐出同期信号ＬＩＮＥを、駆動波形生成回路７７へ出力する。記録ヘッド制御部７２Ｆは、さらに、吐出同期信号ＬＩＮＥからの遅延量を示す吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを、駆動波形生成回路７７へ出力する。

駆動波形生成回路７７は、駆動波形生成部の一例である。なお、駆動波形生成回路７７は、回路で構成する形態に限定されず、ソフトウェアで構成してもよい。本実施の形態では、駆動波形生成回路７７が回路である場合を一例として説明する。

駆動波形生成回路７７は、ＲＯＭ７４から読み出した波形データを用い、吐出同期信号ＬＩＮＥおよび吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに基づいたタイミングで、駆動波形Ｖｃｏｍを生成する。本実施の形態では、駆動波形Ｖｃｏｍは、１吐出周期であるパルスユニット内に複数の吐出パルスを含む、波形によって表される信号である。本実施の形態で用いる駆動波形の詳細は後述する。

また、記録ヘッド制御部７２Ｆは、画像処理回路６１（図５参照）から画像処理後の画像データＳＤ’を受信し、この画像データＳＤ’に基づいて、記録ヘッド１２の各ノズルから吐出させるインク滴の大きさに応じて、駆動波形Ｖｃｏｍにおける吐出パルスをパルスユニットごとに選択するための、マスク制御信号ＭＮを生成する。このマスク制御信号ＭＮは、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに同期したタイミングの信号である。そして、記録ヘッド制御部７２Ｆは、画像データＳＤ’と、同期クロック信号ＳＣＫと、画像データＳＤ’のラッチを指令するラッチ信号ＬＴと、生成したマスク制御信号ＭＮとを、記録ヘッドドライバ８１に送信する。

記録ヘッドドライバ８１は、選択部の一例である。記録ヘッドドライバ８１は、シリアルに入力される記録ヘッド１２の１行分に相当する画像データに基づいて、駆動波形生成回路７７から与えられる駆動波形に含まれる吐出パルスを、パルスユニットごとに選択する。

記録ヘッドドライバ８１は、選択した吐出パルスを含むパルスユニットを含む、駆動波形を、電気機械変換素子の一例である圧電素子１２１に対して印加することで、記録ヘッド１２の圧電素子１２１を駆動する。本実施の形態では、記録ヘッドドライバ８１が、吐出対象の液量（例えば、大滴、中滴、小滴、吐出無）に応じてパルスユニットに含まれる吐出パルスを選択することで、パルスユニットの印加によりノズル１０４から吐出される液体の量を異ならせることができる。例えば、記録ヘッドドライバ８１は、大滴、中滴、小滴、吐出無、など、一種類以上の体積の異なる液滴を打ち分けることができる。

詳細には、記録ヘッドドライバ８１は、シフトレジスタ８１Ｅと、ラッチ回路８１Ｄと、階調デコーダ８１Ｃと、レベルシフタ８１Ｂと、アナログスイッチ８１Ａと、を備えている。

シフトレジスタ８１Ｅは、記録ヘッド制御部７２Ｆから送信された画像データＳＤ’および同期クロック信号ＳＣＫを入力する。ラッチ回路８１Ｄは、シフトレジスタ８１Ｅの各レジスト値を、記録ヘッド制御部７２Ｆから送信されたラッチ信号ＬＴによってラッチする。

階調デコーダ８１Ｃは、ラッチ回路８１Ｄでラッチした値（画像データＳＤ’）と、マスク制御信号ＭＮとをデコードしたロジックレベル電圧信号を出力する。レベルシフタ８１Ｂは、階調デコーダ８１Ｃのロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ８１Ａが動作可能なレベルへとレベル変換する。

アナログスイッチ８１Ａは、レベルシフタ８１Ｂを介して与えられる階調デコーダ８１Ｃのロジックレベル電圧信号でオン／オフするスイッチである。このアナログスイッチ８１Ａは、記録ヘッド１２が備えるノズルごとに設けられ、各ノズルに対応する圧電素子１２１の個別電極５０１に接続されている。また、アナログスイッチ８１Ａは、駆動波形生成回路７７からの駆動波形Ｖｃｏｍを入力する。また、上述したように、マスク制御信号ＭＮのタイミングが駆動波形Ｖｃｏｍのタイミングと同期している。

このため、アナログスイッチ８１Ａは、レベルシフタ８１Ｂを介して与えられる階調デコーダ８１Ｃのロジックレベル電圧信号に応じて適切なタイミングでオン／オフを切り替えることにより、各ノズルに対応する圧電素子１２１の各々について、駆動波形Ｖｃｏｍに含まれるパルスユニットごとに、各パルスユニットに含まれる吐出パルスを選択する。その結果、圧電素子１２１に対応する個別電極５０１に、選択された吐出パルスからなるパルスユニットによって示される駆動波形の電圧が印加され、ノズルから吐出されるインク滴の大きさが制御される。

なお、図５～図７に示す液体吐出装置１の構成は、一例を示すものであり、図５～図７に示した構成要素をすべて含む必要はなく、または、その他の構成要素を含むものとしてもよい。

＜駆動波形＞
次に、駆動波形生成回路７７が記録ヘッドドライバ８１へ出力する駆動波形について詳細を説明する。なお、駆動波形生成回路７７が記録ヘッドドライバ８１へ出力する駆動波形は、上記駆動波形Ｖｃｏｍに相当する。

駆動波形生成回路７７は、１吐出周期のパルスユニット内に、複数の吐出パルスを含む、駆動波形を生成する。

１吐出周期とは、ノズル１０４から吐出される１つの液滴を吐出するために圧電素子１２１に印加する駆動波形の周期である。駆動波形は、１または複数のパルスユニットから構成されている。すなわち、駆動波形を、１吐出周期ごとに分割した、分割後の各期間の波形が、パルスユニットに相当する。

図８は、本実施の形態の駆動波形Ｗにおける、１吐出周期に相当するパルスユニットＱの波形を示す図である。図８中、横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。なお、図８には、縦軸として、第１の電位Ｖ１を１００％として表した時の、電位を示した。

パルスユニットＱは、２つの吐出パルスＰから構成される。吐出パルスＰは、ノズル１０４から液滴を吐出させる事の可能な電位のパルスを意味する。

詳細には、パルスユニットＱは、第１の吐出パルスＰ１と、第１の吐出パルスＰ１より後に配置された第２の吐出パルスＰ２と、から構成される。

第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２は、第１の電位Ｖ１から立ち下がる膨張波形要素Ｅ１と、立ち下り後の第２の電位Ｖ２を維持する維持波形要素Ｅ２と、該維持波形要素Ｅ２から第１の電位Ｖ１に向かって立ち上がる収縮波形要素Ｅ３と、から構成される。

具体的には、第１の吐出パルスＰ１は、膨張波形要素Ｅ１Ａと、維持波形要素Ｅ２Ａと、収縮波形要素Ｅ３Ａと、から構成される。また、第２の吐出パルスＰ２は、膨張波形要素Ｅ１Ｂと、維持波形要素Ｅ２Ｂと、収縮波形要素Ｅ３Ｂと、から構成される。

第１の電位Ｖ１は、上述したように、基準となる基準電位である。第１の電位Ｖ１は、該電位の電圧を圧電素子１２１へ印加しても、圧電素子１２１が収縮（駆動）しない（すなわち、ノズル１０４からインク滴が吐出しない）電位であればよい。

第２の電位Ｖ２は、該電位の電圧を圧電素子１２１へ印加することで、圧電素子１２１の収縮により液室１０６内のインクが加圧されてノズル１０４からインク滴が吐出する電位であればよい。

すなわち、膨張波形要素Ｅ１によって示される波形の電圧が圧電素子１２１へ印加されることで、圧電素子１２１の駆動によって液室１０６へ圧力が加えられる。そして、維持波形要素Ｅ２によって示される波形の電圧が圧電素子１２１へ印加されることで液室１０６への該圧力が維持される。そして、収縮波形要素Ｅ３によって示される波形の電圧が圧電素子１２１へ印加されることで、圧電素子１２１の駆動によって液室１０６へ加えられていた圧力が解除される。このため、膨張波形要素Ｅ１、維持波形要素Ｅ２、および収縮波形要素Ｅ３によって示される吐出パルスＰの波形によって示される電圧が圧電素子１２１へ加えられることで、液室１０６からインク滴が吐出する。

本実施の形態では、選択部に相当する記録ヘッドドライバ８１（詳細には、アナログスイッチ８１Ａ）は、パルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰとして、第１の吐出パルスＰ１、第２の吐出パルスＰ２、または、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２、を選択することによって、液量の異なるインク滴（液体）をノズル１０４から吐出させる。言い換えると、記録ヘッドドライバ８１は、パルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰを選択することで、ノズル１０４から吐出する、体積の異なる複数種類のインク滴の打ち分けを行う。

詳細には、図８に示すように、記録ヘッドドライバ８１は、小滴をノズル１０４から吐出させる場合には、パルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰとして、第１の吐出パルスＰ１を選択する。このため、この場合、圧電素子１２１に印加されるパルスユニットＱの示す波形は、第１の吐出パルスＰ１によって表される波形の後に、第１の電位Ｖ１を維持する維持波形要素を配置した波形となる。

また、記録ヘッドドライバ８１は、中滴をノズル１０４から吐出させる場合には、パルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰとして、第２の吐出パルスＰ２を選択する。このため、この場合、圧電素子１２１に印加されるパルスユニットＱの示す波形は、第１の電位Ｖ１を維持する維持波形要素の後に、第２の吐出パルスＰ２によって表される波形を配置したものとなる。

また、記録ヘッドドライバ８１は、大滴をノズル１０４から吐出させる場合には、パルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰとして、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２を選択する。このため、この場合、圧電素子１２１に印加されるパルスユニットＱの示す波形は、第１の吐出パルスＰ１の後に第２の吐出パルスＰ２を連続して（隣接して）配置した波形となる。

小滴は、第１の液量の液体である。中滴は、第１の液量より体積の大きい第２の液量の液体である。大滴は、第２の液量より体積の大きい第３の液量の液体である。

なお、記録ヘッドドライバ８１は、インク滴を吐出しない場合には、パルスユニットＱに含まれる何れの吐出パルスＰも非選択とすればよい。この場合、圧電素子１２１に印加されるパルスユニットＱの示す波形は、第１の電位Ｖ１を維持した維持波形要素のみから構成される波形となる。

ここで、大滴、中滴、小滴などの吐出する液体の量の異なる複数種類のパルスユニットＱによって表される駆動波形Ｗの電圧を圧電素子１２１へ印加することで、複数のノズル１０４の各々から、大滴、中滴、小滴などの複数種類のインク滴を吐出する場合を想定する。この場合、複数のノズル１０４の各々から吐出されたインク滴が用紙２２に着弾するまでの時間が同一となるように、駆動波形ＷのパルスユニットＱを調整する必要がある。

しかし、大滴を吐出するための、第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２とから構成されるパルスユニットＱでは、第１の吐出パルスＰ１によるインク滴の吐出に伴う液室１０６の残留振動などが、第２の吐出パルスＰ２の波形に影響を与える場合がある。この場合、インク滴の吐出不良や、インク滴がノズル１０４から吐出されて用紙２２に着弾するまでの着弾時間にずれが発生する場合がある。

例えば、第２の吐出パルスＰ２のタイミングが、第１の吐出パルスＰ１による液室１０６の残留振動の期間に重複すると、該残留振動との共振が生じる。この場合、残留振動と第２の吐出パルスＰ２との共振により、第２の吐出パルスＰ２によって吐出されるインク滴の吐出速度が、残留振動の影響がない場合に比べて大きくなる場合がある。

一方、上記残留振動の影響が反共振に近い場合、第２の吐出パルスＰ２によって吐出されるインク滴の吐出速度が、残留振動の影響が無い場合に比べて小さくなり、吐出不良やマージ不良が生じる場合がある。

そこで、図８に示すように、本実施の形態では、パルスユニットＱにおける第１の吐出パルスＰ１は、制振要素Ｄを含む。また、第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２との第１の間隔Ｔ１は、液室１０６のヘルムホルツ周期のＮ±１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ±１／４以下の範囲である。

制振要素Ｄは、液室１０６内のインクの振動を抑制する波形によって表される。言い換えると、制振要素Ｄは、インクのメニスカスの振動を抑制する波形によって表される。

制振要素Ｄは、例えば、図８に示すように、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの第１の電位Ｖ１への立ち上がりの始点ＴＡから、第１の電位Ｖ１に向かって、段階的に電位が上昇する波形によって表される（制振要素Ｄ１参照）。制振要素Ｄ１は、制振要素Ｄの一例である。

始点ＴＡは、第１の吐出パルスＰ１における、収縮波形要素Ｅ３Ａが第１の電位Ｖ１に向かって立ち上りを開始するポイントである。具体的には、始点ＴＡは、第１の吐出パルスＰ１における、維持波形要素Ｅ２Ａと収縮波形要素Ｅ３Ａとの交点である。

なお、図８には、制振要素Ｄが、第２の電位Ｖ２を示す始点ＴＡから中間電位Ｖ５に向かって電位が上昇し、中間電位Ｖ５で所定期間維持された後に、第１の電位Ｖ１へ上昇する、２段階の電位上昇を示す波形によって表される形態を一例として示した。中間電位Ｖ５は、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との間の電位であればよい。なお、制振要素Ｄの示す波形は、２段階に限定されず、３段階以上であってもよい。

なお、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａが、制振要素Ｄ１を含むことが好ましい。

これは、第１の吐出パルスＰ１は小滴を吐出するための吐出パルスＰであり、第２の吐出パルスＰ２は中滴を吐出するための吐出パルスＰであることから、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２の各々の維持波形要素Ｅ２の電位である第２の電位Ｖ２を調整すると、インク滴の吐出不良が発生する可能性があるためである。

すなわち、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａが制振要素Ｄ１を含むことで、第１の吐出パルスＰ１の後に配置された第２の吐出パルスＰ２の印加によるインク滴の吐出時に、吐出不良が発生することを抑制することできる。

また、上述したように、第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２との第１の間隔Ｔ１は、液室１０６のヘルムホルツ周期のＮ±１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ±１／４以下の範囲である。なお、ヘルムホルツ周期は、音響的固有周期と称される場合もある。

第１の間隔Ｔ１は、詳細には、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上がりの始点ＴＡから、第２の吐出パルスＰ２の収縮波形要素Ｅ３Ｂの立ち上がりの始点ＴＢまでの間隔を示す。言い換えると、第１の間隔Ｔ１は、始点ＴＡから始点ＴＢまでの、時間的な距離を示す。なお、収縮波形要素Ｅ３Ｂの立ち上がりの始点ＴＢとは、第２の吐出パルスＰ２における、維持波形要素Ｅ２Ｂと収縮波形要素Ｅ３Ｂとの交点である。

第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２との第１の間隔Ｔ１を、液室１０６のヘルムホルツ周期のＮ±１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ±１／４以下の範囲とすることで、第２の吐出パルスＰ２によって吐出されるインク滴を、第１の吐出パルスＰ１による液室１０６の残留振動との共振を生じさせるタイミングに近いタイミングで吐出させることができる。

なお、第１の間隔Ｔ１は、Ｎ±１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ±１／４以下の範囲であればよいが、Ｎ±１／８であることが特に好ましい。また、Ｎは、１以上の整数であればよいが、１以上３以下の範囲の整数であることが好ましく、Ｎ＝２であることが特に好ましい。

第１の間隔Ｔ１を上記に調整することで、非共振を使う場合に比べて、ヘッドばらつきに伴う個別液室周期のばらつきによる、狙いとは異なる半共振を利用してしまうおそれを、抑制することができる。

また、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａが、制振要素Ｄ１を含むため、第１の吐出パルスＰ１による液室１０６の残留振動の抑制を図ることができる。

このため、残留振動と第２の吐出パルスＰ２との共振により、第２の吐出パルスＰ２によって吐出されるインク滴の吐出速度が、残留振動の影響がない場合に比べて大きくなることを抑制することができる。よって、インク滴の吐出不良や吐出速度のばらつきを抑制することができる。

なお、制振要素Ｄは、液室１０６内のインクの振動を抑制する波形によって表されればよい。このため、制振要素Ｄは、図８に示すような、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上がりの始点ＴＡから第１の電位Ｖ１に向かって、段階的に電位が上昇する波形によって表される制振要素Ｄ１に限定されない。

図９は、他の制振要素Ｄを含む駆動波形Ｗの一例を示す模式図である。図９中、横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。なお、図９には、縦軸として、第１の電位Ｖ１を１００％として表した時の、電位を示した。

上記と同様に、駆動波形ＷのパルスユニットＱは、第１の吐出パルスＰ１と、第２の吐出パルスＰ２と、から構成されていればよい。但し、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａに含まれる制振要素Ｄは、図９に示すように、インパルス波によって表される波形で表される制振要素Ｄ２である。制振要素Ｄ２は、制振要素Ｄの一例である。

詳細には、制振要素Ｄ２は、第３の電位Ｖ３に向かって立ち下がる第２膨張波形要素Ｅ２１と、第２膨張波形要素Ｅ２１から第１の電位Ｖ１に向かって立上る第２収縮波形要素Ｅ２３と、から構成される。なお、第２膨張波形要素Ｅ２１と第２収縮波形要素Ｅ２３との間に、第３の電位Ｖ３を維持する第２維持波形要素Ｅ２２を配置してもよい。第３の電位Ｖ３は、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との間の電位であればよい。

また、制振要素Ｄ２における第２膨張波形要素Ｅ２１の傾きα１は、制振要素Ｄ２における第２収縮波形要素Ｅ２３の傾きα２より大きい。

また、制振要素Ｄ２における、第２膨張波形要素Ｅ２１の立ち下りの始点ＴＤの電位は、第１の電位Ｖ１と第３の電位Ｖ３との間の電位Ｖ４である。

なお、制振要素Ｄとして、図９に示す制振要素Ｄ２を用いる場合、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上がりの始点ＴＡと、制振要素Ｄ１における第２収縮波形要素Ｅ２３の立ち上がりの始点ＴＣと、の第２の間隔Ｔ２は、液室１０６のヘルムホルツ周期の３／４以下であることが好ましい。

第２の間隔Ｔ２は、言い換えると、収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上がりの始点ＴＡから、第２収縮波形要素Ｅ２３の立ち上がりの始点ＴＣまでの、時間的な距離を示す。

なお、第２の間隔Ｔ２は、液室１０６のヘルムホルツ周期の３／４以下であることが好ましいが、３／４以下１／４以上であることが好ましく、１／２以下１／４以上であることがより好ましい。

このように、制振要素Ｄを、第２膨張波形要素Ｅ２１と、第２収縮波形要素Ｅ２３と、から構成されるインパルス波形によって示される制振要素Ｄ２としてもよい。すなわち、インパルス波形のパラメータを調整することで、制振要素Ｄを実現してもよい。

上記に説明したように、本実施の形態では、駆動波形生成回路７７は、１吐出周期のパルスユニットＱが、制振要素Ｄを含む第１の吐出パルスＰ１と、第１の吐出パルスＰ１より後に配置された第２の吐出パルスＰ２と、から構成された駆動波形Ｗを生成する。そして、第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２との第１の間隔Ｔ１は、液室１０６のヘルムホルツ周期のＮ±１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ±１／４以下の範囲である。

このため、本実施の形態の液体吐出装置１は、従来技術のような微振動パルスを用いることなく、第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２を含むパルスユニットＱにより、大滴、中滴、小滴、などの液量の異なる複数種類のインク滴を吐出可能な駆動波形Ｗとすることができる。

ここで、従来技術では、３つの吐出パルスの組合せにより、大滴、中滴、小滴、の各々のインク滴を吐出するための駆動波形としていた。

図１０は、従来の駆動波形Ｗ２の説明図である。図１０に示すように、３つの吐出パルスＰの組合せにより、大滴、中滴、小滴、の各々の液量のインク滴を吐出するための、１吐出周期分のパルスユニットを構成していた。

一方、本実施の形態では、図８および図９に示すように、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２の２つの吐出パルスＰにより、大滴、中滴、小滴、吐出無、の各々の液量のインク滴を吐出するための、１吐出周期のパルスユニットＱを構成する。

このため、例えば、図１０の示す従来構成では、駆動波形Ｗにおける１吐出周期の駆動波形の波形長が約３０μｍであるのに対し、本実施の形態における駆動波形Ｗにおける１吐出周期のパルスユニットＱの波形長を約２５μｍとすることができる。

従って、本実施の形態の液体吐出装置１は、駆動波形Ｗの波形長短縮を図ることができる。

また、パルスユニットＱにおける第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３は、制振要素Ｄを含む。第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３が制振要素Ｄを含むため、大滴を構成するための１パルス目である第１の吐出パルスＰ１に制振効果を持たせつつ、第１の吐出パルスＰ１による小滴の適量を少なくすることができる。このため、第１の吐出パルスＰ１による小滴と、第２の吐出パルスＰ２による中滴と、の液量の差を広げることができる。

＜液体吐出装置の印刷処理＞
次に、液体吐出装置１の制御装置９０が実行する、印刷処理の手順の一例を説明する。

図１１は、制御装置９０が実行する印刷処理の手順の一例を示す、フローチャートである。

まず、制御装置９０の記録ヘッド制御部７２Ｆが、画像処理回路６１から画像データを入力される（ステップＳ２００）。

次に、駆動波形生成回路７７が、ステップＳ２００で入力された画像データなどに基づいて、駆動波形Ｗを生成し、記録ヘッドドライバ８１へ送信する（ステップＳ２０２）。

次に、記録ヘッドドライバ８１のアナログスイッチ８１Ａが、ステップＳ２００で入力された画像データに基づいて、駆動波形生成回路７７から与えられた駆動波形Ｗに含まれる吐出パルスＰ（第１の吐出パルスＰ１、第２の吐出パルスＰ２）を、パルスユニットＱごとに選択する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の処理によって、選択された吐出パルスＰから構成されるパルスユニットＱによって示される駆動波形Ｗの電圧が、圧電素子１２１へ印加される（ステップＳ２０６）。この処理により、圧電素子１２１に対応するノズル１０４から、パルスユニットＱによって示される駆動波形Ｗに応じた滴量のインク滴が吐出され、印刷が実行される（ステップＳ２０８）。

そして、制御装置９０は、画像処理回路６１から入力された画像データについてすべて印刷が終了したか否かを判断する（ステップＳ２１０）。印刷が終了した場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、印刷動作を終了し、印刷が終了していない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２００へ戻る。

以上説明したように、本実施の形態の制御装置９０は、駆動波形生成回路７７（駆動波形生成部）と、記録ヘッドドライバ８１（選択部）と、を備える。駆動波形生成回路７７は、液体（インク滴）を吐出するノズル１０４に連通した液室１０６の圧力を変化させる圧電素子１２１（電気機械変換素子）に印加する、１吐出周期のパルスユニットＱ内に複数の吐出パルスＰを含む駆動波形Ｗを生成する。記録ヘッドドライバ８１（選択部）は、吐出対象の液量に応じてパルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰを選択する。パルスユニットＱは、インク（液体）の振動を制振する制振要素Ｄを含む第１の吐出パルスＰ１と、第１の吐出パルスＰ１より後に配置された第２の吐出パルスＰ２と、から構成される。第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２との第１の間隔Ｔ１は、液室１０６のヘルムホルツ周期のＮ±１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ±１／４以下の範囲である。記録ヘッドドライバ８１（選択部）は、パルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰとして、第１の吐出パルスＰ１、第２の吐出パルスＰ２、または、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２、を選択することによって、液量の異なるインク（液体）をノズル１０４から吐出させる。

このように、本実施の形態の制御装置９０では、制振要素Ｄを含む第１の吐出パルスＰ１と第２の吐出パルスＰ２とから構成されたパルスユニットＱにおける、第１の吐出パルスＰ１、第２の吐出パルスＰ２、または、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２、を選択することで、液量の異なる液体をノズル１０４から吐出させる。

このため、微振動パルスを別途付加する従来技術や、３つの吐出パルスの組合せにより液量の異なる液体を吐出する従来技術に比べて、駆動波形Ｗの波形長短縮を図ることができる。

従って、本実施の形態の制御装置９０は、駆動波形Ｗの波形長短縮を図ることができる。

また、本実施の形態の制御装置９０は、駆動波形Ｗの波形長短縮を図ることができるため、短波長の駆動波形Ｗによる記録ヘッド１２の高周波駆動を実現することができる。

また、本実施の形態の制御装置９０は、吐出する液量の異なる液滴間の、吐出されてから用紙２２に着弾するまでの間の吐出速度に伴う着弾位置ずれや、大滴のマージ不良に起因する用紙２２に着弾したインク滴の真円度の低下を、抑制することができる。

また、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２は、第１の電位Ｖ１から立ち下がる膨張波形要素Ｅ１と、立ち下り後の第２の電位Ｖ２を維持する維持波形要素Ｅ２と、該維持波形要素Ｅ２から第１の電位Ｖ１に向かって立ち上る収縮波形要素Ｅ３と、から構成される。そして、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３が、制振要素Ｄを含む。

また、第１の間隔Ｔ１は、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上りの始点ＴＡから、第２の吐出パルスＰ２の収縮波形要素Ｅ３Ｂの立ち上りの始点ＴＢまでの、間隔を示す。

まだ、制振要素Ｄ１は、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上がりの始点ＴＡから第１の電位Ｖ１に向かって段階的に電位が上昇する波形によって表される。

また、制振要素Ｄ２は、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との間の第３の電位Ｖ３に向かって立ち下がる第２膨張波形要素Ｅ２１と、第２膨張波形要素Ｄ２１から第１の電位Ｖ１に向かって立ち上る第２収縮波形要素Ｅ２３と、から構成され、第２膨張波形要素Ｅ２１の傾きα１が、第２収縮波形要素Ｅ２３の傾きα２より大きい。

また、第１の吐出パルスＰ１の収縮波形要素Ｅ３Ａの立ち上がりの始点ＴＡと、制振要素Ｄ２における第２収縮波形要素Ｅ２３の立ち上りの始点ＴＣと、の第２の間隔Ｔ２は、液室１０６のヘルムホルツ周期の３／４以下である。

記録ヘッドドライバ８１（選択部）は、第１の液量の液体をノズル１０４から吐出させる場合には、第１の吐出パルスＰ１を選択し、第１の液量より体積の大きい第２の液量の液体をノズル１０４から吐出させる場合には、第２の吐出パルスＰ２を選択し、第２の液量より体積の大きい第３の液量の液体をノズル１０４から吐出させる場合には、第１の吐出パルスＰ１および第２の吐出パルスＰ２を選択する。

また、本実施の形態の液体吐出装置１は、液体（インク滴）を吐出するノズル１０４と、ノズル１０４に連通した液室１０６の圧力を変化させる圧電素子１２１（電気機械変換素子）と、圧電素子１２１に印加する１吐出周期のパルスユニットＱ内に複数の吐出パルスＰを含む駆動波形Ｗを生成する駆動波形生成回路７７（駆動波形生成部）と、吐出対象の液量に応じてパルスユニットＱに含まれる吐出パルスＰを選択する記録ヘッドドライバ８１（選択部）と、を備える。

なお、本実施の形態における記録ヘッド１２とは、ノズル１０４から液体を吐出・噴射する機能部品であればよい。

吐出される液体は、ノズル１０４から吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、三次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、圧電素子１２１は、上述したように、電気機械変換素子の一例である。圧電素子１２１は、液体を吐出するエネルギー発生源であり、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

また、液体吐出装置１は、記録ヘッド１２を備え、記録ヘッド１２を駆動させて液体を吐出させる装置であればよい。液体吐出装置１には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

また、液体吐出装置１は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

なお、液体吐出装置１は、液滴を用紙２２へ付着させることで画像を形成する形態に限定されない。例えば、液体吐出装置１は、インクジェット方式の立体造形装置であってもよい。この場合、例えば、液体吐出装置１は、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）として用いることができる。また、液体吐出装置１は、立体造形物を造形するための造形液を吐出し、造形液を積層するように吐出することで造形物を形成する、立体造形装置であってもよい。

また、液体吐出装置１は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

なお、「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

また、上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、液体吐出装置１は、記録ヘッド１２と液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置に限定されない。具体例としては、液体吐出装置１は、記録ヘッド１２を移動させるシリアル型装置、記録ヘッド１２を移動させないライン型装置などであってもよい。

また、液体吐出装置１としては、他にも、用紙２２の表面を改質するなどの目的で用紙２２の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、上記には、実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述した上記実施の形態の液体吐出装置１を構成する各部の制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。

なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。リムーバブル記録媒体は、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種記録媒体があげられる。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトからコンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介してコンピュータに有線で転送することになる。

また、上記実施の形態の液体吐出装置１を構成する各装置は、上記実施の形態で説明した処理動作に従って時系列的に処理を実行するだけに限定するものでない。例えば、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に処理を実行するように構築することも可能である。

１ 液体吐出装置
１２ 記録ヘッド
７７ 駆動波形生成回路
８１ 記録ヘッドドライバ
８１Ａ アナログスイッチ
１０４ ノズル
１０６ 液室
１２１ 圧電素子

特開２００４－０７４５００号公報

Claims (8)

1. 液体を吐出するノズルに連通した液室の圧力を変化させる電気機械変換素子に印加する、１吐出周期のパルスユニット内に複数の吐出パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
   吐出対象の液量に応じて前記パルスユニットに含まれる前記吐出パルスを選択する選択部と、
   を備え、
   前記パルスユニットは、前記液体の振動を制振する制振要素を含む第１の吐出パルスと、前記第１の吐出パルスより後に配置された第２の吐出パルスと、から構成され、
   前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの第１の間隔は、前記液室のヘルムホルツ周期のＮ＋１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ＋１／４以下の範囲、または前記液室のヘルムホルツ周期のＮ－１／４以上Ｎ－１／８以下の範囲であり、
   前記選択部は、
   前記パルスユニットに含まれる前記吐出パルスとして、前記第１の吐出パルス、前記第２の吐出パルス、または、前記第１の吐出パルスおよび前記第２の吐出パルス、を選択することによって、液量の異なる前記液体を前記ノズルから吐出させる、
   制御装置。
2. 前記第１の吐出パルスおよび前記第２の吐出パルスは、第１の電位から立ち下がる膨張波形要素と、立ち下り後の第２の電位を維持する維持波形要素と、該維持波形要素から前記第１の電位に向かって立ち上る収縮波形要素と、から構成され、
   前記第１の吐出パルスの前記収縮波形要素が、前記制振要素を含む、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１の間隔は、
   前記第１の吐出パルスの前記収縮波形要素の立ち上りの始点から、前記第２の吐出パルスの前記収縮波形要素の立ち上りの始点までの、間隔を示す、
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記制振要素は、
   前記第１の吐出パルスの前記収縮波形要素の立ち上がりの始点から前記第１の電位に向かって段階的に電位が上昇する波形によって表される、
   請求項２または請求項３に記載の制御装置。
5. 前記制振要素は、
   前記第１の電位と前記第２の電位との間の第３の電位に向かって立ち下がる第２膨張波形要素と、前記第２膨張波形要素から前記第１の電位に向かって立ち上る第２収縮波形要素と、から構成され、
   前記第２膨張波形要素の傾きが、前記第２収縮波形要素の傾きより大きい、
   請求項２または請求項３に記載の制御装置。
6. 前記第１の吐出パルスの前記収縮波形要素の立ち上がりの始点と、前記制振要素における前記第２収縮波形要素の立ち上りの始点と、の第２の間隔は、前記液室のヘルムホルツ周期の３／４以下である、
   請求項５に記載の制御装置。
7. 前記選択部は、
   第１の液量の液体を前記ノズルから吐出させる場合には、前記第１の吐出パルスを選択し、
   前記第１の液量より体積の大きい第２の液量の液体を前記ノズルから吐出させる場合には、前記第２の吐出パルスを選択し、
   前記第２の液量より体積の大きい第３の液量の液体を前記ノズルから吐出させる場合には、前記第１の吐出パルスおよび前記第２の吐出パルスを選択する、
   請求項１～請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
8. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルに連通した液室の圧力を変化させる電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子に印加する、１吐出周期のパルスユニット内に複数の吐出パルスを含む駆動波形を生成する駆動波形生成部と、
   吐出対象の液量に応じて前記パルスユニットに含まれる前記吐出パルスを選択する選択部と、
   を備え、
   前記パルスユニットは、前記液体の振動を制振する制振要素を含む第１の吐出パルスと、前記第１の吐出パルスより後に配置された第２の吐出パルスと、から構成され、
   前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの第１の間隔は、前記液室のヘルムホルツ周期のＮ＋１／８（Ｎは１以上の整数）以上Ｎ＋１／４以下の範囲、または前記液室のヘルムホルツ周期のＮ－１／４以上Ｎ－１／８以下の範囲であり、
   前記選択部は、
   前記パルスユニットに含まれる前記吐出パルスとして、前記第１の吐出パルス、前記第２の吐出パルス、または、前記第１の吐出パルスおよび前記第２の吐出パルス、を選択することによって、液量の異なる前記液体を前記ノズルから吐出させる、
   液体吐出装置。

Images