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JP2010179531A - 液体吐出装置、及び、液体の増粘抑制方法 - Google Patents

液体吐出装置、及び、液体の増粘抑制方法 Download PDF

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JP2010179531A
JP2010179531A JP2009024180A JP2009024180A JP2010179531A JP 2010179531 A JP2010179531 A JP 2010179531A JP 2009024180 A JP2009024180 A JP 2009024180A JP 2009024180 A JP2009024180 A JP 2009024180A JP 2010179531 A JP2010179531 A JP 2010179531A
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Masahiro Asami
昌広 浅見
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Seiko Epson Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】微振動動作の最適化を図る。
【解決手段】液体吐出装置(プリンター)は、ノズルに連通された圧力室と、圧力室内の液体(インク)に圧力変化を与えるための動作をする素子(ピエゾ素子)と、素子に所定の動作を行わせる波形が定められ、微振動波形を含んだ駆動信号を生成する駆動信号生成部(駆動信号生成回路等)と、微振動波形(微振動パルスVP1,VP2)を素子へ印加するための制御をする印加制御部(ヘッド制御部等)とを有する。微振動波形は、波高が高いほど増粘の抑制度合いが大きい。駆動信号生成部は、液体の吐出率を示す第1動作情報に対応する微振動波形の波高が、第1動作情報よりも液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報に対応する微振動波形の波高よりも低くなるように駆動信号を生成する。
【選択図】図9

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、液体の増粘抑制方法に関する。
インクジェット方式のプリンターなど、圧力室内の液体に圧力変化を与えることでノズルから液体を吐出する液体吐出装置が知られている。この液体吐出装置では、液体がノズルで外気に晒されている。このため、液体に含まれる溶媒成分が蒸発する等して、液体が増粘することがある。このような液体の増粘を防止するため、この種の液体吐出装置では、液体が吐出されない程度に圧力室内の液体に圧力変化を与える制御が行われている(例えば、特許文献1を参照。)。この制御により、ノズルから露出している液体の自由表面(以下、メニスカスともいう。)が微振動し、ノズル付近の液体が攪拌されて増粘が抑制される。このようなメニスカスの微振動動作は、台形状の微振動パルスをピエゾ素子に印加することで行われている。
特開2000−52560号公報
微振動動作の効果を高めるためには波高を高くする等して、液体に与える圧力変化を大きくすればよい。しかし、あまり大きくし過ぎると、ノズルから液体が吐出してしまったり、ノズル内に気泡が取り込まれてしまったりする。このような観点から従来の液体吐出装置では、ワースト条件で定めた波形の微振動パルスが用いられていた。このため、ワースト条件よりも良い条件では、増粘の抑制効果を高める余地があった。
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、微振動動作の最適化を図ることにある。
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、
前記素子に所定の動作を行わせる波形が定められた駆動信号を生成する駆動信号生成部であって、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせるための微振動波形を含んだ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記微振動波形を前記素子へ印加するための制御をする印加制御部と、
を有する液体吐出装置であって、
前記微振動波形は、
波高が高いほど前記ノズル付近の液体の振動度合いが大きいものであり、
前記駆動信号生成部は、
液体の吐出率を示す第1動作情報に対応する前記微振動波形の波高が、前記第1動作情報よりも液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報に対応する前記微振動波形の波高よりも低い前記駆動信号を生成する、液体吐出装置である。
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。
印刷システムの構成を説明するブロック図である。 プリンターの内部構成を説明する斜視図である。 プラテンを上方から見た図である。 ヘッドの断面図である。 ノズル列を説明する図である。 図6Aは、駆動信号生成回路を説明するブロック図である。図6Bは、ドット形成データと動作の関係を説明する図である。 印刷データを受信してから印刷開始までの期間における駆動信号や各種の制御信号を示す図である。 図7に符号Xで示す部分の拡大図である。 図9Aは、印字外微振動パルスを説明する図である。図9Bは、印字前微振動パルスを説明する図である。図9Cは、印刷モードと駆動信号の関係等を説明する図である。 印刷時に生成される駆動信号を説明する図である。 第2実施形態を説明する図である。図11Aは、ヘッドの移動範囲を説明する図である。図11Bは、動作を模式的に説明する図である。図11Cは、動作モードと波高を定める係数との関係を説明する図である。 第3実施形態を説明する図である。図12Aは、動作を模式的に説明する図である。図12Bは、動作モードと波高を定める係数との関係を説明する図である。 変形例を説明する図である。
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、
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、
前記素子に所定の動作を行わせる波形が定められた駆動信号を生成する駆動信号生成部であって、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせるための微振動波形を含んだ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記微振動波形を前記素子へ印加するための制御をする印加制御部と、
を有する液体吐出装置であって、
前記微振動波形は、
波高が高いほど前記ノズル付近の液体の振動度合いが大きいものであり、
前記駆動信号生成部は、
液体の吐出率を示す第1動作情報に対応する前記微振動波形の波高が、前記第1動作情報よりも液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報に対応する前記微振動波形の波高よりも低い前記駆動信号を生成する、液体吐出装置を実現できることが明らかにされる。
このような液体吐出装置によれば、第1動作情報よりも液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報基づく動作では、微振動波形の波高が相対的に高く定められるので液体の振動度合いが相対的に大きくなり、十分な増粘抑制効果が得られる。一方、第1動作情報に基づく動作では、微振動波形の波高が相対的に低く定められるので液体の振動度合いが相対的に小さくなる。これにより、必要な増粘抑制効果が得られたり、圧力室への液体の供給不足に起因する不具合を抑制できたりする。
かかる液体吐出装置であって、前記駆動信号生成部は、前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、前記印加制御部は、前記吐出波形を前記素子へ印加するための制御をも行うものであって、前記第1動作情報に応じた動作モードにて、或る量の液体を吐出させる波形が定められた第1吐出波形を用いて前記ノズルから液体を吐出させ、前記第2動作情報に応じた動作モードにて、前記或る量よりも少ない他の量の液体を吐出させる波形が定められた第2吐出波形を用いて前記ノズルから前記液体を吐出させることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、吐出波形に対応する液体の吐出量が第1動作情報に応じた動作モードよりも少ない第2動作情報に応じた動作モードでは、十分な増粘抑制効果が得られる。一方、第1動作情報に応じた動作モードでは必要な増粘抑制効果が得られる。また、圧力室への液体の供給不足に起因する不具合を抑制できる。
かかる液体吐出装置であって、前記駆動信号生成部は、前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた複数の吐出波形を繰り返し周期T内に含んだ前記駆動信号を繰り返し生成するものであり、前記印加制御部は、前記吐出波形を前記素子へ印加するための制御をも行うものであって、前記第1動作情報に応じた動作モードにて、対応する量の液体を吐出させる波形が定められた複数の第1吐出波形を用いて前記ノズルから液体を吐出させ、前記第2動作情報に応じた動作モードにて、最大吐出量が前記第1動作モードにおける最大吐出量よりも少なくなるように波形が定められた複数の第2吐出波形を用いて前記ノズルから前記液体を吐出させることが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、第1動作情報に応じた動作モードよりも最大吐出量が少ない第2動作情報に応じた動作モードでは十分な増粘抑制効果が得られる。一方、第1動作情報に応じた動作モードでは必要な増粘抑制効果が得られる。また、圧力室への液体の供給不足に起因する不具合を抑制できる。
かかる液体吐出装置であって、前記素子、前記圧力室、及び、前記ノズルが設けられたヘッドと、前記ヘッドを移動させるヘッド移動部とを有し、前記駆動信号生成部は、前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、前記印加制御部は、前記ヘッドを移動させつつ前記ノズルから液体を吐出させる移動吐出動作に先立って、前記微振動波形を前記素子に印加させる微振動動作を行わせるものであって、前記第1動作情報及び前記第2動作情報に従い、前記移動吐出動作にて前記吐出波形を前記素子へ印加することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、単位移動距離あたりの液体の吐出量が第1動作情報に従う移動吐出動作の吐出量よりも少ない第2動作情報に従う移動吐出動作では、十分な増粘抑制効果が得られる。一方、第1動作情報に従う移動吐出動作では必要な増粘抑制効果が得られる。また、圧力室への液体の供給不足に起因する不具合を抑制できる。
かかる液体吐出装置であって、前記素子、前記圧力室、及び、前記ノズルが設けられたヘッドと、前記ヘッドを移動させるヘッド移動部とを有し、前記駆動信号生成部は、前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、前記印加制御部は、前記ヘッドを移動させつつ前記ノズルから液体を吐出させる先の移動吐出動作と、前記先の移動吐出動作の後に行われ、前記ヘッドを移動させつつ前記ノズルから液体を吐出させる後の移動吐出動作との間に、前記微振動波形を前記素子に印加させる微振動動作を行わせるものであって、前記第1動作情報及び前記第2動作情報に従い、前記先の移動吐出動作及び前記後の移動吐出動作にて前記吐出波形を前記素子へ印加することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、単位移動距離あたりの液体の吐出量が第1動作情報に従う移動吐出動作の吐出量よりも少ない第2動作情報に従う移動吐出動作では、十分な増粘抑制効果が得られる。一方、第1動作情報に従う移動吐出動作では必要な増粘抑制効果が得られる。
かかる液体吐出装置であって、前記駆動信号生成部は、前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、前記印加制御部は、前記ノズルから液体を繰り返し吐出させる先の吐出動作と、前記先の吐出動作の後に行われ、前記ノズルから液体を繰り返し吐出させる後の吐出動作との間に、前記微振動波形を前記素子に印加させる微振動動作を行わせるものであって、前記第1動作情報及び前記第2動作情報に従って前記先の吐出動作及び前記後の吐出動作にて前記吐出波形を前記素子へ印加することが好ましい。
このような液体吐出装置によれば、先の吐出動作における液体の吐出頻度が第1動作情報に従う吐出動作の吐出量よりも少ない第2動作情報に従う移動吐出動作では、十分な増粘抑制効果が得られる。一方、第1動作情報に従う吐出動作では必要な増粘抑制効果が得られる。
かかる液体吐出装置であって、前記素子は、印加された信号の電圧に応じて変形し、前記圧力室の一部を区画する区画部を変形させ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、液体に与える圧力変化の大きさを、素子に印加する波形に応じて制度良く制御できる。
また、次に示す液体の増粘抑制方法を実現できることも明らかにされる。
すなわち、液体の吐出率を示す第1動作情報と前記第1動作情報よりも前記液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報とに応じ、圧力室に連通されたノズルから液体を吐出する液体吐出装置における液体の増粘抑制方法であって、前記第2動作情報に応じて、波高が高いほどノズル付近の液体の振動度合いが大きい微振動波形であって或る波高に定められた微振動波形を生成し、当該微振動波形を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へ印加して、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせ、前記第1動作情報に応じて、前記或る波高よりも低い他の波高に定められた前記微振動波形を生成して前記素子へ印加して、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせる液体の増粘抑制方法を実現できることも明らかにされる。
===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、用紙S(図2等を参照)に画像を印刷するためのものであり、コンピューター100とプリンター1とを有する。プリンター1は、液体状のインク(水性インク,油性インク)を吐出して用紙S等の媒体に画像を印刷する液体吐出装置の一種である。コンピューター100は、プリンター1に液体吐出動作を行わせるための制御をするホスト側コントローラーの一種である。
<コンピューター100について>
コンピューター100は、インタフェース部101と、CPU102と、メモリー103とを有する。インタフェース部101は、プリンター1との間でデータの受け渡しを行う。CPU102は、コンピューター100の全体的な制御を行う。メモリー103は、コンピュータープログラムや各種のデータを記憶する。このメモリー103には、コンピュータープログラムの一種としてプリンタードライバーが記憶されている。このプリンタードライバーをCPU102が実行することにより、アプリケーションプログラムの実行によって得られた画像データからプリンター1用の印刷データが生成される。そして、生成された印刷データは、プリンター1へ送信される。
===プリンター1の概要===
<全体構成について>
プリンター1は、用紙搬送機構10、キャリッジ移動機構20、ヘッドユニット30、駆動信号生成回路40、検出器群50、及び、主制御部60を有する。
用紙搬送機構10は、用紙Sを搬送方向へ搬送するための機構である。図2に示すように、用紙搬送機構10は、用紙Sを裏面側から支えるプラテン11と、プラテン11よりも搬送方向上流側に配置された搬送ローラー12と、プラテン11よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラー13と、搬送ローラー12や排紙ローラー13の駆動源となる搬送モーター14とを有する。
キャリッジ移動機構20は、キャリッジCRをキャリッジ移動方向へ移動させるための機構である。キャリッジCRは、インクカートリッジICやヘッドHDが取り付けられる部材である。このためキャリッジ移動機構20は、ヘッドHDをヘッド移動方向へ移動させるヘッド移動部としても機能する。ヘッドHDは、プラテン11に対向する向きでキャリッジCRに取り付けられている。このキャリッジ移動機構20は、タイミングベルト21と、キャリッジモーター22と、ガイド軸23とを有している。タイミングベルト21は、キャリッジCRに接続されるとともに、駆動プーリー24とアイドラプーリー25との間に架け渡されている。キャリッジモーター22は、駆動プーリー24を回転させる駆動源である。ガイド軸23は、キャリッジCRをキャリッジ移動方向へ案内するための部材である。このキャリッジ移動機構20では、キャリッジモーター22を動作させることで、キャリッジCRをキャリッジ移動方向へ移動させることができる。
キャリッジCRのホームポジションには、インクを受けるためのキャップ部材CPが設けられている。図3に示すように、このキャップ部材CPは、キャリッジCRがホームポジションに位置するときにヘッドHDのノズル面に対向し、ヘッドHDから吐出されたインクを受ける。また、長期に亘る待機時において、キャップ部材CPはノズル面に接し、各ノズルを内側の空間に臨ませる。
ヘッドユニット30は、ヘッドHDとヘッド制御部HCとを有する。ヘッドHDは液体吐出ヘッドの一種であり、インクを用紙Sに向けて吐出させる。ヘッド制御部HCは、主制御部60からのヘッド制御信号に基づき、ヘッドHDを制御する。
駆動信号生成回路40は駆動信号COMを生成する部分である。駆動信号COMは、用紙Sへの印刷時にヘッドHD(ピエゾ素子34,図4を参照)へ印加されるものである。また、駆動信号COMは、用紙Sへの非印刷時にもヘッドHDへ印加される。用紙Sへの印刷時に生成される駆動信号COMは、図10に一例を示すように、各種の吐出パルスを含む一連の信号である。ここで、吐出パルスとは、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34に所定の動作を行わせる電圧の変化パターンであり、吐出波形に相当する。非印刷時に生成される駆動信号COMは、例えば図8の左半部分に示すように、複数の微振動パルスを含む一連の信号である。ここで、微振動パルスとは、ヘッドHDに設けられたノズル付近のインクについて、粘度の増加を抑制するための微振動動作をピエゾ素子34に行わせる電圧の変化パターンであり、微振動波形に相当する。なお、駆動信号生成回路40の構成や各駆動信号COMについては、後で説明する。
検出器群50は、プリンター1の状況を監視する複数の検出器によって構成される。この検出器には、キャリッジCRが所定距離移動する毎に信号の出力レベルを変化させるリニアエンコーダー51やヘッドHDの周辺温度を検出する温度センサー52が含まれている。リニアエンコーダー51からの出力は、駆動信号COMの生成開始タイミング(繰り返し周期の始期)を定める場合に用いられる。また、温度センサー52からの出力は駆動信号COMにおける駆動電圧(最高電圧と最低電圧の差、以下同様。)を定める場合に用いられる。そして、各検出器による検出結果は、主制御部60に出力される。
主制御部60は、プリンター1における全体的な制御を行う。この主制御部60についても後で説明する。
<ヘッドHDについて>
図4は、ヘッドHDの断面図である。このヘッドHDは、共通インク室31から供給側連通口32及び圧力室33を通ってノズルNzに至る一連の流路を、ノズルNzに対応する複数有している。プリンター1の使用時において、この流路はインクで満たされている。圧力室33は、その容積がピエゾ素子34の動作によって変化される。すなわち、圧力室33の一部は振動板によって区画され、圧力室33とは反対側となる振動板の表面にはピエゾ素子34が設けられている。
ピエゾ素子34はそれぞれの圧力室33に対応して複数設けられている。言い換えれば、ノズルNzに対応する複数設けられている。このピエゾ素子34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34は圧力室33側に凸となるように撓む(つまり変形する。)。これにより圧力室33が収縮される。そして、充電度合いが高い程ピエゾ素子34の撓み量が大きくなり、圧力室33を大きく収縮させる。ピエゾ素子34の変形量は、駆動信号COMにおける印加部分(例えば吐出パルス)によって定められる。従って、ピエゾ素子34は、印加された駆動信号COMの電圧に応じて変形する素子といえる。
このように、ピエゾ素子34は、充放電によってインクを吐出させるための動作をする素子であって、充電によって圧力室33の容積を収縮させる素子に相当する。ピエゾ素子34の変形によって圧力室33の容積が変化すると、圧力室33内のインクに圧力変化が生じる。ノズルNzは圧力室33に連通しているため、圧力室33内のインク生じた圧力変化によってノズルNzからインク滴を吐出させることができる。そして、圧力変化の与え方次第でインク滴の量を調整したり、インクが吐出されない程度にメニスカスをノズルNz内で移動させたりすることができる。
<ノズル列について>
図5は、ヘッドHDが有するノズルプレート35に設けられたノズル列を説明する図である。図5に示すように、ノズルプレート35には複数のノズルNzが設けられ、ノズル群を構成している。これらのノズルNzは、吐出させるインクの種類毎にグループ化されており、各グループによって4つのノズル列が構成されている。このヘッドHDでは、4種類のインクを吐出させることができる。具体的には、図5の最も左側に位置するノズル列Nkは、ブラックインクを吐出する。左から2番目に位置するノズル列Ncはシアンインクを吐出する。同様に、左から3番目に位置するノズル列Nmはマゼンタインクを吐出し、最も右側に位置するノズル列Nyは、イエローインクを吐出する。1つのノズル列は、用紙Sの搬送方向に一定の間隔で並ぶ96個〜180個のノズルNzによって構成されている。そして、このノズル列が、搬送方向と交差するキャリッジ移動方向(ヘッド移動方向)に4つ設けられている。
<主制御部60について>
主制御部60は、プリンター1における全体的な制御を行う。例えば、コンピューター100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Sに画像を印刷させる。図1に示すように、主制御部60は、インタフェース部61と、CPU62と、メモリー63とを有する。インタフェース部61は、コンピューター100との間でデータの受け渡しを行う。CPU62は、プリンター1の全体的な制御を行う。メモリー63は、コンピューター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、メモリー63に記憶されているコンピュータープログラムに従い、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40に送信したりする。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の電圧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(吐出パルスや微振動パルス)の電圧を示すデータともいえる。このDACデータは、メモリー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40へ出力される。
<駆動信号生成回路40について>
駆動信号生成回路40は、主制御部60からのDACデータに基づき、吐出パルス(吐出波形)や微振動パルス(微振動波形)を有する駆動信号COMを生成する。図6Aに示すように、駆動信号生成回路40は、DAC回路41と、電圧増幅回路42と、電流増幅回路43とを有する。DAC回路41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42は、DAC回路41で変換されたアナログ信号の電圧を、ピエゾ素子34を駆動できるレベルまで増幅する。このプリンター1では、DAC回路41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42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43は、電圧増幅回路42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43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。なお、駆動信号生成回路40が生成する駆動信号COMについては後で説明する。
<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40で生成された駆動信号COMの必要部分を、主制御部60からのヘッド制御信号に基づいて選択し、ピエゾ素子34へ印加する。このため、図6A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34毎に設けられた複数のスイッチ36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36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)がピエゾ素子34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Nzからのインクの吐出を制御できる。
この制御は、ヘッド制御信号の一部であるドット形成データに基づいて行われる。このドット形成データは、ドットを形成し得る単位領域毎のドットの大きさを示すデータであり、液体の吐出率を示す動作情報の一種に相当する。この実施形態では、1つの印刷モードにおいて、大きさの異なるドットが3種類形成できる。すなわち、小ドットと中ドットと大ドットとが形成できる。そして、ドットなしを含めて4階調でドットの形成を制御できる。このため、ドット形成データは2ビットで構成される。図6Bに例示するように、ドット形成データがデータ[00]の場合にはドットは形成されず、データ[01]の場合には小ドットが形成される。また、データ[10]の場合には中ドットが形成され、データ[11]の場合には大ドットが形成される。
<印刷動作について>
次に、この印刷システムにおける印刷動作について説明する。この印刷システムでは、コンピューター100がプリンター1へ送信した印刷データに基づき、プリンター1が印刷動作を行う。そして、コンピューター100からの印刷データを受信するまでの期間において、プリンター1は、ノズルNz付近のインクが増粘し過ぎないように増粘の抑制動作を行う。増粘の抑制動作としては、微振動動作やフラッシング動作がある。これらの動作を図7や図8の例で説明する。図7は、印刷データを受信してから印刷開始までの期間における駆動信号COMや各種の制御信号を示す図である。図8は、図7に符号Xで示す部分の拡大図である。なお、図7において各パルスの波形は省略している。
印刷データの受信タイミングであるt1よりも前において、駆動信号生成回路40は、微振動パルスVP1を含んだ駆動信号COMを生成する。すなわち、主制御部60は、駆動信号COMに応じたDAC信号を出力する。そして、駆動信号生成回路40は、DAC信号に応じた電圧の駆動信号COMを生成する。このため、主制御部60と駆動信号生成回路40の組は、駆動信号COMを生成する駆動信号生成部に相当する。生成された駆動信号COMは、主制御部60からのヘッド制御信号によって動作するヘッド制御部HCにより、各ピエゾ素子34へ印加される。微振動パルスVP1の波形は、図8に示すように、最低電圧VLと第1微振動電圧Vv1との間で電圧を変化させる上に凸の台形波によって構成されている。この微振動パルスVP1は、用紙Sへの印刷(印字)がなされていない期間に生成される。このため、この微振動パルスVP1のことを印字外微振動パルスVP1ともいい、印字外微振動パルスVP1によって行われる微振動動作を印字外微振動動作ともいう。タイミングt1で印刷データを受信すると、主制御部60は、搬送モーター14等を制御して用紙Sを初期位置まで搬送する。この例では、搬送モーター14用の制御信号PFDRVがタイミングt1からt2に亘って動作用のレベルになっており、この期間に亘って用紙Sが搬送される。
この例では、印刷データの受信後から印刷動作の開始までの期間にフラッシング動作が行われている。ここで、フラッシング動作とは、用紙Sに着弾させないようにインクを打ち捨てることで、ノズルNz内のインクを入れ替える動作である。これにより、ノズルNz付近で増粘した増粘インクが外部に排出され、インクの過度な増粘が抑制できる。フラッシング動作を行うため、主制御部60は、ヘッドHDをキャップ部材CPの上方まで移動させる。この例では、タイミングt3からt4に亘ってキャリッジモーター22用の制御信号CRDRVが動作用のレベルになっており、この期間にヘッドHDは、待機ポジションからキャップ部材CPの上方まで移動する。ヘッドHDの移動が終了すると、駆動信号生成回路40はフラッシングパルスFPを含んだ駆動信号COMを生成する。フラッシングパルスFPがピエゾ素子34に印加されると、ノズルNzからはインク滴が吐出される。なお、フラッシングパルスFPは、ピエゾ素子34へ連続的に印加される。これに伴い、インク滴も連続的に吐出される。この例では、タイミングt5からt6に亘ってフラッシングパルスFPが連続的に生成され、インク滴が連続的に吐出されている。
フラッシング動作が終了すると、ヘッドHDは待機ポジションに戻る。このため、主制御部60は、タイミングt7からt8に亘って制御信号CRDRVを動作用のレベルにする。また、駆動信号生成回路40は、フラッシング動作の終了後、印字外微振動パルスVP1を繰り返し生成する。これにより、印字外微振動動作が行われる。ドット形成動作のための準備が整うと、キャリッジCR(ヘッドHD)の移動を開始するとともに印刷用の駆動信号COMの生成準備をする。ここで、ドット形成動作は、キャリッジCRをキャリッジ移動方向(ヘッド移動方向)へ移動させつつ、ヘッドHDのノズルNzからインク滴を吐出させて用紙Sにドットを形成する動作であり、液体の移動吐出動作に相当する。このため、主制御部60は、タイミングt10から制御信号CRDRVを動作用のレベルにする。また、駆動信号生成回路40は、タイミングt9からt10までの間に、駆動信号COMの基準電圧を最低電圧VLから中間電圧に切り替える。
キャリッジCRの移動に伴い、リニアエンコーダー51からはキャリッジCRの移動距離に応じて電圧を変化させる信号が出力される。この信号で規定されるタイミングt11が到来すると、それ以降は、印刷用の駆動信号COMが繰り返し周期毎に繰り返し生成される。そして、タイミングt10からt11までの期間に亘り、ノズルNz付近におけるインクの増粘を抑制するため、微振動動作が行われる。この期間も駆動信号生成回路40は微振動パルスVP2を生成する。この微振動パルスVP2は、ヘッド制御部HCによってピエゾ素子34に印加される。この微振動パルスVP2は、図8に示すように、中間電圧VCと第2微振動電圧Vv2との間で電圧を変化させる下に凸の台形波によって構成されている。この微振動パルスVP2は、用紙Sへの印刷直前(印字直前)に生成されてピエゾ素子34に印加される。このため、この微振動パルスVP2のことを印字前微振動パルスVP2ともいい、印字前微振動パルスVP2によって行われる微振動動作を印字前微振動動作ともいう。以上の説明から判るように、主制御部60とヘッド制御部HCの組は、各微振動パルスVP1,VP2(微振動波形)をピエゾ素子34へ印加するための制御をする印加制御部に相当する。
印字前微振動動作が終了すると、ドット形成動作が行われる。ドット形成動作において、主制御部60は、駆動信号生成回路40に印刷用の駆動信号COMに応じたDAC信号を出力する。また、主制御部60は、ヘッド制御部HCにヘッド制御信号を出力する。ヘッド制御部HCは、ヘッド制御信号に応じてスイッチ36を制御し、駆動信号COMにおける必要な部分をピエゾ素子34へ印加する。このため、主制御部60とヘッド制御部HCの組(印加制御部)は、繰り返し周期毎の駆動信号COMに含まれる複数の吐出パルスのうち必要なものを、インクの吐出量を示す情報であるドット形成データに応じて選択し、ピエゾ素子34へ印加する。加えて、主制御部60、駆動信号生成回路40、及び、ヘッド制御部HCの組は、ノズルNzからインク滴を吐出させるためにヘッドHDの制御を行う吐出制御部に相当する。
1パス分のドット形成動作が終了するとキャリッジCRは停止し、用紙搬送動作が行われる。ここで、用紙搬送動作は、ノズルピッチやノズル数等によって定まる量だけ用紙Sを搬送方向に移動させる動作であり、媒体の搬送動作に相当する。用紙搬送動作を行うことで、用紙S上のドットが形成されていない部分に対し、その後のドット形成動作でドットを形成することができる。この用紙搬送動作が行われている期間においても、前述の印字外微振動動作や印字前微振動動作が行われ、インクの増粘が抑制される。用紙搬送動作が終了したならば、次のパスのドット形成動作が行われる。このとき、キャリッジCRは先のドット形成動作での移動方向と反対方向に移動される。以後は、1枚の用紙Sに対する印刷が終了するまで、ドット形成動作と用紙搬送動作とが繰り返し行われる。
===印字外微振動等について===
前述したように、このプリンター1では、ドット形成動作に先立って印字外微振動動作や印字前微振動動作が行われる。また、先のドット形成動作と後のドット形成動作の合間にもこれらの微振動動作が行われる。各微振動動作における増粘の抑制効果(便宜上、微振動動作の強さともいう)は、各微振動パルスVP1,VP2の波形に応じて定めることができる。例えば、微振動動作の効果を高めるためには各微振動パルスVP1,VP2の波高を高くしたり、立ち上がり部分や立ち下がり部分の勾配を急峻にしたりして、インクに与える圧力変化を大きくすればよい。反対に、微振動動作の効果を弱めるためには各微振動パルスVP1,VP2の波高を低くしたり、立ち上がり部分や立ち下がり部分の勾配を緩やかにしたりして、インクに与える圧力変化を小さくすればよい。
ところで、微振動動作による影響は状況に応じて変わる。例えば、直前のドット形成動作にて、相対的に吐出量の多い大ドット用のインク滴を高い周波数で連続的に吐出した場合を考える。この場合、微振動動作を行うことで、次のドット形成動作においてインク滴が吐出されないドット抜け現象が生じる虞がある。これは、圧力室33内のインク量が不足している状態で微振動動作が行われることが原因と考えられる。すなわち、大ドット用のインク滴を連続して吐出させた場合、インクの流量が供給側連通口32によって制限され、ノズルNzから吐出されるインクの量に対して圧力室33に供給されるインクの量が不足し、圧力室33内のインクの量が不十分になる。この状態で前述の微振動動作が行われると、メニスカスがその形状を維持できず、ノズルNz内に空気を取り込んでしまうことがある。このノズルNz内の空気がドット抜け現象の原因となり得る。
また、インクの増粘度合いに対して微振動動作による圧力変化が強すぎた場合も、同様な理由でドット抜け現象が生じてしまう可能性がある。なお、ドット抜け現象が生じなくとも、過度な微振動動作は、その後に行われるドット形成動作にて吐出を不安定にしたり、無駄な電力の消費を招いたりする。
このような事情から、微振動動作の最適化が求められている。ここで、インクの増粘度合いは、放置時間やヘッドHDの周辺温度だけで決まるものではなく、前後して行われるドット形成動作の内容も影響する。例えば、ドット形成動作で生成される駆動信号COMの種類、後のドット形成動作におけるドット形成率(実際にドットを形成した数/ドットを形成し得る領域の数)、或いは、先のドット形成動作におけるドット形成率の違いによって、インクの増粘度合いは異なる。また、次のドット形成動作の内容によっても、必要とされる微振動動作の強さは異なる。例えば、次のドット形成動作にてドットなしが続くようであれば、増粘の抑制効果を一層高めるため、気泡を取り込まない程度の強さの微振動動作を行うことが好ましいといえる。また、次のドット形成動作にて大ドットを連続して形成する場合には、先頭側で吐出されるインク滴について飛行曲がり等が生じない程度の比較的弱い微振動動作で足りる。
そこで、このプリンター1では、インクの吐出率を直接的あるいは間接的に示す動作情報に基づき、第1動作情報に対応する微振動パルスVP1の波高が、この第1動作情報よりもインクの吐出率が低いことを示す第2動作情報に対応する微振動パルスVP1の波高よりも低くなるように、駆動信号COMを生成するようにしている。これにより、微振動動作の最適化を図っている。
ここで、動作情報について説明する。インクの吐出率とは、実際に吐出されたインクの量と吐出し得るインクの量との比である。そして、このインクの吐出率を直接的に示す動作情報としては、ドット形成データがある。前述したように、ドット形成データは、インクの非吐出を示すデータ[00]とインクの吐出を示すデータ[01],[10],[11]とがある。従って、これらのデータの内容からインクの吐出率を直接取得することができる。一方、インクの吐出率を間接的に示す動作情報としては、印刷モードを示す情報がある。例えば、プリンター1では、複数種類の印刷モードの中から、プリンタードライバーによって選択された印刷モードで印刷が行われる。このとき、設計上のインクの吐出量は印刷モード毎に異なる。すなわち、用紙種類として「普通紙」が選択され、印刷品質として「速い」が選択された場合の吐出量は、用紙種類として「写真用紙S」が選択され、印刷品質として「きれい」が選択された場合の吐出量よりも多い。これは、印刷解像度の違いから1つのインク滴の量が異なっていることに起因する。この場合、用紙種類の情報と印刷品質を示す情報が印刷モードを示すので、インクの吐出率を間接的に示す動作情報に該当する。
<各微振動パルスVP1,VP2について>
まず、印字外微振動パルスVP1と印字前微振動パルスVP2について説明する。前述したように、印字外微振動パルスVP1は、最低電圧VLと第1微振動電圧Vv1との間で電圧を変化させる上に凸の台形波によって構成されている。すなわち、図9Aに示すように、印字外微振動パルスVP1は、最低電圧VLから第1微振動電圧Vv1まで電圧を上昇させる部分Pc1と、第1微振動電圧Vv1を維持する部分Ph1と、第1微振動電圧Vv1から最低電圧VLまで電圧を下降させる部分Pd1とを有している。部分Pc1がピエゾ素子34へ印加されると、電圧の変化分だけピエゾ素子34が圧力室33側へ凸となるように撓み、圧力室33内のインクが加圧される。これにより、メニスカスが吐出方向へ移動する。部分Ph1がピエゾ素子34へ印加されると、ピエゾ素子34の変形状態が維持される。このときメニスカスは自由振動をする。部分Pd1がピエゾ素子34へ印加されると、撓んでいたピエゾ素子34が撓みを緩めるように変形し、最低電圧VLに対応する状態に戻る。これにより、圧力室33の容積が増えて圧力室33内のインクは減圧される。そしてメニスカスは圧力室33の方向へと移動する。この一連の動作により、メニスカスがノズルNz内で吐出方向と引き込み方向へと移動してノズルNz内のインクを攪拌する。その結果、ノズルNz付近のインクの増粘が抑制される。
一方、印字前微振動パルスVP2は、中間電圧VCと第2微振動電圧Vv2との間で電圧を変化させる下に凸の台形波によって構成されている。すなわち、図9Bに示すように、印字前微振動パルスVP2は、中間電圧VCから第2微振動電圧Vv2まで電圧を下降させる部分Pd2と、第2微振動電圧Vv2を維持する部分Ph2と、第2微振動電圧Vv2から中間電圧VCまで電圧を上昇させる部分Pc2とを有している。部分Pd2がピエゾ素子34へ印加されると、中間電圧VCに対応する度合いで撓んでいたピエゾ素子34が、電圧の変化分だけ撓みを緩めるように変形し、圧力室33内のインクが減圧される。これにより、メニスカスが圧力室33の方向へ移動する。部分Ph2がピエゾ素子34へ印加されると、ピエゾ素子34の変形状態が維持される。このときメニスカスは自由振動をしている。部分Pc2がピエゾ素子34へ印加されると、ピエゾ素子34が撓みを強めるように変形し、中間電圧VCに対応する状態に戻る。これにより、圧力室33の容積が減って圧力室33内のインクは加圧される。そしてメニスカスは吐出方向へと移動する。その結果、印字外微振動パルスVP1をピエゾ素子34へ印加した場合と同様に、ノズルNz内のインクが攪拌されて、インクの増粘が抑制される。
この実施形態において、各微振動パルスVP1,VP2による微振動動作の強さは、波高によって定められる。前述したように、微振動動作の強さは、部分Pc1,Pc2や部分Pd1,Pd2の勾配を緩やかにしたり急峻にしたりしても定めることができる。この点、波高によって微振動動作の強さを定めるようにすると、各微振動パルスVP1,VP2に必要な時間幅を一定にできる。このため、単位時間あたりの微振動回数を把握できるなど管理が容易になるという利点がある。そして、各微振動パルスVP1,VP2の波高は、印刷時の駆動信号COMに含まれる特定の吐出パルスを基準とし、その吐出パルスの波高に所定の係数を乗じることで算出される。
<印刷時の駆動信号COMについて>
吐出パルスの波高についての説明に先立って、印刷時の駆動信号COMについて説明する。このプリンター1では、プリンタードライバーで設定される用紙種類と印刷品質に応じて印刷モードが定まり、使用される駆動信号COMが選択される。例えば、図9Cに示すように、用紙種類として「普通紙」が選択され、印刷品質として「速い」が選択された場合には高速印刷モードになる。そして、用紙種類として「専用紙」が選択され、印刷品質として「きれい」が選択された場合には高品位印刷モードになり、用紙種類として「写真用紙」が選択され、印刷品質として「きれい」が選択された場合には写真印刷モードになる。高速印刷モード用の駆動信号COMは、図10の上段に符号VSD1で示す駆動信号であり、高品位印刷モード用の駆動信号COMは、図10の中段に符号VSD2で示す駆動信号であり、写真印刷モード用の駆動信号COMは、図10の下段に符号VSD3で示す駆動信号である。便宜上、以下の説明では、高速印刷モード用の駆動信号COMのことを単に駆動信号VSD1ともいう。また、印刷時の他の駆動信号VSD2,VSD3についても同様である。
駆動信号VSD1は、繰り返し周期T内に4つの吐出パルスを有している。ここで、繰り返し周期Tは、1つのドットに対応した周期である。すなわち、この繰り返し周期T内に含まれる吐出パルスを選択してピエゾ素子34へ印加することで、大きさの異なるドットを形成できる。駆動信号VSD1では、2つの第1吐出パルスP1Laと2つの第2吐出パルスP1Lbとを、繰り返し周期T内に交互に含んでいる。具体的には、繰り返し周期Tの最初の期間T1に1つ目の第1吐出パルスP1Laを、2番目の期間T2に1つ目の第2吐出パルスP1Lbを含んでいる。そして、3番目の期間T3に2つ目の第1吐出パルスP1Laを、4番目の期間T4に2つ目の第2吐出パルスP1Lbを含んでいる。なお、第2吐出パルスP1Lbの駆動電圧Vh1Lbは、第1吐出パルスP1Laの駆動電圧Vh1Laよりも低く定められている。これは、第2吐出パルスP1Lbによるインク滴の吐出量を第1吐出パルスP1Laによるインク滴の吐出量に揃えるためである。この駆動信号VSD1では、大ドットの形成時に4つの吐出パルスをピエゾ素子34に印加する。そして、中ドットの形成時には2つの吐出パルスを、小ドットの形成時には1つの吐出パルスを、それぞれピエゾ素子34へ印加する。本実施形態では、駆動信号VSD1によって360dpi×360dpiの大きさのドットを形成する。
駆動信号VSD2もまた、繰り返し周期T内に4つの吐出パルスを有している。駆動信号VSD2では、3つの第3吐出パルスP2Lと1つの第4吐出パルスP3Mとを、繰り返し周期T内に含んでいる。具体的には、期間T1からT3のそれぞれに、第3吐出パルスP2Lを1つずつ含み、期間T4に第4吐出パルスP3Mを含んでいる。この駆動信号VSD2では、大ドットの形成時に3つの第3吐出パルスP2Lをピエゾ素子34に印加する。そして、中ドットの形成時には第4吐出パルスP3Mを、小ドットの形成時には1つの第3吐出パルスP2Lを、それぞれピエゾ素子34へ印加する。本実施形態では、駆動信号VSD2によって720dpi×720dpiの大きさのドットを形成する。
駆動信号VSD2を駆動信号VSD1と比較すると、含まれている各吐出パルスでの吐出量が異なっている。すなわち、駆動信号VSD1の大ドットでは、360dpi×360dpiに対応する大きさの領域を埋めるようにインク滴を吐出させるのに対し、駆動信号VSD2の大ドットでは、720dpi×720dpiに対応する大きさの領域を埋めるようにインク滴を吐出させる。すなわち、駆動信号VSD2の大ドットは、駆動信号VSD1の大ドットの1/4の大きさでよい。このため、駆動信号全体で考えれば、駆動信号VSD2の各吐出パルスで吐出されるインク滴の量は、駆動信号VSD1の各吐出パルスで吐出されるインク滴の量よりも少なくてよい。例えば、最も吐出量の多い大ドットで比較した場合、駆動信号VSD2の大ドットで吐出されるインク量は、駆動信号VSD1の大ドットで吐出されるインク量よりも少なくなる。また、最も吐出量の少ない吐出パルスの吐出量を比較しても、駆動信号VSD2の方が駆動信号VSD1よりも少ないといえる。すなわち、駆動信号VSD1では第2吐出パルスP1Lbの方が第1吐出パルスP1Laよりも吐出量が少なく、駆動信号VSD2では第3吐出パルスP2Lの方が第4吐出パルスP3Mよりも吐出量が少ない。そして、第2吐出パルスP1Lbと第3吐出パルスP2Lとを比較すると、第3吐出パルスP2Lの方が第2吐出パルスP1Lbよりも吐出量が少ない。
駆動信号VSD3もまた、繰り返し周期T内に4つの吐出パルスを有している。駆動信号VSD3では、2つの第5吐出パルスP3Lと1つの第6吐出パルスP3Sと1つの第4吐出パルスP3Mとを、繰り返し周期T内に含んでいる。具体的には、期間T1とT2のそれぞれに第5吐出パルスP3Lを1つずつ含み、期間T3に第6吐出パルスP3Sを含み、期間T4に第4吐出パルスP3Mを含んでいる。この駆動信号VSD3では、大ドットの形成時に2つの第5吐出パルスP3Lをピエゾ素子34に印加する。そして、中ドットの形成時には第4吐出パルスP3Mを、小ドットの形成時には第6吐出パルスP3Sを、それぞれピエゾ素子34へ印加する。本実施形態では、駆動信号VSD3によって1440dpi×1440dpiの大きさのドットを形成する。
駆動信号VSD3を駆動信号VSD2と比較すると、含まれている各吐出パルスでの吐出量が異なっている。すなわち、駆動信号VSD2の大ドットでは、720dpi×720dpiに対応する大きさの領域を埋めるようにインク滴を吐出させるのに対し、駆動信号VSD3の大ドットでは、1440dpi×1440dpiに対応する大きさの領域を埋めるようにインク滴を吐出させる。すなわち、駆動信号VSD3の大ドットは、駆動信号VSD2の大ドットの1/4の大きさでよい。このため、駆動信号全体で考えれば、駆動信号VSD3の各吐出パルスで吐出されるインク滴の量は、駆動信号VSD2の各吐出パルスで吐出されるインク滴の量よりも少なくてよい。例えば、最も吐出量の多い大ドットで比較した場合、駆動信号VSD3の大ドットで吐出されるインク量は、駆動信号VSD2の大ドットで吐出されるインク量よりも少なくなる。また、最も吐出量の少ない吐出パルスの吐出量を比較しても、駆動信号VSD3の方が駆動信号VSD2よりも少ないといえる。すなわち、駆動信号VSD2では第3吐出パルスP2Lの方が第4吐出パルスP3Mよりも吐出量が少なく、駆動信号VSD3では第6吐出パルスP3Sが最も吐出量が少ない。そして、第3吐出パルスP2Lと第6吐出パルスP3Sとを比較すると、第6吐出パルスP3Sの方が第2吐出パルスP1Lbよりも吐出量が少ない。
なお、図9Cに示すように、このプリンター1は、上記の印刷モードに加えてECOモードも有している。ECOモードでは、インク等の消費材を節約できるように波形を定めた駆動信号ECOを設定する。この駆動信号ECOについては説明を省略する。
<各微振動パルスVP1,VP2の波高について>
次に各微振動パルスVP1,VP2の波高の設定について説明する。まず、印字外微振動パルスVP1について説明する。図9Aに示すように、印字外微振動パルスVP1の波高は、第1吐出パルスP1Laの駆動電圧Vh1Laを基準にして定められる。これは、複数種類の吐出パルスの中で、第1吐出パルスP1Laの駆動電圧Vh1Laが最も大きいことによる。
この実施形態では、設定された印刷モードに応じて印字外微振動パルスVP1の波高が定まる。図9Cに示すように、用紙種類と印刷品質とによってECOモードが設定された場合、及び、高速印刷モードが設定された場合には、係数Nとして35%が選択される。なお、係数Nの情報は、主制御部60のメモリー63に記憶されている。また、高品位印刷モードが設定された場合には、係数Nとして45%が選択され、写真印刷モードが選択された場合には、係数Nとして50%が選択される。
仮に、第1吐出パルスP1Laの駆動電圧Vh1LaがA[V]であったとする。この場合において、ECOモードや高速印刷モードが設定されたとすると、印字外微振動パルスVP1の駆動電圧はA[V]に係数N(35%)を乗じて得られる0.35×A[V]になる。同様に、高品位印刷モードが設定されたとすると印字外微振動パルスVP1の駆動電圧は0.45×A[V]になり、写真印刷モードが設定されたとすると印字外微振動パルスVP1の駆動電圧は0.5×A[V]になる。
次に、印字前微振動パルスVP2について説明する。図9Bに示すように、印字前微振動パルスVP2の波高は、第4吐出パルスP3Mの駆動電圧Vh3Mを基準にして定められる。これは、第4吐出パルスP3Mの駆動電圧Vh3Mが、第1吐出パルスP1Laの駆動電圧Vh1Laよりも小さいことによる。すなわち、印字外微振動については、駆動電圧を相対的に大きく定めることで微振動動作の効果を高めている。一方、印字前微振動については、駆動電圧を相対的に小さく定めることで、必要な微振動効果を得つつも、インク滴を安定的に吐出させるようにしている。
印字前微振動パルスVP2も、設定された印刷モードに応じて波高が定まる。図9Cに示すように、印刷モードと係数Nとの関係は印字外微振動パルスVP1と同じである。仮に、第4吐出パルスP3Mの駆動電圧Vh3MがB(=0.8×A)[V]であったとする。この場合において、ECOモードや高速印刷モードが設定されたとすると、印字前微振動パルスVP2の駆動電圧は0.35×B[V]になる。同様に、高品位印刷モードが設定されたとすると印字外微振動パルスVP1の駆動電圧は0.45×B[V]になり、写真印刷モードが設定されたとすると印字外微振動パルスVP1の駆動電圧は0.5×B[V]になる。ここで、基準となる吐出パルスを異ならせているので、印字外微振動パルスVP1と印字前微振動パルスVP2とで同じ係数を用いることができ、制御の簡素化が図れる。また、このプリンター1では、温度センサー52で検出されたヘッドHDの周辺温度に応じて駆動信号COMの駆動電圧が増減されるが、この場合でも同じ制御で対応できる。
<印刷モードと各微振動動作について>
上記のように波高が定められた印字外微振動パルスVP1や印字前微振動パルスVP2を用いて微振動動作を行うと次の利点がある。
まず、吐出パルスに対応する吐出量が相対的に多い印刷モード(第1動作情報に応じた動作モードに相当する。)では、吐出パルスに対応する吐出量が相対的に少ない印刷モード(第2動作情報に応じた動作モードに相当する。)に比べて、各微振動パルスVP1,VP2の波高が低く設定される。例えば、高速印刷モードと高品位印刷モードとで比較すると、高速印刷モードの係数Nが35%であるのに対し、高品位印刷モードの係数Nが45%である。また、高品位印刷モードと写真印刷モードとで比較すると、高品位印刷モードの係数Nが45%であるのに対し、高品位印刷モードの係数Nが50%である。
これにより、インクの吐出量が少ない印刷モードではノズルNz付近のインクが増粘し易い状態になるが、各微振動パルスVP1,VP2の波高がその分高く定められることになり、十分な増粘抑制効果が得られる。一方、インクの吐出量が多い印刷モードでは、1滴の量が多い等の理由で他の印刷モードよりも増粘し難い。このため、増粘の度合いに応じた波高で微振動動作を行える。これにより、過度に強い微振動を与えることによる不具合、例えば気泡の取り込み、予期しないインク滴の吐出、直後に行われるドット形成動作におけるインクの飛行曲がり等を抑制できる。特に、高速印刷モードのように、大きな吐出量でインク滴を連続的に吐出させる印刷モードにあっては、インクの圧力室33への供給不足も生じ得るが、各微振動パルスVP1,VP2の波高を適度に低くしているので、十分な増粘抑制効果を得つつも供給不足に起因する不具合(気泡の取り込み等)を抑制できる。
以上は、駆動信号COMを単位として吐出量を比較したが、この実施形態のように、繰り返し周期T内に複数種類の吐出パルスを含んだ駆動信号COMを用いている場合には、最少インク量で比較しても同様の作用効果を得られる。すなわち、最少インク量が相対的に多い印刷モード(第1動作情報に応じた動作モードに相当する。)では、最少インク量が相対的に少ない印刷モード(第2動作情報に応じた動作モードに相当する。)に比べて、各微振動パルスVP1,VP2の波高を低く設定する。これは、最少インク量が少ない印刷モードと最少インク量が多い印刷モードとで比較した場合、最少インク量が少ない印刷モードの方が、ノズルNz内のインクが入れ替わり難く、増粘しやすいからである。前述したように、この実施形態では、高速印刷モードの最少インク量が最も多く、高品位印刷モードの最少インク量が2番目に多い。そして、写真印刷モードの最少インク量が最も少なくなっており、駆動信号COMを単位として吐出量を比較した場合と同じ順序になっている。
===第2実施形態===
前述の第1実施形態では、プリンタードライバーで定められる印刷モードに応じて、言い換えれば、定められた印刷モードに対応する駆動信号COMに応じて、微振動パルスVP1の波高を調整していた。ここで、微振動パルスVP1の波高調整の基準は、印刷モードに限られない。例えば、微振動動作の後のドット形成動作における動作内容、具体的には、ドット形成動作の内容をドット毎に示すドット形成データ(制御データの一種に相当する。)に応じて微振動パルスVP1の波高を調整してもよい。
第2実施形態では、或るパスのドット形成動作(移動吐出動作に相当する。)に先立って行われる微振動動作にて、そのパスにおけるドット形成データ(第1動作情報,第2動作情報)の内容に応じて微振動パルスVP1の波高を調整している。
前述したように、ドット形成データは、ドットを形成し得る単位領域毎のドットの大きさを示すデータである。このため、図11Aに示す印刷可能範囲の全体に亘って定められる。この実施形態において主制御部60は、受信した印刷データに基づき各パス毎のドット形成データを生成した後、そのパスにおける先頭から20%の範囲(単位移動距離に相当する)のドット形成データを参照する。そして、主制御部60は、参照した範囲内のドット形成率を算出し、算出したドット形成率に応じて各微振動パルスVP1,VP2の波高を定める。ここで、ドット形成率とは、ドットを形成し得る領域の数に対する実際にドットを形成した領域の数の比率である。例えば、ドットを形成し得る領域の数が1000個であり、大ドット、中ドット、小ドットの何れかを形成した領域の数が800個であった場合、ドット形成率は80%となる。このようなドット形成率は、移動吐出動作における単位移動距離あたりの液体の吐出量に相当する。
図11Bに示すように、主制御部60は、ドット形成率A毎に3つの動作モードを定める。すなわちドット形成率Aが100%から76%の間にある場合の動作モードAと、ドット形成率Aが75%から51%の間にある場合の動作モードBと、ドット形成率Aが50%以下の場合の動作モードCとを定める。そして、主制御部60は、動作モードAの場合、係数Nとして35%を選択する。また、動作モードBの場合、係数Nとして45%を選択し、動作モードCの場合、係数Nとして45%を選択する。
動作モードAと動作モードBとの関係においては、単位移動距離あたりのインクの吐出量に関し、動作モードAよりも動作モードBの方が少ない。このため、動作モードAでのドット形成動作が第1動作情報に従う移動吐出動作に対応し、動作モードBでのドット形成動作が第2動作情報に従う移動吐出動作に対応する。また、動作モードBと動作モードCとの関係においては、単位移動距離あたりのインクの吐出量に関し、動作モードBよりも動作モードCの方が少ない。このため、動作モードBでのドット形成動作が第1動作情報に従う移動吐出動作に対応し、動作モードCでのドット形成動作が第2動作情報に従う移動吐出動作に対応する。
この第2実施形態では、或るパスのドット形成動作の直前に行われる微振動動作において、そのパスで用いられるドット形成データの先頭部分が参照される。そして、先頭部分におけるインクの吐出量が少ない方の動作モードでは十分な増粘抑制効果が得られ、多い方の動作モードでは必要な増粘抑制効果が得られる。
なお、第2実施形態における動作情報は4階調を示すドット形成データであったが、これに限られない。例えば、単に吐出と非吐出を示すデータであってもよい。要するに、インク滴の吐出と非吐出を把握できるデータであればよい。
また、第2実施形態ではドットサイズを考慮しなかったが、ドットサイズ毎に重み付けをしてもよい。このようにすると、精度を高めることができる。
===第3実施形態===
前述の第2実施形態では、或るパスのドット形成動作に先立ってなされる微振動動作において、そのパスのドット形成データを参照し、微振動パルスVP1の波高を定めていた。ここで、先になされたドット形成動作のドット形成データを参照し、次のパスのドット形成動作との間で行われる微振動動作の条件、すなわち微振動パルスVP1の波高を定めてもよい。
図12Aに示すように、第3実施形態の主制御部60は、先になされたドット形成動作における後半部分(中間位置よりも後側の部分)のドット形成データを参照する。そして、主制御部60は、後半部分のドット形成率を算出し、算出したドット形成率に応じて各微振動パルスVP1,VP2の波高を定める。
図12Bに示すように、主制御部60は、ドット形成率A毎に3つの動作モードを定め、対応する係数Nを選択する。なお、ドット形成率Aと動作モードの関係、及び、動作モードと係数Nの関係は第2実施形態と同じである。このため、説明は省略する。
この第3実施形態では、或るパスのドット形成動作が終了すると、その際に用いたドット形成データが参照され、次のパスのドット形成動作が開始されるまでになされる微振動動作の動作条件が定められる。そして、後半部分におけるインクの吐出量が少ない方の動作モードでは十分な増粘抑制効果が得られ、多い方の動作モードでは必要な増粘抑制効果が得られる。
===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ー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、液体吐出システム、微振動波形の設定方法、ヘッドの駆動装置、ヘッドの駆動方法、液体の増粘抑制方法、コンピュータープログラム、コンピューターで読み取り可能な記憶媒体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。
<用紙単位での印刷について>
前述の第2,3実施形態では、パス毎にドット形成データを参照していたが、用紙単位でドット形成データを参照してもよい。この場合、ドット形成率の最も高いパスにあわせて、微振動パルスVP1の波高を定めることが好ましい。図13に示す例において、1パス目のドット形成率A(1)が0%であり、mパス目のドット形成率A(m)が25%であり、nパス目のドット形成率A(n)が60%であって全パスの中で最も高かったとする。この場合には、nパス目のドット形成率A(n)に対応する波高の微振動パルスVP1を生成する。このように、ドット形成率の最も高いパスにあわせて微振動パルスVP1の波高を定めることで、どのパスであっても不具合を抑制できる程度の波高にすることができる。なお、増粘抑制効果の不足するパス(例えば1パスやmパス)については、前述したフラッシング動作で不足分を補うようにすればよい。
<ラインヘッドを有するプリンターについて>
前述の各実施形態では、キャリッジCR(ヘッドHD)を移動させて印刷を行うシリアルタイプのプリンターを例示したが、用紙S幅の範囲にインク滴を吐出可能なラインヘッドを有するプリンターであってもよい。
このプリンターの場合、例えば、或る用紙Sに対する印刷の終了後、次の用紙Sが供給されるまでの期間に亘って微振動動作が行われる。そこで、先の用紙Sに対する印刷時に用いられたドット形成データからインクの吐出頻度を求め、次の用紙Sが供給されるまでの期間において、求めた吐出頻度に応じた波高の微振動パルスVP1を用いて微振動動作を行えばよい。
そして、第2実施形態や第3実施形態と同様に、吐出頻度の高い方の動作モードで先の用紙Sに対する印刷が行われた場合には相対的に微振動パルスVP1の波高を低くし、吐出頻度の低い方の動作モードで先の用紙Sに対する印刷が行われた場合には相対的に微振動パルスVP1の波高を高くする。このようにすることで、吐出頻度の低い方の動作モードでは十分な増粘抑制効果が得られ、吐出頻度の高い方の動作モードでは必要な増粘抑制効果が得られる。
<基準となる吐出パルスについて>
前述の各実施形態では、基準となる吐出パルスの種類は、第1吐出パルスP1Laと第3吐出パルスP2Lに固定されていた。ここで、基準となる吐出パルスの種類を変えるようにしてもよい。このようにすると、微振動パルスVP1の波高をきめ細かに変えることができ、より適した制御ができる。
<インク滴を吐出させるための動作をする素子について>
前述の各実施形態では、インク滴を吐出させるための動作をする素子としてピエゾ素子34を例示したが、これに限定されない。例えば、磁歪素子であってもよい。
<駆動信号COMについて>
前述の実施形態において、駆動信号生成回路40は、駆動振動を繰り返し周期T毎に繰り返し生成していたが、これに限定されない。すなわち、繰り返し周期Tがないものであってもよい。たとえば、1種類の吐出パルスを一定の間隔で生成し続けるものであってもよい。
また、前述の実施形態においては、印字外微振動パルスVP1と印字前微振動パルスVP2の両方について波高を設定しているが、少なくとも一方について設定すればよい。
そして、駆動信号生成回路40に関し、前述の実施形態で説明したDAC回路41によって駆動波形を生成する形態に限られない。例えば、アナログ回路で駆動信号COMを生成するものであってもよい。要するに、駆動信号COMを生成するものであればよい。
<印刷モードと吐出量の関係について>
前述の実施形態では、最大ドットサイズ(大ドット)のインク吐出量にて比較を行った。この場合、他のドットサイズにおけるインクの吐出量については、それほど影響を及ぼさない。すなわち、高い濃度の画像を印刷する場合は、そのモードにおける最大ドットで連続して吐出することになり、インク圧力低下など観点から一番厳しい条件となる。一方、最大ドット以外のドットサイズは、より低い濃度の画像で使用されることが多い。低い濃度の画像であれば、ドットを連続して吐出しない(まばらに吐出する)ことが多いので、厳しい条件とならない場合が多い。ただし、画像によっては最大ドット以外のドットでも連続して吐出する場合もあるため、他のドットサイズにおいても大ドットと同様の関係にある場合には、他のドットサイズのインク吐出量にて比較を行ってもよい。すなわち、必ずしも大ドットのインク吐出量と同じ関係になっていなくてもよい。
<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ー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、カラーフィルター製造装置、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。
1 プリンター,10 用紙搬送機構,20 キャリッジ移動機構,30 ヘッドユニット,32 供給側連通口,33 圧力室,34 ピエゾ素子,40 駆動信号生成回路,50 検出器群,60 主制御部,100 コンピューター,S 用紙,CR キャリッジ,IC インクカートリッジ,CP キャップ部材,HD ヘッド,HC ヘッド制御部,COM 駆動信号,VP1 印字外微振動パルス,VP2 印字前微振動パルス

Claims (8)

  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、
    前記素子に所定の動作を行わせる波形が定められた駆動信号を生成する駆動信号生成部であって、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせるための微振動波形を含んだ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
    前記微振動波形を前記素子へ印加するための制御をする印加制御部と、
    を有する液体吐出装置であって、
    前記微振動波形は、
    波高が高いほど前記ノズル付近の液体の振動度合いが大きいものであり、
    前記駆動信号生成部は、
    液体の吐出率を示す第1動作情報に対応する前記微振動波形の波高が、前記第1動作情報よりも液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報に対応する前記微振動波形の波高よりも低い前記駆動信号を生成する、液体吐出装置。
  2. 前記駆動信号生成部は、
    前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、
    前記印加制御部は、
    前記吐出波形を前記素子へ印加するための制御をも行うものであって、
    前記第1動作情報に応じた動作モードにて、或る量の液体を吐出させる波形が定められた第1吐出波形を用いて前記ノズルから液体を吐出させ、
    前記第2動作情報に応じた動作モードにて、前記或る量よりも少ない他の量の液体を吐出させる波形が定められた第2吐出波形を用いて前記ノズルから前記液体を吐出させる、請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記駆動信号生成部は、
    前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた複数の吐出波形を繰り返し周期T内に含んだ前記駆動信号を繰り返し生成するものであり、
    前記印加制御部は、
    前記吐出波形を前記素子へ印加するための制御をも行うものであって、
    前記第1動作情報に応じた動作モードにて、対応する量の液体を吐出させる波形が定められた複数の第1吐出波形を用いて前記ノズルから液体を吐出させ、
    前記第2動作情報に応じた動作モードにて、最大吐出量が前記第1動作モードにおける最大吐出量よりも少なくなるように波形が定められた複数の第2吐出波形を用いて前記ノズルから前記液体を吐出させる、請求項1に記載の液体吐出装置。
  4. 前記素子、前記圧力室、及び、前記ノズルが設けられたヘッドと、
    前記ヘッドを移動させるヘッド移動部とを有し、
    前記駆動信号生成部は、
    前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、
    前記印加制御部は、
    前記ヘッドを移動させつつ前記ノズルから液体を吐出させる移動吐出動作に先立って、前記微振動波形を前記素子に印加させる微振動動作を行わせるものであって、
    前記第1動作情報及び前記第2動作情報に従い、前記移動吐出動作にて前記吐出波形を前記素子へ印加する、請求項1に記載の液体吐出装置。
  5. 前記素子、前記圧力室、及び、前記ノズルが設けられたヘッドと、
    前記ヘッドを移動させるヘッド移動部とを有し、
    前記駆動信号生成部は、
    前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、
    前記印加制御部は、
    前記ヘッドを移動させつつ前記ノズルから液体を吐出させる先の移動吐出動作と、前記先の移動吐出動作の後に行われ、前記ヘッドを移動させつつ前記ノズルから液体を吐出させる後の移動吐出動作との間に、前記微振動波形を前記素子に印加させる微振動動作を行わせるものであって、
    前記第1動作情報及び前記第2動作情報に従い、前記先の移動吐出動作及び前記後の移動吐出動作にて前記吐出波形を前記素子へ印加する、請求項1に記載の液体吐出装置。
  6. 前記駆動信号生成部は、
    前記ノズルから液体を吐出させる波形が定められた吐出波形を含んだ前記駆動信号を生成するものであり、
    前記印加制御部は、
    前記ノズルから液体を繰り返し吐出させる先の吐出動作と、前記先の吐出動作の後に行われ、前記ノズルから液体を繰り返し吐出させる後の吐出動作との間に、前記微振動波形を前記素子に印加させる微振動動作を行わせるものであって、
    前記第1動作情報及び前記第2動作情報に従って前記先の吐出動作及び前記後の吐出動作にて前記吐出波形を前記素子へ印加する、請求項1に記載の液体吐出装置。
  7. 前記素子は、
    印加された信号の電圧に応じて変形し、前記圧力室の一部を区画する区画部を変形させるピエゾ素子である、請求項1から6の何れか1項に記載の液体吐出装置。
  8. 液体の吐出率を示す第1動作情報と前記第1動作情報よりも前記液体の吐出率が低いことを示す第2動作情報とに応じ、圧力室に連通されたノズルから液体を吐出する液体吐出装置における液体の増粘抑制方法であって、
    前記第2動作情報に応じて、
    波高が高いほどノズル付近の液体の振動度合いが大きい微振動波形であって或る波高に定められた微振動波形を生成し、当該微振動波形を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へ印加して、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせ、
    前記第1動作情報に応じて、
    前記或る波高よりも低い他の波高に定められた前記微振動波形を生成して前記素子へ印加して、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル付近の液体を振動させる動作を前記素子に行わせる、液体の増粘抑制方法。
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