特開 2025-29495 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの制御方法

(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】P2025029495

(43)【公開日】2025-03-06

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/015 20060101AFI20250227BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20250227BHJP

【ＦＩ】

B41J2/015 101

B41J2/01 401

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023134207

(22)【出願日】2023-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】324006865

【氏名又は名称】理想テクノロジーズ株式会社

(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】楠 竜太郎

(72)【発明者】

【氏名】ウォン メンフェイ

(72)【発明者】

【氏名】原田 蒼太

【テーマコード（参考）】

2C056

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C056EA06

2C056EC07

2C056EC37

2C056FA04

2C057AF25

2C057AF40

2C057AG45

2C057AM19

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】濃度ムラの発生を抑制できる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの制御方法を提供すること。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、複数の圧力室の容積を可変するアクチュエータと、複数のノズルが形成されるノズルプレートと、複数の電極と、駆動回路と、を備える。駆動回路は、複数の電極が電気的に独立してそれぞれ接続される、複数の電極に圧力室を駆動する駆動波形を生成する。複数のノズルは、いくつかのノズル毎にグループ分けされる。駆動回路は、圧力室の駆動タイミングをグループ毎に主ディレイ時間と副ディレイ時間の和により設定される異なる遅延時間でずらす。副ディレイ時間は、互いに隣接するグループ分けされたノズルのノズル番号に対して、一定周期の三角波状に設定され、周期内の副ディレイ時間の最小値と最大値に対して、最小値から最大値に単調に増加し、最大値から最小値に単調に減少し、増加幅と減少幅は同じである。
【選択図】 図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の容積を可変するアクチュエータと、
前記複数の圧力室と対応する複数のノズルが形成されるノズルプレートと、
前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の電極と、
前記複数の電極が電気的に独立してそれぞれ接続される、前記複数の電極に前記圧力室を駆動する駆動波形を生成する駆動回路と、
を備え、
前記複数のノズルは、いくつかの前記ノズル毎にグループ分けされ、
前記駆動回路は、前記圧力室の駆動タイミングを前記グループ毎に主ディレイ時間と副ディレイ時間の和により設定される異なる遅延時間でずらし、
前記副ディレイ時間は、互いに隣接する前記グループ分けされる前記ノズルのノズル番号に対して、一定周期の三角波状に設定され、周期内の前記副ディレイ時間の最小値と最大値に対して、前記最小値から前記最大値に単調に増加し、前記最大値から前記最小値に単調に減少する、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記主ディレイ時間は、互いに隣接する前記ノズル番号に対して、奇数番号ノズルと偶数番号ノズルの間で設定されている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

隣接する前記ノズルの前記遅延時間は、２．６μｓ乃至２．８μｓの範囲にある、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

請求項１乃至３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。

【請求項5】

複数の圧力室と、前記複数の圧力室の容積を可変するアクチュエータと、前記複数の圧力室と対応する複数のノズルが形成されるノズルプレートと、前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の電極と、前記複数の電極が電気的に独立してそれぞれ接続される駆動波形を生成する駆動回路と、を備え、前記複数のノズルは、いくつかの前記ノズル毎にグループ分けされる液体吐出ヘッドの制御方法であって、
前記圧力室の駆動タイミングを前記グループ毎に主ディレイ時間と副ディレイ時間の和により設定される異なる遅延時間でずらし、前記複数の電極に前記圧力室を駆動する、
前記副ディレイ時間は、互いに隣接する前記グループ分けされる前記ノズルのノズル番号に対して、一定周期の三角波状に設定され、周期内の前記副ディレイ時間の最小値と最大値に対して、前記最小値から前記最大値に単調に増加し、前記最大値から前記最小値に単調に減少する、液体吐出ヘッドの制御方法。

【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、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の圧電式のインクジェットヘッドの駆動方法において、複数のノズルをグループ分けして、駆動タイミングをグループ毎に異なる遅延時間でずらす技術が知られている。このインクジェットヘッドの駆動方法は、同時駆動時の電流の集中を回避し、なおかつ構造的あるいは流体的なノズル間の相互干渉、すなわちクロストークを低減することができる。この技術において、遅延時間は、主ディレイ時間（遅延量）と副ディレイ時間（ずらし時間）の和により設定されている。しかしながら、この技術は、副ディレイ時間がノズルの配列方向に対して不連続となるノコギリ波状であることから、１次元のノズル配置のインクジェットヘッドに適用した場合、不連続な箇所で濃度ムラが発生しやすい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－３２５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明によれば、隣接するノズル間の駆動タイミングに大きな変化が生じることを抑制し、濃度ムラの発生を抑制できる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの制御方法を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧力室と、アクチュエータと、ノズルプレートと、複数の電極と、駆動回路と、を備える。アクチュエータは、前記複数の圧力室の容積を可変する。ノズルプレートは、前記複数の圧力室と対応する複数のノズルが形成される。複数の電極は、前記複数の圧力室の内面にそれぞれ形成される。駆動回路は、前記複数の電極が電気的に独立してそれぞれ接続される、前記複数の電極に前記圧力室を駆動する駆動波形を生成する。前記複数のノズルは、いくつかの前記ノズル毎にグループ分けされる。前記駆動回路は、前記圧力室の駆動タイミングを前記グループ毎に主ディレイ時間と副ディレイ時間の和により設定される異なる遅延時間でずらす。前記副ディレイ時間は、互いに隣接する前記グループ分けされた前記ノズルのノズル番号に対して、一定周期の三角波状に設定され、周期内の前記副ディレイ時間の最小値と最大値に対して、前記最小値から前記最大値に単調に増加し、前記最大値から前記最小値に単調に減少し、増加幅と減少幅は同じである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。

【図2】実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド本体の要部構成を示す斜視図。

【図3】実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド本体の要部構成を示す断面図。

【図4】実施形態に係る液体吐出ヘッドの回路基板の構成をブロック図。

【図5】実施形態に係る液体吐出ヘッドの、グループ毎のノズルの異なる駆動タイミングの駆動波形の一例を示す説明図。

【図6】実施形態に係る液体吐出ヘッドの主ディレイ時間の一例を示す説明図。

【図7】実施形態に係る主ディレイ時間及び副ディレイ時間の一例を示す説明図。

【図8】実施形態に係る主ディレイ時間、副ディレイ時間、遅延時間の一例を示す説明図。

【図9】従来技術の液体吐出ヘッドの主ディレイ時間及び副ディレイ時間の一例を示す説明図。

【図10】実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いる液体吐出装置の構成を概略的に示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２について、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を示す斜視図であり、図２は、液体吐出ヘッド１のヘッド本体１１の要部構成を示す斜視図であり、図３は、ヘッド本体１１の要部構成を示す断面図である。図４は、液体吐出ヘッド１の回路基板１３の構成をブロック図であり、図５は、液体吐出ヘッド１の、グループ毎のノズル１１４１の異なる駆動タイミングの駆動波形の一例を示す説明図である。図６は、液体吐出ヘッド１の主ディレイ時間の最適時間差の一例を示す説明図であり、図７は、主ディレイ時間及び副ディレイ時間の一例を示す説明図であり、図８は、主ディレイ時間、副ディレイ時間、遅延時間の一例を示す説明図である。図９は、従来技術として、実施形態と比較する比較例に係る液体吐出ヘッドの主ディレイ時間及び副ディレイ時間の一例を示す説明図である。図１０は、実施形態に係る液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２の構成を概略的に示す説明図である。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

【0008】

液体吐出ヘッド１は、例えば、液体としてインクを紙葉類等の記録媒体に吐出する、例えばシェアモードのインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１は、図１０に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置２に設けられる。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた液体収容部としての供給タンク２１３２を含むヘッドユニット２１３０に設けられる。

【0009】

液体吐出ヘッド１は、供給タンク２１３２に貯留された液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド１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。また、液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた温調装置２１１６に接続され、インクの温度制御を行う温調用液体（温調水）が供給される。

【0010】

図１に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１と、マニフォールドユニット１２と、回路基板１３と、を備える。例えば、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３を一対有するヘッド本体１１を一対有する、サイドシュータタイプの４列一体構造ヘッドである。

【0011】

ヘッド本体１１は、液体を吐出する。図１乃至図３に示すように、ヘッド本体１１は、基板１１１と、枠部材１１２と、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を有するアクチュエータ１１３と、ノズルプレート１１４と、基板１１１及びアクチュエータ１１３に形成された電極１１５と、を備える。ヘッド本体１１は、基板１１１、枠部材１１２及びノズルプレート１１４により共通液室１１６を形成し、そして、共通液室１１６にアクチュエータ１１３を配することで、複数の圧力室１１３１と共通液室１１６とを流体的に連通させる。

【0012】

本実施形態の例においては、ヘッド本体１１が一対のアクチュエータ１１３を有し、共通液室１１６は、一対のアクチュエータ１１３にそれぞれ形成された複数の圧力室１１３１の両端と連通する例を用いて説明する。

【0013】

基板１１１は、例えばセラミックス材料により矩形板状に形成される。基板１１１は、例えば、一方向に長い矩形状に形成される。基板１１１の一面には、電極１１５の一部を形成する配線パターンが形成される。具体例として、基板１１１の一面には、電極１１５の後述する複数の個別電極１１８の一部となる配線パターン、及び、単数の共通電極１１９の一部となる配線パターンが形成される。基板１１１の一面には、基板１１１の短手方向に並んで一対のアクチュエータ１１３が設けられる。基板１１１の一面とは、基板１１１の一方の主面である。基板１１１は、例えば、単数又は複数の供給口１１１１と、複数の排出口１１１２と、を有する。供給口１１１１及び排出口１１１２は、基板１１１に形成された、基板１１１の両主面間を貫通する貫通孔である。

【0014】

供給口１１１１は、インクを共通液室１１６に供給する入口である。供給口１１１１は、基板１１１の短手方向の中央に形成される貫通孔である。供給口１１１１は、基板１１１の長手方向に沿って延びる。換言すると、供給口１１１１は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向及び共通液室１１６の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。供給口１１１１は、一対のアクチュエータ１１３の間に設けられ、共通液室１１６と対向する位置に開口する。

【0015】

排出口１１１２は、インクを共通液室１１６から排出する出口である。排出口１１１２は、複数設けられる。各排出口１１１２は、共通液室１１６に設けられる。

【0016】

枠部材１１２は、基板１１１の一方の主面に接着剤等により固定される。枠部材１１２は、基板１１１に設けられた供給口１１１１、複数の排出口１１１２、及び、アクチュエータ１１３を囲う。例えば、枠部材１１２は、段構造を有する。

【0017】

例えば、枠部材１１２は、矩形枠状に形成されることで、枠部材１１２の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠部材１１２の開口には、一対のアクチュエータ１１３、供給口１１１１及び四つの排出口１１１２が配置される。なお、液体吐出ヘッド１が循環式の場合には、図２に示すような排出口１１１２を設けるが、非循環式の場合には、図２に示すような排出口１１１２を設けない。

【0018】

一対のアクチュエータ１１３は、基板１１１の実装面に接着される。一対のアクチュエータ１１３は供給口１１１１を挟んで二列に並んで基板１１１に設けられる。アクチュエータ１１３は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ１１３は、枠部材１１２の開口内に配置され、基板１１１の主面に接着される。

【0019】

図１乃至図３に示すように、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に配置された複数の圧力室１１３１と、長手方向に等間隔に複数配置されるとともに、隣り合う圧力室１１３１の間に配置された空気室１１３２と、を有する。換言すると、アクチュエータ１１３には、長手方向に沿って、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２が交互に配置される。

【0020】

アクチュエータ１１３の基板１１１とは反対側の面は、ノズルプレート１１４に接着される。アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、長手方向に直交する方向に沿う複数の溝１１３３が形成される。複数の溝１１３３は、複数の圧力室１１３１と、複数の空気室１１３２と、を形成する。即ち、複数の溝１１３３は、複数の圧力室１１３１を構成する複数の圧力溝と、複数の空気室１１３２を構成する複数の空気溝とを含む。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、間に溝１１３３を形成する壁を構成する駆動素子である複数の圧電体１１３４を有する。複数の圧電体１１３４は、隣り合う圧電体１１３４の間に複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成し、駆動電圧が印加されることで、圧力室１１３１の容積を変化させる。

【0021】

アクチュエータ１１３は、例えば、短手方向の幅が、ノズルプレート１１４に固定される頂部側から基板１１１側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ１１３の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿った断面の断面形状は、台形状に形成される。即ち、アクチュエータ１１３の短手方向の側面は、所定の角度で傾斜する傾斜面である。

【0022】

具体例として、図３に示すように、アクチュエータ１１３は、一方向に長い矩形板状の二枚の圧電材料１１３５を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着した積層圧電部材により形成される。ここで、圧電材料１１３５は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。アクチュエータ１１３は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板１１１の実装面に接着される。そして、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工等によって、傾斜面を構成する。また、併せて、基板１１１及びアクチュエータ１１３は、例えば、研磨加工によって、電極１１５の複数の個別電極１１８及び共通電極１１９がパターニングされる表面が研磨され、研磨面が形成される。例えば、研磨面は、アクチュエータ１１３の傾斜面及び傾斜面の麓の基板１１１上に形成される。また、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工により、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成する複数の溝１１３３が形成され、隣り合う溝１１３３の間を区切る側壁である圧電体（駆動素子）１１３４が形成される。

【0023】

また、アクチュエータ１１３には、複数の個別電極１１８の一部となる配線パターン、及び、単数又は複数の共通電極１１９の一部となる配線パターンが形成される。

【0024】

圧力室１１３１は、液体吐出ヘッド１による印字等の動作時に、変形することで、インクをノズル１１４１から噴射させる。圧力室１１３１は、アクチュエータ１１３の短手方向の開口のそれぞれが共通液室１１６に開口し、圧力室１１３１に対するインクの流入及び流出が可能に形成される。

【0025】

空気室１１３２は、アクチュエータ１１３に形成された空気溝の長手方向の両側が、感光性樹脂等により形成された樹脂壁である防液壁１１３６によって塞がれることで、共通液室１１６と隔てられる。具体例として、空気室１１３２の防液壁１１３６は、空気室１１３２を形成する溝内に紫外線硬化樹脂を注入した後、マスクプレート等を用いて、必要な部分、例えば、溝１１３３の共通液室１１６と隣接する両端部に紫外線を照射することで形成される。このような防液壁１１３６は、空気室１１３２へのインクの侵入を防止する。また、防液壁１１３６は、アクチュエータ１１３の空気室１１３２内に形成された共通電極１１９上に形成される。また、空気室１１３２は、ノズルプレート１１４によって塞がれ、ノズル１１４１が配置されない。よって、空気室１１３２には、インクが流入しない。

【0026】

ノズルプレート１１４は、板状に形成される。ノズルプレート１１４は、枠部材１１２の基板１１１とは反対側の主面に接着剤等により固定される。ノズルプレート１１４は、複数の圧力室１１３１と対向する位置に形成された複数のノズル１１４１を有する。本実施形態において、ノズルプレート１１４は、複数のノズル１１４１が一方向に並ぶノズル列１１４２を二列有する。即ち、液体吐出ヘッド１は、一つのアクチュエータ１１３に対して複数の圧力室１１３１及び複数の圧力室１１３１に対応する複数のノズル１１４１が一方向に並ぶ、一次元のノズル配置である。

【0027】

電極１１５は、金属材料により膜状に形成された電極膜（金属膜）である。図２及び図３に示すように、電極１１５は、例えば、複数の圧力室１１３１のそれぞれに接続する複数の個別電極１１８と、複数の空気室１１３２の全て又はいくつかに接続する単数又は複数の共通電極１１９と、を有する。

【0028】

電極１１５は、基板１１１の上面及びアクチュエータ１１３の傾斜面に形成されるとともに、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２の底面及び側面に形成される。

【0029】

複数の個別電極１１８は、複数の圧力室１１３１の内面に形成された電極１１５に個別に駆動電圧を印加する。駆動電圧が印加されると、隣接する空気室１１３２の内面に形成され共通電極１１９との間に電圧が生じ、圧電体１１３４が変形する。すなわち、複数の個別電極１１８は、各圧力室１１３１を個別に変形させる。図２及び図３に示すように、個別電極１１８は、基板１１１に形成された配線パターンと、アクチュエータ１１３の傾斜面に形成された配線パターン、圧力室１１３１の内面としての底面及び側面に形成された配線パターンにより形成される。複数の個別電極１１８は、回路基板１３に接続される。

【0030】

共通電極１１９は、空気室１１３２の内面に形成された電極１１５に電気的に接続する。図２及び図３に示すように、共通電極１１９は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。共通電極１１９は、基板１１１上の複数の個別電極１１８が形成された領域を避けた所定の領域、アクチュエータ１１３の複数の個別電極１１８が形成された傾斜面とは反対側の傾斜面、及び、複数の空気室１１３２の底面及び側面に渡って形成された配線パターンである。なお、共通電極１１９は、さらに、基板１１１のアクチュエータ１１３が設けられる面とは反対側の面、及び、基板１１１の供給口１１１１の内周面にも形成されていてもよい。共通電極１１９は、回路基板１３に接続される。

【0031】

マニフォールドユニット１２は、マニフォールドと、天板と、インク供給管と、インク排出管と、を備える。マニフォールドユニット１２は、各構成を一体に組み立てることで、内部に、一次側から供給口１１１１を介して共通液室１１６へとインクを供給し、そして、共通液室１１６から排出口１１１２を介して二次側へインクを排出する流路を形成する。

【0032】

図１に示すように、回路基板１３は、一端が基板１１１の接続部に接続される配線フィルム１３１と、配線フィルム１３１に搭載された駆動ＩＣ１３２と、配線フィルム１３１の他端に実装されたプリント配線基板１３３と、を備える。

【0033】

回路基板１３は、例えば、複数の個別電極（電極）１１８に電気的に独立してそれぞれ接続されるドライバ回路１３８を含む駆動ＩＣ１３２等に形成された駆動回路により駆動電圧をアクチュエータ１１３の配線パターンに印加することでアクチュエータ１１３を駆動し、圧力室１１３１の容積を増減させて、ノズル１１４１から液滴を吐出させる。

【0034】

配線フィルム１３１は、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続される。例えば、配線フィルム１３１は、基板１１１の接続部に熱圧着等により固定されるＡＣＦ（異方導電性フィルム）である。接続される配線フィルム１３１は、例えば、一つのヘッド本体１１に対して複数設けられる。本実施形態においては、配線フィルム１３１は、１つのアクチュエータ１１３に２つ連結される。配線フィルム１３１は、例えば、駆動ＩＣ１３２が実装されたＣＯＦ（Chip on Film）である。

【0035】

駆動ＩＣ１３２は、配線フィルム１３１を介して複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続される。なお、駆動ＩＣ１３２は、配線フィルム１３１ではなく、ＡＣＰ（異方導電ペースト）、ＮＣＦ（非導電性フィルム）、及びＮＣＰ（非導電性ペースト）のような他の手段によって、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続されても良い。

【0036】

例えば、駆動ＩＣ１３２は、駆動回路として、図４に示すように、印字トリガが入力されたときに、複数の圧力室１１３１を駆動するときの第１の遅延時間、第２の遅延時間を生成する遅延時間生成回路１３５、各圧力室１１３１を駆動する駆動波形を生成する複数の駆動波形生成回路１３６１を含む駆動波形生成回路１３６、印字データを記憶する印字データ記憶回路１３７、及び、複数の圧力室１１３１を駆動するドライバ回路１３８を含む。なお、遅延時間生成回路１３５、駆動波形生成回路１３６、印字データ記憶回路１３７及びドライバ回路１３８は、回路基板１３に設けられる構成であればよく、例えば、一部が駆動ＩＣ１３２に形成され、他の一部が回路基板１３の他の構成、例えば、プリント配線基板１３３等に形成されていてもよく、全部が駆動ＩＣ１３２以外の回路基板１３の構成に形成されていてもよい。

【0037】

例えば、駆動ＩＣ１３２は、印字トリガ信号を受けると、駆動波形を発生させ、アクチュエータ１１３の個別電極１１８の電圧を変化することで、対応する圧力室１１３１の圧電体１１３４を変形させる。これにより、圧力室１１３１の容積が変化して圧力室１１３１内部のインクが加圧され、ノズル１１４１からインクが吐出する。

【0038】

また、複数のノズル１１４１（複数の圧力室１１３１）は、いくつかのノズル１１４１毎に所定の数にグループ分けされている。そして、駆動ＩＣ１３２は、図５に示す駆動波形のように、印字トリガに対して、予め定められたグループ分けされたノズル１１４１毎に、異なる駆動タイミングの駆動波形を出力し、圧力室１１３１を駆動する。例えば、複数のノズル１１４１が８グループにグループ分けされる例を用いて説明すると、駆動ＩＣ１３２は、印字トリガに対して、異なる８種類のタイミングで、８ノズル周期で駆動タイミングを設定する。なお、グループ数は、８グループに限定されず、２以上であれば、偶数であっても奇数であってもよい。また、駆動タイミングは、主ディレイ時間と副ディレイ時間の和により決定される。

【0039】

なお、ここで、ｎグループに複数のノズル１１４１をグループ分けする場合においては、所定の位置のノズル１１４１を１番目（基準）としたときに、１番目のノズル１１４１のノズル番号をｎｉ、２番目のノズル１１４１のノズル番号をｎｉ＋１、３番目のノズル１１４１のノズル番号をｎｉ＋２、ｎ番目のノズル１１４１のノズル番号をｎｉ＋（ｎ－１）、とし、（ｎ－１）の数が０又は偶数のノズル１１４１を偶数番号のノズル１１４１（偶数番号ノズル）とし、（ｎ－１）の数が奇数のノズル１１４１を奇数番号のノズル１１４１（奇数番号ノズル）として、以下説明する。

【0040】

主ディレイ時間は、１種類である。例えば、偶数番号のノズル１１４１に対して、奇数番号のノズル１１４１の主ディレイ時間（第１の遅延時間）が設定される。例えば、主ディレイ時間は、奇数番号のノズル１１４１に対応する圧力室１１３１の個別電極１１８に接続される遅延時間生成回路１３５の第１の遅延時間生成回路１３５１により生成される。例えば、第１の遅延時間の最適値は、奇数番号のノズル１１４１と偶数番号のノズル１１４１を同時に駆動した時、各々の吐出速度が同じになる時間であり、本実施形態の例では図６及び図８に示すように、最適時間差は２．７μｓである。すなわち、ここで、グループ分けされた複数のノズル１１４１は、奇数、偶数が交互に並ぶことから、隣接するノズル１１４１の間の時間差（主ディレイ時間）が２．７μｓの時、構造的あるいは流体的なノズル１１４１間のクロストークによる吐出速度のバラツキを最小化できる。

【0041】

副ディレイ時間は、図７に示すように、互いに隣接するノズル番号に対して、一定周期の三角波状に設定される。三角波状とは、すなわち、周期内の副ディレイ時間の最小値と最大値に対して、最小値から最大値に単調に増加し、最大値から最小値に単調に減少し、増加幅と減少幅は同じであることを意味する。また、副ディレイ時間は、最小値が隣接する２つのノズル１１４１において設定され、同様に、最大値が隣接する２つのノズル１１４１において設定される。例えば、副ディレイ時間は、各ノズル１１４１に対応する圧力室１１３１の個別電極１１８に接続される遅延時間生成回路１３５の各第２の遅延時間生成回路１３５２により生成される。

【0042】

例えば、図８に示すように、周期が８ノズルで、副ディレイ時間の時間差が０．１μｓの場合の各ノズル１１４１における遅延時間の最小値は０μｓであり、最大値が０．３μｓである。そして、ノズル番号８ｉにおける副ディレイ時間（第２の遅延時間）は０μｓ、ノズル番号８ｉ＋１において副ディレイ時間は０μｓ、ノズル番号８ｉ＋２において副ディレイ時間は０．１μｓ、ノズル番号８ｉ＋３において副ディレイ時間は０．２μｓ、ノズル番号８ｉ＋４において副ディレイ時間は０．３μｓ、ノズル番号８ｉ＋５において副ディレイ時間は０．３μｓ、ノズル番号８ｉ＋６において副ディレイ時間は０．２μｓ、ノズル番号８ｉ＋７において副ディレイ時間は０．１ｓとなる。このように、最小値の副ディレイ時間及び最大値の副ディレイ時間は、隣接する二つのノズル１１４１に設定され、最小値から最大値、及び、最大値から最小値に向かって、設定された副ディレイの時間差で最小値及び最大値以外の副ディレイ時間が設定される。

【0043】

そして、駆動タイミングとして各ノズル１１４１における遅延時間は、グループ毎に主ディレイ時間と副ディレイ時間の和により設定されることから、図８に示すように、遅延時間は、０μｓ、０．１μｓ、０．２μｓ、０．３μｓ、２．７μｓ、２．８μｓ、２．９μｓ、３．０μｓの８種類のタイミングに分散され、同時駆動時の電流の集中が効果的に低減される。そして、隣接するノズル１１４１との時間差は２．６μｓ～２．８μｓの範囲となる。

【0044】

即ち、各ノズル１１４１における主ディレイ時間と副ディレイ時間の和である遅延時間（駆動タイミング）は、ノズル番号８ｉにおいて０μｓとしたときに、ノズル番号８ｉ＋１において副ディレイ時間は２．７μｓ、ノズル番号８ｉ＋２において副ディレイ時間は０．１μｓ、ノズル番号８ｉ＋３において副ディレイ時間は２．９μｓ、ノズル番号８ｉ＋４において副ディレイ時間は０．３μｓ、ノズル番号８ｉ＋５において副ディレイ時間は３．０μｓ、ノズル番号８ｉ＋６において副ディレイ時間は０．２μｓ、ノズル番号８ｉ＋７において副ディレイ時間は２．８ｓとなる。このように、隣り合うノズル１１４１は、図６に示す偶数及び奇数のノズル１１４１における最適時間差である主ディレイ時間（２．７μｓ）に対して±０．１μｓの範囲で駆動タイミングが設定されるため、クロストークによる吐出速度のバラツキを最小化できる。また、隣接するノズル１１４１の間の時間差に大きな変化がないので、隣接するノズル１１４１間の濃度ムラの発生を抑制できる。

【0045】

このように、駆動回路を含む駆動ＩＣ１３２は、印字トリガ信号を受けると、予め定められたグループ分けされたノズル１１４１毎に、図６乃至図８に示す偶数と奇数のノズル１１４１における最適時間差に基づいた主ディレイ時間及び図７及び図８に示す三角波状の副ディレイ時間に基づいて、図８に示す異なる駆動タイミング（遅延時間）で駆動波形を生成する。そして、駆動ＩＣ１３２は、図５に示すように、異なる駆動タイミングで各ノズル１１４１に対応する個別電極１１８に駆動波形生成し、対応する圧力室１１３１の個別電極１１８に駆動波形を印加する。即ち、駆動ＩＣ１３２は、異なる駆動タイミングで対応する圧力室１１３１の圧電体１１３４を変形させることで、対応する圧力室１１３１の容積を変化させ、インクを吐出させる。なお、図５において、Ｔｄ１は、主ディレイ時間であり、Ｔｄ２は、副ディレイ時間の時間差であり、Ｔｃは、吐出動作の１サイクルである。

【0046】

プリント配線基板１３３は、各種電子部品やコネクタが搭載されたＰＷＡ（Printing Wiring Assembly）である。

【0047】

このように構成された液体吐出ヘッド１は、印字トリガ信号を受けた駆動ＩＣ１３２が、予め定められたグループ分けされたノズル１１４１毎に、図６乃至図８に示す偶数と奇数のノズル１１４１における最適時間差に基づいた主ディレイ時間及び図７及び図８に示す三角波状の副ディレイ時間に基づいて、図８に示す異なる駆動タイミング（遅延時間）で、印字データに基づく駆動波形を生成する。そして、駆動ＩＣ１３２は、図５に示すように、異なる駆動タイミングで各ノズル１１４１に対応する個別電極１１８に駆動波形を印加する。このように、駆動ＩＣ１３２の駆動回路は、制御方法として、アクチュエータ１１３の圧力室１１３１を、異なる駆動タイミングで駆動制御する。

【0048】

即ち、駆動ＩＣ１３２は、異なる駆動タイミングで対応する圧力室１１３１の圧電体１１３４を変形させることで、対応する圧力室１１３１の容積を変化させ、インクを吐出させる。そして、液体吐出ヘッド１は、隣接するノズル１１４１の間の主ディレイ時間を最適時間差とすることで、構造的あるいは流体的なノズル１１４１間のクロストークによる吐出速度のバラツキを最小化できる。また、液体吐出ヘッド１は、副ディレイ時間を隣接するノズル番号に対して、一定周期の三角波状に設定することで、隣り合うノズル１１４１の遅延時間（駆動タイミング）は、主ディレイ時間（２．７μｓ）に対して±０．１μｓの範囲で駆動タイミングが設定されるため、クロストークによる吐出速度のバラツキを最小化できる。また、隣接するノズル１１４１の間の時間差に大きな変化がないので、隣接するノズル１１４１間の濃度ムラの発生を抑制できる。即ち、図９に示す従来技術のように副ディレイ時間がノズルの配列方向に対して不連続（ノコギリ波状）であると、隣接するノズルとの時間差に大きな変化が生じ、隣接するノズル間の濃度むらが生じる。これらのように、１次元のノズル配置とした液体吐出ヘッド１は、図９に示すような、従来技術の副ディレイ時間がノズルの配列方向に対して不連続（ノコギリ波状）である構成と比較して、実施形態の駆動タイミングを用いることで、濃度ムラの発生を抑制できる。

【0049】

以上説明した実施形態の液体吐出ヘッド１によれば、グループ分けしたノズル１１４１を、主ディレイ時間を最適時間差に設定し、副ディレイ時間を三角波状に設定したグループ毎に異なる駆動タイミングで圧力室１１３１（圧電体１１３４）を駆動制御する。これにより、液体吐出ヘッド１は、隣接するノズル１１４１間の駆動タイミングに大きな変化が生じることを抑制し、濃度ムラの発生を抑制できる。

【0050】

以下、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置２について、図１０を参照して説明する。液体吐出装置２は、インクを吐出するインクジェット記録装置である。液体吐出装置２は、筐体２１１１と、媒体供給部２１１２と、画像形成部２１１３と、媒体排出部２１１４と、支持装置である搬送装置２１１５と、温調装置２１１６と、メンテナンス装置２１１７と、制御部２１１８と、を備える。また、液体吐出装置２は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する温調装置を備えている。

【0051】

液体吐出装置２は、媒体供給部２１１２から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４に至る所定の搬送路２００１に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙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。

【0052】

媒体供給部２１１２は複数の給紙カセット２１１２１を備える。画像形成部２１１３は、用紙を支持する支持部２１２０と、支持部２１２０の上方に対向配置された複数のヘッドユニット２１３０と、を備える。媒体排出部２１１４は、排紙トレイ２１１４１を備える。

【0053】

支持部２１２０は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト２１２０１と、搬送ベルト２１２０１を裏側から支持する支持プレート２１２０２と、搬送ベルト２１２０１の裏側に備えられた複数のベルトローラ２１２０３と、を備える。

【0054】

ヘッドユニット２１３０は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク２１３２と、インクを供給するポンプ２１３４と、液体吐出ヘッド１と供給タンク２１３２とを接続する接続流路２１３５と、を備える。

【0055】

本実施形態において、液体吐出ヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の液体吐出ヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４色の供給タンク２１３２を備える。供給タンク２１３２は接続流路２１３５によって液体吐出ヘッド１に接続される。

【0056】

ポンプ２１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ２１３４は、制御部２１１８に接続され、制御部２１１８により駆動制御される。

【0057】

接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク供給管１２３に接続される供給流路を備える。また、接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク排出管に接続される回収流路を備える。例えば、液体吐出ヘッド１が非循環式の場合には、回収回路は、メンテナンス装置２１１７に接続され、液体吐出ヘッド１が循環式の場合には、回収流路は、供給タンク２１３２に接続される。

【0058】

搬送装置２１１５は、媒体供給部２１１２の給紙カセット２１１２１から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４の排紙トレイ２１１４１に至る搬送路２００１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置２１１５は、搬送路２００１に沿って配置される複数のガイドプレート対２１２１１～２１２１８と、複数の搬送用ローラ２１２２１～２１２２８と、を備えている。搬送装置２１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

【0059】

温調装置２１１６は、温調水タンク２１１６１、温調水を供給する配管やチューブ等の温調用回路２１１６２、温調水を供給するポンプ及び温調水の温度を調整する温調器等を有する。温調装置２１１６は、温調器で所定の温度に調整した温調水タンク２１１６１の温調水を、ポンプの送水によって温調用回路２１１６２を介して液体吐出ヘッド１の温調水供給管に供給する。また、温調装置２１１６は、マニフォールドユニット１２を通って温調水排出管から排出された水を、温調用回路２１１６２を介して温調水タンク２１１６１に回収する。なお、温調器は、例えば、ヒーターやクーラーである。また、温調装置２１１６は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する構成としてもよい。

【0060】

メンテナンス装置２１１７は、例えば、メンテナンス時にノズルプレート１１４の外面に残存するインクを吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド１が非循環式である場合には、メンテナンス装置２１１７は、メンテナンス時に、ヘッド本体１１内のインクを回収する。このようなメンテナンス装置２１１７は、回収したインクを貯留するトレイやタンク等を有する。

【0061】

制御部２１１８は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ２１１８１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリと、外部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と、を備える。

【0062】

以上説明した実施形態の液体吐出装置２によれば、グループ分けしたノズル１１４１を、主ディレイ時間を最適時間差に設定し、副ディレイ時間を三角波状に設定したグループ毎に異なる駆動タイミングで駆動制御することで、隣接するノズル１１４１間の駆動タイミングに大きな変化が生じることを抑制し、濃度ムラの発生を抑制できる。

【0063】

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、一対のヘッド本体１１を設ける構成を説明したがこれに限定されず、一つのヘッド本体１１を有する構成としてもよい。また上述した液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３がシェアモード式の例を説明したが、これに限定されず、アクチュエータは、積層型であってもよい。

【0064】

以上説明した少なくともひとつの実施形態の液体吐出ヘッドによれば、グループ分けしたノズルを、主ディレイ時間を最適時間差に設定し、副ディレイ時間を三角波状に設定したグループ毎に異なる駆動タイミングで駆動制御することで、隣接ノズル間の駆動タイミングに大きな変化が生じることを抑制し、濃度ムラの発生を抑制できる。

【0065】

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】

【0066】

１…液体吐出ヘッド、２…液体吐出装置、１１…ヘッド本体、１２…マニフォールドユニット、１３…回路基板、１１１…基板、１１２…枠部材、１１３…アクチュエータ、１１４…ノズルプレート、１１５…電極、１１６…共通液室、１１８…個別電極（電極）、１１９…共通電極、１２３…インク供給管、１３１…配線フィルム、１３２…駆動ＩＣ、１３３…プリント配線基板、１３５…遅延時間生成回路、１３６…駆動波形生成回路、１３７…印字データ記憶回路、１３８…ドライバ回路、１１１１…供給口、１１１２…排出口、１１３１…圧力室、１１３２…空気室、１１３３…溝、１１３４…圧電体（駆動素子）、１１３５…圧電材料、１１３６…防液壁、１１４１…ノズル、１１４２…ノズル列、１３５１…第１の遅延時間生成回路、１３５２…第２の遅延時間生成回路、１３６１…駆動波形生成回路、２００１…搬送路、２１１１…筐体、２１１２…媒体供給部、２１１３…画像形成部、２１１４…媒体排出部、２１１５…搬送装置、２１１６…温調装置、２１１７…メンテナンス装置、２１１８…制御部、２１２０…支持部、２１３０…ヘッドユニット、２１３２…供給タンク、２１３４…ポンプ、２１３５…接続流路、２１１２１…給紙カセット、２１１４１…排紙トレイ、２１１６１…温調水タンク、２１１６２…温調用回路、２１２０１…搬送ベルト、２１２０２…支持プレート、２１２０３…ベルトローラ、２１２１１～２１２１８…ガイドプレート対、２１２２１～２１２２８…搬送用ローラ、Ｐ…用紙。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】