JP2020196272A - インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents
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Abstract
Description
図4Aの(a)は、中央の圧力室15bと、この圧力室15bに隣接する両隣の圧力室15a,15cとの各壁面にそれぞれ配設された電極4の電位がいずれもグラウンド電位GNDである状態を示している。この状態では、互いに隣接する圧力室15a,15bで挟まれた隔壁16a及び同じく隣接する圧力室15b,15cで挟まれた隔壁16bは、いずれも何ら歪み作用を受けない。
ところで図4Aの(a),(b),(c)では、中央の圧力室15bに対応するノズルからインクを吐出させるために、中央の圧力室15bの電極4と両隣の圧力室15a,15cの電極4とに極性が逆の電圧+V、−Vを与えた。つまり、電圧Vの2倍をアクチュエータの厚さで割った値の電界をアクチュエータに作用させた。中央の圧力室15bに対応するノズルからインクを吐出させる例は、これに限らない。
図4Bの(a),(b),(c)では、両隣の圧力室15a,15cの電極4をグラウンド電位GNDとし、中央の圧力室15bの電極4にのみ−V、+Vを与える。つまり、電圧Vをアクチュエータの厚さで割った値の電界をアクチュエータに作用させる。この場合も、与える電圧Vを2倍にすればアクチュエータの動作は図4Aの場合と全く同じとなる。図4Bの方が説明は簡単になるので以下では図4Bの場合を中心に説明する。
ただし、正電圧及び負電圧の適正値はインクの粘度によって異なる。インクの粘度はインクの種類や使用温度によって異なる。このため、正電圧+V及び負電圧−Vはインクの種類や使用温度に応じて±15ボルト〜±30ボルト程度の範囲で選ばれる。その際、正電圧Vccは正電圧+Vよりも高くなくてはならないので、正電圧+V及び負電圧−Vが最大±30ボルトであれば正電圧Vccは例えば39ボルトとする。
ここで、補助パルス信号を加えたことによる作用効果を説明する前に、単ノズル駆動状態、複ノズル同時駆動状態、複ノズル連続駆動状態について今一度説明する。
本実施形態のヘッド100は、圧力室15の隔壁を隣接するチャネルで共有しており、ノズル8は3列の千鳥配置となっている。そして、各圧力室15を2つおきに3つの組に分けて分割駆動する、いわゆる3分割駆動である。
単ノズル駆動状態とは、いずれか1つのノズル8からしかインクが吐出されない状態をいう。単ノズル駆動状態においては、インクを吐出するチャネルが一つだけである。このため、インクを吐出したチャネルの圧力室15に生じた圧力が周囲のチャネルに伝搬して、圧力室15の挙動としては空間方向に少し複雑な挙動を示す。
複ノズル同時駆動状態とは、いずれか1つの組に属するノズルからインクが吐出され、他の組に属するノズルからはインクが吐出されない状態をいう。複ノズル同時駆動状態においては、ノズル8の並び方向に一定の間隔を開けて配列された複数のチャネルから同時にインクが吐出されるため、全ての圧力室15が均一の挙動となる。このため、圧力室15の挙動としては最もシンプルな挙動となる。
以上のような理由から、単ノズル駆動状態、複ノズル同時駆動状態、複ノズル連続駆動状態の3つのモードでそれぞれ同一ノズルから1ドロップだけを吐出する場合と2ドロップ以上連続して吐出する場合とで、インク滴の吐出速度を評価する。因みに、同一ノズルからインク滴を連続して吐出してその吐出する数の多少により印刷媒体上のドット径の大小を調節するグレースケール印字方式はマルチドロップ方式と呼ばれる。マルチドロップ方式において、安定した吐出状態を得るためには、連続するインク滴の数による吐出速度の変化は小さいことが望ましい。
背景技術の項で述べたように、インク滴の吐出前にインク滴が吐出しない程度の補助パルス信号、いわゆるブーストパルスを与えて吐出速度の均一化を図ることはすでに行われている。ブーストパルスを与えることにより、メニスカスが静止した状態から圧力振動が付与される場合と、その直前に吐出したインク滴の残留圧力振動が残っている状態で圧力振動が付与される場合との違いを補償する効果がある。しかしこの違いを補償するという理由だけでは第2の補助パルスSP2を第1の補助パルスSP1と併用することによる効果を説明できない。第2の補助パルスSP2の効果を理解するためには、アクチュエータのヒステリシスに起因する履歴現象について理解しておく必要がある。そこで先ず、単ノズル駆動状態及び複ノズル同時駆動状態と複ノズル連続駆動状態との動作の違いについて、補助パルスを持たない単純な駆動波形、すなわち図8の区間T1で示されるDRP波形によるアクチュエータの動作で説明する。
図17は、中央の圧力室15bに連通するノズル8からインク滴を吐出する前に、先ず左隣の圧力室15aに連通するノズル8からインク滴を吐出し、次いで右隣の圧力室15cに連通するノズル8からインク滴を吐出する場合の、各圧力室15a、15b,15cに対応したアクチュエータの動作を示す。
A5〜A8は、右隣の圧力室15cに連通するノズル8からインク滴を吐出する際のアクチュエータの動作であり、連続してインク滴を吐出する場合にはA5〜A8の動作が繰り返される。
A9〜A16は、中央の圧力室15bに連通するノズル8からインク滴を吐出する際のアクチュエータの動作であり、A9〜A12が1ドロップ目の動作、A13〜A16が2ドロップ目の動作である。3ドロップ目以降のインク滴を吐出する場合にはA13〜A16の動作が繰り返される。
次に、シミュレーションを用いて第1の補助パルスSP1の後のグランド電位の区間t7の残留振動が消えるように、グランド電位の区間t5と正電位の第1の補助パルスSP1の区間t6とを調整する。ここで、区間t7の残留振動が無ければ続く駆動電圧波形によって生じるインクの圧力及び流速の波形は、補助パルスSP1,SP2が無い場合と一致するはずである。図23の場合、区間t4=0.8[μs]、区間t5=4.25[μs]、区間t6=0.45[μs]、区間t7=0.2[μs]、区間t1=2.4[μs]、区間t2=3.25[μs]、区間t3=0.9[μs]である。
印刷データから各チャネル毎にこれから吐出するドロップ数を判定して補助パルスの有無を決める機能は、ロジック回路1012内で実現できる。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1] インクが収容される圧力室と、
前記圧力室に対応して設けられるアクチュエータと、
前記圧力室に連通するノズルを有するプレートと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、前記アクチュエータに、駆動パルス信号として前記圧力室の容積を拡張させる拡張パルスと前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとからなる駆動波形を1回乃至連続する複数回印加して当該圧力室に連通する前記ノズルから1ドロップ乃至連続する複数ドロップのインク滴を吐出させる前に、前記ノズルからインク滴が吐出しない程度の前記拡張パルスと前記収縮パルスとを含む補助パルス信号を前記アクチュエータに印加し、1ドロップ目を吐出する場合の吐出速度と連続して2ドロップを吐出する場合の2ドロップ目の吐出速度とをほぼ等しくするインクジェットヘッド。
[C2] 前記圧力室、前記アクチュエータ及び前記ノズルは複数あって、前記アクチュエータの少なくとも一部分は複数の圧力室に共通に使用され、前記アクチュエータはヒステリシス特性を有するC1記載のインクジェットヘッド。
[C3] 前記駆動回路は、前記補助パルス信号として初めに拡張パルスを出力し、その後、間隔を開けて収縮パルスを出力するC1またはC2記載のインクジェットヘッド。
[C4] 前記駆動回路は、前記補助パルス信号の前記拡張パルスと前記収縮パルスとのパルス中心間隔をインクの共振周期とするC3記載のインクジェットヘッド。
[C5] 前記駆動回路は、前記補助パルス信号の前記拡張パルスと前記収縮パルスとのパルス幅を等しくするC1乃至C4のうちいずれか1記載のインクジェットヘッド。
[C6] 前記補助パルス信号は、前記連続するインク滴の数がN(Nは1以上でかつ「最大ドロップ数−1」以下)以下の場合に付加するC1乃至C5のうちいずれか1記載のインクジェットヘッド。
[C7] C1乃至C6のうちいずれか1に記載のインクジェットヘッドと、
記録媒体を前記インクジェットヘッドによる印刷位置まで搬送する搬送機構と、を具備したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
Claims (7)
- インクが収容される圧力室と、
前記圧力室に対応して設けられるアクチュエータと、
前記圧力室に連通するノズルを有するプレートと、
前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、前記アクチュエータに、駆動パルス信号として前記圧力室の容積を拡張させる拡張パルスと前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとからなる駆動波形を1回乃至連続する複数回印加して当該圧力室に連通する前記ノズルから1ドロップ乃至連続する複数ドロップのインク滴を吐出させる前に、前記ノズルからインク滴が吐出しない程度の前記拡張パルスと前記収縮パルスとを含む補助パルス信号を前記アクチュエータに印加し、1ドロップ目を吐出する場合の吐出速度と連続して2ドロップを吐出する場合の2ドロップ目の吐出速度とをほぼ等しくするインクジェットヘッド。 - 前記圧力室、前記アクチュエータ及び前記ノズルは複数あって、前記アクチュエータの少なくとも一部分は複数の圧力室に共通に使用され、前記アクチュエータはヒステリシス特性を有する請求項1記載のインクジェットヘッド。
- 前記駆動回路は、前記補助パルス信号として初めに拡張パルスを出力し、その後、間隔を開けて収縮パルスを出力する請求項1または2記載のインクジェットヘッド。
- 前記駆動回路は、前記補助パルス信号の前記拡張パルスと前記収縮パルスとのパルス中心間隔をインクの共振周期とする請求項3記載のインクジェットヘッド。
- 前記駆動回路は、前記補助パルス信号の前記拡張パルスと前記収縮パルスとのパルス幅を等しくする請求項1乃至4のうちいずれか1記載のインクジェットヘッド。
- 前記補助パルス信号は、前記連続するインク滴の数がN(Nは1以上でかつ「最大ドロップ数−1」以下)以下の場合に付加する請求項1乃至5のうちいずれか1記載のインクジェットヘッド。
- 請求項1乃至6のうちいずれか1に記載のインクジェットヘッドと、
記録媒体を前記インクジェットヘッドによる印刷位置まで搬送する搬送機構と、を具備したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
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