JP2002113860A5 - - Google Patents

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【発明の名称】インクジェット式記録ヘッドの駆動方法、及び、インクジェット式記録装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】ノズル開口に連通した圧力室内の圧力を変動させ、圧力室内における圧力変動によってノズル開口からメインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法であって、
メニスカスの中心部分を局所的に引き込むように圧力室内を減圧し、この局所的に引き込まれたメニスカスが吐出方向に移動している最中に圧力室内を加圧することで、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴のインク量よりも多い量のサテライトインク滴が含まれるように圧力室内の圧力を変動させることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。
【請求項２】ノズル開口に連通した圧力室内の圧力を変動させ、圧力室内における圧力変動によってノズル開口からメインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法であって、
サテライトインク滴の分離タイミングにおける圧力室の加圧力を、メインインク滴の分離タイミングにおける圧力室の加圧力よりも強くすることで、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴よりも飛翔速度が高いサテライトインク滴が含まれるように圧力室内の圧力を変動させることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。
【請求項３】ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室内のインクを加減圧する圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
前記駆動信号発生手段は、メインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットのインク滴を吐出させるマイクロドット駆動パルスを生成し、
該マイクロドット駆動パルスを、圧力室内の減圧によってメニスカスの中心部分を局所的に引き込む引き込み要素と、該引き込み要素によって引き込まれたメニスカスの中心部分が反動によって吐出方向に移動するタイミングで圧力室内を加圧する押出し要素とを含む構成とすることにより、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴のインク量よりも多い量のサテライトインク滴が含まれるようにしたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項４】ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室内のインクを加減圧する圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
前記駆動信号発生手段は、メインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるマイクロドット駆動パルスを生成し、
該マイクロドット駆動パルスは、メインインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第１加圧要素と、サテライトインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第２加圧要素とを含み、
第２加圧要素による圧力室の加圧力を、第１加圧要素による圧力室の加圧力よりも強く設定することにより、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴のインク量よりも多い量のサテライトインク滴が含まれるように設定したことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項５】ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室内のインクを加減圧する圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
前記駆動信号発生手段は、メインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるマイクロドット駆動パルスを生成し、
該マイクロドット駆動パルスは、メインインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第１加圧要素と、サテライトインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第２加圧要素とを含み、
第２加圧要素による圧力室の加圧力を、第１加圧要素による圧力室の加圧力よりも強く設定することにより、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴よりも飛翔速度が高いサテライトインク滴が含まれるように設定したことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項６】前記第２加圧要素の電位勾配を、第１加圧要素の電位勾配よりも急峻にしたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を吐出可能なインクジェット式記録ヘッドの駆動方法、及び、このインクジェット式記録ヘッドによって画像や文字等を記録媒体上に記録するインクジェット式記録装置に関し、特に、マイクロドットを形成し得る極く少量のマイクロドットインク滴を吐出させるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
代表的なインクジェット式記録装置（以下、単に記録装置と称する。）として、プリンタやプロッタがよく知られている。この記録装置では、インクジェット式記録ヘッドから吐出させるインク滴の量により記録紙上のドット径、つまり解像度が決まるので、吐出されるインク滴の量が重要である。このため、同一のノズル開口から異なる量のインク滴を吐出させる記録ヘッドを備えた記録装置が提案されている。この記録ヘッドは、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせるための圧力発生素子を有しており、電位の変化パターンが異なる複数種類の駆動パルスを圧力発生素子に供給することで、異なる量のインク滴を吐出させる。
【０００３】
そして、従来例のマイクロドット駆動パルス、つまり、マイクロドットに対応する極く少量のマイクロドットインク滴を吐出させるための駆動パルスには、圧力室内を大きく減圧する減圧要素と、減圧要素による圧力室の減圧状態を保持する減圧ホールド要素と、インク滴を吐出させるために圧力室を加圧する押出し要素とを備えたものがある。このマイクロドット駆動パルスでは、減圧要素及び減圧ホールド要素の供給により、メニスカス（ノズル開口で露出しているインクの自由表面）の中心部分を柱状に成長させ、押出し要素の供給により柱状部分を押し出してインク滴として吐出させる。
【０００４】
このようなマイクロドット駆動パルスで駆動すると、インク滴は、インク柱の先端部分から分離して飛翔するメインインク滴と、このメインインク滴に付随して飛翔するサテライトインク滴とに分かれる。そして、このサテライトインク滴は、メインインク滴よりも飛翔速度が遅く、インク量も少ない。例えば、飛翔速度についてはメインインク滴が約７ｍ／ｓであったとすると、サテライトインク滴は約４ｍ／ｓ程度である。また、サテライトインク滴の量は、メインインク滴の２／３程度である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の記録装置には画質の一層の向上が求められており、この要求に応えるためにはさらなるインク滴の少量化が必要である。しかしながら、従来例のマイクロドット駆動パルスでインク滴を吐出させるとサテライトインク滴の量が極めて少なくなってしまう。例えば１．５ｐＬ程度のインク滴を吐出させたとすると、サテライトインク滴の量が０．５ｐＬになってしまう。
【０００６】
これにより、サテライトインク滴は、空気の粘性抵抗の影響を大きく受け、記録紙上に着弾するまでに飛翔速度が大きく低下してしまう。一方、メインインク滴は、一般に、そのインク量がサテライトインク滴よりも多いので、速度の低下度合いはサテライトインク滴よりも小さい。このため、記録紙への着弾時点では、メインインク滴とサテライトインク滴の飛翔速度の差が一層拡がってしまう。そして、インク滴の吐出は記録ヘッドを移動させながら行っているので、飛翔速度の差に起因してメインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置がずれてしまい、逆に画質を低下させてしまうという問題が生じる。
【０００７】
さらに、サテライトインク滴が記録紙まで到達できなかった場合には、インクミストとして浮遊してしまう虞もある。このインクミストが筐体内や記録ヘッドのノズルプレート等に付着すると、インク滴の飛行曲がりの原因となったり、装置内の汚染の原因となるので、装置の信頼性が損なわれてしまう。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、マイクロドットインク滴におけるメインインク滴とサテライトインク滴との着弾位置を揃えることができ、画質の向上を図ることにある。また、本発明の他の目的は、サテライトインク滴のミスト化を防止することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ノズル開口に連通した圧力室内の圧力を変動させ、圧力室内における圧力変動によってノズル開口からメインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法であって、
メニスカスの中心部分を局所的に引き込むように圧力室内を減圧し、この局所的に引き込まれたメニスカスが吐出方向に移動している最中に圧力室内を加圧することで、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴のインク量よりも多い量のサテライトインク滴が含まれるように圧力室内の圧力を変動させることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法である。
【００１０】
ここで、「サテライトインク滴が含まれる」とは、サテライトインク滴が複数存在した場合において、これらのサテライトインク滴の中の少なくとも１つのサテライトインク滴のインク量がメインインク滴よりも多い場合も含むことを意味する概念である。なお、１つのメインインク滴と１つのサテライトインク滴とからマイクロドットインク滴が構成されている場合も勿論この概念に含まれる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、ノズル開口に連通した圧力室内の圧力を変動させ、圧力室内における圧力変動によってノズル開口からメインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法であって、
サテライトインク滴の分離タイミングにおける圧力室の加圧力を、メインインク滴の分離タイミングにおける圧力室の加圧力よりも強くすることで、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴よりも飛翔速度が高いサテライトインク滴が含まれるように圧力室内の圧力を変動させることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室内のインクを加減圧する圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
前記駆動信号発生手段は、メインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットのインク滴を吐出させるマイクロドット駆動パルスを生成し、
該マイクロドット駆動パルスを、圧力室内の減圧によってメニスカスの中心部分を局所的に引き込む引き込み要素と、該引き込み要素によって引き込まれたメニスカスの中心部分が反動によって吐出方向に移動するタイミングで圧力室内を加圧する押出し要素とを含む構成とすることにより、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴のインク量よりも多い量のサテライトインク滴が含まれるようにしたことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室内のイ ンクを加減圧する圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
前記駆動信号発生手段は、メインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるマイクロドット駆動パルスを生成し、
該マイクロドット駆動パルスは、メインインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第１加圧要素と、サテライトインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第２加圧要素とを含み、
第２加圧要素による圧力室の加圧力を、第１加圧要素による圧力室の加圧力よりも強く設定することにより、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴のインク量よりも多い量のサテライトインク滴が含まれるように設定したことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、ノズル開口に連通した圧力室及びこの圧力室内のインクを加減圧する圧力発生素子を有する記録ヘッドと、駆動パルスを有する一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動パルスの供給により圧力発生素子を作動させてノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置において、
前記駆動信号発生手段は、メインインク滴とこのメインインク滴に付随して吐出されるサテライトインク滴とからなるマイクロドットインク滴を吐出させるマイクロドット駆動パルスを生成し、
該マイクロドット駆動パルスは、メインインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第１加圧要素と、サテライトインク滴の分離タイミングで供給されて圧力室内を加圧する第２加圧要素とを含み、
第２加圧要素による圧力室の加圧力を、第１加圧要素による圧力室の加圧力よりも強く設定することにより、吐出されるマイクロドットインク滴の中にメインインク滴よりも飛翔速度が高いサテライトインク滴が含まれるように設定したことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記第２加圧要素の電位勾配を、第１加圧要素の電位勾配よりも急峻にしたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインクジェット式記録装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここで、図１は代表的なインクジェット式記録装置であるインクジェットプリンタ１の斜視図、図２はインクジェット式記録ヘッド２を示す断面図、図３はノズル開口３の断面図、図４はインクジェットプリンタ１の電気的構成を説明するブロック図である。
【００１７】
このインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１と称する。）は、キャリッジ４がガイド部材５に移動可能に取り付けられており、キャリッジ４は駆動プーリ６と遊転プーリ７との間に掛け渡したタイミングベルト８に接続されている。駆動プーリ６はパルスモータ９の回転軸に接合されており、キャリッジ４はパルスモータ９の駆動によって記録紙１０の幅方向（主走査方向）に移動する。
【００１８】
キャリッジ４の記録紙１０と対向する面（下面）には、インクジェット式記録ヘッド２（以下、記録ヘッド２という）が取り付けられている。この記録ヘッド２は、インクカートリッジ１１から供給されたインクを、ノズル開口３（図３参照）からインク滴として吐出させる。従って、記録時においてプリンタ１は、キャリッジ４の主走査方向への移動に同期させて記録ヘッド２からインク滴を吐出させ、キャリッジ４の往復移動に連動させて紙送りローラ１２を回転し、記録紙１０を紙送り方向に移動させる。その結果、記録紙１０には、印刷データに基づく画像や文字等が記録される。
【００１９】
記録ヘッド２は、図２に示すように、ケース１４と流路ユニット１５と振動子ユニット１６とを備え、ケース１４の先端面に流路ユニット１５を接合し、ケース１４内に振動子ユニット１６を収容固定することで構成される。
【００２０】
ケース１４は、振動子ユニット１６を収容固定するための収容空部１７が内部に形成された箱体状であり、例えば樹脂によって成型される。そして、この収容空部１７は、流路ユニット１５との接合面側の開口から反対面まで一連に形成されている。
【００２１】
流路ユニット１５は、流路形成基板１８の一方の面にノズルプレート１９を、流路形成基板１８の他方の面に振動板２０をそれぞれ接合した構成とされる。流路形成基板１８は、共通インク室２１、インク供給口２２、及び圧力室２３からなるインク流路が形成された板状部材である。圧力室２３は、ノズル開口３…の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口２２は、圧力室２３と共通インク室２１との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。また、共通インク室２１は、インクカートリッジ１１に貯留されたインクを各圧力室２３…に供給するための室である。
【００２２】
ノズルプレート１９には、ドット形成密度に対応したピッチで複数（例えば９６個）のノズル開口３…が列状に開設されている。ノズル開口３は、図３に示すように、ノズルプレート１９を板厚方向に貫通する略漏斗状の空部である。即ち、ノズル開口３は、ノズルプレート１９の板厚の途中に位置する小径部から圧力室２３側に拡径した円錐台状のテーパー空部（拡径空部）２４と、該テーパー空部２４の小径部に連続して設けられた円筒状のストレート空部（同径空部）２５とからなる一連の空部である。そして、テーパー空部２４は圧力室２３側である内側に設けられ、ストレート空部２５はインク吐出側である外側に設けられている。
【００２３】
振動板２０は、ステンレス製の支持板２６上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）膜等の樹脂製の弾性体膜２７を積層した二重構造を採り、各圧力室２３に対応する部分はステンレス板の部分が環状にエッチング加工されて、環内にアイランド部２８が形成されている。そして、このアイランド部２８とアイランド部周辺の弾性体膜２７とがダイヤフラム部を構成する。このダイヤフラム部は、振動子ユニット１６の圧電振動子３１の作動によって変形し、圧力室２３の容積を可変する。
【００２４】
振動子ユニット１６は、複数の圧電振動子３１…を列設した圧電振動子群と、この圧電振動子３１を支持する固定板３２などから構成されている。圧電振動子群は、圧電体３３と電極３４とを交互に積層した振動子基板を櫛歯状に加工することで作製される。また、固定板３２は、この櫛歯状振動子の基端部分に接着等によって接合される。この振動子ユニット１６は、圧電振動子３１の先端が開口から臨む姿勢で収容空部１７内に挿入されて、固定板３２を収容空部１７の内壁へ接着することにより収容固定される。この収容状態において、圧電振動子３１の各先端面は、振動板２０の対応するアイランド部２８に当接固定される。従って、圧電振動子３１が伸長すると、ダイヤフラム部が圧力室２３側に押されて圧力室２３が収縮する。一方、圧電振動子３１が収縮するとダイヤフラム部が圧力室２３とは反対側に引っ張られて圧力室２３が膨張する。
【００２５】
圧電振動子３１は、本発明の圧力発生素子の一種であり、電気機械変換素子の一種でもある。例示した圧電振動子３１は、電極３４，３４同士の間に電位差を与えることにより、積層方向と直交する素子長手方向に伸縮する縦振動モードの圧電振動子３１である。即ち、上記の電極３４は、基準電位に設定された共通電極３４ａと、後述する駆動信号の電位に設定される駆動電極３４ｂとからなり、共通電極３４ａと駆動電極３４ｂとの電位差に応じて両電極３４ａ，３４ｂに挟まれた圧電体３３が変形し、圧電振動子３１が伸縮する。上記の基準電位は、任意の電位に設定できるが、本実施形態ではＧＮＤ電位に設定されている。このため、圧電振動子３１は、駆動電位がＧＮＤ電位に近いほど伸長し、駆動電位がＧＮＤ電位よりも高くなるほど収縮する。従って、圧力室２３の容積は、駆動電位がＧＮＤ電位に近いほど収縮し、駆動電位がＧＮＤ電位よりも高くなるほど膨張する。
【００２６】
このように、例示した記録ヘッド２では、圧電振動子３１の伸縮を制御することによって圧力室２３の容積を可変できる。つまり、圧力室２３内のインク圧力を変動させることができる。例えば、圧力室２３を膨張させることでインク圧力を低くすることができ、反対に、圧力室２３を収縮させることでインク圧力を高めることができる。また、駆動電位を急激に変化させることでインク圧力を大きく変化させることができ、駆動電位を緩やかに変化させることでインク圧力の変動を抑えつつ圧力室２３の容積を変化させることもできる。そして、圧力室２３内のインクの圧力変動を制御することによって、ノズル開口３からインク滴を吐出させることができる。
【００２７】
次に、プリンタ１の電気的構成について説明する。図４に示すように、このプリンタ１は、プリンタコントローラ３７と、プリントエンジン３８とを備えている。
【００２８】
プリンタコントローラ３７は、図示しないホストコンピュータ等からの印刷データ等を受信するインターフェース３９（以下、外部Ｉ／Ｆ３９という）と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４０と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ４１と、ＣＰＵ等からなる制御部４２と、クロック信号（ＣＫ）を発生する発振回路４３と、記録ヘッド２へ供給する駆動信号（ＣＯＭ）を発生する駆動信号発生回路４４と、ドットパターンデータに展開された印字データ（ＳＩ）及び駆動信号等をプリントエンジン３８に送信するためのインターフェース４５（以下、内部Ｉ／Ｆ４５という）とを備えている。
【００２９】
外部Ｉ／Ｆ３９は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ３９は、ホストコンピュータに対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）等を出力する。
【００３０】
ＲＡＭ４０は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファには、外部Ｉ／Ｆ３９が受信したホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部４２によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、ドット毎の印字データ（ドットパターンデータ）が展開される。ＲＯＭ４１は、制御部４２によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。
【００３１】
制御部４２は、受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。また、制御部４２は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ４１内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータを上記の印字データに展開する。この印字データは、例えば２ビットの階調情報で構成される。この展開された印字データは出力バッファに記憶されて、記録ヘッド２の１行分に相当する印字データが得られると、この１行分の印字データ（ＳＩ）は、内部Ｉ／Ｆ４５を介して記録ヘッド２にシリアル伝送される。出力バッファから１行分の印字データが送信されると、中間バッファの内容が消去されて、次の中間コードに対する変換が行われる。また、制御部４２は、内部Ｉ／Ｆ４５を通じて記録ヘッド２にラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ）を供給する。これらのラッチ信号やチャンネル信号は、後述する駆動信号を構成する各パルス信号の供給開始タイミングを規定する。
【００３２】
駆動信号発生回路４４は、本発明における駆動信号発生手段の一種であり、複数の波形要素によって構成された駆動パルスを含んだ一連の駆動信号を発生する。この駆動信号発生回路４４は、ＣＰＵを搭載する等によって所望形状の波形信号を発生する構成でもよく、アナログ回路によって所望形状の波形信号を発生する構成でもよい。なお、この駆動信号については、後で詳しく説明する。
【００３３】
プリントエンジン３８は、記録ヘッド２の電気駆動系と、キャリッジ４を移動させるパルスモータ９と、紙送りローラ１２を回転させる紙送りモータ４６等から構成される。
【００３４】
記録ヘッド２の電気駆動系は、第１シフトレジスタ５０及び第２シフトレジスタ５１からなるシフトレジスタ回路と、第１ラッチ回路５２と第２ラッチ回路５３とからなるラッチ回路と、デコーダ５４と、制御ロジック５５と、レベルシフタ５６と、スイッチ回路５７と、圧電振動子３１とを備えている。そして、各シフトレジスタ５０，５１、各ラッチ回路５２，５３、デコーダ５４、スイッチ回路５７、及び、圧電振動子３１は、それぞれ記録ヘッド２の各ノズル開口３…に対応して複数設けられる。そして、記録ヘッド２は、プリンタコントローラ３７からの印字データ（階調情報）に基づいてインク滴を吐出する。
【００３５】
即ち、プリンタコントローラ３７からの印字データ（ＳＩ）は、発振回路４３からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、内部Ｉ／Ｆ４５から第１シフトレジスタ５０及び第２シフトレジスタ５１にシリアル伝送される。プリンタコントローラ３７からの印字データは、上記したように２ビットのデータであり、非記録、マイクロドット、ミドルドット、ラージドットからなる４階調を表す。なお、本実施形態では、非記録が階調情報（００）であり、マイクロドットが階調情報（０１）であり、ミドルドットが階調情報（１０）であり、ラージドットが階調情報（１１）である。
【００３６】
この印字データは、各ドット毎、即ち、各ノズル開口３毎に設定される。そして、全てのノズル開口３…に関する下位ビット（ビット０）のデータが第１シフトレジスタ５０に入力され、全てのノズル開口３…に関する上位ビット（ビット１）のデータが第２シフトレジスタ５１に入力される。第１シフトレジスタ５０には第１ラッチ回路５２が電気的に接続され、第２シフトレジスタ５１には第２ラッチ回路５３が電気的に接続されている。そして、プリンタコントローラ３７からのラッチ信号（ＬＡＴ）が各ラッチ回路５２，５３に入力されると、第１ラッチ回路５２は印字データの下位ビットのデータをラッチし、第２ラッチ回路５３は印字データの上位ビットをラッチする。
【００３７】
各ラッチ回路５２，５３でラッチされた印字データは、デコーダ５４に入力される。このデコーダ５４は、２ビットの印字データ（階調情報）を翻訳してパルス選択データを生成する。このパルス選択データは複数ビットで構成されており、各ビットは駆動信号（ＣＯＭ）を構成する各パルス信号に対応している。そして、各ビットの内容〔例えば、（０），（１）〕に応じて圧電振動子３１に対するパルス信号の供給或いは非供給が選択される。
【００３８】
また、デコーダ５４には、制御ロジック５５からのタイミング信号も入力されている。そして、制御ロジック５５は、ラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ）を受信する毎にタイミング信号を発生する。デコーダ５４によって翻訳されたパルス選択データは、上位ビット側から順に、タイミング信号によって規定されるタイミングが到来する毎にレベルシフタ５６に入力される。
【００３９】
レベルシフタ５６は電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「１」の場合には、スイッチ回路５７を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。そして、レベルシフタ５６で昇圧された「１」のパルス選択データはスイッチ回路５７に供給される。
【００４０】
このスイッチ回路５７は、印字データの翻訳により生成されたパルス選択データに基づき、駆動信号に含まれる駆動パルスを選択的に圧電振動子３１に供給する。即ち、このスイッチ回路５７の入力側には駆動信号発生回路４４からの駆動信号が供給されており、出力側には圧電振動子３１が接続されている。そして、スイッチ回路５７に加わるパルス選択データが「１」である期間中は、スイッチ回路５７が接続状態になって駆動信号が圧電振動子３１に供給され、この駆動信号に応じて圧電振動子３１の電位レベル（つまり、駆動電極３４ｂの電位レベル）が変化する。一方、スイッチ回路５７に加わるパルス選択データが「０」の期間中は、レベルシフタ５６からはスイッチ回路５７を作動させる電気信号が出力されない。このため、スイッチ回路５７が切断状態になって圧電振動子３１へは駆動信号が供給されない。なお、このパルス選択データが「０」の期間において圧電振動子３１の電位レベルは、パルス選択データが「０」に切り換わる直前の電位レベルを維持する。
【００４１】
次に、上記の駆動信号発生回路４４が発生する駆動信号ＣＯＭ、及び、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスの供給について説明する。
【００４２】
駆動信号発生回路４４が発生する駆動信号ＣＯＭは、インク量の異なる複数種類の駆動パルスを一連に接続した信号である。例えば、図５に示すように、駆動信号ＣＯＭは、メニスカスを微振動させる微振動パルスＤＰ１と、この微振動パルスＤＰ１の後に発生され、マイクロドットのインク滴をノズル開口３から吐出させるマイクロドット駆動パルスＤＰ２と、ミドルドットのインク滴をノズル開口３から吐出させるミドルドット駆動パルスＤＰ３とを含んでいる。そして、駆動信号発生回路４４は、これらの駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３を印刷周期Ｔ毎に繰り返し発生する。
【００４３】
この駆動信号ＣＯＭでは、インク滴を吐出させない場合に微振動パルスＤＰ１のみを選択して圧電振動子３１に供給し、マイクロドットを記録する場合にマイクロドット駆動パルスＤＰ２のみを圧電振動子３１に供給する。また、ミドルドットを記録する場合にミドルドット駆動パルスＤＰ３のみを圧電振動子３１に供給し、ラージドットを記録する場合にマイクロドット駆動パルスＤＰ２とミドルドット駆動パルスＤＰ３とを圧電振動子３１に供給する。
【００４４】
即ち、デコーダ５４は、非記録の階調情報（００）を翻訳することでパルス選択データ（１００）を生成し、マイクロドットの階調情報（０１）を翻訳することでパルス選択データ（０１０）を生成する。また、ミドルドットの階調情報（１０）を翻訳することでパルス選択データ（００１）を生成し、ラージドットの階調情報（１１）を翻訳することでパルス選択データ（０１１）を生成する。そして、デコーダ５４は、各駆動パルスＤＰ１〜ＤＰ３の供給開始タイミングに同期させてパルス選択データの各ビットをレベルシフタ５６に入力する。
【００４５】
次に、図６を参照してマイクロドット駆動パルスＤＰ２について詳しく説明する。このマイクロドット駆動パルスＤＰ２で記録ヘッド２を駆動すると、図７に示すように、メニスカスＭの中心部分Ｍ１が柱状に盛り上がり、このインク柱の先端部分からメインインク滴が分離して飛翔し、その後、インク柱の残りの部分からサテライトインク滴が分離して後を追うようにして飛翔する。つまり、サテライトインク滴は、メインインク滴に付随して飛翔する。そして、このマイクロドット駆動パルスＤＰ２の波形形状は、サテライトインク滴のインク量がメインインク滴のインク量よりも多くなるように設定されている。
【００４６】
即ち、このマイクロドット駆動パルスＤＰ２は、第１引き込み要素として機能する第１充電要素Ｐ１と、第２引き込み要素として機能する第２充電要素Ｐ２と、引き込みホールド要素として機能する第１ホールド要素Ｐ３と、押し出し要素として機能する第１放電要素Ｐ４と、押し出しホールド要素として機能する第２ホールド要素Ｐ５と、加圧要素として機能する第２放電要素Ｐ６とを順に接続した一連の信号として構成されている。
【００４７】
第１充電要素Ｐ１は、最低電位ＶＬから比較的緩やかな上昇勾配θ１で中間電位ＶＭまで電位を上昇させる要素である。この第１充電要素Ｐ１が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３の容積は最低電位ＶＬで規定される最小容積から中間電位ＶＭで規定される中間容積まで比較的ゆっくりと膨張し、圧力室２３内のインク圧力が緩やかに減圧される。
【００４８】
この緩やかな減圧に伴ってメニスカスは、図７（ａ）に示す定常状態から図７（ｂ）に示す第１減圧状態になる。ここで、定常状態とは、圧力室２３内の圧力変動が極く少ない状態であって、メニスカスＭがノズル面（ノズルプレート１９における外側表面）の近傍に位置している状態である。この定常状態において、メニスカスＭは、緩やかな曲率で圧力室２３側に少し窪んでいる。また、第１減圧状態とは、メニスカスＭをノズル開口３の途中まで圧力室２３側に引き込んだ状態である。なお、この実施形態では、メニスカスＭをテーパー空部２４の途中まで引き込んでいる。
【００４９】
そして、第１充電要素Ｐ１の勾配θ１、つまり、第１充電要素Ｐ１の供給に伴う圧力室２３の膨張速度は、定常状態におけるメニスカスＭの湾曲形状を保持可能な程度の勾配（膨張速度）に設定している。これは、定常状態から第１減圧状態に遷移する過程において、湾曲形状を保ったままメニスカスＭを引き込むためである。このように、テーパー空部２４の途中までメニスカスＭを引き込むと、ノズル開口３の内径が拡大され、ノズル開口３内を満たしているインクの量も少なくなる。その結果、ノズル開口３側のイナータンスを下げることができる。このため、圧力室２３内のインクの圧力変動に対するメニスカスＭの応答性を高めることができる。
【００５０】
第２充電要素Ｐ２は、上昇勾配θ２で中間電位ＶＭから最大電位ＶＨまで電位を上昇させる要素である。この第２充電要素Ｐ２が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３の容積は中間電位ＶＭで規定される中間容積から最大電位ＶＨで規定される最大容積まで急激に膨張し、圧力室２３内のインク圧力も急激に減圧される。
【００５１】
この急激な減圧に伴ってメニスカスＭは、図７（ｂ）に示す第１減圧状態から、図７（ｃ）に示す第２減圧状態になる。ここで、第２減圧状態とは、第１減圧工程で圧力室２３側に引き込んだメニスカスＭをさらに引き込んだ状態である。
【００５２】
ここで、第２充電要素Ｐ２の勾配θ２、つまり、第２充電要素Ｐ２の供給に伴う圧力室２３の膨張速度は、第１充電要素Ｐ１の勾配（速度）よりも急峻に設定する。好ましくは、制御し得る最大勾配（速度）に設定する。これは、メニスカスＭの中心部分Ｍ１を局所的に圧力室２３側に引き込むためである。
【００５３】
即ち、この第２充電要素Ｐ２が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３内のインク圧力は急激に低下する。このとき、第１減圧工程によって圧力室２３内の圧力変動に対するメニスカスＭの応答性が高められているので、図７（ｃ）に示すように、メニスカスＭの中心部分Ｍ１が局所的に引き込まれた状態となる。つまり、メニスカスＭの中心部分Ｍ１には、周縁部分よりも湾曲率が大きい局所凹部が生成される。
【００５４】
第１ホールド要素Ｐ３は、直前の電位、つまり、第２充電要素の終端電位である最大電位ＶＨを所定時間に亘って維持する要素である。この第１ホールド要素Ｐ３が圧電振動子３１に供給されると圧電振動子３１の収縮が停止され、圧力室２３の膨張も止まる。つまり、圧力室２３は最大容積が維持される。この第１ホールド要素Ｐ３の供給期間中において、第２減圧工程で圧力室２３側に大きく引き込まれた局所凹部は、反動、つまり表面張力に起因する復元力によって移動方向をインク滴の吐出方向に反転させる。その後、図７（ｄ）に示すように、メニスカスＭの中心部分Ｍ１は、慣性力によって吐出方向に盛り上がった凸の状態になる。
【００５５】
従って、この第１ホールド要素Ｐ３は、第２減圧工程で局所的に引き込まれたメニスカスＭの中心部分Ｍ１を反動によって吐出方向に移動させるための待機時間を定めている。そして、この待機時間に亘ってメニスカスＭの中心部分Ｍ１が自由振動する。
【００５６】
第１放電要素Ｐ４は、急峻な下降勾配θ３で最大電位ＶＨから中間電位ＶＭまで電位を下降させて圧力室２３を収縮させる要素である。この第１放電要素Ｐ４が圧電振動子３１に供給されると、圧電振動子３１は少し伸長し、圧力室２３は最大容積から中間容積まで急激に収縮する。これにより、圧力室２３内のインク圧力が上昇し、インク柱が加圧される。即ち、図７（ｅ）に示すように、慣性力によって柱状に伸長したメニスカスＭの中心部分Ｍ１を、圧力室２３の収縮による加圧力でインク吐出方向に押し出している。このように、メニスカスＭの中心部分Ｍ１が反動によって吐出方向に移動している最中に圧力室２３内を加圧しているので、反動に圧力室２３からのインク圧力が加わり、インク柱を強く押し出すことができる。
【００５７】
そして、この第１放電要素Ｐ４の供給開始タイミングは、上記の第１ホールド要素Ｐ３の供給時間によって規定される。このため、第１ホールド要素Ｐ３の供給時間の設定の仕方次第で、インク柱の押し出しタイミングの最適化が図れる。
【００５８】
なお、この第１放電要素Ｐ４の終端電位である中間電位ＶＭに関し、本実施形態では第２充電要素Ｐ２の始端電位と同電位に設定しているが、これに限定されるものではない。第２充電要素Ｐ２の始端電位や第１放電要素Ｐ４の終端電位は、個々に設定することができる。
【００５９】
第２ホールド要素Ｐ５は、第１放電要素Ｐ４の終端電位である中間電位ＶＭを維持する要素である。この第２ホールド要素Ｐ５が圧電振動子３１に供給されると、第１放電要素Ｐ４による圧電振動子３１の伸長が止まり、圧力室２３は中間容積を維持する。また、第２放電要素Ｐ６は、中間電位ＶＭから最低電位ＶＬまで一定の下降勾配θ４で電位を変化させる要素である。この第２放電要素Ｐ６が圧電振動子３１に供給されると、圧電振動子３１が伸長して圧力室２３は中間容積から最小容積まで収縮する。これによって圧力室２３が加圧される。
【００６０】
これらの第２ホールド要素Ｐ５及び第２放電要素Ｐ６を供給している最中において、上記のインク柱は圧力室からのインク圧力や慣性力等によってインク滴の吐出方向に伸長している。このインク柱の伸長により、まず、インク柱の先端部分がちぎれてメインインク滴として飛翔する。続いて、残ったインク柱における先端側の部分が柱の途中からちぎれ、このちぎれた部分がサテライトインク滴として飛翔する。これにより、図７（ｆ）に示すように、メインインク滴とサテライトインク滴とが連続して飛翔する。
なお、サテライトインク滴がちぎれた後は、ちぎれた反動によって、メニスカスＭの中心部分Ｍ１が圧力室側に大きく凹もうとするが、第２放電要素Ｐ６の供給によって圧力室２３内が加圧されるので、中心部分Ｍ１の過剰な凹みを防止することができる。これにより、インク滴吐出後におけるメニスカスＭの振動を速やかに収束させることができる。
【００６１】
そして、本実施形態におけるマイクロドット駆動パルスＤＰ２では、第２充電要素Ｐ２の供給により圧力室２３内を減圧してメニスカスＭの中心部分Ｍ１を局所的に引き込み、この局所的に引き込まれたメニスカスＭの中心部分Ｍ１が反動によって吐出方向に移動している最中に第１放電要素Ｐ４を供給して圧力室２３内を加圧し、インク柱を押し出しているため、サテライトインク滴のインク量を、メインインク滴のインク量よりも増やすことができる。ここで、インク滴吐出直後におけるメインインク滴の飛翔速度（初速）とサテライトインク滴の飛翔速度（初速）とを比較すると、従来例のマイクロドット駆動パルスと同様に、メインインク滴の方がサテライトインク滴よりも速い。要するに、初速の速いメインインク滴のインク量が少なく、初速の遅いサテライトインク滴のインク量が多くなる。その結果、メインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置を揃えることができる。
【００６２】
即ち、メインインク滴は、初速は速いけれどもインク量が極めて少ないため、空気の粘性抵抗の影響をサテライトインク滴よりも大きく受けてしまい、飛翔距離に対する速度の低下率が大きい。一方、サテライトインク滴は、初速は遅いけれどもインク量が比較的多いため、空気の粘性抵抗の影響をメインインク滴よりも受け難く、飛翔距離に対する速度の低下率がメインインク滴よりも小さい。従って、記録紙１０への着弾時点におけるメインインク滴とサテライトインク滴の速度差を小さくすることができ、メインインク滴の着弾位置とサテライトインク滴の着弾位置とを、従来例よりも近付けることができる。
【００６３】
このことを図８に示す具体例に基づいて詳しく説明する。ここで、図８は、ノズルプレート１９からのインク滴の飛翔距離とインク滴の飛翔速度との関係を説明する図である。この図において、実線は本実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ２によるメインインク滴の距離と速度の関係を示し、点線は本実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ２によるサテライトインク滴の距離と速度の関係を示す。また、一点鎖線は従来例のマイクロドット駆動パルスによるメインインク滴の距離と速度の関係を示し、二点鎖線は従来例のマイクロドット駆動パルスによるサテライトインク滴の距離と速度の関係を示す。なお、本実施形態におけるメインインク滴のインク量は０．５ｐＬであり、サテライトインク滴のインク量は１ｐＬである。一方、従来例におけるメインインク滴のインク量は１ｐＬであり、サテライトインク滴のインク量は０．５ｐＬである。
【００６４】
まず、本実施形態のメインインク滴（実線）と従来例のメインインク滴（一点鎖線）とを比較する。従来例のメインインク滴では、初速（距離０ｍｍでの速度）が約７ｍ／ｓである。そして、飛翔距離が長くなるほど速度が低下するが、インク量が１ｐＬであることから距離に対する速度の低下率は比較的低く、距離１ｍｍでの速度が約５ｍ／ｓ、距離２ｍｍでの速度が約３ｍ／ｓ、距離３ｍｍでの速度が約１ｍ／ｓである。一方、本実施形態のメインインク滴も初速は約７ｍ／ｓであるが、インク量が０．５ｐＬと極く少ないことから距離に対する速度の低下率は比較的大きい。即ち、距離１ｍｍでの速度は約３．８ｍ／ｓ、距離２ｍｍでの速度は約０．７ｍ／ｓとなり、距離２．２５ｍｍでは速度が０ｍ／ｓになっている。
【００６５】
次に、本実施形態のサテライトインク滴（点線）と従来例のサテライトインク滴（二点鎖線）とを比較する。従来例のサテライトインク滴では、初速が約４ｍ／ｓである。また、インク量が０．５ｐＬと極く少ないので、距離に対する速度の低下率が比較的大きい。即ち、距離１ｍｍで速度が約０．７ｍ／ｓとなり、距離１．２５ｍｍでは速度が約０ｍ／ｓになっている。一方、本実施形態のサテライトインク滴も初速は約４ｍ／ｓであるが、インク量が１ｐＬと従来例よりも多いことから距離に対する速度の低下率は従来例よりも小さい。即ち、距離１ｍｍでの速度は約２ｍ／ｓであり、距離２ｍｍで速度が０ｍ／ｓになっている。
【００６６】
ここで、ノズルプレート１９から記録紙１０までの距離が１ｍｍであったとすると、従来例では着弾時点でのメインインク滴の速度が約５ｍ／ｓであるのに対し、サテライトインク滴の速度が約０．７ｍ／ｓである。このように両インク滴の速度差が大きいため、メインインク滴が着弾してからサテライトインク滴が着弾するまでに比較的長い時間がかかる。そして、記録ヘッド２の移動中にインク滴を吐出させている関係から、両インク滴における着弾位置のずれが大きくなってしまう。一方、本実施形態では着弾時点でのメインインク滴の速度が約３．８ｍ／ｓ、サテライトインク滴の速度が約２ｍ／ｓであり、速度差は従来例よりも少ない。このため、メインインク滴とサテライトインク滴とが続けて着弾し、着弾位置のずれを小さくすることができる。
【００６７】
また、ノズルプレート１９から記録紙１０までの距離が１．５ｍｍであったとすると、従来例では記録紙１０に着弾する前にサテライトインク滴の速度が０ｍ／ｓになってしまっているので、インク滴がミスト化して空中を浮遊してしまう虞がある。一方、本実施形態では、着弾時点でのメインインク滴の速度が約３．３ｍ／ｓ、サテライトインク滴の速度が約１ｍ／ｓであるので、記録紙１０に確実に着弾させることができ、ミスト化を防止することができる。
【００６８】
以上のように、本実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ２では、サテライトインク滴のインク量がメインインク滴のインク量よりも多くなるように各要素の電位差や供給時間（つまり波形形状）が設定されているので、極く少量のマイクロドットインク滴を吐出させた場合でもメインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置を揃えることができ、画質の向上が図れる。また、インク滴のミスト化を防止することもでき、装置の信頼性を向上させることができる。
【００６９】
ところで、上記の第１実施形態は、サテライトインク滴のインク量をメインインク滴のインク量よりも多くすることにより、メインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置を揃えたり、ミスト化を防止するものであったが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、サテライトインク滴の飛翔速度を、がメインインク滴の飛翔速度よりも高く設定するようにしてもよい。以下、このように構成した第２実施形態について説明する。
【００７０】
この第２実施形態における第１実施形態との相違は、マイクロドット駆動パルスの波形形状である。他の構成は第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。
【００７１】
本実施形態のマイクロドット駆動パルスは、図９に示す波形形状を有している。このマイクロドット駆動パルスＤＰ２´で記録ヘッド２を駆動すると、インク柱の先端部分からメインインク滴が分離して飛翔した後、インク柱の残りの部分からサテライトインク滴が分離して飛翔する。そして、このマイクロドット駆動パルスＤＰ２´では、サテライトインク滴がインク柱からちぎれるタイミングで圧力室２３の加圧力を高めることで、サテライトインク滴の飛翔速度をメインインク滴の飛翔速度よりも高くしている。
【００７２】
即ち、このマイクロドット駆動パルスＤＰ２´は、引き込み要素として機能する充電要素Ｐ１１と、引き込みホールド要素として機能する第１ホールド要素Ｐ１２と、押し出し要素として機能する第１放電要素Ｐ１３と、押し出しホールド要素として機能する第２ホールド要素Ｐ１４と、第１加圧要素として機能する第２放電要素Ｐ１５と、第２加圧要素として機能する第３放電要素Ｐ１６とを順に接続した一連の信号として構成されている。
【００７３】
第１充電要素Ｐ１１は、上昇勾配θ１１で最低電位（基準電位）ＶＬから最大電位ＶＨまで電位を上昇させる。この第１充電要素Ｐ１１が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３は最低電位ＶＬで規定される最小容積から最大電位ＶＨで規定される最大容積まで急速に膨張する。この膨張に伴って圧力室２３内が急激に減圧され、メニスカスは定常状態から圧力室２３側に引き込まれる。このとき、急激な減圧によってメニスカスの中心部分は周縁部分に比べて大きく引き込まれる。
【００７４】
第１ホールド要素Ｐ１２は、直前の電位である最大電位ＶＨを所定時間に亘って維持する要素である。この第１ホールド要素Ｐ１２が圧電振動子３１に供給されている期間に亘って圧力室２３は最大容積を維持する。このため、第１ホールド要素Ｐ１２の供給期間中においては、反動によってメニスカスの中心部分がインク滴吐出方向に移動し、この中心部分が周縁部分よりも盛り上がった状態になる。
【００７５】
第１放電要素Ｐ１３は、急峻な下降勾配θ１２で最大電位ＶＨから第１放電電位ＶＭ１まで電位を下降させる。この第１放電要素Ｐ１３が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３は最大電位ＶＨで規定される容積から第１放電電位ＶＭ１で規定される容積まで収縮する。この収縮に伴って、圧力室２３内が加圧され、インク滴吐出方向に盛り上がったメニスカスの中心部分がさらに加圧される。これにより、メニスカスの中心部分は柱状に伸長する。
【００７６】
第２ホールド要素Ｐ１４は、第１放電要素Ｐ１３の終端電位である第１放電電位ＶＭ１を所定時間に亘って維持する要素である。この第２ホールド要素Ｐ１４が圧電振動子３１に供給されると、第１放電要素Ｐ１３による圧力室２３の収縮動作が停止される。このとき、慣性力によってメニスカスの中央部分は、インク吐出方向に向けて細長い柱状に伸長する。
【００７７】
第２放電要素Ｐ１５は、下降勾配θ１３で第１放電電位ＶＭ１から第２放電電位ＶＭ２まで電位を下降させる。この第２放電要素Ｐ１５が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３は、第１放電電位ＶＭ１で規定される第１中間容積から第２放電電位ＶＭ２で規定される第２中間容積まで収縮する。これに伴い、圧力室２３内のインクも加圧される。そして、この第２放電要素Ｐ１５の供給タイミングは、インク柱からメインインク滴が分離するタイミングに合わせられている。このため、第２放電要素Ｐ１５の供給に伴って、インク柱の先端部分がちぎれ、このちぎれた部分がメインインク滴として飛翔する。
【００７８】
第３放電要素Ｐ１６は、下降勾配θ１４で第２放電電位ＶＭ２から最低電位ＶＬまで電位を下降させることで圧力室２３を急速に収縮させる。この第３放電要素Ｐ１６の下降勾配θ１４は、第２放電要素Ｐ１５の下降勾配θ１３よりも急峻に設定されている。このため、第３放電要素Ｐ１６が圧電振動子３１に供給されると、圧力室２３は、第２放電要素Ｐ１５の供給時よりも高い度合いで収縮する。そして、この第３放電要素Ｐ１６の供給タイミングは、インク柱からサテライトインク滴が分離するタイミングに合わせられている。従って、サテライトインク滴が分離するタイミングでの圧力室２３の加圧力は、メインインク滴が分離するタイミングでの圧力室２３の加圧力よりも強い。その結果、サテライトインク滴の飛翔速度を、メインインク滴の飛翔速度よりも高めることができる。
【００７９】
これにより、メインインク滴とサテライトインク滴との着弾位置を揃えることができる。即ち、後に吐出されるサテライトインク滴の方が、先に吐出されるメインインク滴よりも速いので、記録紙上におけるメインインク滴の着弾位置とサテライトインク滴の着弾位置とを、従来例よりも近付けることができる。
【００８０】
このことを図１０に示す具体例に基づいて詳しく説明する。ここで、図１０は、図８と同様に、ノズルプレート１９からのインク滴の飛翔距離と、インク滴の飛翔速度との関係を説明する図である。この図において、実線は本実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ２´によるメインインク滴の距離と速度の関係を示し、点線は本実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ２´によるサテライトインク滴の距離と速度の関係を示す。また、一点鎖線は従来例のマイクロドット駆動パルスによるメインインク滴の距離と速度の関係を示し、二点鎖線は従来例のマイクロドット駆動パルスによるサテライトインク滴の距離と速度の関係を示す。なお、本実施形態及び従来例の何れも、メインインク滴のインク量は１ｐＬであり、サテライトインク滴のインク量は０．５ｐＬである。
【００８１】
まず、本実施形態のメインインク滴（実線）と従来例のメインインク滴（一点鎖線）とを比較する。従来例のメインインク滴では、初速が約７ｍ／ｓである。そして、飛翔距離が長くなるほど速度が低下し、距離１ｍｍでの速度が約５ｍ／ｓ、距離２ｍｍでの速度が約３ｍ／ｓ、距離３ｍｍでの速度が約１ｍ／ｓである。一方、本実施形態のメインインク滴は、初速が約５ｍ／ｓである。そして、飛翔距離が長くなるほど速度が低下し、距離１ｍｍでの速度が約３ｍ／ｓ、距離２ｍｍでの速度が約１ｍ／ｓとなり、距離２．５ｍｍでは速度が０ｍ／ｓになっている。
【００８２】
次に、本実施形態のサテライトインク滴（点線）と従来例のサテライトインク滴（二点鎖線）とを比較する。従来例のサテライトインク滴では、初速が約４ｍ／ｓと従来例のメインインク滴よりも低く、また、インク量が０．５ｐＬと極く少ないことから距離に対する速度の低下率も比較的大きい。このため、距離１ｍｍで速度が約０．７ｍ／ｓまで低下し、距離１．５ｍｍでは速度が約０ｍ／ｓになっている。一方、本実施形態のサテライトインク滴の初速は約７ｍ／ｓであり、本実施形態のメインインク滴よりも十分に速い。このため、インク量が０．５ｐＬと極く少なくても比較的遠くまで飛翔できる。即ち、距離１ｍｍでの速度は約３．８ｍ／ｓ、距離１ｍｍで速度が約０．７ｍ／ｓであり、距離２．２ｍｍでは速度が０ｍ／ｓになっている。
【００８３】
ここで、ノズルプレート１９から記録紙１０までの距離が１ｍｍであったとすると、従来例では着弾時点でのメインインク滴の速度が約５ｍ／ｓであるのに対し、サテライトインク滴の速度が約０．７ｍ／ｓであるため、メインインク滴が着弾してからサテライトインク滴が着弾するまでに比較的長い時間がかかり、着弾位置のずれが大きくなってしまう。一方、本実施形態では着弾時点でのメインインク滴の速度が約３ｍ／ｓ、サテライトインク滴の速度が約３．８ｍ／ｓであり、サテライトインク滴の方が速い。このため、メインインク滴とサテライトインク滴とが続けて着弾し、着弾位置のずれを小さくすることができる。
【００８４】
また、ノズルプレート１９から記録紙１０までの距離が１．５ｍｍであったとすると、従来例ではサテライトインク滴がミスト化して空中を浮遊してしまう虞がある。一方、本実施形態では、着弾時点でのメインインク滴の速度が約２ｍ／ｓ、サテライトインク滴の速度が約２．２ｍ／ｓであるので、インク滴を記録紙１０へ確実に着弾させることができる。
【００８５】
以上のように、本実施形態のマイクロドット駆動パルスＤＰ２´では、サテライトインク滴の飛翔速度がメインインク滴の飛翔速度よりも高くなるように各要素の電位差や供給時間（つまり波形形状）が設定されているので、マイクロドットインクを吐出させた場合でもメインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置を揃えることができ、画質の向上が図れる。
【００８６】
なお、上記の実施形態に関し、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の追加、変更等が可能である。例えば、上記した各実施形態では、サテライトインク滴のインク量をメインインク滴のインク量よりも多くする制御（第１実施形態）と、サテライトインク滴の飛翔速度をメインインク滴の飛翔速度よりも高くする制御（第２実施形態）とを例示したが、両方の制御を組み合わせることも可能である。つまり、マイクロドット駆動パルスの波形形状を変更することで、サテライトインク滴のインク量をメインインク滴のインク量よりも多くしつつ、サテライトインク滴の飛翔速度をメインインク滴の飛翔速度よりも高くするように制御してもよい。
【００８７】
この制御は、例えば、マイクロドット駆動パルスＤＰ２´における第２放電要素Ｐ１５と第３放電要素Ｐ１６の電位差、供給時間、電位勾配等を適宜に設定することにより実現可能である。また、第１充電要素Ｐ１、第２充電要素Ｐ２、第１ホールド要素Ｐ３、第１放電要素Ｐ４、第２ホールド要素Ｐ１４、第２放電要素Ｐ１５、第３放電要素Ｐ１６によって構成されたマイクロドット駆動パルスを用いても実現可能である。
【００８８】
また、上記の各実施形態では、１つのメインインク滴と１つのサテライトインク滴とからマイクロドットインク滴が構成されている場合について説明したが、吐出されるマイクロドットインク滴の中に複数のサテライトインク滴が含まれるような駆動方法であっても本発明を適用することができる。例えば、サテライトインク滴がさらに複数に分かれて孫サテライトインク滴が生成されるような場合であっても本発明を適用することができる。この場合、マイクロドットインク滴を構成する複数のサテライトインク滴の中の少なくとも１つのサテライトインク滴がメインインク滴よりもインク量が多ければ、上記実施形態と同様の効果が得られる。同様に、１つのサテライトインク滴がメインインク滴よりも飛翔速度が高ければ、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
また、上記の実施形態では、圧電振動子３１として、充電により収縮して圧力室２３を膨張させ、放電により伸長して圧力室２３を収縮させる圧電振動子３１を例示したがこのタイプの圧電振動子３１に限定されない。例えば、充電により伸長して圧力室２３を収縮させ、放電により収縮して圧力室２３を膨張させるタイプの圧電振動子３１を用いても同様に構成することができる。また、撓み変形によって圧力室２３の容積を可変するタイプの圧電振動子３１であってもよい。
【００９０】
また、圧力室２３の容積を変化させる圧力発生素子は圧電振動子３１に限定されない。要するに圧力室２３内のインクに圧力変動を生じさせ得る素子であれば本発明を適用することができる。例えば、電気機械変換素子の一種である磁歪素子を用いた記録ヘッドにも適用できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば以下の効果を奏する。
即ち、サテライトインク滴のインク量をメインインク滴のインク量よりも多くしたので、サテライトインク滴は、空気の粘性抵抗の影響をメインインク滴よりも受け難くなり、飛翔距離に対する速度の低下率がメインインク滴よりも小さくなる。このため、記録紙の着弾位置におけるメインインク滴とサテライトインク滴の速度差を小さくすることができ、着弾位置のずれを小さくできる。その結果、マイクロドットインク滴を吐出させた場合でもメインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置を揃えることができ、画質の向上が図れる。また、飛翔速度が低くなりがちなサテライトインク滴の方が多い量であるので、記録紙まで確実に飛翔させることができる。これにより、インク滴のミスト化も防止することができる。
【００９２】
また、サテライトインク滴の飛翔速度をメインインク滴の飛翔速度よりも高くしたので、後に吐出されるサテライトインク滴の方が先に吐出されるメインインク滴よりも高速で飛翔し、記録紙上におけるメインインク滴の着弾位置とサテライトインク滴の着弾位置とを近付けることができる。その結果、マイクロドットインク滴を吐出させた場合でもメインインク滴とサテライトインク滴の着弾位置を揃えることができ、画質の向上が図れる。また、インク量が少なくなりがちなサテライトインク滴の方が高速であるので、記録紙まで確実に飛翔させることができる。これにより、インク滴のミスト化も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録装置であるインクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図３】ノズル開口の形状を説明する断面図である。
【図４】インクジェットプリンタの電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】駆動信号を説明する図である。
【図６】第１実施形態におけるマイクロドット駆動パルスを説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、インク滴の吐出過程を説明する図である。
【図８】第１実施形態におけるノズルプレートからのインク滴の飛翔距離とインク滴の飛翔速度との関係を説明する図である。
【図９】第２実施形態におけるマイクロドット駆動パルスを説明する図である。
【図１０】第２実施形態におけるノズルプレートからのインク滴の飛翔距離とインク滴の飛翔速度との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
２ インクジェット式記録ヘッド
３ ノズル開口
４ キャリッジ
５ ガイド部材
６ 駆動プーリ
７ 遊転プーリ
８ タイミングベルト
９ パルスモータ
１０ 記録紙
１１ インクカートリッジ
１２ 紙送りローラ
１４ ケース
１５ 流路ユニット
１６ 振動子ユニット
１７ 収容空部
１８ 流路形成基板
１９ ノズルプレート
２０ 振動板
２１ 共通インク室
２２ インク供給口
２３ 圧力室
２４ テーパー空部
２５ ストレート空部
２６ 支持基板
２７ 弾性体膜
２８ アイランド部
３１ 圧電振動子
３２ 固定板
３３ 圧電体
３４ 電極
３７ プリンタコントローラ
３８ プリントエンジン
３９ 外部インターフェース
４０ ＲＡＭ
４１ ＲＯＭ
４２ 制御部
４３ 発振回路
４４ 駆動信号発生回路
４５ 内部インターフェース
４６ 紙送りモータ
５０ 第１シフトレジスタ
５１ 第２シフトレジスタ
５２ 第１ラッチ回路
５３ 第２ラッチ回路
５４ デコーダ
５５ 制御ロジック
５６ レベルシフタ
５７ スイッチ回路Patent application title: Driving method of ink jet recording head, and ink jet recording apparatus
[Claim of claim]
1. A microdot comprising a main ink droplet from the nozzle opening and a satellite ink droplet ejected accompanying the main ink droplet from the nozzle opening by fluctuating the pressure in the pressure chamber communicated with the nozzle opening. A method of driving an ink jet recording head which ejects ink droplets, comprising:
By depressurizing the pressure chamber so as to locally draw in the central portion of the meniscus, and pressurizing the pressure chamber while the locally drawn meniscus is moving in the ejection direction,A method of driving an ink jet recording head, wherein the pressure in the pressure chamber is varied such that satellite ink droplets in an amount larger than the ink amount of the main ink droplets are contained in the micro dot ink droplets ejected.
2. A microdot comprising a main ink droplet from the nozzle opening and a satellite ink droplet ejected accompanying the main ink droplet from the nozzle opening by fluctuating the pressure in the pressure chamber communicated with the nozzle opening. A method of driving an ink jet recording head which ejects ink droplets, comprising:
By making the pressing force of the pressure chamber at the separation timing of the satellite ink droplet stronger than the pressing force of the pressure chamber at the separation timing of the main ink droplet,Main ink in discharged micro dot ink dropletsDropA method of driving an ink jet recording head, wherein the pressure in the pressure chamber is varied so as to include satellite ink droplets having a high flying speed.
3. A recording head having a pressure chamber in communication with a nozzle opening and a pressure generating element for pressurizing and decompressing ink in the pressure chamber, and drive signal generating means for generating a series of drive signals having drive pulses. In an ink jet recording apparatus in which a pressure generating element is operated by supplying a driving pulse to eject ink droplets from a nozzle opening,
The drive signal generating means generates a microdot drive pulse for discharging a microdot ink droplet consisting of a main ink droplet and a satellite ink droplet ejected along with the main ink droplet,
The micro dot drive pulseA retraction element for locally retracting the central part of the meniscus by the pressure reduction in the pressure chamber, and an extrusion element for pressurizing the pressure chamber at the timing when the central part of the meniscus retracted by the retraction element moves in the discharge direction by repulsion By including the configuration,The satellite ink droplets in an amount larger than that of the main ink droplets are contained in the ejected micro dot ink dropletsWestAn ink jet recording apparatus characterized by
[Claim 4]A recording head having a pressure chamber in communication with a nozzle opening and a pressure generating element for pressurizing and decompressing ink in the pressure chamber, and drive signal generating means for generating a series of drive signals having a drive pulse In an ink jet recording apparatus in which a pressure generating element is operated to eject ink droplets from a nozzle opening,
The drive signal generation means generates a microdot drive pulse for discharging microdot ink droplets consisting of a main ink droplet and a satellite ink droplet ejected along with the main ink droplet,
The micro dot drive pulse is supplied at the separation timing of the main ink droplet to pressurize the pressure chamber, and the second pressurization element supplied at the satellite ink droplet separation timing to pressurize the pressure chamber. Including
By setting the pressure of the pressure chamber by the second pressure element to be stronger than the pressure of the pressure chamber by the first pressure element, the amount of ink of the main ink droplet in the ejected micro dot ink droplet is set. An ink jet recording apparatus characterized in that a large amount of satellite ink droplets are included.
5. A recording head having a pressure chamber communicated with a nozzle opening and a pressure generating element for pressurizing and decompressing ink in the pressure chamber, and drive signal generating means for generating a series of drive signals having drive pulses. In an ink jet recording apparatus in which a pressure generating element is operated by supplying a driving pulse to eject ink droplets from a nozzle opening,
The drive signal generation means generates a microdot drive pulse for discharging microdot ink droplets consisting of a main ink droplet and a satellite ink droplet ejected along with the main ink droplet,
The micro dot drive pulseAnd a second pressurizing element supplied at the separation timing of the main ink droplet to pressurize the pressure chamber, and a second pressurizing element supplied at the separation timing of the satellite ink droplet to pressurize the pressure chamber.
By setting the pressure of the pressure chamber by the second pressure element to be stronger than the pressure of the pressure chamber by the first pressure element,Main ink in discharged micro dot ink dropletsDropAn ink jet recording apparatus characterized in that satellite ink droplets having a high flying speed are set to be included.
6. The electric potential gradient of the second pressure element is made steeper than the electric potential gradient of the first pressure element.4 or claim 5The ink jet recording apparatus described in the above.
Detailed Description of the Invention
[0001]
Field of the Invention
The present invention relates to a driving method of an ink jet recording head capable of ejecting ink droplets, and an ink jet recording apparatus for recording an image, characters, etc. on a recording medium by the ink jet recording head, and in particular, forming microdots The present invention relates to an apparatus for ejecting a very small amount of micro dot ink droplets to be obtained.
[0002]
[Prior Art]
Printers and plotters are well known as typical ink jet recording apparatuses (hereinafter simply referred to as recording apparatuses). In this recording apparatus, the dot diameter, that is, the resolution on the recording sheet is determined by the amount of ink droplets ejected from the ink jet recording head, and therefore the amount of ink droplets ejected is important. For this reason, there has been proposed a recording apparatus provided with a recording head that ejects different amounts of ink droplets from the same nozzle opening. The recording head has a pressure generating element for causing pressure fluctuation in the ink in the pressure chamber, and supplies a plurality of types of drive pulses having different potential change patterns to the pressure generating element to obtain different amounts of Eject ink droplets.
[0003]
The microdot drive pulse of the conventional example, that is, the drive pulse for discharging a very small amount of microdot ink droplets corresponding to the microdot, includes a pressure reducing element for greatly reducing the pressure in the pressure chamber and a pressure chamber by the pressure reducing element. And an extrusion element for pressurizing the pressure chamber to eject the ink droplet. In this microdot drive pulse, the central portion of the meniscus (the free surface of the ink exposed at the nozzle opening) is grown in a columnar shape by the supply of the decompression element and the decompression hold element, and the columnar portion is extruded by the supply of the extrusion element. The ink is ejected as an ink droplet.
[0004]
When driven by such a micro dot drive pulse, the ink droplet is divided into a main ink droplet that separates and flies from the tip of the ink column and a satellite ink droplet that flies accompanying the main ink droplet. The satellite ink droplets have a slower flight speed and a smaller amount of ink than the main ink droplets. For example, assuming that the main ink droplet is about 7 m / s for the flight speed, the satellite ink droplet is about 4 m / s. Also, the amount of satellite ink droplets is about 2/3 of that of the main ink droplets.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the recent recording apparatus, further improvement of the image quality is required, and in order to meet this requirement, it is necessary to further reduce the amount of ink droplets. However, when ink droplets are ejected by the microdot drive pulse of the conventional example, the amount of satellite ink droplets is extremely reduced. For example, if an ink droplet of about 1.5 pL is ejected, the amount of satellite ink droplets will be 0.5 pL.
[0006]
As a result, the satellite ink droplets are greatly affected by the viscous drag of air, and the flight speed is greatly reduced until they land on the recording paper. On the other hand, the main ink droplet generally has a smaller amount of ink drop than the satellite ink droplet because the amount of ink is larger than that of the satellite ink droplet. For this reason, at the time of landing on the recording paper, the difference between the flight speeds of the main ink droplet and the satellite ink droplet further spreads. Since the ink droplets are ejected while moving the recording head, the landing positions of the main ink droplets and the satellite ink droplets deviate from each other due to the difference in the flying speed, and the image quality is deteriorated. A problem arises.
[0007]
Furthermore, if the satellite ink droplets can not reach the recording paper, they may float as ink mist. If the ink mist adheres to the inside of the case or the nozzle plate of the recording head, it causes the flying of ink droplets or causes the inside of the apparatus to be contaminated, thereby deteriorating the reliability of the apparatus.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to improve the image quality by aligning the landing positions of the main ink droplet and the satellite ink droplet in the micro dot ink droplet. Another object of the present invention is to prevent the formation of satellite ink droplets into mists.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the pressure in the pressure chamber communicated with the nozzle opening is varied, and the pressure fluctuation in the pressure chamber accompanies the main ink droplet from the nozzle opening and the main ink droplet. A driving method of an ink jet recording head which ejects micro dot ink droplets consisting of satellite ink droplets to be ejected.
By depressurizing the pressure chamber so as to locally draw in the central portion of the meniscus, and pressurizing the pressure chamber while the locally drawn meniscus is moving in the ejection direction,A method of driving an ink jet recording head is characterized in that the pressure in the pressure chamber is varied so that satellite ink droplets in an amount larger than the ink amount of the main ink droplets are contained in the ejected micro dot ink droplets. .
[0010]
Here, "includes satellite ink droplets" means that when there are a plurality of satellite ink droplets, the amount of ink of at least one satellite ink droplet among these satellite ink droplets is larger than that of the main ink droplet. It is a concept that means including. Of course, the case where micro dot ink droplets are formed from one main ink droplet and one satellite ink droplet is also included in this concept.
[0011]
Claim 2In the invention described in the above, the pressure in the pressure chamber communicated with the nozzle opening is varied, and the pressure fluctuation in the pressure chamber causes the micro ink to consist of the main ink droplet from the nozzle opening and the satellite ink droplet ejected accompanying the main ink droplet. A method of driving an ink jet recording head for ejecting dot ink droplets, comprising:
By making the pressing force of the pressure chamber at the separation timing of the satellite ink droplet stronger than the pressing force of the pressure chamber at the separation timing of the main ink droplet,Main ink in discharged micro dot ink dropletsDropA method of driving an ink jet recording head is characterized in that the pressure in the pressure chamber is varied so as to include satellite ink droplets having a high flying speed.
[0012]
Claim 3The invention described in the foregoing includes a recording head having a pressure chamber communicated with a nozzle opening and a pressure generating element for pressurizing and decompressing ink in the pressure chamber, and drive signal generating means for generating a series of drive signals having drive pulses. In an ink jet recording apparatus in which a pressure generating element is operated by the supply of a drive pulse to eject ink droplets from a nozzle opening,
The drive signal generating means generates a microdot drive pulse for discharging a microdot ink droplet consisting of a main ink droplet and a satellite ink droplet ejected along with the main ink droplet,
The micro dot drive pulseA retraction element for locally retracting the central part of the meniscus by the pressure reduction in the pressure chamber, and an extrusion element for pressurizing the pressure chamber at the timing when the central part of the meniscus retracted by the retraction element moves in the discharge direction by repulsion By including the configuration,The satellite ink droplets in an amount larger than that of the main ink droplets are contained in the ejected micro dot ink dropletsWestIt is an ink jet recording apparatus characterized in that
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a pressure chamber in communication with the nozzle opening and a pressure chamber in the pressure chamber. A recording head having a pressure generating element for pressurizing and depressing the ink, and drive signal generating means for generating a series of driving signals having a driving pulse, and the pressure generating element is operated by supplying the driving pulse to drop ink droplets from the nozzle opening Ink jet recording apparatus that discharges
The drive signal generation means generates a microdot drive pulse for discharging microdot ink droplets consisting of a main ink droplet and a satellite ink droplet ejected along with the main ink droplet,
The micro dot drive pulse is supplied at the separation timing of the main ink droplet to pressurize the pressure chamber, and the second pressurization element supplied at the satellite ink droplet separation timing to pressurize the pressure chamber. Including
By setting the pressure of the pressure chamber by the second pressure element to be stronger than the pressure of the pressure chamber by the first pressure element, the amount of ink of the main ink droplet in the ejected micro dot ink droplet is set. It is an ink jet recording apparatus characterized in that a large amount of satellite ink droplets are included.
[0014]
Claim 5The invention described in the foregoing includes a recording head having a pressure chamber communicated with a nozzle opening and a pressure generating element for pressurizing and decompressing ink in the pressure chamber, and drive signal generating means for generating a series of drive signals having drive pulses. In an ink jet recording apparatus in which a pressure generating element is operated by the supply of a drive pulse to eject ink droplets from a nozzle opening,
The drive signal generation means generates a microdot drive pulse for discharging microdot ink droplets consisting of a main ink droplet and a satellite ink droplet ejected along with the main ink droplet,
The micro dot drive pulseAnd a second pressurizing element supplied at the separation timing of the main ink droplet to pressurize the pressure chamber, and a second pressurizing element supplied at the separation timing of the satellite ink droplet to pressurize the pressure chamber.
By setting the pressure of the pressure chamber by the second pressure element to be stronger than the pressure of the pressure chamber by the first pressure element,Main ink in discharged micro dot ink dropletsDropThe ink jet recording apparatus is set to include satellite ink droplets having a high flying speed.
[0015]
Claim 6The invention described in claim 6 is characterized in that the potential gradient of the second pressure element is made steeper than the potential gradient of the first pressure element.4 or claim 5The ink jet recording apparatus according to
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. Here, FIG. 1 is a perspective view of an ink jet printer 1 which is a typical ink jet recording apparatus, FIG. 2 is a cross sectional view showing the ink jet recording head 2, FIG. 3 is a cross sectional view of a nozzle opening 3, and FIG. FIG. 2 is a block diagram for explaining an electrical configuration of 1;
[0017]
In the inkjet printer 1 (hereinafter referred to as the printer 1), the carriage 4 is movably attached to the guide member 5, and the carriage 4 is a timing belt stretched between the drive pulley 6 and the idle pulley 7. Connected to eight. The drive pulley 6 is joined to the rotation shaft of the pulse motor 9, and the carriage 4 is moved in the width direction (main scanning direction) of the recording paper 10 by the drive of the pulse motor 9.
[0018]
An ink jet recording head 2 (hereinafter referred to as the recording head 2) is attached to the surface (lower surface) of the carriage 4 facing the recording paper 10. The recording head 2 discharges the ink supplied from the ink cartridge 11 as an ink droplet from the nozzle opening 3 (see FIG. 3). Therefore, at the time of recording, the printer 1 discharges ink droplets from the recording head 2 in synchronization with the movement of the carriage 4 in the main scanning direction, and rotates the paper feed roller 12 in conjunction with the reciprocating movement of the carriage 4 to record The paper 10 is moved in the paper feeding direction. As a result, an image, characters, and the like based on the print data are recorded on the recording paper 10.
[0019]
As shown in FIG. 2, the recording head 2 includes a case 14, a flow path unit 15, and a vibrator unit 16. The flow path unit 15 is joined to the tip end surface of the case 14. It is constituted by accommodating and fixing.
[0020]
The case 14 is in the form of a box in which an accommodation space 17 for accommodating and fixing the transducer unit 16 is formed inside, and is formed of, for example, a resin. The housing space 17 is formed in series from the opening on the side of the joint surface with the flow path unit 15 to the opposite side.
[0021]
The flow path unit 15 has a structure in which the nozzle plate 19 is bonded to one surface of the flow path forming substrate 18 and the diaphragm 20 is bonded to the other surface of the flow path forming substrate 18. The flow path forming substrate 18 is a plate-like member in which an ink flow path including the common ink chamber 21, the ink supply port 22, and the pressure chamber 23 is formed. The pressure chamber 23 is formed as a chamber elongated in the direction orthogonal to the direction in which the nozzle openings 3 are arranged (the nozzle row direction), and the ink supply port 22 communicates between the pressure chamber 23 and the common ink chamber 21. It is formed as a narrow portion with a narrow flow path width. The common ink chamber 21 is a chamber for supplying the ink stored in the ink cartridge 11 to the pressure chambers 23.
[0022]
In the nozzle plate 19, a plurality of (for example, 96) nozzle openings 3 are opened in a row at a pitch corresponding to the dot formation density. The nozzle opening 3 is a substantially funnel-shaped hollow portion penetrating the nozzle plate 19 in the plate thickness direction as shown in FIG. That is, the nozzle opening 3 is a truncated cone-shaped tapered hollow portion (expanded hollow portion) 24 whose diameter is increased from the small diameter portion located midway of the plate thickness of the nozzle plate 19 to the pressure chamber 23 side; A series of hollow sections consisting of a cylindrical straight hollow section (same diameter section) 25 provided continuously to the small diameter section of the above. The tapered hollow portion 24 is provided on the inner side which is the pressure chamber 23 side, and the straight hollow portion 25 is provided on the outer side which is the ink discharge side.
[0023]
The diaphragm 20 has a double structure in which a resin elastic film 27 such as PPS (polyphenylene sulfide) film is laminated on a support plate 26 made of stainless steel, and a portion corresponding to each pressure chamber 23 is a stainless steel plate Are annularly etched to form an island 28 in the ring. The island portion 28 and the elastic film 27 around the island portion constitute a diaphragm portion. The diaphragm portion is deformed by the operation of the piezoelectric vibrator 31 of the vibrator unit 16 to change the volume of the pressure chamber 23.
[0024]
The vibrator unit 16 includes a piezoelectric vibrator group in which a plurality of piezoelectric vibrators 31 are arranged in a row, a fixing plate 32 for supporting the piezoelectric vibrator 31, and the like. The piezoelectric vibrator group is manufactured by processing a vibrator substrate in which the piezoelectric members 33 and the electrodes 34 are alternately stacked in a comb shape. The fixing plate 32 is bonded to the base end portion of the comb-like vibrator by adhesion or the like. The vibrator unit 16 is inserted into the housing space 17 with the end of the piezoelectric vibrator 31 facing the opening, and is fixed by bonding the fixing plate 32 to the inner wall of the housing space 17. In this accommodated state, each tip surface of the piezoelectric vibrator 31 is in contact with and fixed to the corresponding island portion 28 of the diaphragm 20. Therefore, when the piezoelectric vibrator 31 expands, the diaphragm portion is pushed toward the pressure chamber 23 and the pressure chamber 23 contracts. On the other hand, when the piezoelectric vibrator 31 contracts, the diaphragm portion is pulled to the opposite side to the pressure chamber 23, and the pressure chamber 23 expands.
[0025]
The piezoelectric vibrator 31 is a type of pressure generating element of the present invention, and is also a type of electromechanical transducer. The illustrated piezoelectric vibrator 31 is a piezoelectric vibrator 31 of a longitudinal vibration mode that expands and contracts in the element longitudinal direction orthogonal to the stacking direction by applying a potential difference between the electrodes 34 and 34. That is, the electrode 34 includes the common electrode 34a set to the reference potential and the drive electrode 34b set to the potential of the drive signal to be described later, and both of them correspond to the potential difference between the common electrode 34a and the drive electrode 34b. The piezoelectric body 33 sandwiched between the electrodes 34a and 34b is deformed, and the piezoelectric vibrator 31 expands and contracts. The above reference potential can be set to any potential, but in the present embodiment, it is set to the GND potential. Therefore, the piezoelectric vibrator 31 expands as the drive potential approaches the GND potential, and contracts as the drive potential becomes higher than the GND potential. Therefore, the volume of the pressure chamber 23 contracts as the drive potential approaches the GND potential, and expands as the drive potential rises above the GND potential.
[0026]
Thus, in the illustrated recording head 2, the volume of the pressure chamber 23 can be varied by controlling the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 31. That is, the ink pressure in the pressure chamber 23 can be varied. For example, the ink pressure can be lowered by expanding the pressure chamber 23, and conversely, the ink pressure can be increased by contracting the pressure chamber 23. In addition, the ink pressure can be largely changed by rapidly changing the drive potential, and the volume of the pressure chamber 23 can be changed while suppressing the fluctuation of the ink pressure by gently changing the drive potential. Then, by controlling the pressure fluctuation of the ink in the pressure chamber 23, it is possible to eject the ink droplet from the nozzle opening 3.
[0027]
Next, the electrical configuration of the printer 1 will be described. As shown in FIG. 4, the printer 1 includes a printer controller 37 and a print engine 38.
[0028]
The printer controller 37 includes an interface 39 (hereinafter referred to as an external I / F 39) for receiving print data and the like from a host computer etc. (not shown), a RAM 40 for storing various data, etc., and routines and the like for various data processing. ROM 41 stored, control unit 42 comprising a CPU, etc., oscillation circuit 43 generating clock signal (CK), drive signal generation circuit 44 generating drive signal (COM) to be supplied to recording head 2, dot pattern An interface 45 (hereinafter referred to as an internal I / F 45) for transmitting print data (SI) expanded to data, a drive signal and the like to the print engine 38 is provided.
[0029]
The external I / F 39 receives, for example, print data including one or more data of a character code, a graphic function, and image data from a host computer or the like. Also, the external I / F 39 outputs a busy signal (BUSY), an acknowledge signal (ACK) or the like to the host computer.
[0030]
The RAM 40 is used as a reception buffer, an intermediate buffer, an output buffer, a work memory (not shown), and the like. Print data from the host computer received by the external I / F 39 is temporarily stored in the reception buffer. The intermediate buffer stores intermediate code data converted into an intermediate code by the control unit 42. In the output buffer, print data (dot pattern data) for each dot is expanded. The ROM 41 stores various control routines executed by the control unit 42, font data and graphic functions, various procedures, and the like.
[0031]
The control unit 42 reads out the print data in the reception buffer, converts it into an intermediate code, and stores the intermediate code data in the intermediate buffer. Further, the control unit 42 analyzes the intermediate code data read from the intermediate buffer, and develops the intermediate code data into the above-mentioned print data with reference to font data and graphic functions in the ROM 41 and the like. This print data is composed of, for example, 2-bit gradation information. The expanded print data is stored in the output buffer, and when print data corresponding to one line of the recording head 2 is obtained, the print data (SI) for one line is transmitted via the internal I / F 45. Serial transmission to the recording head 2 is performed. When one line of print data is sent from the output buffer, the contents of the intermediate buffer are erased and conversion for the next intermediate code is performed. The control unit 42 also supplies a latch signal (LAT) and a channel signal (CH) to the recording head 2 through the internal I / F 45. These latch signals and channel signals define the supply start timing of each pulse signal that constitutes a drive signal described later.
[0032]
The drive signal generation circuit 44 is a kind of drive signal generation means in the present invention, and generates a series of drive signals including drive pulses composed of a plurality of waveform elements. The drive signal generation circuit 44 may be configured to generate a waveform signal of a desired shape by mounting a CPU or the like, or may be configured to generate a waveform signal of a desired shape by an analog circuit. The drive signal will be described in detail later.
[0033]
The print engine 38 includes an electric drive system of the recording head 2, a pulse motor 9 for moving the carriage 4, and a paper feed motor 46 for rotating the paper feed roller 12.
[0034]
The electric drive system of the recording head 2 comprises a shift register circuit comprising a first shift register 50 and a second shift register 51, a latch circuit comprising a first latch circuit 52 and a second latch circuit 53, a decoder 54, and control. The logic 55, the level shifter 56, the switch circuit 57, and the piezoelectric vibrator 31 are provided. The shift registers 50 and 51, the latch circuits 52 and 53, the decoder 54, the switch circuit 57, and the piezoelectric vibrator 31 are respectively provided in a plurality corresponding to the nozzle openings 3 of the recording head 2. Then, the recording head 2 discharges the ink droplet based on the print data (gradation information) from the printer controller 37.
[0035]
That is, the print data (SI) from the printer controller 37 is serially transmitted from the internal I / F 45 to the first shift register 50 and the second shift register 51 in synchronization with the clock signal (CK) from the oscillation circuit 43. . The print data from the printer controller 37 is 2-bit data as described above, and represents four gradations of non-recording, micro dots, middle dots, and large dots. In the present embodiment, non-recording is gradation information (00), microdots are gradation information (01), middle dots are gradation information (10), and large dots are gradation information ( 11).
[0036]
The print data is set for each dot, that is, for each nozzle opening 3. Then, data of lower bits (bit 0) of all the nozzle openings 3... Is input to the first shift register 50, and data of upper bits (bit 1) of all the nozzle openings 3. Be done. A first latch circuit 52 is electrically connected to the first shift register 50, and a second latch circuit 53 is electrically connected to the second shift register 51. When the latch signal (LAT) from the printer controller 37 is input to the latch circuits 52 and 53, the first latch circuit 52 latches the lower bit data of the print data, and the second latch circuit 53 prints the print data. Latch the upper bits of
[0037]
The print data latched by the latch circuits 52 and 53 is input to the decoder 54. The decoder 54 translates 2-bit print data (gradation information) to generate pulse selection data. The pulse selection data is composed of a plurality of bits, and each bit corresponds to each pulse signal constituting the drive signal (COM). Then, the supply or non-supply of the pulse signal to the piezoelectric vibrator 31 is selected according to the content [for example, (0), (1)] of each bit.
[0038]
The decoder 54 also receives a timing signal from the control logic 55. The control logic 55 generates a timing signal each time a latch signal (LAT) or a channel signal (CH) is received. The pulse selection data translated by the decoder 54 is input to the level shifter 56 in order from the upper bit side, each time the timing defined by the timing signal comes.
[0039]
The level shifter 56 functions as a voltage amplifier, and when the pulse selection data is “1”, outputs an electric signal boosted to a voltage capable of driving the switch circuit 57, for example, a voltage of about several tens of volts. The pulse selection data “1” boosted by the level shifter 56 is supplied to the switch circuit 57.
[0040]
The switch circuit 57 selectively supplies drive pulses included in the drive signal to the piezoelectric vibrator 31 based on pulse selection data generated by translating print data. That is, the drive signal from the drive signal generation circuit 44 is supplied to the input side of the switch circuit 57, and the piezoelectric vibrator 31 is connected to the output side. Then, while the pulse selection data applied to the switch circuit 57 is “1”, the switch circuit 57 is in a connected state and a drive signal is supplied to the piezoelectric vibrator 31, and the piezoelectric vibrator 31 is responsive to the drive signal. (Ie, the potential level of the drive electrode 34b) changes. On the other hand, while the pulse selection data applied to the switch circuit 57 is “0”, the level shifter 56 does not output an electrical signal for operating the switch circuit 57. For this reason, the switch circuit 57 is in the disconnected state, and the drive signal is not supplied to the piezoelectric vibrator 31. In the period in which the pulse selection data is "0", the potential level of the piezoelectric vibrator 31 maintains the potential level immediately before the pulse selection data is switched to "0".
[0041]
Next, the drive signal COM generated by the drive signal generation circuit 44 described above and the supply of drive pulses constituting the drive signal COM will be described.
[0042]
The drive signal COM generated by the drive signal generation circuit 44 is a signal in which a plurality of types of drive pulses having different amounts of ink are connected in series. For example, as shown in FIG. 5, the drive signal COM includes a micro-vibration pulse DP1 for micro-vibrating the meniscus and a micro-dot drive for generating ink droplets of micro dots from the nozzle opening 3 after the micro-vibration pulse DP1. It includes a pulse DP2 and a middle dot drive pulse DP3 for discharging ink droplets of middle dots from the nozzle opening 3. The drive signal generation circuit 44 repeatedly generates these drive pulses DP1, DP2, and DP3 every printing cycle T.
[0043]
With this drive signal COM, only the micro-vibration pulse DP1 is selected and supplied to the piezoelectric vibrator 31 when ink droplets are not ejected, and only the microdot drive pulse DP2 is supplied to the piezoelectric vibrator 31 when microdots are recorded. Do. Also, when recording the middle dot, only the middle dot drive pulse DP3 is supplied to the piezoelectric vibrator 31 and when the large dot is recorded, the micro dot drive pulse DP2 and the middle dot drive pulse DP3 are supplied to the piezoelectric vibrator 31. Do.
[0044]
That is, the decoder 54 generates pulse selection data (100) by translating non-recording gradation information (00) and translates microdot gradation information (01) into pulse selection data (010). Generate Further, the pulse selection data (001) is generated by translating the gradation information (10) of the middle dot, and the pulse selection data (011) is generated by translating the gradation information (11) of the large dot. Then, the decoder 54 inputs each bit of pulse selection data to the level shifter 56 in synchronization with the supply start timing of each of the drive pulses DP1 to DP3.
[0045]
Next, the microdot drive pulse DP2 will be described in detail with reference to FIG. When the recording head 2 is driven by the microdot drive pulse DP2, as shown in FIG. 7, the central portion M1 of the meniscus M is raised in a columnar shape, the main ink droplet separates from the tip portion of the ink column and flies. The satellite ink droplets separate from the rest of the ink column and fly as follows. That is, the satellite ink droplets fly along with the main ink droplets. The waveform shape of the microdot drive pulse DP2 is set so that the ink amount of the satellite ink droplet is larger than the ink amount of the main ink droplet.
[0046]
That is, the micro dot drive pulse DP2 includes a first charging element P1 functioning as a first lead-in element, a second charging element P2 functioning as a second lead-in element, and a first hold element P3 functioning as a lead-in hold element. A first discharge element P4 that functions as an extrusion element, a second hold element P5 that functions as an extrusion hold element, and a second discharge element P6 that functions as a pressure element are configured as a series of signals connected in order .
[0047]
The first charging element P1 is an element that raises the potential from the lowest potential VL to the intermediate potential VM with a relatively gentle rising slope θ1. When the first charging element P1 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the volume of the pressure chamber 23 expands relatively slowly from the minimum volume defined by the minimum potential VL to the intermediate volume defined by the intermediate potential VM, The ink pressure in the pressure chamber 23 is gradually reduced.
[0048]
With this gentle pressure reduction, the meniscus changes from the steady state shown in FIG. 7A to the first pressure reduction state shown in FIG. 7B. Here, the steady state is a state in which the pressure fluctuation in the pressure chamber 23 is extremely small, and the meniscus M is located in the vicinity of the nozzle surface (the outer surface of the nozzle plate 19). In this steady state, the meniscus M is slightly recessed toward the pressure chamber 23 with a moderate curvature. In the first pressure reduction state, the meniscus M is drawn to the pressure chamber 23 side halfway of the nozzle opening 3. In this embodiment, the meniscus M is drawn to the middle of the tapered hollow portion 24.
[0049]
Then, the gradient θ1 of the first charging element P1, that is, the expansion speed of the pressure chamber 23 accompanying the supply of the first charging element P1 is a slope (expansion speed) that can maintain the curved shape of the meniscus M in the steady state. It is set. This is because, in the process of transitioning from the steady state to the first pressure reduction state, the meniscus M is pulled in while maintaining the curved shape. As described above, when the meniscus M is drawn to the middle of the tapered hollow portion 24, the inner diameter of the nozzle opening 3 is enlarged, and the amount of ink filling the inside of the nozzle opening 3 is also reduced. As a result, the inertance on the nozzle opening 3 side can be lowered. Therefore, the responsiveness of the meniscus M to the pressure fluctuation of the ink in the pressure chamber 23 can be enhanced.
[0050]
The second charging element P2 is an element that raises the potential from the intermediate potential VM to the maximum potential VH at a rising slope θ2. When the second charging element P2 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the volume of the pressure chamber 23 is rapidly expanded from the intermediate volume defined by the intermediate potential VM to the maximum volume defined by the maximum potential VH. The ink pressure in 23 is also rapidly depressurized.
[0051]
With the rapid pressure reduction, the meniscus M changes from the first pressure reduction state shown in FIG. 7B to the second pressure reduction state shown in FIG. 7C. Here, the second pressure reduction state is a state in which the meniscus M drawn into the pressure chamber 23 in the first pressure reduction step is further drawn.
[0052]
Here, the gradient θ2 of the second charging element P2, that is, the expansion speed of the pressure chamber 23 accompanying the supply of the second charging element P2, is set steeper than the slope (speed) of the first charging element P1. Preferably, it is set to the maximum slope (speed) that can be controlled. This is because the central portion M1 of the meniscus M is locally drawn to the pressure chamber 23 side.
[0053]
That is, when the second charging element P2 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the ink pressure in the pressure chamber 23 drops sharply. At this time, since the responsiveness of the meniscus M to pressure fluctuation in the pressure chamber 23 is enhanced by the first pressure reduction step, as shown in FIG. 7C, the central portion M1 of the meniscus M is locally drawn. It will be That is, in the central portion M1 of the meniscus M, a local concave portion having a curvature larger than that of the peripheral portion is generated.
[0054]
The first hold element P3 is an element that maintains the immediately preceding potential, that is, the maximum potential VH which is the termination potential of the second charging element, for a predetermined time. When the first hold element P3 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the contraction of the piezoelectric vibrator 31 is stopped, and the expansion of the pressure chamber 23 is also stopped. That is, the pressure chamber 23 maintains its maximum volume. During the supply period of the first hold element P3, the local concave portion drawn largely to the pressure chamber 23 side in the second pressure reduction step is moved in the discharge direction of the ink droplet by the reaction force, that is, the restoring force caused by surface tension. Invert. Thereafter, as shown in FIG. 7D, the central portion M1 of the meniscus M is in a convex state in which it is raised in the discharge direction by the inertial force.
[0055]
Therefore, the first hold element P3 defines a waiting time for moving the central portion M1 of the meniscus M locally drawn in the second pressure reduction step in the ejection direction by reaction. Then, the central portion M1 of the meniscus M freely vibrates during this waiting time.
[0056]
The first discharge element P4 is an element that causes the pressure chamber 23 to contract by decreasing the potential from the maximum potential VH to the intermediate potential VM with a steep falling gradient θ3. When the first discharge element P4 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the piezoelectric vibrator 31 expands a little, and the pressure chamber 23 contracts rapidly from the maximum volume to the intermediate volume. As a result, the ink pressure in the pressure chamber 23 is increased, and the ink column is pressurized. That is, as shown in FIG. 7E, the central portion M1 of the meniscus M elongated in a columnar shape by the inertia force is pushed in the ink discharge direction by the pressure force caused by the contraction of the pressure chamber 23. As described above, since the pressure chamber 23 is pressurized while the central portion M1 of the meniscus M is moving in the discharge direction by the reaction, the ink pressure from the pressure chamber 23 is added to the reaction, and the ink column is strongly It can be pushed out.
[0057]
The supply start timing of the first discharge element P4 is defined by the supply time of the first hold element P3. Therefore, the ejection timing of the ink column can be optimized depending on how to set the supply time of the first hold element P3.
[0058]
The intermediate potential VM, which is the termination potential of the first discharge element P4, is set to the same potential as the start potential of the second charging element P2 in the present embodiment, but is not limited to this. The start potential of the second charging element P2 and the termination potential of the first discharge element P4 can be set individually.
[0059]
The second hold element P5 is an element that maintains an intermediate potential VM which is a termination potential of the first discharge element P4. When the second hold element P5 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the expansion of the piezoelectric vibrator 31 by the first discharge element P4 stops, and the pressure chamber 23 maintains an intermediate volume. The second discharge element P6 is an element that changes the potential from the intermediate potential VM to the lowest potential VL with a constant falling gradient θ4. When the second discharge element P6 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the piezoelectric vibrator 31 expands and the pressure chamber 23 contracts from the intermediate volume to the minimum volume. The pressure chamber 23 is pressurized by this.
[0060]
During the supply of the second hold element P5 and the second discharge element P6, the above-described ink column extends in the discharge direction of the ink droplet due to the ink pressure from the pressure chamber, the inertial force, and the like. By the extension of the ink column, first, the tip of the ink column is torn off and flies as a main ink droplet. Subsequently, the portion on the tip side of the remaining ink column is torn off from the middle of the column, and the torn portion flies as a satellite ink droplet. As a result, as shown in FIG. 7 (f), the main ink droplet and the satellite ink droplet fly continuously.
After the satellite ink droplet is torn, the central portion M1 of the meniscus M tries to be largely concaved toward the pressure chamber by the broken reaction, but the pressure chamber 23 is pressurized by the supply of the second discharge element P6. Therefore, it is possible to prevent excessive depression of the central portion M1. As a result, the vibration of the meniscus M after ink droplet ejection can be quickly converged.
[0061]
Then, in the microdot drive pulse DP2 in the present embodiment, the pressure in the pressure chamber 23 is reduced by the supply of the second charging element P2 to locally draw in the central portion M1 of the meniscus M, and the locally drawn meniscus M Since the first discharge element P4 is supplied to pressurize the inside of the pressure chamber 23 while pushing the ink column while the central portion M1 of the ink is moving in the discharge direction by the reaction, the ink amount of the satellite ink droplet is It can be larger than the ink amount of the main ink droplet. Here, comparing the flying speed of the main ink droplet (initial velocity) immediately after the ink droplet discharge with the flying velocity of the satellite ink droplet (initial velocity), the main ink droplet is a satellite as in the microdot drive pulse of the conventional example. Faster than ink drops. In short, the amount of ink of the fast initial ink droplet is small, and the amount of ink of the slow satellite ink droplet is large. As a result, the landing positions of the main ink droplet and the satellite ink droplet can be aligned.
[0062]
That is, since the main ink droplet has a high initial velocity but an extremely small amount of ink, the main ink droplet is more affected by the viscosity resistance of air than the satellite ink droplet, and the rate of decrease of the velocity with respect to the flight distance is large. On the other hand, satellite ink droplets are slower at the initial velocity but have a relatively large amount of ink, and thus are less susceptible to the influence of viscous drag of air than main ink droplets, and the rate of decrease in velocity with respect to the flight distance is smaller than that of main ink droplets. Therefore, the difference in velocity between the main ink droplet and the satellite ink droplet at the time of landing on the recording paper 10 can be reduced, and the landing position of the main ink droplet and the landing position of the satellite ink droplet can be closer than in the conventional example. it can.
[0063]
This will be described in detail based on a specific example shown in FIG. Here, FIG. 8 is a view for explaining the relationship between the flying distance of the ink droplet from the nozzle plate 19 and the flying velocity of the ink droplet. In this figure, the solid line shows the relationship between the distance and the velocity of the main ink droplet by the microdot drive pulse DP2 of the present embodiment, and the dotted line shows the relationship between the distance and the velocity of the satellite ink droplet by the microdot drive pulse DP2 of the present embodiment. Show. Further, the alternate long and short dash line indicates the relationship between the distance and the velocity of the main ink droplet by the microdot drive pulse of the conventional example, and the alternate long and two short dashes line indicates the relationship between the distance and the velocity of the satellite ink droplet by the microdot drive pulse of the conventional example. The ink amount of the main ink droplet in the present embodiment is 0.5 pL, and the ink amount of the satellite ink droplet is 1 pL. On the other hand, the ink amount of the main ink droplet in the conventional example is 1 pL, and the ink amount of the satellite ink droplet is 0.5 pL.
[0064]
First, the main ink droplet (solid line) of this embodiment and the main ink droplet (dashed-dotted line) of the conventional example are compared. In the main ink droplet of the conventional example, the initial velocity (the velocity at a distance of 0 mm) is about 7 m / s. And, the longer the flight distance, the lower the speed, but since the amount of ink is 1 pL, the reduction rate of the speed to the distance is relatively low, the speed at a distance of 1 mm is about 5 m / s, and the speed at a distance 2 mm is about The velocity at a distance of 3 mm at 3 m / s is about 1 m / s. On the other hand, the main ink droplet of the present embodiment also has an initial velocity of about 7 m / s, but since the amount of ink is as small as 0.5 pL, the rate of decrease in velocity with respect to distance is relatively large. That is, the velocity at a distance of 1 mm is about 3.8 m / s, the velocity at a distance of 2 mm is about 0.7 m / s, and the velocity is 0 m / s at a distance of 2.25 mm.
[0065]
Next, the satellite ink droplet (dotted line) of this embodiment and the satellite ink droplet (two-dot chain line) of the conventional example are compared. In the satellite ink droplet of the conventional example, the initial velocity is about 4 m / s. In addition, since the amount of ink is as small as 0.5 pL, the rate of decrease in velocity with respect to distance is relatively large. That is, at a distance of 1 mm, the velocity is about 0.7 m / s, and at a distance of 1.25 mm, the velocity is about 0 m / s. On the other hand, the satellite ink droplet of the present embodiment also has an initial velocity of about 4 m / s, but since the amount of ink is 1 pL, which is larger than that of the conventional example, the reduction rate of the velocity with respect to distance is smaller than that of the conventional example. That is, the velocity at a distance of 1 mm is about 2 m / s, and the velocity at a distance of 2 mm is 0 m / s.
[0066]
Here, assuming that the distance from the nozzle plate 19 to the recording paper 10 is 1 mm, while the velocity of the main ink droplet at the landing point is about 5 m / s in the conventional example, the velocity of the satellite ink droplet is about It is 0.7 m / s. Since the velocity difference between the two ink droplets is large as described above, it takes a relatively long time from the landing of the main ink droplet to the landing of the satellite ink droplet. Then, since the ink droplets are ejected while the recording head 2 is moving, the deviation of the landing positions of both ink droplets becomes large. On the other hand, in the present embodiment, the velocity of the main ink droplet at the landing point is about 3.8 m / s, the velocity of the satellite ink droplet is about 2 m / s, and the velocity difference is smaller than that of the conventional example. For this reason, the main ink droplet and the satellite ink droplet continue to land, and the deviation of the landing position can be reduced.
[0067]
Also, assuming that the distance from the nozzle plate 19 to the recording paper 10 is 1.5 mm, in the conventional example, the velocity of the satellite ink droplet is 0 m / s before landing on the recording paper 10, so the ink There is a risk that the droplets will mist and float in the air. On the other hand, in the present embodiment, since the velocity of the main ink droplet at the landing point is about 3.3 m / s and the velocity of the satellite ink droplet is about 1 m / s, it can be landed on the recording paper 10 reliably. It is possible to prevent the formation of mist.
[0068]
As described above, in the microdot drive pulse DP2 of this embodiment, the potential difference and the supply time (that is, the waveform shape) of each element are set such that the ink amount of the satellite ink droplet is larger than the ink amount of the main ink droplet. Therefore, even when a very small amount of micro dot ink droplets are ejected, the landing positions of the main ink droplets and the satellite ink droplets can be aligned, and image quality can be improved. In addition, it is possible to prevent the formation of mist of ink droplets, and to improve the reliability of the apparatus.
[0069]
By the way, in the first embodiment described above, the landing positions of the main ink droplet and the satellite ink droplet are aligned or misting is prevented by making the ink amount of the satellite ink droplet larger than the ink amount of the main ink droplet. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the flight speed of the satellite ink droplet may be set higher than the flight speed of the main ink droplet. Hereinafter, a second embodiment configured as described above will be described.
[0070]
The difference between the second embodiment and the first embodiment is the waveform shape of the microdot drive pulse. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0071]
The microdot drive pulse of this embodiment has a waveform shown in FIG. When the recording head 2 is driven by the micro dot drive pulse DP2 ', the main ink droplet separates from the tip of the ink column and flies, and then the satellite ink droplet separates from the remaining part of the ink column and flies. And in this micro dot drive pulse DP2 ', the flight speed of the satellite ink droplet is made higher than the flight speed of the main ink droplet by increasing the pressing force of the pressure chamber 23 at the timing when the satellite ink droplet tears from the ink column. There is.
[0072]
That is, the microdot drive pulse DP2 'includes a charging element P11 functioning as a pull-in element, a first hold element P12 functioning as a pull-in hold element, a first discharge element P13 functioning as an extrusion element, and an extrusion hold element It is configured as a series of signals in which a second hold element P14 that functions, a second discharge element P15 that functions as a first pressure element, and a third discharge element P16 that functions as a second pressure element are sequentially connected. .
[0073]
The first charging element P11 raises the potential from the lowest potential (reference potential) VL to the maximum potential VH at a rising slope θ11. When the first charging element P11 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the pressure chamber 23 rapidly expands from the minimum volume defined by the minimum potential VL to the maximum volume defined by the maximum potential VH. With this expansion, the pressure in the pressure chamber 23 is rapidly reduced, and the meniscus is drawn from the steady state toward the pressure chamber 23. At this time, the central portion of the meniscus is drawn larger than the peripheral portion due to the rapid pressure reduction.
[0074]
The first hold element P12 is an element that maintains the maximum potential VH which is the immediately preceding potential for a predetermined time. The pressure chamber 23 maintains its maximum volume during the period in which the first hold element P12 is supplied to the piezoelectric vibrator 31. For this reason, during the supply period of the first hold element P12, the central part of the meniscus moves in the ink droplet ejection direction by reaction, and the central part is in a state of being raised more than the peripheral part.
[0075]
The first discharge element P13 lowers the potential from the maximum potential VH to the first discharge potential VM1 with a steep falling slope θ12. When the first discharge element P13 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the pressure chamber 23 contracts from the volume defined by the maximum potential VH to the volume defined by the first discharge potential VM1. Along with this contraction, the inside of the pressure chamber 23 is pressurized, and the central portion of the meniscus rising in the ink droplet ejection direction is further pressurized. Thereby, the central portion of the meniscus extends in a columnar shape.
[0076]
The second hold element P14 is an element that maintains the first discharge potential VM1, which is the termination potential of the first discharge element P13, for a predetermined time. When the second hold element P14 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the contraction operation of the pressure chamber 23 by the first discharge element P13 is stopped. At this time, the central portion of the meniscus extends in an elongated columnar shape in the ink discharge direction by the inertial force.
[0077]
The second discharge element P15 lowers the potential from the first discharge potential VM1 to the second discharge potential VM2 at a falling slope θ13. When the second discharge element P15 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the pressure chamber 23 extends from the first intermediate volume defined by the first discharge potential VM1 to the second intermediate volume defined by the second discharge potential VM2. To contract. Along with this, the ink in the pressure chamber 23 is also pressurized. The supply timing of the second discharge element P15 is adjusted to the timing at which the main ink droplet separates from the ink column. Therefore, with the supply of the second discharge element P15, the tip of the ink column is torn off, and the torn part flies as a main ink droplet.
[0078]
The third discharge element P16 causes the pressure chamber 23 to contract rapidly by lowering the potential from the second discharge potential VM2 to the lowest potential VL at a falling slope θ14. The downward slope θ14 of the third discharge element P16 is set to be steeper than the downward slope θ13 of the second discharge element P15. For this reason, when the third discharge element P16 is supplied to the piezoelectric vibrator 31, the pressure chamber 23 contracts at a higher degree than at the time of supply of the second discharge element P15. The supply timing of the third discharge element P16 is adjusted to the timing at which the satellite ink droplet separates from the ink column. Therefore, the pressing force of the pressure chamber 23 at the timing when the satellite ink droplet separates is stronger than the pressing force of the pressure chamber 23 at the timing when the main ink droplet separates. As a result, the flight speed of the satellite ink droplet can be made higher than the flight speed of the main ink droplet.
[0079]
Thereby, the landing positions of the main ink droplet and the satellite ink droplet can be aligned. That is, since the satellite ink droplet ejected later is faster than the main ink droplet ejected first, the impact position of the main ink droplet on the recording paper and the impact position of the satellite ink droplet are closer than in the conventional example. be able to.
[0080]
This will be described in detail based on a specific example shown in FIG. Here, FIG. 10 is a view for explaining the relationship between the flight distance of the ink droplet from the nozzle plate 19 and the flight velocity of the ink droplet, as in FIG. In this figure, the solid line shows the relationship between the distance and the velocity of the main ink droplet by the microdot drive pulse DP2 'of this embodiment, and the dotted line shows the distance and the velocity of the satellite ink droplet by the microdot drive pulse DP2' of this embodiment. Show the relationship. Further, the alternate long and short dash line indicates the relationship between the distance and the velocity of the main ink droplet by the microdot drive pulse of the conventional example, and the alternate long and two short dashes line indicates the relationship between the distance and the velocity of the satellite ink droplet by the microdot drive pulse of the conventional example. In both of this embodiment and the conventional example, the ink amount of the main ink droplet is 1 pL, and the ink amount of the satellite ink droplet is 0.5 pL.
[0081]
First, the main ink droplet (solid line) of this embodiment and the main ink droplet (dashed-dotted line) of the conventional example are compared. In the main ink droplet of the conventional example, the initial velocity is about 7 m / s. The longer the flight distance, the lower the velocity, the velocity at a distance of 1 mm is about 5 m / s, the velocity at a distance of 2 mm is about 3 m / s, and the velocity at a distance of 3 mm is about 1 m / s. On the other hand, the main ink droplet of the present embodiment has an initial velocity of about 5 m / s. The longer the flight distance, the lower the velocity, the velocity at a distance of 1 mm is about 3 m / s, the velocity at a distance of 2 mm is about 1 m / s, and the velocity at a distance of 2.5 mm is 0 m / s.
[0082]
Next, the satellite ink droplet (dotted line) of this embodiment and the satellite ink droplet (two-dot chain line) of the conventional example are compared. In the satellite ink droplet of the conventional example, the initial velocity is about 4 m / s, which is lower than that of the main ink droplet of the conventional example. For this reason, the velocity drops to about 0.7 m / s at a distance of 1 mm, and the velocity reaches about 0 m / s at a distance of 1.5 mm. On the other hand, the initial velocity of the satellite ink droplet of the present embodiment is about 7 m / s, which is sufficiently faster than the main ink droplet of the present embodiment. Therefore, even if the amount of ink is as small as 0.5 pL, it can fly relatively far. That is, the velocity at a distance of 1 mm is about 3.8 m / s, the velocity at a distance of 1 mm is about 0.7 m / s, and the velocity at a distance of 2.2 mm is 0 m / s.
[0083]
Here, assuming that the distance from the nozzle plate 19 to the recording paper 10 is 1 mm, while the velocity of the main ink droplet at the landing point is about 5 m / s in the conventional example, the velocity of the satellite ink droplet is about Since it is 0.7 m / s, it takes a relatively long time from the landing of the main ink droplet to the landing of the satellite ink droplet, and the deviation of the landing position becomes large. On the other hand, in the present embodiment, the velocity of the main ink droplet at the landing point is about 3 m / s, the velocity of the satellite ink droplet is about 3.8 m / s, and the satellite ink droplet is faster. For this reason, the main ink droplet and the satellite ink droplet continue to land, and the deviation of the landing position can be reduced.
[0084]
If the distance from the nozzle plate 19 to the recording paper 10 is 1.5 mm, in the conventional example, there is a possibility that the satellite ink droplets will be misted and float in the air. On the other hand, in the present embodiment, the velocity of the main ink droplet at the landing point is about 2 m / s, and the velocity of the satellite ink droplet is about 2.2 m / s. Can.
[0085]
As described above, in the microdot drive pulse DP2 'of this embodiment, the potential difference and the supply time (that is, the waveform shape) of each element are set such that the flight speed of the satellite ink droplet is higher than the flight speed of the main ink droplet. Thus, even when the micro dot ink is ejected, the landing positions of the main ink droplet and the satellite ink droplet can be aligned, and the image quality can be improved.
[0086]
Note that various additions, changes, and the like can be made to the above-described embodiment based on the recitation of the claims. For example, in each of the above-described embodiments, control to increase the ink amount of satellite ink droplets more than the ink amount of main ink droplets (the first embodiment) and the flight speed of satellite ink droplets than the flight speed of main ink droplets Although the control for raising (the second embodiment) is illustrated, it is also possible to combine both controls. In other words, by changing the waveform shape of the micro dot drive pulse, the ink volume of the satellite ink droplet is made larger than the ink volume of the main ink droplet, and the flight speed of the satellite ink droplet is higher than the flight speed of the main ink droplet. It may be controlled to
[0087]
This control can be realized, for example, by appropriately setting the potential difference, the supply time, the potential gradient, and the like of the second discharge element P15 and the third discharge element P16 in the microdot drive pulse DP2 ′. In addition, the microdot drive configured by the first charging element P1, the second charging element P2, the first holding element P3, the first discharging element P4, the second holding element P14, the second discharging element P15, and the third discharging element P16. It is also possible to use pulses.
[0088]
In each of the above-described embodiments, although the case where the microdot ink droplet is formed of one main ink droplet and one satellite ink droplet has been described, a plurality of satellites in the discharged microdot ink droplet are described. The present invention can be applied to a driving method in which ink droplets are included. For example, the present invention can be applied even when satellite ink droplets are further divided into a plurality to generate grandchild satellite ink droplets. In this case, if at least one satellite ink droplet among the plurality of satellite ink droplets constituting the microdot ink droplet has a larger ink amount than the main ink droplet, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. Similarly, if one satellite ink droplet has a higher flying speed than the main ink droplet, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
[0089]
Further, in the above embodiment, the piezoelectric vibrator 31 is exemplified as the piezoelectric vibrator 31 which is contracted by charging to expand the pressure chamber 23 and expanded by discharge to contract the pressure chamber 23. It is not limited to child 31. For example, the same configuration can be made using a piezoelectric vibrator 31 of a type that expands by charging to contract the pressure chamber 23 and contracts by discharging to expand the pressure chamber 23. In addition, it may be a piezoelectric vibrator 31 of a type in which the volume of the pressure chamber 23 is changed by bending deformation.
[0090]
Further, the pressure generating element for changing the volume of the pressure chamber 23 is not limited to the piezoelectric vibrator 31. In short, the present invention can be applied to any element that can cause pressure fluctuation in the ink in the pressure chamber 23. For example, the present invention can also be applied to a recording head using a magnetostrictive element which is a type of electromechanical transducer.
[0091]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
That is, since the ink amount of the satellite ink droplet is larger than the ink amount of the main ink droplet, the satellite ink droplet is less affected by the viscosity resistance of air than the main ink droplet, and the rate of decrease of the velocity with respect to the flight distance is It becomes smaller than the main ink droplet. Therefore, the speed difference between the main ink droplet and the satellite ink droplet at the landing position of the recording paper can be reduced, and the deviation of the landing position can be reduced. As a result, even when the microdot ink droplets are ejected, the landing positions of the main ink droplets and the satellite ink droplets can be aligned, and image quality can be improved. In addition, since the amount of satellite ink droplets, which tends to lower the flight speed, is larger, it is possible to reliably fly to the recording paper. Thereby, it is possible to prevent the ink droplets from being misted.
[0092]
Also, since the flight speed of the satellite ink droplet is made higher than the flight speed of the main ink droplet, the satellite ink droplet ejected later flies at a higher speed than the main ink droplet ejected first, and the main on the recording paper The landing position of the ink droplet and the landing position of the satellite ink droplet can be made close to each other. As a result, even when the microdot ink droplets are ejected, the landing positions of the main ink droplets and the satellite ink droplets can be aligned, and image quality can be improved. In addition, since the satellite ink droplet, which tends to have a small amount of ink, is faster, the recording sheet can be reliably ejected. Thereby, it is possible to prevent the ink droplets from being misted.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a perspective view of an ink jet printer which is an ink jet recording apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ink jet recording head.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the shape of a nozzle opening.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the ink jet printer.
FIG. 5 is a diagram for explaining a drive signal.
FIG. 6 is a diagram for explaining microdot drive pulses in the first embodiment.
FIGS. 7A to 7F are diagrams for explaining the discharge process of ink droplets;
FIG. 8 is a view for explaining the relationship between the flight distance of an ink droplet from a nozzle plate and the flight velocity of the ink droplet in the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining microdot drive pulses in the second embodiment.
FIG. 10 is a view for explaining the relationship between the flight distance of an ink droplet from a nozzle plate and the flight velocity of the ink droplet in the second embodiment.
[Description of the code]
1 Ink jet printer
2 Inkjet recording head
3 Nozzle opening
4 carriage
5 Guide member
6 Drive pulley
7 Freewheel
8 timing belt
9 pulse motor
10 Recording paper
11 Ink cartridge
12 paper feed rollers
14 cases
15 channel unit
16 oscillator unit
17 Containment space
18 channel forming substrate
19 nozzle plate
20 diaphragm
21 Common ink chamber
22 Ink supply port
23 pressure chamber
24 taper hollow
25 Straight open area
26 Support substrate
27 Elastic membrane
28 Island
31 Piezoelectric vibrator
32 fixed plate
33 Piezoelectric body
34 electrodes
37 Printer Controller
38 print engine
39 External interface
40 RAM
41 ROM
42 control unit
43 Oscillator circuit
44 Drive signal generation circuit
45 Internal interface
46 paper feed motor
50 1st shift register
51 Second shift register
52 first latch circuit
53 Second latch circuit
54 decoder
55 Control logic
56 Level shifter
57 Switch circuit

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