特開 2024-112656 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112656

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/015 20060101AFI20240814BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

B41J2/015 101

B41J2/14 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017854

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【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】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】高村 純

(72)【発明者】

【氏名】五味 隆典

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF28

2C057AF29

2C057AG45

2C057AK07

2C057AM16

2C057AM21

2C057AM22

2C057AR08

2C057BA03

2C057BA14

(57)【要約】      （修正有）

【課題】吐出時のサテライトミストを抑制しながら着弾精度を確保できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体吐出ヘッドのアクチュエータは、液体を吐出するノズルに連通する圧力室を駆動する。駆動回路は、１つの画素を複数のｎドロップ（ｎ＞１）で構成する場合に、１～（ｎ－１）ドロップの少なくとも１以上を第１の吐出波形で吐出し、ｎドロップ目を、第２の吐出波形で吐出する駆動波形を、アクチュエータに与える。駆動波形は、圧力室を拡張する第１拡張パルスと圧力室を収縮する第１収縮パルスを備える第１の吐出波形と、圧力室を拡張する第２拡張パルスと圧力室を収縮する第２収縮パルスを備える第２の吐出波形と、を含む複数の吐出波形を有する。第２の吐出波形は、第２拡張パルスの後の第２収縮パルスの印加タイミングを、第１の吐出波形の第１拡張パルスの後の第１収縮パルスの印加タイミングよりも遅らせて印加する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出するノズルに連通する圧力室を駆動するアクチュエータと、
前記圧力室を拡張する第１拡張パルスと前記圧力室を収縮する第１収縮パルスを備える第１の吐出波形と、前記圧力室を拡張する第２拡張パルスと前記圧力室を収縮する第２収縮パルスを備える第２の吐出波形と、を含む複数の吐出波形を有し、前記第２の吐出波形は、前記第２拡張パルスの後の前記第２収縮パルスの印加タイミングを、前記第１の吐出波形の前記第１拡張パルスの後の前記第１収縮パルスの印加タイミングよりも遅らせて印加する波形であり、１つの画素を複数のｎドロップ（ｎ＞１）で構成する場合に、１～（ｎ－１）ドロップの少なくとも１以上を前記第１の吐出波形で吐出し、ｎドロップ目を、前記第２の吐出波形で吐出する駆動波形を、前記アクチュエータに与える、駆動回路と、
を備える液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記第１拡張パルスは、第１電圧から前記第１電圧よりも低い第２電圧を印加し、第１の所定時間経過後に前記第２電圧から前記第１電圧へ戻す波形であり、
前記第１収縮パルスは、前記第１電圧から前記第１電圧よりも高い第３電圧を印加し、第２の所定時間経過後に前記第３電圧から前記第１電圧へ戻す波形であり、
前記第１の吐出波形は、前記第１拡張パルスを印加し、前記第１電圧を第３の所定時間維持した後、前記第１収縮パルスを印加する波形であり、
前記第２拡張パルスは、前記第１電圧から前記第２電圧を印加し、第４の所定時間経過後に前記第２電圧から前記第１電圧へ戻す波形であり、
前記第２収縮パルスは、前記第１電圧から前記第３電圧を印加し、第５の所定時間経過後に前記第３電圧から前記第１電圧へ戻す波形であり、
前記第２の吐出波形は、前記第２拡張パルスを印加し、前記第１電圧を前記第３の所定時間よりも長い第６の所定時間維持した後、前記第２収縮パルスを印加する波形である、
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記第１の吐出波形は前記第２の吐出波形よりも、吐出時の残留振動が少ない、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記駆動回路は、１つの画素を複数のｎドロップ（ｎ＞１）で構成する場合に、１～（ｎ－１）ドロップを前記第１の吐出波形で吐出し、ｎドロップ目を、前記第２の吐出波形で吐出する駆動波形を、前記アクチュエータに与える、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体吐出装置として、インクジェットプリンタに搭載するインクジェットヘッドが知られている。インクジェットプリンタは、インクジェットヘッドからインクの液滴を吐出して、記録媒体の表面に画像等を形成する。インクジェットヘッドは、圧電式のアクチュエータで圧力室の容積を変えることによって、圧力室に連通するノズルからインクの液滴を吐出する。アクチュエータの動作は、アクチュエータに入力する駆動波形によって制御する。

【0003】

吐出直後、インクの液滴は、ノズル内のインクとつながって尾を引いた状態となる。そして尾の部分（液柱）が切れるときに、吐出した液滴とは別の液滴が発生することがある。この液柱が崩れる際に発生する液滴は、サテライトミストと称される。サテライトミストは、着弾乱れによる印字品質の低下を招くため、収縮パルスのタイミングを遅らせてサテライトミストを抑える場合もある。一方、階調印字のためにマルチドロップ方式でインクを連続的に吐出する場合もあるが、マルチドロップ方式の場合に収縮パルスのタイミングを遅らせてサテライトミストを抑える波形で連続的に吐出すると、サテライトミストは低減する反面、着弾精度が悪化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－７５５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、吐出時のサテライトミストを抑制しながら着弾精度を確保できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、アクチュエータと、駆動回路と、を備える。アクチュエータは、液体を吐出するノズルに連通する圧力室を駆動する。駆動回路は、１つの画素を複数のｎドロップ（ｎ＞１）で構成する場合に、１～（ｎ－１）ドロップの少なくとも１以上を前記第１の吐出波形で吐出し、ｎドロップ目を、前記第２の吐出波形で吐出する駆動波形を、前記アクチュエータに与える。駆動波形は、前記圧力室を拡張する第１拡張パルスと前記圧力室を収縮する第１収縮パルスを備える第１の吐出波形と、前記圧力室を拡張する第２拡張パルスと前記圧力室を収縮する第２収縮パルスを備える第２の吐出波形と、を含む複数の吐出波形を有する。前記第２の吐出波形は、前記第２拡張パルスの後の前記第２収縮パルスの印加タイミングを、前記第１の吐出波形の前記第１拡張パルスの後の前記第１収縮パルスの印加タイミングよりも遅らせて印加する波形である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図。

【図2】同液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。

【図3】同液体吐出ヘッドの構成の一部を示す断面図。

【図4】実施例１の駆動波形及び振動解析結果を示す説明図。

【図5】実施例１における第１の吐出波形及び振動解析結果を示す説明図。

【図6】実施例１における第２の吐出波形及び振動解析結果を示す説明図。

【図7】比較例１の駆動波形及び振動解析結果を示す説明図。

【図8】比較例２の駆動波形及び振動解析結果を示す説明図。

【図9】液体吐出ヘッドによる着弾精度の説明図。

【図10】実施例１、比較例１及び比較例２の印字特性を示す説明図。

【図11】液体吐出ヘッドの印刷動作の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１０及び液体吐出装置１００について、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図、図３は液体吐出ヘッドのアクチュエータの構成を示す断面図である。

【0009】

図１に示すように、液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッド１０と、液体供給部２１と、搬送部２２と、操作部２５と、表示部２６と、制御部３０と、を備える。

【0010】

液体吐出装置１００は、図１０に示すように、液体吐出ヘッド１０に対向する印刷位置を通る所定の搬送路に沿って、吐出対象物である用紙等の媒体Ｐを搬送しながら、液体吐出ヘッド１０からインク等の液体を吐出することで、用紙等の媒体Ｐに画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。

【0011】

液体吐出ヘッド１０は、例えばシェアモードシェアードウォール式のインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１０は、インクを循環させない非循環式のヘッドであってもよく、また、インクを循環させる循環式のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド１０は、非循環式のヘッドの例を用いて説明する。

【0012】

例えば液体吐出ヘッド１０は、ノズルに連通する複数の圧電素子を有するアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１を駆動する駆動回路１２と、を備える。

【0013】

例えば液体吐出ヘッド１０は、液体を吐出する複数のノズル１１１と、ノズルに連通する複数の圧力室１１２及び、複数の圧力室１１２に連通する共通室を含む流路を有する。液体吐出ヘッド１０の流路は液体供給部２１に接続され、液体供給部から液体吐出ヘッド１０の流路にインクが供給される。

【0014】

アクチュエータ１１は、例えば圧電部材で板状に構成されたアクチュエータプレートであり、複数の圧電素子１１５と、圧電素子１１５に形成される電極１１６と、を備える。例えば複数の圧電素子１１５間に溝状の圧力室１１２が形成される。アクチュエータ１１は、各圧力室１１２に対応して設けられる圧電素子１１５の電極１１６に電圧が印加されて圧電素子１１５が変形することで、圧力室１１２の容積を増減させてインクをノズルから噴射させる。

【0015】

駆動回路１２は、駆動電圧を圧電体の電極に印加することでアクチュエータ１１を駆動する。駆動回路１２は、圧電素子１１５を動作させるための制御信号及び駆動信号を生成する。駆動回路１２は、液体吐出装置１００の制御部３０から入力された画像信号に従い、液体を吐出させるタイミング及び液体を吐出させる圧電素子１１５を選択するなどの制御のための制御信号を生成する。また、駆動回路１２は、制御信号に従って圧電素子１１５の電極１１６に印加する電圧、すなわち駆動信号（電気信号）を生成する。駆動回路１２が圧電素子１１５に駆動信号を印加すると、圧電素子１１５は圧力室１１２の容積を変化させるように駆動する。すなわち、アクチュエータ１１は、制御部３０による制御によって駆動制御可能に構成される。

【0016】

図１に示すように、駆動回路１２は、データバッファ１３、デコーダ１４、ドライバ１５を備える。データバッファ１３は、印字データをアクチュエータ１１の圧電素子毎に時系列に保存する。デコーダ１４は、圧電素子毎に、データバッファ１３に保存された印字データに基づいて、ドライバ１５を制御する。ドライバ１５は、デコーダ１４の制御に基づき、各圧電素子１１５を動作させる駆動信号を出力する。駆動信号は、各圧電素子１１５の電極１１６に印加する電圧である。

【0017】

液体供給部２１は、液体吐出ヘッド１０の流路の一次側に接続され、液体吐出ヘッド１０の流路に液体を供給する。例えば液体供給部２１は、液体を貯留するタンクと、タンクと液体吐出ヘッド１０流路とを接続する接続流路と、タンクの液体を液体吐出ヘッド１０に送る送液ポンプと、を備える。

【0018】

搬送部２２は、所定の搬送路に沿って、用紙などの媒体を搬送し、印刷位置に供給する。搬送部２２は、例えば搬送経路に沿って配置される複数の搬送ローラや搬送ガイドを備える。搬送部２２は、媒体を液体吐出ヘッド１０に相対移動可能に支持する。

【0019】

操作部２５は、例えば電源キー、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備える。

【0020】

表示部２６は、画像印刷装置の種々の状態を表示可能なディスプレイを有する。

【0021】

制御部３０は、例えば、制御基板であり、プロセッサ３１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、画像メモリ３４、及び入出力ポートであるＩ／Ｏポート３５、を備える。

【0022】

プロセッサ３１は、コントローラであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理回路である。プロセッサ３１は、コンピュータの中枢部分に相当する。プロセッサ３１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、プリンタとしての各種の機能を実現するべく各部を制御する。例えばプロセッサ３１は、液体吐出装置１００に設けられる液体吐出ヘッド１０、液体供給部２１、搬送部２２の動作を制御する。また、プロセッサ３１は、印刷時に、画像メモリ３４に保存された印字データを描画順に駆動回路１２に送信する。

【0023】

ＲＯＭ３２は、上記コンピュータの読み出し専用の主記憶部分に相当する。ＲＯＭ３２は、上記のオペレーティングシステムやアプリケーションプログラムを記憶する。ＲＯＭ３２は、プロセッサ３１が各部を制御するための処理を実行する上で必要なデータを記憶する場合もある。

【0024】

ＲＡＭ３３は、上記コンピュータの書換え自在な主記憶部分に相当する。ＲＡＭ３３は、プロセッサ３１が処理を実行する上で必要なデータを記憶する。またＲＡＭ３３は、プロセッサ３１によって情報が適宜書き換えられるワークエリアとしても利用される。ワークエリアは、印刷データが展開される画像メモリを含んでいてもよい。

【0025】

画像メモリ３４は、例えば外部接続機器２００からの印字データを記憶する。

【0026】

Ｉ／Ｏポート３５は、外部接続機器２００からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部である。外部接続機器２００からの印字データは、Ｉ／Ｏポート３５を通じて制御部３０へ送信され、画像メモリ３４に保存される。

【0027】

このように構成された液体吐出装置１００において、制御部３０は液体吐出ヘッド１０に信号を入力することで、駆動回路１２に駆動電圧を印加し、複数の圧電素子１１５に電位差を生じさせて、圧電素子１１５を選択的に変形させ、圧力室１１２の容積を増減することでノズル１１１から液体を吐出させる。例えば駆動時に圧力室１１２の容積が拡張または収縮された場合、圧力室１１２内に圧力振動が発生する。この圧力振動により、圧力室１１２内の圧力が高まり、圧力室１１２に連通するノズル１１１からインク滴が吐出する。例えば制御部３０から入力された信号によって、ドライバＩＣが電極１１６を介して圧力室１１２の電極に駆動電圧を印加することにより、複数の圧電素子１１５に電位差を生じさせ、圧電素子１１５を選択的に変形させ、圧力室１１２の容積を変化させる。例えば拡張要素となる電圧を印加すると、圧電素子１１５が変形して対応する圧力室１１２の容積が増加して圧力が減少し、当該圧力室１１２に共通室のインクが流入する。そして圧力室１１２の容積が増加した状態で、圧電素子１１５の電極１１６に逆電位の駆動電圧を印加すると、圧電素子１１５が変形して圧力室１１２の容積が減少し、圧力が増加する。このため、圧力室１１２の中のインクが加圧され、ノズル１１１から吐出される。

【0028】

液体吐出ヘッド１０の駆動回路１２で生成される駆動信号による駆動波形について、図４乃至図８を参照して説明する。

【0029】

図４は実施例１の駆動波形を示すマルチドロップの波形及び振動解析結果を示す。図５は第１の吐出波形及び振動解析結果を示し、図６は第２の吐出波形の波形及び振動解析結果を示す。各波形図において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧、インク流速、及びインク圧力を示す。各図において、電圧を実線で、ノズル面における流速を破線、ノズルにおける圧力を一点鎖線にて示す。図７は比較例１の駆動波形及び振動解析結果を示し、図８は比較例２の駆動波形及び振動解析結果を示す。図９は、実施例１，比較例１，及び比較例２における印字特性を示す説明図である。図１０及び図１１は液体吐出ヘッドによる印刷動作及び着弾精度の説明図である。

【0030】

図４は、実施例１にかかる駆動波形を示す。実施例１の駆動波形は、１サイクルの駆動周期内にインクをｎ回（ｎは、２以上の整数）吐出して１ドットを形成するマルチドロップ駆動波形の一例を示している。駆動波形の波形データは、例えば駆動回路１２内のメモリなどに格納される。いずれの駆動波形をアクチュエータ１１に入力するかは、制御基板から送られてくる階調データに基づいて駆動回路１２のＩＣが選択する。

【0031】

駆動波形は、マルチドロップ駆動であり、複数回の吐出波形Ｐａ，Ｐｂを備える。例えば実施例１は、３ドロップの波形であり、それぞれ拡張パルスＱａ、Ｑｂ（拡張要素）と収縮パルスＳａ，Ｓｂ（収縮要素）を含む、３つの吐出波形Ｐａ、Ｐａ、Ｐｂを有する。なお、ここでは一例として１サイクルの駆動周期Ｔａ内での吐出回数が３ドロップのマルチドロップの駆動波形（ｎ＝３）を例示するが、これに限られるものではない。

【0032】

実施例１に示す駆動波形は、１つの画素を複数のｎドロップ（ｎ＞１）で構成する場合に、１～（ｎ－１）ドロップを第１の吐出波形Ｐａで吐出し、最終ドロップであるｎドロップ目を第１の吐出波形Ｐａよりもサテライトミストを抑制する第２の吐出波形Ｐｂで吐出する波形である。すなわち、駆動波形は、第１の吐出波形Ｐａと、第２の吐出波形Ｐｂと、を有する。

【0033】

図４及び図５に示すように、第１の吐出波形Ｐａは、圧力室１１２を拡張する第１拡張パルスＱａと圧力室１１２を収縮する第１収縮パルスＳａと、を備える。第１拡張パルスＱａでは、中間電圧である第１電圧Ｖｂから、中間電圧よりも低い第２電圧Ｖａまで電圧を下げ、第２電圧Ｖａを所定時間ｔ１ａ（第１の所定時間）継続した後、第１電圧Ｖｂに戻す。そして、第１電圧Ｖｂを所定時間ｔ１ｂ（第３の所定時間）継続した後、第１収縮パルスＳａとして第１電圧Ｖｂよりも高い第３電圧Ｖｃを所定時間ｔ１ｃ（第２の所定時間）印加し、第１電圧Ｖｂに戻す。第１の吐出波形Ｐａは、拡張パルスＱａで吐出を行い、収縮パルスＳａで振動を抑える波形である。第１の吐出波形Ｐａは、第２の吐出波形Ｐｂと比べ、吐出時の残留振動が少ない波形となる。実施例１の駆動波形は、この基準となる第１の吐出波形Ｐａを、ｎ－１回繰り返す。中間電圧は例えば０Ｖで、基準電圧ともいう。

【0034】

本実施形態において、第１の吐出波形Ｐａは、拡張パルスＱａの幅ｔ１ａが収縮パルスＳａの幅ｔ１ｃよりも長く、中間電圧Ｖｂの継続時間ｔ１ｂは、拡張パルスＱａの幅ｔ１ａよりも長い設定である。

【0035】

例えば、第１の吐出波形Ｐａの拡張パルスＱａの幅ｔ１ａはＡＬ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｌｅｎｇｔｈ）の幅とする。また吐出動作での振動を抑える収縮パルスＳａはＱａ時間方向の半分の位置とＳａの時間方向半分の位置の間隔（Ｔａ１）が２ＡＬとなるタイミングで入力すると効率よく振動が抑えられる。ＡＬは、インクの特性とヘッド内構造によって決まる固有振動周期λの半周期である。

【0036】

第１の吐出波形Ｐａによる吐出動作として、第１拡張パルスＱａにより、所定時間ｔ１ａの間第２電圧Ｖａを印加すると、圧電素子１１５の所定方向に電界が生じ、圧電素子１１５が変形する。この圧電素子１１５の変形によって圧力室１１２の容積が拡張することで内部のインク圧が低下し、ノズル１１１の開口のメニスカスは、圧力室１１２側に大きく引き込まれる。そして圧力室１１２（インク室）内のインク圧力の振動が開始し、９０度位相がずれたインクの流速の振動が発生する。

【0037】

拡張パルスＱａでＡＬ時間拡張後、第１電圧Ｖｂに戻すと、圧力室１１２は元の形状に戻る。そして、第１電圧Ｖｂを所定時間ｔ１ｂ保持すると、メニスカスが前進してインク吐出を開始する。そして、第１電圧Ｖｂを所定時間ｔ１ｂ保持した後、さらに、収縮パルスの電圧Ｖｃを時間ｔ１ｃ印加することで、再びアクチュエータ１１の圧電素子１１５を変形させ圧力室１１２の容積を収縮させてインク圧を高めることによって、圧力室１１２内の圧力及び流速の振動を抑えることができる。この第１の吐出波形Ｐａをｎ―１回繰り返すことで、ｎ－１ドロップのインク滴が吐出される。

【0038】

図４及び図６に示すように、第２の吐出波形Ｐｂは、圧力室１１２の容積を拡大させる第２拡張パルスＱｂと、拡張後に圧力室１１２の容積を縮小させる第２収縮パルスＳｂと、を備える。第２の吐出波形Ｐｂにおいて、第２拡張パルスＱｂでは、中間電圧である第１電圧Ｖｂから、中間電圧よりも低い第２電圧Ｖａまで電圧を下げ、第２電圧Ｖａを所定時間ｔ２ａ（第４の所定時間）保持した後、第１電圧Ｖｂに戻す。そして、第１の吐出波形Ｐａの保持時間ｔ１ｂよりも長い時間であるｔ２ｂ（第６の所定時間）の間、第１電圧Ｖｂを保持した後、第２収縮パルスＳｂとして第１電圧Ｖｂよりも高い第３電圧Ｖｃを所定時間ｔ２ｃ（第５の所定時間）印加した後、再び第１電圧Ｖｂに戻す。

【0039】

本実施形態において、第２の吐出波形Ｐｂは、拡張パルスＱｂの幅ｔ２ａが収縮パルスＳｂの幅ｔ２ｃよりも長く、中間電圧Ｖｂの継続時間ｔ２ｂは、拡張パルスＱｂの幅ｔ２ａよりも長い設定である。特に第２の吐出波形Ｐｂにおいて、中間電圧Ｖｂの継続時間ｔ２ｂが、第１の吐出波形Ｐａの中間電圧Ｖｂの継続時間ｔ１ｂよりも長い波形となる。つまり、第２の吐出波形Ｐｂは、第１の吐出波形Ｐａと比較して、収縮パルスの印加のタイミングを遅らせることを意味する。第２の吐出波形Ｐｂの周期Ｔｂは、第１の吐出波形Ｐａの周期Ｔａより長く設定される。

【0040】

すなわち、第２の吐出波形Ｐｂは、収縮パルスＳｂの印加タイミングを第１波形の収縮パルスＳａの印加タイミングに対して遅らせて印加する波形であり、拡張後の収縮パルス印加までの時間ｔ２ｂが、第１波形の拡張後の収縮パルス印加までの時間ｔ１ｂよりも長い。この第２の吐出波形Ｐｂは第１の吐出波形Ｐａと比べ、吐出時にサテライトドットを減らすことができる波形である。一方で、第２の吐出波形Ｐｂは、第１の吐出波形Ｐａと比べ、残留振動が大きい波形となる。

【0041】

第２の吐出波形Ｐｂによる吐出動作として、第２拡張パルスＱｂにより、所定時間ｔ２ａの間第２電圧Ｖａを印加すると、圧電素子１１５の所定方向に電界が生じ、圧電素子１１５が変形する。この圧電素子１１５の変形によって圧力室１１２の容積が拡張することで内部のインク圧が低下し、ノズル１１１の開口のメニスカスは、圧力室１１２側に大きく引き込まれる。そして圧力室１１２内のインク圧力の振動が開始し、９０度位相がずれたインクの流速の振動が発生する。

【0042】

続いて第１電圧Ｖｂに戻すと、圧力室１１２は元の状態に戻り、インク圧を高めることによってインクを吐出する。吐出によりインク圧が下がる。そして、第１電圧Ｖｂを所定時間ｔ２ｂ保持すると、メニスカスが前進してインク吐出を開始する。そして、第１電圧Ｖｂを所定時間ｔ２ｂ保持した後、さらに、収縮パルスの電圧Ｖｃを時間ｔ２ｃ印加することで、再びアクチュエータ１１の圧電素子１１５を変形させ圧力室１１２の容積を収縮させてインク圧を高めることによって、圧力室１１２内の圧力及び流速の残留振動を抑える方向になるが第１の吐出波形Ｐａの残留振動よりは大きく残る。この第２の吐出波形Ｐｂにより、最終ドロップであるｎドロップ目のインク滴が吐出される。この第２の吐出波形Ｐｂによる最終ドロップの吐出動作においては、１～ｎ―１ドロップ目までの第１の吐出波形Ｐａよりも、収縮パルスの印加のタイミングを遅らせることにより、吐出時の圧力室１１２内のインクの残留振動が第１の吐出波形Ｐａより残り、インク滴の尾の長さは短くなる。したがって、この第２の吐出波形Ｐｂによれば、インク滴の尾が切断されてインク滴がノズル１１１から離れて飛翔する際に発生するサテライトミストを抑制することができる。

【0043】

図７は比較例１に係る駆動波形及び振動解析結果を示す説明図である。比較例１の波形は図５の第１の吐出波形Ｐａを３回繰り返す波形である。図８は比較例２に係る駆動波形及び振動解析結果を示す説明図である。比較例２の波形は図６の第２の吐出波形Ｐｂを３回繰り返す波形である。

【0044】

図９は、実施例１の波形と、残留振動を抑えた第１の吐出波形を３回繰り替えした比較例１の波形と、サテライトミストを低減する第２の波形を３回繰り返した比較例２の波形による、印字状態を示す説明図である。図９によれば、比較例１ではドットＤの周りに細かなドットであるサテライトミストＤｓが形成されており、実施例１の波形の印字状態の方がサテライトミストを抑制できることがわかる。

【0045】

図１０は、液体吐出装置１００の印刷動作における、液体吐出ヘッド１０と媒体Ｐとを示す説明図である。図１０に示すように、液体吐出装置１００において、液体吐出ヘッド１０を矢印で示す搬送方向に沿って、媒体Ｐに対して相対移動させながら液体を吐出すると、図１１に示すように、複数のドットＤが媒体Ｐ上に形成される。ここで、印字条件Ｇ＝１ｍｍ、１画素あたりのドロップ数＝３ドロップ、搬送速度５２８ｍｍ／ｓ、印字解像度（搬送方向）３００ｄｐｉとし、インクはＵＶインクとした場合の、液体吐出ヘッド１０の１列のノズル１１１からそれぞれ吐出されるドットＤについて、直線性のばらつき（標準偏差）を測定した結果、残留振動を抑えた第１の吐出波形を３回繰り替えした比較例１の波形でばらつき（標準偏差）＝３．６μｍであった。また、サテライトミストを低減した第２の波形を３回繰り返した比較例２の波形では、ばらつき（標準偏差）は４．６μｍであった。一方、実施例１の波形においてはばらつき（標準偏差）＝２．６μｍとなった。したがって、実施例１の波形は、比較例１及び比較例２とくらべ、着弾精度が向上した。なお直線性のばらつき（標準偏差）は、搬送方向の位置の平均値Ｄｏと各ドットＤとの距離（差）の二乗の合計値を、ドットＤの数で割った、正の平方根として測定及び算出した。

【0046】

本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０及び液体吐出装置１００によれば、サテライトミストを抑制しながら着弾精度を確保することが可能である。すなわち、ｎ回のマルチドロップの場合に、ｎ―１回目までのドロップは残留振動の少ない波形とし、最終ドロップのｎ回目のドロップはサテライトミストを低減する第２の波形として、複数の波形を組み合わせることで、着弾精度とサテライトミストの低減を両立できる。例えば図９に示すように、サテライトミストが少ない印字結果を得ることができるとともに、着弾位置のばらつきを抑制できる。

【0047】

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。

【0048】

例えばサテライトミストを低減する波形として、収縮パルスのタイミングを遅らせる波形を例示したがこれに限られるものではない。他に、収縮パルスのタイミングを遅らせるタイミングと収縮パルス幅の組合せでもサテライトミストを低減することができる。

【0049】

例えば上記実施形態は、３ドロップを吐出する駆動波形で説明したがこれに限られず、例えば４ドロップ以上吐出する駆動波形であってもよい。

【0050】

また、最後の１ドロップのみを第２の吐出波形とし、その他１ドロップ目～ｎー１ドロップ目までを、第１の吐出波形で吐出する例を示したが、これに限られるものではない。１～（ｎ－１）ドロップの少なくとも１以上を第１の吐出波形で吐出し、ｎドロップ目を、前記第２の吐出波形で吐出する駆動波形とすればよく、例えば、最終の２ドロップを第２の波形としてもよい。

【0051】

また、各圧電素子１１５に印加する電圧値は各種条件に応じて適宜調整可能である。例えば隣接する圧電素子１１５の一方を接地して他方に電圧を印加することで電位差を発生してもよく、あるいは両方に電圧をそれぞれ印加して電位差を発生させてもよい。

【0052】

例えば、液体吐出ヘッド１０の構成は上記の例に限られるものではなく、他のタイプのヘッドに用いてもよい。例えば液体吐出ヘッドは、圧力室１１２と駆動素子部との間に設けられる振動板を駆動素子部の変形によって振動させることで、液体吐出部を駆動する構成であってもよい。

【0053】

また、駆動波形の各電位は適宜変更可能であり、各圧電素子１１５に印加する電圧値は各種条件に応じて適宜調整可能である。例えば隣接する圧電素子１１５の一方を接地して他方に電圧を印加することで電位差を発生してもよく、あるいは両方に電圧をそれぞれ印加して電位差を発生させてもよい。

【0054】

駆動波形は、引き打ちに限らず、押し打ちや押し引き打ちの波形としてもよい。
例えば、液体吐出ヘッド１０の構成は上記の例に限られるものではなく、他のタイプのヘッドに用いてもよい。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発熱素子型の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が圧力室１１２の内部に圧力振動を与えるためのアクチュエータとなる。

【0055】

液体吐出装置１００は、画像形成媒体に、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を例示したがこれに限られるものではなく、例えば、３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、又は医療用機械などであっても良い。液体吐出装置が３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、又は医療用機械などであってもよく、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、立体物を形成するものであってもよい。

【0056】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、着弾精度とサテライトミストの低減を両立できる。

【0057】

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。

【符号の説明】

【0058】

１０…液体吐出ヘッド、１１…アクチュエータ、１２…駆動回路、１３…データバッファ、１４…デコーダ、１５…ドライバ、２１…液体供給部、２２…搬送部、２５…操作部、２６…表示部、３０…制御部、３１…プロセッサ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…画像メモリ、３５…Ｉ／Ｏポート、１００…液体吐出装置、１１１…ノズル、１１２…圧力室、１１５…圧電素子、１１６…電極、２００…外部接続機器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】