JP7458914B2 - 液体吐出ヘッド及びプリンタ - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及びプリンタに関する。
インクジェットヘッドには、圧力室を収縮及び拡張させるアクチュエータに吐出パルスを印加して、圧力室から用紙などの媒体にインク滴を吐出させるものがある。そのように吐出されたインク滴は、飛翔方向に伸びた状態で飛翔することがある。その結果、媒体にサテライトドット又はミストなどが生じることがある。
そのため、従来、インクジェットヘッドは、印字品質が低下するおそれがある。
上記の課題を解決するため、印字品質の低下を防止することができる液体吐出ヘッド及びプリンタを提供する。
実施形態によれば、液体吐出ヘッドは、アクチュエータと、制御部と、を備える。アクチュエータは、インクを吐出するノズルに連通する圧力室を拡張又は収縮する。制御部は、前記アクチュエータに、前記圧力室を拡張させる拡張パルスを印加後、前記圧力室を第１の体積に収縮させる第１の収縮パルスを印加し、前記圧力室の体積を前記第１の体積よりも小さい第２の体積に収縮させる第２の収縮パルスを印加する。前記第２の収縮パルスの幅は、前記第１の収縮パルスから前記第２の収縮パルスに変化した後、前記ノズルに形成されるメニスカスが前記圧力室の内部に進行する状態から前記メニスカスが前記圧力室の外部に進行する状態に変わる第１の時点を含む。
以下、実施形態に係るプリンタについて、図面を用いて説明する。
実施形態に係るプリンタは、インクジェットヘッドを用いて用紙などの媒体に画像を形成する。プリンタは、インクジェットヘッドが備える圧力室内のインクを媒体に吐出し、媒体に画像を形成する。プリンタは、例えばオフィス用プリンタ、バーコードプリンタ、ＰＯＳ用プリンタ、産業用プリンタ、３Ｄプリンタ等である。なお、プリンタが画像を形成する媒体は、特定の構成に限定されるものではない。実施形態に係るプリンタが備えるインクジェットヘッドは液体吐出ヘッドの一例であり、インクは、液体の一例である。たとえば、液体吐出ヘッドは、薬液などを吐出するものであってもよい。
図１は、プリンタ２００の構成例を示すブロック図である。
図１が示すように、プリンタ２００は、プロセッサ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、操作パネル２０４、通信インターフェース２０５、搬送モータ２０６、モータ駆動回路２０７、ポンプ２０８、ポンプ駆動回路２０９及びインクジェットヘッド１００などを備える。インクジェットヘッド１００は、ヘッド駆動回路１０１（制御部）及びチャネル群１０２などを備える。
図１が示すように、プリンタ２００は、プロセッサ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、操作パネル２０４、通信インターフェース２０５、搬送モータ２０６、モータ駆動回路２０７、ポンプ２０８、ポンプ駆動回路２０９及びインクジェットヘッド１００などを備える。インクジェットヘッド１００は、ヘッド駆動回路１０１（制御部）及びチャネル群１０２などを備える。
また、プリンタ２００は、アドレスバス、データバスなどのバスライン２１１を含む。プロセッサ２０１は、バスライン２１１を介して、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、操作パネル２０４、通信インターフェース２０５、モータ駆動回路２０７、ポンプ駆動回路２０９、ヘッド駆動回路１０１に直接又は入出力回路を介して接続する。モータ駆動回路２０７は、搬送モータ２０６と接続する。また、ポンプ駆動回路２０９は、ポンプ２０８と接続する。また、ヘッド駆動回路１０１は、チャネル群１０２に接続する。
なお、プリンタ２００は、図１が示すような構成の他に必要に応じた構成をさらに具備したり、プリンタ２００から特定の構成が除外されたりしてもよい。
プロセッサ２０１は、プリンタ２００全体の動作を制御する機能を有する。プロセッサ２０１は、内部キャッシュ及び各種のインターフェースなどを備えてもよい。プロセッサ２０１は、内部キャッシュ又はＲＯＭ２０２が予め記憶するプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。プロセッサ２０１は、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラムなどに従って、プリンタ２００としての各種の機能を実現する。
なお、プロセッサ２０１がプログラムを実行することにより実現する各種の機能のうちの一部は、ハードウエア回路により実現されるものであってもよい。この場合、プロセッサ２０１は、ハードウエア回路により実行される機能を制御する。
ＲＯＭ２０２は、制御プログラム及び制御データなどが予め記憶された不揮発性のメモリである。ＲＯＭ２０２に記憶される制御プログラム及び制御データは、プリンタ２００の仕様に応じて予め組み込まれる。たとえば、ＲＯＭ２０２は、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラムなどを記憶する。
ＲＡＭ２０３は、揮発性のメモリである。ＲＡＭ２０３は、プロセッサ２０１の処理中のデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭ２０３は、プロセッサ２０１からの命令に基づき種々のアプリケーションプログラムなどを格納する。また、ＲＡＭ２０３は、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。また、ＲＡＭ２０３は、印刷データが展開される画像メモリとして機能してもよい。
操作パネル２０４は、オペレータからの指示の入力を受け付け、オペレータに種々の情報を表示するインターフェースである。操作パネル２０４は、指示の入力を受け付ける操作部と、情報を表示する表示部とから構成される。
操作パネル２０４は、操作部の動作として、オペレータから受け付けた操作を示す信号をプロセッサ２０１へ送信する。たとえば、操作部は、電源キー、用紙フィードキー、エラー解除キー等のファンクションキーを配置したものである。
操作パネル２０４は、表示部の動作として、プロセッサ２０１の制御に基づいて種々の情報を表示する。たとえば、操作パネル２０４は、プリンタ２００の状態などを表示する。たとえば、表示部は、液晶モニタから構成される。
なお、操作部は、タッチパネルから構成されてもよい。この場合、表示部は、操作部としてのタッチパネルと一体的に形成されてもよい。
なお、操作部は、タッチパネルから構成されてもよい。この場合、表示部は、操作部としてのタッチパネルと一体的に形成されてもよい。
通信インターフェース２０５は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して外部装置とデータを送受信するためのインターフェースである。たとえば、通信インターフェース２０５は、ＬＡＮ接続をサポートするインターフェースである。たとえば、通信インターフェース２０５は、ネットワークを介してクライアント端末から印刷データを受信する。通信インターフェース２０５は、たとえば、プリンタ２００にエラーが発生したとき、エラーを通知する信号をクライアント端末に送信する。
モータ駆動回路２０７は、プロセッサ２０１からの信号に従って、搬送モータ２０６の駆動を制御する。たとえば、モータ駆動回路２０７は、電力又は制御信号を搬送モータ２０６に送信する。
搬送モータ２０６は、モータ駆動回路２０７の制御に基づいて、用紙などの媒体を搬送する搬送機構の駆動源として機能する。搬送モータ２０６が駆動すると、搬送機構が媒体を搬送する。搬送機構は、媒体をインクジェットヘッド１００による印刷位置まで搬送する。搬送機構は、印刷を終えた媒体を図示しない排出口からプリンタ２００の外部に排出する。
ここでは、モータ駆動回路２０７及び搬送モータ２０６は、媒体を搬送する搬送機構を構成する。
ここでは、モータ駆動回路２０７及び搬送モータ２０６は、媒体を搬送する搬送機構を構成する。
ポンプ駆動回路２０９は、ポンプ２０８の駆動を制御する。ポンプ２０８が駆動すると、インクタンクからインクがインクジェットヘッド１００に供給される。
インクジェットヘッド１００は、印刷データに基づいてインク滴（液滴）を媒体に吐出する。インクジェットヘッド１００は、ヘッド駆動回路１０１及びチャネル群１０２などを備える。
以下、実施形態に係るインクジェットヘッドについて、図面を用いて説明する。実施形態においては、シェアモードタイプのインクジェットヘッド１００（図２を参照）を例示する。インクジェットヘッド１００は、用紙にインクを吐出するものとして説明する。なお、インクジェットヘッド１００がインクを吐出する媒体は、特定の構成に限定されるものではない。
次に、インクジェットヘッド１００の構成例について、図２乃至図４を用いて説明する。図２は、インクジェットヘッド１００の一部を分解して示す斜視図である。図３は、インクジェットヘッド１００の横断面図である。図４は、インクジェットヘッド１００の縦断面図である。
インクジェットヘッド１００は、ベース基板９を有する。インクジェットヘッド１００は、ベース基板９の上面に第１の圧電部材１を接合し、第１の圧電部材１の上に第２の圧電部材２を接合する。接合された第１の圧電部材１と第２の圧電部材２とは、図３の矢印が示すように、板厚方向に沿って互いに相反する方向に分極する。
ベース基板９は、誘電率が小さく、かつ第１の圧電部材１及び第２の圧電部材２との熱膨張率の差が小さい材料を用いて形成する。ベース基板９の材料としては、例えばアルミナ（Al203）、窒化珪素（Si3N4）、炭化珪素（SiC）、窒化アルミニウム（AlN）又はチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）等がよい。第１の圧電部材１及び第２の圧電部材２の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）又はタンタル酸リチウム（LiTaO3）等が用いられる。
インクジェットヘッド１００は、接合された第１の圧電部材１及び第２の圧電部材２の先端側から後端側に向けて、多数の長尺な溝３を設ける。各溝３は、間隔が一定でありかつ平行である。各溝３は、先端が開口し、後端が上方に傾斜する。
インクジェットヘッド１００は、各溝３の側壁及び底面に電極４を設ける。電極４は、ニッケル（Ni）と金（Au）との二層構造となっている。電極４は、例えばメッキ法によって各溝３内に均一に成膜される。電極４の形成方法は、メッキ法に限定されない。他に、スパッタ法や蒸着法等を用いることもできる。
インクジェットヘッド１００は、各溝３の後端から第２の圧電部材２の後部上面に向けて引出し電極１０を設ける。引出し電極１０は、電極４から延出する。
インクジェットヘッド１００は、天板６とオリフィスプレート７とを備える。天板６は、各溝３の上部を塞ぐ。オリフィスプレート７は、各溝３の先端を塞ぐ。インクジェットヘッド１００は、天板６とオリフィスプレート７とで囲まれた各溝３によって、複数の圧力室１５を形成する。圧力室１５は、インクタンクから供給されるインクを充填する。圧力室１５は、例えば深さが３００μｍで幅が８０μｍの形状を有し、１６９μｍのピッチで平行に配列される。このような圧力室１５は、インク室とも称される。
天板６は、その内側後方に共通インク室５を備える。オリフィスプレート７は、各溝３と対向する位置にノズル８を備える。ノズル８は、対向する溝３、即ち、圧力室１５と連通する。ノズル８は、圧力室１５側から反対側のインク吐出側に向けて先細りの形状である。ノズル８は、隣り合う３つの圧力室１５に対応したものを１セットとし、溝３の高さ方向（図３の紙面の上下方向）に一定の間隔でずれて形成される。
圧力室１５にインクが充填されると、ノズル８にはインクのメニスカス２０が形成される。メニスカス２０は、ノズル８の内壁に沿って形成される。
圧力室１５の隔壁を構成する第１の圧電部材１及び第２の圧電部材２は、各圧力室１５に設けた電極４によって挟まれ、圧力室１５を駆動するアクチュエータ１６を形成する。
インクジェットヘッド１００は、ベース基板９の後方側の上面に、導電パターン１３が形成されたプリント基板１１を接合する。インクジェットヘッド１００は、プリント基板１１に、ヘッド駆動回路１０１を実装したドライブＩＣ１２を搭載する。ドライブＩＣ１２は、導電パターン１３に接続する。導電パターン１３は、各引出し電極１０とワイヤボンディングにより導線１４で結合する。
インクジェットヘッド１００が有する圧力室１５、電極４及びノズル８の組をチャネルと称する。すなわちインクジェットヘッド１００は、溝３の数Ｎだけチャネルch.1，ch.2，…，ch.Nを有する。
次に、ヘッド駆動回路１０１について説明する。
図５は、ヘッド駆動回路１０１の構成例について説明するためのブロック図である。前述の通り、ヘッド駆動回路１０１は、ドライブＩＣ１２内に配置される。
図５は、ヘッド駆動回路１０１の構成例について説明するためのブロック図である。前述の通り、ヘッド駆動回路１０１は、ドライブＩＣ１２内に配置される。
ヘッド駆動回路１０１は、印刷データに基づきインクジェットヘッド１００のチャネル群１０２を駆動する。
チャネル群１０２は、圧力室１５、アクチュエータ１６、電極４及びノズル８などを含む複数のチャネル（ch.1，ch.2，…，ch.N）から構成される。即ち、チャネル群１０２は、ヘッド駆動回路１０１からの制御信号に基づいて、アクチュエータ１６が拡張収縮する各圧力室１５の動作によりインク滴を吐出する。
チャネル群１０２は、圧力室１５、アクチュエータ１６、電極４及びノズル８などを含む複数のチャネル（ch.1，ch.2，…，ch.N）から構成される。即ち、チャネル群１０２は、ヘッド駆動回路１０１からの制御信号に基づいて、アクチュエータ１６が拡張収縮する各圧力室１５の動作によりインク滴を吐出する。
図５が示すように、ヘッド駆動回路１０１は、パターンジェネレータ３０１、周波数設定部３０２、駆動信号生成部３０３及びスイッチ回路３０４などを含む。
パターンジェネレータ３０１は、圧力室１５の容積を拡張させる拡張パルスの波形パターンと、圧力室１５の容積をリリースさせるリリース期間と、圧力室１５の容積を収縮させる収縮パルスの波形パターンとなどを用いて、種々の波形パターンを生成する。
パターンジェネレータ３０１は、１つのインク滴を吐出させる吐出パルスの波形パターンを生成する。吐出パルスの期間が、１つのインク滴を吐出させるための区間、いわゆる１ドロップ周期となる。
吐出パルスについては、後に詳述する。
吐出パルスについては、後に詳述する。
周波数設定部３０２は、インクジェットヘッド１００の駆動周波数を設定する。駆動周波数は、駆動信号生成部３０３が生成する駆動パルスの周波数である。ヘッド駆動回路１０１は、駆動パルスに従って動作する。
駆動信号生成部３０３は、バスラインから入力される印刷データに従い、パターンジェネレータ３０１で生成される波形パターンと、周波数設定部３０２で設定される駆動周波数とを基に、チャネル毎のパルスを生成する。チャネル毎のパルスは、駆動信号生成部３０３からスイッチ回路３０４に出力される。
スイッチ回路３０４は、駆動信号生成部３０３から出力されるチャネル毎のパルスに応じて、各チャネルの電極４に印加する電圧を切り替える。即ち、スイッチ回路３０４は、パターンジェネレータ３０１が設定する拡張パルスなどの通電時間などに基づいて、各チャネルのアクチュエータ１６に電圧を印加する。
スイッチ回路３０４は、この電圧の切り替えにより、各チャネルの圧力室１５の容積を膨張させ、または収縮させて、各チャネルのノズル８からインク滴を階調数分吐出させる。
次に、上記の如く構成されたインクジェットヘッド１００の動作例について、図６乃至図９を用いて説明する。
図６は、リリース期間における圧力室１５ｂの状態を示す。ここでは、隔壁１６ａ及び隔壁１６ｂは、アクチュエータ１６を構成する。図６が示すように、ヘッド駆動回路１０１は、圧力室１５ｂと、圧力室１５ｂに隣接する両隣の圧力室１５ａ及び１５ｃとの各隔壁１６ａ及び１６ｂにそれぞれ配設された電極４の電位をいずれもグラウンド電位ＧＮＤとする。この状態では、圧力室１５ａと圧力室１５ｂとで挟まれた隔壁１６ａ及び圧力室１５ｂと圧力室１５ｃとで挟まれた隔壁１６ｂは、いずれも何ら歪みを生じない。
図６は、リリース期間における圧力室１５ｂの状態を示す。ここでは、隔壁１６ａ及び隔壁１６ｂは、アクチュエータ１６を構成する。図６が示すように、ヘッド駆動回路１０１は、圧力室１５ｂと、圧力室１５ｂに隣接する両隣の圧力室１５ａ及び１５ｃとの各隔壁１６ａ及び１６ｂにそれぞれ配設された電極４の電位をいずれもグラウンド電位ＧＮＤとする。この状態では、圧力室１５ａと圧力室１５ｂとで挟まれた隔壁１６ａ及び圧力室１５ｂと圧力室１５ｃとで挟まれた隔壁１６ｂは、いずれも何ら歪みを生じない。
図７は、ヘッド駆動回路１０１が拡張パルスを圧力室１５ｂのアクチュエータ１６に印加した状態の例を示す。図７が示すように、ヘッド駆動回路１０１は、中央の圧力室１５ｂの電極４に負極性の電圧－Ｖを印加し、圧力室１５ｂの両隣の圧力室１５ａ及び１５ｃの電極４に電圧＋Ｖを印加する。この状態では、各隔壁１６ａ及び１６ｂに対して、第１の圧電部材１及び第２の圧電部材２の分極方向と直交する方向に電圧２Ｖの電界が作用する。この作用により、各隔壁１６ａ及び１６ｂは、圧力室１５ｂの容積を拡張するようにそれぞれ外側に変形する。
図８は、ヘッド駆動回路１０１が第１の収縮パルスを圧力室１５ｂのアクチュエータ１６に印加した状態の例を示す。図８が示すように、ヘッド駆動回路１０１は、中央の圧力室１５ｂの電極４をグラウンド電位ＧＮＤとし、両隣の圧力室１５ａ及び１５ｃの電極４に電圧－Ｖを印加する。この状態では、各隔壁１６ａ及び１６ｂに対して、図７の状態とは逆の方向に電圧Ｖの電界が作用する。この作用により、各隔壁１６ａ及び１６ｂは、圧力室１５ｂの容積を収縮するようにそれぞれ内側に変形する。第１の収縮パルスは、圧力室１５ｂを元の体積よりも小さい第１の体積に収縮させる。
なお、ヘッド駆動回路１０１は、第１の収縮パルスとして、中央の圧力室１５ｂの電極４に電圧＋Ｖを印加し、両隣の圧力室１５ａ及び１５ｃの電極４をグラウンド電位ＧＮＤとしてもよい。
図９は、ヘッド駆動回路１０１が第２の収縮パルスを圧力室１５ｂのアクチュエータ１６に印加した状態の例を示す。図９が示すように、ヘッド駆動回路１０１は、中央の圧力室１５ｂの電極４に正極性の電圧＋Ｖを印加し、両隣の圧力室１５ａ及び１５ｃの電極４に電圧－Ｖを印加する。この状態では、各隔壁１６ａ及び１６ｂに対して、図７の状態とは逆の方向に電圧２Ｖの電界が作用する。この作用により、各隔壁１６ａ及び１６ｂは、圧力室１５ｂの容積を収縮するようにそれぞれ内側に変形する。第２の収縮パルスは、圧力室１５ｂを第１の体積よりも小さい第２の体積に収縮させる。
圧力室１５ｂの容積が拡張または収縮された場合、圧力室１５ｂ内に圧力振動が発生する。この圧力振動により、圧力室１５ｂ内の圧力が高まり、圧力室１５ｂに連通するノズル８からインク滴が吐出される。
このように、各圧力室１５ａ、１５ｂ及び１５ｃを隔てる隔壁１６ａ及び１６ｂは、隔壁１６ａ及び１６ｂを壁面とする圧力室１５ｂの内部に圧力振動を与えるためのアクチュエータ１６となる。即ち、圧力室１５は、アクチュエータ１６の動作によって拡張又は収縮される。
また、各圧力室１５は、それぞれ隣接する圧力室１５とアクチュエータ１６（隔壁）を共有する。このため、ヘッド駆動回路１０１は、各圧力室１５を個別に駆動することができない。ヘッド駆動回路１０１は、各圧力室１５をｎ（ｎは２以上の整数）個おきに（ｎ＋１）個のグループに分割して駆動する。本実施形態では、ヘッド駆動回路１０１が、各圧力室１５を２つおきに３つの組に分けて分割駆動する、いわゆる３分割駆動の場合を例示する。なお、３分割駆動はあくまでも一例であり、４分割駆動または５分割駆動などであってもよい。
ヘッド駆動回路１０１は、プロセッサ２０１からの信号に基づいてチャネル群１０２の各チャネルからインク滴を吐出させる。即ち、ヘッド駆動回路１０１は、プロセッサ２０１からの信号に基づいて、チャネル群１０２の各チャネル（一部又は全部）を構成するアクチュエータ１６に吐出パルスを印加する。
次に、ヘッド駆動回路１０１がチャネル群１０２のアクチュエータ１６に印加する吐出パルスの例について説明する。
ヘッド駆動回路１０１は、ノズル８から所定の量のインク滴を吐出させるための吐出パルスをアクチュエータ１６に印加する。
図１０は、吐出パルスの構成例を示す。図１０では、グラフ５１は、ヘッド駆動回路１０１がアクチュエータ１６に印加する電圧を示す。グラフ５２は、圧力室１５内に生じる圧力を示す。グラフ５３は、メニスカス２０の流速を示す。グラフ５３では、マイナスの値は、メニスカス２０が圧力室１５の内部に進行していることを示し、プラスの値は、メニスカス２０が圧力室の外部に進行していることを示す。横軸は、時間を示す。
図１０が示すように、吐出パルスは、拡張パルスと、第１の収縮パルスと、第２の収縮パルスと、から構成される。
また、ヘッド駆動回路１０１が吐出パルスをアクチュエータ１６に印加する間において、流速は、３回、０になる。図１０が示す例では、時点８１において、流速は、最初に０となる。時点８１において、流速は、マイナスから０となりプラスに転じる。即ち、時点８１において、メニスカス２０は、圧力室１５の内部に進行する状態から外部に進行する状態に変わる。
また、ヘッド駆動回路１０１が吐出パルスをアクチュエータ１６に印加する間において、流速は、３回、０になる。図１０が示す例では、時点８１において、流速は、最初に０となる。時点８１において、流速は、マイナスから０となりプラスに転じる。即ち、時点８１において、メニスカス２０は、圧力室１５の内部に進行する状態から外部に進行する状態に変わる。
また、時点８２において、流速は、２回目に０となる。時点８２において、流速は、プラスから０となりマイナスに転じる。即ち、時点８２において、メニスカス２０は、圧力室１５の外部に進行する状態から内部に進行する状態に変わる。
また、時点８３（第１の時点）において、流速は、３回目に０となる。時点８３において、流速は、マイナスから０となりプラスに転じる。即ち、時点８３において、メニスカス２０は、圧力室１５の内部に進行する状態から外部に進行する状態に変わる。
まず、ヘッド駆動回路１０１は、アクチュエータ１６に、拡張パルスを印加する。ここでは、ヘッド駆動回路１０１は、ＡＬ（圧力室１５の圧力の固有振動周期の半分）の幅を有する拡張パルスを印加する。また、前述のとおり、拡張パルスの波高値（電圧）は、２Ｖである。ここで、Ｖは、所定の値である。
拡張パルスによって圧力室１５が拡張する。即ち、圧力室は、図７の状態になる。この状態において、圧力室１５の圧力が低下し、圧力室１５に共通インク室５からインクが供給される。
また、流速は、拡張パルスの開始時点から降下し底を迎えて上昇する。流速は、上昇し続け時点８１において０となる。
ヘッド駆動回路１０１は、拡張パルスを印加した後、第１の収縮パルスを印加する。ここでは、ヘッド駆動回路１０１は、ＡＬの幅を有する第１の収縮パルスを印加する。また、前述のとおり、第１の収縮パルスの波高値（電圧）は、Ｖである。
第１の収縮パルスによって圧力室１５が第１の体積に収縮する。即ち、圧力室は、図８の状態になる。この状態において、圧力室１５の圧力が上昇する。圧力室１５の圧力が上昇することで、ノズル８に形成されるメニスカス２０の速度は、インク滴が吐出される閾値を超える。メニスカス２０の速度が閾値を超えたタイミングで、圧力室１５のノズル８からインク滴の吐出が開始する。
流速は、ピークを迎えて低下する。
流速は、ピークを迎えて低下する。
ヘッド駆動回路１０１は、第１の収縮パルスを印加した後、第２の収縮パルスを印加する。ここでは、ヘッド駆動回路１０１は、時点８３を含む幅を有する第２の収縮パルスを印加する。即ち、第２の収縮パルスは、流速が３回目に０となる時点を含む。第２の収縮パルスの幅は、ＡＬよりも長い。また、前述のとおり、第２の収縮パルスの波高値（電圧）は、２Ｖである。
第２の収縮パルスによって圧力室１５が第２の体積に収縮する。即ち、圧力室は、図９の状態になる。この状態において、流速は、低下し続け時点８２を通過する。流速は、底を迎えて再び上昇する。流速は、時点８３で０となり、その後上昇する。
第２の収縮パルスは、流速がピークを迎える前に終了する。即ち、時点８３と第２の収縮パルスの終了時点との間の期間は、ＡＬの半分（固有振動周期の４分の１）以下である。
第２の収縮パルスによって時点８３の後も圧力室１５が収縮し続けることで、ヘッド駆動回路１０１が吐出パルスを印加した後にも流速及び圧力の振動が継続する。
次に、ヘッド駆動回路１０１がチャネル群１０２のアクチュエータ１６に印加する他の吐出パルスの例について説明する。
図１１は、吐出パルスの他の構成例を示す。図１１では、グラフ６１は、ヘッド駆動回路１０１がアクチュエータ１６に印加する電圧を示す。グラフ６２は、圧力室１５内に生じる圧力を示す。グラフ６３は、メニスカス２０の流速を示す。横軸は、時間を示す。
図１１が示すように、吐出パルスは、拡張パルスと、第１の収縮パルスと、第２の収縮パルスと、から構成される。
また、ヘッド駆動回路１０１が吐出パルスをアクチュエータ１６に印加する間において、流速は、３回、０になる。図１１が示す例では、時点９１において、流速は、最初に０となる。時点９１において、流速は、マイナスから０となりプラスに転じる。即ち、時点９１において、メニスカス２０は、圧力室１５の内部に進行する状態から外部に進行する状態に変わる。
また、ヘッド駆動回路１０１が吐出パルスをアクチュエータ１６に印加する間において、流速は、３回、０になる。図１１が示す例では、時点９１において、流速は、最初に０となる。時点９１において、流速は、マイナスから０となりプラスに転じる。即ち、時点９１において、メニスカス２０は、圧力室１５の内部に進行する状態から外部に進行する状態に変わる。
また、時点９２（第２の時点）において、流速は、２回目に０となる。時点９２において、流速は、プラスから０となりマイナスに転じる。即ち、時点９２において、メニスカス２０は、圧力室１５の外部に進行する状態から内部に進行する状態に変わる。
また、時点９３（第１の時点）において、流速は、３回目に０となる。時点９３において、流速は、マイナスから０となりプラスに転じる。即ち、時点９３において、メニスカス２０は、圧力室１５の内部に進行する状態から外部に進行する状態に変わる。
まず、ヘッド駆動回路１０１は、アクチュエータ１６に、拡張パルスを印加する。ここでは、ヘッド駆動回路１０１は、ＡＬの幅を有する拡張パルスを印加する。また、前述のとおり、拡張パルスの波高値（電圧）は、２Ｖである。
拡張パルスによって圧力室１５が拡張する。即ち、圧力室は、図７の状態になる。この状態において、圧力室１５の圧力が低下し、圧力室１５に共通インク室５からインクが供給される。
また、流速は、拡張パルスの開始時点から降下し底を迎えて上昇する。流速は、上昇し続け時点９１において０となる。
ヘッド駆動回路１０１は、拡張パルスを印加した後、第１の収縮パルスを印加する。ここでは、ヘッド駆動回路１０１は、時点９２を含む幅を有する第１の収縮パルスを印加する。即ち、第１の収縮パルスは、流速が２回目に０となる時点を含む。第１の収縮パルスの幅は、ＡＬよりも長い。また、前述のとおり、第１の収縮パルスの波高値（電圧）は、Ｖである。
第１の収縮パルスによって圧力室１５が第１の体積に収縮する。即ち、圧力室は、図８の状態になる。この状態において、圧力室１５の圧力が上昇する。圧力室１５の圧力が上昇することで、ノズル８に形成されるメニスカス２０の速度は、インク滴が吐出される閾値を超える。メニスカス２０の速度が吐出閾値を超えたタイミングで、圧力室１５のノズル８からインク滴の吐出が開始する。
流速は、ピークを迎えて低下する。流速は、低下し続け時点９２を通過する。流速は、底を迎えて再び上昇する。
流速は、ピークを迎えて低下する。流速は、低下し続け時点９２を通過する。流速は、底を迎えて再び上昇する。
ヘッド駆動回路１０１は、第１の収縮パルスを印加した後、第２の収縮パルスを印加する。ここでは、ヘッド駆動回路１０１は、時点９３を含む幅を有する第２の収縮パルスを印加する。第２の収縮パルスは、流速が３回目に０となる時点を含む。第２の収縮パルスの幅は、ＡＬである。また、前述のとおり、第２の収縮パルスの波高値（電圧）は、２Ｖである。
第２の収縮パルスによって圧力室１５が第２の体積に収縮する。即ち、圧力室は、図９の状態になる。この状態において、流速は、上昇し続け時点９３で０となる。その後、流速は、上昇し続ける。
第２の収縮パルスは、圧力室１５の圧力がピークを迎える前に終了する。即ち、時点９３と第２の収縮パルスの終了時点との間の期間は、ＡＬの半分以下である。
第２の収縮パルスによって時点８３の後も圧力室１５が収縮し続けることで、ヘッド駆動回路１０１が吐出パルスを印加した後にも流速及び圧力の振動が継続する。
なお、インクジェットヘッドは、循環型のヘッドであってもよい。
なお、第２の収縮パルスの波高値は、第１の収縮パルスの波高値の２倍でなくともよい。また、拡張パルスの波高値は、第２の収縮パルスの波高値と同一でなくともよい。
なお、第２の収縮パルスの波高値は、第１の収縮パルスの波高値の２倍でなくともよい。また、拡張パルスの波高値は、第２の収縮パルスの波高値と同一でなくともよい。
以上のように構成されたインクジェットヘッドは、メニスカスの流速がマイナスからプラスに転じる時点を含むように形成された第２の収縮パルスを含む吐出パルスをアクチュエータに印加する。その結果、インクジェットヘッドは、吐出パルスを印加した後にも流速の振動を維持することができる。そのため、インクジェットヘッドは、飛翔方向に延びたインク滴をノズルから押し出すことができる。よって、インクジェットヘッドは、インク滴が延びた状態で飛翔することを防止することができる。したがって、インクジェットヘッドは、サテライト又はミストなどを防止して印字品質の低下を防止することができる。
また、インクジェットヘッドは、メニスカスの流速がプラスからマイナスに転じる時点を含むように形成された第１の収縮パルスと第２の収縮パルスとを含む吐出パルスをアクチュエータに印加する。図１１が示すように、インクジェットヘッドは、吐出パルスを印加した後において流速の振動を大きくすることができる。よって、インクジェットヘッドは、より効果的にサテライト又はミストなどを防止することができる。
また、インクジェットヘッドでは、第２の収縮パルスは、流速のピークを含まない。その結果、インクジェットヘッドは、流速の振動が大きくなりすぎることを防止する。そのため、インクジェットヘッドは、吐出パルスを印加した後に不要なインクが吐出されることを防止することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、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。
１…第１の圧電部材、２…第２の圧電部材、３…溝、４…電極、５…共通インク室、６…天板、７…オリフィスプレート、８…ノズル、９…ベース基板、１０…電極、１１…プリント基板、１２…ドライブＩＣ、１３…導電パターン、１４…導線、１５（１５ａ乃至１５ｃ）…圧力室、１６…アクチュエータ、１６ａ及び１６ｂ…隔壁、２０…メニスカス、５１…グラフ、５２…グラフ、５３…グラフ、６１…グラフ、６２…グラフ、６３…グラフ、８１乃至８３…時点、９１乃至９３…時点、１００…インクジェットヘッド、１０１…ヘッド駆動回路、１０２…チャネル群、２００…プリンタ、２０１…プロセッサ、２０２…ＲＯＭ、２０３…ＲＡＭ、２０４…操作パネル、２０５…通信インターフェース、２０６…搬送モータ、２０７…モータ駆動回路、２０８…ポンプ、２０９…ポンプ駆動回路、２１１…バスライン、３０１…パターンジェネレータ、３０２…周波数設定部、３０３…駆動信号生成部、３０４…スイッチ回路。
Claims (5)
- インクを吐出するノズルに連通する圧力室を拡張又は収縮するアクチュエータと、
前記アクチュエータに、
前記圧力室を拡張させる拡張パルスを印加後、
前記圧力室を第１の体積に収縮させる第１の収縮パルスを印加し、前記圧力室の体積を前記第１の体積よりも小さい第２の体積に収縮させる第２の収縮パルスを印加する、
制御部と、
を備え、
前記第２の収縮パルスの幅は、前記第１の収縮パルスから前記第２の収縮パルスに変化した後、前記ノズルに形成されるメニスカスが前記圧力室の内部に進行する状態から前記メニスカスが前記圧力室の外部に進行する状態に変わる第１の時点を含む、
液体吐出ヘッド。 - 前記第１の時点は、前記制御部が前記拡張パルスを印加してから前記メニスカスの流速が３回目に０となる時点である、
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第１の収縮パルスは、前記メニスカスが前記圧力室の外部に進行する状態から前記メニスカスが前記圧力室の内部に進行する状態に変わる第２の時点を含む幅を有する、
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第１の時点と前記第２の収縮パルスの終了時点との間の期間は、前記圧力室の圧力の固有振動周期の４分の１以下である、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。 - 媒体に液滴を吐出するプリンタであって、
媒体を搬送する搬送機構と、
インクを吐出するノズルに連通する圧力室を拡張又は収縮するアクチュエータと、
前記アクチュエータに、
前記圧力室を拡張させる拡張パルスを印加後、
前記圧力室を第１の体積に収縮させる第１の収縮パルスを印加し、前記圧力室の体積を前記第１の体積よりも小さい第２の体積に収縮させる第２の収縮パルスを印加する、
制御部と、を備え、
前記第２の収縮パルスの幅は、前記第１の収縮パルスから前記第２の収縮パルスに変化した後、前記ノズルに形成されるメニスカスが前記圧力室の内部に進行する状態から前記メニスカスが前記圧力室の外部に進行する状態に変わる第１の時点を含む、
を備える液体吐出ヘッドと、
を備えるプリンタ。
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