JP5169227B2 - 吐出パルスの設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、吐出パルスの設定方法に関する。

インクジェットプリンタ等の液体吐出装置には、インクの吐出後に、収縮状態の圧力室を膨張させるものがある（例えば、特許文献１を参照）。圧力室を膨張させる理由は、インクの吐出後において、圧力室内のインクの残留振動を速やかに収束させるためである。この観点から、吐出パルスにおける圧力室を膨張させるための部分は、その生成期間が圧力室の固有振動周期よりも長く定められている。
特開平９−５２３６０号公報

近年、インクジェット技術を利用して、一般的なインクよりも粘度の高い液体を吐出する試みがなされている。そして、一般的に用いられている波形の吐出パルスでこのような粘度の高い液体を吐出させると、液体の吐出周波数を高くするほどに液体の吐出が不安定になるという問題が生じることが判った。例えば、液体滴の飛行曲がりが生じたり、吐出量の不足が生じたりすることが判った。
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、一般的なインクよりも粘度の高い液体について、吐出を安定化させることにある。

前記目的を達成するための主たる発明は、
（Ａ）液体の供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、
（Ｂ）前記圧力室の容積を変化させるための動作をする素子と、
（Ｃ）前記ノズルから前記液体を吐出させるべく基準容積の圧力室の容積を変化させて前記基準容積に戻す一連の動作を前記素子に行わせる吐出パルスであって、前記液体を前記ノズルから吐出させるべく、前記圧力室を収縮させる動作を前記素子に行わせる吐出部分、及び、前記吐出部分よりも後に生成され、収縮状態の前記圧力室を前記基準容積まで膨張させるための動作を前記素子に行わせる膨張部分を有する吐出パルスを、繰り返し生成する吐出パルス生成部と、
（Ｄ）を備えた液体吐出装置用の吐出パルスの設定方法であって、
（Ｅ）前記液体の粘度は、６ミリパスカル秒以上であって２０ミリパスカル秒以下の範囲内に定められており、
（Ｆ）前記液体の粘度が高いほど、前記膨張部分の生成期間を短く定める、
（Ｇ）吐出パルスの設定方法である。

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。

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。

すなわち、（Ａ）液体の供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、（Ｂ）前記圧力室の容積を変化させるための動作をする素子と、（Ｃ）前記ノズルから前記液体を吐出させるべく基準容積の圧力室の容積を変化させて前記基準容積に戻す一連の動作を前記素子に行わせる吐出パルスであって、前記液体を前記ノズルから吐出させるべく、前記圧力室を収縮させる動作を前記素子に行わせる吐出部分、及び、前記吐出部分よりも後に生成され、収縮状態の前記圧力室を前記基準容積まで膨張させるための動作を前記素子に行わせる膨張部分を有する吐出パルスを、繰り返し生成する吐出パルス生成部と、（Ｄ）を備えた液体吐出装置用の吐出パルスの設定方法であって、（Ｅ）前記液体の粘度は、６ミリパスカル秒以上であって２０ミリパスカル秒以下の範囲内に定められており、（Ｆ）前記液体の粘度が高いほど、前記膨張部分の生成期間を短く定める、（Ｇ）吐出パルスの設定方法を実現できることが明らかにされる。
このような吐出パルスの設定方法によれば、膨張部分に伴う素子の動作によって圧力室が膨張すると、圧力室内における負圧の度合いが高くなり、液体の供給部側から圧力室側に向けて液体を流入させることができる。このため、６ミリパスカル秒以上であって２０ミリパスカル秒以下の粘度を有する液体について、吐出を安定化させることができる。さらに、圧力室内における負圧の度合いは、圧力室の膨張期間に応じて定められる。このため、吐出される液体の粘度に応じて液体の流入量を最適化できる。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記液体の粘度が６ミリパスカル秒の場合に、前記膨張部分の生成期間を前記圧力室における固有振動周期の６／７以下の範囲に定め、前記液体の粘度が２０ミリパスカル秒の場合に、前記膨張部分の生成期間を前記圧力室における固有振動周期の１／３以下の範囲に定めることが好ましい。
このような吐出パルスの設定方法によれば、６ミリパスカル秒以上であって２０ミリパスカル秒以下の粘度を有する液体について、吐出を安定化させることができる。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記膨張部分の生成期間を、メニスカスの形状を維持し得る時間以上に定めることが好ましい。
このような吐出パルスの設定方法によれば、６ミリパスカル秒以上であって２０ミリパスカル秒以下の液体について、吐出を安定化させることができる。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記吐出部分を、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の一方から他方まで電位を変化させる部分として定め、前記膨張部分を、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の他方から前記基準容積に対応する基準電位まで電位を変化させる部分として定めることが好ましい。
このような吐出パルスの設定方法によれば、吐出パルスの波形が簡素化でき、液体の吐出周波数を高めることが容易である。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記吐出部分の終端と前記膨張部分の始端とを、前記吐出部分の終端電位で一定の定電位部分で接続することが好ましい。
このような吐出パルスの設定方法によれば、圧力室の膨張開始タイミングを定電位部分の長さで調整することができ、吐出をより安定化させることができる。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記吐出パルスは、液体を吐出させるための準備をすべく、前記圧力室を膨張させる動作を前記素子に行わせる他の膨張部分を有しており、前記他の膨張部分を、前記基準電位から、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の一方まで電位を変化させる部分として定めることが好ましい。
このような吐出パルスの設定方法によれば、液体の吐出周波数を高めることが容易である。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記他の膨張部分の終端と前記吐出部分の始端とを、前記他の膨張部分の終端電位で一定の他の定電位部分で接続することが好ましい。
このような吐出パルスの設定方法によれば、吐出パルスの波形が簡素化でき、液体の吐出周波数を高めることが容易である。

かかる吐出パルスの設定方法であって、前記基準電位を、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の他方から、前記吐出パルスの最高電位と最低電位の差の２０％以上であって５０％以下の範囲に定めることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、液滴の吐出速度を確保しつつ、圧力室への液体の供給不足を抑制できる。

＝＝＝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。

＝＝＝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。

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（ピエゾ素子４３３，図２Ａを参照）へ印加されるものであり、図４に一例を示すように、吐出パルスＰＳを含む一連の信号である。ここで、吐出パルスＰＳとは、ヘッドＨＤから滴状のインクを吐出させるために、ピエゾ素子４３３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、インクを用紙に向けて吐出させる。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。なお、ヘッドＨＤについては後で説明する。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。このプリンタ側コントローラ６０についても後で説明する。

＝＝＝プリンタ１の要部＝＝＝
＜ヘッドＨＤについて＞
図２Ａに示すように、ヘッドＨＤは、ケース４１と、流路ユニット４２と、ピエゾ素子ユニット４３とを有する。ケース４１は、ピエゾ素子ユニット４３を収容して固定するための収容空部４１１が内部に設けられた箱体状である。このケース４１は、例えば樹脂材によって作製される。そして、ケース４１の先端面には、流路ユニット４２が接合されている。

流路ユニット４２は、流路形成基板４２１と、ノズルプレート４２２と、振動板４２３とを有する。そして、流路形成基板４２１における一方の表面にはノズルプレート４２２が接合され、他方の表面には振動板４２３が接合されている。流路形成基板４２１には、圧力室４２４、インク供給路４２５、及び、共通インク室４２６などが形成されている。この流路形成基板４２１は、例えばシリコン基板によって作製されている。圧力室４２４は、ノズル４２７の並び方向に対して直交する方向に細長い室として形成されている。インク供給路４２５は、圧力室４２４と共通インク室４２６との間を連通する狭い流路の部分である。このインク供給路４２５は、圧力室４２４へ液体を供給するための、液体の供給部に相当する。共通インク室４２６は、インクカートリッジ（図示せず）から供給されたインクを一旦貯留する部分であり、共通の液体貯留室に相当する。

ノズルプレート４２２には、複数のノズル４２７が、所定の並び方向に所定の間隔で設けられている。このノズルプレート４２２は、例えばステンレス板やシリコン基板によって作製されている。

振動板４２３は、例えばステンレス製の支持板４２８に樹脂製の弾性体膜４２９を積層した二重構造を採っている。振動板４２３における各圧力室４２４に対応する部分は、ステンレス板の部分が環状にエッチング加工されている。そして、環内には島部４２８ａが形成されている。この島部４２８ａと島部周辺の弾性体膜４２９ａとがダイヤフラム部４２３ａを構成する。このダイヤフラム部４２３ａは、ピエゾ素子ユニット４３が有するピエゾ素子４３３によって変形し、圧力室４２４の容積を可変する。

ピエゾ素子ユニット４３は、ピエゾ素子群４３１と、固定板４３２とを有する。ピエゾ素子群４３１は櫛歯状をしている。そして、櫛歯の１つ１つがピエゾ素子４３３である。各ピエゾ素子４３３の先端面は、対応する島部４２８ａに接着される。固定板４３２は、ピエゾ素子群４３１を支持するとともに、ケース４１に対する取り付け部となる。この固定板４３２は、例えばステンレス板によって構成されており、収容空部４１１の内壁に接着される。

ピエゾ素子４３３は、電気機械変換素子の一種であり、圧力室４２４内の液体に圧力変化を与えるための動作（変形動作）をする素子に相当する。図２Ａに示すピエゾ素子４３３は、隣り合う電極同士の間に電位差を与えることにより、積層方向と直交する素子長手方向に伸縮する。即ち、上記の電極は、所定電位の共通電極４３４と、駆動信号ＣＯＭ（吐出パルスＰＳ）に応じた電位になる駆動電極４３５とを有する。そして、両電極４３４，４３５に挟まれた圧電体４３６は、共通電極４３４と駆動電極４３５との電位差に応じた度合いで変形する。ピエゾ素子４３３は、圧電体４３６の変形に伴って素子の長手方向に伸縮する。本実施形態において、共通電極４３４は、グランド電位、若しくは、グランド電位よりも所定電位だけ高いバイアス電位に定められる。そして、ピエゾ素子４３３は、駆動電極４３５の電位が共通電極４３４の電位よりも高くなるほど収縮する。反対に、駆動電極４３５の電位が共通電極４３４の電位に近付くほど、或いは、共通電極４３４の電位よりも低くなるほど伸張する。

前述したように、ピエゾ素子ユニット４３は、固定板４３２を介してケース４１に取り付けられている。このため、ピエゾ素子４３３が収縮すると、ダイヤフラム部４２３ａは、圧力室４２４から遠ざかる方向に引っ張られる。これにより、圧力室４２４が膨張される。反対に、ピエゾ素子４３３が伸長すると、ダイヤフラム部４２３ａが圧力室４２４側に押される。これにより、圧力室４２４が収縮する。圧力室４２４内のインクには、圧力室４２４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４２４の収縮に伴って圧力室４２４内のインクは加圧され、圧力室４２４の膨張に伴って圧力室４２４内のインクは減圧される。ピエゾ素子４３３の伸縮状態は駆動電極４３５の電位に応じて定まるので、圧力室４２４の容積も駆動電極４３５の電位に応じて定まる。従って、圧力室４２４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４３５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。

＜インク流路について＞
ヘッドＨＤには、共通インク室４２６からノズル４２７に至る一連のインク流路（液体で満たされる液体流路に相当する）が、ノズル４２７の数に応じた複数設けられている。このインク流路では、圧力室４２４に対して、ノズル４２７及びインク供給路４２５がそれぞれ連通している。このため、インクの流れなどの特性を解析する場合、ヘルムホルツの共鳴器の考え方が適用される。図２Ｂは、この考え方に基づくヘッドＨＤの構造を模式的に説明する図である。

一般的なヘッドＨＤにおいて、圧力室４２４の長さＬ４２４は２００μｍから２０００μｍの範囲内に定められる。圧力室４２４の幅Ｗ４２４は２０μｍから３００μｍの範囲内に定められ、圧力室４２４の高さＨ４２４は３０μｍから５００μｍの範囲内に定められる。そして、インク供給路４２５の長さＬ４２５は５０μｍから２０００μｍの範囲内に定められる。インク供給路４２５の幅Ｗ４２５は２０μｍから３００μｍの範囲内に定められ、インク供給路４２５の高さＨ４２５は３０μｍから５００μｍの範囲内に定められる。また、ノズル４２７の直径φ４２７は１０μｍから３５μｍの範囲内に定められ、ノズル４２７の長さＬ４２７は４０μｍから１００μｍの範囲内に定められる。

なお、インク供給路４２５に関し、幅Ｗ４２５や高さＨ４２５は、圧力室４２４の幅Ｗ４２４や高さＨ４２４以下に定められる。また、インク供給路４２５の幅Ｗ４２５や高さＨ４２５の一方を、圧力室４２４の幅Ｗ４２４や高さＨ４２４の一方に揃えた場合、インク供給路４２５の幅Ｗ４２５や高さＨ４２５の他方は、圧力室４２４の幅Ｗ４２４や高さＨ４２４の他方よりも小さいサイズに定められる。

このようなインク流路では、圧力室４２４内のインクに圧力変化を与えることで、ノズル４２７からインクを吐出させる。このとき、圧力室４２４、インク供給路４２５、及び、ノズル４２７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４２４内のインクに加わる圧力の大きさは、ヘルムホルツ周期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。従って、ヘルムホルツ周期は、圧力室４２４におけるインク（液体）の固有振動周期とも呼ばれる。このヘルムホルツ周期の圧力振動により、メニスカス（ノズル４２７で露出しているインクの自由表面）がノズル４２７内で周期的に移動する。そして、この固有振動周期の圧力変化を利用することで、インクをノズル４２７から効率よく吐出させたり、圧力室４２４内のインクの圧力変化を効率よく打ち消したりすることができる。

一般的なヘッドＨＤにおいて、圧力室４２４における固有振動周期は５μｓから１０μｓの範囲内に定められる。例えば、図２Ａのインク流路において、圧力室４２４の幅Ｗ４２４を１００μｍ、高さＨ４２４を７０μｍ、長さＬ４２４を１０００μｍとし、インク供給路４２５の幅Ｗ４２５を５０μｍ、高さＨ４２５を７０μｍ、長さＬ４２５を５００μｍとし、ノズル４２７の直径φ４２７を３０μｍ、長さＬ４２７を１００μｍとした場合、圧力室４２４における固有振動周期は８μｓ程度になる。なお、この固有振動周期は、隣り合う圧力室４２４同士を区画する隔壁の厚さ、弾性体膜４２９の厚さやコンプライアンス、流路形成基板４２１やノズルプレート４２２の素材によっても変化する。

＜プリンタ側コントローラ６０について＞
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。例えば、コンピュータＣＰから受け取った印刷データや各検出器からの検出結果に基づいて制御対象部を制御し、用紙に画像を印刷させる。図１に示すように、プリンタ側コントローラ６０は、インタフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリ６３とを有する。インタフェース部６１は、コンピュータＣＰとの間でデータの受け渡しを行う。ＣＰＵ６２は、プリンタ１の全体的な制御を行う。メモリ６３は、コンピュータプログラムを格納する領域や作業領域等を確保する。ＣＰＵ６２は、メモリ６３に記憶されているコンピュータプログラムに従い、各制御対象部を制御する。例えば、ＣＰＵ６２は、用紙搬送機構１０やキャリッジ移動機構２０を制御する。また、ＣＰＵ６２は、ヘッドＨＤの動作を制御するためのヘッド制御信号をヘッド制御部ＨＣに送信したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号生成回路３０に送信したりする。

ここで、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号はＤＡＣデータとも呼ばれ、例えば複数ビットのデジタルデータである。このＤＡＣデータは、生成される駆動信号ＣＯＭの電位の変化パターンを定める。従って、このＤＡＣデータは、駆動信号ＣＯＭや吐出パルスＰＳの電位を示すデータともいえる。このＤＡＣデータは、メモリ６３の所定領域に記憶されており、駆動信号ＣＯＭの生成時に読み出されて駆動信号生成回路３０へ出力される。

＜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、ＤＡＣデータに基づき、吐出パルスＰＳを有する駆動信号ＣＯＭを生成する。図３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４３３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。

＜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４３３へ印加する。このため、図３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４３３毎に設けられた複数のスイッチ４４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４４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４３３へ印加される。このとき、必要部分の選択の仕方次第で、ノズル４２７からのインクの吐出を制御できる。

＜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４に示すように、駆動信号ＣＯＭには、繰り返し生成される複数の吐出パルスＰＳが含まれている。これらの吐出パルスＰＳは、いずれも同じ波形をしている。すなわち、電位の変化パターンが同じである。前述したように、この駆動信号ＣＯＭは、ピエゾ素子４３３が有する駆動電極４３５に印加される。これにより、固定電位とされた共通電極４３４との間に、電位の変化パターンに応じた電位差が生じる。その結果、ピエゾ素子４３３は、電位の変化パターンに応じて伸縮し、圧力室４２４の容積を変化させる。

詳細については後で説明するが、この吐出パルスＰＳの電位は、基準電位としての中間電位ＶＢから最高電位ＶＨまで上昇した後に、最低電位ＶＬまで下降する。そして、中間電位ＶＢまで上昇する。前述したように、ピエゾ素子４３３は、駆動電極４３５の電位が共通電極４３４の電位よりも高いほど収縮して、圧力室４２４の容積を拡大させる。従って、この吐出パルスＰＳがピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４は、中間電位ＶＢに対応する基準容積から、最高電位ＶＨに対応する最大容積まで膨張する。その後、最低電位ＶＬに対応する最小容積まで収縮し、基準容積まで膨張する。そして、最大容積から最小容積に収縮する際に、圧力室４２４内のインクが加圧され、ノズル４２７から滴状のインク（インク滴）が吐出される。

例示した吐出パルスＰＳでは、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで変化する部分が、インクを吐出させるための吐出部分に相当する。そして、インク滴の吐出間隔は、相前後して生成される吐出部分の間隔によって定められる。例えば、図４の例において、実線の駆動信号ＣＯＭは、吐出部分が期間Ｔａ毎に生成されている。これにより、インク滴も期間Ｔａ毎に吐出される。また、一点鎖線の駆動信号ＣＯＭは、吐出部分が期間Ｔａよりも長い期間Ｔｂ毎に生成されている。これにより、インク滴も期間Ｔｂ毎に吐出される。従って、実線の駆動信号ＣＯＭによる吐出周波数は、一点鎖線の駆動信号ＣＯＭによる吐出周波数よりも高くなる。

＝＝＝吐出動作について＝＝＝
＜概要＞
この種のプリンタ１では、インクをできるだけ高い周波数で吐出させたいという要望がある。これは、印刷等の処理を高速化できるからである。ここで、一般的なインクの粘度（約１ミリパスカル秒）よりも十分に高い粘度のインク、具体的には粘度が６〜２０ミリパスカル秒のインク（便宜上、高粘度インクともいう。）を吐出させた場合には、インクの吐出周波数を高めるとインクの吐出が不安定になってしまうという問題があった。図５Ａは、高粘度インクが安定して吐出されている様子を示している。これに対し、図５Ｂは、高粘度インクが不安定な状態で吐出されている様子を示している。これらの図を比較すると、不安定な状態では、飛行速度が不足しているインク滴や吐出曲がりが生じているインク滴があることが判る。

インクの吐出を不安定にする要因は種々考えられるが、その要因の一つにインクの供給不足があると考えられる。このヘッドＨＤでは、共通インク室４２６に貯留されたインクを、インク供給路４２５を通じて圧力室４２４内に流入させている。ここで、高粘度インクでは、インクの吐出周波数を高めていくと、共通インク室４２６側からのインクの流入が追いつかなくなると考えられる。このため、圧力室４２４内のインクが不足した状態でインクの吐出動作が行われることになり、インク滴の飛行速度が過度に遅くなったり、インク滴の飛行曲がりが生じたりすると考えられる。

このような事情に鑑み、本実施形態の吐出パルスＰＳでは、インクの吐出後に圧力室４２４を基準容積まで膨張させるための膨張部分に関し、その生成期間（ｐｗｃ２）をインクの粘度が高いほど短くしている。このような吐出パルスＰＳを用いることにより、吐出周波数を高めても吐出を安定化させることができる。これは、膨張部分の印加に伴う圧力室４２４の膨張によって、インク供給路４２５側から圧力室４２４側に向けて高粘度インクを流入させることができ、液体の供給不足が改善されるためと考えられる。さらに、圧力室４２４内における負圧の度合いをインクの粘度に応じて変化させることができるので、インクの流入量を最適化することもできる。この点でも吐出を安定化させることができる。以下、詳細に説明する。

＜粘度が２０ミリパスカル秒のインクについて＞
図６は、粘度が２０ミリパスカル秒のインクに適した波形の吐出パルスＰＳ１ａを説明する図である。この吐出パルスＰＳ１ａでは、膨張部分として機能する第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２を、圧力室４２４における固有振動周期（以下、記号Ｔｃで示すこともある）の１／４よりも短くしている。図７は、図６の吐出パルスＰＳ１ａで１つのインク滴を吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。なお、図６において、縦軸は駆動信号ＣＯＭの電位であり、横軸は時間である。また、図７において、縦軸はメニスカスの状態をインクの量で示しており、横軸は時間である。縦軸に関し、０ｎｇは、定常状態におけるメニスカスの位置を示す。そして、正側に値が大きくなるほどメニスカスが吐出方向に押し出された状態を示し、負側に値が大きくなるほどメニスカスが圧力室４２４側に引き込まれた状態を示す。加えて、対象の圧力室４２４における固有振動周期は７μｓである。

まず、吐出パルスＰＳ１ａについて説明する。図６において、符号Ｐ２から符号Ｐ６で示される部分が吐出パルスＰＳ１ａである。なお、符号Ｐ１及び符号Ｐ７で示される部分は、中間電位ＶＢで一定の定電位部分である。これらの定電位部分Ｐ１，Ｐ７は、例えば、先に生成された吐出パルスＰＳ１ａの終端と、後に生成される吐出パルスＰＳ１ａの始端とを中間電位ＶＢで接続するために用いられる。そして、吐出パルスＰＳは、第１減圧部分Ｐ２と、第１電位保持部分Ｐ３と、加圧部分Ｐ４と、第２電位保持部分Ｐ５と、第２減圧部分Ｐ６とを有する。

第１減圧部分Ｐ２は、タイミングｔ１ａからタイミングｔ２ａに亘って生成される部分である。この第１減圧部分Ｐ２は、タイミングｔ１ａにおける電位（始端電位に相当する）が中間電位ＶＢであり、タイミングｔ２ａにおける電位（終端電位に相当する）が最高電位ＶＨである。このため、第１減圧部分Ｐ２が印加されると、圧力室４２４は、基準容積から最大容積まで、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１に亘って膨張する。この第１減圧部分Ｐ２は、吐出部分としての加圧部分Ｐ４よりも前に生成され、インク滴を吐出するための準備をすべく圧力室４２４を膨張させる動作をピエゾ素子４３３に行わせている。このような第１減圧部分Ｐ２は、他の膨張部分に相当する。第１減圧部分Ｐ２の始端電位である中間電位ＶＢは、吐出パルスＰＳ１ａにおける最低電位ＶＬよりも、吐出パルスＰＳ１ａにおける最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまでの差（以下、駆動電圧Ｖｈともいう）の４０％だけ高い電位に定められている。そして、この吐出パルスＰＳ１ａにおける駆動電圧Ｖｈは３０Ｖである。このため、中間電位ＶＢは最低電位ＶＬよりも１２Ｖ高く、最高電位ＶＨは中間電位ＶＢよりも１８Ｖ高い。また、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は４μｓである。

第１電位保持部分Ｐ３は、タイミングｔ２ａからタイミングｔ３ａに亘って生成される部分である。この第１電位保持部分Ｐ３は、最高電位ＶＨで一定である。このため、第１電位保持部分Ｐ３がピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４は、第１電位保持部分Ｐ３の生成期間ｐｗｈ１に亘って、最大容積が維持される。この吐出パルスＰＳ１ａにおいて、第１電位保持部分Ｐ３の生成期間ｐｗｈ１は１．４μｓである。

加圧部分Ｐ４は、タイミングｔ３ａからタイミングｔ４ａに亘って生成される部分である。この加圧部分Ｐ４は、タイミングｔ３ａにおける始端電位が最高電位ＶＨであり、タイミングｔ４ａにおける終端電位が最低電位ＶＬである。このため、加圧部分Ｐ４がピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４は、最大容積から最小容積まで加圧部分Ｐ４の生成期間ｐｗｄ１に亘って収縮する。圧力室４２４の収縮に伴ってインクが吐出されるので、加圧部分Ｐ４は吐出部分に相当する。なお、この吐出パルスＰＳ１ａにおいて、加圧部分Ｐ４の生成期間は２．８μｓである。

第２電位保持部分Ｐ５は、タイミングｔ４ａからタイミングｔ５ａに亘って生成される、最低電位ＶＬで一定の部分であり、加圧部分Ｐ４の終端と第２減圧部分Ｐ６の始端とを一定の電位で接続する定電位部分である。この第２電位保持部分Ｐ５がピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４は、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２に亘って、最小容積が維持される。この吐出パルスＰＳ１ａにおいて、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２は２．８μｓである。

第２減圧部分Ｐ６は、タイミングｔ５ａからタイミングｔ６ａに亘って生成される部分である。この第２減圧部分Ｐ６は、タイミングｔ５ａにおける始端電位が最低電位ＶＬであり、タイミングｔ６ａにおける終端電位が中間電位ＶＢである。このため、第２減圧部分Ｐ６がピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４は、最小容積から基準容積まで、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２に亘って膨張する。従って、第２減圧部分Ｐ６は、吐出部分よりも後に生成され、収縮状態の圧力室４２４を基準容積まで膨張させるための動作をピエゾ素子４３３に行わせる膨張部分に相当する。この吐出パルスＰＳ１ａにおいて、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は１．５μｓであり、圧力室４２４における固有振動周期の１／４（１．７５μｓ）よりも短く定められている。

次に、この吐出パルスＰＳ１ａをピエゾ素子４３３に印加した場合における、ピエゾ素子４３３や圧力室４２４の動作、及び、インクの流れについて説明する。第１減圧部分Ｐ２がピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４が最大容積まで膨張する。この膨張に伴い、メニスカスがノズル４２７内で圧力室４２４側に引き込まれる。メニスカスの圧力室４２４側への移動は、第１減圧部分Ｐ２の印加終了後も継続される。すなわち、圧力室４２４を区画する隔壁や振動板４２３のコンプライアンス等により、メニスカスは、第１電位保持部分Ｐ３の印加期間中も圧力室４２４側へ移動する。その後、メニスカスは圧力室４２４から遠ざかる方向に反転する（図７中に符号Ａ１で示すタイミング）。このとき、加圧部分Ｐ４の印加に伴う圧力室４２４の収縮も加わるため、メニスカスの移動速度は速い。加圧部分Ｐ４の印加に伴って移動したメニスカスは柱状になる。そして、第２電位保持部分Ｐ５のピエゾ素子４３３への印加が終了するまでに、柱状になったメニスカスの先端側の一部分が切れ、滴状になって吐出される（図７中に符号Ｂ１で示すタイミング）。

吐出の反動で、メニスカスは圧力室４２４側に速い速度で戻る。このとき、ピエゾ素子４３３には第２減圧部分Ｐ６が印加される。この第２減圧部分Ｐ６の印加に伴って圧力室４２４が膨張し、圧力室４２４内のインク圧力を低くする。このことは、メニスカスが大きく引き込まれていることからも理解できる（図７中に符号Ｃ１で示すタイミング）。そして、第２減圧部分Ｐ６がピエゾ素子４３３に印加されると、インク供給路４２５内のインクは、より強い力で圧力室４２４側に移動される。従って、第２減圧部分Ｐ６は、インク供給路４２５を通じて共通インク室４２６側から圧力室４２４内へとインクを流入させるためのインク流入部分（液体流入部分）ともいえる。その後、メニスカスは、符号Ｄ１で示すタイミングで再度圧力室４２４側に戻り、移動方向の反転を繰り返しながら定常状態（インク量０ｎｇ）の位置へ近付く。

メニスカスが定常状態の位置に近付く理由は、圧力室４２４内のインクが増えているからと考えられる。このため、メニスカスが定常状態の位置に近付いている間は、インク供給路４２５から圧力室４２４内にインクが供給されているといえる。そして、メニスカスが定常状態の位置まで戻ったということは、圧力室４２４内に十分な量のインクが供給されたことを意味する。従って、この時点以降に吐出パルスＰＳ１ａをピエゾ素子４３３に入力すれば、インクの供給不足に起因するインクの吐出不良は防止できる。

図７の例において、メニスカスは、第１減圧部分Ｐ２のピエゾ素子４３３への印加開始から１００μｓを経過した時点で、ほぼ定常状態の位置に戻っている。本実施形態では、第１減圧部分Ｐ２の印加開始から１００μｓを経過した時点でメニスカスが定常状態の位置に戻っていることを、４０ｋＨｚ程度の高い周波数であっても安定した吐出が行えることの判断基準にしている。ここで、図７の結果では、インク滴の吐出間隔が最短でも１００μｓであるため、吐出周波数は、最高でも１０ｋＨｚ程度になってしまうとも考えられる。しかし、吐出周波数を高めた場合、インク滴が次々と吐出されることから、インク流路（共通インク室４２６からノズル４２７に至る一連の流路）には、共通インク室４２６側からノズル４２７側に向かうインクの流れが生じると考えられる。このインクの流れは、吐出周波数を高めるほど速くなり、圧力室４２４へのインクの供給を補助すると考えられる。以上より、上記の判断基準が定められている。

図８は、粘度が２０ミリパスカル秒のインクに適した波形（電位の変化パターン）を有する他の吐出パルスＰＳ２ａを説明する図である。この吐出パルスＰＳ２ａでは、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２を、圧力室４２４における固有振動周期の１／３にほぼ揃えている。図９は、図８の吐出パルスＰＳ２ａでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。この場合も、対象の圧力室４２４における固有振動周期は７μｓである。

図８において、符号Ｐ２から符号Ｐ６で示される部分が吐出パルスＰＳ２ａであり、符号Ｐ１及び符号Ｐ７で示す部分が定電位部分である。この吐出パルスＰＳ２ａにおいて、波形の概略は、図６の吐出パルスＰＳ１ａと同じである。すなわち、中間電位ＶＢから最高電位ＶＨまで電位を上昇させた後、最低電位ＶＬまで電位を下降させ、中間電位ＶＢに戻している。しかし、図８の吐出パルスＰＳ２ａでは、中間電位ＶＢや各部分Ｐ２〜Ｐ６の生成期間を図６の吐出パルスＰＳ１ａとは異ならせている。

具体的に説明すると、第１減圧部分Ｐ２は、タイミングｔ１ｂにおける始端電位が中間電位ＶＢであり、タイミングｔ２ｂにおける終端電位が最高電位ＶＨである。ここで、中間電位ＶＢは、吐出パルスＰＳ２ａにおける最低電位ＶＬよりも、駆動電圧Ｖｈの３０％だけ高い電位に定められている。そして、この吐出パルスＰＳ２ａにおける駆動電圧Ｖｈは２５Ｖである。このため、中間電位ＶＢは最低電位ＶＬよりも７．５Ｖ高く、最高電位ＶＨは中間電位ＶＢよりも１７．５Ｖ高い。また、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は３μｓである。

第１電位保持部分Ｐ３は、タイミングｔ２ｂからタイミングｔ３ｂに亘って生成される、最高電位ＶＨで一定の部分である。この吐出パルスＰＳ２ａにおいて、第１電位保持部分Ｐ３の生成期間ｐｗｈ１は２μｓである。

加圧部分Ｐ４は、タイミングｔ３ｂからタイミングｔ４ｂに亘って生成され、始端電位が最高電位ＶＨ、終端電位が最低電位ＶＬの部分である。このため、第１減圧部分Ｐ２がピエゾ素子４３３に印加されると、インク滴が吐出される。従って、加圧部分Ｐ４は、インクを吐出させるための吐出部分に相当する。この吐出パルスＰＳ２ａにおいて、加圧部分Ｐ４の生成期間は３μｓである。

第２電位保持部分Ｐ５は、タイミングｔ４ｂからタイミングｔ５ｂに亘って生成され、最低電位ＶＬで一定の部分である。この第２電位保持部分Ｐ５がピエゾ素子４３３に印加されると、圧力室４２４は、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２に亘って、最小容積が維持される。この吐出パルスＰＳ２ａにおいて、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２は５μｓである。

第２減圧部分Ｐ６は、タイミングｔ５ｂからタイミングｔ６ｂに亘って生成され、タイミングｔ５ｂにおける始端電位が最低電位ＶＬであり、タイミングｔ６ｂにおける終端電位が中間電位ＶＢである。このため、第２減圧部分Ｐ６が印加されると、圧力室４２４は、最小容積から基準容積まで、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２に亘って膨張する。このため、第２減圧部分Ｐ６は膨張部分に相当する。この吐出パルスＰＳ２ａにおいて、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は２．３μｓであり、圧力室４２４における固有振動周期のほぼ１／３の期間に定められている。

この吐出パルスＰＳ２ａをピエゾ素子４３３に印加した場合、インク滴が吐出されるまでのピエゾ素子４３３や圧力室４２４の動作、及び、インク流路内におけるインクの流れは、図６の吐出パルスＰＳ１ａをピエゾ素子４３３に印加した場合とほぼ同じである。そして、この吐出パルスＰＳ２ａにおいても、メニスカスは、第１減圧部分Ｐ２の印加開始から１００μｓ経過した時点で定常状態の位置まで戻っている。従って、第２減圧部分Ｐ６の生成期間を固有振動周期のほぼ１／３に設定した吐出パルスＰＳ２ａでも、４０ｋＨｚ程度の高い周波数でインク滴を安定して吐出させることができるといえる。

＜粘度が６ミリパスカル秒のインクについて＞
図１０は、粘度が６ミリパスカル秒のインクに適した波形の吐出パルスＰＳ１ｂを説明する図である。この吐出パルスＰＳ１ｂでは、膨張部分として機能する第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２を、圧力室４２４における固有振動周期の６／７（約０．８５倍）よりも短くしている。図１１は、図１０の吐出パルスＰＳ１ｂで１つのインク滴を吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。

図１０に示す吐出パルスＰＳ１ｂは、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２が図６の吐出パルスＰＳ１ａと相違している。具体的には、生成期間ｐｗｃ２が６μｓとなっている点が相違している。ここで、圧力室４２４における固有振動周期は７μｓである。従って、６μｓという時間は、固有振動周期の６／７である。なお、この吐出パルスＰＳ１ｂにおける他の部分については、図６の吐出パルスＰＳ１ａと同じである。このため、説明は省略する。

この吐出パルスＰＳ１ｂをピエゾ素子４３３に印加した場合、インク滴が吐出されるまでのピエゾ素子４３３や圧力室４２４の動作、及び、インク流路内におけるインクの流れは、図６の吐出パルスＰＳ１ａをピエゾ素子４３３に印加した場合とほぼ同じである。ここで、図１１と図７との比較で判るように、メニスカスの移動量（チャートの振幅）は図１１の実験結果の方が大きい。これは、図１１の実験結果の方がインクの粘度が低いことに起因すると考えられる。

そして、図１０の吐出パルスＰＳ１ｂでは、第１減圧部分Ｐ２の印加開始から４０μｓ経過した時点で、メニスカスが定常状態の位置まで戻っている。このため、図１０の吐出パルスＰＳ１ｂにおいても、４０ｋＨｚ程度の高い周波数でインク滴を安定して吐出させることができるといえる。

＜インクの粘度に関する考察＞
図６の吐出パルスＰＳ１ａと図１０の吐出パルスＰＳ１ｂの比較により、吐出パルスＰＳが有する第２減圧部分Ｐ６、すなわち、収縮状態の圧力室４２４を基準容積まで膨張させるための動作をピエゾ素子４３３に行わせる第２減圧部分Ｐ６（膨張部分）について、その生成期間ｐｗｃ２をインクの粘度に応じて適宜定めることにより、高粘度インクに関して吐出を安定化できることが判る。すなわち、圧力室４２４内へのインクの供給量をインクの粘度に応じて調整できるので、インク滴の連続的な吐出時において圧力室４２４内のインク量に過不足が生じることを有効に防止できる。

そして、図１１の結果に基づき、粘度が６ミリパスカル秒のインクの場合、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２を、圧力室４２４における固有振動周期の６／７以下に定めることで、インクの吐出を安定化できることが判る。また、図９の結果に基づき、粘度が２０ミリパスカル秒のインクの場合、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２を、圧力室４２４における固有振動周期の１／３以下に定めることにより、インクの吐出を安定化できることが判る。

なお、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２は、メニスカスの形状を維持できる時間以上であることが求められる。すなわち、あまりに短い時間でメニスカスを圧力室４２４側に引き込んでしまうと、メニスカスが大きく変形して気泡になり、圧力室４２４内に入り込んでしまう。この観点から、生成期間ｐｗｃ２の最小値が定められる。この例において、生成期間ｐｗｃ２は１μｓ以上であることが好ましい。なお、１μｓ以上に定めると、ピエゾ素子４３３を保護することもできる。すなわち、ピエゾ素子４３３の電位を短時間に急激に変化させると、過度に大きな電流がピエゾ素子４３３に流れ込んでしまう。生成期間ｐｗｃ２を１μｓ以上に定めることで、電流を制限できる。

＜中間電位ＶＢの影響について＞
次に、中間電位ＶＢの影響について説明する。図１２は、中間電位ＶＢを、最低電位ＶＬよりも駆動電圧Ｖｈの２０％だけ高く定めた他の吐出パルスＰＳ２ｂを説明する図である。図１３は、図１２の吐出パルスＰＳ２ｂでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。この場合においても、対象の圧力室４２４における固有振動周期は７μｓであり、インクの粘度は２０ミリパスカル秒である。

図１２において、符号Ｐ２から符号Ｐ６で示される部分が吐出パルスＰＳ２ｂである。この吐出パルスＰＳ２ｂにおいて、波形の概略は、前述の吐出パルスＰＳ２ａと同じである。この吐出パルスＰＳ２ｂでは、中間電位ＶＢや各部分の生成期間を吐出パルスＰＳ２ａとは異ならせている。

第１減圧部分Ｐ２は、他の膨張部分に相当し、タイミングｔ１ｄからタイミングｔ２ｄに亘って生成されている。この第１減圧部分Ｐ２は、始端電位が中間電位ＶＢであり、終端電位が最高電位ＶＨである。この吐出パルスＰＳ２ｂにおける駆動電圧Ｖｈは２５Ｖであるので、中間電位ＶＢは最低電位ＶＬよりも５Ｖ高く、最高電位ＶＨは中間電位ＶＢよりも２０Ｖ高い。そして、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は２μｓである。

第１電位保持部分Ｐ３は、タイミングｔ２ｄからタイミングｔ３ｄに亘って生成されている。この第１電位保持部分Ｐ３は、最高電位ＶＨで一定である。この吐出パルスＰＳ２ｂにおいて、第１電位保持部分Ｐ３の生成期間ｐｗｈ１は１μｓである。

加圧部分Ｐ４は、吐出部分に相当し、タイミングｔ３ｄからタイミングｔ４ｄに亘って生成される。この加圧部分Ｐ４の始端電位は最高電位ＶＨであり、終端電位は最低電位ＶＬである。この吐出パルスＰＳ２ｂにおいて、加圧部分Ｐ４の生成期間は２μｓである。

第２電位保持部分Ｐ５は、タイミングｔ４ｄからタイミングｔ５ｄに亘って生成され、最低電位ＶＬで一定の部分である。この吐出パルスＰＳ２ｂにおいて、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２は３μｓである。

第２減圧部分Ｐ６は、膨張部分に相当し、タイミングｔ５ｄからタイミングｔ６ｄに亘って生成される。この第２減圧部分Ｐ６の始端電位は最低電位ＶＬであり、終端電位は中間電位ＶＢである。この吐出パルスＰＳ２ｂにおいて、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２は、吐出パルスＰＳ２ａと同じく２．３μｓであり、圧力室４２４における固有振動周期のほぼ１／３に定められている。

この吐出パルスＰＳ２ｂをピエゾ素子４３３に印加した場合、インク滴が吐出されるまでのピエゾ素子４３３や圧力室４２４の動作、及び、インク流路内におけるインクの流れは、前述の吐出パルスＰＳ２ａをピエゾ素子４３３に印加した場合とほぼ同じである。しかし、図１３と図９との比較で判るように、メニスカスの移動量（振幅）が異なっている。例えば、タイミングＡ４におけるメニスカスの位置は、タイミングＡ２におけるメニスカスの位置よりも圧力室４２４側であり、タイミングＤ４におけるメニスカスの位置は、タイミングＤ２におけるメニスカスの位置よりも吐出側である。このことから、吐出パルスＰＳ２ｂをピエゾ素子４３３に印加した場合、インクにおける圧力振動の振幅は、吐出パルスＰＳ２ａをピエゾ素子４３３に印加した場合よりも大きくなっていると考えられる。このような違いはあるが、吐出パルスＰＳ２ｂをピエゾ素子４３３に印加した場合であっても、メニスカスは、第１減圧部分Ｐ２の印加開始から１００μｓ経過した時点で定常状態の位置まで戻っている。従って、４０ｋＨｚ程度の高い周波数でインク滴を安定して吐出させることができるといえる。

図１４は、中間電位ＶＢを、最低電位ＶＬよりも駆動電圧Ｖｈの５０％だけ高く定めた他の吐出パルスＰＳ２ｃを説明する図である。図１５は、図１４の吐出パルスＰＳ２ｃでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。この場合においても、対象の圧力室４２４における固有振動周期は７μｓであり、インクの粘度は２０ミリパスカル秒である。

図１４において、符号Ｐ２から符号Ｐ６で示される部分が吐出パルスＰＳ２ｃである。この吐出パルスＰＳ２ｃにおいて、波形の概略は、前述の吐出パルスＰＳ２ａ等と同じである。そして、この吐出パルスＰＳ２ｃでも、中間電位ＶＢや各部分の生成期間を他の吐出パルスＰＳ２ａ等とは異ならせている。

第１減圧部分Ｐ２は、タイミングｔ１ｅからタイミングｔ２ｅに亘って生成される。この第１減圧部分Ｐ２は、始端電位が中間電位ＶＢであり、終端電位が最高電位ＶＨである。この吐出パルスＰＳ２ｃにおける駆動電圧Ｖｈは２５Ｖであるので、中間電位ＶＢは最低電位ＶＬよりも１２．５Ｖ高く、最高電位ＶＨは中間電位ＶＢよりも１２．５Ｖ高い。そして、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は３μｓである。

第１電位保持部分Ｐ３は、タイミングｔ２ｅからタイミングｔ３ｅに亘って生成されている。この第１電位保持部分Ｐ３は、最高電位ＶＨで一定である。この吐出パルスＰＳ２ｃにおいて、第１電位保持部分Ｐ３の生成期間ｐｗｈ１は１μｓである。

加圧部分Ｐ４は、タイミングｔ３ｅからタイミングｔ４ｅに亘って生成される。この加圧部分Ｐ４の始端電位は最高電位ＶＨであり、終端電位は最低電位ＶＬである。この吐出パルスＰＳ２ｃにおいて、加圧部分Ｐ４の生成期間は２μｓである。

第２電位保持部分Ｐ５は、タイミングｔ４ｅからタイミングｔ５ｅに亘って生成され、最低電位ＶＬで一定の部分である。この吐出パルスＰＳ２ｃにおいて、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２は３μｓである。

第２減圧部分Ｐ６は、タイミングｔ５ｅからタイミングｔ６ｅに亘って生成される。この第２減圧部分Ｐ６の始端電位は最低電位ＶＬであり、終端電位は中間電位ＶＢである。この吐出パルスＰＳ２ｃにおいて、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２は、吐出パルスＰＳ２ａ等と同じく２．３μｓであり、圧力室４２４における固有振動周期のほぼ１／３に定められている。

この吐出パルスＰＳ２ｃをピエゾ素子４３３に印加した場合、インク滴が吐出されるまでのピエゾ素子４３３や圧力室４２４の動作、及び、インク流路内におけるインクの流れは、前述の吐出パルスＰＳ２ａ等をピエゾ素子４３３に印加した場合とほぼ同じである。しかし、図１５と図１３との比較で判るように、メニスカスの移動量（振幅）が異なっている。例えば、タイミングＡ５におけるメニスカスの位置は、タイミングＡ４におけるメニスカスの位置よりも吐出側であり、タイミングＤ５におけるメニスカスの位置は、タイミングＤ４におけるメニスカスの位置よりも圧力室４２４側である。このことから、吐出パルスＰＳ２ｃをピエゾ素子４３３に印加した場合、吐出パルスＰＳ２ａをピエゾ素子４３３に印加した場合に比べ、第１減圧部分Ｐ２に起因するインクの減圧度合いは小さく、第２減圧部分Ｐ６に起因するインクの減圧度合いは大きいといえる。このような違いはあるが、吐出パルスＰＳ２ｃをピエゾ素子４３３に印加すると、メニスカスは、第１減圧部分Ｐ２の印加開始から５０μｓ経過した時点でほぼ定常状態の位置まで戻っている。従って、４０ｋＨｚ程度の高い周波数でインク滴を安定して吐出させることができるといえる。

＜周波数特性について＞
次に、インクの吐出周波数について説明する。図１６は周波数特性の測定に用いた吐出パルスＰＳ３ａを説明する図である。図１７は、図１６の吐出パルスＰＳ３ａでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。図１８は周波数特性の測定に用いた他の吐出パルスＰＳ３ｂを説明する図である。図１９は、図１８の吐出パルスＰＳ３ｂでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。これらの場合において、対象の圧力室４２４における固有振動周期は８μｓであり、インクの粘度は２０ミリパスカル秒である。図２０は、図１６の吐出パルスＰＳ３ａを用いた場合（四角形）、及び、図１８の吐出パルスＰＳ３ｂを用いた場合（菱形）におけるインク滴の吐出量を、吐出周波数毎に示す図である。

まず、吐出パルスＰＳ３ａについて説明する。図１６の吐出パルスＰＳ３ａにおいて、波形の概略は、図６の吐出パルスＰＳ１ａと同じである。すなわち、中間電位ＶＢから最高電位ＶＨまで電位を上昇させた後、最低電位ＶＬまで電位を下降させ、中間電位ＶＢに戻している。しかし、図１６の吐出パルスＰＳ３ａでは、駆動電圧Ｖｈや各部分Ｐ２〜Ｐ６の生成期間が図６の吐出パルスＰＳ１ａと異なっている。

具体的に説明すると、第１減圧部分Ｐ２は、タイミングｔ１ｆにおける始端電位が中間電位ＶＢであり、タイミングｔ２ｆにおける終端電位が最高電位ＶＨである。ここで、中間電位ＶＢは、駆動電圧Ｖｈの４０％だけ高い電位に定められている。そして、この吐出パルスＰＳ３ａにおける駆動電圧Ｖｈは２５Ｖである。このため、中間電位ＶＢは最低電位ＶＬよりも１０Ｖ高く、最高電位ＶＨは中間電位ＶＢよりも１５Ｖ高い。また、第１減圧部分Ｐ２の生成期間ｐｗｃ１は３．５μｓである。

第１電位保持部分Ｐ３は、タイミングｔ２ｆからタイミングｔ３ｆに亘って生成され、最高電位ＶＨで一定の部分である。この吐出パルスＰＳ３ａにおいて、第１電位保持部分Ｐ３の生成期間ｐｗｈ１は２μｓである。

加圧部分Ｐ４は、吐出部分に相当する。この加圧部分Ｐ４は、タイミングｔ３ｆからタイミングｔ４ｆに亘って生成され、始端電位が最高電位ＶＨであり、終端電位が最低電位ＶＬである。なお、この吐出パルスＰＳ３ａにおいて、加圧部分Ｐ４の生成期間は３．５μｓである。

第２電位保持部分Ｐ５は、タイミングｔ４ｆからタイミングｔ５ｆに亘って生成され、最低電位ＶＬで一定の部分である。この吐出パルスＰＳ３ａにおいて、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間ｐｗｈ２は３．５μｓである。

第２減圧部分Ｐ６は、膨張部分に相当する。この第２減圧部分Ｐ６は、タイミングｔ５ｆからタイミングｔ６ｆに亘って生成され、始端電位が最低電位ＶＬであり、終端電位が中間電位ＶＢである。この吐出パルスＰＳ３ａにおいて、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ１は１．５μｓであり、圧力室４２４における固有振動周期の１／４（２μｓ）よりも短く定められている。

図１８の吐出パルスＰＳ３ｂは、第２減圧部分Ｐ６の生成期間ｐｗｃ２が図１６の吐出パルスＰＳ３ａと相違している。具体的には、生成期間ｐｗｃ２が２μｓとなっている点が相違している。ここで、圧力室４２４における固有振動周期は８μｓである。従って、２μｓという時間は、固有振動周期の１／３よりも短い。なお、この吐出パルスＰＳ３ｂにおける他の部分については、図１２の吐出パルスＰＳ３ａと同じである。このため、説明は省略する。

図１７及び図１９に示すように、これらの吐出パルスＰＳ３ａ，ＰＳ３ｂをピエゾ素子４３３に印加すると、いずれの場合においても、第１減圧部分Ｐ２の印加開始から１００μｓ経過時点において、メニスカスは定常状態に対応する位置まで戻っている。このため、吐出周波数を高めても、インク滴を安定的に吐出させることができる。

図２０に示す実験結果では、吐出タイミング（Ｂ４，Ｂ５）におけるメニスカスの位置を、インク滴の吐出量としている。この図において、上側の太線と下側の太線とに挟まれた範囲が、インク滴の量の許容範囲を示している。そして、各吐出パルスＰＳ３ａ，ＰＳ３ｂにおける目標吐出量が１０ｎｇであることから、その１０％である１ｎｇを許容範囲に定めている。なお、１０％という数値は、プリンタ１において画質に影響を与えない程度の誤差として定められている。図２０から判るように、図１６の吐出パルスＰＳ３ａ、及び、図１８の吐出パルスＰＳ３ｂの何れにおいても、吐出周波数を２ｋＨ〜４０ｋＨｚの広い範囲に亘って変化させたとしても、吐出量が許容範囲内に収まっていることがわかる。これにより、インク滴の安定的な吐出が行えることが判る。

＜まとめ＞
以上の説明から判るように、このプリンタ１ではインクの粘度に応じて、第２減圧部分Ｐ６（膨張部分）の生成期間ｐｗｃ２を最適化しているので、高粘度インクの吐出を安定化できる。

そして、各吐出パルスＰＳ（ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂ，ＰＳ２ａ〜２ｃ，ＰＳ３ａ，ＰＳ３ｂ）において、加圧部分Ｐ４、すなわちインクを吐出させるための吐出部分は、吐出パルスＰＳにおける最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで、一定の勾配で電位を変化させている。このように吐出部分を定めることで、圧力室４２４における容積の変化幅を大きくすることができ、液体の吐出量を増やすことができる。また、加圧部分Ｐ４の終端と第２減圧部分Ｐ６の始端とを、一定電位の第２電位保持部分Ｐ５で接続しているので、吐出パルスＰＳの波形を単純化でき、インクの高い周波数での吐出に適する。また、第２減圧部分Ｐ６による圧力室４２４の膨張開始タイミングを、第２電位保持部分Ｐ５の生成期間で調整できる。

また、各吐出パルスＰＳにおいて、加圧部分Ｐ４よりも前に、中間電位ＶＢから最高電位ＶＨまで一定の勾配で電位を変化させる第１膨張部分Ｐ２を設けている。そして、この第１膨張部分Ｐ２の終端と加圧部分Ｐ４の始端とを、第１膨張部分Ｐ２の終端電位で一定の第１電位保持部分Ｐ３で接続している。このように構成することで、波形の簡素化（単純化）が図れ、インク滴の高い周波数での吐出に適する。

また、各吐出パルスＰＳにおいて、第１減圧部分Ｐ２の始端電位を、最低電位ＶＬから、最高電位ＶＨと前記最低電位ＶＬの差の２０％以上であって５０％以下の範囲に定めている。これにより、インク吐出前における圧力室４２４の膨張容積とインク吐出後における圧力室４２４の膨張容積とをバランスよく定めることができる。その結果、インク滴の吐出速度を確保しつつ、圧力室４２４へのインクの供給不足を抑制できる。

＝＝＝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等の開示が含まれている。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。

＜他のヘッドについて＞
前述した実施形態のヘッドＨＤでは、ピエゾ素子４３３として、吐出パルスＰＳで与えられる電位が高いほど、圧力室４２４の容積を大きくするための動作をするタイプのものを用いていた。ヘッドに関し、他のタイプのものを用いてもよい。図２１に示した他のヘッドＨＤ´は、ピエゾ素子７５として、吐出パルスＰＳ４（図２２を参照）で与えられる電位が高いほど、圧力室７３の容積を小さくするための動作をするタイプのものを用いている。

簡単に説明すると、他のヘッドＨＤ´は、共通インク室７１と、インク供給口７２と、圧力室７３と、ノズル７４とを有する。そして、共通インク室７１から圧力室７３を通ってノズル７４に至る一連のインク流路をノズル７４に対応する複数有している。他のヘッドＨＤ´でも圧力室７３は、その容積がピエゾ素子７５の動作によって変化される。すなわち、圧力室７３の一部は振動板７６によって区画され、圧力室７３とは反対側となる振動板７６の表面にはピエゾ素子７５が設けられている。

ピエゾ素子７５はそれぞれの圧力室７３に対応して複数設けられている。各ピエゾ素子７５は、例えば圧電体を上電極と下電極とで挟んだ構成であり（何れも図示せず。）、これらの電極間に電位差を与えることにより変形する。この例では、上電極の電位を上昇させると圧電体が充電され、これに伴ってピエゾ素子７５は圧力室７３側に凸となるように撓む。これにより圧力室７３が収縮される。

他のヘッドＨＤ´用の吐出パルスＰＳ４は、例えば図２２に示す波形のものである。簡単に説明すると、この吐出パルスＰＳ４は、前述した各吐出パルスＰＳを電位方向（高低方向）に反転させた波形をしている。従って、この吐出パルスＰＳ４は、第１減圧部分Ｐ１２と、第１電位保持部分Ｐ１３と、加圧部分Ｐ１４と、第２電位保持部分Ｐ１５と、第２減圧部分Ｐ１６とを有する。なお、符号Ｐ１１及びＰ１７で示す部分は、定電位部分である。

第１減圧部分Ｐ１２は、始端電位が中間電位ＶＢ、終端電位が最低電位ＶＬであり、タイミングｔ１ｈからタイミングｔ２ｈに亘って生成される。第１電位保持部分Ｐ１３は、最低電位ＶＬで一定であり、タイミングｔ２ｈからタイミングｔ３ｈに亘って生成される。加圧部分Ｐ１４は、始端電位が最低電位ＶＬ、終端電位が最高電位ＶＨであり、タイミングｔ３ｈからタイミングｔ４ｈに亘って生成される。第２電位保持部分Ｐ１５は、最高電位ＶＨで一定であり、タイミングｔ４ｈからタイミングｔ５ｈに亘って生成される。第２減圧部分Ｐ１６は、始端電位が最高電位ＶＨ、終端電位が中間電位ＶＢであり、タイミングｔ５ｈからタイミングｔ６ｈに亘って生成される。なお、圧力室７３における固有振動周期、及び、各タイミングｔ１ｈ〜ｔ６ｈで規定される期間は、図１６の吐出パルスＰＳ３ａと同じである。

他のヘッドＨＤ´用の吐出パルスＰＳ４が有する各部分Ｐ１１〜Ｐ１６の機能は、図１６の吐出パルスＰＳ３ａが有する各部分Ｐ１〜Ｐ６の機能と同じである。そして、中間電位ＶＢは、吐出パルスＰＳ４における最高電位ＶＨよりも、駆動電圧Ｖｈの４０％だけ低い電位に定められている。この吐出パルスＰＳ４を用いて高粘度インクを高い吐出周波数で吐出させても、吐出を安定させることができる。

＜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４３３，７５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４３３，７５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４２４，７３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７５を用いた場合には、圧力室４２４，７３の容積を吐出パルスＰＳの電位に基づいて精度良く制御できる。

＜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。

印刷システムの構成を説明するブロック図である。 図２Ａは、ヘッドの断面図である。図２Ｂは、ヘッドの構造を模式的に説明する図である。 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。 駆動信号の一例を説明するための図である。 図５Ａは、高粘度インクが安定して吐出されている様子を示す図である。図５Ｂは、高粘度インクが不安定な状態で吐出されている様子を示す図である。 粘度が２０ミリパスカル秒のインクに適した波形の吐出パルスを説明する図である。 図６の吐出パルスで１つのインク滴を吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 粘度が２０ミリパスカル秒のインクに適した波形の吐出パルスの、他の例を説明する図である。 図８の吐出パルスでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 粘度が６ミリパスカル秒のインクに適した波形の吐出パルスを説明する図である。 図１０の吐出パルスで１つのインク滴を吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 中間電位を、最低電位よりも駆動電圧の２０％だけ高く定めた他の吐出パルスを説明する図である。 図１２の吐出パルスでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 中間電位ＶＢを、最低電位よりも駆動電圧の５０％だけ高く定めた他の吐出パルスを説明する図である。 図１４の吐出パルスでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 周波数特性の測定に用いた吐出パルスを説明する図である。 図１６の吐出パルスでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 周波数特性の測定に用いた他の吐出パルスを説明する図である。 図１８の吐出パルスでインクを１回吐出させた場合における、メニスカスの状態を説明する図である。 図１６の吐出パルスを用いた場合（四角形）、及び、図１８の吐出パルスを用いた場合（菱形）におけるインク滴の吐出量を、吐出周波数毎に示す図である。 他のヘッドを説明する断面図である。 他のヘッド用の吐出パルスを説明する図である。

符号の説明

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 ケース，
４１１ 収容空部，４２ 流路ユニット，４２１ 流路形成基板，
４２２ ノズルプレート，４２３ 振動板，４２３ａ ダイヤフラム部，
４２４ 圧力室，４２５ インク供給路，４２６ 共通インク室，
４２７ ノズル，４２８ 支持板，４２８ａ 島部，４２９ 弾性体膜，
４３ ピエゾ素子ユニット，４３１ ピエゾ素子群，４３２ 固定板，
４３３ ピエゾ素子，４３４ 共通電極，４３５ 駆動電極，
４３６ 圧電体，４４ スイッチ，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，７１ 共通インク室，
７２ インク供給口，７３ 圧力室，７４ ノズル，７５ ピエゾ素子，
７６ 振動板，ＣＰ コンピュータ，ＨＤ ヘッド，
ＨＤ´ 他のヘッド，ＨＣ ヘッド制御部，ＣＯＭ 駆動信号，
ＰＳ 吐出パルス，Ｐ２ 第１減圧部分，Ｐ３ 第１電位保持部分，
Ｐ４ 加圧部分，Ｐ５ 第２電位保持部分，Ｐ６ 第２減圧部分，
Ｐ１２ 第１減圧部分，Ｐ１３ 第１電位保持部分，
Ｐ１４ 加圧部分，Ｐ１５ 第２電位保持部分，Ｐ１６ 第２減圧部分

Claims (7)

1. （Ａ）液体の供給部とノズルのそれぞれに連通された圧力室と、
   （Ｂ）前記圧力室の容積を変化させるための動作をする素子と、
   （Ｃ）前記ノズルから前記液体を吐出させるべく基準容積の圧力室の容積を変化させて前
   記基準容積に戻す一連の動作を前記素子に行わせる吐出パルスであって、前記液体を前記
   ノズルから吐出させるべく、前記圧力室を収縮させる動作を前記素子に行わせる吐出部分
   、及び、前記吐出部分よりも後に生成され、圧力室の最少体積が維持される最終タイミングから収縮状態の前記圧力室を前記基準容積まで膨張させるための動作を前記素子に行わせる膨張部分を有する吐出パルスを、繰り返し生成する吐出パルス生成部と、
   （Ｄ）を備えた液体吐出装置用の吐出パルスの設定方法であって、
   （Ｅ）前記液体の粘度は、６ミリパスカル秒以上であって２０ミリパスカル秒以下の範囲
   内に定められており、
   （Ｆ）前記液体の粘度が高いほど、前記膨張部分の生成期間を短く、
   （Ｇ）前記液体の粘度が６ミリパスカル秒の場合に、前記膨張部分の生成期間を前記圧力室に
   おける固有振動周期の６／７以下の範囲に定め、
   前記液体の粘度が２０ミリパスカル秒の場合に、前記膨張部分の生成期間を前記圧力室
   における固有振動周期の１／３以下の範囲に定める
   （Ｈ）吐出パルスの設定方法。
2. 請求項１に記載の吐出パルスの設定方法であって、前記膨張部分の生成期間を、メニスカスの形状を維持し得る時間以上に定める、吐出パルスの設定方法。
3. 請求項１または請求項２の何れかに記載の吐出パルスの設定方法であって、
   前記吐出部分を、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の一方から他方まで電位
   を変化させる部分として定め、
   前記膨張部分を、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の他方から前記基準容積
   に対応する基準電位まで電位を変化させる部分として定める、吐出パルスの設定方法。
4. 請求項３に記載の吐出パルスの設定方法であって、
   前記吐出部分の終端と前記膨張部分の始端とを、前記吐出部分の終端電位で一定の定電
   位部分で接続する、吐出パルスの設定方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載の吐出パルスの設定方法であって、
   前記吐出パルスは、液体を吐出させるための準備をすべく、前記圧力室を膨張させる動
   作を前記素子に行わせる他の膨張部分を有しており、
   前記他の膨張部分を、前記基準電位から、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位
   の一方まで電位を変化させる部分として定める、吐出パルスの設定方法。
6. 請求項５に記載の吐出パルスの設定方法であって、
   前記他の膨張部分の終端と前記吐出部分の始端とを、前記他の膨張部分の終端電位で一
   定の他の定電位部分で接続する、吐出パルスの設定方法。
7. 請求項３から請求項６の何れかに記載の吐出パルスの設定方法であって、
   前記基準電位を、前記吐出パルスにおける最高電位と最低電位の他方から、前記吐出パ
   ルスの最高電位と最低電位の差の２０％以上であって５０％以下の範囲に定める、吐出パ
   ルスの設定方法。

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