液体吐出装置、及び、その制御方法
【課題】高粘度液体を吐出する場合にミスト等の発生を抑えて、ドットの分離を防止することが可能な液体吐出装置等を提供する。
【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によってノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、圧力発生素子を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、を備え、ノズル開口が、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積の第１部分と、第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、駆動パルスには、メニスカスを引き込む複数の膨張要素と、圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、膨張要素は、第１膨張要素と、第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含む。
【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によってノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、圧力発生素子を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生部と、を備え、ノズル開口が、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積の第１部分と、第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、駆動パルスには、メニスカスを引き込む複数の膨張要素と、圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、膨張要素は、第１膨張要素と、第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置、及び、その制御方法に関するものであり、特に、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変動を与えて、圧力発生室内の液体をノズル開口から吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、及び、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体（着弾対象物）に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
上記液体吐出装置には、吐出駆動パルスを圧力発生素子（例えば、圧電振動子や発熱素子等）に印加してこれを駆動することにより圧力発生室内の液体に圧力変化を与え、この圧力変化を利用して圧力発生室に連通したノズルから液体を吐出させるように構成されたものがある。このような液体吐出装置では、圧力発生室内の液体に与える圧力振動の振幅を大きくすることで、吐出される液体の量を増加させることができる。言い換えれば、吐出駆動パルスの駆動電圧を大きくすることで、吐出される液体の量を増やすことができる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、この液体吐出装置では、例えばＵＶインク（紫外線硬化型インク）等の従来扱われていた液体よりも粘度の高い液体（以下、高粘度液体ともいう。）を吐出する試みがなされている。すなわち、従来は水のように粘度が低い液体を対象にしていたが、近年では６ミリパスカル秒以上の高粘度液体を吐出する試みがなされている。この高粘度液体を吐出する際に十分な吐出量を得るためには、吐出量に応じた大きさの圧力変化を圧力発生室内の液体に与える必要がある。しかし、圧力変化を大きくすると液体の飛行速度も高くなり、この液体の後端部分が尾のように伸びる現象が生じ易くなる傾向にある。そして、この尾の部分が液滴本体から分離して飛翔し、着弾対象物において正規の位置（望ましい位
置）に着弾しない虞があった。例えば、インクジェットプリンターでは、尾の部分がミストになって正規の位置からずれて着弾してドットが分離し、これにより、画質の劣化が生じるという問題があった。特に、高粘度液体では、尾の部分が幾つにも分離することにより、これらの複数に分離した部分（サテライトインク滴或いはミスト）が画質を著しく低
下させる原因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高粘度液体を吐出する場合にミスト等の発生を抑えて、ドットの分離を防止することが可能な液体吐出装置、及び、その制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
を備え、
前記ノズル開口が、
液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、
前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、
前記駆動信号発生部が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、
前記膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、
前記膨張要素は、第１膨張要素と、前記第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むことを特徴とする液体吐出装置である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。
【図３】図３Ａは、ノズルの形状を説明する断面図である。図３Ｂは、ノズルをテーパー部分側から見た図である。
【図４】テーパー角度に関する評価結果の一覧を示す図である。
【図５】吐出パルスの構成を説明する波形図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、インク滴を吐出する際のメニスカスの動きを示す図である。
【図７】吐出パルスの変形例を説明する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備え、前記ノズル開口が、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、前記駆動信号発生部が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、前記膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、前記膨張要素は、第１膨張要素と、前記第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むことを特徴とする液体吐出装置である。
【００１１】
このような液体吐出装置によれば、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有する液体吐出ヘッドと、圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備える液体吐出装置であって、駆動信号発生部が発生する駆動パルスには、圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、膨張要素は、第１膨張要素と、第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むので、粘度が比較的高い液体（高粘度液体）を圧力発生室側に引き込む際に、ノズル開口におけるメニスカスの周縁部（ノズル開口の内周に近い側）が中心部分に比べて動き難く、圧力変動に追従し難い場合でも、メニスカスの中心部分の液体とメニスカスの外周縁側の液体とが、寄り添うようにタイミングを合わせることができる。これにより、その後の圧力発生室の収縮による液滴の吐出の際に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑制されるので、吐出された液体の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができ、可及的に球形に近い形状にすることができる。この結果、着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。また、逆位相によって生じる液滴の飛翔速度の低下を抑えることができる。
【００１２】
また、ノズル開口内の液体は、ノズル開口の開口面積が小さいと強くまたは早く圧力発生室側に引き込み難く、ノズル開口の開口面積が大きいと強くかつ早く圧力発生室側に引き込むことができる。このため、上記ノズル開口のように、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有る構成とし、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積の第１部分にメニスカスが位置する際と、第１部分の吐出側端部に連通する第２部分にメニスカスが位置する際とを、電圧変化率が互いに異なる第１膨張要素と第２膨張要素とにて圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込むことができる。すなわち、ノズル開口の開口面積に応じてメニスカスの引き込み方を変更することができる。このような構成とすることにより、メニスカスを良好な状態に保ちつつ引き込み、広がって良好な状態のメニスカス面の中央部分を吐出させることにより、より一層着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。
【００１３】
上記構成において、前記第１膨張要素の電圧変化率を、前記第２膨張要素の電圧変化率
よりも小さく設定することが望ましい。
この構成によれば、第１膨張要素の電圧変化率を、第２膨張要素の電圧変化率よりも小
さく設定したので、第１膨張要素の電圧の間に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部
分に比べてメニスカスの外周縁側が遅れる現象を抑えることができる。これにより、圧力
発生室の収縮による液滴の吐出の際に、メニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側と
が逆位相になることを抑えて、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができ
る。
【００１４】
上記構成において、前記第１膨張要素と前記第２膨張要素との間に、前記第１膨張要素
の後端で電圧を一定時間維持する膨張ホールド要素を含むことが望ましい。
上記構成によれば、第１膨張要素と第２膨張要素との間に、第１膨張要素の後端で電圧
を一定時間維持する膨張ホールド要素を含むので、電圧を維持している間に、ノズル開口
におけるメニスカスの中心部分に比べてメニスカスの外周縁側が遅れる現象をより抑える
ことができる。これにより、圧力発生室の収縮による液滴の吐出の際に、メニスカスの中
心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑えて、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができる。
【００１５】
上記構成において、前記吐出要素は、第１吐出要素と、前記第１吐出素とは異なる電圧
変化率で前記圧力発生室を収縮させる第２吐出要素とを含むことが望ましい。
上記構成によれば、吐出要素は、第１吐出要素と、第１吐出素とは異なる電圧変化率で
圧力発生室を収縮させる第２吐出要素とを含むので、ノズル開口におけるメニスカスの中
心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑えられた状態で、圧力発生室の
収縮による液滴の吐出の際に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの
外周縁側とが、寄り添うようにタイミングを合わせることができる。これにより、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができ、着弾対象物上で液体が複数に分離し
て着弾することを防止することができる。
【００１６】
上記構成において、前記第１吐出要素と前記第２吐出要素との間に、前記第１吐出要素
の後端で電圧を一定時間維持する吐出ホールド要素を含むことが望ましい。
上記構成によれば、第１吐出要素と第２吐出要素との間に、第１吐出要素の後端で電圧
を一定時間維持する吐出ホールド要素を含むので、ノズル開口におけるメニスカスの中心
部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑えた状態で、圧力発生室の収縮に
よる液滴の吐出の際に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁
側とが、寄り添うようにタイミングを合わせることができる。これにより、吐出された液
体に付随する尾の成長を抑制することができ、着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾
することを防止することができる。
【００１７】
上記構成において、前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上１５ミリパスカル秒以下であり、前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が４０度以上の円錐台状の空間を区画することが望ましい。
液体が流れる流路がテーパー部分により絞られる場合には、液体に与えられる力はより大きなものとなって応力が集中する。このため、液体が少ない状態で液体を加圧することにより、テーパー部分の吐出側端部に存在する液体に加圧力を集中させることができ、液体を局所的に強く加圧できる。そして、液体の粘度が８ミリパスカル秒以上１５ミリパスカル秒以下の場合には、上記構成のようにノズル開口の第１部分のテーパー角度を４０度以上とすることにより、一層効果的に液体を局所的に強く加圧することができる。
【００１８】
上記構成において、前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上３０ミリパスカル秒以下であり、前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が５０度以上の円錐台状の空間を区画することが望ましい。
上記構成のように、液体の粘度が８ミリパスカル秒以上３０ミリパスカル秒以下の場合には、ノズル開口の第１部分のテーパー角度を５０度以上とすることにより、より一層効果的に液体を局所的に強く加圧することができる。
【００１９】
上記構成において、前記ノズル開口における前記第１部分の長さは、前記第２部分以上の長さを有することが望ましい。
上記構成によれば、ノズル開口における第１部分の長さが、第２部分以上の長さを有しているので、ノズル開口の全長に対する第１部分すなわちテーパーを有する部分の長さがテーパーを有しない第２部分より長くなる。このため、第１部分の長さが第２部分の長さより短い場合より、第１部分の液体を加圧することにより第１部分の吐出側の液体圧力を局所的に高めることができ、圧力が高い部分をメニスカスの近傍に集中させることができる。このため、液体に与えられた圧力変化を、液体の吐出に、より効率良く使用することができる。その結果、高粘度の液体であっても効率的に吐出することができる。
【００２０】
また、本発明の液体吐出装置の制御方法は、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備え、前記ノズル開口が、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置の制御方法であって、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張工程と、前記膨張工程で膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出工程とを含み、前記膨張工程には、第１膨張工程と、前記第１膨張工程とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張工程とを含むことを特徴とする液体吐出装置の制御方法である。
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００２２】
図１はプリンターの電気的な構成を示すブロック図である。このプリンターは、プリンターコントローラー１とプリントエンジン２とで概略構成されている。プリンターコントローラー１は、ホストコンピューター等の外部装置との間でデータの授受を行う外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３と、各種データ等を記憶するＲＡＭ４と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ５と、各部の制御を行う制御部６と、クロック信号を発生する発振回路７と、記録ヘッド１０へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路８と、ドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド１０に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）９とを備えている。
【００２３】
制御部６は、各部の制御を行うほか、外部装置から外部Ｉ／Ｆ３を通じて受信した印刷データを、ドットパターンデータに変換し、このドットパターンデータを内部Ｉ／Ｆ９を通じて記録ヘッド１０側に出力する。このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成してある。また、制御部６は、発振回路７からのクロック信号に基づいて記録ヘッド１０に対してラッチ信号やチャンネル信号等を供給する。これらのラッチ信号やチャンネル信号に含まれるラッチパルスやチャンネルパルスは、駆動信号を構成する各パルスの供給タイミングを規定する。
【００２４】
駆動信号発生回路８は、制御部６によって制御され、圧電振動子２０（図２参照）を駆動するための駆動信号を発生する。本実施形態における駆動信号発生回路８は、インク滴（液滴の一種）を吐出して、吐出対象物の一種としての記録紙上にドットを形成するための吐出パルスや、ノズル開口３２（図２参照）に露出したインク（液体の一種）の自由表
面、即ちメニスカスを微振動させてインクを攪拌するための微振動パルス等を一記録周期内に含む駆動信号ＣＯＭを発生するように構成されている。
【００２５】
次に、プリントエンジン２側の構成について説明する。プリントエンジン２は、記録ヘッド１０と、キャリッジ移動機構１２と、紙送り機構１３と、リニアエンコーダ１４とから構成されている。記録ヘッド１０は、シフトレジスター（ＳＲ）１５、ラッチ１６、デ
コーダー１７、レベルシフター１８、スイッチ１９、及び圧電振動子２０を備えている。プリンターコントローラー１からのドットパターンデータ（ＳＩ）は、発振回路７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、シフトレジスター１５にシリアル伝送される。このドットパターンデータは、２ビットのデータであり、例えば、非記録（微振動）、小ドット、中ドット、大ドットからなる４階調の記録階調（吐出階調）を表す階調情報によって構成されている。具体的には、非記録は階調情報「００」、小ドットは階調情報「０１」、中ドットが階調情報「１０」、大ドットが階調情報「１１」と表される。
【００２６】
シフトレジスター１５には、ラッチ１６が電気的に接続されており、プリンターコントローラー１からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ１６に入力されると、シフトレジスター１５のドットパターンデータをラッチする。このラッチ１６にラッチされたドットパターンデータは、デコーダー１７に入力される。このデコーダー１７は、２ビットのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成する。このパルス選択データは、駆動信号ＣＯＭを構成する各パルスに各ビットを夫々対応させることで構成されている。そして、各ビットの内容、例えば、「０」，「１」に応じて圧電振動子２０に対する吐出パルスの供給又は非供給が選択される。
【００２７】
そして、デコーダー１７は、ラッチ信号（ＬＡＴ）又はチャンネル信号（ＣＨ）の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター１８に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター１８に入力される。このレベルシフター１８は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「１」の場合、スイッチ１９を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。レベルシフター１８で昇圧された「１」のパルス選択データは、スイッチ１９に供給される。このスイッチ１９の入力側には、駆動信号発生回路８からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ１９の出力側には、圧電振動子２０が接続されている。
【００２８】
そして、パルス選択データは、スイッチ１９の作動、つまり、駆動信号中の駆動パルスの圧電振動子２０への供給を制御する。例えば、スイッチ１９に入力されるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ１９が接続状態になって、対応する吐出パルスが圧電振動子２０に供給され、この吐出パルスの波形に倣って圧電振動子２０の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「０」である期間中は、レベルシフター１８からはスイッチ１９を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ１９は切断状態となり、圧電振動子２０へは吐出パルスが供給されない。
【００２９】
このような動作を行うデコーダー１７、レベルシフター１８、スイッチ１９、制御部６、及び駆動信号発生回路８は、本発明における駆動部として機能し、ドットパターンデータに基づき、駆動信号の中から必要な吐出パルスを選択して圧電振動子２０に印加（供給）する。その結果、圧電振動子２０が伸張又は収縮し、この圧電振動子２０の伸縮に伴って圧力発生室３５（図２参照）が膨張又は収縮することにより、ドットパターンデータを成する階調情報に応じた量のインク滴がノズル開口３２から吐出される。
【００３０】
図２は上記の記録ヘッド１０の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド１０は、圧電振動子群２２、固定板２３、及び、フレキシブルケーブル２４等をユニット化した振動子ユニット２５と、この振動子ユニット２５を収納可能なヘッドケース２６と、共通インク室（共通液体室）から圧力発生室３５を通りノズル開口３２に至る一連のインク流路（液体流路）を形成する流路ユニット２７とを備えて構成される。
【００３１】
まず、振動子ユニット２５について説明する。圧電振動子群２２を構成する圧電振動子２０（本発明における圧力発生素子の一種）は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子２０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子２０は、固定端部を固定板２３上に接合することにより、自由端部を固定板２３の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子２０における
自由端部の先端は、後述するように、それぞれ流路ユニット２７におけるダイヤフラム部３８を構成する島部４０に接合される。フレキシブルケーブル２４は、固定板２３とは反
対側となる固定端部の側面で圧電振動子２０と電気的に接続されている。また、各圧電振動子２０を支持する固定板２３は、圧電振動子２０からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。
【００３２】
次に、流路ユニット２７について説明する。流路ユニット２７は、ノズルプレート２９、流路形成基板３０、及び振動板３１から構成され、ノズルプレート２９を流路形成基板３０の一方の表面に、振動板３１をノズルプレート２９とは反対側となる流路形成基板３０の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで構成されている。ノズルプレート２９は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口３２を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、例えば、１８０個のノズル開口３２を列状に開設し、これらのノズル開口３２によってノズル列（ノズル群）を構成している。そして、このノズル列を横並びに２列設けている。なお、本実施形態のノズル開口３２は、流路形成基板３０に接合されたノズルプレート２９における圧力発生室３５とは反対側（吐出面側）に配されるストレート部分４２と、当該ストレート部分４２から圧力発生室３５側に向って拡径するテーパー部分４３とから構成されている。
【００３３】
流路形成基板３０は、リザーバー３３、インク供給口３４、及び圧力発生室３５からな一連のインク流路（液体流路の一種）を形成する板状部材である。具体的には、この流路形成基板３０は、各ノズル開口３２に対応させて圧力発生室３５となる空部を隔壁で区画した状態で複数形成すると共に、インク供給口３４およびリザーバー３３となる空部を形成した板状の部材である。そして、本実施形態の流路形成基板３０は、シリコンウェハーをエッチング処理することで作製されている。上記の圧力発生室３５は、ノズル開口３２の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口３４は、圧力発生室３５とリザーバー３３との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。また、リザーバー３３は、インクカートリッジ（図示せず）に貯留されたインクを各圧力発生室３５に供給するための室であり、インク供給口３４を通じて対応する各圧力発生室３５に連通している。
【００３４】
振動板３１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板３６上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム３７をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力発生室３５の一方の開口面を封止してこの圧力発生室３５の容積を変動させるためのダイヤフラム部３８を有すると共に、リザーバー３３の一方の開口面を封止するコンプライアンス部３９が形成された部材である。そして、ダイヤフラム部３８は、圧力発生室３５に対応した部分の支持板３６にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電振動子２０の自由端部の先端を接合するための島部４０を形成することで構成されている。この島部４０は、圧力発生室３５の平面形状と同様に、ノズル開口３２の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であり、この島部４０の周りの樹脂フィルム３７が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部３９として機能する部分、すなわちリザーバー３３に対応する部分は、このリザーバー３３の開口形状に倣って支持板３６がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム３７のみとなっている。
【００３５】
上記構成の記録ヘッド１０では、圧電振動子２０を変形させることで対応する圧力発生室３５が収縮或いは膨張し、圧力発生室３５内のインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル開口３２からインク（インク滴）を吐出させることができる。インクを吐出するのに先だって定常容積の圧力発生室３５を予備的に膨張させるとリザーバー３３側からインク供給口３４を通じて圧力発生室３５内にインクが供給される。また、予備膨張の後に圧力発生室３５を急激に収縮させるとノズル開口３２からインクが吐出される。
【００３６】
ノズル開口３２の形状及びインク供給口３４の形状について説明する。
【００３７】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ノズル開口３２は漏斗状をしており、テーパー形状のテーパー部分４３と、このテーパー部分４３における吐出側端部に連通するストレート部分４２とを有する。テーパー部分４３は、円錐台状の空間を区画する部分であり、ノズル開口３２における第１部分に相当する。ストレート部分４２は、ノズル開口３２における第２部分に相当し、断面積をノズル方向と直交する面でほぼ変えない形状であって円柱状の空間を区画する部分である。言い換えれば、吐出方向と直交する方向の断面形状が、吐出方向における何れの場所においても一定の円形である部分である。テーパー部分４３は、圧力発生室３５側（図３Ａにおける下側）に向かうほど開口面積が大きくなっている。言い換えれば、インク滴の吐出側における開口面積が圧力発生室３５側における開口面積よりも小さく定められている。例えば、テーパー部分４３における中間位置の直径φ３２ｂは圧力発生室３５側の端部の直径φ３２ａよりも小さい。また、吐出側端部（ストレート部分３２ｂ側の端部）の直径φ３２ｃは中間位置の直径φ３２ｂよりも小さい。
【００３８】
この実施形態において、吐出側端部の直径φ３２ｃはストレート部分４２の直径に相当しており、２４μｍに定められている。ストレート部分４２の長さＬ３２ｂ、すなわち吐出方向の長さは２０μｍに定められ、テーパー部分４３の長さＬ３２ａは８０μｍに定められている。このためノズル開口３２の長さＬ３２は１００μｍになる。そして、テーパー角度θ３２は５０度に定められている。一方、インク供給口３４については、幅Ｗ３４が５５μｍ、高さＨ３４が８０μｍ、長さＬ３４が６００μｍにそれぞれ定められている。
【００３９】
テーパー部分４３は、以下のように作用していると考えられる。すなわち、圧力発生室３５を収縮してインクを加圧すると、その力はノズル開口３２内のインクにも作用する。この力（吐出方向への押圧力）を受けると、テーパー部分４３に沿って移動する。テーパー部分４３はインクが流れる流路を絞っているので、インクに与えられる力はより大きなものとなって応力が集中する。これにより、テーパー部分４３におけるストレート部分４２との境界部分に、圧力の高い部分を集中させることができる。そして、インクを加圧するタイミングを、テーパー部分４３まで引き込まれたメニスカスＭがストレート部分４２に戻る前に定めている。言い換えれば、ストレート部分４２のインクが極力少ない状態でインクを加圧している。これにより、テーパー部分４３の吐出側端部に存在するインクに加圧力を集中させることができ、インクを局所的に強く加圧できる。
【００４０】
このような考えに基づいて、テーパー角度θ３２についての検討をした。ここでは、テーパー角度θ３２を２０度、２５度、３０度、４０度、５０度、６０度、８０度に定め、それぞれのテーパー角度のノズル開口３２から粘度８ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・ｓ、１５ｍＰａ・ｓ、２０ｍＰａ・ｓ、３０ｍＰａ・ｓ、４０ｍＰａ・ｓのインクを吐出させて評価を行った。この評価においては、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２がインク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さくなるようにノズル開口３２の形状を定めている。また、テーパー角度θ３２が８０度以上のノズル開口３２については評価の対象から外している。これは、８０度以上であれば（要するに、鋭角にならない角度範囲のテーパー面が設けられていれば）テーパー面に沿ってインクが流れるので、圧力集中の効果が得られるからである。この場合、テーパーの最大角度は圧力発生室３５の幅、ノズル開口３２ピッチ、ノズル開口３２の長さ等によって決まる。
【００４１】
図４は、評価結果の一覧を示している。この図において縦の項目はインクの粘度であり、横の項目はテーパー角度θ３２である。そして、評価結果に関し、記号×は、インクが滴状にならず吐出されなかったことを意味する。また、記号△は、インク滴における飛行方向の後側に生じる尾の部分が、プリンタとして支障が生じうる長さであることを意味する。この評価では、尾の部分が５００μｍよりも長い場合に、△の評価としている。従って、記号○は、尾の部分がプリンタとして支障が生じない程度の長さであることを示している。
【００４２】
この評価結果から次のことがいえる。すなわち、テーパー角度θ３２とインクの粘度との間には相関関係があり、粘度が高いインクほどテーパー角度θ３２を大きくすることが好ましいといえる。このことは、インクを吐出できない評価×に着目すると理解できる。例えば、テーパー角度が２０度の場合には、粘度２０ｍＰａ・ｓ以上のインクで評価×になっており、テーパー角度が２５度及び３０度の場合には粘度３０ｍＰａ・ｓ以上のインクで評価×になっている。そして、テーパー角度が４０度以上６０度以下の場合には粘度４０ｍＰａ・ｓのインクで評価×になっている。また、テーパー角度が８０度以上の場合には粘度４０ｍＰａ・ｓのインクで評価△になっている。
【００４３】
評価○に着目すると、テーパー角度θ３２にはインクの粘度に応じた適正範囲があることが判る。例えば、粘度が８ｍＰａ・ｓ以上であって１５ｍＰａ・ｓ以下のインクを吐出させるのであれば、テーパー角度θ３２は４０度以上であればよいことが判る。また、粘度が８ｍＰａ・ｓ以上であって３０ｍＰａ・ｓ以下のインクを吐出させるのであれば、テーパー角度θ３２は５０度以上であればよいことが判る。
【００４４】
次に、テーパー部分４３の長さＬ３２ａについて検討する。応力をテーパー部分４３におけるストレート部分４２側に集中させるという作用効果からすれば、テーパー部分４３が設けられていればこの作用効果を得られる。従って、長さは問わないといえる。そして、高粘度インクをより安定的に吐出させるという観点からすれば、長さＬ３２ａはストレート部分４２以上の長さ（ノズル開口３２長さＬ３２の１／２）を有することが好ましいといえる。加えて、本実施形態のノズル開口３２は、長さＬ３２が１００μｍであり、そのうちの８０μｍがテーパー部分４３の長さＬ３２ａである。そうすると、テーパー部分４３の長さＬ３２ａは、ノズル開口３２長さＬ３２の４／５を有することがより好ましいといえる。このように、ノズル開口３２長さＬ３２におけるテーパー部分４３の比率を増やすと、圧力の高い部分を容易に得ることができる。
【００４５】
上記評価に用いたヘッド１０では、粘度３０ｍＰａ・ｓのインクにおいてノズル開口３２のインピーダンスＺ３２は１．０×１０１４Ωであり、インク供給口３４のインピーダンスＺ３４は１．２７×１０１４Ωである。すなわち、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２は、インク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さい。ここで、インピーダンスはインクの粘度に応じて値が変わる。このため、他の粘度のインクを用いると各インピーダンスの数値は変化する。しかし、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２がインク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さいという関係は、インクの粘度に関わらず成立する。
【００４６】
このように、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２をインク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さくすると、圧力発生室３５内のインクに圧力変化を与えた場合において、インピーダンスの大きいインク供給口３４側についてはインクが流れ難くなり（音響的に重くなり）、インピーダンスの小さいノズル開口３２側についてはインクが流れ易くなる（音響的に軽くなる）。これにより、インクに与えられた圧力変化によってメニスカスＭを効率よく移動させることができる。また、インク滴の吐出後に生じる残留振動（圧力発生室３５内のインクに与えられる圧力振動）が圧力発生室３５内に残り易くなり、リザーバー３３から圧力発生室３５へインクを流入しやすくする。これにより、メニスカスＭを早期に定常状態に戻すことができ、インク滴を高い周波で吐出させることができる。
【００４７】
そして、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２を小さくするためには、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂを直径φ３２ｂよりも短くすることがよい。このように構成すると、イナータンスや流路抵抗を小さくできるからである。すなわち、イナータンスは、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂにインク密度を乗じ、それを開口面積で除して求められるので、開口面積が大きいほど（直径φ３２ｂが大きいほど）、値が小さくなる。また、流路抵抗は、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂが短いほど、かつ、開口面積が大きいほど小さくなる。従って、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂを直径φ３２ｂよりも短くすることは、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２を小さくするために有効な手段といえる。
【００４８】
図５は、上記構成の駆動信号発生回路８が発生する駆動信号ＣＯＭに含まれる吐出パルスＤＰの構成を説明する波形図である。例示した吐出パルスＤＰは、本実施形態におけるプリンターにおいて吐出可能なインク滴のうち最もサイズの小さいインク滴を吐出するための吐出パルスである。この吐出パルスＤＰは、基準電位ＶＨＢから第１中間電位ＶＭ１まで一定勾配（電圧変化率）θ１で電位を上昇させる第１膨張要素ｐ１（本発明における膨張要素に相当）と、第１膨張要素ｐ１の後端電位である第１中間電位ＶＭ１を短い時間維持する第１ホールド要素ｐ２（本発明における膨張ホールド要素に相当）と、第１中間電位ＶＭ１から最高電位ＶＨまで比較的急峻な勾配θ２（θ２＞θ１）で電位を上昇させる第２膨張要素ｐ３（本発明における膨張要素に相当）と、最高電位ＶＨを短い時間維持する第２ホールド要素ｐ４と、最高電位ＶＨから第２中間電位ＶＭ２まで比較的急峻な一定勾配θ３で電位を降下させる第１収縮要素ｐ５（本発明における第１吐出要素に相当）と、第２中間電位ＶＭ２を一定時間維持する第３ホールド要素ｐ６（本発明における吐出ホールド要素に相当）と、第２中間電位ＶＭ２から基準電位ＶＨＢまで一定勾配θ４（θ４＜θ３）で電位を降下させる第２収縮要素ｐ７（本発明における第２吐出要素に相当）とから構成されている。
【００４９】
上記吐出パルスＤＰが圧電振動子２０に供給されると次のように作用する。まず、第１膨張要素ｐ１が圧電振動子２０に供給されると、当該圧電振動子２０が素子長手方向に収縮して、これにより、基準電位ＶＨＢに対応する基準容積から第１中間電位ＶＭ１に対応する容積まで圧力発生室３５が膨張する（第１膨張工程）。この第１膨張工程における圧力発生室３５の収縮は、穏やかに行われる。これにより、図６（ａ）に示すように、ノズル開口３２のストレート部分４２におけるメニスカスが徐々に圧力発生室３５側に引き込まれ始め、そして、図６（ｂ）に示すように、ノズル開口３２のストレート部分４２において特に中心部分が周縁部分よりも先に圧力発生室３５側に引き込まれ、その圧力発生室３５側の先端部分はテーパー部分４３内に浸入する。これは、メニスカスの中心部分の方が、メニスカスの周縁部（ノズル開口３２の内周に近い側）と比べて動き易く、圧力変動に追従し易いためである。すなわち、第１膨張工程では、メニスカスはノズル開口３２の開口面積の小さなストレート部分４２に位置しているため、圧力発生室３５側に強く引き込むことは難しい。このため、圧力発生室３５の収縮を穏やかに行うように設定された第１膨張要素ｐ１にて基準電位ＶＨＢから第１中間電位ＶＭ１まで一定勾配（電圧変化率）θ１で電位を上昇させることにより圧力発生室３５を膨張させて、前記追従の遅れを解消している。これにより、第１膨張工程における圧力発生室３５の膨張によって、ノズル開口３２のストレート部分４２におけるメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に比べて、遅れて到達することを抑制させることができる。
【００５０】
そして、第１膨張工程における圧力発生室３５の膨張状態は、第１ホールド要素ｐ２の供給期間中に亘って一定に維持される（膨張維持工程）。これにより、第１膨張工程における圧力発生室３５の膨張によって、ノズル開口３２のストレート部分４２におけるメニスカスの中心部分のインクに比べて、メニスカスの外周縁側のインクが、遅れて到達することをさらに抑制させることができる。その間に、ノズル開口３２のストレート部分４２内におけるメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に続いて、テーパー部分４３内に徐々に浸入する。
【００５１】
第１ホールド要素ｐ２の後に続いて第２膨張要素ｐ３が圧電振動子２０に供給せることにより、当該圧電振動子２０が素子長手方向に第１膨張工程よりも急激に収縮させる。これにより、圧力発生室３５が、第１中間電位ＶＭ１に対応する容積から最高電位ＶＨで規定される容積に急激に膨張する（第２膨張工程）。このとき、図６（ｃ）に示すように、
メニスカスは、ノズル開口３２におけるストレート部分４２からテーパー部分４３内に位置しているため、圧力発生室３５側に強く引き込むことができる。すなわち、メニスカスの中心部分及び外周縁面側を、圧力発生室３５側により大きく引き込むことができる。このように第２膨張行程では、開口面積の小さなストレート部分４２から開口面積が大きなテーパー部分４３に移動したメニスカスが、早く且つ強く圧力発生室３５側に引き込むことができる状態にて第１膨張工程よりも急激に圧力発生室３５収縮させることにより、メニスカスを破壊することなく、インクの吐出に適した状態としている。そして、この第２膨張工程における圧力発生室３５の膨張状態は、第２ホールド要素ｐ４の供給期間中に亘って維持される。
【００５２】
その後、第１収縮要素ｐ５が圧電振動子２０に供給されることにより当該圧電振動子２０が伸長して最高電位ＶＨに対応する容積から第２中間電位ＶＭ２に対応する容積まで圧力発生室３５が急激に収縮する（第１吐出収縮工程）。この圧力発生室３５の急激な収縮によって圧力発生室３５内のインクが加圧され、これにより、図６（ｄ）に示すように、ノズル開口３２におけるテーパー部分４３内のメニスカスの中心部分が柱状に盛り上がる。これは、メニスカスの中心部分が、圧力発生室３５から離れる方向に進行しているのに対して、メニスカスの外周縁側が、圧力発生室３５側に引き込まれているためである。つまり、メニスカスの中心部分と、メニスカスの外周縁側とは、逆位相の状態となっている。
【００５３】
そして、第３ホールド要素ｐ６が圧電振動子２０に供給されて、第２中間電位ＶＭ２が一定時間維持される（吐出収縮維持工程）。そして、この圧力発生室３５の収縮状態は、第３ホールド要素ｐ６の供給期間に亘って一定時間維持される。この間に、図６（ｅ）に示すように、メニスカスの中心部分と、メニスカスの外周縁側とが、圧力発生室３５側から離れる方向に同位相の状態となり、前記した膨張行程と同様に、特に中心部分がテーパー部分４３側からストレート部分４２に向って進行し、その柱状中心部分の先端部分がその周りの部分よりも先にストレート部分４２内に浸入する。
【００５４】
その後、第２収縮要素ｐ７が圧電振動子２０に供給されることにより当該圧電振動子２０が第１吐出収縮工程よりもさらに伸長して、第２中間電位ＶＭ２に対応する容積から基準電位ＶＨＢに対応する容積まで圧力発生室３５が収縮して復帰する（第２吐出収縮工程）。ここで、第２中間電位ＶＭ２から基準電位ＶＨＢまでの勾配θ４を、最高電位ＶＨから第２中間電位ＶＭ２までの勾配θ３よりも緩く設定している。これにより、第１収縮工程における圧力発生室３５の収縮によってストレート部分４２内に浸入したメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に比べて、遅れて到達することを抑制させることができる。この間に、図６（ｆ）に示すように、メニスカスの中心部分からノズル開口３２外に排出され、その後、メニスカスの中心部分の柱状部分が千切れ、これが小ドットに対応する数ｐｌのインク滴としてノズル開口３２から吐出される。
【００５５】
以上のように説明した構成を採用することにより、例えば、紫外線等の光エネルギーの照射によって硬化する光硬化型インクのように従来のインクよりも粘度の高いインク（高粘度液体）を吐出する際に、変化率の異なる第１膨張要素ｐ１及び第２膨張要素ｐ３と、第１収縮要素ｐ５及び第２収縮要素ｐ７とを含む吐出パルスＤＰを圧電振動子２０に供給することで、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑制されるので、吐出されたインクの後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができ、可及的に球形に近い形状にすることができる。これにより、記録紙等の着弾対象物上でインクが複数に分離して着弾することを防止することができ、その結果、記録画像の画質の劣化を低減することができる。また、第１膨張要素ｐ１と第２膨張要素
ｐ２との間に第１ホールド要素ｐ２を、第１収縮要素ｐ５と第２収縮要素ｐ７との間に第３ホールド要素ｐ６を、含むので、メニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑え、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができる。さらに、逆位相によって生じるインクの飛翔速度の低下を抑えることができる。
【００５６】
また、本実施形態のノズル開口３２は、液体の吐出側が圧力発生室３５側よりも小さい開口面積に定められるテーパー部分４３と、テーパー部分４３の吐出側端部に連通するストレート部分４２とを有る構成とし、テーパー部分４３の吐出側端部に連通するストレート部分４２にメニスカスが位置する際に、緩やかに引き込み、液体の吐出側が圧力発生室３５側よりも小さい開口面積のテーパー部分４３にメニスカスが位置する際に、早く且つ強く引き込む構成とした。このため。開口面積が小さなストレート部分４２では、緩やかに引き込み始め、開口面積が大きなテーパー部分４３では急激に引き込むことにより、メニスカスを良好な状態に保ちつつ引き込み、広がって良好な状態を作りだし、その後メニスカス面の中央部分を吐出させることにより、より一層着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。
【００５７】
また、上述したように、例えば、インクの粘度が８ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下の場合にはテーパー角度θ３２を４０度以上、インク粘度が８ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下の場合にはテーパー角度θ３２を５０度以上というように、テーパー角度θ３２をインクの粘度に応じて適正範囲に設定することにより、テーパー部分４３の吐出側のインク圧力を局所的に、より高めることができる。そして、圧力が高い部分をメニスカスの近傍に集中させて、インクに与えられた圧力変化を、インクの吐出に、より効率良く使用することができる。その結果、高粘度のインクであっても効率的に吐出することができる。
【００５８】
ここで、何らの対策も施さない従来構成では、高粘度インクで中ドットを形成する場合に、インクの尾が引き易い傾向があり、この尾の部分が中ドットインク滴本体から分離することにより、これらの分離した部分（サテライトインク滴或いはミスト）が記録紙上でそれぞれ異なる位置に着弾する等して画質を著しく低下させる原因となっていた。このような不具合を防止するべく、基準電位ＶＨＢから第１中間電位ＶＭ１までの勾配θ１を、第１中間電位ＶＭ１から最高電位ＶＨまでの勾配θ２よりも緩く設定するとともに、第２中間電位ＶＭ２から基準電位ＶＨＢまでの勾配θ４を、最高電位ＶＨから第２中間電位ＶＭ２までの勾配θ３よりも緩く設定したので、ストレート部分４２内に浸入したメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に比べて、遅れて到達することを抑制させることができる。
【００５９】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００６０】
図７は、吐出パルスの変形例を示す波形図である。上記実施形態では、本発明における吐出パルスの一例として、第１収縮要素ｐ５及び第２収縮要素ｐ７の２つの収縮要素を含んでいたが、吐出パルスの形状はこれには限られない。例えば、図７に示す吐出パルスＤＰ´は、収縮要素として、最高電位ＶＨから第３中間電位ＶＭ３まで一定勾配で電位を降下させる第３収縮要素ｐ８（本発明における吐出要素に相当）と、第３中間電位ＶＭ３を一定時間維持する第４ホールド要素ｐ９（本発明における吐出ホールド要素に相当）と、第３中間電位ＶＭ２から第４中間電位ＶＭ４まで一定勾配で電位を降下させる第４収縮要素ｐ１０（本発明における吐出要素に相当）と、第４中間電位ＶＭ４を一定時間維持する第５ホールド要素ｐ１１（本発明における吐出ホールド要素に相当）と、第４中間電位ＶＭ４から基準電位ＶＨＢまで一定勾配で電位を降下させる第２収縮要素ｐ１２（本発明における吐出要素に相当）との３つの収縮要素を含んでいても良い。
【００６１】
これにより、圧力発生室３５の収縮による高粘度インクの吐出の際に、メニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることをさらに抑えて、吐出されたインクに付随する尾の成長を抑制することができる。さらに、逆位相によって生じる液滴の飛翔速度の低下を抑えることができる。即ち、吐出パルスＤＰは、少なくとも、第１膨張要素ｐ１と、第１膨張要素ｐ１とは変化率の異なる第２膨張要素ｐ３とを含む構成の吐出パルスであれば、任意の波形のものを用いることができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、圧力発生部として、所謂縦振動モードの圧電振動子２０を例示したが、これには限られない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。なお、この撓み振動モードの圧電振動子を採用する場合は、図５に示した吐出パルスＤＰの波形が上下反転する。
【００６３】
そして、本発明は、複数の駆動信号を用いて吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ プリンターコントローラー、２ プリントエンジン、６ 制御部、７ 発振回路、
８ 駆動信号発生回路、１０ ヘッド、１２ キャリッジ移動機構、
１３ 紙送り機構、１４ リニアエンコーダ、１５ シフトレジスター、１６ ラッチ、１７ デコーダー、１８ レベルシフター、１９ スイッチ、２０ 圧電振動子、
２２ 圧電振動子群、２３ 固定板、２４ フレキシブルケーブル、
２５ 振動子ユニット、２６ ヘッドケース、２７ 流路ユニット、
２９ ノズルプレート、３０ 流路形成基板、３１ 振動板、３２ ノズル開口、
３３ リザーバー、３４ インク供給口、３５ 圧力発生室、３６ 支持板、
３７ 樹脂フィルム、３８ ダイヤフラム部、３９ コンプライアンス部、４０ 島部、４２ ストレート部分、４３ テーパー部分、ＣＯＭ 駆動信号、ＤＰ パルス、
ｐ１ 第１膨張要素、ｐ２ 第１ホールド要素、ｐ３ 第２膨張要素、
ｐ４ 第２ホールド要素、ｐ５ 第１収縮要素、ｐ６ 第３ホールド要素、
ｐ７ 第２収縮要素、ｐ８ 第３収縮要素、ｐ９ 第４ホールド要素、
ｐ１０ 第４収縮要素、ｐ１１ 第５ホールド要素、ｐ１２ 第５収縮要素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置、及び、その制御方法に関するものであり、特に、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変動を与えて、圧力発生室内の液体をノズル開口から吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、及び、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体（着弾対象物）に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
上記液体吐出装置には、吐出駆動パルスを圧力発生素子（例えば、圧電振動子や発熱素子等）に印加してこれを駆動することにより圧力発生室内の液体に圧力変化を与え、この圧力変化を利用して圧力発生室に連通したノズルから液体を吐出させるように構成されたものがある。このような液体吐出装置では、圧力発生室内の液体に与える圧力振動の振幅を大きくすることで、吐出される液体の量を増加させることができる。言い換えれば、吐出駆動パルスの駆動電圧を大きくすることで、吐出される液体の量を増やすことができる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、この液体吐出装置では、例えばＵＶインク（紫外線硬化型インク）等の従来扱われていた液体よりも粘度の高い液体（以下、高粘度液体ともいう。）を吐出する試みがなされている。すなわち、従来は水のように粘度が低い液体を対象にしていたが、近年では６ミリパスカル秒以上の高粘度液体を吐出する試みがなされている。この高粘度液体を吐出する際に十分な吐出量を得るためには、吐出量に応じた大きさの圧力変化を圧力発生室内の液体に与える必要がある。しかし、圧力変化を大きくすると液体の飛行速度も高くなり、この液体の後端部分が尾のように伸びる現象が生じ易くなる傾向にある。そして、この尾の部分が液滴本体から分離して飛翔し、着弾対象物において正規の位置（望ましい位
置）に着弾しない虞があった。例えば、インクジェットプリンターでは、尾の部分がミストになって正規の位置からずれて着弾してドットが分離し、これにより、画質の劣化が生じるという問題があった。特に、高粘度液体では、尾の部分が幾つにも分離することにより、これらの複数に分離した部分（サテライトインク滴或いはミスト）が画質を著しく低
下させる原因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高粘度液体を吐出する場合にミスト等の発生を抑えて、ドットの分離を防止することが可能な液体吐出装置、及び、その制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
を備え、
前記ノズル開口が、
液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、
前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、
前記駆動信号発生部が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、
前記膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、
前記膨張要素は、第１膨張要素と、前記第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むことを特徴とする液体吐出装置である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。
【図３】図３Ａは、ノズルの形状を説明する断面図である。図３Ｂは、ノズルをテーパー部分側から見た図である。
【図４】テーパー角度に関する評価結果の一覧を示す図である。
【図５】吐出パルスの構成を説明する波形図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、インク滴を吐出する際のメニスカスの動きを示す図である。
【図７】吐出パルスの変形例を説明する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備え、前記ノズル開口が、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、前記駆動信号発生部が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、前記膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、前記膨張要素は、第１膨張要素と、前記第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むことを特徴とする液体吐出装置である。
【００１１】
このような液体吐出装置によれば、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有する液体吐出ヘッドと、圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備える液体吐出装置であって、駆動信号発生部が発生する駆動パルスには、圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、膨張要素は、第１膨張要素と、第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むので、粘度が比較的高い液体（高粘度液体）を圧力発生室側に引き込む際に、ノズル開口におけるメニスカスの周縁部（ノズル開口の内周に近い側）が中心部分に比べて動き難く、圧力変動に追従し難い場合でも、メニスカスの中心部分の液体とメニスカスの外周縁側の液体とが、寄り添うようにタイミングを合わせることができる。これにより、その後の圧力発生室の収縮による液滴の吐出の際に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑制されるので、吐出された液体の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができ、可及的に球形に近い形状にすることができる。この結果、着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。また、逆位相によって生じる液滴の飛翔速度の低下を抑えることができる。
【００１２】
また、ノズル開口内の液体は、ノズル開口の開口面積が小さいと強くまたは早く圧力発生室側に引き込み難く、ノズル開口の開口面積が大きいと強くかつ早く圧力発生室側に引き込むことができる。このため、上記ノズル開口のように、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有る構成とし、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積の第１部分にメニスカスが位置する際と、第１部分の吐出側端部に連通する第２部分にメニスカスが位置する際とを、電圧変化率が互いに異なる第１膨張要素と第２膨張要素とにて圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込むことができる。すなわち、ノズル開口の開口面積に応じてメニスカスの引き込み方を変更することができる。このような構成とすることにより、メニスカスを良好な状態に保ちつつ引き込み、広がって良好な状態のメニスカス面の中央部分を吐出させることにより、より一層着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。
【００１３】
上記構成において、前記第１膨張要素の電圧変化率を、前記第２膨張要素の電圧変化率
よりも小さく設定することが望ましい。
この構成によれば、第１膨張要素の電圧変化率を、第２膨張要素の電圧変化率よりも小
さく設定したので、第１膨張要素の電圧の間に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部
分に比べてメニスカスの外周縁側が遅れる現象を抑えることができる。これにより、圧力
発生室の収縮による液滴の吐出の際に、メニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側と
が逆位相になることを抑えて、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができ
る。
【００１４】
上記構成において、前記第１膨張要素と前記第２膨張要素との間に、前記第１膨張要素
の後端で電圧を一定時間維持する膨張ホールド要素を含むことが望ましい。
上記構成によれば、第１膨張要素と第２膨張要素との間に、第１膨張要素の後端で電圧
を一定時間維持する膨張ホールド要素を含むので、電圧を維持している間に、ノズル開口
におけるメニスカスの中心部分に比べてメニスカスの外周縁側が遅れる現象をより抑える
ことができる。これにより、圧力発生室の収縮による液滴の吐出の際に、メニスカスの中
心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑えて、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができる。
【００１５】
上記構成において、前記吐出要素は、第１吐出要素と、前記第１吐出素とは異なる電圧
変化率で前記圧力発生室を収縮させる第２吐出要素とを含むことが望ましい。
上記構成によれば、吐出要素は、第１吐出要素と、第１吐出素とは異なる電圧変化率で
圧力発生室を収縮させる第２吐出要素とを含むので、ノズル開口におけるメニスカスの中
心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑えられた状態で、圧力発生室の
収縮による液滴の吐出の際に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの
外周縁側とが、寄り添うようにタイミングを合わせることができる。これにより、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができ、着弾対象物上で液体が複数に分離し
て着弾することを防止することができる。
【００１６】
上記構成において、前記第１吐出要素と前記第２吐出要素との間に、前記第１吐出要素
の後端で電圧を一定時間維持する吐出ホールド要素を含むことが望ましい。
上記構成によれば、第１吐出要素と第２吐出要素との間に、第１吐出要素の後端で電圧
を一定時間維持する吐出ホールド要素を含むので、ノズル開口におけるメニスカスの中心
部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑えた状態で、圧力発生室の収縮に
よる液滴の吐出の際に、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁
側とが、寄り添うようにタイミングを合わせることができる。これにより、吐出された液
体に付随する尾の成長を抑制することができ、着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾
することを防止することができる。
【００１７】
上記構成において、前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上１５ミリパスカル秒以下であり、前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が４０度以上の円錐台状の空間を区画することが望ましい。
液体が流れる流路がテーパー部分により絞られる場合には、液体に与えられる力はより大きなものとなって応力が集中する。このため、液体が少ない状態で液体を加圧することにより、テーパー部分の吐出側端部に存在する液体に加圧力を集中させることができ、液体を局所的に強く加圧できる。そして、液体の粘度が８ミリパスカル秒以上１５ミリパスカル秒以下の場合には、上記構成のようにノズル開口の第１部分のテーパー角度を４０度以上とすることにより、一層効果的に液体を局所的に強く加圧することができる。
【００１８】
上記構成において、前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上３０ミリパスカル秒以下であり、前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が５０度以上の円錐台状の空間を区画することが望ましい。
上記構成のように、液体の粘度が８ミリパスカル秒以上３０ミリパスカル秒以下の場合には、ノズル開口の第１部分のテーパー角度を５０度以上とすることにより、より一層効果的に液体を局所的に強く加圧することができる。
【００１９】
上記構成において、前記ノズル開口における前記第１部分の長さは、前記第２部分以上の長さを有することが望ましい。
上記構成によれば、ノズル開口における第１部分の長さが、第２部分以上の長さを有しているので、ノズル開口の全長に対する第１部分すなわちテーパーを有する部分の長さがテーパーを有しない第２部分より長くなる。このため、第１部分の長さが第２部分の長さより短い場合より、第１部分の液体を加圧することにより第１部分の吐出側の液体圧力を局所的に高めることができ、圧力が高い部分をメニスカスの近傍に集中させることができる。このため、液体に与えられた圧力変化を、液体の吐出に、より効率良く使用することができる。その結果、高粘度の液体であっても効率的に吐出することができる。
【００２０】
また、本発明の液体吐出装置の制御方法は、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、を備え、前記ノズル開口が、液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置の制御方法であって、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張工程と、前記膨張工程で膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出工程とを含み、前記膨張工程には、第１膨張工程と、前記第１膨張工程とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張工程とを含むことを特徴とする液体吐出装置の制御方法である。
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００２２】
図１はプリンターの電気的な構成を示すブロック図である。このプリンターは、プリンターコントローラー１とプリントエンジン２とで概略構成されている。プリンターコントローラー１は、ホストコンピューター等の外部装置との間でデータの授受を行う外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３と、各種データ等を記憶するＲＡＭ４と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ５と、各部の制御を行う制御部６と、クロック信号を発生する発振回路７と、記録ヘッド１０へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路８と、ドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド１０に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）９とを備えている。
【００２３】
制御部６は、各部の制御を行うほか、外部装置から外部Ｉ／Ｆ３を通じて受信した印刷データを、ドットパターンデータに変換し、このドットパターンデータを内部Ｉ／Ｆ９を通じて記録ヘッド１０側に出力する。このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成してある。また、制御部６は、発振回路７からのクロック信号に基づいて記録ヘッド１０に対してラッチ信号やチャンネル信号等を供給する。これらのラッチ信号やチャンネル信号に含まれるラッチパルスやチャンネルパルスは、駆動信号を構成する各パルスの供給タイミングを規定する。
【００２４】
駆動信号発生回路８は、制御部６によって制御され、圧電振動子２０（図２参照）を駆動するための駆動信号を発生する。本実施形態における駆動信号発生回路８は、インク滴（液滴の一種）を吐出して、吐出対象物の一種としての記録紙上にドットを形成するための吐出パルスや、ノズル開口３２（図２参照）に露出したインク（液体の一種）の自由表
面、即ちメニスカスを微振動させてインクを攪拌するための微振動パルス等を一記録周期内に含む駆動信号ＣＯＭを発生するように構成されている。
【００２５】
次に、プリントエンジン２側の構成について説明する。プリントエンジン２は、記録ヘッド１０と、キャリッジ移動機構１２と、紙送り機構１３と、リニアエンコーダ１４とから構成されている。記録ヘッド１０は、シフトレジスター（ＳＲ）１５、ラッチ１６、デ
コーダー１７、レベルシフター１８、スイッチ１９、及び圧電振動子２０を備えている。プリンターコントローラー１からのドットパターンデータ（ＳＩ）は、発振回路７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、シフトレジスター１５にシリアル伝送される。このドットパターンデータは、２ビットのデータであり、例えば、非記録（微振動）、小ドット、中ドット、大ドットからなる４階調の記録階調（吐出階調）を表す階調情報によって構成されている。具体的には、非記録は階調情報「００」、小ドットは階調情報「０１」、中ドットが階調情報「１０」、大ドットが階調情報「１１」と表される。
【００２６】
シフトレジスター１５には、ラッチ１６が電気的に接続されており、プリンターコントローラー１からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ１６に入力されると、シフトレジスター１５のドットパターンデータをラッチする。このラッチ１６にラッチされたドットパターンデータは、デコーダー１７に入力される。このデコーダー１７は、２ビットのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成する。このパルス選択データは、駆動信号ＣＯＭを構成する各パルスに各ビットを夫々対応させることで構成されている。そして、各ビットの内容、例えば、「０」，「１」に応じて圧電振動子２０に対する吐出パルスの供給又は非供給が選択される。
【００２７】
そして、デコーダー１７は、ラッチ信号（ＬＡＴ）又はチャンネル信号（ＣＨ）の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター１８に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター１８に入力される。このレベルシフター１８は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「１」の場合、スイッチ１９を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。レベルシフター１８で昇圧された「１」のパルス選択データは、スイッチ１９に供給される。このスイッチ１９の入力側には、駆動信号発生回路８からの駆動信号ＣＯＭが供給されており、スイッチ１９の出力側には、圧電振動子２０が接続されている。
【００２８】
そして、パルス選択データは、スイッチ１９の作動、つまり、駆動信号中の駆動パルスの圧電振動子２０への供給を制御する。例えば、スイッチ１９に入力されるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ１９が接続状態になって、対応する吐出パルスが圧電振動子２０に供給され、この吐出パルスの波形に倣って圧電振動子２０の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「０」である期間中は、レベルシフター１８からはスイッチ１９を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ１９は切断状態となり、圧電振動子２０へは吐出パルスが供給されない。
【００２９】
このような動作を行うデコーダー１７、レベルシフター１８、スイッチ１９、制御部６、及び駆動信号発生回路８は、本発明における駆動部として機能し、ドットパターンデータに基づき、駆動信号の中から必要な吐出パルスを選択して圧電振動子２０に印加（供給）する。その結果、圧電振動子２０が伸張又は収縮し、この圧電振動子２０の伸縮に伴って圧力発生室３５（図２参照）が膨張又は収縮することにより、ドットパターンデータを成する階調情報に応じた量のインク滴がノズル開口３２から吐出される。
【００３０】
図２は上記の記録ヘッド１０の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド１０は、圧電振動子群２２、固定板２３、及び、フレキシブルケーブル２４等をユニット化した振動子ユニット２５と、この振動子ユニット２５を収納可能なヘッドケース２６と、共通インク室（共通液体室）から圧力発生室３５を通りノズル開口３２に至る一連のインク流路（液体流路）を形成する流路ユニット２７とを備えて構成される。
【００３１】
まず、振動子ユニット２５について説明する。圧電振動子群２２を構成する圧電振動子２０（本発明における圧力発生素子の一種）は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子２０は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子２０は、固定端部を固定板２３上に接合することにより、自由端部を固定板２３の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子２０における
自由端部の先端は、後述するように、それぞれ流路ユニット２７におけるダイヤフラム部３８を構成する島部４０に接合される。フレキシブルケーブル２４は、固定板２３とは反
対側となる固定端部の側面で圧電振動子２０と電気的に接続されている。また、各圧電振動子２０を支持する固定板２３は、圧電振動子２０からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。
【００３２】
次に、流路ユニット２７について説明する。流路ユニット２７は、ノズルプレート２９、流路形成基板３０、及び振動板３１から構成され、ノズルプレート２９を流路形成基板３０の一方の表面に、振動板３１をノズルプレート２９とは反対側となる流路形成基板３０の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで構成されている。ノズルプレート２９は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口３２を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、例えば、１８０個のノズル開口３２を列状に開設し、これらのノズル開口３２によってノズル列（ノズル群）を構成している。そして、このノズル列を横並びに２列設けている。なお、本実施形態のノズル開口３２は、流路形成基板３０に接合されたノズルプレート２９における圧力発生室３５とは反対側（吐出面側）に配されるストレート部分４２と、当該ストレート部分４２から圧力発生室３５側に向って拡径するテーパー部分４３とから構成されている。
【００３３】
流路形成基板３０は、リザーバー３３、インク供給口３４、及び圧力発生室３５からな一連のインク流路（液体流路の一種）を形成する板状部材である。具体的には、この流路形成基板３０は、各ノズル開口３２に対応させて圧力発生室３５となる空部を隔壁で区画した状態で複数形成すると共に、インク供給口３４およびリザーバー３３となる空部を形成した板状の部材である。そして、本実施形態の流路形成基板３０は、シリコンウェハーをエッチング処理することで作製されている。上記の圧力発生室３５は、ノズル開口３２の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口３４は、圧力発生室３５とリザーバー３３との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。また、リザーバー３３は、インクカートリッジ（図示せず）に貯留されたインクを各圧力発生室３５に供給するための室であり、インク供給口３４を通じて対応する各圧力発生室３５に連通している。
【００３４】
振動板３１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板３６上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルム３７をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力発生室３５の一方の開口面を封止してこの圧力発生室３５の容積を変動させるためのダイヤフラム部３８を有すると共に、リザーバー３３の一方の開口面を封止するコンプライアンス部３９が形成された部材である。そして、ダイヤフラム部３８は、圧力発生室３５に対応した部分の支持板３６にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電振動子２０の自由端部の先端を接合するための島部４０を形成することで構成されている。この島部４０は、圧力発生室３５の平面形状と同様に、ノズル開口３２の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であり、この島部４０の周りの樹脂フィルム３７が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部３９として機能する部分、すなわちリザーバー３３に対応する部分は、このリザーバー３３の開口形状に倣って支持板３６がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム３７のみとなっている。
【００３５】
上記構成の記録ヘッド１０では、圧電振動子２０を変形させることで対応する圧力発生室３５が収縮或いは膨張し、圧力発生室３５内のインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル開口３２からインク（インク滴）を吐出させることができる。インクを吐出するのに先だって定常容積の圧力発生室３５を予備的に膨張させるとリザーバー３３側からインク供給口３４を通じて圧力発生室３５内にインクが供給される。また、予備膨張の後に圧力発生室３５を急激に収縮させるとノズル開口３２からインクが吐出される。
【００３６】
ノズル開口３２の形状及びインク供給口３４の形状について説明する。
【００３７】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ノズル開口３２は漏斗状をしており、テーパー形状のテーパー部分４３と、このテーパー部分４３における吐出側端部に連通するストレート部分４２とを有する。テーパー部分４３は、円錐台状の空間を区画する部分であり、ノズル開口３２における第１部分に相当する。ストレート部分４２は、ノズル開口３２における第２部分に相当し、断面積をノズル方向と直交する面でほぼ変えない形状であって円柱状の空間を区画する部分である。言い換えれば、吐出方向と直交する方向の断面形状が、吐出方向における何れの場所においても一定の円形である部分である。テーパー部分４３は、圧力発生室３５側（図３Ａにおける下側）に向かうほど開口面積が大きくなっている。言い換えれば、インク滴の吐出側における開口面積が圧力発生室３５側における開口面積よりも小さく定められている。例えば、テーパー部分４３における中間位置の直径φ３２ｂは圧力発生室３５側の端部の直径φ３２ａよりも小さい。また、吐出側端部（ストレート部分３２ｂ側の端部）の直径φ３２ｃは中間位置の直径φ３２ｂよりも小さい。
【００３８】
この実施形態において、吐出側端部の直径φ３２ｃはストレート部分４２の直径に相当しており、２４μｍに定められている。ストレート部分４２の長さＬ３２ｂ、すなわち吐出方向の長さは２０μｍに定められ、テーパー部分４３の長さＬ３２ａは８０μｍに定められている。このためノズル開口３２の長さＬ３２は１００μｍになる。そして、テーパー角度θ３２は５０度に定められている。一方、インク供給口３４については、幅Ｗ３４が５５μｍ、高さＨ３４が８０μｍ、長さＬ３４が６００μｍにそれぞれ定められている。
【００３９】
テーパー部分４３は、以下のように作用していると考えられる。すなわち、圧力発生室３５を収縮してインクを加圧すると、その力はノズル開口３２内のインクにも作用する。この力（吐出方向への押圧力）を受けると、テーパー部分４３に沿って移動する。テーパー部分４３はインクが流れる流路を絞っているので、インクに与えられる力はより大きなものとなって応力が集中する。これにより、テーパー部分４３におけるストレート部分４２との境界部分に、圧力の高い部分を集中させることができる。そして、インクを加圧するタイミングを、テーパー部分４３まで引き込まれたメニスカスＭがストレート部分４２に戻る前に定めている。言い換えれば、ストレート部分４２のインクが極力少ない状態でインクを加圧している。これにより、テーパー部分４３の吐出側端部に存在するインクに加圧力を集中させることができ、インクを局所的に強く加圧できる。
【００４０】
このような考えに基づいて、テーパー角度θ３２についての検討をした。ここでは、テーパー角度θ３２を２０度、２５度、３０度、４０度、５０度、６０度、８０度に定め、それぞれのテーパー角度のノズル開口３２から粘度８ｍＰａ・ｓ、１０ｍＰａ・ｓ、１５ｍＰａ・ｓ、２０ｍＰａ・ｓ、３０ｍＰａ・ｓ、４０ｍＰａ・ｓのインクを吐出させて評価を行った。この評価においては、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２がインク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さくなるようにノズル開口３２の形状を定めている。また、テーパー角度θ３２が８０度以上のノズル開口３２については評価の対象から外している。これは、８０度以上であれば（要するに、鋭角にならない角度範囲のテーパー面が設けられていれば）テーパー面に沿ってインクが流れるので、圧力集中の効果が得られるからである。この場合、テーパーの最大角度は圧力発生室３５の幅、ノズル開口３２ピッチ、ノズル開口３２の長さ等によって決まる。
【００４１】
図４は、評価結果の一覧を示している。この図において縦の項目はインクの粘度であり、横の項目はテーパー角度θ３２である。そして、評価結果に関し、記号×は、インクが滴状にならず吐出されなかったことを意味する。また、記号△は、インク滴における飛行方向の後側に生じる尾の部分が、プリンタとして支障が生じうる長さであることを意味する。この評価では、尾の部分が５００μｍよりも長い場合に、△の評価としている。従って、記号○は、尾の部分がプリンタとして支障が生じない程度の長さであることを示している。
【００４２】
この評価結果から次のことがいえる。すなわち、テーパー角度θ３２とインクの粘度との間には相関関係があり、粘度が高いインクほどテーパー角度θ３２を大きくすることが好ましいといえる。このことは、インクを吐出できない評価×に着目すると理解できる。例えば、テーパー角度が２０度の場合には、粘度２０ｍＰａ・ｓ以上のインクで評価×になっており、テーパー角度が２５度及び３０度の場合には粘度３０ｍＰａ・ｓ以上のインクで評価×になっている。そして、テーパー角度が４０度以上６０度以下の場合には粘度４０ｍＰａ・ｓのインクで評価×になっている。また、テーパー角度が８０度以上の場合には粘度４０ｍＰａ・ｓのインクで評価△になっている。
【００４３】
評価○に着目すると、テーパー角度θ３２にはインクの粘度に応じた適正範囲があることが判る。例えば、粘度が８ｍＰａ・ｓ以上であって１５ｍＰａ・ｓ以下のインクを吐出させるのであれば、テーパー角度θ３２は４０度以上であればよいことが判る。また、粘度が８ｍＰａ・ｓ以上であって３０ｍＰａ・ｓ以下のインクを吐出させるのであれば、テーパー角度θ３２は５０度以上であればよいことが判る。
【００４４】
次に、テーパー部分４３の長さＬ３２ａについて検討する。応力をテーパー部分４３におけるストレート部分４２側に集中させるという作用効果からすれば、テーパー部分４３が設けられていればこの作用効果を得られる。従って、長さは問わないといえる。そして、高粘度インクをより安定的に吐出させるという観点からすれば、長さＬ３２ａはストレート部分４２以上の長さ（ノズル開口３２長さＬ３２の１／２）を有することが好ましいといえる。加えて、本実施形態のノズル開口３２は、長さＬ３２が１００μｍであり、そのうちの８０μｍがテーパー部分４３の長さＬ３２ａである。そうすると、テーパー部分４３の長さＬ３２ａは、ノズル開口３２長さＬ３２の４／５を有することがより好ましいといえる。このように、ノズル開口３２長さＬ３２におけるテーパー部分４３の比率を増やすと、圧力の高い部分を容易に得ることができる。
【００４５】
上記評価に用いたヘッド１０では、粘度３０ｍＰａ・ｓのインクにおいてノズル開口３２のインピーダンスＺ３２は１．０×１０１４Ωであり、インク供給口３４のインピーダンスＺ３４は１．２７×１０１４Ωである。すなわち、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２は、インク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さい。ここで、インピーダンスはインクの粘度に応じて値が変わる。このため、他の粘度のインクを用いると各インピーダンスの数値は変化する。しかし、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２がインク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さいという関係は、インクの粘度に関わらず成立する。
【００４６】
このように、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２をインク供給口３４のインピーダンスＺ３４よりも小さくすると、圧力発生室３５内のインクに圧力変化を与えた場合において、インピーダンスの大きいインク供給口３４側についてはインクが流れ難くなり（音響的に重くなり）、インピーダンスの小さいノズル開口３２側についてはインクが流れ易くなる（音響的に軽くなる）。これにより、インクに与えられた圧力変化によってメニスカスＭを効率よく移動させることができる。また、インク滴の吐出後に生じる残留振動（圧力発生室３５内のインクに与えられる圧力振動）が圧力発生室３５内に残り易くなり、リザーバー３３から圧力発生室３５へインクを流入しやすくする。これにより、メニスカスＭを早期に定常状態に戻すことができ、インク滴を高い周波で吐出させることができる。
【００４７】
そして、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２を小さくするためには、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂを直径φ３２ｂよりも短くすることがよい。このように構成すると、イナータンスや流路抵抗を小さくできるからである。すなわち、イナータンスは、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂにインク密度を乗じ、それを開口面積で除して求められるので、開口面積が大きいほど（直径φ３２ｂが大きいほど）、値が小さくなる。また、流路抵抗は、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂが短いほど、かつ、開口面積が大きいほど小さくなる。従って、ストレート部分４２の長さＬ３２ｂを直径φ３２ｂよりも短くすることは、ノズル開口３２のインピーダンスＺ３２を小さくするために有効な手段といえる。
【００４８】
図５は、上記構成の駆動信号発生回路８が発生する駆動信号ＣＯＭに含まれる吐出パルスＤＰの構成を説明する波形図である。例示した吐出パルスＤＰは、本実施形態におけるプリンターにおいて吐出可能なインク滴のうち最もサイズの小さいインク滴を吐出するための吐出パルスである。この吐出パルスＤＰは、基準電位ＶＨＢから第１中間電位ＶＭ１まで一定勾配（電圧変化率）θ１で電位を上昇させる第１膨張要素ｐ１（本発明における膨張要素に相当）と、第１膨張要素ｐ１の後端電位である第１中間電位ＶＭ１を短い時間維持する第１ホールド要素ｐ２（本発明における膨張ホールド要素に相当）と、第１中間電位ＶＭ１から最高電位ＶＨまで比較的急峻な勾配θ２（θ２＞θ１）で電位を上昇させる第２膨張要素ｐ３（本発明における膨張要素に相当）と、最高電位ＶＨを短い時間維持する第２ホールド要素ｐ４と、最高電位ＶＨから第２中間電位ＶＭ２まで比較的急峻な一定勾配θ３で電位を降下させる第１収縮要素ｐ５（本発明における第１吐出要素に相当）と、第２中間電位ＶＭ２を一定時間維持する第３ホールド要素ｐ６（本発明における吐出ホールド要素に相当）と、第２中間電位ＶＭ２から基準電位ＶＨＢまで一定勾配θ４（θ４＜θ３）で電位を降下させる第２収縮要素ｐ７（本発明における第２吐出要素に相当）とから構成されている。
【００４９】
上記吐出パルスＤＰが圧電振動子２０に供給されると次のように作用する。まず、第１膨張要素ｐ１が圧電振動子２０に供給されると、当該圧電振動子２０が素子長手方向に収縮して、これにより、基準電位ＶＨＢに対応する基準容積から第１中間電位ＶＭ１に対応する容積まで圧力発生室３５が膨張する（第１膨張工程）。この第１膨張工程における圧力発生室３５の収縮は、穏やかに行われる。これにより、図６（ａ）に示すように、ノズル開口３２のストレート部分４２におけるメニスカスが徐々に圧力発生室３５側に引き込まれ始め、そして、図６（ｂ）に示すように、ノズル開口３２のストレート部分４２において特に中心部分が周縁部分よりも先に圧力発生室３５側に引き込まれ、その圧力発生室３５側の先端部分はテーパー部分４３内に浸入する。これは、メニスカスの中心部分の方が、メニスカスの周縁部（ノズル開口３２の内周に近い側）と比べて動き易く、圧力変動に追従し易いためである。すなわち、第１膨張工程では、メニスカスはノズル開口３２の開口面積の小さなストレート部分４２に位置しているため、圧力発生室３５側に強く引き込むことは難しい。このため、圧力発生室３５の収縮を穏やかに行うように設定された第１膨張要素ｐ１にて基準電位ＶＨＢから第１中間電位ＶＭ１まで一定勾配（電圧変化率）θ１で電位を上昇させることにより圧力発生室３５を膨張させて、前記追従の遅れを解消している。これにより、第１膨張工程における圧力発生室３５の膨張によって、ノズル開口３２のストレート部分４２におけるメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に比べて、遅れて到達することを抑制させることができる。
【００５０】
そして、第１膨張工程における圧力発生室３５の膨張状態は、第１ホールド要素ｐ２の供給期間中に亘って一定に維持される（膨張維持工程）。これにより、第１膨張工程における圧力発生室３５の膨張によって、ノズル開口３２のストレート部分４２におけるメニスカスの中心部分のインクに比べて、メニスカスの外周縁側のインクが、遅れて到達することをさらに抑制させることができる。その間に、ノズル開口３２のストレート部分４２内におけるメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に続いて、テーパー部分４３内に徐々に浸入する。
【００５１】
第１ホールド要素ｐ２の後に続いて第２膨張要素ｐ３が圧電振動子２０に供給せることにより、当該圧電振動子２０が素子長手方向に第１膨張工程よりも急激に収縮させる。これにより、圧力発生室３５が、第１中間電位ＶＭ１に対応する容積から最高電位ＶＨで規定される容積に急激に膨張する（第２膨張工程）。このとき、図６（ｃ）に示すように、
メニスカスは、ノズル開口３２におけるストレート部分４２からテーパー部分４３内に位置しているため、圧力発生室３５側に強く引き込むことができる。すなわち、メニスカスの中心部分及び外周縁面側を、圧力発生室３５側により大きく引き込むことができる。このように第２膨張行程では、開口面積の小さなストレート部分４２から開口面積が大きなテーパー部分４３に移動したメニスカスが、早く且つ強く圧力発生室３５側に引き込むことができる状態にて第１膨張工程よりも急激に圧力発生室３５収縮させることにより、メニスカスを破壊することなく、インクの吐出に適した状態としている。そして、この第２膨張工程における圧力発生室３５の膨張状態は、第２ホールド要素ｐ４の供給期間中に亘って維持される。
【００５２】
その後、第１収縮要素ｐ５が圧電振動子２０に供給されることにより当該圧電振動子２０が伸長して最高電位ＶＨに対応する容積から第２中間電位ＶＭ２に対応する容積まで圧力発生室３５が急激に収縮する（第１吐出収縮工程）。この圧力発生室３５の急激な収縮によって圧力発生室３５内のインクが加圧され、これにより、図６（ｄ）に示すように、ノズル開口３２におけるテーパー部分４３内のメニスカスの中心部分が柱状に盛り上がる。これは、メニスカスの中心部分が、圧力発生室３５から離れる方向に進行しているのに対して、メニスカスの外周縁側が、圧力発生室３５側に引き込まれているためである。つまり、メニスカスの中心部分と、メニスカスの外周縁側とは、逆位相の状態となっている。
【００５３】
そして、第３ホールド要素ｐ６が圧電振動子２０に供給されて、第２中間電位ＶＭ２が一定時間維持される（吐出収縮維持工程）。そして、この圧力発生室３５の収縮状態は、第３ホールド要素ｐ６の供給期間に亘って一定時間維持される。この間に、図６（ｅ）に示すように、メニスカスの中心部分と、メニスカスの外周縁側とが、圧力発生室３５側から離れる方向に同位相の状態となり、前記した膨張行程と同様に、特に中心部分がテーパー部分４３側からストレート部分４２に向って進行し、その柱状中心部分の先端部分がその周りの部分よりも先にストレート部分４２内に浸入する。
【００５４】
その後、第２収縮要素ｐ７が圧電振動子２０に供給されることにより当該圧電振動子２０が第１吐出収縮工程よりもさらに伸長して、第２中間電位ＶＭ２に対応する容積から基準電位ＶＨＢに対応する容積まで圧力発生室３５が収縮して復帰する（第２吐出収縮工程）。ここで、第２中間電位ＶＭ２から基準電位ＶＨＢまでの勾配θ４を、最高電位ＶＨから第２中間電位ＶＭ２までの勾配θ３よりも緩く設定している。これにより、第１収縮工程における圧力発生室３５の収縮によってストレート部分４２内に浸入したメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に比べて、遅れて到達することを抑制させることができる。この間に、図６（ｆ）に示すように、メニスカスの中心部分からノズル開口３２外に排出され、その後、メニスカスの中心部分の柱状部分が千切れ、これが小ドットに対応する数ｐｌのインク滴としてノズル開口３２から吐出される。
【００５５】
以上のように説明した構成を採用することにより、例えば、紫外線等の光エネルギーの照射によって硬化する光硬化型インクのように従来のインクよりも粘度の高いインク（高粘度液体）を吐出する際に、変化率の異なる第１膨張要素ｐ１及び第２膨張要素ｐ３と、第１収縮要素ｐ５及び第２収縮要素ｐ７とを含む吐出パルスＤＰを圧電振動子２０に供給することで、ノズル開口におけるメニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑制されるので、吐出されたインクの後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができ、可及的に球形に近い形状にすることができる。これにより、記録紙等の着弾対象物上でインクが複数に分離して着弾することを防止することができ、その結果、記録画像の画質の劣化を低減することができる。また、第１膨張要素ｐ１と第２膨張要素
ｐ２との間に第１ホールド要素ｐ２を、第１収縮要素ｐ５と第２収縮要素ｐ７との間に第３ホールド要素ｐ６を、含むので、メニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることを抑え、吐出された液体に付随する尾の成長を抑制することができる。さらに、逆位相によって生じるインクの飛翔速度の低下を抑えることができる。
【００５６】
また、本実施形態のノズル開口３２は、液体の吐出側が圧力発生室３５側よりも小さい開口面積に定められるテーパー部分４３と、テーパー部分４３の吐出側端部に連通するストレート部分４２とを有る構成とし、テーパー部分４３の吐出側端部に連通するストレート部分４２にメニスカスが位置する際に、緩やかに引き込み、液体の吐出側が圧力発生室３５側よりも小さい開口面積のテーパー部分４３にメニスカスが位置する際に、早く且つ強く引き込む構成とした。このため。開口面積が小さなストレート部分４２では、緩やかに引き込み始め、開口面積が大きなテーパー部分４３では急激に引き込むことにより、メニスカスを良好な状態に保ちつつ引き込み、広がって良好な状態を作りだし、その後メニスカス面の中央部分を吐出させることにより、より一層着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。
【００５７】
また、上述したように、例えば、インクの粘度が８ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下の場合にはテーパー角度θ３２を４０度以上、インク粘度が８ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下の場合にはテーパー角度θ３２を５０度以上というように、テーパー角度θ３２をインクの粘度に応じて適正範囲に設定することにより、テーパー部分４３の吐出側のインク圧力を局所的に、より高めることができる。そして、圧力が高い部分をメニスカスの近傍に集中させて、インクに与えられた圧力変化を、インクの吐出に、より効率良く使用することができる。その結果、高粘度のインクであっても効率的に吐出することができる。
【００５８】
ここで、何らの対策も施さない従来構成では、高粘度インクで中ドットを形成する場合に、インクの尾が引き易い傾向があり、この尾の部分が中ドットインク滴本体から分離することにより、これらの分離した部分（サテライトインク滴或いはミスト）が記録紙上でそれぞれ異なる位置に着弾する等して画質を著しく低下させる原因となっていた。このような不具合を防止するべく、基準電位ＶＨＢから第１中間電位ＶＭ１までの勾配θ１を、第１中間電位ＶＭ１から最高電位ＶＨまでの勾配θ２よりも緩く設定するとともに、第２中間電位ＶＭ２から基準電位ＶＨＢまでの勾配θ４を、最高電位ＶＨから第２中間電位ＶＭ２までの勾配θ３よりも緩く設定したので、ストレート部分４２内に浸入したメニスカスの外周縁側が、メニスカスの中心部分に比べて、遅れて到達することを抑制させることができる。
【００５９】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００６０】
図７は、吐出パルスの変形例を示す波形図である。上記実施形態では、本発明における吐出パルスの一例として、第１収縮要素ｐ５及び第２収縮要素ｐ７の２つの収縮要素を含んでいたが、吐出パルスの形状はこれには限られない。例えば、図７に示す吐出パルスＤＰ´は、収縮要素として、最高電位ＶＨから第３中間電位ＶＭ３まで一定勾配で電位を降下させる第３収縮要素ｐ８（本発明における吐出要素に相当）と、第３中間電位ＶＭ３を一定時間維持する第４ホールド要素ｐ９（本発明における吐出ホールド要素に相当）と、第３中間電位ＶＭ２から第４中間電位ＶＭ４まで一定勾配で電位を降下させる第４収縮要素ｐ１０（本発明における吐出要素に相当）と、第４中間電位ＶＭ４を一定時間維持する第５ホールド要素ｐ１１（本発明における吐出ホールド要素に相当）と、第４中間電位ＶＭ４から基準電位ＶＨＢまで一定勾配で電位を降下させる第２収縮要素ｐ１２（本発明における吐出要素に相当）との３つの収縮要素を含んでいても良い。
【００６１】
これにより、圧力発生室３５の収縮による高粘度インクの吐出の際に、メニスカスの中心部分とメニスカスの外周縁側とが逆位相になることをさらに抑えて、吐出されたインクに付随する尾の成長を抑制することができる。さらに、逆位相によって生じる液滴の飛翔速度の低下を抑えることができる。即ち、吐出パルスＤＰは、少なくとも、第１膨張要素ｐ１と、第１膨張要素ｐ１とは変化率の異なる第２膨張要素ｐ３とを含む構成の吐出パルスであれば、任意の波形のものを用いることができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、圧力発生部として、所謂縦振動モードの圧電振動子２０を例示したが、これには限られない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。なお、この撓み振動モードの圧電振動子を採用する場合は、図５に示した吐出パルスＤＰの波形が上下反転する。
【００６３】
そして、本発明は、複数の駆動信号を用いて吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ プリンターコントローラー、２ プリントエンジン、６ 制御部、７ 発振回路、
８ 駆動信号発生回路、１０ ヘッド、１２ キャリッジ移動機構、
１３ 紙送り機構、１４ リニアエンコーダ、１５ シフトレジスター、１６ ラッチ、１７ デコーダー、１８ レベルシフター、１９ スイッチ、２０ 圧電振動子、
２２ 圧電振動子群、２３ 固定板、２４ フレキシブルケーブル、
２５ 振動子ユニット、２６ ヘッドケース、２７ 流路ユニット、
２９ ノズルプレート、３０ 流路形成基板、３１ 振動板、３２ ノズル開口、
３３ リザーバー、３４ インク供給口、３５ 圧力発生室、３６ 支持板、
３７ 樹脂フィルム、３８ ダイヤフラム部、３９ コンプライアンス部、４０ 島部、４２ ストレート部分、４３ テーパー部分、ＣＯＭ 駆動信号、ＤＰ パルス、
ｐ１ 第１膨張要素、ｐ２ 第１ホールド要素、ｐ３ 第２膨張要素、
ｐ４ 第２ホールド要素、ｐ５ 第１収縮要素、ｐ６ 第３ホールド要素、
ｐ７ 第２収縮要素、ｐ８ 第３収縮要素、ｐ９ 第４ホールド要素、
ｐ１０ 第４収縮要素、ｐ１１ 第５ホールド要素、ｐ１２ 第５収縮要素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
を備え、
前記ノズル開口が、
液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、
前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、
前記駆動信号発生部が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、
前記膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、
前記膨張要素は、第１膨張要素と、前記第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記第１膨張要素の電圧変化率を、前記第２膨張要素の電圧変化率よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記第１膨張要素と前記第２膨張要素との間に、前記第１膨張要素の後端で電圧を一定時間維持する膨張ホールド要素を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出要素は、第１吐出要素と、前記第１吐出素とは異なる電圧変化率で前記圧力発生室を収縮させる第２吐出要素とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記第１吐出要素と前記第２吐出要素との間に、前記第１吐出要素の後端で電圧を一定時間維持する吐出ホールド要素を含むことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上１５ミリパスカル秒以下であり、
前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が４０度以上の円錐台状の空間を区画することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上３０ミリパスカル秒以下であり、
前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が５０度以上の円錐台状の空間を区画することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記ノズル開口における前記第１部分の長さは、前記第２部分以上の長さを有することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
を備え、
前記ノズル開口が、
液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、
前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張工程と、
前記膨張工程で膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出工程とを含み、
前記膨張工程には、第１膨張工程と、前記第１膨張工程とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張工程とを含むことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
を備え、
前記ノズル開口が、
液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、
前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置であって、
前記駆動信号発生部が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張要素と、
前記膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出要素とを含み、
前記膨張要素は、第１膨張要素と、前記第１膨張要素とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張要素とを含むことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記第１膨張要素の電圧変化率を、前記第２膨張要素の電圧変化率よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記第１膨張要素と前記第２膨張要素との間に、前記第１膨張要素の後端で電圧を一定時間維持する膨張ホールド要素を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出要素は、第１吐出要素と、前記第１吐出素とは異なる電圧変化率で前記圧力発生室を収縮させる第２吐出要素とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記第１吐出要素と前記第２吐出要素との間に、前記第１吐出要素の後端で電圧を一定時間維持する吐出ホールド要素を含むことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上１５ミリパスカル秒以下であり、
前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が４０度以上の円錐台状の空間を区画することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記液体の粘度は、８ミリパスカル秒以上３０ミリパスカル秒以下であり、
前記ノズル開口の第１部分は、テーパー角度が５０度以上の円錐台状の空間を区画することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記ノズル開口における前記第１部分の長さは、前記第２部分以上の長さを有することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の動作によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
を備え、
前記ノズル開口が、
液体の吐出側が圧力発生室側よりも小さい開口面積に定められる第１部分と、
前記第１部分の吐出側端部に連通する第２部分とを有する液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む複数の膨張工程と、
前記膨張工程で膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる吐出工程とを含み、
前記膨張工程には、第１膨張工程と、前記第１膨張工程とは異なる電圧変化率でメニスカスを引き込む第２膨張工程とを含むことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０２８０（Ｐ２０１１−２０２８０Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４９０１（Ｐ２００９−１６４９０１）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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