JP6204201B2 - 印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置及び印刷方法に関する。

近年、インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタが広く用いられている。インクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドのノズルの位置に設けた駆動素子（ピエゾ素子等）を駆動することにより、ノズルからインク滴を吐出する。この場合、駆動素子を駆動する駆動信号としては、例えば、台形波等が広く用いられている。また、従来、周期の異なる複数種類の正弦波からなる駆動信号（電位信号）を用いる構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１１３４２６号公報

特許文献１の構成においては、台形波からなる駆動信号を用いる場合について、駆動信号や圧力室に意図しない振動（変形）が発生してしまうおそれがあるとして、周期の異なる複数種類の正弦波からなる駆動信号を用いている。しかし、近年、要求される印刷精度の高まりにより、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出する構成について、より高い精度でインク滴を吐出し得る構成が求められている。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる印刷装置及び印刷方法を提供することを目的とする。

本願の発明者は、ノズルからインク滴を吐出させるために用いる駆動素子としてピエゾ素子を用いる場合について、ピエゾ素子を駆動する駆動信号に関し、鋭意研究を行った。そして、先ず、駆動信号として、ノズルからインク滴を吐出させるようにピエゾ素子を変位させる吐出駆動用信号と、吐出後に生じるインクのメニスカスの振動（メニスカス振動）を抑えるための吐出後制御用信号とを用いることを考えた。また、更なる鋭意研究により、吐出駆動用信号としては電圧が直線的に変化する信号を用い、かつ、吐出後制御用信号としては略正弦波の信号を用いることが好ましいことを見出した。上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。

（構成１）インクジェット方式で印刷を行う印刷装置であって、インク滴を吐出するノズルと、ノズルの前段においてインク滴を貯留するインク室と、インク室内のインクをノズルから吐出させるピエゾ素子とを有するインクジェットヘッドと、ピエゾ素子を変位させる信号である駆動信号を出力する駆動信号出力部とを備え、駆動信号は、ノズルからインク滴を吐出させるようにピエゾ素子を変位させる吐出駆動用信号と、ノズルからインク滴が吐出された後にピエゾ素子を変位させる吐出後制御用信号とを含む信号であり、駆動信号出力部は、吐出駆動用信号として、ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいてそれぞれ予め設定された第１の電圧から第２の電圧へ直線的に電圧が変化する信号を出力し、吐出後制御用信号として、略正弦波の信号を出力し、ノズルからインク滴が吐出された後のタイミングにおいて、駆動信号出力部は、振動数が吐出後制御用信号とは異なる正弦波と、吐出後制御用信号とを重畳させた複合波の信号を出力する。

インクジェットプリンタにおいて、高い精度（着弾位置精度）でインク滴を媒体に着弾させるためには、ノズルからインク滴を吐出させる吐出速度を十分に高速化することが必要である。そして、そのためには、ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子を素早く変位させることが必要になる。

これに対し、このように構成した場合、直線的に電圧が変化する信号を吐出駆動用信号として用いることにより、ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子を素早く適切に変位させることができる。また、これにより、例えば、インク滴の吐出速度を適切かつ十分に高速化できる。

また、このように構成した場合、吐出後制御用信号を用いることにより、例えば、吐出後に生じるインクのメニスカス振動を適切に抑えることができる。これにより、例えば、各回のインク滴の吐出時に生じるメニスカス振動の影響が、その後のインク滴の吐出動作に影響することを適切に防ぐことができる。また、この場合、メニスカス振動が収束するまでの時間を短くすることが可能になるため、インク滴の吐出間隔をより短くすることもできる。この場合、インク滴の吐出間隔をより短くすることができるとは、より具体的に、例えば、印刷品質を低下させることなく吐出間隔をより短くできることである。また、これにより、例えば、主走査動作（スキャン動作）時のインクジェットヘッドの移動速度を高速化することができるため、より高速な印刷を行うことも可能になる。また、例えば、メニスカス振動を抑えることにより、インクのミストの発生等も適切に抑えることができる。

更に、このように構成した場合、吐出後制御用信号として、略正弦波の信号を用いることにより、例えば、メニスカス振動を抑える制振時において、ピエゾ素子の急な変位を防ぐことができる。これにより、例えば、意図しない振動等が発生することを防ぎつつ、より適切にメニスカス振動を抑えることができる。

そのため、このように構成すれば、例えば、ノズルからのインク滴の吐出時と、その後のメニスカス振動の制振時との両方について、より適切にピエゾ素子を駆動できる。また、これにより、例えば、インクジェットヘッドのノズルから、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することができる。

尚、吐出駆動用信号について、直線的に電圧が変化するとは、時間に対して直線的に電圧が変化することである。また、ノズルからインク滴を吐出させるタイミングとは、例えば、インク滴を吐出させるためにピエゾ素子を変位させる期間のことである。より具体的に、このタイミングは、吐出の直前にインク室内の圧力を高めるタイミング等であってよい。また、吐出後制御用信号について、略正弦波であるとは、例えば、吐出後制御用信号を伝える経路の精度等に応じて、実質的に正弦波であることであってよい。また、駆動信号出力部は、例えば、メニスカス振動の固有振動数に基づき、吐出後制御用信号を発生させる。また、駆動信号出力部は、インクジェットヘッド内のインク圧の変動周波数に基づき、吐出後制御用信号を発生させてもよい。これらのように構成すれば、例えば、吐出時に生じるインクの振動を適切に抑えることができる。

（構成２）吐出駆動用信号は、矩形波状、台形波状、又は鋸歯波状の信号である。このように構成すれば、例えば、ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子をより適切に変位させることができる。

（構成３）駆動信号出力部は、吐出後制御用信号として、インク滴を吐出した後にノズルの位置においてインクの液面が振動するメニスカス振動を抑える方向へピエゾ素子を変位させる信号を出力する。このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。

（構成４）駆動信号出力部は、吐出後制御用信号として、メニスカス振動におけるインクの液面の動きと反対の方向へ液面を動かすようにピエゾ素子を変位させる信号を出力する。このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。

（構成５）駆動信号出力部は、吐出後制御用信号として、メニスカス振動と振動数が同じ略正弦波の信号を出力する。このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。

（構成６）ノズルからインク滴が吐出された後のタイミングにおいて、駆動信号出力部は、振動数が吐出後制御用信号とは異なる正弦波と、吐出後制御用信号とを重畳させた複合波の信号を出力する。このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。尚、このような複合波としては、例えば、メニスカス振動の高次の振動モード等も考慮した複合波の信号を用いること等が考えられる。

（構成７）ノズルからインク滴が吐出されるタイミングをタイミングＴ０とし、インク滴を吐出した後にノズルの位置においてインクの液面が振動するメニスカス振動の固有振動の周期をＴｃとした場合、駆動信号出力部は、少なくとも、タイミングＴ０以降、時間Ｔｃ／４が経過するまでの間の少なくとも一部において、吐出後制御用信号を出力する。このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。

尚、駆動信号出力部は、タイミングＴ０と同時又はその直後から、吐出後制御用信号を出力することが好ましい。また、駆動信号出力部は、少なくとも、タイミングＴ０のＴｃ／４後までの間、吐出後制御用信号を出力することが好ましい。例えば、駆動信号出力部は、タイミングＴ０と同時又はその直後から、タイミングＴ０のＴｃ／４後までの間、吐出後制御用信号を出力してよい。

（構成８）インクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、インク滴を吐出するノズルと、ノズルの前段においてインク滴を貯留するインク室と、インク室内のインクをノズルから吐出させるピエゾ素子とを有するインクジェットヘッドへ、ピエゾ素子を変位させる信号である駆動信号を出力し、駆動信号は、ノズルからインク滴を吐出させるようにピエゾ素子を変位させる吐出駆動用信号と、ノズルからインク滴が吐出された後にピエゾ素子を変位させる吐出後制御用信号とを含む信号であり、吐出駆動用信号として、ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいてそれぞれ予め設定された第１の電圧から第２の電圧へ直線的に電圧が変化する信号を出力し、吐出後制御用信号として、略正弦波の信号を出力する。このように構成すれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、例えば、インクジェットヘッドのノズルから、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することができる。

本発明の一実施形態に係る印刷装置１０の一例を示す図である。図１（ａ）、（ｂ）は、印刷装置１０の要部の構成の一例を示す正面図及び上面図である。 インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、インクジェットヘッド１２の構成の一例を示す図である。図２（ｂ）は、ノズル２０２からインク滴を吐出するための構成の一例を示す図である。 本例において用いる駆動信号の一例を示すグラフである。 吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の他の例を示すグラフである。 吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の更なる他の例を示すグラフである。 吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の更なる他の例を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る印刷装置１０の一例を示す。図１（ａ）、（ｂ）は、印刷装置１０の要部の構成の一例を示す正面図及び上面図である。本例において、印刷装置１０は、インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタであり、複数のインクジェットヘッド１２、主走査駆動部１４、副走査駆動部１６、プラテン１８、駆動信号出力部２０、及び制御部２２を備える。

複数のインクジェットヘッド１２は、印刷に使用する各色のインク滴をそれぞれ吐出するインクジェットヘッドである。本例において、複数のインクジェットヘッド１２は、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）に並べて配設されている。また、それぞれのインクジェットヘッド１２は、インク滴を吐出するノズルをそれぞれ有しており、駆動信号出力部２０から受け取る駆動信号に応じて、ノズルからインク滴を吐出する。

尚、本例において、印刷装置１０は、例えば、ＣＭＹＫの各色のインク滴をそれぞれ吐出する複数のインクジェットヘッド１２を備える。印刷装置１０は、ＣＭＹＫ以外の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド１２を更に備えてもよい。また、インクジェットヘッド１２のより詳細な構成については、後に詳しく説明をする。

主走査駆動部１４は、主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出する主走査動作を複数のインクジェットヘッド１２に行わせる構成である。本例において、主走査駆動部１４は、キャリッジ１０２及びガイドレール１０４を有する。キャリッジ１０２は、それぞれのインクジェットヘッド１２におけるノズルと媒体５０と対向させた状態で、複数のインクジェットヘッド１２を保持する。ガイドレール１０４は、主走査方向へのキャリッジ１０２の移動をガイドするレールであり、制御部２２の指示に応じて、主走査方向へキャリッジ１０２を移動させる。

副走査駆動部１６は、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ媒体５０に対して相対的に移動する副走査動作を複数のインクジェットヘッド１２に行わせる構成である。本例において、副走査駆動部１６は、媒体５０を搬送するローラであり、主走査動作の合間に媒体５０を搬送することにより、複数のインクジェットヘッド１２に副走査動作を行わせる。

尚、印刷装置１０の構成としては、例えば、媒体５０の搬送を行わずに、位置を固定した媒体５０に対してインクジェットヘッド１２の側を動かすことで副走査動作を行う構成（例えば、Ｘ−Ｙテーブル型機）を用いることも考えられる。この場合、副走査駆動部１６としては、例えば、ガイドレール１０４を副走査方向へ移動させることでインクジェットヘッド１２を移動させる駆動部等を用いることができる。

プラテン１８は、媒体５０を載置する台状部材であり、複数のインクジェットヘッド１２と対向させて媒体５０を支持する。駆動信号出力部２０は、複数のインクジェットヘッド１２へ駆動信号を出力する信号出力部であり、例えば制御部２２の指示に応じて、複数のインクジェットヘッド１２へ駆動信号を出力する。

尚、本例において、駆動信号とは、インクジェットヘッド１２におけるピエゾ素子を変位させる信号である。また、駆動信号出力部２０は、例えば、主走査動作時の各タイミングにおいて、印刷する画像に合わせて、複数のインクジェットヘッド１２のそれぞれが有する複数のノズルから一部のノズルを選択し、選択したノズルに対応するピエゾ素子へ駆動信号を供給する。このように構成すれば、例えば、複数のインクジェットヘッド１２により、所望の画像を適切に印刷できる。また、駆動信号については、後に更に詳しく説明をする。

制御部２２は、例えば印刷装置１０のＣＰＵであり、例えばホストＰＣの指示に応じて、印刷装置１０の各部の動作を制御する。以上の構成により、印刷装置１０は、媒体５０に対し、印刷を行う。

尚、上記及び以下において説明をする点以外について、印刷装置１０は、公知のインクジェットプリンタと同一又は同様の構成を有してよい。例えば、印刷装置１０は、使用するインクの種類に応じて、インクを媒体５０に定着させるための構成を更に備えてよい。より具体的に、例えば、紫外線硬化型インクやソルベントＵＶインク等のように、紫外線の照射により硬化するインクを用いる場合、印刷装置１０は、紫外線光源（例えばＵＶＬＥＤ等）を更に備えてよい。また、溶媒を蒸発させることが必要なインク（例えばソルベントインク、ラテックスインク、ソルベントＵＶインク、水性インク等）を用いる場合、印刷装置１０は、媒体５０を加熱するヒータ等を更に備えてよい。

続いて、インクジェットヘッド１２のより詳細な構成について説明をする。図２は、インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の一例を示す。図２（ａ）は、インクジェットヘッド１２の構成の一例を示す図であり、複数のノズル２０２が形成されているノズル面の側からインクジェットヘッド１２を見た様子の一例を示す。図２（ａ）に示したインクジェットヘッド１２は、印刷装置１０が備える複数のインクジェットヘッド１２のうちの、一のインクジェットヘッド１２である。図２（ｂ）は、ノズル２０２からインク滴を吐出するための構成の一例を示す図であり、インクジェットヘッド１２におけるそれぞれのノズル２０２付近の構成の一例を示す。

本例において、インクジェットヘッド１２は、副走査方向（Ｘ方向）へ複数のノズル２０２が並ぶノズル列を有しており、ノズル列中の複数のノズル２０２から、同一色のインク滴を吐出する。インクジェットヘッド１２は、例えば、複数のノズル列を有してもよい。この場合、インクジェットヘッド１２は、複数のノズル列のノズル２０２から、同一色のインク滴を吐出してよい。

また、インクジェットヘッド１２は、ノズル列におけるそれぞれのノズル２０２の位置に、図２（ｂ）に示すように、インク室２０４、薄膜２０６、及びピエゾ素子２０８を更に有する。尚、インクジェットヘッド１２において、ノズル２０２、インク室２０４、薄膜２０６、及びピエゾ素子２０８の構成は、例えば、公知のインクジェットプリンタにおける対応する構成と、同一又は同様であってよい。

インク室２０４は、ノズル２０２の前段においてインク滴を貯留する空間であり、インク滴として吐出されるインクを、ノズル２０２へ供給する。本例において、インク室２０４は、底面部分に穴状のノズル２０２が形成され、かつ、底面と対向する面が開口している空洞により構成されている。また、図示は省略したが、インク室２０４は、例えば、インク経路を介して、インクタンク又はインクカートリッジ等と接続されている。これにより、インク室２０４内のインクが減少した場合、インク室２０４には、インクタンク又はインクカートリッジ等から、順次インクが供給される。

薄膜２０６は、インク室２０４の開口部を覆う弾性膜である。また、本例において、薄膜２０６は、インク室２０４と反対側の面において、ピエゾ素子２０８と接している。これにより、薄膜２０６は、ピエゾ素子２０８の変位をインク室２０４へ伝達し、インク滴を吐出させる圧力をノズル２０２へ加える圧力室としてインク室２０４を機能させる。

ピエゾ素子２０８は、インク室内のインクをノズルから吐出させる駆動素子であり、駆動信号出力部２０から受け取る駆動信号に応じて変位することにより、薄膜２０６を介してインク室２０４内の圧力を変化させる。また、これにより、ピエゾ素子２０８は、ピエゾ素子２０８からインク滴を吐出させる。本例によれば、例えば、インクジェットヘッド１２における複数のノズル２０２から、インク滴を適切に吐出させることができる。また、これにより、媒体に対して適切に印刷を行うことができる。

続いて、本例において駆動信号出力部２０が出力する駆動信号について、更に詳しく説明をする。図３は、本例において用いる駆動信号の一例を示すグラフである。尚、図３のグラフにおいて、液面位置として示してる曲線は、ノズル２０２の位置に形成されるインクのメニスカスの液面の位置を示している。グラフから分かるように、インクの液面位置は、駆動信号に応じて変位する。また、これにより、インク滴の吐出後、ノズルの位置において、メニスカス振動が生じる。

本例において、駆動信号出力部２０は、駆動信号として、吐出駆動用信号と、吐出後制御用信号とを含む信号を出力する。この場合、吐出駆動用信号は、ノズル２０２からインク滴を吐出させるようにピエゾ素子２０８を変位させる信号である。また、吐出後制御用信号は、吐出後のインクの液面振動を抑えるための信号であり、ノズル２０２からインク滴が吐出された後にピエゾ素子２０８を変位させる。吐出後制御用信号は、印刷動作に対するノイズとなる液面の振動を抑えるためのノイズキャンセル用の信号（ノイズキャンセラー）であってよい。

また、本例において、駆動信号出力部２０は、吐出駆動用信号として、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングにおいてそれぞれ予め設定された第１の電圧から第２の電圧へ直線的に電圧が変化する信号を出力する。この場合、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングとは、例えば、例えば、インク滴を吐出させるためにピエゾ素子２０８を変位させる期間のことである。より具体的に、このタイミングは、吐出の直前にインク室内の圧力を高めるタイミング等であってよい。また、インク滴を吐出させるためにピエゾ素子２０８を変位させる期間は、例えば、吐出の直前にインク室２０４へインクを引き込む期間と、その後にインク室２０４に圧力を加える期間とを含む期間であってよい。また、吐出駆動用信号について、直線的に電圧が変化するとは、例えば、吐出駆動用信号を伝える経路の精度等に応じて、実質的に直線的に電圧が変化することであってよい。実質的に直線的に電圧が変化する信号とは、例えば、回路設計上、直線的に電圧が変化するように出力された信号のことである。

より具体的に、図３のグラフにおいては、矩形波の吐出駆動用信号を出力する場合の例を示している。他の例において、駆動信号出力部２０は、吐出駆動用信号として、例えば、矩形波状、台形波状、又は鋸歯波状の信号を出力してもよい。

尚、図３のグラフにおいて、横軸は、時間軸である。また、吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の波形に対し、縦軸は、信号の電圧を示す。この場合、グラフの上側への電圧変化が、インク室２０４へ圧力を加えるようにピエゾ素子を変位させる電圧変化になる。また、液面位置の波形に対し、縦軸は、メニスカスの液面の位置を示す。この場合、グラフ中の矢印で示した向きの方向が、ノズル２０２から媒体５０へ向かう方向になる。また、これらの関係は、以下において説明をする図４〜６においても同様である。

図３に示した例の場合、グラフ中で吐出駆動用信号の電圧が高くなっている期間において、ピエゾ素子２０８は、インク室２０４へ圧力を加えるように変位する。また、ピエゾ素子２０８の変位によるインク室２０４内の圧力の高まりに応じて、インク室２０４内のインクは、ノズル２０２から押し出される。これにより、インクのメニスカスの液面は、図中の矢印の向きの方向へ押し出される。

また、この場合、メニスカスの液面の変位の勢いにより、ノズル２０２から押し出されたインクの一部が切り離され、インク滴となって、媒体５０へ向かって飛翔する。そのため、本例によれば、例えば、駆動信号によりインクを押し出すプッシュ方式により、ノズル２０２からインク滴を適切に吐出させることができる。

また、グラフ中に示すように、インク滴の吐出後、吐出駆動用信号の電圧は低下する。これにより、ノズル２０２から押し出されていたインクは、インク室２０４内へ戻る方向の力を受ける。また、これにより、メニスカスの液面の位置は、矢印で示した方向と反対の方向へ動く。

また、グラフからも分かるように、吐出駆動用信号の変化に応じたメニスカスの液面の位置の変化の仕方には、インクが受ける慣性力等の影響が生じる。そのため、吐出駆動用信号を変化させた場合、吐出駆動用信号の電圧の変化が終了した後にも、メニスカスの液面は動き続ける。その結果、メニスカスの液面は、グラフに示すように、しばらくの間、所定の固有振動の周期（固有振動周期）Ｔｃでの振動を続ける。これにより、インク滴を吐出した後、ノズル２０２の位置には、インクの液面が振動するメニスカス振動が生じる。

尚、固有振動周期Ｔｃは、圧力室であるインク室２０４等の固有振動の周期であり、例えば、インク室２０４の形状やノズル２０２の大きさ等に応じて決まる。また、より具体的に、固有振動周期Ｔｃは、例えば、インク室２０４の体積Ｖや、ノズル２０２の断面積Ｓに応じて決まる共振周期である。

ここで、本例において、インクジェットヘッド１２は、主走査動作時において、一のノズル２０２から、繰り返しインク滴を吐出する。そのため、駆動信号出力部２０は、各回のインク滴の吐出を行うタイミング毎に、ピエゾ素子２０８へ駆動信号を出力する。

しかし、この場合、各回のインク滴を吐出するタイミングにおいて、前回の吐出時に生じたメニスカス振動が残っていると、吐出の精度等に影響が生じるおそれがある。また、例えば、吐出時のメニスカスの液面の状態が乱れ、ミスト等が発生しやすくなるおそれもある。そのため、前回の吐出時に生じたメニスカス振動については、次の吐出を行う前に、十分に振幅を抑えることが望まれる。

これに対し、本例において、駆動信号出力部２０は、上記のように、吐出駆動用信号に加え、吐出後のインクの液面振動を抑えるための信号である吐出後制御用信号を更に出力する。また、より具体的に、吐出後制御用信号は、例えば、メニスカス振動におけるインクの液面の動きと反対の方向へ液面を動かすようにピエゾ素子２０８を変位させる信号である。これにより、吐出後制御用信号は、メニスカス振動を抑える方向へピエゾ素子２０８を変位させる。

このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、各回のインク滴により生じるメニスカス振動の影響が、その後のインク滴の吐出動作に影響することを適切に防ぐことができる。また、この場合、メニスカス振動が収束するまでの時間を短くすることが可能になるため、インク滴の吐出間隔をより短くすることもできる。これにより、例えば、主走査動作時のインクジェットヘッド１２の移動速度を高速化することができるため、より高速な印刷を行うことも可能になる。また、例えば、メニスカス振動を適切に抑えることにより、インクのミストの発生等も適切に抑えることができる。

また、本例において、駆動信号出力部２０は、吐出後制御用信号として、略正弦波の信号を出力する。このように構成すれば、例えば、メニスカス振動を抑える制振時において、ピエゾ素子２０８の急な変位を防ぐことができる。これにより、例えば、意図しない振動等が発生することを防ぎつつ、より適切にメニスカス振動を抑えることができる。

尚、吐出後制御用信号について、略正弦波であるとは、例えば、吐出後制御用信号を伝える経路の精度等に応じて、実質的に正弦波であることであってよい。また、吐出後制御用信号が実質的に正弦波であるとは、例えば、ピエゾ素子２０８に急な変位をさせないことで意図しない振動等が発生することを防ぐという目的を達成できる範囲で、正弦波と見なせることであってよい。例えば、吐出後制御用信号は、正弦波状に傾きが連続的に徐々に変化する信号であってよい。また、吐出後制御用信号は、例えば、正弦波を主成分として含む信号であってもよい。例えば、吐出後制御用信号は、正弦波に所定の直流成分等が重畳された信号等であってもよい。

また、本例において、駆動信号出力部２０は、吐出後制御用信号として、メニスカス振動と振動数が同じ略正弦波の信号を出力する。この場合、メニスカス振動の振動数とは、例えば、メニスカス振動の固有振動周期Ｔｃに対応する振動数である。また、実用上、吐出後制御用信号とメニスカス振動との振動数が同じであるとは、例えば、両振動数の差が振動数の２０％以内程度、好ましくは、１０％以内にあることであってよい。

また、ノズル２０２からインク滴が吐出されるタイミングをタイミングＴ０とした場合、駆動信号出力部２０は、少なくとも、タイミングＴ０以降、時間Ｔｃ／４が経過するまでの間の少なくとも一部において、吐出後制御用信号を出力する。この場合、駆動信号出力部２０は、タイミングＴ０と同時又はその直後から、吐出後制御用信号を出力することが好ましい。例えば、図示した場合において、駆動信号出力部２０は、０以上１／４Ｔｃ未満の時間ＴｃだけＴ０から経過したタイミングから、吐出後制御用信号を出力する。また、この場合、駆動信号出力部２０は、例えば、図中に示した波形のうち、一部の期間のみに吐出後制御用信号を出力してもよい。この場合、駆動信号出力部２０は、少なくとも、タイミングＴ０のＴｃ／４後までの間、吐出後制御用信号を出力することが好ましい。例えば、駆動信号出力部は、タイミングＴ０と同時又はその直後から、タイミングＴ０のＴｃ／４後までの間、吐出後制御用信号を出力してよい。

また、駆動信号出力部２０は、メニスカス振動の複数周期分以上の期間に亘って、吐出後制御用信号を出力してもよい。この場合、吐出後制御用信号としては、例えば、図示のように、正弦波状に振動しつつ徐々に振幅が小さくなるような略正弦波の信号を用いることが好ましい。このように構成すれば、メニスカス振動の振幅が徐々に小さくなるのに合わせ、吐出後制御用信号をより適切に変化させることができる。以上のように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。

また、例えば吐出のタイミングＴ０以降において、駆動信号出力部２０は、吐出後制御用信号と他の正弦波とを重畳させた複合波の信号を出力してもよい。この場合、他の正弦波は、吐出後制御用信号と異なる振動数の信号であってよい。このように構成すれば、例えば、インク滴の吐出後において、メニスカス振動をより適切に抑えることができる。尚、このような複合波としては、例えば、メニスカス振動の高次の振動モード等も考慮した複合波の信号を用いること等が考えられる。また、このような複合波として、正弦波以外の信号を吐出後制御用信号と重畳させた信号等を用いてもよい。

以上のように、本例において、駆動信号出力部２０は、吐出駆動用信号として直線的に電圧が変化する信号を出力し、かつ、吐出後制御用信号として略正弦波の信号を出力する。また、これにより、インクジェットヘッドのノズル２０２から、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することが可能になる。そこで、以下、この点について、更に詳しく説明をする。

インクジェットプリンタにおいて、高い精度でインク滴を媒体に着弾させるためには、ノズル２０２からインク滴を吐出させる吐出速度を十分に高速化することが必要である。そして、そのためには、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８を素早く変位させることが必要になる。

これに対し、本例によれば、例えば、直線的に電圧が変化する信号を吐出駆動用信号として用いることにより、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８を素早く適切に変位させることができる。また、これにより、例えば、インク滴の吐出速度を適切かつ十分に高速化できる。

一方、メニスカス振動を抑えるために吐出後制御用信号については、その信号を加えることで余計な振動等が新たに生じないことが望まれる。これに対し、本例によれば、上記のように、略正弦波の吐出後制御用信号を用いることで、意図しない振動等が発生することを防ぎつつ、より適切にメニスカス振動を抑えることができる。

そのため、本例によれば、例えば、ノズル２０２からのインク滴の吐出時と、その後のメニスカス振動の制振時との両方について、より適切にピエゾ素子２０８を駆動できる。また、これにより、例えば、インクジェットヘッドのノズル２０２から、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することができる。

尚、上記においては、インクジェットヘッド１２の構成として、一のノズル２０２に対して一のピエゾ素子２０８を設ける場合に構成について、説明をした。しかし、インクジェットヘッド１２の構成の変形例においては、例えば、一のノズル２０２に対し、複数のピエゾ素子２０８を設けること等も考えられる。この場合、インクジェットヘッド１２は、一のノズル２０２に対応するピエゾ素子２０８として、吐出駆動用信号に応じて変位する第１のピエゾ素子と、第１のピエゾ素子とは別に配設されたピエゾ素子であり、吐出後制御用信号に応じて変位する第２のピエゾ素子とを有する。

このように構成した場合、例えば、インク滴の吐出用、及び、メニスカス振動の制振用のそれぞれに対し、別にピエゾ素子を用いることで、それぞれの目的により適したピエゾ素子を用いることができる。より具体的には、例えば、それぞれの目的により適したサイズや形状のピエゾ素子を用いることができる。また、ピエゾ素子を設ける位置についても、それぞれの目的に合わせて異ならせることができる。そのため、このように構成すれば、例えば、ノズルからのインク滴の吐出時と、その後のメニスカス振動の制振時との両方について、より適切にそれぞれのピエゾ素子を駆動できる。

また、吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号としては、例えば、図３に示した以外の信号を用いることも考えられる。そこで、以下、吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号として用いる信号の様々な例について、説明をする。

図４は、吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の他の例を示すグラフである。尚、以下に説明をする点を除き、図４に示した吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号は、図３に示した吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号と、同一又は同様の特徴を有する。

図４に示した場合において、駆動信号出力部２０は、吐出のタイミングより前に一旦電圧が低下し、その後に元の電圧に戻るように変化する吐出駆動用信号を出力する。この場合、例えば、吐出駆動用信号の電圧が下がるタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８は、インク室２０４内の圧力が低下するように変位する。また、これにより、インク経路を介してインク室２０４内にインクを引き込む。また、吐出駆動用信号の電圧が元の電圧に戻るタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８は、逆の方向へ変位し、インク室２０４内の圧力を高める。また、これにより、ノズル２０２からインク滴を吐出させる。そのため、このように構成すれば、インク室２０４へインクを引き込んだ後にインクを押し出すプル−プッシュ方式により、ノズル２０２からインク滴を適切に吐出させることができる。

また、この場合も、直線的に電圧が変化する信号を吐出駆動用信号として用いることにより、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８を素早く適切に変位させることができる。これにより、例えば、インク滴の吐出速度を適切かつ十分に高速化できる。また、吐出駆動用信号の変化のタイミングに合わせ、略正弦波の吐出後制御用信号を出力することにより、インクのメニスカス振動を適切に抑えることができる。そのため、この場合も、ノズル２０２からのインク滴の吐出時と、その後のメニスカス振動の制振時との両方について、より適切にピエゾ素子２０８を駆動できる。また、これにより、例えば、インクジェットヘッドのノズル２０２から、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することができる。

図５は、吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の更なる他の例を示すグラフである。尚、以下に説明をする点を除き、図５に示した吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号は、図３及び図４に示した吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号と、同一又は同様の特徴を有する。

図５に示した場合において、駆動信号出力部２０は、メニスカス振動の固有振動周期Ｔｃよりもパルス幅Ｔｐが大きい吐出駆動用信号を出力する。この場合も、例えば図示のように変化する吐出駆動用信号を用いることにより、ノズル２０２からインク滴を適切に吐出させることができる。

また、直線的に電圧が変化する信号を吐出駆動用信号として用いることにより、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８を素早く適切に変位させることができる。これにより、例えば、インク滴の吐出速度を適切かつ十分に高速化できる。また、吐出駆動用信号の変化のタイミングに合わせ、略正弦波の吐出後制御用信号を出力することにより、インクのメニスカス振動を適切に抑えることができる。そのため、この場合も、ノズル２０２からのインク滴の吐出時と、その後のメニスカス振動の制振時との両方について、より適切にピエゾ素子２０８を駆動できる。また、これにより、例えば、インクジェットヘッドのノズル２０２から、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することができる。

ここで、図３〜５においては、吐出駆動用信号として、矩形波の信号を用いる場合の例について、説明をした。しかし、上記においても説明をしたように、吐出駆動用信号としては、矩形波以外に、例えば台形波状又は鋸歯波状の信号等を用いることも考えられる。

図６は、吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号の更なる他の例を示すグラフであり、吐出駆動用信号として鋸歯波状の信号を用いる場合の例を示す。尚、鋸歯波状の信号とは、例えば、鋸歯のギザ形状のように変化する鋸波状波の信号のことである。また、以下に説明をする点を除き、図６に示した吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号は、図３〜５に示した吐出駆動用信号及び吐出後制御用信号と、同一又は同様の特徴を有する。

この場合も、図示のように変化する吐出駆動用信号によりピエゾ素子２０８を変位させることにより、ノズル２０２からインク滴を適切に吐出させることができる。また、直線的に電圧が変化する信号を吐出駆動用信号として用いることにより、ノズル２０２からインク滴を吐出させるタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８を素早く適切に変位させることができる。これにより、例えば、インク滴の吐出速度を適切かつ十分に高速化できる。

また、鋸歯波状の吐出駆動用信号を用いる場合、吐出駆動用信号は、例えばインクを押し出すタイミングのみにおいて、ステップ状に大きく変化する。そのため、それ以外のタイミングにおいて、ピエゾ素子２０８に急な変位をさせることはない。従って、鋸歯波状の吐出駆動用信号を用いる場合、例えば矩形波の吐出駆動用信号を用いる場合と比べ、メニスカスに余分な振動が生じることをより適切に抑制できる。

また、この場合も、吐出駆動用信号の変化のタイミングに合わせ、略正弦波の吐出後制御用信号を出力することにより、インクのメニスカス振動を適切に抑えることができる。そのため、この場合も、ノズル２０２からのインク滴の吐出時と、その後のメニスカス振動の制振時との両方について、より適切にピエゾ素子２０８を駆動できる。また、これにより、例えば、インクジェットヘッドのノズル２０２から、より高い精度でより適切にインク滴を吐出することができる。

続いて、インクのメニスカス振動と関連する事項について、補足説明をする。上記においても説明をしたように、吐出後制御用信号としては、メニスカス振動と振動数が同じ略正弦波の信号を出力することが好ましい。また、メニスカス振動の固有振動数は、例えば、インク室２０４の体積Ｖや、ノズル２０２の断面積Ｓに応じて決まる。

しかし、インク室２０４の体積Ｖや、ノズル２０２の断面積Ｓには、製造時にばらつきが生じる場合がある。そのため、メニスカス振動の固有振動数及び固有周期について、例えば計算により理論値を計算したとしても、実際の印刷装置１０において生じるメニスカス振動の振動数との間にずれが生じる場合もある。

そのため、メニスカス振動の固有振動数等については、例えば、実際の印刷装置１０を用いて、測定により求めることが好ましい。より具体的に、メニスカス振動の振動数の測定は、例えば、レーザドップラ振動計や圧力計等を用い、メニスカス振動の振動速度や振動波形を測定することで行うことができる。この場合、レーザドップラ振動計や圧力計としては、例えば、公知のレーザドップラ振動計や圧力計を好適に用いることができる。また、より具体的に、圧力計としては、例えば、いずれも長野計器（株）製の圧力トランスミッタＫＬ６０や、デジタル差圧計ＧＣ６２等を好適にを用いることができる。また、この測定においては、例えば、インクジェットヘッドのピエゾ素子へ所定のパルス信号を供給することで、ノズルからインク滴を吐出させ、生じたメニスカス振動の波形等をレーザドップラ振動計で測定する。

このように測定を行えば、例えば、メニスカス振動の固有振動数等を適切に測定することができる。また、この測定結果に基づき、例えば、メニスカス振動の固有振動と逆位相の関係になる吐出後制御用信号を、例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を使った信号発生器等により、適切に生成することもできる。

尚、メニスカス振動の固有振動周期（Ｔｃ）は、例えば、使用するインクにより異なる。そのため、例えば印刷装置１０の製造時等に予め、インクジェットヘッドに各種のインクを入れて、それぞれのインクに対応するメニスカス振動の固有振動数又は固有振動周期を求めておくことが好ましい。これにより、駆動信号出力部は、例えば、メニスカス振動の固有振動数等に基づき、吐出後制御用信号を発生させる。駆動信号出力部は、インクジェットヘッド内のインク圧の変動周波数に基づき、吐出後制御用信号を発生させてもよい。また、複数種類のインクを使用可能な構成の場合、使用するインクの種類に合わせて吐出後制御用信号の周波数を変える機能を印刷装置１０に持たせることが好ましい。吐出後制御用信号の周波数の変更は、使用するインクに合わせて自動で変更してもよく、ユーザの操作によって手動で変更してもよい。このように構成すれば、例えば、メニスカス振動の制振をより適切に行うことができる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、例えば印刷装置に好適に利用できる。

１０・・・印刷装置、１２・・・インクジェットヘッド、１４・・・主走査駆動部、１６・・・副走査駆動部、１８・・・プラテン、２０・・・駆動信号出力部、２２・・・制御部、５０・・・媒体、１０２・・・キャリッジ、１０４・・・ガイドレール、２０２・・・ノズル、２０４・・・インク室、２０６・・・薄膜、２０８・・・ピエゾ素子

Claims (7)

1. インクジェット方式で印刷を行う印刷装置であって、
   インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルの前段においてインク滴を貯留するインク室と、前記インク室内のインクを前記ノズルから吐出させるピエゾ素子とを有するインクジェットヘッドと、
   前記ピエゾ素子を変位させる信号である駆動信号を出力する駆動信号出力部と
   を備え、
   前記駆動信号は、前記ノズルからインク滴を吐出させるように前記ピエゾ素子を変位させる吐出駆動用信号と、前記ノズルからインク滴が吐出された後に前記ピエゾ素子を変位させる吐出後制御用信号とを含む信号であり、
   前記駆動信号出力部は、
   前記吐出駆動用信号として、前記ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいてそれぞれ予め設定された第１の電圧から第２の電圧へ直線的に電圧が変化する信号を出力し、
   前記吐出後制御用信号として、略正弦波の信号を出力し、
   前記ノズルからインク滴が吐出された後のタイミングにおいて、前記駆動信号出力部は、振動数が前記吐出後制御用信号とは異なる正弦波と、前記吐出後制御用信号とを重畳させた複合波の信号を出力することを特徴とする印刷装置。
2. 前記吐出駆動用信号は、矩形波状、台形波状、又は鋸歯波状の信号であることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記駆動信号出力部は、前記吐出後制御用信号として、インク滴を吐出した後に前記ノズルの位置においてインクの液面が振動するメニスカス振動を抑える方向へ前記ピエゾ素子を変位させる信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷装置。
4. 前記駆動信号出力部は、前記吐出後制御用信号として、前記メニスカス振動におけるインクの液面の動きと反対の方向へ前記液面を動かすように前記ピエゾ素子を変位させる信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の印刷装置。
5. 前記駆動信号出力部は、前記吐出後制御用信号として、前記メニスカス振動と振動数が同じ略正弦波の信号を出力することを特徴とする請求項３又は４に記載の印刷装置。
6. 前記ノズルからインク滴が吐出されるタイミングをタイミングＴ０とし、
   インク滴を吐出した後に前記ノズルの位置においてインクの液面が振動するメニスカス振動の固有振動の周期をＴｃとした場合、
   前記駆動信号出力部は、少なくとも、タイミングＴ０以降、時間Ｔｃ／４が経過するまでの間の少なくとも一部において、前記吐出後制御用信号を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の印刷装置。
7. インクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、
   インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルの前段においてインク滴を貯留するインク室と、前記インク室内のインクを前記ノズルから吐出させるピエゾ素子とを有するインクジェットヘッドへ、前記ピエゾ素子を変位させる信号である駆動信号を出力し、
   前記駆動信号は、前記ノズルからインク滴を吐出させるように前記ピエゾ素子を変位させる吐出駆動用信号と、前記ノズルからインク滴が吐出された後に前記ピエゾ素子を変位させる吐出後制御用信号とを含む信号であり、
   前記吐出駆動用信号として、前記ノズルからインク滴を吐出させるタイミングにおいてそれぞれ予め設定された第１の電圧から第２の電圧へ直線的に電圧が変化する信号を出力し、
   前記吐出後制御用信号として、略正弦波の信号を出力し、
   前記ノズルからインク滴が吐出された後のタイミングにおいて、振動数が前記吐出後制御用信号とは異なる正弦波と、前記吐出後制御用信号とを重畳させた複合波の信号を出力することを特徴とする印刷方法。

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