特許 6987580 波形生成装置及びインクジェット記録装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6987580

(24)【登録日】2021年12月3日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】波形生成装置及びインクジェット記録装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/015 20060101AFI20211220BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/015 101

   B41J2/14 303

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-181959(P2017-181959)

(22)【出願日】2017年9月22日

(65)【公開番号】特開2019-55545(P2019-55545A)

(43)【公開日】2019年4月11日

【審査請求日】2020年6月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 洋之

(72)【発明者】

【氏名】高村 純

(72)【発明者】

【氏名】仁田 昇

【審査官】 長田 守夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１１２７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４００６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第００４６７６５６（ＥＰ，Ａ２）

【文献】 特開２００４−０９０５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７１１１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備え、
前記駆動信号は、前記圧力室のインク圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室のインク圧力を段階的に増加させる第２のパルスとを含み、
前記第２のパルスの第１の増加のタイミングは、前記第１の増加が印加されることによって前記第２のパルスが印加されなかった場合よりも前記圧力室のインク圧力の正のピークが大きくなるときであり、
前記第２のパルスの第２の増加のタイミングは、前記第１の増加よりも後であり、前記圧力室のインク圧力が負であるときであり、
前記第２のパルスの、前記第１の増加のタイミングから前記第２の増加のタイミングまでの期間は、前記圧力室の固有振動周期の半分の時間と等しい、波形生成装置。

【請求項2】

前記第２のパルスは、段階的に印加を終了する、請求項１に記載の波形生成装置。

【請求項3】

前記駆動信号は、前記第２のパルスの印加開始から前記第２のパルスの第１の印加終了までの時間をＰ、前記第１の印加終了から前記第２のパルスの第２の印加終了までの時間をｖとするとき、下記（１）式を満たす、請求項２に記載の波形生成装置。
Ｐ ＝ −０．６ｖ ＋ ２．６３ （１）

【請求項4】

前記駆動信号は、前記第１のパルスの印加終了の後、前記第２のパルスの印加開始までの間に、ゼロ電位の印加を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の波形生成装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の波形生成装置を備える、インクジェット記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、波形生成装置及びインクジェット記録装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ノズルから液体を吐出させるインクジェットヘッドを搭載した、インクジェットプリンターなどのインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液体を吐出する方式として様々なものが知られているが、一例として、圧電素子を利用するものが知られている。このようなインクジェット記録装置は、駆動信号を圧電素子に印加して当該圧電素子を変形させることで、液体を吐出させる。消費電力低減などのために、駆動信号の電圧（以下「駆動電圧」という。）を低く抑えることが望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５８７１８５１号公報

【特許文献2】特許第５８９０８１２号公報

【特許文献3】特許第５７３２３１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、駆動電圧を低く抑えることができる波形生成装置及びインクジェット記録装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の波形生成装置は、圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を含む。前記駆動信号は、前記圧力室のインク圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室のインク圧力を段階的に増加させる第２のパルスとを含む。前記第２のパルスの第１の増加のタイミングは、前記第１の増加が印加されることによって前記第２のパルスが印加されなかった場合よりも前記圧力室のインク圧力の正のピークが大きくなるときである。前記第２のパルスの第２の増加のタイミングは、前記第１の増加よりも後であり、前記圧力室のインク圧力が負であるときである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るインクジェット記録装置の構成の一例を示す模式図。

【図2】図１中に示す液体吐出ヘッドの構成の一例を示す斜視模式図。

【図3】図１中に示す液体吐出ヘッドの構成の一例を示す分解斜視模式図。

【図4】図２のＦ−Ｆ線断面模式図。

【図5】図１に示すインクジェット記録装置の要部回路構成の一例を示すブロック図。

【図6】実施形態に係る駆動波形の一例及び当該駆動波形をアクチュエーターに印加した場合のインク圧力、インク流速、メニスカス及び推進力を示す図。

【図7】実施形態に係る駆動波形の一例及び当該駆動波形をアクチュエーターに印加した場合のインク圧力、インク流速、メニスカス及び推進力を示す図。

【図8】時間ｗ、時間ｖ及び時間Ｐを様々に変化させた場合の残留振動の大きさを示すグラフ。

【図9】時間ｗ、時間ｖ及び時間Ｐを様々に変化させた場合の残留振動の大きさを示すグラフ。

【図10】時間ｗが１．５４μ秒のときに時間ｖを０．１μ秒から０．４μ秒まで、０．１μ秒刻みで変化させた場合の、残留振動が最も小さくなるようなＰの値を抜き出して示したグラフ。

【図11】実施例に係るインクの飛翔状態を示す図面代用写真。

【図12】比較例に係るインクの飛翔状態を示す図面代用写真。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態に係るインクジェット記録装置について図面を用いて説明する。なお、実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、各部の縮尺を適宜変更して示している場合がある。また、実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。
図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置１の構成の一例を示す模式図である。
インクジェット記録装置１は、インクなどの記録材を用いて画像形成媒体Ｓなどに画像を形成する。インクジェット記録装置１は、一例として、複数の液体吐出部２と、液体吐出部２を移動可能に支持するヘッド支持機構３と、画像形成媒体Ｓを移動可能に支持する媒体支持機構４と、を備える。画像形成媒体Ｓは、例えば、紙、布又は樹脂などを素材とするシートである。

【0008】

図１に示すように、複数の液体吐出部２が、所定の方向に並列して配置された状態でヘッド支持機構３に支持される。ヘッド支持機構３は、ローラー３ａに掛けられた無端ベルト３ｂに取り付けられている。インクジェット記録装置１は、ローラー３ａを回転させることで、ヘッド支持機構３を、画像形成媒体Ｓの搬送方向に対して直交する主走査方向Ａに移動させることが可能である。液体吐出部２は、インクジェットヘッド１０及び循環装置２０を一体に備える。液体吐出部２は、液体として例えばインクＩをインクジェットヘッド１０から吐出させる吐出動作を行う。インクジェット記録装置１は、一例として、ヘッド支持機構３を主走査方向Ａに往復移動させながらインク吐出動作を行うことで、対向して配置される画像形成媒体Ｓに所望の画像を形成するスキャン方式である。あるいは、インクジェット記録装置１は、ヘッド支持機構３を移動させずにインク吐出動作を行うシングルパス方式であっても良い。この場合、ローラー３ａ及び無端ベルト３ｂを設けるには及ばない。またこの場合、ヘッド支持機構３は、例えばインクジェット記録装置１の筐体などに固定される。

【0009】

複数の液体吐出部２は、例えば、ＣＭＹＫ（cyan, magenta, yellow, and key(black)）に対応する４色のインク、すなわちシアンインク、マゼンタインク、イエローインク及びブラックインクを、それぞれ吐出する。

【0010】

以下、インクジェットヘッド１０について図２〜図４に基づいて説明する。なお、インクジェットヘッド１０として、シェアモードシェアウォール方式の循環タイプのサイドシューター型インクジェットヘッドを各図に例示する。しかしながら、インクジェットヘッド１０は、その他の種類のインクジェットヘッドであっても良い。
図２は、インクジェットヘッド１０の構成の一例を示す斜視図である。図３は、インクジェットヘッド１０の構成の一例を示す分解斜視図である。図４は、図２のＦ−Ｆ線断面図である。

【0011】

インクジェットヘッド１０は、インクジェット記録装置１に搭載され、チューブのような部品を介してインクタンクに接続されている。このようなインクジェットヘッド１０は、ヘッド本体１１と、ユニット部１２と、一対の回路基板１３とを備えている。インクジェットヘッド１０は、波形生成装置の一例である。

【0012】

ヘッド本体１１は、インクを吐出するための装置である。ヘッド本体１１は、ユニット部１２に取り付けられている。ユニット部１２は、ヘッド本体１１と前記インクタンクとの間の経路の一部を形成するマニホールドや、インクジェット記録装置１の内部に取り付けるための部材を含んでいる。一対の回路基板１３は、ヘッド本体１１にそれぞれ取り付けられている。

【0013】

ヘッド本体１１は、図３及び図４に示すようにベースプレート１５と、ノズルプレート１６と、枠部材１７と、一対の駆動素子１８とを備えている。ヘッド本体１１の内部には、図４に示すように、インクが供給されるインク室１９が形成されている。

【0014】

ベースプレート１５は、図３に示すように、例えばアルミナのようなセラミックスによって矩形の板状に形成されている。ベースプレート１５は、平坦な実装面２１を有している。ベースプレート１５は、実装面２１に、複数の供給孔２２と、複数の排出孔２３とが開口している。

【0015】

供給孔２２は、ベースプレート１５の中央部において、ベースプレート１５の長手方向に並んで設けられている。供給孔２２は、ユニット部１２の前記マニホールドのインク供給部１２ａに連通している。供給孔２２は、インク供給部１２ａを介して循環装置２０内のインクタンクに接続されている。前記インクタンクのインクは、インク供給部及び供給孔２２を通じてインク室１９に供給される。

【0016】

排出孔２３は、供給孔２２を挟むように二列に並んで設けられている。排出孔２３は、ユニット部１２の前記マニホールドのインク排出部１２ｂに連通している。排出孔２３は、インク排出部１２ｂを介して循環装置２０内のインクタンクに接続されている。インク室１９のインクは、インク排出部１２ｂ及び排出孔２３を通じて前記インクタンクに回収される。このように、インクは前記インクタンクとインク室１９との間で循環する。

【0017】

ノズルプレート１６は、例えば表面に撥液性機能を付与したポリイミド製の矩形状のフィルムによって形成されている。ノズルプレート１６は、ベースプレート１５の実装面２１に対向している。ノズルプレート１６に、複数のノズル２５が設けられている。複数のノズル２５は、ノズルプレート１６の長手方向に沿って二列に並んでいる。

【0018】

枠部材１７は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成されている。枠部材１７は、ベースプレート１５の実装面２１とノズルプレート１６との間に介在している。枠部材１７は、実装面２１とノズルプレート１６とにそれぞれ接着されている。すなわち、ノズルプレート１６は、枠部材１７を介してベースプレート１５に取り付けられている。インク室１９は、図４に示すように、ベースプレート１５と、ノズルプレート１６と、枠部材１７とに囲まれて形成されている。

【0019】

駆動素子１８は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成された板状の二つの圧電体によって形成されている。前記二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされている。

【0020】

一対の駆動素子１８は、図３に示すように、ベースプレート１５の実装面２１に接着されている。一対の駆動素子１８は、図４に示すように、二列に並ぶノズル２５に対応して、インク室１９の中に平行に配置されている。駆動素子１８は、断面台形状に形成されている。駆動素子１８の頂部は、ノズルプレート１６に接着されている。

【0021】

駆動素子１８に、複数の溝２７が設けられている。溝２７は、駆動素子１８の長手方向と交差する方向にそれぞれ延びており、駆動素子１８の長手方向に並んでいる。複数の溝２７は、ノズルプレート１６の複数のノズル２５に対向している。本実施形態の駆動素子１８は、図４に示すように、溝２７にインクを吐出する駆動流路となる複数の圧力室５１を配置している。

【0022】

複数の溝２７のそれぞれに、電極２８が設けられている。電極２８は、例えばニッケル薄膜をフォトレジストエッチング加工することによって形成されている。電極２８は、溝２７の内面を覆っている。

【0023】

図３に示すように、ベースプレート１５の実装面２１から駆動素子１８に亘って、複数の配線パターン３５が設けられている。これらの配線パターン３５は、例えばニッケル薄膜をフォトレジストエッチング加工することによって形成されている。

【0024】

配線パターン３５は、実装面２１の一つの側端部２１ａおよび他方の側端部２１ｂからそれぞれ延びている。なお、側端部２１ａ，２１ｂは、実装面２１の縁のみならずその周辺の領域を含む。このため、配線パターン３５は、実装面２１の縁よりも内側に設けられても良い。

【0025】

以下、一つの側端部２１ａから延びる配線パターン３５について代表して説明する。なお、他方の側端部２１ｂの配線パターン３５の基本的な構成は、一つの側端部２１ａの配線パターン３５と同様である。

【0026】

配線パターン３５は、図３及び図４に示すように、第１の部分３５ａと、第２の部分３５ｂとを有している。配線パターン３５の第１の部分３５ａは、実装面２１の側端部２１ａから駆動素子１８に向かって直線状に延びている部分である。第１の部分３５ａは、互いに平行に延びている。配線パターン３５の第２の部分３５ｂは、第１の部分３５ａの端部と、電極２８とに跨る部分である。第２の部分３５ｂは、電極２８にそれぞれ電気的に接続されている。

【0027】

一つの駆動素子１８において、複数の電極２８のうち幾つかの電極２８は、第１の電極群３１を構成する。複数の電極２８のうち他の幾つかの電極２８は、第２の電極群３２を構成する。

【0028】

第１の電極群３１と第２の電極群３２とは、駆動素子１８の長手方向の中央部を境に分かれている。第２の電極群３２は、第１の電極群３１と隣り合っている。第１および第２の電極群３１，３２は、例えば１５９個の電極２８をそれぞれ含んでいる。

【0029】

図２に示すように、一対の回路基板１３のそれぞれは、基板本体４４と、一対のフィルムキャリアーパッケージ（ＦＣＰ）４５とをそれぞれ有している。なお、ＦＣＰは、テープキャリアーパッケージ（ＴＣＰ）とも称される。

【0030】

基板本体４４は、矩形状に形成された剛性を有するプリント配線板である。基板本体４４に、種々の電子部品やコネクターが実装される。また、基板本体４４に、一対のＦＣＰ４５がそれぞれ取り付けられている。

【0031】

一対のＦＣＰ４５は、複数の配線が形成されるとともに柔軟性を有する樹脂製のフィルム４６と、前記複数の配線に接続されたヘッド駆動回路４７とをそれぞれ有している。フィルム４６は、テープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）である。ヘッド駆動回路４７は、電極２８に電圧を印加するためのＩＣ（integrated circuit）である。ヘッド駆動回路４７は、樹脂によってフィルム４６に固定されている。

【0032】

一方のＦＣＰ４５の端部は、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）４８によって、配線パターン３５の第１の部分３５ａに、熱圧着接続されている。これにより、ＦＣＰ４５の前記複数の配線は、配線パターン３５に電気的に接続される。

【0033】

ＦＣＰ４５が配線パターン３５に接続されることで、ヘッド駆動回路４７が、ＦＣＰ４５の前記配線を介して電極２８に電気的に接続される。ヘッド駆動回路４７は、フィルム４６の前記配線を介して電極２８に電圧を印加する。

【0034】

ヘッド駆動回路４７が電極２８に電圧を印加すると、駆動素子１８がシェアモード変形することにより、当該電極２８が設けられた圧力室５１の容積が増減させられる。これにより、圧力室５１の中のインクの圧力が変化し、当該インクがノズル２５から吐出される。このように、圧力室５１を隔てる駆動素子１８は、圧力室５１の内部に圧力振動を与えるためのアクチュエーターとなる。

【0035】

図１に示す循環装置２０は、金属製などの連結部品によりインクジェットヘッド１０の上部に一体に連結されている。循環装置２０は、前記インクタンク及びインクジェットヘッド１０を通り液体が循環可能に構成された所定の循環路を備える。循環装置２０は、液体を循環させるためのポンプを備える。当該液体は、ポンプの働きにより循環装置２０からインク供給部を通じてインクジェットヘッド１０内に供給され、所定の流路を通った後、インク排出部を通じてインクジェットヘッド１０内から循環装置２０へと送られる。
また、循環装置２０は、循環路の外部に設けられる補給タンクとしてのカートリッジから循環路に液体を補給する。

【0036】

インクジェット記録装置１の要部回路構成について説明する。図５は、実施形態に係るインクジェット記録装置１の要部回路構成の一例を示すブロック図である。
インクジェット記録装置１は、プロセッサー１０１、ＲＯＭ（read-only memory）１０２、ＲＡＭ（random-access memory）１０３、通信インターフェース１０４、表示部１０５、操作部１０６、ヘッドインターフェース１０７、バス１０８及びインクジェットヘッド１０を含む。

【0037】

プロセッサー１０１は、インクジェット記録装置１の動作に必要な処理及び制御を行うコンピューターの中枢部分に相当する。プロセッサー１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたシステムソフトウェア、アプリケーションソフトウェア又はファームウェアなどのプログラムに基づいて、インクジェット記録装置１の各種の機能を実現するべく各部を制御する。プロセッサー１０１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）、ＳｏＣ（system on a chip）、ＤＳＰ（digital signal processor）又はＧＰＵ（graphics processing unit）などである。あるいは、プロセッサー１０１は、これらの組み合わせである。

【0038】

ＲＯＭ１０２は、プロセッサー１０１を中枢とするコンピューターの主記憶部分に相当する、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリである。ＲＯＭ１０２は、上記のプログラムを記憶する。また、ＲＯＭ１０２は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で使用するデータ又は各種の設定値などを記憶する。

【0039】

ＲＡＭ１０３は、プロセッサー１０１を中枢とするコンピューターの主記憶部分に相当する、データの読み書きに用いられるメモリである。ＲＡＭ１０３は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアなどとして利用される。

【0040】

通信インターフェース１０４は、インクジェット記録装置１がネットワーク又は通信ケーブルなどを介してホストコンピューターなどと通信するためのインターフェースである。

【0041】

表示部１０５は、インクジェット記録装置１の操作者に各種情報を通知するための画面を表示する。表示部１０５は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイなどのディスプレイである。

【0042】

操作部１０６は、インクジェット記録装置１の操作者による操作を受け付ける。操作部１０６は、例えば、キーボード、キーパッド、タッチパッド又はマウスなどである。また、操作部１０６としては、表示部１０５の表示パネルに重ねて配置されたタッチパッドを用いることもできる。すなわち、タッチパネルが備える表示パネルを表示部１０５として、タッチパネルが備えるタッチパッドを操作部１０６として用いることができる。

【0043】

ヘッドインターフェース１０７は、プロセッサー１０１がインクジェットヘッド１０と通信するために設けられる。ヘッドインターフェース１０７は、プロセッサー１０１の制御のもと、階調データなどをインクジェットヘッド１０へ送信する。

【0044】

バス１０８は、コントロールバス、アドレスバス及びデータバスなどを含み、インクジェット記録装置１の各部で授受される信号を伝送する。

【0045】

インクジェットヘッド１０は、ヘッドドライバー１００を備える。
ヘッドドライバー１００は、インクジェットヘッド１０を動作させるための駆動回路である。ヘッドドライバー１００は、例えばラインドライバーである。ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤを記憶する。
ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤに基づいて単一の駆動信号を繰り返し生成する。そして、ヘッドドライバー１００は、階調データに基づき、画像形成媒体Ｓ上の画素それぞれに対して液滴を吐出する回数を制御する。単一の駆動信号の印加ごとに、ノズル２５からは１発のインク（主液滴）が吐出される。したがって、インクジェット記録装置１は、例えば、何発のインクをそれぞれの画素に吐出するかによって濃淡を表現する。すなわち、１つの画素に対して多くのセットのインクを吐出するほど、当該画素における対応する色の濃さが濃くなる。
ヘッドドライバー１００は、波形生成装置の一例である。また、ヘッドドライバー１００は、駆動信号を生成することで、生成部として動作する。

【0046】

一例として、ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤが記憶された状態でヘッドドライバー１００の管理者などへと譲渡される。しかしながら、ヘッドドライバー１００は、波形データＷＤがヘッドドライバー１００に記憶されない状態で当該管理者などに譲渡されても良い。また、ヘッドドライバー１００は、別の波形データが記憶された状態で当該管理者などに譲渡されても良い。そして、波形データＷＤが別途に当該管理者などへと譲渡され、当該管理者又はサービスマンなどによる操作の下にヘッドドライバー１００へと書き込まれても良い。このときの波形データＷＤの譲渡は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク又は半導体メモリなどのようなリムーバブルな記憶媒体に記録して、あるいはネットワークなどを介したダウンロードにより実現できる。

【0047】

駆動信号が印加されることで、圧電体である駆動素子１８は、シェアモード変形する。この変形により、圧力室５１の容積が変化する。
駆動信号の電位がゼロのときの圧力室５１は、通常状態であるとする。駆動信号の電位が正のとき、圧力室５１は収縮して圧力室５１の容積は通常状態に比べて減少する。また、駆動信号の電位が負のとき、圧力室５１は拡張して圧力室５１の容積は通常状態に比べて増加する。以上のような圧力室５１の容積変化に伴い、圧力室５１内のインクの圧力が変化する。インクジェットヘッド１０は、特定の波形を有する駆動信号が印加されることによって、インクを吐出させる。なお、駆動信号の波形を以下「駆動波形」という。

【0048】

実施形態に係る駆動波形の例を図６に基づいて説明する。図６は、インクをノズル２５から吐出させるためにヘッドドライバー１００がアクチュエーターに印加する駆動信号Ｄ１の波形の一例を示す。駆動信号Ｄ１がアクチュエーターに印加されることで、ノズル２５からインクが吐出される。

【0049】

なお、図６に示すインク流速は、圧力室５１のノズル２５におけるメニスカス面での液体（インク）の速度である。インク流速は、ノズルの開口面（以下「ノズル面」という。）に垂直でインクが吐出する方向を正、ノズル面に垂直でインク室側の方向を負とする量である。また、図６に示すインク圧力は、ノズル２５におけるメニスカス面での液体（インク）の圧力である。インク圧力は、インク流速と同様に、ノズル面に垂直でインクが吐出する方向を正とし、ノズル面に垂直でインク室側の方向を負とする量である。図６に示すメニスカスは、メニスカス面の、基準面に対する変位を表す。当該変位は、同様に、ノズル面に垂直でインクが吐出する方向を正とし、ノズル面に垂直でインク室側の方向を負とする量である。図６に示す推進力は、メニスカス面でのインクを押し出そうとする力を表す。推進力は、同様に、ノズル面に垂直でインクが吐出する方向を正とし、ノズル面に垂直でインク室側の方向を負とする量である。

【0050】

駆動信号Ｄ１は、パルスＰＬ１及びパルスＰＬ２をこの順で含む。
パルスＰＬ１は、ゼロ電位（ａ）、第１の負電位（ｂ）、第２の負電位（ｃ）、第１の負電位（ｄ）、ゼロ電位（ｅ）の順で変化する波形を有する。なお、第１の負電位の大きさは、一例として、第２の負電位の大きさの１／２である。
パルスＰＬ２は、ゼロ電位（ｅ）、第１の正電位（ｆ）、第２の正電位（ｇ）、第１の正電位（ｈ）、ゼロ電位（ｉ）の順で変化する波形を有する。すなわち、パルスＰＬ２は、一例として、２段階に分けて段階的に増加し、２段階に分けて段階的に印加を終了する。なお、第１の正電位の大きさは、一例として、第２の正電位の大きさの１／２である。
すなわち、駆動信号Ｄ１は、ゼロ電位（ａ）、第１の負電位（ｂ）、第２の負電位（ｃ）、第１の負電位（ｄ）、ゼロ電位（ｅ）、第１の正電位（ｆ）、第２の正電位（ｇ）、第１の正電位（ｈ）、ゼロ電位（ｉ）の順で変化する波形を有する。ゼロ電位（ｅ）から第１の正電位（ｆ）への遷移は、１段階目の増加である。第１の正電位（ｆ）から第２の正電位（ｇ）への遷移は、２段階目の増加である。第２の正電位（ｇ）から第１の正電位（ｈ）への遷移は、１段階目の印加終了である。第１の正電位（ｈ）からゼロ電位（ｉ）への遷移は、２段階目の印加終了である。１段階目の増加は、第１の増加の一例である。２段階目の増加は、第２の増加の一例である。１段階目の印加終了は、第１の印加終了の一例である。２段階目の印加終了は、第２の印加終了の一例である。
なお、ゼロ電位は、基準電位との電位差がゼロ近傍の所定の範囲内であることを示す。
パルスＰＬ１は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第１のパルスの一例である。パルスＰＬ２は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第２のパルスの一例である。

【0051】

駆動信号Ｄ１の印加開始後、一定時間ゼロ電位（ａ）が印加される。一例として、ゼロ電位（ａ）の印加時間は、０．１２μ秒である。そして、ゼロ電位（ａ）の後、パルスＰＬ１の印加が開始される。パルスＰＬ１は、まず、ゼロ電位（ａ）から第１の負電位（ｂ）、第１の負電位（ｂ）から第２の負電位（ｃ）へ変化する。そして、パルスＰＬ１は、第２の負電位（ｃ）になった後、パルスＰＬ１の印加開始からＤ秒経過するまで第２の負電位（ｃ）を継続する。パルスＰＬ１は、パルスＰＬ１の印加開始からＤ秒経過後、第２の負電位（ｃ）から第１の負電位（ｄ）、第１の負電位（ｄ）からゼロ電位（ｅ）への変化を開始する。
駆動信号Ｄ１は、パルスＰＬ１の印加終了後、ゼロ電位（ｅ）がＲ秒継続した後、パルスＰＬ２の印加を開始する波形を有する。
パルスＰＬ２は、ゼロ電位（ｅ）から第１の正電位（ｆ）に変化し、第１の正電位（ｆ）をｗ秒継続した後に第１の正電位（ｆ）から第２の正電位（ｇ）へ変化する。そして、パルスＰＬ２の印加開始からＰ秒後に第２の正電位（ｇ）から第１の正電位（ｈ）へ変化する。そして、第１の正電位（ｈ）をｖ秒継続した後、第１の正電位（ｈ）からゼロ電位（ｉ）へと変化する。

【0052】

時間Ｄは、圧力室５１の固有振動周期の半分の時間であることが好ましい。なお、圧力室５１の固有振動周期の半分の時間を、１ＡＬ（acoustic length）とする。したがって、時間Ｄは、１ＡＬであることが好ましい。

【0053】

パルスＰＬ２は、パルスＰＬ２が印加されなかった場合のインク圧力の正のピークよりもインク圧力の正のピークが大きくなるようなタイミングで印加開始（１段階目の増加）されることが好ましい。より好ましくは、パルスＰＬ２は、パルスＰＬ１の印加終了の直後に印加開始されることである。ここで、パルスＰＬ１の印加終了の直後とは、時間Ｒが０秒より大きい０秒近傍の時間、又は０秒であることである。このうち、Ｒは、０秒より大きい０秒近傍の時間であることが特に好ましい。０秒より大きい０秒近傍の時間は、例えば、インクジェットヘッド１０の機械的性能で可能な最小の時間である。実施形態では、時間Ｒは、０．２μ秒である。したがって、０秒より大きい０秒近傍の時間は、０．２μ秒以下の範囲を含む。
パルスＰＬ２が、パルスＰＬ２が印加されなかった場合のインク圧力の正のピークよりもインク圧力の正のピークが大きくなるようなタイミングで印加開始されることで、従来に比べて駆動電圧の低減が可能となる。特に、パルスＰＬ１の直後に印加開始されることで、従来に比べて駆動電圧の低減が可能となる。さらに、Ｒが０秒より大きいことで、Ｒが０秒である場合に比べて、駆動電圧の低減が可能となる。

【0054】

第１の正電位（ｆ）から第２の正電位（ｇ）に変化するタイミング（２段階目の増加）は、インク圧力が負の値を持つときが好ましい。より好ましくは、第１の正電位（ｆ）から第２の正電位（ｇ）に変化するタイミングは、インク圧力が負の値のピークであるときである。第１の正電位（ｆ）から第２の正電位（ｇ）に変化するタイミングが、このようなタイミングで印加終了することにより、残留振動が小さくなる。残留振動が小さくなることで、印刷品質の向上が期待できる。
また、時間ｗは、１ＡＬであることが好ましい。時間ｗが１ＡＬであることにより、残留振動が特に小さくなる。

【0055】

時間Ｐは、１．３ＡＬ〜１．６ＡＬであることが好ましい。これにより、残留振動が小さくなる。

【0056】

図８に、時間ｗ、時間ｖ及び時間Ｐを様々に変化させた場合の残留振動の大きさを示す。図８の横軸には、１３４−２１８又は１３４−２２８などのようにＸＸＸ−ＹＹＹの形式で２つの数値が「−」で連結された文字列が記載されている。これは、ｗが（ＸＸＸ×０．０１）μ秒、Ｐが（ＹＹＹ×０．０１）μ秒であることを示す。図８より、時間ｗと時間ｖとの組み合わせごとに、残留振動が最小となる時間Ｐが異なることが分かる。図８に示された範囲の中では、ほとんどの時間ｗと時間ｖとの組み合わせにおいて、残留振動が最小となる時間Ｐは、２．２８μ秒〜２．５８μ秒の範囲内であることが分かる。
図８に示すデータの中から、時間ｗと時間ｖの組み合わせごとに、残留振動が最も小さくなるようなＰについてのデータを抜き出す。抜き出したデータを、図９に示す。図９の横軸には、１３４−２５８−０１０のようにｘｘｘ−ｙｙｙ−ｚｚｚの形式で３つの数値が「−」で連結された文字列が記載されている。これは、ｗが（ｘｘｘ×０．０１）μ秒、Ｐが（ｙｙｙ×０．０１）μ秒、ｖが（ｚｚｚ×０．０１）μ秒であることを示す。
さらに、図８に示すデータの中から、時間ｗが１．５４μ秒のときの、時間ｖを０．１μ秒から０．４μ秒まで０．１μ秒刻みで変化させた場合の、残留振動が最も小さくなるようなＰの値を抜き出して示したグラフを図１０に示す。
図８〜図１０より、時間ｗ、時間ｖ及び時間Ｐをどのように選択すれば残留振動が小さくなるかが分かる。

【0057】

時間ｖは、例えばインクジェットヘッド１０の機械的性能で可能な最小の時間である。あるいは、時間ｖは、これより長い時間であっても良い。時間ｖを長くする場合、時間ｖを長くすることに応じて時間Ｐを短くすることが好ましい。
図１０より、時間Ｐ及び時間ｖは、下記（１）式を満たすことが好ましい。
Ｐ ＝ −０．６ｖ ＋ ２．６３ （１）
（１）式は、図１０に示す「線形（１．５４）」を表す式である。「線形（１．５４）」は、時間Ｐと時間ｖの関係を線形に近似したものである。
時間Ｐ及び時間ｖが（１）式を満たすことで、残留振動が小さくなる。
なお、時間Ｐと時間ｖとの組み合わせは、パルスＰＬ２の印加終了時点でインク流速が０であるような時間の組み合わせであることが好ましい。

【0058】

なお、実施形態において１ＡＬは、一例として約１．７μ秒である。ただし、ＡＬの長さは、インクの物性などよって変化する。

【0059】

図６及び図７を用いて、駆動信号Ｄ１の波形を従来の駆動波形と比較する。図７は、従来の駆動信号Ｄ２の波形の一例を示す図である。

【0060】

駆動信号Ｄ２は、パルスＰＬ２１の印加終了の後、所定の時間経過後に、パルスＰＬ２２の印加を開始する波形を有する。
パルスＰＬ２１は、負電位を印加するパルスであり、例えば、図６の駆動信号Ｄ１のパルスＰＬ１と同様である。
パルスＰＬ２２は、正電位を印加するパルスである。
図６及び図７を比べれば分かるように、駆動信号Ｄ２よりも駆動信号Ｄ１の方が、インク圧力のピークが大きくなっている。したがって、駆動信号Ｄ２の電圧を駆動信号Ｄ１の駆動電圧よりも低くしても、駆動信号Ｄ１と同等の吐出が可能であることがわかる。あるいは、駆動信号Ｄ１の駆動電圧と駆動信号Ｄ２の駆動電圧が同じ場合には、駆動信号Ｄ１の方が大きな吐出の力が得られる。

【0061】

〔実施例〕
実施例として、Ｄ＝１ＡＬ、Ｒ＝０．２μ秒、ｗ＝１ＡＬ、Ｐ＝１．３〜１．６ＡＬであるような駆動信号Ｄ１を用いて７本のノズルからインクを吐出させた。これによって吐出されたインクが飛翔している状態を側方から撮影したものを図１１に示す。図１１は、実施例に係るインクの飛翔状態を示す図面代用写真である。図１１の左側の黒く濃くなっている部分がインクジェットヘッドであり、縦方向１目盛ごとに１つのノズルが合計７つ設けられている。なお、各ノズルは、目盛と目盛の丁度中間に設けられている。そして、当該７つのノズルから吐出されたインクが左側から右側に飛翔しているものである。なお、黒い点それぞれが飛翔しているインクである。インクは、目盛と目盛の真ん中に近いところを飛翔しているほど、印刷精度が高いことを示している。
〔比較例〕
比較例として、駆動信号Ｄ１に代えて駆動信号Ｄ２を用いた以外は実施例と同様にしてインクを吐出させた。ただし、実施例の方が比較例よりも駆動電圧が低く設定されている。これによって吐出されたインクが飛翔している状態を側方から撮影したものを図１２に示す。図１２は、比較例に係るインクの飛翔状態を示す図面代用写真である。

【0062】

図１１と図１２を比較すると、大きな差はみられない。したがって、実施例は、比較例と同等の印刷精度が得られることが分かる。
したがって、実施例の駆動信号Ｄ１は、駆動信号Ｄ２に比べて少ない電力で、駆動信号Ｄ２と同等の印刷精度が得られることがわかる。

【0063】

上記の実施形態は以下のような変形も可能である。
上記の実施形態では、パルスＰＬ２は、２段階に分けて段階的に増加する。しかしながら、パルスＰＬ２は、３段階以上に分けて段階的に増加しても良い。この場合、複数の段階のうちから選択される２つの段階が第１の増加及び第２の増加である。
また、上記の実施形態では、パルスＰＬ２は、２段階に分けて段階的に印加を終了する。しかしながら、パルスＰＬ２は、３段階以上に分けて段階的に印加を終了しても良い。この場合、複数の段階のうちから選択される２つの段階が第１の印加終了及び第２の印加終了である。

【0064】

上記の実施形態では、駆動素子１８は、シェアモード変形する。しかしながら、駆動素子１８は、シェアモード以外のモードで変形するものであっても良い。

【0065】

インクジェットヘッド１０は、上記実施形態の他、例えば静電気で振動板を変形させてインクを吐出する構造、あるいはヒーターなどの熱エネルギーを利用してノズルからインクを吐出する構造などであってもよい。これらの場合、当該振動板又はヒーターなどは、圧力室５１の内部に圧力振動を与えるためのアクチュエーターである。

【0066】

実施形態のインクジェット記録装置１は、画像形成媒体Ｓに、インクによる二次元の画像を形成するインクジェットプリンターである。しかしながら、実施形態のインクジェット記録装置は、これに限られるものではない。実施形態のインクジェット記録装置は、例えば、３Ｄプリンター、産業用の製造機械、又は医療用機械などであっても良い。実施形態のインクジェット記録装置が３Ｄプリンターなどである場合には、実施形態のインクジェット記録装置は、例えば、素材となる物質又は素材を固めるためのバインダーなどをインクジェットヘッドから吐出させることで、立体物を形成する。

【0067】

実施形態のインクジェット記録装置１は、液体吐出部２を４つ備え、それぞれの液体吐出部２が使用するインクＩの色はシアン、マゼンタ、イエロー又はブラックである。しかしながら、インクジェット記録装置が備える液体吐出部２の数は４つに限定せず、また、複数ではなくても良い。また、それぞれの液体吐出部２が使用するインクＩの色及び特性などは限定しない。
また、液体吐出部２は、透明光沢インク、赤外線又は紫外線等を照射したときに発色するインク、又はその他の特殊インクなども吐出可能である。さらに、液体吐出部２は、インク以外の液体を吐出することができるものであっても良い。なお、液体吐出部２が吐出する液体は、懸濁液などの分散液であっても良い。液体吐出部２が吐出するインク以外の液体としては例えば、プリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体、人工的に組織又は臓器などを形成するための細胞などを含む液体、接着剤などのバインダー、ワックス、又は液体状の樹脂などが挙げられる。

【0068】

上記実施形態における各数値は、本発明の目的が達成される範囲の誤差が許容される。

【0069】

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。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備え、前記駆動信号は、前記圧力室のインク圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第１のパルスと、前記圧力室のインク圧力を段階的に増加させる第２のパルスとを含み、前記第２のパルスの第１の増加のタイミングは、前記第１の増加が印加されることによって前記第２のパルスが印加されなかった場合よりも前記圧力室のインク圧力の正のピークが大きくなるときであり、前記第２のパルスの第２の増加のタイミングは、前記第１の増加よりも後であり、前記圧力室のインク圧力が負であるときである、波形生成装置。
［２］前記第２のパルスは、段階的に印加を終了する、付記［１］に記載の波形生成装置。
［３］前記駆動信号は、前記第２のパルスの印加開始から前記第２のパルスの第１の印加終了までの時間をＰ、前記第１の印加終了から前記第２のパルスの第２の印加終了までの時間をｖとするとき、下記（１）式を満たす、付記［２］に記載の波形生成装置。
Ｐ ＝ −０．６ｖ ＋ ２．６３ （１）
［４］前記駆動信号は、前記第１のパルスの印加終了の後、前記第２のパルスの印加開始までの間に、ゼロ電位の印加を含む、付記［１］乃至付記［３］のいずれか１項に記載の波形生成装置。
［５］付記［１］乃至付記［４］のいずれか１項に記載の波形生成装置を備える、インクジェット記録装置。

【符号の説明】

【0070】

１……インクジェット記録装置、１０……インクジェットヘッド、１８……駆動素子、１００……ヘッドドライバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】