JP6914686B2 - Inkjet head - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドに関する。 Embodiments of the present invention relate to inkjet heads.
インクジェットヘッドを駆動する際には、アクチュエータに対して駆動パルス信号を印加する。この駆動パルス信号により圧力室に振動が生じて圧力室内部の体積が変化し、この圧力室に連通するノズルからインク液滴が吐出される。 When driving the inkjet head, a drive pulse signal is applied to the actuator. The drive pulse signal causes vibration in the pressure chamber to change the volume inside the pressure chamber, and ink droplets are ejected from a nozzle communicating with the pressure chamber.
ところで、圧力室に生じた振動は、インク液滴が吐出された後も残留する。この残留振動は、インク液滴の安定吐出の妨げとなり、印字品質の低下、吐出信頼性の低下を招いている。また、駆動周波数も上げにくいため、高速駆動の妨げにもなっている。このような残留振動をキャンセルする手段は限られており、完全にキャンセルすることは困難である。 By the way, the vibration generated in the pressure chamber remains even after the ink droplets are ejected. This residual vibration hinders stable ejection of ink droplets, resulting in deterioration of print quality and ejection reliability. In addition, since it is difficult to raise the drive frequency, it also hinders high-speed driving. The means for canceling such residual vibration is limited, and it is difficult to completely cancel it.
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、インク液滴を吐出した後の残留振動を適正にキャンセルすることができ、吐出安定性を高める上、高速駆動が可能なインクジェットヘッドを提供しようとするものである。 The problem to be solved by the embodiment of the present invention is to provide an inkjet head capable of appropriately canceling residual vibration after ejecting ink droplets, improving ejection stability, and capable of high-speed driving. Is what you do.
一実施形態において、インクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と、圧力室に連通するノズルと、圧力室に対応して設けられ、その圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動回路とを備える。駆動回路は、拡張パルスと、収縮パルスと、弱収縮パルスとを順に含む駆動波形をアクチュエータに印加してノズルからインクを吐出させる。拡張パルスは、圧力室の容積を第１の時間拡張させて圧力室に負圧を与えるものである。収縮パルスは、圧力室の容積を第２の時間収縮させて圧力室に正圧を与えるものである。弱収縮パルスは、圧力室の容積を第３の時間収縮パルスによる収縮よりも弱く収縮させるものである。 In one embodiment, the inkjet head includes a pressure chamber for accommodating ink, a nozzle communicating with the pressure chamber, an actuator provided corresponding to the pressure chamber to displace the volume of the pressure chamber, and a drive for driving the actuator. It has a circuit. The drive circuit applies a drive waveform including an expansion pulse, a contraction pulse, and a weak contraction pulse to the actuator in order to eject ink from the nozzle. The expansion pulse expands the volume of the pressure chamber for the first time to apply negative pressure to the pressure chamber. The contraction pulse contracts the volume of the pressure chamber for a second time to give a positive pressure to the pressure chamber. The weak contraction pulse causes the volume of the pressure chamber to contract weaker than the contraction caused by the third time contraction pulse.
以下、マルチドロップ方式によるインク液滴吐出の際の消費電力低減と高速駆動を実現できるインクジェットヘッドの実施形態について、図面を用いて説明する。
始めに、図１乃至図６を用いてインクジェットヘッド１の構成について説明する。
Hereinafter, an embodiment of an inkjet head capable of reducing power consumption and high-speed driving when ejecting ink droplets by the multi-drop method will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the
図１は、インクジェットヘッド１の分解斜視図である。インクジェットヘッド１は、例えば、シェアモード方式によるオンデマンド型のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１は、例えばインクジェットプリンタに搭載され、記録媒体に向けてインクを吐出する。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
インクジェットヘッド１は、基材１００と、枠部材２００と、ノズルプレート３００と、筐体４００とを備える。そしてインクジェットヘッド１は、筐体４００の内部に上流及び下流インクマニホールド（図示せず）、駆動回路４０等を備える。駆動回路４０は、インクジェットヘッド１を動作させるものである。上流及び下流インクマニホールドはヘッド１外部の上流及び下流インクタンク（図示せず）に接続される。
The
基材１００は、矩形の板状をなしており、その一方の面を実装面１２１とする。インクジェットヘッド１は、この実装面１２１の中央部に、基材１００の長手方向に延びる２本の圧電部材１１８を２列に並べて設けている。各圧電部材１１８は、短手方向の断面が台形であり、互いに離間して平行に配置されている。基材１００には、圧電部材１１８の長手方向に沿って複数の供給口１２５及び複数の排出口１２６が設けられている。
The
複数の供給口１２５は、２本の圧電部材１１８の間、すなわち、基材１００の中央部に沿って基材１００の長手方向に並んで設けられている。各供給口１２５は、基材１００を貫通して上流側インクマニホールド（図示せず）に連通し、その先は上流側インクタンク（図示せず）に接続されている。言い換えれば、上流側インクタンクから上流側インクマニホールド、供給口１２５を通ってインクジェットヘッド１へと供給されたインクは、インク室１１６（図５，図６を参照）へ流入する。複数の排出口１２６は、供給口１２５を間に挟んで２本の圧電部材１１８の外側に２列に並んで設けられている。各排出口１２６は、基材１００を貫通して下流側インクマニホールド（図示せず）に連通しており、その先は下流側インクタンク（図示せず）に接続されている。各排出口１２６及び下流側インクマニホールドを通ってインク室１１６内のインクが下流側インクタンクへと排出される。ヘッド１外部にある下流側インクタンクのインクはポンプ（図示せず）によって上流側インクタンクに戻される。よってインクは、各インクタンクとインク室１１６との間で、供給口１２５及び排出口１２６を通って循環する。
The plurality of
ノズルプレート３００は、矩形の板状をなしており、インク液滴を吐出するための複数のノズル３０１を有する。各ノズル３０１は、ノズルプレート３００を貫通しており、ノズルプレート３００の長手方向に沿って２列に並んで配置される。ノズルプレート３００の表面３０２、すなわちノズル３０１からインク液滴が吐出される側の面には、撥インク膜が形成されている。撥インク膜は、例えば、撥液性を有するシリコン系撥液材料またはフッ素含有系有機材料によって形成される。
The
ノズルプレート３００は、枠部材２００を介して基材１００の実装面１２１と対向するように配置される。この配置により、インクジェットヘッド１は、基材１００と枠部材２００とノズルプレート３００とによって囲まれたインク室１１６を形成する。
The
枠部材２００は、基材１００の実装面１２１とノズルプレート３００との間に配置される。枠部材２００は、２本の圧電部材１１８を囲むとともに、全てのノズル３０１を囲む大きさを有する。
The
圧電部材１１８は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成される。圧電部材１１８は、板状の二つの圧電体を互いの分極方向が対向するように張り合わせて形成されている。本実施の形態に係る圧電部材１１８は、長手方向に伸びた棒状の外形を有する。なお、圧電材料としてはこれに限らず、例えば、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＺｎＯ、及びＡｌＮのような種々の圧電性材料を用いることができる。
圧電部材１１８は、基材１００の実装面１２１に接着されている。この接着材としては、例えば、熱硬化性を有するエポキシ系接着材が用いられる。
The
The
図２は、基材１００に２列に並べられた圧電部材１１８の一方を部分的に拡大した斜視図である。図２では、内部構造を見やすくするため、ノズルプレート３００の一部を不図示としてある。
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of one of the
圧電部材１１８は、基材１００の実装面１２１と平行に基材１００の短手方向に延びた上面１１８ｃ、及びこの上面１１８ｃの両端辺から実装面１２１に向けて広がるように傾斜した２つの傾斜面１１８ｂを有する。圧電部材１１８は、その表面１１８ａに基材１００の短手方向に延びた複数の第１溝１３１（以下、圧力室１３１とも言う。）と複数の第２溝１３２（以下、ダミー室１３２ともいう。）と、を交互に有する。すなわち圧電部材１１８は、これらの第１溝１３１及び第２溝１３２を隔てる複数の隔壁１３３を形成している。隔壁１３３は、言い換えれば、第１溝１３１と第２溝１３２の間に設けられた凸部である。第１溝１３１及び第２溝１３２の両端は傾斜面１１８ｂにつながっている。本実施の形態においては、第１溝１３１と第２溝１３２とは、それぞれ同一形状に形成された溝である。なお、第１溝１３１と第２溝１３２との形状は異なっていても良い。
The
第２溝１３２の両端部には、壁材１１７が設けられている。壁材１１７は、第２溝１３２の両端を封止する。壁材１１７は、圧電部材１１８の上面１１８ｃと面一に設けられた上面１１７ａを有する。圧電部材１１８の上面１１８ｃ及び壁材１１７の上面１１７ａは、ノズルプレート３００と接着される。これにより、インク室１１６へ充填されたインクが第２溝１３２へ侵入することを防いでいる。
図３は、図１に示すインクジェットヘッド１を長手方向にＦ３−Ｆ３矢視線で切断した部分の拡大断面図である。図４は、図１に示したインクジェットヘッド１の圧電部材１１８の一方を部分的に拡大した平面図である。図５は、図４に示したインクジェットヘッド１をＦ５−Ｆ５矢視線で切断した断面図である。図６は、図４に示したインクジェットヘッド１をＦ６−Ｆ６矢視線で切断した断面図である。以下、図３乃至図６を用いて、インク室１１６の構造及びインクの流れ方について詳細に説明する。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the
始めに、図３に示すように、ノズルプレート３００のノズル３０１は、一つの第１溝１３１に一つのノズル３０１が連通するように設けられている。つまり、ノズルプレート３００は、２列の圧電部材１１８にそれぞれ設けられた第１溝１３１に対応して、２列のノズル３０１を有する。一方、第２溝１３２に対応するノズルはない。
First, as shown in FIG. 3, the
図５及び図６に示すようにインク室１１６は、基材１００の実装面１２１とノズルプレート３００と枠部材２００とに囲まれた空間である。インク室１１６には、第１インク室１１６ａと第２インク室１１６ｂとを含む。第１インク室１１６ａは２つの圧電部材１１８の間の空間である。第１インク室１１６ａには、複数の供給口１２５が連通する。一方、第２インク室１１６ｂは、２つの圧電部材１１８の枠部材２００側（外側）の空間である。第２インク室１１６ｂには、それぞれ複数の排出口１２６が連通している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
インクは、ヘッド１の外部の上流側インクタンクから上流側インクマニホールドを経由して第１インク室１１６ａに供給される。インク室１１６は、供給されるインクにより徐々に満たされる。具体的には、第１インク室１１６ａに流入したインクは、その両側にある圧電部材１１８の複数の第１溝１３１を通って、外側にある２つの第２インク室１１６ｂへ向けて流出する。これにより、枠部材２００で囲まれたインク室１１６全体がインクで満たされる。そして、第２インク室１１６ｂに流れ込んだインクは、複数の排出口１２６を介して下流側インクマニホールドを経由してヘッド１の外部の下流側インクタンクへと流される。
The ink is supplied from the upstream ink tank outside the
複数の第１溝１３１の間に交互に配置された複数の第２溝１３２は、図４及び図５に示すように、その両端が壁材１１７により塞がれている。このため、第２溝１３２にインクが侵入することがない。このように、複数の第１溝１３１は、インクを循環させる流路の一部として機能する一方で、複数の第２溝１３２は、インクが侵入しないダミー室として機能する。
As shown in FIGS. 4 and 5, both ends of the plurality of
次に、基材１００及び圧電部材１１８に配置される電極及び配線について説明する。
図３に示すように、第１溝１３１に第１電極１３４が形成され、第２溝１３２に第２電極１３５が形成される。図３の例では、１つの第１溝１３１に１つの第１電極１３４が形成されており、１つの第２溝１３２に２つの第２電極１３５が形成されている。第１電極１３４は、第１溝１３１の一対の側面１３８と底面１３９に亘って形成されている。第２電極１３５は、第２溝１３２の各側面１４０と、底面１４１の一部とに亘ってそれぞれ形成されている。
Next, the electrodes and wiring arranged on the
As shown in FIG. 3, the
図４乃至図６に示すように、第２インク室１１６ｂの基材１００上には、第１溝１３１へ延びる第１配線１３６と、第２溝１３２へ延びる第２配線１３７とが設けられている。詳しくは、第１溝１３１毎に１つの第１配線１３６が設けられ、第２溝１３２毎に２つの第２配線１３７が設けられている。第１配線１３６の一端は、第１溝１３１に形成された第１電極１３４に接続され、第１配線１３６の他端は、フレキシブル配線板４０ａを介して図１に示す駆動回路４０に接続されている。また、２つの第２配線１３７の一端は、第２溝１３２に形成された２つの第２電極１３５にそれぞれ接続され、第２配線１３７の他端はフレキシブル配線板４０ａを介して、駆動回路４０に接続されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, on the
第１溝１３１及び第２溝１３２に設けられる第１電極１３４及び第２電極１３５は、例えば、ニッケル薄膜により形成されている。第１電極１３４及び第２電極１３５は、これに限らず、例えば、Ｐｔ（白金）及びＡｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）の薄膜で形成してもよい。さらに第１電極１３４及び第２電極１３５の材料として、Ｃｕ（銅）、Ａ１（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）のような他の材料も用いることができる。
The
上記のような構成により、第１電極１３４と、該第１電極１３４と圧電部材１１８を挟んで対向した第２電極１３５との電位差によって、該圧電部材１１８を変形させることができる。すなわち、圧電部材１１８と、圧電部材１１８を挟んだ第１電極１３４及び第２電極１３５とによって、第１溝１３１の容積を変化させるアクチュエータが構成される。そしてこのアクチュエータと、インクが満たされた第１溝１３１と、第１溝１３１に対応するノズル３０１とから、インクを吐出する１つのチャネルが構成される。
With the above configuration, the
以下、インクが収容される第１溝１３１を圧力室１３１と称し、インクが収容されない第２溝１３２をダミー室１３２と称して、説明を続ける。先ず、インクジェットヘッド１の駆動回路４０について、図７を用いて説明する。
Hereinafter, the
図７は、駆動回路４０の要部構成を、図３に示したインクジェットヘッド１の一部分を拡大した図とともに示すブロック図である。インクジェットヘッド１については、ノズルプレート３００のノズル３０１に連通する１つの圧力室１３１を中心に、隔壁１３３を挟んで隣接する２つのダミー室１３２の一部を示している。前述したように、インクが収容された圧力室１３１の容積をアクチュエータで変位させることにより、圧力室１３１に連通したノズル３０１からインクが吐出される。アクチュエータは、圧力室１３１に配置された第１電極１３４と、隣接するダミー室１３２にそれぞれ配置された第２電極１３５との電位差により圧力室１３１の隔壁１３３をなす圧電部材１１８をせん断変形させることで、圧力室１３１の容積を拡張または収縮させる。
FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of the
駆動回路４０は、アクチュエータの駆動信号を第１電極１３４及び第２電極１３５に印加するための回路である。駆動回路４０は、当該波形生成部４１、隣接波形生成部４２、印刷データ設定部４３、波形ユニット選択部４４、ドライバ部４５及び波形連結制御部４６を含む。
The
当該波形生成部３１は、当該電極、すなわち圧力室１３１に配置された第１電極１３４に印加する信号Ｓ１を生成する。隣接波形生成部３２は、隣接電極、すなわち圧力室１３１に隣接する２つのダミー室１３２に配置された第２電極１３５に印加する信号Ｓ２を生成する。
The waveform generation unit 31 generates a signal S1 to be applied to the electrode, that is, the
印刷データ設定部４３は、外部から与えられる印刷データを設定する。波形ユニット選択部４４は、印刷データ設定部４３に設定された印刷データに基づいて、オン又はオフのセレクト信号ＳＬを出力する。セレクト信号ＳＬは、印刷データの階調値によってオン時間が変わる（図２２，図２３参照）。
The print
ドライバ部４５は、第１電極１３４に対応した第１ドライバ４５１と、第２電極１３５にそれぞれ対応した第２ドライバ４５２と、を有する。第１ドライバ４５１は、当該波形生成部４１と第１電極１３４との間に介在される。第１ドライバ４５１は、当該波形生成部４１で生成された信号Ｓ１を第１電極１３４に印加する。第２ドライバ４５２は、隣接波形生成部４２と第２電極１３５との間に介在される。第２ドライバ４５２はフローティング（ハイインピーダンス）制御入力を持っており、そのフローティング制御入力端子には、セレクト信号ＳＬが入力される。第２ドライバ４５２は、セレクト信号ＳＬがオンのとき、隣接波形生成部４２で生成された信号Ｓ２を第２電極１３５に印加する。第２ドライバ４５２は、セレクト信号ＳＬがオフのとき、出力をオフ状態として隣接波形生成部４２で生成された信号Ｓ２を第２電極１３５に印加しない。
The
当該波形生成部４１及び隣接波形生成部４２は、いずれも１ドロップ波形ユニット設定部４１１，４２１、２ドロップ波形ユニット設定部４１２，４２２、３ドロップ波形ユニット設定部４１３，４２３、及び駆動波形生成部４１４，４２４を有する。
The
当該波形生成部４１において、１ドロップ波形ユニット設定部４１１は、ノズル３０１からインク液滴を１ドロップ吐出させるための第１電極１３４用の駆動波形データを設定する。２ドロップ波形ユニット設定部４１２は、ノズル３０１からインク液滴を連続して２ドロップ吐出させるための第１電極１３４用の駆動波形データを設定する。３ドロップ波形ユニット設定部４１３は、ノズル３０１からインク液滴を連続して３ドロップ吐出させるための第１電極１３４用の駆動波形データを設定する。
In the
隣接波形生成部４２において、１ドロップ波形ユニット設定部４２１は、ノズル３０１からインク液滴を１ドロップ吐出させるための第２電極１３５用の駆動波形データを設定する。２ドロップ波形ユニット設定部４２２は、ノズル３０１からインク液滴を連続して２ドロップ吐出させるための第２電極１３５用の駆動波形データを設定する。３ドロップ波形ユニット設定部４２３は、ノズル３０１からインク液滴を連続して３ドロップ吐出させるための第２電極１３５用の駆動波形データを設定する。
以下、各波形ユニット設定部４１１、４２１、４１２、４２２、４１３、４２３にそれぞれ設定される駆動波形データを、駆動波形ユニットと称する。
In the adjacent
Hereinafter, the drive waveform data set in each waveform
当該波形生成部４１において、駆動波形生成部４１４は、各波形ユニット設定部４１１、４１２、４１３にそれぞれ設定された駆動波形ユニットを、予め決められた順番に選択して連結する。そして駆動波形生成部４１４は、複数の駆動波形ユニットが連結された第１電極１３４用の駆動波形信号Ｓ１をドライバ部４５の第１ドライバ４５１に出力する。
In the
隣接波形生成部４２において、駆動波形生成部４２４は、各波形ユニット設定部４２１、４２２、４２３にそれぞれ設定された駆動波形ユニットを、予め決められた順番に選択して連結する。そして駆動波形生成部４２４は、複数の駆動波形ユニットが連結された第２電極１３５用の駆動波形信号Ｓ２をドライバ部４５の第２ドライバ４５２に出力する。
駆動波形生成部４１４，４２４が駆動波形ユニットを選択する順番は、波形連結制御部４６によって制御される。すなわち波形連結制御部４６は、各波形ユニット設定部４１１、４２１、４１２、４２２、４１３、４２３の連結順を設定し、その設定どおりに波形ユニットを連結するように、駆動波形生成部４１４，４２４を制御する。
ここで、駆動波形生成部４１４が選択する駆動波形ユニットは、同時に駆動波形生成部４２４が選択する駆動波形ユニットに対応している。つまり、駆動波形生成部４１４が１ドロップ波形ユニット設定部４１１の駆動波形ユニットを選択するときは、駆動波形生成部４２４も１ドロップ波形ユニット設定部４２１の駆動波形ユニットを選択する。駆動波形生成部４１４が２ドロップ波形ユニット設定部４１２の駆動波形ユニットを選択するときは、駆動波形生成部４２４も２ドロップ波形ユニット設定部４２２の駆動波形ユニットを選択する。駆動波形生成部４１４が３ドロップ波形ユニット設定部４１３の駆動波形ユニットを選択するときは、駆動波形生成部４２４も３ドロップ波形ユニット設定部４２３の駆動波形ユニットを選択する。連結の順番はプログラム可能に構成してもよい。
In the adjacent
The order in which the drive
Here, the drive waveform unit selected by the drive
前述したように、セレクト信号ＳＬがオンの間、駆動波形信号Ｓ１は第１電極１３４に印加され、駆動波形信号Ｓ２は第２電極１３５に印加される。かくして、駆動波形信号Ｓ１と駆動波形信号Ｓ２との差分電圧によってアクチュエータが駆動される。一方、セレクト信号ＳＬがオフの間は、駆動波形信号Ｓ１は第１電極１３４に印加されるものの、駆動波形信号Ｓ２は第２電極１３５に印加されず、第２電極１３５はフローティング状態となる。したがって、第２電極１３５の電位は、アクチュエータの静電容量として誘導される第１電極１３４の電位に追従する。その結果、第１電極と１３４と第２電極１３５との間で電位差が生じないため、アクチュエータは駆動しない。
As described above, while the select signal SL is on, the drive waveform signal S1 is applied to the
次に、本実施の形態で用いる１ドロップ波形、２ドロップ波形及び３ドロップ波形の駆動波形ユニットについて図８乃至図１３を用いて説明する。
図８は、当該波形生成部４１の１ドロップ波形ユニット設定部４１１に設定される駆動波形ユニットと、隣接波形生成部４２の１ドロップ波形ユニット設定部４２１に設定される駆動波形ユニットとの差分電圧を示す波形図である。すなわち、１ドロップ波形ユニット設定部４１１と１ドロップ波形ユニット設定部４２１とには、図８に示す差分電圧が生じるような駆動波形ユニットがそれぞれ設定されている。この差分電圧がアクチュエータの駆動電圧となる。この駆動電圧がアクチュエータに印加されることで、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップだけ吐出される。このような駆動電圧波形を、本実施の形態では１ドロップ波形と称する。
Next, the drive waveform units of the 1-drop waveform, the 2-drop waveform, and the 3-drop waveform used in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 13.
FIG. 8 shows the difference voltage between the drive waveform unit set in the 1-drop waveform
図９は、１ドロップ波形の駆動電圧がアクチュエータに印加されたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図９において、駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 9 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the drive voltage of the one-drop waveform is applied to the actuator. In FIG. 9, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a dash-dotted line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
図８に示すように、１ドロップ波形は、第１乃至第７の波形要素ｅ１１〜ｅ１７で構成される。第１の波形要素ｅ１１は、時点ｔ１１において、圧力室１３１の容積を拡張させて、該圧力室１３１に負圧を与える。第２の波形要素ｅ１２は、第１の波形要素ｅ１１の後から始まる第１の待ち時間（ｔ１２−ｔ１１）を生成する。第３の波形要素ｅ１３は、時点ｔ１２の第１の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻して、該圧力室に正圧を与える。第４の波形要素ｅ１４は、第３の波形要素ｅ１３の後から始まる第２の待ち時間（ｔ１３−ｔ１２）を生成する。第５の波形要素ｅ１５は、時点ｔ１３の第２の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を収縮させて、該圧力室１３１に正圧を与える。第６の波形要素ｅ１６は、第５の波形要素ｅ１５の後から始まる第３の待ち時間（ｔ１４−ｔ１３）を生成する。第７の波形要素ｅ１７は、時点ｔ１４の第３の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻す。
As shown in FIG. 8, the 1-drop waveform is composed of the first to seventh waveform elements e11 to e17. The first corrugated element e11 expands the volume of the
ここに、第１の波形要素ｅ１１と第２の波形要素ｅ１２と第３の波形要素ｅ１３とは、圧力室１３１の容積を拡張させた後に元へと戻す拡張パルスＰ１１を形成する。すなわち第１の波形要素ｅ１１は拡張パルスＰ１１の前縁であり、第２の波形要素ｅ１２は拡張パルスＰ１１のパルス幅であり、第３の波形要素ｅ１３は拡張パルスＰ１１の後縁である。第５の波形要素ｅ１５と第６の波形要素ｅ１６と第７の波形要素ｅ１７とは、圧力室１３１の容積を収縮させた後に元へと戻す収縮パルスＰ１２を形成する。すなわち、第５の波形要素ｅ１５は収縮パルスＰ１２の前縁であり、第６の波形要素ｅ１６は収縮パルスＰ１２のパルス幅であり、第７の波形要素ｅ１７は収縮パルスＰ１２の後縁である。
Here, the first waveform element e11, the second waveform element e12, and the third waveform element e13 form an expansion pulse P11 that expands the volume of the
拡張パルスＰ１１の前縁（波形要素ｅ１１）の時点ｔ１１では、圧力室１３１の容積を拡張するように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、図９に示すように、圧力室１３１内のインクに負の圧力が瞬間的に加わる。その結果、ノズル３０１にあるインクのメニスカスが後退する。
At the time point t11 of the front edge (waveform element e11) of the expansion pulse P11, the
その後、インク圧力は、その固有振動に伴い負圧から正圧に転じる。そして、第１の待ち時間（波形要素ｅ１２）が経過し、拡張パルスＰ１１の後縁（波形要素ｅ１３）の時点ｔ１２になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。このとき、図９に示すように、インクに正の圧力が瞬間的に加わる。このように、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わると、メニスカスが前進を始めて、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される。すなわち第１の待ち時間は、拡張パルスＰ１１の前縁において負圧となったインク圧力が、所定値まで高まるのを待つ時間である。所定値とは、拡張パルスＰ１１の後縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出される値である。最も効率よくインクを吐出するには、第１の待ち時間（波形要素ｅ１２）は圧力室のインクの固有振動周期の１／２に設定する。
After that, the ink pressure changes from negative pressure to positive pressure due to its natural vibration. Then, when the first waiting time (waveform element e12) elapses and the time point t12 at the trailing edge (waveform element e13) of the expansion pulse P11 is reached, the volume of the
その後、インク圧力は、その固有振動に伴い正圧から負圧に転じる。インク圧力が負圧に転じると、遅れてメニスカスが後退する。そして、インク圧力が負圧の状態で第２の待ち時間（波形要素ｅ１４）が経過し、収縮パルスＰ１２の前縁（波形要素ｅ１５）の時点ｔ１３になったとき、圧力室１３１の容積が収縮するように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、インクに正の圧力を瞬間的に与える。ただし、正の圧力を与える時点ｔ１３でインク圧力は負圧であるため、ノズル３０１からインク液滴が吐出することはない。
After that, the ink pressure changes from positive pressure to negative pressure due to its natural vibration. When the ink pressure turns to negative pressure, the meniscus recedes with a delay. Then, when the second waiting time (waveform element e14) elapses in a state where the ink pressure is negative and the time point t13 at the front edge (waveform element e15) of the contraction pulse P12 is reached, the volume of the
圧力室１３１の容積が収縮された状態で、第３の待ち時間（波形要素ｅ１６）が経過し、収縮パルスＰ１２の後縁（波形要素ｅ１７）の時点ｔ１４になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。この時点ｔ１４では、インク圧力振動の振幅の大きさは収縮パルスＰ１２の後縁によってインクに瞬間的に加わる負の圧力と等しく、また、インク流速はゼロである。したがって、その後圧力室１３１内の残留振動はキャンセルされる。すなわち、第２の待ち時間と第３の待ち時間とは、収縮パルスＰ１２の後縁によって圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされるタイミングを生成するための時間である。
When the volume of the
このように、図８に示した１ドロップ波形の駆動電圧をアクチュエータに印加することにより、圧力室１３１が、拡張、復帰、収縮、復帰の順に動作する。そして拡張及び復帰の動作により、圧力室１３１に連通したノズル３０１から１ドロップのインク液滴が吐出される。また、その後の収縮及び復帰の動作により、インク液滴吐出後の残留振動がキャンセルされる。
In this way, by applying the drive voltage of the one-drop waveform shown in FIG. 8 to the actuator, the
図１０は、当該波形生成部４１の２ドロップ波形ユニット設定部４１２に設定される駆動波形ユニットと、隣接波形生成部４２の２ドロップ波形ユニット設定部４２２に設定される駆動波形ユニットとの差分電圧を示す波形図である。すなわち、２ドロップ波形ユニット設定部４１２と２ドロップ波形ユニット設定部４２２とには、図１０に示す差分電圧が生じるような駆動波形ユニットがそれぞれ設定されている。この差分電圧がアクチュエータの駆動電圧となる。この駆動電圧がアクチュエータに印加されることで、ノズル３０１からインク液滴が２ドロップ連続して吐出される。このような駆動電圧波形を、本実施の形態では２ドロップ波形と称する。
FIG. 10 shows the difference voltage between the drive waveform unit set in the 2-drop waveform
図１１は、２ドロップ波形の駆動電圧がアクチュエータに印加されたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図１１において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 11 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the driving voltage of the 2-drop waveform is applied to the actuator. In FIG. 11, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
図１０に示すように、２ドロップ波形は、第１乃至第９の波形要素ｅ２１〜ｅ２９で構成される。第１の波形要素ｅ２１は、時点ｔ２１において、圧力室１３１の容積を拡張させて、該圧力室１３１に負圧を与える。第２の波形要素ｅ２２は、第１の波形要素ｅ２１の後から始まる第１の待ち時間（ｔ２２−ｔ２１）を生成する。第３の波形要素ｅ２３は、時点ｔ２２の第１の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻して、該圧力室１３１に正圧を与える。第４の波形要素ｅ２４は、第３の波形要素ｅ２３の後から始まる第２の待ち時間（ｔ２３−ｔ２２）を生成する。第５の波形要素ｅ２５は、時点ｔ２３の第２の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を収縮させて、該圧力室１３１に正圧を与える。第６の波形要素ｅ２６は、第５の波形要素ｅ２５の後から始まる第３の待ち時間（ｔ２４−ｔ２３）を生成する。第７の波形要素ｅ２７は、時点ｔ２４の第３の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を少し戻す。図１１の例では、波形要素ｅ２５による収縮率を１００％としたとき、５０％の収縮率となるように戻している。第８の波形要素ｅ２８は、第７の波形要素ｅ２７の後から始まる第４の待ち時間（ｔ２５−ｔ２４）を生成する。第９の波形要素ｅ２９は、時点ｔ２５の第４の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻す。
As shown in FIG. 10, the two-drop waveform is composed of the first to ninth waveform elements e21 to e29. The first corrugated element e21 expands the volume of the
ここに、第１の波形要素ｅ２１と第２の波形要素ｅ２２と第３の波形要素ｅ２３とは、圧力室１３１の容積を拡張させた後に元へと戻す拡張パルスＰ２１を形成する。すなわち第１の波形要素ｅ２１は拡張パルスＰ２１の前縁であり、第２の波形要素ｅ２２は拡張パルスＰ２１のパルス幅であり、第３の波形要素ｅ２３は拡張パルスＰ２１の後縁である。第５の波形要素ｅ２５と第６の波形要素ｅ２６と第７の波形要素ｅ２７とは、圧力室１３１の容積を収縮させた後に少し戻して、第６の波形要素ｅ２６で維持された収縮状態よりも弱い収縮状態（弱収縮状態）とする収縮パルスＰ２２を形成する。すなわち、第５の波形要素ｅ２５は収縮パルスＰ２２の前縁であり、第６の波形要素ｅ２６は収縮パルスＰ２２のパルス幅であり、第７の波形要素ｅ２７は収縮パルスＰ２２の後縁である。第８の構成要素ｅ２８と第９の構成要素ｅ２９とは、圧力室１３１の弱収縮状態を所定時間維持した後に元へと戻す弱収縮パルスＰ２３を形成する。すなわち、第８の波形要素ｅ２８は弱収縮パルスＰ２３のパルス幅であり、第９の波形要素ｅ２９は弱収縮パルスＰ２３の後縁である。
Here, the first waveform element e21, the second waveform element e22, and the third waveform element e23 form an expansion pulse P21 that expands the volume of the
拡張パルスＰ２１の前縁（波形要素ｅ２１）の時点ｔ２１では、圧力室１３１の容積が拡張するように両側の隔壁１３３が変位する。この変位により、図１１に示すように、圧力室１３１内のインクに負の圧力が瞬間的に加わる。その結果、ノズル３０１にあるインクのメニスカスが後退する。
At the time point t21 at the front edge (waveform element e21) of the expansion pulse P21, the
その後、インク圧力は、その固有振動に伴い負圧から正圧に転じる。そして、第１の待ち時間（波形要素ｅ２２）が経過し、拡張パルスＰ２１の後縁（波形要素ｅ２３）の時点ｔ２２になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。このとき、図１１に示すように、インクに正の圧力が瞬間的に加わる。このように、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わると、メニスカスが前進を始めて、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（１ドロップ目の吐出）。すなわち第１の待ち時間は、拡張パルスＰ２１の前縁において負圧となったインク圧力が、所定値まで高まるのを待つ時間である。所定値とは、拡張パルスＰ２１の後縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出される値である。図１１の例では、第１の待ち時間を圧力室のインクの固有振動周期の１／２としている。
After that, the ink pressure changes from negative pressure to positive pressure due to its natural vibration. Then, when the first waiting time (waveform element e22) elapses and the time point t22 at the trailing edge (waveform element e23) of the expansion pulse P21 is reached, the volume of the
その後、インク圧力は、その固有振動に伴い正圧から負圧に転じる。インク圧力が負圧に転じると、遅れてメニスカスが後退する。その後、インク圧力は再び正圧に転じる。そして、インク圧力が正圧の状態で第２の待ち時間（波形要素ｅ２４）が経過し、収縮パルスＰ２２の前縁（波形要素ｅ２５）の時点ｔ２３になったとき、圧力室１３１の容積が収縮するように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、インクに正の圧力が瞬間的に与えられる。ここで時点ｔ２３は、インク圧力が時点ｔ２２のときと略同じ値になった時点である。したがって、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わるので、メニスカスが前進を始めて、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（２ドロップ目の吐出）。すなわち第２の待ち時間は、収縮パルスＰ２２の前縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出されるようになるまでインク圧力が高まるのを待つ時間である。
After that, the ink pressure changes from positive pressure to negative pressure due to its natural vibration. When the ink pressure turns to negative pressure, the meniscus recedes with a delay. After that, the ink pressure turns to positive pressure again. Then, when the second waiting time (waveform element e24) elapses in a state where the ink pressure is positive and the time point t23 at the front edge (waveform element e25) of the contraction pulse P22 is reached, the volume of the
圧力室１３１の容積が収縮された状態で、第３の待ち時間（波形要素ｅ２６）が経過し、収縮パルスＰ２２の後縁（波形要素ｅ２７）の時点ｔ２４になったとき、圧力室１３１の容積が少し戻るように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、圧力室１３１は収縮状態よりも弱い弱収縮状態となる。この弱収縮状態は、第４の待ち時間（波形要素ｅ２８）が経過するまで維持される。そして、弱収縮パルスＰ２３の後縁（波形要素ｅ２９）の時点ｔ２５になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。時点ｔ２５では、インク圧力振動の振幅の大きさが弱収縮パルスＰ２３の後縁によってインクに瞬間的に加わる負の圧力と等しく、また、インク流速はゼロである。したがって、その後圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされる。すなわち第３の待ち時間と第４の待ち時間とは、弱収縮パルスＰ２３の後縁によって圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされるタイミングを生成するための時間である。
When the volume of the
このように、図１０に示した２ドロップ波形の駆動電圧をアクチュエータに印加することにより、圧力室１３１が、拡張、復帰、収縮、弱収縮、復帰の順に動作する。そして初めの拡張及び復帰の動作により、圧力室１３１に連通したノズル３０１から１ドロップ目のインク液滴が吐出される。また、その後の収縮の動作により、ノズル３０１から２ドロップ目のインク液滴が吐出される。そして、その後の弱収縮及び復帰の動作により、インク液滴吐出後の残留振動がキャンセルされる。
In this way, by applying the drive voltage of the two-drop waveform shown in FIG. 10 to the actuator, the
図１２は、当該波形生成部４１の３ドロップ波形ユニット設定部４１３に設定される駆動波形ユニットと、隣接波形生成部４２の３ドロップ波形ユニット設定部４２３に設定される駆動波形ユニットとの差分電圧を示す波形図である。すなわち、３ドロップ波形ユニット設定部４１３と３ドロップ波形ユニット設定部４２３とには、図１２に示す差分電圧が生じるような駆動波形ユニットがそれぞれ設定されている。この差分電圧がアクチュエータの駆動電圧となる。この駆動電圧がアクチュエータに印加されることで、ノズル３０１からインク液滴が３ドロップ連続して吐出される。このような駆動電圧波形を、本実施の形態では３ドロップ波形と称する。
FIG. 12 shows the difference voltage between the drive waveform unit set in the 3-drop waveform
図１３は、３ドロップ波形の駆動電圧がアクチュエータに印加されたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図１３において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 13 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the driving voltage of the 3-drop waveform is applied to the actuator. In FIG. 13, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
図１２に示すように、３ドロップ波形は、第１乃至第１３の波形要素ｅ３１〜ｅ４３で構成される。第１の波形要素ｅ３１は、時点ｔ３１において、圧力室１３１の容積を拡張させて、該圧力室１３１に負圧を与える。第２の波形要素ｅ３２は、第１の波形要素ｅ３１の後から始まる第１の待ち時間（ｔ３２−ｔ３１）を生成する。第３の波形要素ｅ３３は、時点ｔ３２において、第１の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻して、該圧力室に正圧を与える。第４の波形要素ｅ３４は、第３の波形要素ｅ３３の後から始まる第２の待ち時間（ｔ３３−ｔ３２）を生成する。第５の波形要素ｅ３５は、時点ｔ３３において、第２の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を収縮させて、該圧力室１３１に正圧を与える。第６の波形要素ｅ３６は、第５の波形要素ｅ３５の後から始まる第３の待ち時間（ｔ３４−ｔ３３）を生成する。第７の波形要素ｅ３７は、時点ｔ３４において、第３の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を少し戻す。図１３の例では、波形要素ｅ３５による収縮率を１００％としたとき、５０％の収縮率となるように戻している。第８の波形要素ｅ３８は、第７の波形要素ｅ３７の後から始まる第４の待ち時間（ｔ３５−ｔ３４）を生成する。第９の波形要素ｅ３９は、時点ｔ３５において、第４の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を再度収縮させて、該圧力室１３１に正圧を与える。図１３の例では、波形要素ｅ３５による収縮率を１００％としたとき、同等の収縮率となるように収縮させている。第１０の波形要素ｅ４０は、第９の波形要素ｅ３９の後から始まる第５の待ち時間（ｔ３６−ｔ３５）を生成する。第１１の波形要素ｅ４１は、時点ｔ３６において、第５の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を少し戻す。図１３の例では、波形要素ｅ３９による収縮率を１００％としたとき、５０％の収縮率となるように戻している。第１２の波形要素ｅ４２は、第１１の波形要素ｅ４１の後から始まる第６の待ち時間（ｔ３７−ｔ３６）を生成する。第１３の波形要素ｅ４３は、時点ｔ３７において、第６の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻す。
As shown in FIG. 12, the 3-drop waveform is composed of the first to thirteenth waveform elements e31 to e43. The first corrugated element e31 expands the volume of the
ここに、第１の波形要素ｅ３１と第２の波形要素ｅ３２と第３の波形要素ｅ３３とは、圧力室１３１の容積を拡張させた後に元へと戻す拡張パルスＰ３１を形成する。すなわち第１の波形要素ｅ３１は拡張パルスＰ３１の前縁であり、第２の波形要素ｅ２２は拡張パルスＰ３１のパルス幅であり、第３の波形要素ｅ２３は拡張パルスＰ３１の後縁である。第５の波形要素ｅ３５と第６の波形要素ｅ３６と第７の波形要素ｅ３７とは、圧力室１３１の容積を収縮させた後に少し戻して、第６の波形要素ｅ３６で維持された収縮状態よりも弱い収縮状態（弱収縮状態）とする第１の収縮パルスＰ３２を形成する。すなわち、第５の波形要素ｅ３５は第１の収縮パルスＰ３２の前縁であり、第６の波形要素ｅ３６は第１の収縮パルスＰ３２のパルス幅であり、第７の波形要素ｅ３７は第１の収縮パルスＰ３２の後縁である。第８の構成要素ｅ３８は、第１の収縮パルスＰ３２による圧力室１３１の弱収縮状態を所定時間維持する第１の弱収縮パルスＰ３３を形成する。すなわち、第８の波形要素ｅ３８は第１の弱収縮パルスＰ３３のパルス幅である。第９の波形要素ｅ３９と第１０の波形要素ｅ４０と第１１の波形要素ｅ４１とは、圧力室１３１の容積を収縮させた後に少し戻して弱収縮状態とする第２の収縮パルスＰ３４を形成する。すなわち、第９の波形要素ｅ３９は第２の収縮パルスＰ３４の前縁であり、第１０の波形要素ｅ４０は第２の収縮パルスＰ３４のパルス幅であり、第１１の波形要素ｅ４１は第２の収縮パルスＰ３４の後縁である。第１２の構成要素ｅ４２と第１３の構成要素ｅ４３とは、圧力室１３１の弱収縮状態を所定時間維持した後に元へと戻す第２の弱収縮パルスＰ３５を形成する。すなわち、第１２の波形要素ｅ４２は第２の弱収縮パルスＰ３５のパルス幅であり、第１３の波形要素ｅ４３は第２の弱収縮パルスＰ３５の後縁である。
Here, the first waveform element e31, the second waveform element e32, and the third waveform element e33 form an expansion pulse P31 that expands the volume of the
拡張パルスＰ３１の前縁（波形要素ｅ３１）の時点ｔ３１では、圧力室１３１の容積が拡張するように両側の隔壁１３３が変位する。この変位により、図１３に示すように、圧力室１３１内のインクに負の圧力が瞬間的に加わる。その結果、ノズル３０１にあるインクのメニスカスが後退する。
At the time point t31 of the front edge (waveform element e31) of the expansion pulse P31, the
その後、インク圧力は、その固有振動周期に伴い負圧から正圧に転じる。そして、第１の待ち時間（波形要素ｅ３２）が経過し、第１の拡張パルスＰ３１の後縁（波形要素ｅ３３）の時点ｔ３２になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。このとき、図１３に示すように、インクに正の圧力が瞬間的に加わる。このように、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わると、メニスカスが前進を始めて、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（１ドロップ目の吐出）。すなわち第１の待ち時間は、拡張パルスＰ３１の前縁において負圧となったインク圧力が、所定値まで高まるのを待つ時間である。所定値とは、拡張パルスＰ３１の後縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出される値である。
After that, the ink pressure changes from negative pressure to positive pressure according to its natural vibration cycle. Then, when the first waiting time (waveform element e32) elapses and the time point t32 at the trailing edge (waveform element e33) of the first expansion pulse P31 is reached, the volume of the
その後、インク圧力は、その固有振動に伴い正圧から負圧に転じる。そして、インク圧力が正圧の状態で第２の待ち時間（波形要素ｅ３４）が経過し、第１の収縮パルスＰ３２の前縁（波形要素ｅ３５）の時点ｔ３３になったとき、圧力室１３１の容積が収縮するように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、インクに正の圧力が瞬間的に与えられる。ここで時点ｔ３３は、インク圧力が時点ｔ３２のときと略同じ値になった時点である。したがって、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わるので、メニスカスが前進を始めて、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（２ドロップ目の吐出）。すなわち第２の待ち時間は、第１の収縮パルスＰ３２の前縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出されるようになるまでインク圧力が高まるのを待つ時間である。
After that, the ink pressure changes from positive pressure to negative pressure due to its natural vibration. Then, when the second waiting time (waveform element e34) elapses in a state where the ink pressure is positive and the time point t33 at the front edge (waveform element e35) of the first contraction pulse P32 is reached, the
圧力室１３１の容積が収縮された後は、インク圧力が負圧に転じる。そして第３の待ち時間（波形要素ｅ３６）が経過し、収縮パルスＰ３２の後縁（波形要素ｅ３７）の時点ｔ３４になったとき、圧力室１３１の容積が少し戻るように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、圧力室１３１は収縮状態よりも弱い弱収縮状態となり、メニスカスが後退する。ここで時点ｔ３４は、インク圧力が負圧となっている間にあり、図１３の例ではインクの負圧が極大となる時点である。この時点ｔ３４で弱収縮状態とすることにより、インク圧力の振動振幅が増大する。
After the volume of the
弱収縮状態は、第４の待ち時間（波形要素ｅ３８）が経過するまで維持され、その間にインク圧力が正圧に転じる。そして、弱収縮パルスＰ３３の後縁（波形要素ｅ３９）の時点ｔ３５になったとき、圧力室１３１の容積が再度収縮されるように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、インクに正の圧力が瞬間的に加わる。そしてメニスカスが再び前進に転じる。ここで時点ｔ３５は、インク圧力が時点ｔ３２及びｔ３３のときと略同じ値になった時点よりも遅いタイミングとする。３ドロップ目に正の圧力を与える波形要素ｅ３９の大きさは、１ドロップ目のｅ３３、２ドロップ目のｅ３５の半分しかない。したがって、１ドロップ目、２ドロップ目の場合よりもインク圧力が大きくなるまで待つ必要があるため、タイミングを遅くする。なお、時点ｔ３５で波形要素ｅ３９による駆動を行った後のインク圧力は時点ｔ３２及びｔ３３の直後と略同じ値になる。したがって、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わるので、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（３ドロップ目の吐出）。すなわち第４の待ち時間は、第２の収縮パルスＰ３４の前縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出されるようになるまでインク圧力が高まるのを待つ時間である。
The weakly contracted state is maintained until the fourth waiting time (waveform element e38) elapses, during which the ink pressure turns to positive pressure. Then, when the time point t35 at the trailing edge (waveform element e39) of the weak contraction pulse P33 is reached, the
圧力室１３１の容積が収縮された状態で、第５の待ち時間（波形要素ｅ４０）が経過し、第２の収縮パルスＰ３４の後縁（波形要素ｅ４１）の時点ｔ３６になったとき、圧力室１３１の容積が少し戻るように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、圧力室１３１は収縮状態よりも弱い弱収縮状態となる。この弱収縮状態は、第６の待ち時間（波形要素ｅ４２）が経過するまで維持される。そして、第２の弱収縮パルスＰ３５の後縁（波形要素ｅ４３）の時点ｔ３７になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。時点ｔ３７では、インク圧力振動の振幅の大きさが第２の弱収縮パルスＰ３５の後縁によってインクに瞬間的に加わる負の圧力と等しく、また、インク流速はゼロである。したがって、その後圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされる。すなわち、第５の待ち時間と第６の待ち時間とは、第２の弱収縮パルスＰ３５の後縁によって圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされるタイミングを生成するための時間である。
When the volume of the
このように、図１２に示した３ドロップ波形の駆動電圧をアクチュエータに印加することにより、圧力室１３１が、拡張、復帰、収縮、弱収縮、収縮、弱収縮、復帰の順に動作する。そして初めの拡張及び復帰の動作により、圧力室１３１に連通したノズル３０１から１ドロップ目のインク液滴が吐出される。また、その後の収縮の動作により、ノズル３０１から２ドロップ目のインク液滴が吐出される。さらに、その後の弱収縮及び収縮の動作により、ノズル３０１から３ドロップ目のインク液滴が吐出される。そして、その後の弱収縮及び復帰の動作により、インク液滴吐出後の残留振動がキャンセルされる。
In this way, by applying the driving voltage of the three-drop waveform shown in FIG. 12 to the actuator, the
ところで、前述した２ドロップ波形では、収縮パルスＰ２２の後縁に弱収縮パルスＰ２３を生じさせ、この弱収縮パルスＰ２３の後縁で残留振動をキャンセルしている。３ドロップ波形の場合も同様である。これに対し、２ドロップ波形又は３ドロップ波形において、１ドロップ波形のように、収縮パルスＰ２２の後縁で残留振動をキャンセルすることも可能である。ただしこの場合は、残留振動のキャンセルに利用できる波形要素が、収縮パルスＰ４２の後縁となる波形要素ｅ４７に限られる。そしてこの波形要素ｅ４７の出力タイミングは、先に述べたタイミングに制限されるため、キャンセル時の自由度が小さい。 By the way, in the above-mentioned two-drop waveform, a weak contraction pulse P23 is generated at the trailing edge of the contraction pulse P22, and the residual vibration is canceled at the trailing edge of the weak contraction pulse P23. The same applies to the case of a 3-drop waveform. On the other hand, in the 2-drop waveform or the 3-drop waveform, it is also possible to cancel the residual vibration at the trailing edge of the contraction pulse P22 as in the 1-drop waveform. However, in this case, the waveform element that can be used to cancel the residual vibration is limited to the waveform element e47 that is the trailing edge of the contraction pulse P42. Since the output timing of the waveform element e47 is limited to the timing described above, the degree of freedom at the time of cancellation is small.
一方、図１０又は図１２に示した２ドロップ波形又は３ドロップ波形は、収縮パルスＰ２２又は第２の収縮パルスＰ３４の後縁に弱収縮状態とする段階を設けている。収縮パルスの後縁に弱収縮状態とする段階を設けると、キャンセルのための波形要素ｅ２９又は波形要素ｅ４３の調整が可能となる。このため、キャンセル時の自由度が広がる。そこで次に、キャンセルのための波形要素のタイミングの決め方について、２ドロップ波形を例に、図１４〜図１７を用いて説明する。 On the other hand, the two-drop waveform or the three-drop waveform shown in FIG. 10 or FIG. 12 is provided with a step of making a weak contraction state at the trailing edge of the contraction pulse P22 or the second contraction pulse P34. By providing a step of making the contraction pulse weakly contracted at the trailing edge of the contraction pulse, the waveform element e29 or the waveform element e43 for cancellation can be adjusted. Therefore, the degree of freedom at the time of cancellation is increased. Therefore, next, how to determine the timing of the waveform element for cancellation will be described with reference to FIGS. 14 to 17 by taking a 2-drop waveform as an example.
図１４は、２ドロップ波形の弱収縮パルスＰ２３を時点ｔ２５で終了させず、圧力室１３１を弱収縮状態で継続した場合の、インク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図１４において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。
FIG. 14 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the weak contraction pulse P23 of the 2-drop waveform is not terminated at the time point t25 and the
図１４に示すように、時点ｔ２５以後も圧力室１３１を弱収縮状態で継続した場合には、残留振動はキャンセルされない。また、収縮状態から弱収縮状態に移行する時点ｔ２４を前後にずらすと、その時点のインク圧力とインク流速が変わるため、その後の残留振動の大きさが変わる。図１４の例では、時点ｔ２４よりも前に弱収縮状態に移行すると残留振動は大きくなり、時点ｔ２４よりも後から弱収縮状態に移行すると残留振動は小さくなる。そこで、時点ｔ２４のタイミングを調整して、インク流速がゼロで、かつ、インク圧力が圧力室１３１を弱収縮状態から初期状態に戻したときに生じる圧力振幅と一致する時点をシミュレーションにより探す。そして、その時点を弱収縮パルスＰ２３の後縁のタイミング、すなわち時点ｔ２５とする。そうすることにより、図１０に示したように残留振動をキャンセルすることができる。
As shown in FIG. 14, when the
シミュレーションは、図１５に示す等価回路を使って行うことができる。等価回路は、電圧源Ｖに、抵抗ＲとキャパシタＣとインダクタＬとの直列回路を接続したものである。図１０に示した２ドロップ波形の場合、抵抗Ｒは０．３３Ωであり、キャパシタＣは０．３７μＦであり、インダクタＬは０．６５μＨである。そしてこの場合、第１の待ち時間（ｔ２２−ｔ２１）は１．５６μｓであり、第２の待ち時間（ｔ２３−ｔ２２）は２．８０μｓであり、第３の待ち時間（ｔ２４−ｔ２３）は２．９４μｓであり、第４の待ち時間（ｔ２５−ｔ２４）は０．６６μｓである。このような等価回路は、インクジェットヘッド１の残留振動特性から抽出され、その特性によって、抵抗Ｒ、キャパシタＣ及びインダクタＬの値が決まる。
The simulation can be performed using the equivalent circuit shown in FIG. The equivalent circuit is a voltage source V connected to a series circuit of a resistor R, a capacitor C, and an inductor L. In the case of the two-drop waveform shown in FIG. 10, the resistor R is 0.33 Ω, the capacitor C is 0.37 μF, and the inductor L is 0.65 μH. In this case, the first waiting time (t22-t21) is 1.56 μs, the second waiting time (t23-t22) is 2.80 μs, and the third waiting time (t24-t23) is 2. It is .94 μs, and the fourth waiting time (t25-t24) is 0.66 μs. Such an equivalent circuit is extracted from the residual vibration characteristics of the
さて、圧力室１３１の損失は、等価回路の抵抗Ｒの値によって表される。圧力室１３１の損失が大きい、すなわち抵抗Ｒの値が大きい場合には、残留振動は小さくなる。そこでその場合には、収縮状態から弱収縮状態に移行する時点ｔ２４を前にずらす。そうすることにより、インク圧力が圧力室１３１を弱収縮状態から初期状態に戻したときに生じる圧力振幅と一致する時点を確保することができる。そしてその時点を、弱収縮状態を終了させる時点ｔ２５とする。
Now, the loss of the
例えば、抵抗Ｒを０．３８Ωと大きくしてシミュレーションを行い、適正な時点ｔ２４，ｔ２５を選択すると、その駆動電圧波形、インク圧力波形及びインク流速波形は、図１６に示すようになる。図１６において、第１の待ち時間（ｔ２２−ｔ２１）は１．５６μｓであり、第２の待ち時間（ｔ２３−ｔ２２）は２．８０μｓであり、第３の待ち時間（ｔ２４−ｔ２３）は２．８４μｓであり、第４の待ち時間（ｔ２５−ｔ２４）は０．８６μｓである。 For example, when a simulation is performed with the resistance R increased to 0.38Ω and appropriate time points t24 and t25 are selected, the drive voltage waveform, the ink pressure waveform, and the ink flow velocity waveform are as shown in FIG. In FIG. 16, the first waiting time (t22-t21) is 1.56 μs, the second waiting time (t23-t22) is 2.80 μs, and the third waiting time (t24-t23) is 2. It is .84 μs, and the fourth waiting time (t25-t24) is 0.86 μs.
逆に圧力室１３１の損失が小さい、すなわち抵抗Ｒの値が小さい場合には、残留振動は大きくなる。そこでその場合には、収縮状態から弱収縮状態に移行する時点ｔ２４を後にずらす。そうすることにより、インク圧力が圧力室１３１を弱収縮状態から初期状態に戻したときに生じる圧力振幅と一致する時点を確保することができる。そしてその時点を、弱収縮状態を終了させる時点ｔ２５とする。
On the contrary, when the loss of the
例えば、抵抗Ｒを０．２８Ωと小さくしてシミュレーションを行い、適正な時点ｔ２４，ｔ２５を選択すると、その駆動電圧波形、インク圧力波形及びインク流速波形は、図１７に示すようになる。図１７において、第１の待ち時間（ｔ２２−ｔ２１）は１．５６μｓであり、第２の待ち時間（ｔ２３−ｔ２２）は２．８０μｓであり、第３の待ち時間（ｔ２４−ｔ２３）は３．１４μｓであり、第４の待ち時間（ｔ２５−ｔ２４）は０．３６μｓである。
このように、収縮パルスの後縁に弱収縮状態とする段階を設けることで、インクの残留振動の減衰の大きさに応じてキャンセルのための波形要素ｅ２９又は波形要素ｅ４３の調整が可能となるため、キャンセル時の自由度は広がる。
For example, when a simulation is performed with the resistance R reduced to 0.28Ω and appropriate time points t24 and t25 are selected, the drive voltage waveform, the ink pressure waveform, and the ink flow velocity waveform are as shown in FIG. In FIG. 17, the first waiting time (t22-t21) is 1.56 μs, the second waiting time (t23-t22) is 2.80 μs, and the third waiting time (t24-t23) is 3. It is .14 μs, and the fourth waiting time (t25-t24) is 0.36 μs.
In this way, by providing a step of weakly contracting the trailing edge of the contraction pulse, it is possible to adjust the waveform element e29 or the waveform element e43 for cancellation according to the magnitude of the attenuation of the residual vibration of the ink. Therefore, the degree of freedom at the time of cancellation is expanded.
次に、駆動回路４０の動作について、図１８〜図２１を用いて説明する。
図１８は、駆動波形生成部４１４，４２４が、１ドロップ波形ユニット設定部４１１，４２１の駆動波形ユニットを２回選択し、続いて、２ドロップ波形ユニット設定部４１２，４２２の駆動波形ユニットを２回選択して、これらを連結した駆動波形信号を生成した例である。同図において波形信号Ｓ１は、駆動波形生成部４１４で生成され、第１ドライバ４５１を介して圧力室１３１の第１電極１３４に印加される駆動波形信号Ｓ１である。波形信号Ｓ２は、駆動波形生成部４２４で生成され、第２ドライバ４５２を介して両隣のダミー室１３２の第２電極１３５に印加される駆動波形信号Ｓ２である。波形信号ΔＶは、駆動波形信号Ｓ１と駆動波形信号Ｓ２との差分電圧を示している。また、第１ユニットＵ１は、駆動波形生成部４１４，４２４が最初に選択した駆動波形ユニットの波形とその差分電圧を示している。第２ユニットＵ２は、駆動波形生成部４１４，４２４が２番目に選択した駆動波形ユニットの波形とその差分電圧を示している。第３及び第４ユニットＵ３，Ｕ４についても同様であり、３番目又は４番目に選択した駆動波形ユニットの波形とその差分電圧を示している。
Next, the operation of the
In FIG. 18, the drive
図１８の例の場合、第１ユニットＵ１又は第２ユニットＵ２の波形が圧力室１３１のアクチュエータに印加されると、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される。第３ユニットＵ３又は第４ユニットの波形が圧力室１３１のアクチュエータに印加された場合には、ノズル３０１からインク液滴が連続して２ドロップ吐出される。
In the case of the example of FIG. 18, when the waveform of the first unit U1 or the second unit U2 is applied to the actuator of the
一方、波形ユニット選択部４４は、印刷データの階調値が１のとき、第１ユニットＵ１の期間を有効にするセレクト信号を出力する。階調値が２のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１の期間と第２ユニットＵ２の期間とを有効にするセレクト信号を出力する。階調値が４のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１の期間〜第３ユニットＵ３の期間までを有効にするセレクト信号を出力する。階調値が６のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１の期間〜第４ユニットＵ４の期間までを有効にするセレクト信号を出力する。
On the other hand, the waveform
図２０（Ａ）は、波形ユニット選択部４４が第１ユニットＵ１の期間を有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合の波形例である。セレクト信号ＳＬがオンしている第１ユニットＵ１の期間では、第１電極１３４に駆動波形信号Ｓ１が印加され、第２電極１３５に駆動波形信号Ｓ２が印加される。その結果、駆動波形信号Ｓ１と駆動波形信号Ｓ２との差分電圧ΔＶが圧力室１３１のアクチュエータに印加されるため、この圧力室１３１に連通するノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される。一方、セレクト信号ＳＬがオフしている第２〜第４ユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４の期間では、第１電極１３４に駆動波形信号Ｓ１が印加されるものの、第２電極１３５には駆動波形信号Ｓ２が印加されず、第２電極１３５はフローティングとなる。このため、第２電極１３５の電位は第１電極１３４の電位に追従する。その結果、差分電圧ΔＶは零となるため、インク液滴は吐出されない。かくして、１回の印刷サイクルにおいて１ドロップが吐出される。
FIG. 20A is an example of a waveform when the waveform
図２０（Ｂ）は、波形ユニット選択部４４が第１乃至第３ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の期間を有効とするセレクト信号ＳＬを出力した場合の波形例である。セレクト信号ＳＬがオンしている第１乃至第３ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の期間では、第１電極１３４に駆動波形信号Ｓ１が印加され第２電極１３５に、駆動波形信号Ｓ２が印加される。その結果、駆動波形信号Ｓ１と駆動波形信号Ｓ２との差分電圧ΔＶが圧力室１３１のアクチュエータに印加されるため、この圧力室１３１に連通するノズル３０１からインク液滴が４ドロップ連続して吐出される。すなわち、第１ユニットＵ１の期間では１ドロップが吐出され、第２ドロップＵ２の期間でも１ドロップが吐出される。また、第３ユニットＵ３の期間では２ドロップが順に吐出される。一方、セレクト信号ＳＬがオフしている第４ユニットＵ４の期間では、第１電極１３４に駆動波形信号Ｓ１が印加されるものの、第２電極１３５には駆動波形信号Ｓ２が印加されない。このため、第２電極１３５の電位は第１電極１３４の電位に追従する。その結果、差分電圧ΔＶは零となるため、インク液滴は吐出されず、第２電極１３５はフローティングとなる。かくして、１回の印刷サイクルにおいて４ドロップが吐出される。
FIG. 20B is an example of a waveform when the waveform
図２０（Ｃ）は、波形ユニット選択部４４が第１乃至第４ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の期間を有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合の波形例である。セレクト信号ＳＬがオンしている第１乃至第４ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の期間では、第１電極１３４に駆動波形信号Ｓ１が印加され第２電極１３５に、駆動波形信号Ｓ２が印加される。その結果、駆動波形信号Ｓ１と駆動波形信号Ｓ２との差分電圧ΔＶが圧力室１３１のアクチュエータに印加されるため、この圧力室１３１に連通するノズル３０１からインク液滴が６ドロップ連続して吐出される。すなわち、第１ユニットＵ１の期間では１ドロップが吐出され、第２ドロップＵ２の期間でも１ドロップが吐出される。また、第３ユニットＵ３の期間では２ドロップが順に吐出され、第４ユニットＵ４の期間でも２ドロップが連続して吐出される。かくして、１回の印刷サイクルにおいて６ドロップが吐出される。
FIG. 20C is an example of a waveform when the waveform
なお、図示しないが、波形ユニット選択部４４が第１ユニットＵ１の期間と第２ユニットＵ２の期間とを有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合には、１回の印刷サイクルにおいて２ドロップが連続して吐出される。
Although not shown, when the waveform
したがって、１ドロップ、２ドロップ、４ドロップ又は６ドロップのインク液滴を、印刷データに応じて選択的に吐出させて階調印字を行うマルチドロップ方式を実現することができる。
なお、図示しないが、波形ユニット選択部４４が第２ユニットＵ２の期間と第３ユニットＵ３の期間とを有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合には、１回の印刷サイクルにおいて３ドロップが連続して吐出される。
また、図示しないが、波形ユニット選択部４４が第２ユニットＵ２の期間と第３、第４ユニットＵ３、Ｕ４の期間とを有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合には、１回の印刷サイクルにおいて５ドロップが連続して吐出される。
波形ユニット選択部４４を、所定の階調値に対して波形ユニット選択部４４がどの期間を有効にするかをプログラム可能に構成しておけば、階調値に対してＵ１〜Ｕ４の任意の組み合わせで０〜６ドロップを吐出することも可能である。
Therefore, it is possible to realize a multi-drop method in which 1-drop, 2-drop, 4-drop, or 6-drop ink droplets are selectively ejected according to print data to perform gradation printing.
Although not shown, when the waveform
Further, although not shown, when the waveform
If the waveform
図１９は、駆動波形生成部４１４，４２４が、１ドロップ波形ユニット設定部４１１，４２１の駆動波形ユニットを２回選択し、続いて、２ドロップ波形ユニット設定部４１２，４２２の駆動波形ユニットを１回選択し、さらに３ドロップ波形ユニット設定部４１３，４２３の駆動波形ユニットを１回選択して、駆動波形信号を生成した例である。同図において符号Ｓ１、Ｓ２、ΔＶ、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４は、図１８と同一のものを示す。
In FIG. 19, the drive
図１９の例の場合、第１ユニットＵ１又は第２ユニットＵ２の波形が圧力室１３１のアクチュエータに印加されると、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される。第３ユニットＵ３の波形が圧力室１３１のアクチュエータに印加された場合には、ノズル３０１からインク液滴が連続して２ドロップ吐出される。第４ユニットＵ４の波形が圧力室１３１のアクチュエータに印加された場合には、ノズル３０１からインク液滴が連続して３ドロップ吐出される。
In the case of the example of FIG. 19, when the waveform of the first unit U1 or the second unit U2 is applied to the actuator of the
一方、波形ユニット選択部４４は、印刷データの階調値が１のとき、第１ユニットＵ１を選択するセレクト信号を出力する。階調値が２のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２とを選択するセレクト信号を出力する。階調値が４のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１〜第３ユニットＵ３までを選択するセレクト信号を出力する。階調値が７のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１〜第４ユニットＵ４までを選択するセレクト信号を出力する。
On the other hand, the waveform
一方、波形ユニット選択部４４は、印刷データの階調値が１のとき、第１ユニットＵ１の期間を有効にするセレクト信号を出力する。階調値が２のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１の期間と第２ユニットＵ２の期間とを有効にするセレクト信号を出力する。階調値が４のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１の期間〜第３ユニットＵ３の期間までを有効にするセレクト信号を出力する。階調値が７のときには、波形ユニット選択部４４は、第１ユニットＵ１の期間〜第４ユニットＵ４の期間までを有効にするセレクト信号を出力する。
図２１（Ａ）は、波形ユニット選択部４４が第１ユニットＵ１の期間を有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合の波形例である。また図２１（Ｂ）は、波形ユニット選択部４４が第１乃至第３ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の期間を有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合の波形例である。これらの例は、図２０の（Ａ），（Ｂ）について説明した場合と同様なので、ここでの説明は省略する。
On the other hand, the waveform
FIG. 21A is an example of a waveform when the waveform
図２１（Ｃ）は、波形ユニット選択部４４が第１乃至第４ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の期間を有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合の波形例である。セレクト信号ＳＬがオンしている第１乃至第４ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の期間では、第１電極１３４に駆動波形信号Ｓ１が印加され第２電極１３５に、駆動波形信号Ｓ２が印加される。その結果、駆動波形信号Ｓ１と駆動波形信号Ｓ２との差分電圧ΔＶが圧力室１３１のアクチュエータに印加されるため、この圧力室１３１に連通するノズル３０１からインク液滴が７ドロップ連続して吐出される。すなわち、第１ユニットＵ１の期間では１ドロップが吐出され、第２ドロップＵ２の期間でも１ドロップが吐出される。また、第３ユニットＵ３の期間では２ドロップが順に吐出され、第４ユニットＵ４の期間では３ドロップが連続して吐出される。かくして、１回の印刷サイクルにおいて７ドロップが吐出される。
FIG. 21C is an example of a waveform when the waveform
なお、図示しないが、波形ユニット選択部４４が第１ユニットＵ１の期間と第２ユニットＵ２の期間とを有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合には、１回の印刷サイクルにおいて２ドロップが連続して吐出される。
Although not shown, when the waveform
したがって、１ドロップ、２ドロップ、４ドロップ又は７ドロップのインク液滴を、印刷データに応じて選択的に吐出させて階調印字を行うマルチドロップ方式を実現することができる。
なお、図示しないが、波形ユニット選択部４４が第２ユニットＵ２の期間と第３ユニットＵ３の期間とを有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合には、１回の印刷サイクルにおいて３ドロップが連続して吐出される。
また、図示しないが、波形ユニット選択部４４が第３、第４ユニットＵ３、Ｕ４の期間を有効にするセレクト信号ＳＬを出力した場合には、１回の印刷サイクルにおいて５ドロップが連続して吐出される。
波形ユニット選択部４４を、所定の階調値に対して波形ユニット選択部４４がどの期間を有効にするかをプログラム可能に構成しておけば、階調値に対してＵ１〜Ｕ４の期間を任意の組み合わせで有効として０〜７ドロップを吐出することも可能である。
１回の印刷サイクルにおいて所定のドロップ数の吐出を行うためのＵ１〜Ｕ４の期間の組み合わせは複数存在する。例えば１回の印刷サイクルにおいて２ドロップを吐出するためにはＵ１、Ｕ２の期間を有効とする方法以外に、単独でＵ３の期間を有効とする方法としてもよい。例えば１回の印刷サイクルにおいて３ドロップを吐出するためにはＵ２、Ｕ３の期間を有効とする方法以外に、Ｕ１、Ｕ３の期間を有効とすることもでき、単独でＵ４の期間を有効とすることもできる。例えば１回の印刷サイクルにおいて５ドロップを吐出するためにはＵ３、Ｕ４の期間を有効とする方法以外に、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ４の期間を有効とすることもできる。これらはドロップ数が同じであってもそれぞれに液滴の吐出タイミングが異なるため飛翔特性に違いが生じる。１回の印刷サイクルにおいてどの組み合わせで所定のドロップ数を得るかは、所望の飛翔特性が得られるように自由に選ぶことができる。
Therefore, it is possible to realize a multi-drop method in which 1-drop, 2-drop, 4-drop, or 7-drop ink droplets are selectively ejected according to print data to perform gradation printing.
Although not shown, when the waveform
Further, although not shown, when the waveform
If the waveform
There are a plurality of combinations of U1 to U4 periods for ejecting a predetermined number of drops in one printing cycle. For example, in order to eject 2 drops in one printing cycle, in addition to the method of validating the period of U1 and U2, a method of validating the period of U3 alone may be used. For example, in order to eject 3 drops in one printing cycle, in addition to the method of validating the period of U2 and U3, the period of U1 and U3 can be valid, and the period of U4 is valid independently. You can also do it. For example, in order to eject 5 drops in one printing cycle, in addition to the method of validating the period of U3 and U4, the period of U1, U2 and U4 can be valid. Even if the number of drops is the same, the flight characteristics differ because the droplet ejection timing is different for each. The combination of which to obtain the predetermined number of drops in one printing cycle can be freely selected so as to obtain the desired flight characteristics.
以上詳述したように、本実施形態のインクジェットヘッド１によれば、図１０に示した２ドロップ波形を用いることにより、ノズル３０１から連続して２ドロップを吐出することができる。この２ドロップ波形は、一回の拡張、復帰、収縮の一例動作で２ドロップを連続して吐出させるものである。この一連動作は、図８に示した１ドロップ波形と同じである。したがって、１ドロップ波形と同様の充放電回数で、倍の２ドロップを吐出できるので、１ドロップあたりの消費電力と発熱を抑制することができる。また、１ドロップ目と２ドロップ目との間に、残留振動をキャンセルするための波形要素が挿入されておらず、２ドロップの吐出終了後の復帰動作で残留振動をキャンセルするため、２ドロップを吐出する場合の所要時間が短くなる。その結果、高速駆動が可能となる。
As described in detail above, according to the
また、図１０に示した２ドロップ波形を用いることにより、ノズル３０１から連続して２ドロップを吐出させた後の残量振動をキャンセルすることもできる。しかも、図１０に示した２ドロップ波形を用いた場合には、残留振動キャンセル時の自由度が高いので、残量振動をより適正にキャンセルすることができる。その結果、吐出安定性が高く印字品質が良好となるうえ、さらなる高速駆動が可能となる。
Further, by using the 2-drop waveform shown in FIG. 10, it is possible to cancel the residual vibration after continuously ejecting 2 drops from the
また、本実施形態のインクジェットヘッド１によれば、図１２に示した３ドロップ波形を用いることにより、ノズル３０１から連続して３ドロップを吐出することができる。この３ドロップ波形は、一回の拡張、復帰、収縮、弱収縮、収縮の一連動作で３ドロップを連続して吐出させるものである。この一連動作は、１ドロップ波形と図１０に示した２ドロップ波形とを用いて３ドロップ吐出させる場合と比較して充放電回数が少ないので、やはり、１ドロップあたりの消費電力と発熱を抑制できる。また、３ドロップを吐出し終えるまでの時間も短いので、高速駆動が可能である。その上、図１２に示した３ドロップ波形を用いた場合には、ノズル３０１から連続して３ドロップを吐出させた後の残量振動をキャンセルすることができる。この場合も、キャンセル時の自由度が高いので、残量振動を適正にキャンセルすることができる。
Further, according to the
以下、実施形態の変形例について説明する。
前記実施形態では、２ドロップ波形及び３ドロップ波形において、収縮パルスＰ２２またはＰ３４の後に弱収縮パルスＰ２３またはＰ２５を入れることにより、残量振動を適正にキャンセルできるようにした。１ドロップ波形においても、収縮パルスＰ１２の後に弱収縮パルスを入れることにより、残量振動を適正にキャンセルできるようになる。
Hereinafter, a modified example of the embodiment will be described.
In the above embodiment, in the 2-drop waveform and the 3-drop waveform, the residual vibration can be appropriately canceled by inserting the weak contraction pulse P23 or P25 after the contraction pulse P22 or P34. Even in the one-drop waveform, the residual vibration can be appropriately canceled by inserting a weak contraction pulse after the contraction pulse P12.
図２２は、図８に示した１ドロップ波形の収縮パルスＰ１２の後に弱収縮パルスＰ１３を入れることで、残留振動をキャンセルするようにしたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図２２において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 22 is a waveform showing the result of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the residual vibration is canceled by inserting the weak contraction pulse P13 after the contraction pulse P12 of the one-drop waveform shown in FIG. It is a figure. In FIG. 22, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
この例では、第１待ち時間（ｔ１２−ｔ１１）、すなわち拡張パルスＰ１１のパルス幅は１．５６μｓである。第２の待ち時間（ｔ１３−ｔ１２）、すなわち拡張パルスＰ１１から収縮パルスＰ１２までの待機時間は２．０８μｓである。第３の待ち時間（ｔ１４−ｔ１３）、すなわち収縮パルスＰ１２のパルス幅は０．３μｓである。第４の待ち時間（ｔ１５−ｔ１４）、すなわち弱収縮パルスＰ１３のパルス幅は０．５μｓである。 In this example, the first waiting time (t12-t11), that is, the pulse width of the extended pulse P11 is 1.56 μs. The second waiting time (t13-t12), that is, the waiting time from the expansion pulse P11 to the contraction pulse P12 is 2.08 μs. The third waiting time (t14-t13), that is, the pulse width of the contraction pulse P12 is 0.3 μs. The fourth waiting time (t15-t14), that is, the pulse width of the weak contraction pulse P13 is 0.5 μs.
このような拡張、復帰、収縮、弱収縮、復帰と動作する１ドロップ波形を用いても１ドロップを吐出できる上、吐出後の残留振動をキャンセルすることができる。しかも図２２の１ドロップ波形であれば、図８の１ドロップ波形よりもキャンセル時に流速が負となる領域での流速変化を緩やかにすることができる。その結果、誤吐出が起こり難くなるため、吐出がより安定する。 Even if a 1-drop waveform that operates such as expansion, return, contraction, weak contraction, and return is used, 1 drop can be discharged and residual vibration after discharge can be canceled. Moreover, in the case of the one-drop waveform of FIG. 22, the change in the flow velocity in the region where the flow velocity becomes negative at the time of cancellation can be made slower than that of the one-drop waveform of FIG. As a result, erroneous discharge is less likely to occur, and the discharge becomes more stable.
さらに、第２の待ち時間（ｔ１３−ｔ１２）を短くすると、通常の収縮状態を取ることなく、弱収縮状態だけで残留振動をキャンセルすることもできる。
図２３は、弱収縮状態だけで残留振動をキャンセルようにしたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図２２において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。
Further, if the second waiting time (t13-t12) is shortened, the residual vibration can be canceled only in the weakly contracted state without taking the normal contracted state.
FIG. 23 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the residual vibration is canceled only in the weakly contracted state. In FIG. 22, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
この例では、第１待ち時間（ｔ１２−ｔ１１）、すなわち拡張パルスＰ１１のパルス幅は１．５６μｓである。第２の待ち時間（ｔ１３−ｔ１２）、すなわち拡張パルスＰ１１から収縮パルスＰ１２までの待機時間は１．９０μｓである。第３の待ち時間（ｔ１４−ｔ１３）、すなわち弱収縮パルスＰ１３のパルス幅は１．０６μｓである。 In this example, the first waiting time (t12-t11), that is, the pulse width of the extended pulse P11 is 1.56 μs. The second waiting time (t13-t12), that is, the waiting time from the expansion pulse P11 to the contraction pulse P12 is 1.90 μs. The third waiting time (t14-t13), that is, the pulse width of the weak contraction pulse P13 is 1.06 μs.
このような拡張、復帰、弱収縮、復帰と動作する１ドロップ波形を用いても１ドロップを吐出できる上、吐出後の残留振動をキャンセルすることができる。また、図２３に示す１ドロップ波形の場合には、吐出のための所要時間が長くなるデメリットはある。しかし、キャンセル時の負の流速が図２２の１ドロップ波形と比較してさらに小さく変化が緩やかであるため、誤吐出が起こり難い。よって、吐出が安定する。また、キャンセル時の充電電圧が図８及び図２２の１ドロップ波形と比較して半分で良いため、消費電力が小さく発熱量が減るメリットがある。 Even if a 1-drop waveform that operates in such expansion, return, weak contraction, and return is used, 1 drop can be ejected, and residual vibration after ejection can be canceled. Further, in the case of the one-drop waveform shown in FIG. 23, there is a demerit that the time required for ejection becomes long. However, since the negative flow velocity at the time of cancellation is smaller than that of the one-drop waveform shown in FIG. 22 and the change is gradual, erroneous discharge is unlikely to occur. Therefore, the discharge is stable. Further, since the charging voltage at the time of cancellation may be halved as compared with the one-drop waveforms of FIGS. 8 and 22, there is an advantage that the power consumption is small and the amount of heat generated is reduced.
前記実施形態では、図１１，図１３に示すように、２ドロップ目を吐出させる時点ｔ２３，ｔ３３のインク圧力は、１ドロップ目を吐出させる時点ｔ２２，ｔ３２のインク圧力とほぼ同じとなるようにした。しかしながら、必ずしも同じである必要はない。要は、２ドロップ目を吐出させるための波形要素ｅ２５，ｅ３５のパルス変化により、インクを吐出させることができる程度までインク圧力が正圧になっていればよい。 In the above embodiment, as shown in FIGS. 11 and 13, the ink pressures at the time points t23 and t33 at which the second drop is ejected are substantially the same as the ink pressures at the time points t22 and t32 at which the first drop is ejected. did. However, it does not have to be the same. In short, the ink pressure may be positive to the extent that the ink can be ejected by the pulse change of the waveform elements e25 and e35 for ejecting the second drop.
図２４は、図１０に示した２ドロップ波形の収縮パルスＰ２２の前縁の時点ｔ２３を早めたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図２４において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 24 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the time point t23 at the front edge of the contraction pulse P22 of the two-drop waveform shown in FIG. 10 is accelerated. In FIG. 24, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
この例では、正規化されたインク圧力が０．７５のときを拡張パルスＰ２１の後縁の時点ｔ２２としているのに対し、同インク圧力が０．５のときを収縮パルスＰ２２の前縁の時点ｔ２３としている。このような波形では２ドロップ目の吐出速度が１ドロップ目に比べて遅くなるが、このような２ドロップ波形であってもノズル３０１から連続して２ドロップ吐出することができる。
In this example, when the normalized ink pressure is 0.75, it is the time point t22 at the trailing edge of the expansion pulse P21, whereas when the ink pressure is 0.5, it is the time point at the leading edge of the contraction pulse P22. It is set to t23. In such a waveform, the ejection speed of the second drop is slower than that of the first drop, but even in such a two-drop waveform, two drops can be continuously ejected from the
図２５は、図１０に示した２ドロップ波形の収縮パルスＰ２２の前縁の時点ｔ２３をさらに早めたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図２５において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 25 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the time point t23 at the front edge of the contraction pulse P22 of the two-drop waveform shown in FIG. 10 is further accelerated. In FIG. 25, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
この例では、正規化されたインク圧力が０．７５のときを拡張パルスＰ２１の後縁の時点ｔ２２としているのに対し、同インク圧力が正に転じたときを収縮パルスＰ２２の前縁の時点ｔ２３としている。このような波形では２ドロップ目の吐出速度が１ドロップ目に比べてさらに遅くなるが、このような２ドロップ波形であってもノズル３０１から連続して２ドロップ吐出することができる。
In this example, the time when the normalized ink pressure is 0.75 is defined as the time point t22 at the trailing edge of the expansion pulse P21, whereas the time when the ink pressure turns positive is the time point at the leading edge of the contraction pulse P22. It is set to t23. With such a waveform, the ejection speed of the second drop is further slower than that of the first drop, but even with such a two-drop waveform, two drops can be continuously ejected from the
図２６は、図１２に示した３ドロップ波形の第２の収縮パルスＰ３４の前縁の時点ｔ３５を早めたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図２６において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 26 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the time point t35 of the front edge of the second contraction pulse P34 of the 3-drop waveform shown in FIG. 12 is accelerated. In FIG. 26, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
図１３では正規化されたインク圧力が０．７５のときを拡張パルスＰ３１の後縁の時点ｔ３２としており、同インク圧力が１．３のときを第２の収縮パルスＰ３４の前縁の時点ｔ３５としていた。これに対して変形例の図２６では正規化されたインク圧力が図１３と同じ０．７５のときを拡張パルスＰ３１の後縁の時点ｔ３２としている。しかし、時点ｔ３５を早めたため、同インク圧力が図１３より低い１．０のときを第２の収縮パルスＰ３４の前縁の時点ｔ３５としている。このような３ドロップ波形であってもノズル３０１から連続して３ドロップ吐出することができる。なお、このような３ドロップ波形では、３ドロップ目の流速が遅くなる。
In FIG. 13, when the normalized ink pressure is 0.75, the time point t32 at the trailing edge of the expansion pulse P31 is defined as the time point t35 at the leading edge of the second contraction pulse P34 when the ink pressure is 1.3. Was supposed to be. On the other hand, in FIG. 26 of the modified example, the time when the normalized ink pressure is 0.75, which is the same as in FIG. 13, is defined as the time point t32 at the trailing edge of the extended pulse P31. However, since the time point t35 has been accelerated, the time when the ink pressure is 1.0, which is lower than that in FIG. 13, is defined as the time point t35 at the front edge of the second contraction pulse P34. Even with such a 3-drop waveform, 3 drops can be continuously ejected from the
図２７は、図１２に示した３ドロップ波形の第１の収縮パルスＰ３２の前縁の時点ｔ３３を早めたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図２７において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 27 is a waveform diagram showing the results of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the time point t33 of the front edge of the first contraction pulse P32 of the three-drop waveform shown in FIG. 12 is accelerated. In FIG. 27, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a alternate long and short dash line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
この例では、正規化されたインク圧力が図１３と同じ０．７５のときを拡張パルスＰ３１の後縁の時点ｔ３２としているのに対し、時点ｔ３３を早めて同インク圧力が図１３より小さい０．５のときを第１の収縮パルスＰ３２の前縁の時点ｔ３３としている。なお、第１の収縮パルスＰ３２の後縁の時点ｔ３４を遅らせることで、負圧のピークを小さくしている。したがって、隣接するチャネルに与える正圧を減じるとともに、負圧によって圧力室１３１内に気泡が生じるのを防ぐことができる。このような３ドロップ波形では２ドロップ目の吐出速度が遅くなるが、このような３ドロップ波形であってもノズル３０１から連続して２ドロップ吐出することができる。
In this example, the time when the normalized ink pressure is 0.75, which is the same as in FIG. 13, is defined as the time point t32 at the trailing edge of the extended pulse P31, whereas the time point t33 is advanced to 0, where the ink pressure is smaller than in FIG. The time of .5 is defined as the time point t33 of the leading edge of the first contraction pulse P32. By delaying the time point t34 at the trailing edge of the first contraction pulse P32, the peak of the negative pressure is reduced. Therefore, it is possible to reduce the positive pressure applied to the adjacent channels and prevent bubbles from being generated in the
前記実施形態では、図１１，図１３に示すように、弱収縮パルスＰ２３，Ｐ３３，Ｐ３５の収縮率を、収縮パルスＰ２２、Ｐ３２，Ｐ３４の収縮率を１００＆としたときの５０％とした。弱収縮パルスＰ２３，Ｐ３３，Ｐ３５の収縮率を５０％とすると駆動電源が簡素化されるメリットがある。しかし、上記例に限定されるものではない。 In the above embodiment, as shown in FIGS. 11 and 13, the contraction rate of the weak contraction pulses P23, P33, P35 is set to 50% when the contraction rate of the contraction pulses P22, P32, P34 is 100 &. When the contraction rate of the weak contraction pulses P23, P33, and P35 is 50%, there is an advantage that the drive power supply is simplified. However, the present invention is not limited to the above example.
図２８は、図１０に示した２ドロップ波形において、弱収縮パルスＰ２３の収縮率を、収縮パルスＰ２２の収縮率を１００＆としたときの３０％とした例である。このような２ドロップ波形であっても、時点ｔ２２及びｔ２３では、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わるので、それぞれノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される。一方、時点ｔ２５では、インク圧力の振幅の大きさが弱収縮パルスＰ２３の後縁によってインクに瞬間的に加わる負の圧力と等しく、また、インク流速もゼロとなる。したがって、圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされる。
FIG. 28 is an example in which the contraction rate of the weak contraction pulse P23 is 30% when the contraction rate of the contraction pulse P22 is 100 & in the two-drop waveform shown in FIG. Even with such a two-drop waveform, at time points t22 and t23, when the ink pressure is a positive pressure equal to or higher than a predetermined value, a positive pressure is momentarily applied to the ink due to a pulse change. One drop is ejected. On the other hand, at time point t25, the magnitude of the amplitude of the ink pressure is equal to the negative pressure momentarily applied to the ink by the trailing edge of the weak contraction pulse P23, and the ink flow velocity becomes zero. Therefore, the residual vibration in the
ところで、前記実施形態において、２ドロップ波形では、収縮パルスＰ２２の後縁に弱収縮パルスＰ２３を生じさせ、この弱収縮パルスＰ２３の後縁で残留振動をキャンセルしている。３ドロップ波形の場合も同様である。しかし、圧力室１３１におけるインクの圧力振動の減衰が比較的少ない場合には、２ドロップ波形又は３ドロップ波形において、１ドロップ波形のように、収縮パルスＰ２２の後縁で残留振動をキャンセルすることも可能である。
By the way, in the above-described embodiment, in the two-drop waveform, a weak contraction pulse P23 is generated at the trailing edge of the contraction pulse P22, and the residual vibration is canceled at the trailing edge of the weak contraction pulse P23. The same applies to the case of a 3-drop waveform. However, when the attenuation of the pressure vibration of the ink in the
そこで次に、収縮パルスＰ２２の後縁で残留振動をキャンセルする２ドロップ波形について、図２９及び図３０を用いて説明する。 Therefore, next, a two-drop waveform that cancels the residual vibration at the trailing edge of the contraction pulse P22 will be described with reference to FIGS. 29 and 30.
図２９は、２ドロップ波形の波形図であり、図３０は、当該２ドロップ波形の駆動電圧がアクチュエータに印加されたときのインク圧力とインク流速とをシミュレーションした結果を示す波形図である。図３０において駆動電圧波形は実線で示されており、インク圧力波形は一点鎖線で示されており、インク流速波形は破線で示されている。また、縦軸の値は正規化されている。 FIG. 29 is a waveform diagram of a two-drop waveform, and FIG. 30 is a waveform diagram showing a result of simulating the ink pressure and the ink flow velocity when the drive voltage of the two-drop waveform is applied to the actuator. In FIG. 30, the drive voltage waveform is shown by a solid line, the ink pressure waveform is shown by a chain line, and the ink flow velocity waveform is shown by a broken line. The values on the vertical axis are normalized.
図２９に示すように、２ドロップ波形は、第１乃至第７の波形要素ｅ４１〜ｅ４７で構成される。第１の波形要素ｅ４１は、時点ｔ４１において、圧力室１３１の容積を拡張させて、該圧力室１３１に負圧を与える。第４の波形要素ｅ４２は、第１の波形要素ｅ４１の後から始まる第１の待ち時間（ｔ４２−ｔ４１）を生成する。第３の波形要素ｅ４３は、時点ｔ４２の第１の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻して、該圧力室１３１に正圧を与える。第４の波形要素ｅ４４は、第３の波形要素ｅ４３の後から始まる第２の待ち時間（ｔ４３−ｔ４２）を生成する。第５の波形要素ｅ４５は、時点ｔ４３の第２の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を収縮させて、該圧力室１３１に正圧を与える。第６の波形要素ｅ４６は、第５の波形要素ｅ４５の後から始まる第３の待ち時間（ｔ４４−ｔ４３）を生成する。第７の波形要素ｅ４７は、時点ｔ４４の第３の待ち時間経過後に圧力室１３１の容積を元に戻す。
As shown in FIG. 29, the two-drop waveform is composed of the first to seventh waveform elements e41 to e47. The first corrugated element e41 expands the volume of the
ここに、第１の波形要素ｅ４１と第２の波形要素ｅ４２と第３の波形要素ｅ４３とは、圧力室１３１の容積を拡張させた後に元へと戻す拡張パルスＰ４１を形成する。すなわち第１の波形要素ｅ４１は拡張パルスＰ４１の前縁であり、第２の波形要素ｅ４２は拡張パルスＰ４１のパルス幅であり、第３の波形要素ｅ４３は拡張パルスＰ４１の後縁である。第５の波形要素ｅ４５と第６の波形要素ｅ４６と第７の波形要素ｅ４７とは、圧力室１３１の容積を収縮させた後に元に戻す収縮パルスＰ４２を形成する。すなわち、第５の波形要素ｅ４５は収縮パルスＰ４２の前縁であり、第６の波形要素ｅ４６は収縮パルスＰ４２のパルス幅であり、第７の波形要素ｅ４７は収縮パルスＰ４２の後縁である。
Here, the first waveform element e41, the second waveform element e42, and the third waveform element e43 form an expansion pulse P41 that expands the volume of the
拡張パルスＰ４１の前縁（波形要素ｅ４１）の時点ｔ４１では、圧力室１３１の容積が拡張するように両側の隔壁１３３が変位する。この変位により、図３０に示すように、圧力室１３１内のインクに負の圧力が瞬間的に加わる。その結果、ノズル３０１にあるインクのメニスカスが後退する。
At the time point t41 of the front edge (waveform element e41) of the expansion pulse P41, the
その後、インク圧力は、その固有振動周期に伴い負圧から正圧に転じる。そして、第１の待ち時間（波形要素ｅ４２）が経過し、拡張パルスＰ４１の後縁（波形要素ｅ４３）の時点ｔ４２になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。このとき、図３０に示すように、インクに正の圧力が瞬間的に与えられる。このように、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わると、メニスカスが前進を始める。そしてノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（１ドロップ目の吐出）。すなわち第１の待ち時間は、拡張パルスＰ４１の前縁において負圧となったインク圧力が、所定値まで高まるのを待つ時間である。所定値とは、拡張パルスＰ４１の後縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出される値である。
After that, the ink pressure changes from negative pressure to positive pressure according to its natural vibration cycle. Then, when the first waiting time (waveform element e42) elapses and the time point t42 at the trailing edge (waveform element e43) of the expansion pulse P41 is reached, the volume of the
その後、インク圧力は、その固有振動に伴い正圧から負圧に転じる。インク圧力が負圧に転じると、遅れてメニスカスが後退する。その後、インク圧力は再び正圧に転じる。そして第２の待ち時間（波形要素ｅ４４）が経過し、収縮パルスＰ４２の前縁（波形要素ｅ４５）の時点ｔ４３になったとき、圧力室１３１の容積が収縮するように両側の隔壁１３３を変位させる。この変位により、インクに正の圧力が瞬間的に加わる。ここで時点ｔ４３は、インク圧力が時点ｔ４２のときと略同じ値になった時点である。したがって、インク圧力が所定値以上の正圧の状態で、パルス変化によりインクに正の圧力が瞬間的に加わるので、メニスカスが前進を始めて、ノズル３０１からインク液滴が１ドロップ吐出される（２ドロップ目の吐出）。すなわち第２の待ち時間は、収縮パルスＰ４２の前縁においてインクに正の圧力が瞬間的に加わることでインク液滴が１ドロップ吐出されるようになるまでインク圧力が高まるのを待つ時間である。
After that, the ink pressure changes from positive pressure to negative pressure due to its natural vibration. When the ink pressure turns to negative pressure, the meniscus recedes with a delay. After that, the ink pressure turns to positive pressure again. Then, when the second waiting time (waveform element e44) elapses and the time point t43 at the front edge (waveform element e45) of the contraction pulse P42 is reached, the
圧力室１３１の容積が収縮された状態で、第３の待ち時間（波形要素ｅ４６）が経過し、収縮パルスＰ４２の後縁（波形要素ｅ４７）の時点ｔ４４になったとき、圧力室１３１の容積を元に戻す。時点ｔ４４では、インク圧力振動の振幅の大きさが収縮パルスＰ４２の後縁によってインクに瞬間的に加わる負の圧力と等しく、また、インク流速はゼロである。したがって、その後圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされる。すなわち、第３の待ち時間は、収縮パルスＰ４２の後縁によって圧力室１３１内の残留振動がキャンセルされるタイミングを生成するための時間である。
When the volume of the
このように、図２９に示した２ドロップ波形の駆動電圧をアクチュエータに印加することにより、圧力室１３１が、拡張、復帰、収縮、復帰の順に動作する。そして初めの拡張及び復帰の動作により、圧力室１３１に連通したノズル３０１から１ドロップ目のインク液滴が吐出される。また、その後の収縮の動作により、ノズル３０１から２ドロップ目のインク液滴が吐出される。そして、その後の復帰の動作により、インク液滴吐出後の残留振動がキャンセルされる。
In this way, by applying the drive voltage of the two-drop waveform shown in FIG. 29 to the actuator, the
なお、図２９に示した２ドロップ波形では、残留振動のキャンセルに利用できる波形要素が、収縮パルスＰ４２の後縁となる波形要素ｅ４７に限られる。そしてこの波形要素ｅ４７の出力タイミングは、先に述べたタイミングに制限されるため、キャンセル時の自由度が小さい。図２９に示した２ドロップ波形を利用可能かどうかはインクの残留振動の減衰の大きさに依存する。すなわち、インクの残留振動の減衰が比較的大きい場合、波形要素ｅ４７では圧力変化が大きすぎてうまくキャンセルできないことがある。 In the two-drop waveform shown in FIG. 29, the waveform element that can be used to cancel the residual vibration is limited to the waveform element e47 that is the trailing edge of the contraction pulse P42. Since the output timing of the waveform element e47 is limited to the timing described above, the degree of freedom at the time of cancellation is small. Whether or not the two-drop waveform shown in FIG. 29 can be used depends on the magnitude of the attenuation of the residual vibration of the ink. That is, when the attenuation of the residual vibration of the ink is relatively large, the pressure change in the waveform element e47 may be too large to cancel well.
インクジェットヘッド１の構成は、図１乃至図６で説明したものに限定されるものではない。例えば、一つの圧力室毎に一つの圧電部材を持つインクジェットヘッドであっても良く、圧電部材の一対の電極のうち一方の電極電位を固定し他方の電極に駆動波形を与えるインクジェットヘッドであっても良い。あるいは、第１溝１３１と第２溝１３２とをいずれもインクが充填される圧力室とし、各圧力室を２つおきに３つの組に分けて分割駆動するシェアドウオール方式のインクジェットヘッドであってもよい。
The configuration of the
この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］インクを収容する圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、を具備し、前記駆動回路は、前記圧力室の容積を第１の時間拡張させて前記圧力室に負圧を与える拡張パルスと、前記圧力室の容積を第２の時間収縮させて前記圧力室に正圧を与える収縮パルスと、前記圧力室の容積を第３の時間前記収縮パルスによる収縮よりも弱く収縮させる弱収縮パルスと、を順に含む駆動波形を前記アクチュエータに印加して前記ノズルからインクを吐出させる、インクジェットヘッド。
［２］前記弱収縮パルスの開始時点は、その後に前記インクの流速がゼロとなる時点における前記圧力室内の圧力振幅の大きさが、前記弱収縮パルスの後縁による圧力変化の大きさと等しくなる時点であり、その時点で前記弱収縮パルスは終了する、付記［１］記載のインクジェットヘッド。
［３］前記収縮パルスの開始時点は、前記圧力室内の圧力が負圧から正圧に転じた後の時点である、付記［１］又は［２］記載のインクジェットヘッド。
［４］前記収縮パルスの開始時点は、前記圧力室内の圧力が正圧から負圧に転じた後の前記インクの流速が負の時点である、付記［１］又は［２］記載のインクジェットヘッド。
［５］インクを収容する圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、を具備し、前記駆動回路は、前記圧力室の容積を第１の時間拡張させて前記圧力室に負圧を与える拡張パルスと、前記圧力室の容積を第２の時間収縮させて前記圧力室に正圧を与える収縮パルスと、を順に含み、前記収縮パルスによる圧力振幅は、前記拡張パルスによる圧力振幅よりも小さく、かつ前記収縮パルスの開始時点は、その後に前記インクの流速がゼロとなる時点における前記圧力室内の圧力振幅の大きさが、前記収縮パルスの後縁による圧力変化の大きさと等しくなる時点であり、その時点で前記収縮パルスは終了する駆動波形を前記アクチュエータに印加して前記ノズルからインクを吐出させる、インクジェットヘッド。
In addition, although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
The inventions described in the claims of the original application of the present application are described below.
[1] A pressure chamber for accommodating ink, a nozzle communicating with the pressure chamber, an actuator provided corresponding to the pressure chamber to displace the volume of the pressure chamber, and a drive circuit for driving the actuator. The drive circuit comprises an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber for a first time to give a negative pressure to the pressure chamber, and contracts the volume of the pressure chamber for a second time to cause the pressure chamber. A drive waveform including a contraction pulse that gives a positive pressure to the actuator and a weak contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber weaker than the contraction due to the contraction pulse for a third time is applied to the actuator in order to obtain ink from the nozzle. An inkjet head that discharges.
[2] At the start time of the weak contraction pulse, the magnitude of the pressure amplitude in the pressure chamber at the time when the flow velocity of the ink becomes zero thereafter becomes equal to the magnitude of the pressure change due to the trailing edge of the weak contraction pulse. The inkjet head according to Appendix [1], which is a time point, at which point the weak contraction pulse ends.
[3] The inkjet head according to the appendix [1] or [2], wherein the start time of the contraction pulse is a time after the pressure in the pressure chamber changes from a negative pressure to a positive pressure.
[4] The inkjet head according to Appendix [1] or [2], wherein the start time of the contraction pulse is a time when the flow velocity of the ink after the pressure in the pressure chamber changes from positive pressure to negative pressure is negative. ..
[5] A pressure chamber for accommodating ink, a nozzle communicating with the pressure chamber, an actuator provided corresponding to the pressure chamber to displace the volume of the pressure chamber, and a drive circuit for driving the actuator. The drive circuit comprises an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber for a first time to give a negative pressure to the pressure chamber, and contracts the volume of the pressure chamber for a second time to provide the pressure chamber. The pressure amplitude due to the contraction pulse is smaller than the pressure amplitude due to the expansion pulse, and at the start of the contraction pulse, the flow velocity of the ink becomes zero thereafter. The magnitude of the pressure amplitude in the pressure chamber at the time point becomes equal to the magnitude of the pressure change due to the trailing edge of the contraction pulse, and at that time, the drive waveform at which the contraction pulse ends is applied to the actuator. An inkjet head that ejects ink from a nozzle.
１…インクジェットヘッド、４０…駆動回路、４１…当該波形生成部、４２…隣接波形生成部、４３…印刷データ設定部、４４…波形ユニット選択部、４５…ドライバ部、４６…波形連結制御部、１００…基材、１１８…圧電部材、１３１…第１溝（圧力室）、１３２…第２溝（ダミー室）、１３３…隔壁、１３４…第１電極、１３５…第２電極、２００…枠部材、３００…ノズルプレート、３０１…ノズル、４００…筐体、４１１，４２１…１ドロップ波形ユニット設定部、４１２，４２２…２ドロップ波形ユニット設定部、４１３，４２３…３ドロップ波形ユニット設定部、４１４，４２４…駆動波形生成部。 1 ... Inkjet head, 40 ... Drive circuit, 41 ... Corresponding waveform generation unit, 42 ... Adjacent waveform generation unit, 43 ... Print data setting unit, 44 ... Waveform unit selection unit, 45 ... Driver unit, 46 ... Waveform connection control unit, 100 ... base material, 118 ... piezoelectric member, 131 ... first groove (pressure chamber), 132 ... second groove (dummy chamber), 133 ... partition wall, 134 ... first electrode, 135 ... second electrode, 200 ... frame member , 300 ... nozzle plate, 301 ... nozzle, 400 ... housing, 411, 421 ... 1 drop waveform unit setting unit, 421, 422 ... 2 drop waveform unit setting unit, 413, 423 ... 3 drop waveform unit setting unit, 414. 424 ... Drive waveform generator.
Claims (6)
前記圧力室に連通するノズルと、
前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、 前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
を具備し、
前記駆動回路は、
前記圧力室の容積を第１の時間拡張させて前記圧力室に負圧を与える拡張パルスと、 前記圧力室の容積を第２の時間収縮させて前記圧力室に正圧を与える収縮パルスと、 前記圧力室の容積を第３の時間前記収縮パルスによる収縮よりも弱く収縮させる弱収縮パルスと、
を順に含み、前記弱収縮パルスの開始時点は、その後に前記インクの流速がゼロとなる時点における前記圧力室内の圧力振幅の大きさが、前記弱収縮パルスの後縁による圧力変化の大きさと等しくなる時点であり、その時点で前記弱収縮パルスは終了する駆動波形を前記アクチュエータに印加して前記ノズルからインクを吐出させる、インクジェットヘッド。 A pressure chamber that houses ink and
A nozzle communicating with the pressure chamber and
An actuator that is provided corresponding to the pressure chamber and displaces the volume of the pressure chamber, and a drive circuit that drives the actuator.
Equipped with
The drive circuit
An expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber for a first time to give a negative pressure to the pressure chamber, and a contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber for a second time to give a positive pressure to the pressure chamber. A weak contraction pulse that causes the volume of the pressure chamber to contract weaker than the contraction caused by the contraction pulse for a third time.
The magnitude of the pressure amplitude in the pressure chamber at the time when the flow velocity of the ink becomes zero thereafter is equal to the magnitude of the pressure change due to the trailing edge of the weak contraction pulse. An inkjet head that applies a drive waveform at which the weak contraction pulse ends at that time to the actuator to eject ink from the nozzle.
前記圧力室に連通するノズルと、
前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、 前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
を具備し、
前記駆動回路は、
前記圧力室の容積を第１の時間拡張させて前記圧力室に負圧を与える拡張パルスと、 前記圧力室の容積を第２の時間収縮させて前記圧力室に正圧を与える収縮パルスと、 前記圧力室の容積を第３の時間前記収縮パルスによる収縮よりも弱く収縮させる弱収縮パルスと、
を順に含み、前記収縮パルスの開始時点は、前記圧力室内の圧力が負圧から正圧に転じた後の時点である駆動波形を前記アクチュエータに印加して前記ノズルからインクを吐出させる、インクジェットヘッド。 A pressure chamber that houses ink and
A nozzle communicating with the pressure chamber and
An actuator that is provided corresponding to the pressure chamber and displaces the volume of the pressure chamber, and a drive circuit that drives the actuator.
Equipped with
The drive circuit
An expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber for a first time to give a negative pressure to the pressure chamber, and a contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber for a second time to give a positive pressure to the pressure chamber. A weak contraction pulse that causes the volume of the pressure chamber to contract weaker than the contraction caused by the contraction pulse for a third time.
Inkjet head that applies a drive waveform to the actuator at the start time of the contraction pulse after the pressure in the pressure chamber changes from negative pressure to positive pressure to eject ink from the nozzle. ..
前記圧力室に連通するノズルと、
前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、 前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
を具備し、
前記駆動回路は、
前記圧力室の容積を第１の時間拡張させて前記圧力室に負圧を与える拡張パルスと、 前記圧力室の容積を第２の時間収縮させて前記圧力室に正圧を与える収縮パルスと、 前記圧力室の容積を第３の時間前記収縮パルスによる収縮よりも弱く収縮させる弱収縮パルスと、
を順に含み、前記収縮パルスの開始時点は、前記圧力室内の圧力が正圧から負圧に転じた後の前記インクの流速が負の時点である駆動波形を前記アクチュエータに印加して前記ノズルからインクを吐出させる、インクジェットヘッド。 A pressure chamber that houses ink and
A nozzle communicating with the pressure chamber and
An actuator that is provided corresponding to the pressure chamber and displaces the volume of the pressure chamber, and a drive circuit that drives the actuator.
Equipped with
The drive circuit
An expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber for a first time to give a negative pressure to the pressure chamber, and a contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber for a second time to give a positive pressure to the pressure chamber. A weak contraction pulse that causes the volume of the pressure chamber to contract weaker than the contraction caused by the contraction pulse for a third time.
Is included in order, and at the start time of the contraction pulse, a drive waveform at which the flow velocity of the ink after the pressure in the pressure chamber changes from positive pressure to negative pressure is applied to the actuator is applied from the nozzle. An inkjet head that ejects ink.
前記圧力室に連通するノズルと、
前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変位させるアクチュエータと、 前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
を具備し、
前記駆動回路は、
前記圧力室の容積を第１の時間拡張させて前記圧力室に負圧を与える拡張パルスと、 前記圧力室の容積を第２の時間収縮させて前記圧力室に正圧を与える収縮パルスと、 前記圧力室の容積を第３の時間前記収縮パルスによる収縮よりも弱く収縮させる弱収縮パルスと、
を順に含み、さらに前記拡張パルスと前記収縮パルスとの間に、少なくとも前記圧力室内のインクの圧力が負圧となるまで待つ待ち時間を含む駆動波形を前記アクチュエータに印加して前記ノズルからインクを吐出させる、インクジェットヘッド。 A pressure chamber that houses ink and
A nozzle communicating with the pressure chamber and
An actuator that is provided corresponding to the pressure chamber and displaces the volume of the pressure chamber, and a drive circuit that drives the actuator.
Equipped with
The drive circuit
An expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber for a first time to give a negative pressure to the pressure chamber, and a contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber for a second time to give a positive pressure to the pressure chamber. A weak contraction pulse that causes the volume of the pressure chamber to contract weaker than the contraction caused by the contraction pulse for a third time.
Is sequentially included, and a drive waveform including at least a waiting time for waiting until the pressure of the ink in the pressure chamber becomes negative is applied to the actuator between the expansion pulse and the contraction pulse to apply ink from the nozzle. Inkjet head to eject.
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