液体吐出装置、及び、液体吐出方法
【課題】液体滴の吐出を安定化する。
【解決手段】液体吐出装置（プリンタ１）は、ノズルに連通された圧力室（圧力室４２）と、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子（ピエゾ素子ＰＺＴ）と、ノズルから液体を吐出させるべく素子を動作させる吐出パルスＰＳを生成する吐出パルス生成部（駆動信号生成回路３０）と、を備える。液体の粘度は、１０ミリパスカル秒以上である。吐出パルス生成部は、先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（１）を満たすように、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを生成する。
【解決手段】液体吐出装置（プリンタ１）は、ノズルに連通された圧力室（圧力室４２）と、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子（ピエゾ素子ＰＺＴ）と、ノズルから液体を吐出させるべく素子を動作させる吐出パルスＰＳを生成する吐出パルス生成部（駆動信号生成回路３０）と、を備える。液体の粘度は、１０ミリパスカル秒以上である。吐出パルス生成部は、先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（１）を満たすように、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置、及び、液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタに代表される液体吐出装置が知られている。従来の液体吐出装置では、粘度が水と同程度である液体、すなわち粘度が１ミリパスカル秒程度の液体を吐出させていた。この場合、液体の吐出後におけるメニスカス（ノズルで露出しているインクの自由表面）の過度な振動を早期に収束させるべく、制振要素を有する吐出パルスが用いられていた（特許文献１を参照）。この吐出パルスは、圧力室を膨張させる引き込み工程と、圧力室を収縮させて液体滴を吐出させる吐出工程と、圧力室を再度膨張させる制振工程とを、ピエゾ素子に行わせる。
【特許文献１】特開２００３−３２６７１６号公報（図７，図１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、インクジェットプリンタの技術を応用して、従来用いられている液体よりも高い粘度の液体（便宜上、高粘度液体ともいう。）を吐出させる試みがなされている。高粘度液体を従来の吐出パルスを用いて吐出させた場合、最初の膨張を中間電位から開始せざるを得ず、最初の膨張時における容積が十分に確保できなかった。
そこで、高粘度液体の吐出に、台形波の吐出パルスを用いることが考えられる。しかし、台形波の吐出パルスを用いた場合、先後の吐出パルスの間隔を制約なしに定めてしまうと、液体滴の吐出が不安定になってしまうという問題があった。
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、高粘度液体の吐出を安定化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するための主たる発明は、
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（１）を満たすように、
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置である。
【０００５】
本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。
【０００７】
すなわち、ノズルに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部とを備え、前記吐出パルス生成部は、先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが次式（１）を満たすように、
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する液体吐出装置を実現できることが明らかにされる。
【０００８】
なお、Ｘｖｍａｘは、先の吐出パルスの印加終了から後の吐出パルスの印加開始までの時間間隔であって、後の吐出パルスによる液体滴の飛行速度が最も高くなる時間間隔である。また、Ｔｃは、ヘルムホルツ周期（圧力室における液体の固有振動周期）である。
このような液体吐出装置によれば、液体滴の吐出を安定化できる。
【０００９】
また、ノズルに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部とを備え、前記吐出パルス生成部は、先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（２）を満たすように、
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する液体吐出装置を実現できることも明らかにされる。
なお、ｎは０又は１である。
このような液体吐出装置によれば、液体滴の吐出を安定化できる。
【００１０】
また、ノズルに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部とを備え、前記吐出パルス生成部は、或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、先行吐出パルス及び後行吐出パルスによって前記素子を動作させる場合に、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（３）を満たすよう、
前記先行吐出パルスと後行吐出パルスとを生成する液体吐出装置を実現できることも明らかにされる。
このような液体吐出装置によれば、目標吐出量の液体を先行吐出パルスと後行吐出パルスとを用いて吐出させる場合に、液体滴の吐出を安定化できる。
【００１１】
かかる液体吐出装置であって、前記先行吐出パルスは、台形波によって構成され、前記後行吐出パルスは、前記先行吐出パルスと電位変化パターンが同じ台形波によって構成されていることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、液体滴の吐出を安定化できる。
【００１２】
かかる液体吐出装置であって、前記素子は、印加された吐出パルスの電位に応じて変形することで前記圧力室の容積を変化させ、前記液体に圧力変化を与えるピエゾ素子であることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、前記液体に与える圧力をきめ細かに制御できる。
【００１３】
また、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、前記液体の粘度は１０ミリパスカル秒以上であり、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、次式（１）を満たすように、
定められている液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
【００１４】
同様に、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、前記液体の粘度は１０ミリパスカル秒以上であり、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、次式（２）を満たすように、
定められている液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
【００１５】
同様に、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対して先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加し、前記圧力室に連通されたノズルから前記液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、前記液体の粘度は１０ミリパスカル秒以上であり、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、次式（３）を満たすように、
定められている液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
【００１６】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜印刷システムについて＞
図１に例示した印刷システムは、プリンタ１とコンピュータＣＰとを有する。プリンタ１は液体吐出装置に相当し、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。媒体は、液体が吐出される対象となる対象物である。コンピュータＣＰは、プリンタ１と通信可能に接続されている。プリンタ１に画像を印刷させるため、コンピュータＣＰは、その画像に応じた印刷データをプリンタ１に送信する。
【００１７】
＝＝＝プリンタ１の概要＝＝＝
プリンタ１は、用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、駆動信号生成回路３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、及び、プリンタ側コントローラ６０を有する。
【００１８】
用紙搬送機構１０は、用紙を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構２０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジを所定の移動方向（例えば紙幅方向）に移動させる。駆動信号生成回路３０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、用紙への印刷時にヘッドＨＤのピエゾ素子ＰＺＴ（図２を参照）へ印加されるものであり、図９に一例を示すように、吐出パルスＰＳ（ＰＳ１，ＰＳ２）を含んでいる。ここで、吐出パルスＰＳとは、ヘッドＨＤのノズルＮｚ（図５を参照）から滴状のインクを吐出させるために、ピエゾ素子ＰＺＴに所定の動作を行わせる電位の変化パターンである。駆動信号ＣＯＭが吐出パルスＰＳを含むことから、駆動信号生成回路３０は吐出パルス生成部に相当する。なお、駆動信号生成回路３０の構成や吐出パルスＰＳについては、後で説明する。ヘッドユニット４０は、ヘッドＨＤとヘッド制御部ＨＣとを有する。ヘッドＨＤは、液体状のインクを用紙に向けて吐出させるものであり、液体吐出ヘッドに相当する。ヘッド制御部ＨＣは、プリンタ側コントローラ６０からのヘッド制御信号に基づき、ヘッドＨＤを制御する。検出器群５０は、プリンタ１の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、プリンタ側コントローラ６０に出力される。プリンタ側コントローラ６０は、プリンタ１における全体的な制御を行うものであり、インタフェース部６１とＣＰＵ６２とメモリ６３とを有する。
【００１９】
＝＝＝プリンタ１の要部＝＝＝
＜ヘッドＨＤについて＞
図２は、ヘッドＨＤの圧力室の短手方向の断面図である。図３は、ヘッドＨＤの圧力室の長手方向断面図である。ヘッドＨＤは、流路形成基板４１を有する。この流路形成基板４１は例えばシリコン単結晶基板からなり、隔壁によって複数の圧力室４２が区画されている。各圧力室４２の長手方向における一端部側には、インク（液体の一種）を供給するためのリザーバ４３が、液体供給部の一種であるインク供給路４４を介して連通されている。流路形成基板４１におけるピエゾ素子ＰＺＴ側の表面には振動板４５が設けられ、反対側の表面にはノズルプレート４６が設けられている。ノズルプレート４６には、ノズルＮｚが圧力室４２毎に設けられている。
【００２０】
振動板４５にはヘッドケースＣＡが取り付けられている。ヘッドケースＣＡには、図示しないインクカートリッジからのインクをリザーバ４３に供給するインク供給管が設けられている。また、ヘッドケースＣＡの内部にはピエゾ素子ユニットＰＵが取り付けられている。取り付け状態において、ピエゾ素子ユニットＰＵが有する複数のピエゾ素子ＰＺＴは、各先端が島部４５ａに接着されている。この島部４５ａは、振動板４５上における各圧力室４２に対応する領域に設けられており、ピエゾ素子ＰＺＴの変形によって圧力室４２側に移動したり、反対側に移動したりする。これにより、周辺の振動板４５が変形して圧力室４２の容積を変化させる。
【００２１】
図４で模式的に示すように、圧力室４２及びインク供給路４４は、略直方体状の空間として構成されている。本実施形態において、圧力室４２の長さは１０００μｍであり、高さは８０μｍである。インク供給路４４の長さは６００μｍであり、幅は圧力室４２の幅よりも多少狭く５５μｍである。そして、インク供給路４４の高さは、圧力室４２の高さと同じく８０μｍである。
【００２２】
図５で模式的に示すように、ノズルＮｚは、漏斗状の空間を区画する部分であり、テーパー部とストレート部とを有する。テーパー部は、圧力室４２から遠ざかるにつれて直径が次第に小さくなっている。ストレート部は、圧力室４２とは反対側となるテーパー部の先端に連続して設けられており、円柱状の空間を区画する。本実施形態のノズルＮｚにおいて、テーパー部の直径は、大きな方で８０μｍ、小さい方で２５μｍである。そして、テーパー角度は、２５度である。ストレート部の直径は、テーパー部における小さい側の直径と等しく２５μｍである。また、ストレート部の長さは２０μｍであり、テーパー部とストレート部とをあわせたノズルＮｚの全長は８０μｍである。
【００２３】
図６及び図７に示すように、ピエゾ素子ユニットＰＵは、複数のピエゾ素子ＰＺＴがその幅方向に並設された素子群と、各ピエゾ素子ＰＺＴが方持ち梁の状態で接合される固定基板ＢＰとを有する。ここで、各ピエゾ素子ＰＺＴは、圧電体層と、駆動電極と、共通電極とを積層することにより形成されている。また、素子群は、圧電体層と駆動電極層と共通電極層とを有する板状部材に対し、例えばワイヤソー等によって複数のスリットを形成することで作成されている。
【００２４】
なお、ピエゾ素子ユニットＰＵには、位置決め部が設けられている。この位置決め部は、ピエゾ素子ユニットＰＵをヘッドケースＣＡに組み込む際に、ピエゾ素子ユニットＰＵを高精度に位置決めする。
【００２５】
このようなピエゾ素子ユニットＰＵは、図３に示すように、固定基板ＢＰにおける素子群とは反対側の面がヘッドケースＣＡに接着される。このピエゾ素子ユニットＰＵには、各ピエゾ素子ＰＺＴを動作させるための各種信号を供給するフィルム状の配線基板ＦＰが接続される。
【００２６】
このヘッドＨＤでは、駆動信号ＣＯＭの印加に伴うピエゾ素子ＰＺＴの変形により、振動板４５を介して圧力室４２内のインクに圧力変化を生じさせ、ノズルＮｚからインク滴を吐出させる。前述したように、ピエゾ素子ユニットＰＵは、固定基板ＢＰを介してヘッドケースＣＡに取り付けられている。このため、ピエゾ素子ＰＺＴが収縮すると、振動板４５（島部４５ａ）は、圧力室４２から遠ざかる方向に引っ張られる。これにより、圧力室４２が膨張される。反対に、ピエゾ素子ＰＺＴが伸長すると、振動板４５が圧力室４２側に押される。これにより、圧力室４２が収縮する。圧力室４２内のインクには、圧力室４２の膨張や収縮に起因して圧力変化が生じる。すなわち、圧力室４２の収縮に伴って圧力室４２内のインクは加圧され、圧力室４２の膨張に伴って圧力室４２内のインクは減圧される。
【００２７】
ノズルＮｚからのインクの吐出は、この圧力変化を利用して行われる。このとき、圧力室４２、インク供給路４４、及び、ノズルＮｚは、ヘルムホルツの共鳴器のように機能する。このため、圧力室４２内のインクに加わる圧力の大きさは、ヘルムホルツ周期Ｔｃと呼ばれる固有の周期で変化する。すなわち、インクには圧力振動が生じる。ヘルムホルツ周期Ｔｃは、圧力室４２におけるインク（液体）の固有振動周期とも呼ばれる。
【００２８】
ここで、ヘルムホルツ周期Ｔｃは、一般的には次式（４）で表すことができる。
Ｔｃ＝１／ｆ
ｆ＝１／２π√〔（Ｍｎ＋Ｍｓ）／（Ｍｎ×Ｍｓ×（Ｃｃ＋Ｃｉ））〕…（４）
式（４）において、ＭｎはノズルＮｚのイナータンス、Ｍｓはインク供給路４４のイナータンス、Ｃｃは圧力室４２のコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。）、Ｃｉはインクのコンプライアンス（Ｃｉ＝体積Ｖ／〔密度ρ×音速ｃ2〕）である。
【００２９】
上記式（４）において、イナータンスＭとは、インク流路におけるインクの移動し易さを示し、単位断面積あたりのインクの質量である。そして、インクの密度をρ、流路のインク流れ方向と直交する面の断面積をＳ、流路の長さをＬとしたとき、イナータンスＭは次式（５）で近似して表すことができる。
イナータンスＭ＝（密度ρ×長さＬ）／断面積Ｓ …（５）
この式（５）から、イナータンスが大きいほど、インクは圧力室４２内のインク圧力に応じて移動し難くなり、イナータンスが小さいほど、インクは圧力室４２内の圧力に応じて移動しやすくなることが判る。
【００３０】
このヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力振動により、メニスカスがノズルＮｚ内で周期的に移動する。そして、このヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力変化を利用することで、インクをノズルＮｚから効率よく吐出させることができる。なお、ピエゾ素子ＰＺＴの伸縮状態は駆動電極の電位に応じて定まるので、圧力室４２の容積も駆動電極の電位に応じて定まる。従って、圧力室４２内のインクに対する加圧度合いや減圧度合いは、駆動電極における単位時間あたりの電位変化量で定めることができる。
【００３１】
＜駆動信号生成回路３０について＞
駆動信号生成回路３０は、吐出パルス生成部として機能し、駆動信号ＣＯＭの電位をデジタル値で示すＤＡＣデータに基づき、駆動信号ＣＯＭを生成する。図８に示すように、駆動信号生成回路３０は、ＤＡＣ回路３１と、電圧増幅回路３２と、電流増幅回路３３とを有する。ＤＡＣ回路３１は、デジタルのＤＡＣデータをアナログ信号に変換する。電圧増幅回路３２は、ＤＡＣ回路３１で変換されたアナログ信号の電圧を、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動できるレベルまで増幅する。このプリンタ１では、ＤＡＣ回路３１から出力されるアナログ信号は最大３．３Ｖであるのに対し、電圧増幅回路３２から出力される増幅後のアナログ信号（便宜上、波形信号ともいう。）は最大４２Ｖである。電流増幅回路３３は、電圧増幅回路３２からの波形信号について電流の増幅をし、駆動信号ＣＯＭとして出力する。この電流増幅回路３３は、例えば、プッシュプル接続されたトランジスタ対によって構成される。
【００３２】
＜ヘッド制御部ＨＣについて＞
ヘッド制御部ＨＣは、駆動信号生成回路３０で生成された駆動信号ＣＯＭの必要部分をヘッド制御信号に基づいて選択し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加する。このため、図８に示すように、ヘッド制御部ＨＣは、駆動信号ＣＯＭの供給線の途中に、ピエゾ素子ＰＺＴ毎に設けられた複数のスイッチＳＷを有する。そして、ヘッド制御部ＨＣは、ヘッド制御信号からスイッチ制御信号を生成する。このスイッチ制御信号によって各スイッチＳＷを制御することで、駆動信号ＣＯＭの必要部分（例えば吐出パルスＰＳ）がピエゾ素子ＰＺＴへ印加される。
【００３３】
＜駆動信号ＣＯＭについて＞
次に、駆動信号生成回路３０によって生成される駆動信号ＣＯＭについて説明する。図９は、駆動信号ＣＯＭを説明する図であり、縦軸は駆動信号ＣＯＭの電圧を示し、横軸は時間を示す。なお、この実施形態では、駆動信号生成回路３０がグランド電位を基準とする電圧の駆動信号ＣＯＭを生成し、ピエゾ素子ＰＺＴの共通電極がグランド電位に定められている。このため、駆動信号ＣＯＭの電圧は、駆動信号ＣＯＭで定められる駆動電極の電位を示す。
【００３４】
この図に示すように、駆動信号ＣＯＭには吐出パルスＰＳ（ＰＳ１，ＰＳ２）が含まれている。この駆動信号ＣＯＭは駆動電極に印加される。これにより、固定電位とされた共通電極との間に、吐出パルスＰＳの波形（電位の変化パターンに相当する。）に応じた電位差が生じる。その結果、ピエゾ素子ＰＺＴは波形に応じて伸縮し、圧力室４２の容積を変化させる。
【００３５】
各吐出パルスＰＳは台形波によって構成されている。このような台形波の吐出パルスＰＳをピエゾ素子ＰＺＴに印加すると、最低電位に対応する最小容積から、最高電位に対応する最大容積まで膨張する。その後、再び最小容積まで収縮する。そして、最大容積から最小容積に収縮する際に、圧力室４２内のインクが加圧され、ノズルＮｚから滴状のインク（インク滴）が吐出される。
【００３６】
図９に例示した各吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２において、最低電圧から最高電圧まで変化する部分が圧力室４２内のインクを減圧させる減圧部分Ｐ１に相当し、最高電圧から最低電圧まで変化する部分が、インクを吐出させるためにインクを加圧させる加圧部分Ｐ３に相当する。また、最高電圧で一定の部分が、減圧部分Ｐ１の印加終了タイミングにおけるピエゾ素子ＰＺＴの状態を維持する維持部分Ｐ２に相当する。従って、この吐出パルスＰＳでは、インク滴の吐出後においてメニスカスの過度な往復移動を抑制するための部分（制振部分ともいう）を有していない。そして、制振部分を有さないことから、吐出パルスＰＳの生成に必要な期間をその分短くでき、インク滴を高い周波数で吐出させることができる。
【００３７】
これらの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２において、減圧部分Ｐ１の生成期間は２．５μｓ、維持部分Ｐ２の生成期間は３．０μｓであり、加圧部分Ｐ３の生成期間は２．０μｓである。なお、各吐出パルスＰＳが有する各部分Ｐ１〜Ｐ３の生成期間、最低電圧、最高電圧は、吐出対象となるインク（液体）の種類、必要とされるインク滴の飛行速度、インク滴における尾の部分の長さ等によって適宜調整される。駆動信号生成回路３０は、先の吐出パルスＰＳ１に続いて最低電圧で一定の部分Ｐ４を生成する。この部分Ｐ４は、後の吐出パルスＰＳ２の生成開始までの期間Ｔ４に亘って生成され、接続部分に相当する。従って、部分Ｐ４の生成期間は、先の吐出パルスＰＳ１の印加終了から後の吐出パルスＰＳ２の印加開始までの期間に相当する。また、駆動信号生成回路３０は、後の吐出パルスＰＳ２に続いて最低電圧で一定の部分Ｐ５を生成する。この部分は、次の繰り返し周期Ｔが開始されるまで生成される。そして、駆動信号生成回路３０は、これらの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２を含んだ駆動信号ＣＯＭを、繰り返し周期Ｔ毎に繰り返し生成する。
【００３８】
ところで、粘度が１０ミリパスカル秒以上の高粘度インクを上記の駆動信号ＣＯＭで吐出させる場合、先後の吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２の間隔を制約なしに定めてしまうと、インク滴の吐出が不安定になってしまうという問題があった。そこで、このプリンタ１では、先の吐出パルスＰＳ１（先行吐出パルスに相当する）の生成終了から後の吐出パルスＰＳ２（後行吐出パルスに相当する）の生成開始までの波形間隔（期間Ａに相当する。）が次の式（１）や式（２）を満たすように、これらの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２を生成するようにした。
【００３９】
図１０は、先の吐出パルスＰＳ１の生成終了から後の吐出パルスＰＳ２の生成開始までの波形間隔（期間Ｔ４）と、後の吐出パルスＰＳ２で吐出されたインク滴の飛行速度の関係を説明するグラフである。図１０において、縦軸は後の吐出パルスＰＳ２で吐出されたインク滴の飛行速度であり、横軸は波形間隔である。また、図１１は、図１０のグラフの基となった測定データである。
【００４０】
これらの図から、後の吐出パルスＰＳ２で吐出されたインク滴の飛行速度は、周期的に変化することが判る。例えば、波形間隔が１．７μｓのときの飛行速度は、１０．６６１ｍ／ｓと最も速い。従って、測定に用いたヘッドＨＤでは、Ｘｖｍａｘ＝１．７となる。このヘッドＨＤのヘルムホルツ周期Ｔｃは９μｓである。そして、１．７μｓから波形間隔が広がるにつれて速度が次第に遅くなり、波形間隔が５．２μｓのときの飛行速度は４．３７４ｍ／ｓと最も遅くなる。これに対し、５．２μｓから波形間隔が広がるにつれて速度が次第に速くなり、波形間隔が９．２μｓのときの飛行速度は９．４９６ｍ／ｓになる。
【００４１】
このようなインク滴の飛行速度の変化は、先の吐出パルスＰＳ１の印加によって圧力室４２内のインクに生じた圧力振動（インク滴吐出後の残留振動）によるものと考えられる。このため、インク滴の飛行速度はヘルムホルツ周期Ｔｃで変化をする。
【００４２】
そして、上記の式（１）は、図１０に符号Ｘ１で示す範囲を示し、式（２）は、図１０に符号Ｘ２及びＸ３で示す範囲を示している。ここで、９／２０Ｔｃ（ｎ＝０）は１／２Ｔｃよりも１／２０Ｔｃだけ早いタイミングを意味し、１１／２０Ｔｃ（ｎ＝１）は１／２Ｔｃよりも１／２０Ｔｃだけ遅いタイミングを意味し、１９／２０Ｔｃ（ｎ＝１）はＴｃよりも１／２０Ｔｃだけ早いタイミングを意味する。
【００４３】
図１０から判るように、このプリンタ１では、インク滴の速度変化がヘルムホルツ周期Ｔｃで生じることに着目し、速度のピークタイミングやボトムタイミングから±１／２０Ｔｃ以上ずれるように、波形間隔を設定している。これにより、インク滴を安定的に吐出させることができる。
【００４４】
＜評価結果について＞
図１２は、インク滴の吐出安定性の評価結果を示す図である。この評価では３種類のヘッドＨＤを用いている。すなわち、ヘッドＡは、ヘルムホルツ周期Ｔｃが７．８μｓであり、２発目のインク滴が最も速くなる波形間隔Ｘｖｍａｘが１．４μｓのヘッドＨＤである。ヘッドＢは、ヘルムホルツ周期Ｔｃが８．３μｓであり、波形間隔Ｘｖｍａｘが１．５μｓのヘッドＨＤである。ヘッドＣは、ヘルムホルツ周期Ｔｃが９μｓであり、波形間隔Ｘｖｍａｘが１．７μｓのヘッドＨＤである。
【００４５】
評価結果に関し、記号◎は、インク滴が理想的な状態で吐出されていることを示している。記号○は、インク滴がまっすぐ吐出されていることを示している。記号△は、インク滴の尾の部分について、人が気づく程度に曲がっていることを示している。記号×は、インク滴が吐出されないことを意味している。そして、記号◎若しくは記号○の評価結果であれば、インク滴が安定的に吐出されていると判断する。一方、記号△若しくは記号×の評価結果であれば、インク滴は安定的に吐出されていないと判断する。
【００４６】
ヘッドＡに関し、波形間隔が０．１μｓ〜０．９μｓにおける評価は○である。ヘッドＡのヘルムホルツ周期Ｔｃは７．８μｓであり、Ｘｖｍａｘは１．４μｓである。この場合、Ｘｖｍａｘ−１／２０Ｔｃは約１．０μｓになる。なお、図１２の評価結果において、波形間隔１．０μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＡは、上記式（１）で規定される範囲を満たしているといえる。
【００４７】
また、波形間隔が１．９μｓ〜４．６μｓにおける評価は○若しくは◎である。すなわち、波形間隔が１．９μｓ〜２．５μｓ、及び、３．７μｓ〜４．６μｓの評価は○であり、波形間隔が２．６μｓ〜３．６μｓの評価は◎である。ここで、ヘッドＡにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１／２０Ｔｃは約１．８μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃは約４．９μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔４．６μｓ〜４．９μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＡは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝０の場合の範囲を満たしているといえる。
【００４８】
また、波形間隔が５．９μｓ〜８．６μｓにおける評価は○である。ここで、ヘッドＡにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは約５．７μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃは約８．８μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔５．７μｓ〜５．８μｓ、及び、８．７μｓ〜８．８μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＡは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝１の場合の範囲を満たしているといえる。
【００４９】
ヘッドＢに関し、波形間隔が０．１μｓ〜１．１μｓにおける評価は○である。ヘッドＢのヘルムホルツ周期Ｔｃは８．３μｓであり、Ｘｖｍａｘは１．５μｓである。この場合、Ｘｖｍａｘ−１／２０Ｔｃは約１．１μｓになる。従って、ヘッドＢは、上記式（１）で規定される範囲を満たしているといえる。
【００５０】
また、波形間隔が２．１μｓ〜４．９μｓにおける評価は○若しくは◎である。すなわち、波形間隔が２．１μｓ〜２．７μｓ、及び、３．９μｓ〜４．９μｓの評価は○であり、波形間隔が２．８μｓ〜３．８μｓの評価は◎である。ここで、ヘッドＢにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１／２０Ｔｃは約１．９μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃは約５．１μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔１．９μｓ〜２．０μｓ、及び、５．０μｓ〜５．１μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＢは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝０の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５１】
また、波形間隔が６．４μｓ〜９．１μｓにおける評価は○である。ここで、ヘッドＢにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは約６．１μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃは約９．４μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔６．１μｓ〜６．３μｓ、及び、９．２μｓ〜９．３μｓの評価は△であり、９．４μｓの評価は×であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＢは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝１の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５２】
ヘッドＣに関し、波形間隔が０．１μｓ〜１．３μｓにおける評価は○である。ヘッドＣのヘルムホルツ周期Ｔｃは９μｓであり、Ｘｖｍａｘは１．７μｓである。この場合、Ｘｖｍａｘ−１／２０Ｔｃは約１．３μｓになる。従って、ヘッドＢは、上記式（１）で規定される範囲を満たしているといえる。
【００５３】
また、波形間隔が２．３μｓ〜５．３μｓにおける評価は○若しくは◎である。すなわち、波形間隔が２．３μｓ〜２．９μｓ、及び、４．１μｓ〜５．３μｓの評価は○であり、波形間隔が３．０μｓ〜４．０μｓの評価は◎である。ここで、ヘッドＣにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１／２０Ｔｃは約２．２μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃは約５．８μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔２．２μｓ、及び、５．４μｓ〜５．７μｓの評価は△であり、５．８μｓの評価は×であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＣは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝０の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５４】
また、波形間隔が６．８μｓ〜１０．０μｓにおける評価は○である。ここで、ヘッドＣにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは約６．７μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃは約１０．３μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔６．７μｓ、及び、１０．１μｓ〜１０．２μｓの評価は△であり、１０．３μｓの評価は×であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＣは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝１の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５５】
＜考察＞
ここで、インク滴の吐出が安定化した理由について考察する。図１３は、先の吐出パルスＰＳ１をピエゾ素子ＰＺＴへ印加した際のメニスカスの動きを説明する図である。図１３において縦軸は、メニスカスの動きをインク量で示している。すなわち、０ｎｇは、定常状態のメニスカスを示している。そして、インク量がプラス方向に増える程、メニスカスが吐出方向へ押し出されていることを示している。反対に、インク量がマイナス方向に増える程、メニスカスが圧力室４２の方向へ引き込まれていることを示している。また、横軸は、先の吐出パルスＰＳ１の印加開始からの経過時間である。
【００５６】
従って、この図１３より、メニスカスが次のように動いていることが判る。まず、減圧部分Ｐ１のピエゾ素子ＰＺＴへの印加により、定常状態にあるメニスカスが圧力室４２側へ大きく引き込まれる。メニスカスの圧力室４２側への移動は、維持部分Ｐ２がピエゾ素子ＰＺＴへ印加されている期間も係属する。その後、メニスカスは、符号Ｙ１で示す期間で移動方向を反転している。このタイミングにあわせて加圧部分Ｐ３がピエゾ素子ＰＺＴに印加される。これに伴い、メニスカスは、吐出方向へ急速に移動する。加圧部分Ｐ３の印加後、符号Ｙ２で示す期間でメニスカスの先端部分の一部がちぎれ、インク滴として吐出される。また、メニスカスの残りの部分は、吐出の反動で圧力室４２側に急速に戻る。
【００５７】
ここで、Ｘｖｍａｘ±１／２０Ｔｃは、図１３に符号Ｙ３で示す期間、言い換えれば、インク滴の吐出直後における一定期間といえる。この期間Ｙ３を除いた理由は、この期間Ｙ３で後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加すると、メニスカスを過度に移動させることになるからである。また、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃ，Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは、図１３に符号Ｙ４で示す期間、言い換えれば、圧力室４２側に戻ったメニスカスが吐出方向へ反転する前後の一定期間といえる。この期間Ｙ４を除いた理由は、この期間Ｙ４で後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加すると、メニスカスを十分に引き込むことができないからである。この点は、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃ，Ｘｖｍａｘ＋２１／２０Ｔｃ、すなわち期間Ｙ５についても同様である。
【００５８】
また、波形間隔が０μｓからＸｖｍａｘ−１／２０Ｔｃの期間で、後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加するとインク滴の吐出が安定した理由について考察すると、メニスカスの根元部分が太いままで先端部分を自然な途切れに任せて吐出させた場合、先端部分が切れるまでの過程で、インク滴の後行部から先行部に対して進行方向外の力が働き進行方向がずれてしまう可能性がある。この点、先端部分が切れる前に後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加すると、圧力室４２側からの引き込み力がメニスカスの根元部分に作用し、この部分を圧力室４２側へ移動させる。その結果、インク滴の吐出を安定化できると考えられる。
【００５９】
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
前述した実施形態は、主として、液体吐出装置としてのプリンタ１を有する印刷システムについて記載されているが、その中には、液体吐出方法や液体吐出システムの開示が含まれている。また、液体吐出ヘッドや液体吐出ヘッドの制御方法の開示も含まれている。また、この実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００６０】
＜駆動信号ＣＯＭについて＞
前述の実施形態では、ドットサイズについては何等考慮していなかったが、先行の吐出パルスＰＳと後行の吐出パルスＰＳとで大ドットを形成する場合（或る目標吐出量のインク滴を吐出させるべく、先行吐出パルス及び後行吐出パルスによってピエゾ素子ＰＺＴを動作させる場合）には、波形間隔が、次式（３）を満たすよう、
先行吐出パルスと後行吐出パルスとを生成することが好ましい。
【００６１】
＜吐出動作をする素子について＞
このプリンタ１では、インクを吐出させるための動作をする素子として、ピエゾ素子ＰＺＴを用いている。ここで、吐出動作をする素子は、前述したピエゾ素子ＰＺＴに限定されるものではない。印加された電位に応じて動作をし、圧力室４２内の液体に圧力変化を与える素子であればよい。例えば、磁歪素子であってもよい。そして、この素子として、前述の実施形態のようにピエゾ素子ＰＺＴを用いた場合には、圧力室４２の容積を吐出パルスＰＳの電圧に基づいて精度良く制御できる。すなわち、圧力室４２内のインクに与える圧力をきめ細かに制御できる。
【００６２】
＜インクの粘度について＞
インクの粘度の上限値は、インクを滴状にしてノズルＮｚから吐出できる粘度に定められる。例えば、３０ミリパスカル秒に定められる。
【００６３】
＜他の応用例について＞
また、前述の実施形態では、液体吐出装置としてプリンタ１が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】印刷システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】ヘッドユニットの断面図である。
【図３】ヘッドユニットの他の断面図である。
【図４】ヘッドの構造を模式的に説明する図である。
【図５】ノズルの形状を説明する図である。
【図６】ピエゾ素子ユニットの斜視図である。
【図７】図７Ａは、ピエゾ素子ユニットの平面図である。図７Ｂは、ピエゾ素子ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図８】駆動信号生成回路等の構成を説明するブロック図である。
【図９】駆動信号の一例を説明するための図である。
【図１０】先の吐出パルスの生成終了から後の吐出パルスの生成開始までの波形間隔（期間Ａ）と、後の吐出パルスで吐出されたインク滴の飛行速度の関係を説明するグラフである。
【図１１】図１０のグラフの基となった測定データである。
【図１２】インク滴の吐出安定性の評価結果を示す図である。
【図１３】先の吐出パルスをピエゾ素子へ印加した際のメニスカスの動きを説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ プリンタ，１０ 用紙搬送機構，２０ キャリッジ移動機構，
３０ 駆動信号生成回路，３１ ＤＡＣ回路，３２ 電圧増幅回路，
３３ 電流増幅回路，４０ ヘッドユニット，４１ 流路形成基板，
４２ 圧力室，４３ リザーバ，４４ インク供給路，
４５ 振動板，４５ａ 島部，４６ ノズルプレート，
５０ 検出器群，６０ プリンタ側コントローラ，
６１ インタフェース部，６２ ＣＰＵ，６３ メモリ，
ＣＰ コンピュータ，ＣＯＭ 駆動信号，ＰＳ 吐出パルス，
ＰＳ１ 先の吐出パルス，ＰＳ２ 後の吐出パルス，
Ｐ１ 減圧部分，Ｐ２ 維持部分，Ｐ３ 加圧部分，ＨＤ ヘッド，
ＣＡ ヘッドケース，ＰＵ ピエゾ素子ユニット，
ＰＺＴ ピエゾ素子，ＢＰ 固定基板，Ｎｚ ノズル，
ＦＰ 配線基板，ＨＣ ヘッド制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置、及び、液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタに代表される液体吐出装置が知られている。従来の液体吐出装置では、粘度が水と同程度である液体、すなわち粘度が１ミリパスカル秒程度の液体を吐出させていた。この場合、液体の吐出後におけるメニスカス（ノズルで露出しているインクの自由表面）の過度な振動を早期に収束させるべく、制振要素を有する吐出パルスが用いられていた（特許文献１を参照）。この吐出パルスは、圧力室を膨張させる引き込み工程と、圧力室を収縮させて液体滴を吐出させる吐出工程と、圧力室を再度膨張させる制振工程とを、ピエゾ素子に行わせる。
【特許文献１】特開２００３−３２６７１６号公報（図７，図１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、インクジェットプリンタの技術を応用して、従来用いられている液体よりも高い粘度の液体（便宜上、高粘度液体ともいう。）を吐出させる試みがなされている。高粘度液体を従来の吐出パルスを用いて吐出させた場合、最初の膨張を中間電位から開始せざるを得ず、最初の膨張時における容積が十分に確保できなかった。
そこで、高粘度液体の吐出に、台形波の吐出パルスを用いることが考えられる。しかし、台形波の吐出パルスを用いた場合、先後の吐出パルスの間隔を制約なしに定めてしまうと、液体滴の吐出が不安定になってしまうという問題があった。
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、高粘度液体の吐出を安定化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するための主たる発明は、
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（１）を満たすように、
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置である。
【０００５】
本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。
【０００７】
すなわち、ノズルに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部とを備え、前記吐出パルス生成部は、先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが次式（１）を満たすように、
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する液体吐出装置を実現できることが明らかにされる。
【０００８】
なお、Ｘｖｍａｘは、先の吐出パルスの印加終了から後の吐出パルスの印加開始までの時間間隔であって、後の吐出パルスによる液体滴の飛行速度が最も高くなる時間間隔である。また、Ｔｃは、ヘルムホルツ周期（圧力室における液体の固有振動周期）である。
このような液体吐出装置によれば、液体滴の吐出を安定化できる。
【０００９】
また、ノズルに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部とを備え、前記吐出パルス生成部は、先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（２）を満たすように、
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する液体吐出装置を実現できることも明らかにされる。
なお、ｎは０又は１である。
このような液体吐出装置によれば、液体滴の吐出を安定化できる。
【００１０】
また、ノズルに連通された圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部とを備え、前記吐出パルス生成部は、或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、先行吐出パルス及び後行吐出パルスによって前記素子を動作させる場合に、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（３）を満たすよう、
前記先行吐出パルスと後行吐出パルスとを生成する液体吐出装置を実現できることも明らかにされる。
このような液体吐出装置によれば、目標吐出量の液体を先行吐出パルスと後行吐出パルスとを用いて吐出させる場合に、液体滴の吐出を安定化できる。
【００１１】
かかる液体吐出装置であって、前記先行吐出パルスは、台形波によって構成され、前記後行吐出パルスは、前記先行吐出パルスと電位変化パターンが同じ台形波によって構成されていることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、液体滴の吐出を安定化できる。
【００１２】
かかる液体吐出装置であって、前記素子は、印加された吐出パルスの電位に応じて変形することで前記圧力室の容積を変化させ、前記液体に圧力変化を与えるピエゾ素子であることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、前記液体に与える圧力をきめ細かに制御できる。
【００１３】
また、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、前記液体の粘度は１０ミリパスカル秒以上であり、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、次式（１）を満たすように、
定められている液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
【００１４】
同様に、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、前記液体の粘度は１０ミリパスカル秒以上であり、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、次式（２）を満たすように、
定められている液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
【００１５】
同様に、次の液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対して先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加し、前記圧力室に連通されたノズルから前記液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、前記液体の粘度は１０ミリパスカル秒以上であり、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、次式（３）を満たすように、
定められている液体吐出方法を実現できることも明らかにされる。
【００１６】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜印刷システムについて＞
図１に例示した印刷システムは、プリンタ１とコンピュータＣＰとを有する。プリンタ１は液体吐出装置に相当し、用紙、布、フィルム等の媒体に向けて、液体の一種であるインクを吐出する。媒体は、液体が吐出される対象となる対象物である。コンピュータＣＰは、プリンタ１と通信可能に接続されている。プリンタ１に画像を印刷させるため、コンピュータＣＰは、その画像に応じた印刷データをプリンタ１に送信する。
【００１７】
＝＝＝プリンタ１の概要＝＝＝
プリンタ１は、用紙搬送機構１０、キャリッジ移動機構２０、駆動信号生成回路３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、及び、プリンタ側コントローラ６０を有する。
【００１８】
用紙搬送機構１０は、用紙を搬送方向に搬送させる。キャリッジ移動機構２０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジを所定の移動方向（例えば紙幅方向）に移動させる。駆動信号生成回路３０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、用紙への印刷時にヘッドＨＤのピエゾ素子ＰＺＴ（図２を参照）へ印加されるものであり、図９に一例を示すように、吐出パルスＰＳ（ＰＳ１，ＰＳ２）を含んでいる。ここで、吐出パルスＰＳとは、ヘッドＨＤのノズルＮｚ（図５を参照）から滴状のインクを吐出させるために、ピエゾ素子ＰＺＴに所定の動作を行わせる電位の変化パターンである。駆動信号ＣＯＭが吐出パルスＰＳを含むことから、駆動信号生成回路３０は吐出パルス生成部に相当する。なお、駆動信号生成回路３０の構成や吐出パルスＰＳについては、後で説明する。ヘッドユニット４０は、ヘッドＨＤとヘッド制御部ＨＣとを有する。ヘッドＨＤは、液体状のインクを用紙に向けて吐出させるものであり、液体吐出ヘッドに相当する。ヘッド制御部ＨＣは、プリンタ側コントローラ６０からのヘッド制御信号に基づき、ヘッドＨＤを制御する。検出器群５０は、プリンタ１の状況を監視する複数の検出器によって構成される。これらの検出器による検出結果は、プリンタ側コントローラ６０に出力される。プリンタ側コントローラ６０は、プリンタ１における全体的な制御を行うものであり、インタフェース部６１とＣＰＵ６２とメモリ６３とを有する。
【００１９】
＝＝＝プリンタ１の要部＝＝＝
＜ヘッドＨＤについて＞
図２は、ヘッドＨＤの圧力室の短手方向の断面図である。図３は、ヘッドＨＤの圧力室の長手方向断面図である。ヘッドＨＤは、流路形成基板４１を有する。この流路形成基板４１は例えばシリコン単結晶基板からなり、隔壁によって複数の圧力室４２が区画されている。各圧力室４２の長手方向における一端部側には、インク（液体の一種）を供給するためのリザーバ４３が、液体供給部の一種であるインク供給路４４を介して連通されている。流路形成基板４１におけるピエゾ素子ＰＺＴ側の表面には振動板４５が設けられ、反対側の表面にはノズルプレート４６が設けられている。ノズルプレート４６には、ノズルＮｚが圧力室４２毎に設けられている。
【００２０】
振動板４５にはヘッドケースＣＡが取り付けられている。ヘッドケースＣＡには、図示しないインクカートリッジからのインクをリザーバ４３に供給するインク供給管が設けられている。また、ヘッドケースＣＡの内部にはピエゾ素子ユニットＰＵが取り付けられている。取り付け状態において、ピエゾ素子ユニットＰＵが有する複数のピエゾ素子ＰＺＴは、各先端が島部４５ａに接着されている。この島部４５ａは、振動板４５上における各圧力室４２に対応する領域に設けられており、ピエゾ素子ＰＺＴの変形によって圧力室４２側に移動したり、反対側に移動したりする。これにより、周辺の振動板４５が変形して圧力室４２の容積を変化させる。
【００２１】
図４で模式的に示すように、圧力室４２及びインク供給路４４は、略直方体状の空間として構成されている。本実施形態において、圧力室４２の長さは１０００μｍであり、高さは８０μｍである。インク供給路４４の長さは６００μｍであり、幅は圧力室４２の幅よりも多少狭く５５μｍである。そして、インク供給路４４の高さは、圧力室４２の高さと同じく８０μｍである。
【００２２】
図５で模式的に示すように、ノズルＮｚは、漏斗状の空間を区画する部分であり、テーパー部とストレート部とを有する。テーパー部は、圧力室４２から遠ざかるにつれて直径が次第に小さくなっている。ストレート部は、圧力室４２とは反対側となるテーパー部の先端に連続して設けられており、円柱状の空間を区画する。本実施形態のノズルＮｚにおいて、テーパー部の直径は、大きな方で８０μｍ、小さい方で２５μｍである。そして、テーパー角度は、２５度である。ストレート部の直径は、テーパー部における小さい側の直径と等しく２５μｍである。また、ストレート部の長さは２０μｍであり、テーパー部とストレート部とをあわせたノズルＮｚの全長は８０μｍである。
【００２３】
図６及び図７に示すように、ピエゾ素子ユニットＰＵは、複数のピエゾ素子ＰＺＴがその幅方向に並設された素子群と、各ピエゾ素子ＰＺＴが方持ち梁の状態で接合される固定基板ＢＰとを有する。ここで、各ピエゾ素子ＰＺＴは、圧電体層と、駆動電極と、共通電極とを積層することにより形成されている。また、素子群は、圧電体層と駆動電極層と共通電極層とを有する板状部材に対し、例えばワイヤソー等によって複数のスリットを形成することで作成されている。
【００２４】
なお、ピエゾ素子ユニットＰＵには、位置決め部が設けられている。この位置決め部は、ピエゾ素子ユニットＰＵをヘッドケースＣＡに組み込む際に、ピエゾ素子ユニットＰＵを高精度に位置決めする。
【００２５】
このようなピエゾ素子ユニットＰＵは、図３に示すように、固定基板ＢＰにおける素子群とは反対側の面がヘッドケースＣＡに接着される。このピエゾ素子ユニットＰＵには、各ピエゾ素子ＰＺＴを動作させるための各種信号を供給するフィルム状の配線基板ＦＰが接続される。
【００２６】
このヘッドＨＤでは、駆動信号ＣＯＭの印加に伴うピエゾ素子ＰＺＴの変形により、振動板４５を介して圧力室４２内のインクに圧力変化を生じさせ、ノズルＮｚからインク滴を吐出させる。前述したように、ピエゾ素子ユニットＰＵは、固定基板ＢＰを介してヘッドケースＣＡに取り付けられている。このため、ピエゾ素子ＰＺＴが収縮すると、振動板４５（島部４５ａ）は、圧力室４２から遠ざかる方向に引っ張られる。これにより、圧力室４２が膨張される。反対に、ピエゾ素子ＰＺＴが伸長すると、振動板４５が圧力室４２側に押される。これにより、圧力室４２が収縮する。圧力室４２内のインクには、圧力室４２の膨張や収縮に起因して圧力変化が生じる。すなわち、圧力室４２の収縮に伴って圧力室４２内のインクは加圧され、圧力室４２の膨張に伴って圧力室４２内のインクは減圧される。
【００２７】
ノズルＮｚからのインクの吐出は、この圧力変化を利用して行われる。このとき、圧力室４２、インク供給路４４、及び、ノズルＮｚは、ヘルムホルツの共鳴器のように機能する。このため、圧力室４２内のインクに加わる圧力の大きさは、ヘルムホルツ周期Ｔｃと呼ばれる固有の周期で変化する。すなわち、インクには圧力振動が生じる。ヘルムホルツ周期Ｔｃは、圧力室４２におけるインク（液体）の固有振動周期とも呼ばれる。
【００２８】
ここで、ヘルムホルツ周期Ｔｃは、一般的には次式（４）で表すことができる。
Ｔｃ＝１／ｆ
ｆ＝１／２π√〔（Ｍｎ＋Ｍｓ）／（Ｍｎ×Ｍｓ×（Ｃｃ＋Ｃｉ））〕…（４）
式（４）において、ＭｎはノズルＮｚのイナータンス、Ｍｓはインク供給路４４のイナータンス、Ｃｃは圧力室４２のコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。）、Ｃｉはインクのコンプライアンス（Ｃｉ＝体積Ｖ／〔密度ρ×音速ｃ2〕）である。
【００２９】
上記式（４）において、イナータンスＭとは、インク流路におけるインクの移動し易さを示し、単位断面積あたりのインクの質量である。そして、インクの密度をρ、流路のインク流れ方向と直交する面の断面積をＳ、流路の長さをＬとしたとき、イナータンスＭは次式（５）で近似して表すことができる。
イナータンスＭ＝（密度ρ×長さＬ）／断面積Ｓ …（５）
この式（５）から、イナータンスが大きいほど、インクは圧力室４２内のインク圧力に応じて移動し難くなり、イナータンスが小さいほど、インクは圧力室４２内の圧力に応じて移動しやすくなることが判る。
【００３０】
このヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力振動により、メニスカスがノズルＮｚ内で周期的に移動する。そして、このヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力変化を利用することで、インクをノズルＮｚから効率よく吐出させることができる。なお、ピエゾ素子ＰＺＴの伸縮状態は駆動電極の電位に応じて定まるので、圧力室４２の容積も駆動電極の電位に応じて定まる。従って、圧力室４２内のインクに対する加圧度合いや減圧度合いは、駆動電極における単位時間あたりの電位変化量で定めることができる。
【００３１】
＜駆動信号生成回路３０について＞
駆動信号生成回路３０は、吐出パルス生成部として機能し、駆動信号ＣＯＭの電位をデジタル値で示すＤＡＣデータに基づき、駆動信号ＣＯＭを生成する。図８に示すように、駆動信号生成回路３０は、ＤＡＣ回路３１と、電圧増幅回路３２と、電流増幅回路３３とを有する。ＤＡＣ回路３１は、デジタルのＤＡＣデータをアナログ信号に変換する。電圧増幅回路３２は、ＤＡＣ回路３１で変換されたアナログ信号の電圧を、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動できるレベルまで増幅する。このプリンタ１では、ＤＡＣ回路３１から出力されるアナログ信号は最大３．３Ｖであるのに対し、電圧増幅回路３２から出力される増幅後のアナログ信号（便宜上、波形信号ともいう。）は最大４２Ｖである。電流増幅回路３３は、電圧増幅回路３２からの波形信号について電流の増幅をし、駆動信号ＣＯＭとして出力する。この電流増幅回路３３は、例えば、プッシュプル接続されたトランジスタ対によって構成される。
【００３２】
＜ヘッド制御部ＨＣについて＞
ヘッド制御部ＨＣは、駆動信号生成回路３０で生成された駆動信号ＣＯＭの必要部分をヘッド制御信号に基づいて選択し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加する。このため、図８に示すように、ヘッド制御部ＨＣは、駆動信号ＣＯＭの供給線の途中に、ピエゾ素子ＰＺＴ毎に設けられた複数のスイッチＳＷを有する。そして、ヘッド制御部ＨＣは、ヘッド制御信号からスイッチ制御信号を生成する。このスイッチ制御信号によって各スイッチＳＷを制御することで、駆動信号ＣＯＭの必要部分（例えば吐出パルスＰＳ）がピエゾ素子ＰＺＴへ印加される。
【００３３】
＜駆動信号ＣＯＭについて＞
次に、駆動信号生成回路３０によって生成される駆動信号ＣＯＭについて説明する。図９は、駆動信号ＣＯＭを説明する図であり、縦軸は駆動信号ＣＯＭの電圧を示し、横軸は時間を示す。なお、この実施形態では、駆動信号生成回路３０がグランド電位を基準とする電圧の駆動信号ＣＯＭを生成し、ピエゾ素子ＰＺＴの共通電極がグランド電位に定められている。このため、駆動信号ＣＯＭの電圧は、駆動信号ＣＯＭで定められる駆動電極の電位を示す。
【００３４】
この図に示すように、駆動信号ＣＯＭには吐出パルスＰＳ（ＰＳ１，ＰＳ２）が含まれている。この駆動信号ＣＯＭは駆動電極に印加される。これにより、固定電位とされた共通電極との間に、吐出パルスＰＳの波形（電位の変化パターンに相当する。）に応じた電位差が生じる。その結果、ピエゾ素子ＰＺＴは波形に応じて伸縮し、圧力室４２の容積を変化させる。
【００３５】
各吐出パルスＰＳは台形波によって構成されている。このような台形波の吐出パルスＰＳをピエゾ素子ＰＺＴに印加すると、最低電位に対応する最小容積から、最高電位に対応する最大容積まで膨張する。その後、再び最小容積まで収縮する。そして、最大容積から最小容積に収縮する際に、圧力室４２内のインクが加圧され、ノズルＮｚから滴状のインク（インク滴）が吐出される。
【００３６】
図９に例示した各吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２において、最低電圧から最高電圧まで変化する部分が圧力室４２内のインクを減圧させる減圧部分Ｐ１に相当し、最高電圧から最低電圧まで変化する部分が、インクを吐出させるためにインクを加圧させる加圧部分Ｐ３に相当する。また、最高電圧で一定の部分が、減圧部分Ｐ１の印加終了タイミングにおけるピエゾ素子ＰＺＴの状態を維持する維持部分Ｐ２に相当する。従って、この吐出パルスＰＳでは、インク滴の吐出後においてメニスカスの過度な往復移動を抑制するための部分（制振部分ともいう）を有していない。そして、制振部分を有さないことから、吐出パルスＰＳの生成に必要な期間をその分短くでき、インク滴を高い周波数で吐出させることができる。
【００３７】
これらの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２において、減圧部分Ｐ１の生成期間は２．５μｓ、維持部分Ｐ２の生成期間は３．０μｓであり、加圧部分Ｐ３の生成期間は２．０μｓである。なお、各吐出パルスＰＳが有する各部分Ｐ１〜Ｐ３の生成期間、最低電圧、最高電圧は、吐出対象となるインク（液体）の種類、必要とされるインク滴の飛行速度、インク滴における尾の部分の長さ等によって適宜調整される。駆動信号生成回路３０は、先の吐出パルスＰＳ１に続いて最低電圧で一定の部分Ｐ４を生成する。この部分Ｐ４は、後の吐出パルスＰＳ２の生成開始までの期間Ｔ４に亘って生成され、接続部分に相当する。従って、部分Ｐ４の生成期間は、先の吐出パルスＰＳ１の印加終了から後の吐出パルスＰＳ２の印加開始までの期間に相当する。また、駆動信号生成回路３０は、後の吐出パルスＰＳ２に続いて最低電圧で一定の部分Ｐ５を生成する。この部分は、次の繰り返し周期Ｔが開始されるまで生成される。そして、駆動信号生成回路３０は、これらの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２を含んだ駆動信号ＣＯＭを、繰り返し周期Ｔ毎に繰り返し生成する。
【００３８】
ところで、粘度が１０ミリパスカル秒以上の高粘度インクを上記の駆動信号ＣＯＭで吐出させる場合、先後の吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２の間隔を制約なしに定めてしまうと、インク滴の吐出が不安定になってしまうという問題があった。そこで、このプリンタ１では、先の吐出パルスＰＳ１（先行吐出パルスに相当する）の生成終了から後の吐出パルスＰＳ２（後行吐出パルスに相当する）の生成開始までの波形間隔（期間Ａに相当する。）が次の式（１）や式（２）を満たすように、これらの吐出パルスＰＳ１，ＰＳ２を生成するようにした。
【００３９】
図１０は、先の吐出パルスＰＳ１の生成終了から後の吐出パルスＰＳ２の生成開始までの波形間隔（期間Ｔ４）と、後の吐出パルスＰＳ２で吐出されたインク滴の飛行速度の関係を説明するグラフである。図１０において、縦軸は後の吐出パルスＰＳ２で吐出されたインク滴の飛行速度であり、横軸は波形間隔である。また、図１１は、図１０のグラフの基となった測定データである。
【００４０】
これらの図から、後の吐出パルスＰＳ２で吐出されたインク滴の飛行速度は、周期的に変化することが判る。例えば、波形間隔が１．７μｓのときの飛行速度は、１０．６６１ｍ／ｓと最も速い。従って、測定に用いたヘッドＨＤでは、Ｘｖｍａｘ＝１．７となる。このヘッドＨＤのヘルムホルツ周期Ｔｃは９μｓである。そして、１．７μｓから波形間隔が広がるにつれて速度が次第に遅くなり、波形間隔が５．２μｓのときの飛行速度は４．３７４ｍ／ｓと最も遅くなる。これに対し、５．２μｓから波形間隔が広がるにつれて速度が次第に速くなり、波形間隔が９．２μｓのときの飛行速度は９．４９６ｍ／ｓになる。
【００４１】
このようなインク滴の飛行速度の変化は、先の吐出パルスＰＳ１の印加によって圧力室４２内のインクに生じた圧力振動（インク滴吐出後の残留振動）によるものと考えられる。このため、インク滴の飛行速度はヘルムホルツ周期Ｔｃで変化をする。
【００４２】
そして、上記の式（１）は、図１０に符号Ｘ１で示す範囲を示し、式（２）は、図１０に符号Ｘ２及びＸ３で示す範囲を示している。ここで、９／２０Ｔｃ（ｎ＝０）は１／２Ｔｃよりも１／２０Ｔｃだけ早いタイミングを意味し、１１／２０Ｔｃ（ｎ＝１）は１／２Ｔｃよりも１／２０Ｔｃだけ遅いタイミングを意味し、１９／２０Ｔｃ（ｎ＝１）はＴｃよりも１／２０Ｔｃだけ早いタイミングを意味する。
【００４３】
図１０から判るように、このプリンタ１では、インク滴の速度変化がヘルムホルツ周期Ｔｃで生じることに着目し、速度のピークタイミングやボトムタイミングから±１／２０Ｔｃ以上ずれるように、波形間隔を設定している。これにより、インク滴を安定的に吐出させることができる。
【００４４】
＜評価結果について＞
図１２は、インク滴の吐出安定性の評価結果を示す図である。この評価では３種類のヘッドＨＤを用いている。すなわち、ヘッドＡは、ヘルムホルツ周期Ｔｃが７．８μｓであり、２発目のインク滴が最も速くなる波形間隔Ｘｖｍａｘが１．４μｓのヘッドＨＤである。ヘッドＢは、ヘルムホルツ周期Ｔｃが８．３μｓであり、波形間隔Ｘｖｍａｘが１．５μｓのヘッドＨＤである。ヘッドＣは、ヘルムホルツ周期Ｔｃが９μｓであり、波形間隔Ｘｖｍａｘが１．７μｓのヘッドＨＤである。
【００４５】
評価結果に関し、記号◎は、インク滴が理想的な状態で吐出されていることを示している。記号○は、インク滴がまっすぐ吐出されていることを示している。記号△は、インク滴の尾の部分について、人が気づく程度に曲がっていることを示している。記号×は、インク滴が吐出されないことを意味している。そして、記号◎若しくは記号○の評価結果であれば、インク滴が安定的に吐出されていると判断する。一方、記号△若しくは記号×の評価結果であれば、インク滴は安定的に吐出されていないと判断する。
【００４６】
ヘッドＡに関し、波形間隔が０．１μｓ〜０．９μｓにおける評価は○である。ヘッドＡのヘルムホルツ周期Ｔｃは７．８μｓであり、Ｘｖｍａｘは１．４μｓである。この場合、Ｘｖｍａｘ−１／２０Ｔｃは約１．０μｓになる。なお、図１２の評価結果において、波形間隔１．０μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＡは、上記式（１）で規定される範囲を満たしているといえる。
【００４７】
また、波形間隔が１．９μｓ〜４．６μｓにおける評価は○若しくは◎である。すなわち、波形間隔が１．９μｓ〜２．５μｓ、及び、３．７μｓ〜４．６μｓの評価は○であり、波形間隔が２．６μｓ〜３．６μｓの評価は◎である。ここで、ヘッドＡにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１／２０Ｔｃは約１．８μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃは約４．９μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔４．６μｓ〜４．９μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＡは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝０の場合の範囲を満たしているといえる。
【００４８】
また、波形間隔が５．９μｓ〜８．６μｓにおける評価は○である。ここで、ヘッドＡにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは約５．７μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃは約８．８μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔５．７μｓ〜５．８μｓ、及び、８．７μｓ〜８．８μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＡは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝１の場合の範囲を満たしているといえる。
【００４９】
ヘッドＢに関し、波形間隔が０．１μｓ〜１．１μｓにおける評価は○である。ヘッドＢのヘルムホルツ周期Ｔｃは８．３μｓであり、Ｘｖｍａｘは１．５μｓである。この場合、Ｘｖｍａｘ−１／２０Ｔｃは約１．１μｓになる。従って、ヘッドＢは、上記式（１）で規定される範囲を満たしているといえる。
【００５０】
また、波形間隔が２．１μｓ〜４．９μｓにおける評価は○若しくは◎である。すなわち、波形間隔が２．１μｓ〜２．７μｓ、及び、３．９μｓ〜４．９μｓの評価は○であり、波形間隔が２．８μｓ〜３．８μｓの評価は◎である。ここで、ヘッドＢにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１／２０Ｔｃは約１．９μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃは約５．１μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔１．９μｓ〜２．０μｓ、及び、５．０μｓ〜５．１μｓの評価は△であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＢは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝０の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５１】
また、波形間隔が６．４μｓ〜９．１μｓにおける評価は○である。ここで、ヘッドＢにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは約６．１μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃは約９．４μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔６．１μｓ〜６．３μｓ、及び、９．２μｓ〜９．３μｓの評価は△であり、９．４μｓの評価は×であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＢは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝１の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５２】
ヘッドＣに関し、波形間隔が０．１μｓ〜１．３μｓにおける評価は○である。ヘッドＣのヘルムホルツ周期Ｔｃは９μｓであり、Ｘｖｍａｘは１．７μｓである。この場合、Ｘｖｍａｘ−１／２０Ｔｃは約１．３μｓになる。従って、ヘッドＢは、上記式（１）で規定される範囲を満たしているといえる。
【００５３】
また、波形間隔が２．３μｓ〜５．３μｓにおける評価は○若しくは◎である。すなわち、波形間隔が２．３μｓ〜２．９μｓ、及び、４．１μｓ〜５．３μｓの評価は○であり、波形間隔が３．０μｓ〜４．０μｓの評価は◎である。ここで、ヘッドＣにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１／２０Ｔｃは約２．２μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃは約５．８μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔２．２μｓ、及び、５．４μｓ〜５．７μｓの評価は△であり、５．８μｓの評価は×であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＣは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝０の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５４】
また、波形間隔が６．８μｓ〜１０．０μｓにおける評価は○である。ここで、ヘッドＣにおいて、Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは約６．７μｓであり、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃは約１０．３μｓである。なお、図１２の評価結果において、波形間隔６．７μｓ、及び、１０．１μｓ〜１０．２μｓの評価は△であり、１０．３μｓの評価は×であるが、これは誤差に起因するものと考えられる。従って、ヘッドＣは、上記式（２）で規定される範囲であって、ｎ＝１の場合の範囲を満たしているといえる。
【００５５】
＜考察＞
ここで、インク滴の吐出が安定化した理由について考察する。図１３は、先の吐出パルスＰＳ１をピエゾ素子ＰＺＴへ印加した際のメニスカスの動きを説明する図である。図１３において縦軸は、メニスカスの動きをインク量で示している。すなわち、０ｎｇは、定常状態のメニスカスを示している。そして、インク量がプラス方向に増える程、メニスカスが吐出方向へ押し出されていることを示している。反対に、インク量がマイナス方向に増える程、メニスカスが圧力室４２の方向へ引き込まれていることを示している。また、横軸は、先の吐出パルスＰＳ１の印加開始からの経過時間である。
【００５６】
従って、この図１３より、メニスカスが次のように動いていることが判る。まず、減圧部分Ｐ１のピエゾ素子ＰＺＴへの印加により、定常状態にあるメニスカスが圧力室４２側へ大きく引き込まれる。メニスカスの圧力室４２側への移動は、維持部分Ｐ２がピエゾ素子ＰＺＴへ印加されている期間も係属する。その後、メニスカスは、符号Ｙ１で示す期間で移動方向を反転している。このタイミングにあわせて加圧部分Ｐ３がピエゾ素子ＰＺＴに印加される。これに伴い、メニスカスは、吐出方向へ急速に移動する。加圧部分Ｐ３の印加後、符号Ｙ２で示す期間でメニスカスの先端部分の一部がちぎれ、インク滴として吐出される。また、メニスカスの残りの部分は、吐出の反動で圧力室４２側に急速に戻る。
【００５７】
ここで、Ｘｖｍａｘ±１／２０Ｔｃは、図１３に符号Ｙ３で示す期間、言い換えれば、インク滴の吐出直後における一定期間といえる。この期間Ｙ３を除いた理由は、この期間Ｙ３で後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加すると、メニスカスを過度に移動させることになるからである。また、Ｘｖｍａｘ＋９／２０Ｔｃ，Ｘｖｍａｘ＋１１／２０Ｔｃは、図１３に符号Ｙ４で示す期間、言い換えれば、圧力室４２側に戻ったメニスカスが吐出方向へ反転する前後の一定期間といえる。この期間Ｙ４を除いた理由は、この期間Ｙ４で後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加すると、メニスカスを十分に引き込むことができないからである。この点は、Ｘｖｍａｘ＋１９／２０Ｔｃ，Ｘｖｍａｘ＋２１／２０Ｔｃ、すなわち期間Ｙ５についても同様である。
【００５８】
また、波形間隔が０μｓからＸｖｍａｘ−１／２０Ｔｃの期間で、後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加するとインク滴の吐出が安定した理由について考察すると、メニスカスの根元部分が太いままで先端部分を自然な途切れに任せて吐出させた場合、先端部分が切れるまでの過程で、インク滴の後行部から先行部に対して進行方向外の力が働き進行方向がずれてしまう可能性がある。この点、先端部分が切れる前に後の吐出パルスＰＳ２の生成を開始し、ピエゾ素子ＰＺＴへ印加すると、圧力室４２側からの引き込み力がメニスカスの根元部分に作用し、この部分を圧力室４２側へ移動させる。その結果、インク滴の吐出を安定化できると考えられる。
【００５９】
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
前述した実施形態は、主として、液体吐出装置としてのプリンタ１を有する印刷システムについて記載されているが、その中には、液体吐出方法や液体吐出システムの開示が含まれている。また、液体吐出ヘッドや液体吐出ヘッドの制御方法の開示も含まれている。また、この実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００６０】
＜駆動信号ＣＯＭについて＞
前述の実施形態では、ドットサイズについては何等考慮していなかったが、先行の吐出パルスＰＳと後行の吐出パルスＰＳとで大ドットを形成する場合（或る目標吐出量のインク滴を吐出させるべく、先行吐出パルス及び後行吐出パルスによってピエゾ素子ＰＺＴを動作させる場合）には、波形間隔が、次式（３）を満たすよう、
先行吐出パルスと後行吐出パルスとを生成することが好ましい。
【００６１】
＜吐出動作をする素子について＞
このプリンタ１では、インクを吐出させるための動作をする素子として、ピエゾ素子ＰＺＴを用いている。ここで、吐出動作をする素子は、前述したピエゾ素子ＰＺＴに限定されるものではない。印加された電位に応じて動作をし、圧力室４２内の液体に圧力変化を与える素子であればよい。例えば、磁歪素子であってもよい。そして、この素子として、前述の実施形態のようにピエゾ素子ＰＺＴを用いた場合には、圧力室４２の容積を吐出パルスＰＳの電圧に基づいて精度良く制御できる。すなわち、圧力室４２内のインクに与える圧力をきめ細かに制御できる。
【００６２】
＜インクの粘度について＞
インクの粘度の上限値は、インクを滴状にしてノズルＮｚから吐出できる粘度に定められる。例えば、３０ミリパスカル秒に定められる。
【００６３】
＜他の応用例について＞
また、前述の実施形態では、液体吐出装置としてプリンタ１が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】印刷システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】ヘッドユニットの断面図である。
【図３】ヘッドユニットの他の断面図である。
【図４】ヘッドの構造を模式的に説明する図である。
【図５】ノズルの形状を説明する図である。
【図６】ピエゾ素子ユニットの斜視図である。
【図７】図７Ａは、ピエゾ素子ユニットの平面図である。図７Ｂは、ピエゾ素子ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図８】駆動信号生成回路等の構成を説明するブロック図である。
【図９】駆動信号の一例を説明するための図である。
【図１０】先の吐出パルスの生成終了から後の吐出パルスの生成開始までの波形間隔（期間Ａ）と、後の吐出パルスで吐出されたインク滴の飛行速度の関係を説明するグラフである。
【図１１】図１０のグラフの基となった測定データである。
【図１２】インク滴の吐出安定性の評価結果を示す図である。
【図１３】先の吐出パルスをピエゾ素子へ印加した際のメニスカスの動きを説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ プリンタ，１０ 用紙搬送機構，２０ キャリッジ移動機構，
３０ 駆動信号生成回路，３１ ＤＡＣ回路，３２ 電圧増幅回路，
３３ 電流増幅回路，４０ ヘッドユニット，４１ 流路形成基板，
４２ 圧力室，４３ リザーバ，４４ インク供給路，
４５ 振動板，４５ａ 島部，４６ ノズルプレート，
５０ 検出器群，６０ プリンタ側コントローラ，
６１ インタフェース部，６２ ＣＰＵ，６３ メモリ，
ＣＰ コンピュータ，ＣＯＭ 駆動信号，ＰＳ 吐出パルス，
ＰＳ１ 先の吐出パルス，ＰＳ２ 後の吐出パルス，
Ｐ１ 減圧部分，Ｐ２ 維持部分，Ｐ３ 加圧部分，ＨＤ ヘッド，
ＣＡ ヘッドケース，ＰＵ ピエゾ素子ユニット，
ＰＺＴ ピエゾ素子，ＢＰ 固定基板，Ｎｚ ノズル，
ＦＰ 配線基板，ＨＣ ヘッド制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（１）を満たすように、
【数１】
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置。
【請求項２】
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（２）を満たすように、
【数２】
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置。
【請求項３】
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、先行吐出パルス及び後行吐出パルスによって前記素子を動作させる場合に、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（３）を満たすよう、
【数３】
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置。
【請求項４】
前記先行吐出パルスは、
台形波によって構成され、
前記後行吐出パルスは、
前記先行吐出パルスと電位変化パターンが同じ台形波によって構成されている、請求項１から３の何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記素子は、
印加された吐出パルスの電位に応じて変形することで前記圧力室の容積を変化させ、前記液体に圧力変化を与えるピエゾ素子である、請求項１から４の何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、
前記液体の粘度は、
１０ミリパスカル秒以上であり、
前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、
次式（１）を満たすように、
【数４】
定められている、液体吐出方法。
【請求項７】
圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、
前記液体の粘度は、
１０ミリパスカル秒以上であり、
前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、
次式（２）を満たすように、
【数５】
定められている、液体吐出方法。
【請求項８】
或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対して先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加し、前記圧力室に連通されたノズルから前記液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、
前記液体の粘度は、
１０ミリパスカル秒以上であり、
前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、
次式（３）を満たすように、
【数６】
定められている、液体吐出方法。
【請求項１】
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（１）を満たすように、
【数１】
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置。
【請求項２】
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
先行吐出パルスの生成終了から後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（２）を満たすように、
【数２】
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置。
【請求項３】
ノズルに連通された圧力室と、
前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるべく前記素子を動作させる吐出パルスを生成する吐出パルス生成部と、
を備え、
前記吐出パルス生成部は、
或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、先行吐出パルス及び後行吐出パルスによって前記素子を動作させる場合に、前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａが、次式（３）を満たすよう、
【数３】
前記先行吐出パルスと前記後行吐出パルスとを生成する、液体吐出装置。
【請求項４】
前記先行吐出パルスは、
台形波によって構成され、
前記後行吐出パルスは、
前記先行吐出パルスと電位変化パターンが同じ台形波によって構成されている、請求項１から３の何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記素子は、
印加された吐出パルスの電位に応じて変形することで前記圧力室の容積を変化させ、前記液体に圧力変化を与えるピエゾ素子である、請求項１から４の何れか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、
前記液体の粘度は、
１０ミリパスカル秒以上であり、
前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、
次式（１）を満たすように、
【数４】
定められている、液体吐出方法。
【請求項７】
圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対し、先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加することで、前記圧力室に連通されたノズルから液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、
前記液体の粘度は、
１０ミリパスカル秒以上であり、
前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、
次式（２）を満たすように、
【数５】
定められている、液体吐出方法。
【請求項８】
或る目標吐出量の液体滴を吐出させるべく、圧力室内の液体に圧力変化を与えるための動作をする素子に対して先行吐出パルスと後行吐出パルスとを連続的に印加し、前記圧力室に連通されたノズルから前記液体滴を吐出させる液体吐出方法であって、
前記液体の粘度は、
１０ミリパスカル秒以上であり、
前記先行吐出パルスの生成終了から前記後行吐出パルスの生成開始までの期間Ａは、
次式（３）を満たすように、
【数６】
定められている、液体吐出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１３１９０９（Ｐ２０１０−１３１９０９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１１３２５（Ｐ２００８−３１１３２５）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【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２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【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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