JP2004017630A

JP2004017630A - Ink jet head and ink jet recording device

Info

Publication number: JP2004017630A
Application number: JP2002180276A
Authority: JP
Inventors: Koichi Baba; 馬場　弘一; Koji Ikeda; 池田　浩二; Koji Matsuo; 松尾　幸治; Masaichiro Tachikawa; 立川　雅一郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: JP4117152B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve writing quality by arranging impact positions of ink drops to writing papers in an ink jet head which selectively fires small drops, middle drops and large drops of ink. <P>SOLUTION: A drive signal has a signal P3 for firing small drops and a signal P1 for firing large drops. In firing small drops, only the signal P3 for firing small drops is applied to an actuator. In firing middle drops, only pulses P21, P22 and P4 of the rear side of the signal P1 for firing large drops are applied to the actuator. In firing large drops, all pulses of the signal P1 for firing large drops are applied to the actuator. The signal P1 for firing large drops contains pulses P12 and P22 in which an electric potential of a front side pulse base is lower than a standard potential V<SB>H1</SB>and a pulsing height is lower than a height of a second pulsing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、いわゆる多階調印刷等のため、インクジェットヘッドの同一のノズルから一印刷周期内に複数のインク滴を吐出し、これら複数のインク滴によって一つのインクドットを形成するインクジェット式記録装置が知られている。
【０００３】
一般に、この種のインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と当該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、上記ノズルからインク滴を吐出させるように圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給部とを備えている。ヘッドの小型化等のため、アクチュエータとしては、圧電素子を有するものがよく用いられている。
【０００４】
記録動作の際には、まず、上記駆動信号供給部が一印刷周期中に１または２以上のパルスを含む駆動信号を供給する。そして、当該駆動信号を受けたアクチュエータは、圧力室内のインクをノズルから押し出すことによって、パルス数と同数のインク滴を吐出させる。吐出されたインク滴は、吐出順に記録紙上に着弾し、一つのインクドットを形成する。このようなインクドットが記録紙上に多数集合することにより、当該記録紙に所定の画像等が形成される。ここで、一印刷周期中に吐出するインク滴の個数を調整することにより、ドットの濃淡や大きさが調整される。その結果、いわゆる多階調印刷が行われることになる。
【０００５】
しかし、高速印刷を行う場合には、インクジェットヘッドのキャリッジ速度が大きいため、同一のノズルから吐出された複数のインク滴は、キャリッジ方向にずれた位置に着弾しやすくなる。その結果、インクドットがキャリッジ方向に細長い長円形状になってしまい、画像の品質が低下しやすかった。
【０００６】
そこで、特開２００１−１４６０１１号公報に開示されているように、吐出した複数のインク滴を飛翔中に合体させ、一つのインク滴にしてから記録紙に着弾させる技術が提案されている。このようにインク滴同士を合体させることにより、インクドットの形状がいびつな形状になることを防止することができる。
【０００７】
さらに、上記公報には、駆動信号をインク滴の吐出数に応じて別々に生成するのではなく、一種類の駆動信号を生成しておき、吐出数に応じて上記駆動信号の一部を選択的に供給する技術が開示されている。このことにより、駆動信号の生成を容易化することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インク滴の大きさに応じて駆動信号の一部を選択的に供給するインクジェットヘッドでは、インク滴の大きさによって吐出速度が変わるため、インク滴の着弾位置を揃えることが難しかった。
【０００９】
例えば、図２０に示すように、小滴の吐出速度をｖ１、大滴の吐出速度をｖ２（ただし、ｖ１＜ｖ２）とした場合、キャリッジ速度ｖＣはインク滴の大きさに拘わらず一定であるので、小滴の着弾位置Ｌ１と大滴の着弾位置Ｌ２とには、ΔＬだけの位置ずれが生じることになる。しかし、インクジェット式記録の更なる高性能化を図るためには、上記位置ずれを是正し、着弾位置を高精度に揃えることが望まれる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インク滴の大きさに応じて駆動信号の一部を選択的に供給するインクジェットヘッドにおいて、インク滴の着弾位置を揃えることにより、記録の高品質化を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットヘッドは、少なくとも大滴のインクと小滴のインクとを選択的に吐出自在なインクジェットヘッドであって、ノズルと当該ノズルに連通し且つインクが充填された圧力室とが形成されたヘッド本体と、圧電素子と当該圧電素子に電圧を印加する電極とを有し、前記圧電素子の圧電効果によって前記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、それぞれ圧力室をいったん減圧してから加圧するようにアクチュエータを駆動する複数のパルス信号からなる大滴吐出用信号を含む駆動信号を生成する信号生成部と、大滴を吐出するときには前記大滴吐出用信号のすべてのパルス信号を選択して前記アクチュエータに供給する一方、小滴を吐出するときには前記大滴吐出用信号の後側の一部のパルス信号を選択して前記アクチュエータに供給する信号選択部とを備え、前記駆動信号のパルス信号は、後のパルス信号によるインクメニスカス振動が先のパルス信号によるインクメニスカス振動と共振するように且つこれらパルス信号により吐出された複数のインク滴が飛翔中に合体するように設定され、小滴を吐出するときに選択されるパルス信号のうち先頭のパルス信号は、所定の基準電位を前側のパルスベースとし且つ所定の基準パルス高さをパルス高さとするパルス信号であり、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されないパルス信号に、基準電位よりも低い電位を前側のパルスベースとし且つパルス高さが前記基準パルス高さよりも低いパルス信号が含まれているものである。
【００１２】
このことにより、大滴吐出時には大滴吐出用信号のすべてのパルス信号が選択される一方、小滴吐出時には大滴吐出用信号の後側の一部のパルス信号が選択されるので、大滴を吐出する場合には、小滴を吐出する場合に比べて、吐出動作が早めに開始されることになる。
【００１３】
ところで、何らの工夫も施さなければ、大滴は小滴よりも吐出速度が大きくなる。そのため、大滴と小滴の着弾位置はずれるおそれがある。しかし、上記インクジェットヘッドでは、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されないパルス信号に、基準電位よりも低い電位を前側パルスベースとし且つパルス高さが基準パルス高さよりも低いパルス信号（以下、低パルス信号という）が含まれている。そのため、大滴の吐出速度は、小滴の吐出速度よりも小さくなる。したがって、大滴の吐出タイミングが小滴の吐出タイミングよりも早いにも拘わらず、大滴と小滴との着弾位置のずれは少なくなる。その結果、高品質の記録を得ることができる。
【００１４】
また、小滴を吐出するときに選択されるパルス信号のうち先頭のパルス信号は、所定の基準電位を前側パルスベースとし且つ所定の基準パルス高さをパルス高さとするパルス信号である。そのため、小滴を吐出する際に信号選択のタイミングに若干の遅れが生じたとしても、アクチュエータに供給される信号の波形がいびつになることはない。そのため、所定の波形の信号が安定して供給されるため、吐出性能を安定化させることができる。
【００１５】
前記インクジェットヘッドにおいて、駆動信号は、大滴吐出用信号の前又は後に、１又は２以上のパルス信号からなり第３のインク滴を吐出する第３インク滴吐出用信号を含んでいてもよい。
【００１６】
このことにより、大滴及び小滴に加え、第３のインク滴が吐出されるため、多階調記録の階調数を増加させることができる。なお、ここでいう「第３の」とは、大滴及び小滴と異なるインク滴であることを意味しており、一印刷周期中に吐出されるインク滴の順番を意味するものではない。
【００１７】
前記インクジェットヘッドにおいて、大滴吐出用信号のうち小滴を吐出するときに選択されるパルス信号に、基準電位よりも低い電位を前側のパルスベースとし且つパルス高さが前記基準パルス高さよりも低いパルス信号（以下、低パルス信号という）が含まれていてもよい。
【００１８】
このことにより、小滴を吐出するときに選択されるパルス信号に含まれる低パルス信号の個数又はパルス高さを調整することにより、大滴及び小滴の着弾位置が第３のインク滴の着弾位置と揃うように大滴及び小滴の吐出速度を調整することができる。したがって、第３のインク滴を基準として、各インク滴の着弾位置を合わせることが可能となる。
【００１９】
前記インクジェットヘッドにおいて、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されるパルス信号には、基準電位からピーク電位までの電位変化時間がヘッドのヘルムホルツ周期の半周期以下である第１のパルス信号が含まれ、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されないパルス信号には、基準電位からピーク電位までの電位変化時間が前記ヘルムホルツ周期以下で且つ前記第１のパルス信号の前記電位変化時間よりも長い第２のパルス信号が含まれていてもよい。
【００２０】
このことにより、第２のパルス信号により吐出されるインク滴の吐出速度は第１のパルス信号により吐出されるインク滴の吐出速度よりも小さくなる。小滴吐出時に選択されるパルス信号には第１のパルス信号が含まれ、大滴吐出時に選択されるパルス信号には第２のパルス信号が含まれているので、大滴の吐出速度は、小滴の吐出速度よりも小さくなる。したがって、大滴と小滴との着弾位置のずれは少なくなる。
【００２１】
前記インクジェットヘッドにおいて、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されるパルス信号には、基準電位からピーク電位までの電位変化時間がヘッドのヘルムホルツ周期の半周期以下である第１のパルス信号と、基準電位からピーク電位までの電位変化時間が前記ヘルムホルツ周期以下で且つ前記第１のパルス信号の前記電位変化時間よりも長い第２のパルス信号とが含まれていてもよい。
【００２２】
このことにより、小滴を吐出するときに選択されるパルス信号に含まれる第２のパルス信号の個数又は電位変化時間を調整することにより、大滴及び小滴の吐出速度を、大滴及び小滴の着弾位置が第３のインク滴の着弾位置と揃うように調整することができる。したがって、第３のインク滴を基準として、各インク滴の着弾位置を合わせることが可能となる。
【００２３】
本発明に係るインクジェットヘッドは、少なくとも大滴のインクと小滴のインクとを選択的に吐出自在なインクジェットヘッドであって、ノズルと当該ノズルに連通し且つインクが充填された圧力室とが形成されたヘッド本体と、圧電素子と当該圧電素子に電圧を印加する電極とを有し、前記圧電素子の圧電効果によって前記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、それぞれ圧力室をいったん減圧してから加圧するようにアクチュエータを駆動する複数のパルス信号からなる大滴吐出用信号を含む駆動信号を生成する信号生成部と、大滴を吐出するときには前記大滴吐出用信号のすべてのパルス信号を選択して前記アクチュエータに供給する一方、小滴を吐出するときには前記大滴吐出用信号の後側の一部のパルス信号を選択して前記アクチュエータに供給する信号選択部とを備え、前記駆動信号のパルス信号は、後のパルス信号によるインクメニスカス振動が先のパルス信号によるインクメニスカス振動と共振するように且つこれらパルス信号により吐出された複数のインク滴が飛翔中に合体するように設定され、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されるパルス信号には、基準電位からピーク電位までの電位変化時間がヘッドのヘルムホルツ周期の半周期以下である第１のパルス信号が含まれ、大滴吐出用信号のうち小滴吐出時に選択されないパルス信号には、基準電位からピーク電位までの電位変化時間が前記ヘルムホルツ周期以下で且つ前記第１のパルス信号の前記電位変化時間よりも長い第２のパルス信号が含まれているものである。
【００２４】
このことにより、第２のパルス信号により吐出されるインク滴の吐出速度は第１のパルス信号により吐出されるインク滴の吐出速度よりも小さくなる。小滴吐出時に選択されるパルス信号には第１のパルス信号が含まれ、大滴吐出時に選択されるパルス信号には第２のパルス信号が含まれているので、大滴の吐出速度は、小滴の吐出速度よりも小さくなる。したがって、大滴の吐出タイミングは小滴の吐出タイミングよりも早いにも拘わらず、大滴と小滴との着弾位置のずれは少なくなる。その結果、高品質の記録を得ることができる。
【００２５】
前記インクジェットヘッドにおいて、駆動信号は、大滴吐出用信号の前又は後に、１又は２以上のパルス信号からなり第３のインク滴を吐出する第３インク滴吐出用信号を含んでいてもよい。
【００２６】
このことにより、大滴及び小滴に加え、第３のインク滴が吐出されるため、多階調記録の階調数を増加することができる。
【００２７】
前記インクジェットヘッドにおいて、小滴を吐出するときに選択されるパルス信号に、前記第２のパルス信号が含まれていてもよい。
【００２８】
このことより、小滴を吐出するときに選択されるパルス信号に含まれる第２パルス信号の個数又は電位変化時間を調整することにより、大滴及び小滴の吐出速度を、大滴及び小滴の着弾位置が第３のインク滴の着弾位置と揃うように調整することができる。したがって、第３のインク滴を基準として、各インク滴の着弾位置を合わせることが可能となる。
【００２９】
前記インクジェットヘッドにおいて、大滴吐出用信号に含まれる最後のパルス信号は、インクを吐出しない程度にアクチュエータを駆動する補助パルス信号であることが好ましい。
【００３０】
このことにより、補助パルス信号の印加により、インク吐出後のメニスカス振動は減少する。残留振動が抑制されることにより、吐出性能が向上する。
【００３１】
なお、本発明に係るインクジェット式記録装置は、前記インクジェットヘッドを備えるものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、大滴と小滴の着弾位置を高精度に揃えることができる。また、大滴及び小滴に加えて第３のインク滴を吐出する場合に、大滴及び小滴の着弾位置を第３インク滴の着弾位置に合わせて揃えることができる。したがって、多階調記録の高品質化を促進することができる。
【００３３】
【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。
【００３４】
＜駆動信号と吐出性能との関係＞
本発明の実施形態の説明に先立ち、駆動信号と吐出性能との関係について説明する。
【００３５】
図１は、駆動信号の波形とアクチュエータの変位とインクメニスカスの状態との関係を示した図である。駆動信号は、基準電位Ｖ０とピーク電位Ｖ１とを有するパルス信号Ｐである。ピーク電位Ｖ１は、圧力室を減圧するようにアクチュエータを駆動する電位であり、言い換えると、圧力室の容積を増大させるようにアクチュエータを駆動する電位である。本駆動信号は、圧力室をいったん減圧してから加圧する信号であり、インクメニスカスをいったんノズル内に引き込んだ後に押し出す信号（いわゆる引き押し波形の信号）である。なお、図１及び後述する図２〜４の駆動信号では、共振を利用するために、パルス信号Ｐの電位降下波形Ｓ１の開始時から電位上昇波形Ｓ３の開始時までの時間は、ヘルムホルツ周期の半周期に設定されている。図２〜図４の駆動信号との比較のため、以下では図１の上記駆動信号を基本信号と称することとする。
【００３６】
ここで、吐出されるインクの液滴量は、アクチュエータの変位量とメニスカスの引き込み量とに影響され、上記変位量と上記引き込み量との差と液滴量との間には、相関関係が見られる。また、液滴の吐出速度は、アクチュエータの変位速度（つまり、図１におけるアクチュエータ変位曲線の傾き）と相関関係がある。
【００３７】
図２に示すように、パルス信号Ｐの電位降下波形Ｓ１の傾きを緩やかにすると、アクチュエータの変位量は減少するが、メニスカスの引き込み量も減少する。そのため、吐出されるインクの液滴量ｍ２は、基本信号により吐出されるインクの液滴量ｍ１とほぼ同等か、あるいはｍ１よりも若干小さな値となる。一方、アクチュエータの変位量が減ったため、変位曲線の傾きは緩やかになる。そのため、吐出速度ｖ２は、基本信号により吐出されるインクの吐出速度ｖ１よりも小さくなる。つまり、ｍ２≦ｍ１、ｖ２＜ｖ１となる。
【００３８】
図３に示すように、吐出速度がｖ２とほぼ等しくなるようにパルス信号Ｐの電位上昇波形Ｓ３の傾きを緩やかにすると、メニスカスの引き込み量は基本信号の場合と変わらないが、アクチュエータの変位量は若干減少する。そのため、液滴量ｍ３は、ｍ２よりも少なくなる。また、アクチュエータの変位量が減ったため、変位曲線の傾きが緩やかになり、吐出速度ｖ３はｖ１よりも小さくなる。つまり、ｍ３＜ｍ２≦ｍ１、ｖ３≒ｖ２＜ｖ１となる。
【００３９】
図４に示すように、吐出速度がｖ２とほぼ等しくなるようにパルス信号Ｐのパルス高さを若干下げると、アクチュエータの変位量は減るが、メニスカスの引き込み量も基本信号の場合よりも若干減少する。そのため、液滴量ｍ４はｍ１より小さくなるが、ｍ３よりは大きくなる。また、アクチュエータの変位量が減ったため、変位曲線の傾きが緩やかになり、吐出速度ｖ４はｖ１よりも小さくなる。つまり、ｍ３＜ｍ４＜ｍ１、ｖ４≒ｖ３≒ｖ２＜ｖ１となる。
【００４０】
以上のように、液滴量に関しては、ｍ３＜ｍ２≦ｍ１、ｍ３＜ｍ４＜ｍ１という関係が見られ、吐出速度に関しては、ｖ４≒ｖ３≒ｖ２＜ｖ１という関係が見られる。
【００４１】
実際に図１〜図４の駆動信号を用い、吐出速度と液滴量とを測定する実験を行った。図５に、測定条件と測定結果とを示す。本実験から、上記関係が正しいことが確認された。
【００４２】
＜実施形態１＞
図６は、インクジェット式記録装置としてのプリンタ２０の概略構成を示している。プリンタ２０は、キャリッジ１６に固定されたインクジェットヘッド１を備えている。キャリッジ１６には、図６では図示を省略するキャリッジモータ２８（図１１参照）が設けられている。キャリッジ１６は、キャリッジモータ２８によって主走査方向（図６及び図７に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸１７にガイドされ、その方向に往復移動するように構成されている。インクジェットヘッド１はキャリッジ１６に搭載されているので、インクジェットヘッド１もキャリッジ１６の往復移動に伴って主走査方向Ｘに往復移動する。なお、このキャリッジ１６、キャリッジ軸１７及びキャリッジモータ２８により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させる移動手段が構成されている。
【００４３】
記録紙４１は、図６では図示を省略する搬送モータ２６（図１１参照）によって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれており、この搬送モータ２６及び各搬送ローラ４２により、主走査方向Ｘと直交する副走査方向（図６及び図７に示すＹ方向）に搬送される。
【００４４】
図７〜図１０に示すように、インクジェットヘッド１は、インクを収容する複数の圧力室４と各圧力室４にそれぞれ連通する複数のノズル２とが形成されたヘッド本体４０と、各圧力室４内のインクに圧力を付与するアクチュエータ１０とを有している。アクチュエータ１０は、圧電素子１３を有するピエゾ式のアクチュエータであって、圧電素子１３に固着した振動板１１がたわみ変形を行ういわゆるたわみ振動型のアクチュエータである。このアクチュエータ１０は、圧力室４の縮小及び拡大に伴う圧力室４内の圧力変化によって、ノズル２からインク滴を吐出し且つ圧力室４にインクを充填する。
【００４５】
図７に示すように、圧力室４は、インクジェットヘッド１の内部に主走査方向Ｘに延びるように長溝状に形成され、副走査方向Ｙに互いに所定間隔をあけて配設されている。圧力室４の一端部（図７の右側の端部）には、ノズル２が設けられている。ノズル２，２，…は、インクジェットヘッド１の下面において、副走査方向Ｙに互いに所定間隔をあけて開口するように設けられている。圧力室４の他端部（図７の左側の端部）は、インク供給路５の一端部に連続している。各インク供給路５の他端部は、副走査方向Ｙに延びるインク供給室３に連続している。
【００４６】
図８に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズル２が形成されたノズルプレート６と、圧力室４及びインク供給路５を区画形成する区画壁７と、アクチュエータ１０とが順に積層されて構成されている。このノズルプレート６は厚さ２０μｍのポリイミド板からなり、区画壁７は厚さ４８０μｍのステンレス製ラミネート板またはステンレスと感光性ガラスとのラミネート板からなっている。
【００４７】
図９及び図１０に誇張して示すように、アクチュエータ１０は、圧力室４を覆う振動板１１と、振動板１１を振動させる薄膜の圧電素子１３と、個別電極１４とが順に積層されて構成されている。振動板１１は、厚さ２μｍのクロム板からなっていて、個別電極１４と共に圧電素子１３に電圧を印加するための共通電極としての機能をも有している。圧電素子１３は、圧力室４に対応して設けられており、厚さ０．５μｍ〜５μｍのＰＺＴ（ジルコル酸チタン酸鉛）等を好適に用いることができる。本実施形態では、圧電素子１３の厚みは３μｍに設定されている。個別電極１４は厚さ０．１μｍの白金板からなっており、アクチュエータ１０の全体の厚さは約５μｍとなっている。なお、互いに隣接する圧電素子１３及び個別電極１４の間には、ポリイミドからなる絶縁層１５が設けられている。
【００４８】
次に、図１１のブロック図を参照しながら、プリンタ２０の制御回路３５を説明する。制御回路３５は、ＣＰＵからなる主制御部２１と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ２２と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ２３と、搬送モータ２６及びキャリッジモータ２８とをそれぞれ駆動制御するためのドライバ回路２５，２７及びモータ制御回路２４と、印刷データを受信するデータ受信回路２９と、駆動信号発生回路３０と、選択回路３１とを備えている。選択回路３１には、アクチュエータ１０が接続されている。駆動信号発生回路３０は、一印刷周期内に複数のパルス信号を有する駆動信号を発生させる。なお、駆動信号の詳細については後述する。選択回路３１は、インクジェットヘッド１がキャリッジ１６と共に主走査方向Ｘに移動しているときに、上記駆動信号に含まれる１または２以上の駆動パルスをアクチュエータ１０に選択的に入力させる。これら駆動信号発生回路３０及び選択回路３１により、アクチュエータ１０に所定の駆動信号を供給する信号供給手段３２が構成されている。
【００４９】
次に、プリンタ２０の動作について説明する。まず、プリンタ本体（図示せず）から画像データが送信され、データ受信回路２９がこの画像データを受信すると、主制御部２１がＲＯＭ２２に記憶された処理ルーチンに基づいて、モータ制御回路２４及びドライバ回路２５，２７を介して搬送モータ２６及びキャリッジモータ２８をそれぞれ制御すると共に、駆動信号発生回路３０に駆動信号を発生させる。さらに、主制御部２１は、上記画像データに基づいて、選択回路３１に対し選択すべきパルス信号の情報を出力する。そして、選択回路３１は、上記情報に基づいて、複数の駆動パルスのうちから所定の１または２以上の駆動パルスを選択してアクチュエータ１０に供給する。
【００５０】
一印刷周期内に印加される複数のパルス信号は、パルス間隔がヘッドのヘルムホルツ周期、すなわちノズル２及び圧力室４のヘルムホルツ周期以下に設定されている。なお、ここでいうヘルムホルツ周期とは、インクだけでなくアクチュエータ１０の影響をも含めた振動系全体の固有周期（共振周期）をいう。また、上記複数のパルス信号は、これらパルス信号の印加により吐出された複数のインク滴が飛翔中に合体するように設定されている。また、上記複数のパルス信号は、後のパルス信号によるインクメニスカス振動が先のパルス信号によるインクメニスカス振動と共振するように設定されている。
【００５１】
次に、図１２を参照しながら、駆動信号の詳細について説明する。本駆動信号は、大滴又は小滴を選択的に吐出する信号である。本駆動信号は、パルスＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２、及びＰ４からなる大滴吐出用信号Ｐ１によって構成されている。この大滴吐出用信号Ｐ１は、一印刷周期Ｔごとに生成されるものである。
【００５２】
すなわち、大滴吐出用信号Ｐ１は、それぞれインクを吐出するようにアクチュエータ１０を駆動する第１パルスＰ１１、第２パルスＰ１２、第３パルスＰ２１及び第４パルスＰ２２を有している。また、大滴吐出用信号Ｐ１は、第４パルスＰ２２の後に、インクを吐出しない程度にアクチュエータ１０を駆動する補助パルスＰ４を有している。
【００５３】
第３パルスＰ２１、第４パルスＰ２２及び補助パルスＰ４は、小滴を吐出するときに選択回路３１によって選択されるパルスである。一方、大滴を吐出するときには、大滴吐出用信号Ｐ１のすべてのパルスＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ４が選択されることになる。
【００５４】
各パルスは、圧力室４をいったん減圧してから加圧するようにアクチュエータ１０を駆動するパルス信号であり、言い換えると、アクチュエータ１０に引き押し動作（いわゆるプルプッシュ動作）を行わせることによってインク滴を吐出させる信号である。
【００５５】
第１パルスＰ１１、第３パルスＰ２１及び第４パルスＰ２２は、前側のパルスベースの電位が所定の基準電位Ｖ_Ｈ１と等しいパルスである。一方、第２パルスＰ１２は、前側のパルスベースの電位Ｖ_Ｈ２が上記基準電位Ｖ_Ｈ１よりも小さなパルスである。第２パルスＰ１２のパルス高さは、第３パルスＰ２１及び第４パルスＰ２２のパルス高さよりも低くなっている。
【００５６】
なお、第１パルスＰ１１や第２パルスＰ１２のように、パルスによっては、パルスの前後においてパルスベースの電位の値が異なっている場合がある。そこで本明細書においては、パルス高さは、前側パルスベースの電位とピーク電位との差をいうものとする。
【００５７】
インク吐出用のパルスＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２のピーク電位は、いずれも接地電位（ＧＮＤ）Ｖ_Ｌに設定されている。その理由は、図１３（ａ）に示すように、ピーク電位が接地電位でない場合、ピーク電位後に電位を上昇させる際に誤差が生じやすく、基準電位の値Ｖ_Ｈ＝Ｖ_Ｌ１＋ΔＶが不安定になりやすいからである。これに対し、図１３（ｂ）に示すように、ピーク電位Ｖ_Ｌを接地電位とすれば、基準電位の値Ｖ_Ｈ２＝ΔＶは安定しやすく、ピーク高さを正確に調整しやすくなる。
【００５８】
補助パルスＰ４は、パルス高さがパルスＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２のいずれのパルスよりも低いものである。この補助パルスＰ４は、インク吐出後のインクメニスカス振動を低減するように設定されている。
【００５９】
次に、インクの吐出動作について説明する。大滴を吐出する際には、大滴吐出用信号Ｐ１のすべてのパルスが選択され、アクチュエータ１０に供給される。これにより、第１パルスＰ１１によって第１のインク滴が吐出され、第２パルスＰ１２によって第２のインク滴が吐出され、第３パルスＰ２１によって第３のインク滴が吐出され、第４パルスＰ２２によって第４のインク滴が吐出される。そして、それら第１〜第４のインク滴は飛翔中に合体し、大径のインク滴となって記録紙に着弾する。
【００６０】
なお、ここでいうインク滴の合体とは、完全に分離しているインク滴同士が空中で一体となる場合だけでなく、各々の一部がつながっているものの各インク滴の存在が分かる程度に分かれているインク滴同士が、各インク滴の存在が分からない程度に一定化する場合も含まれる。
【００６１】
一方、小滴を吐出する際には、第３パルスＰ２１、第４パルスＰ２２及び補助パルスＰ４からなる小滴吐出用パルスＰ２が選択される。その結果、第３パルスＰ２１によって第３のインク滴が吐出され、第４パルスＰ２２によって第４のインク滴が吐出される。そして、それら第３及び第４インク滴は飛翔中に合体し、小径のインク滴となって記録紙に着弾する。
【００６２】
ところで、大滴を吐出する際に、第２パルスＰ１２は、第３パルスＰ２１及び第４パルスＰ２２に比べてパルス高さが低いため、第１インク滴及び第２インク滴は、第３インク滴及び第４インク滴よりも吐出速度が小さくなる。そのため、第１〜第４インク滴が合体してなる大滴は、第３及び第４インク滴が合体してなる小滴に比べると、吐出速度が小さくなる。したがって、大滴と小滴の着弾位置のずれは少なくなり、高品質の記録を実現することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、第２パルスＰ１２のパルス高さを微調整することが可能である。そして、第２パルスＰ１２のパルス高さを微調整することにより、大滴と小滴の着弾位置を高精度に一致させることができる。したがって、本実施形態によれば、多階調記録の品質を飛躍的に向上させることができる。
【００６４】
インク吐出用パルスの後側に補助パルスＰ４を設けているので、インク吐出後のメニスカスの残留振動を抑制することができる。特に、大滴吐出用信号Ｐ１に含まれる後側のパルスＰ２を選択的に供給することによって小滴を吐出しているので、小滴吐出時にも補助パルス信号Ｐ４が供給される。したがって、小滴吐出時にも、メニスカスの残留振動を抑制することができる。このようにメニスカスの残留振動が比較的短時間の間に無くなるので、印刷周期Ｔを短くすることが可能となる。したがって、ヘッドの応答性を高くすることができる。
【００６５】
大滴吐出用信号に含まれる後側のパルスを選択的に供給することによって小滴を吐出しているので、大滴吐出用信号の後に別個新たな小滴吐出用信号を設ける必要はない。したがって、この点においても応答性の向上が図られている。
【００６６】
小滴吐出時に選択されるパルスのうち先頭のパルスＰ２１では、前側パルスベースは基準電位Ｖ_Ｈ１と一致している。そのため、信号選択の際に時間遅れが生じたとしても、波形がいびつになることはない。すなわち、図１４（ａ）に示すように、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１と一致していない場合には、選択に際して時間遅れΔｔが生じると、アクチュエータに供給される信号の波形はいびつな形になる。これに対し、図１４（ｂ）に示すように、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１と一致する場合には、時間遅れΔｔが生じたとしても、アクチュエータに供給される信号の波形はいびつな形にはならない。したがって、本実施形態によれば、小滴吐出時の吐出性能を安定化することができる。また、選択のタイミングに際し必要とされる精度を緩和することができ、制御回路のコスト低減を図ることができる。
【００６７】
＜実施形態２＞
実施形態２は、実施形態１において、駆動信号に変更を加えたものである。本実施形態は、実施形態１の大滴及び小滴に加え、第３のインク滴を吐出自在に構成されているものである。具体的には、実施形態１の小滴よりも更に小さなインク滴を吐出自在とし、大滴、中滴及び小滴の３種類のインク滴を選択的に吐出するものである。
【００６８】
図１５に示すように、本実施形態に係る駆動信号は、大滴吐出用信号Ｐ１の前側に、第３インク滴吐出用信号として、小滴吐出用信号Ｐ３を有している。なお、本実施形態では、小滴吐出用信号Ｐ３によって吐出されるインク滴が最も小さなインク滴となるため、実施形態１における小滴は本実施形態では中滴となる。
【００６９】
本実施形態では、小滴の着弾位置を基準として、中滴及び大滴の着弾位置が設定されている。そのため、大滴吐出用信号Ｐ１における後側のパルスにも、前側パルスベースが基準電位よりも小さなパルスＰ２２が含まれている。
【００７０】
小滴吐出用信号Ｐ３は、パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１であり、パルス高さが基準高さ（＝Ｖ_Ｈ１−Ｖ_Ｌ）のパルス信号である。大滴吐出用信号Ｐ１の第１パルスＰ１１では、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１であり、後側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１よりも小さな電位Ｖ_Ｈ３である。第２パルスＰ１２は、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１よりも小さな電位Ｖ_Ｈ３であり、パルス高さ（＝Ｖ_Ｈ３−Ｖ_Ｌ。以下、第１パルス高さという）が基準高さよりも低いパルス信号である。第３パルスＰ２１は、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１であり、後側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１よりも小さく且つ上記電位Ｖ_Ｈ３よりも大きな電位Ｖ_Ｈ２であり、パルス高さが基準高さのパルス信号である。第４パルスＰ２２は、前側パルスベースが上記電位Ｖ_Ｈ２であり、パルス高さ（＝Ｖ_Ｈ２−Ｖ_Ｌ。以下、第２パルス高さという）が基準高さよりも低いパルス信号である。
【００７１】
第２パルス高さ及び第３パルス高さのそれぞれは、小滴、中滴及び大滴の着弾位置が一致するように設定されている。
【００７２】
選択回路３１は、小滴を吐出するときには小滴吐出用信号Ｐ３のみを選択し、中滴を吐出するときには大滴吐出用信号Ｐ１における後側のパルスＰ２１，Ｐ２２，Ｐ４のみを選択し、大滴を吐出するときには大滴吐出用信号Ｐ１のみを選択する。
【００７３】
小滴吐出時には、小滴吐出用パルスＰ３により単一のインク滴が吐出され、小滴として記録紙に着弾する。中滴吐出時には、大滴吐出用信号Ｐ１の第３パルスＰ２１及び第４パルスＰ２２によって２つのインク滴が吐出され、それらは合体して中滴となり、記録紙に着弾する。大滴吐出時には、大滴吐出用信号Ｐ１の第１〜第４パルスＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２によって４つのインク滴が吐出され、それらは合体して大滴となり、記録紙に着弾する。
【００７４】
本実施形態では、図１６に示すように、インク滴の吐出タイミングは小滴Ｄ１、大滴Ｄ２、中滴Ｄ３の順に遅くなる。しかし、小滴Ｄ１の吐出速度ｖ１、大滴Ｄ２の吐出速度ｖ２、及び中滴Ｄ３の吐出速度ｖ３はｖ１＜ｖ２＜ｖ３であり、小滴、中滴及び大滴の着弾位置は、小滴の着弾位置を基準として互いに一致する。なお、図１６における符号ｖＣは、ヘッド１のキャリッジ速度である。
【００７５】
以上のように、本実施形態によれば、３階調の記録を行う記録装置において、記録品質の向上を図ることができる。
【００７６】
＜実施形態３＞
実施形態１及び２は、パルス信号のパルス高さを変更することによって吐出速度を調整するものであったが、実施形態３は、パルス信号の立ち下がり波形の傾きを変更することによって吐出速度を調整するものである。
【００７７】
図１７に示すように、本実施形態に係る駆動信号も実施形態２と同様に、一印刷周期Ｔ内に小滴吐出用信号Ｐ３と大滴吐出用信号Ｐ１とを有している。大滴吐出用信号Ｐ１には、中滴吐出時には選択されない第１パルスＰ１１及び第２パルスＰ１２と、中滴吐出時にも選択される第３パルスＰ２１及び第４パルスＰ２２と、補助パルスＰ４とが含まれる。
【００７８】
本実施形態では、インク吐出用のパルス、すなわちパルスＰ３，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２は、基準電位Ｖ_Ｈ１をパルスベースとし且つ接地電位Ｖ_Ｌをピーク電位とするパルスである。小滴吐出用信号Ｐ３、第２パルスＰ１２、及び第４パルスＰ２２は、基準電位Ｖ_Ｈ１からピーク電位Ｖ_Ｌまでの電位変化時間がヘッドのヘルムホルツ周期の半周期以下に設定されている。これらのパルスは、本発明でいうところの「第１のパルス信号」となる。一方、第１パルスＰ１１及び第３パルスＰ２１の基準電位Ｖ_Ｈ１からピーク電位Ｖ_Ｌまでの電位変化時間ｔ_１１，ｔ_２ _１は、ヘルムホルツ周期以下であり且つ小滴吐出用信号Ｐ３等の上記電位変化時間よりも長い。これらのパルスは、本発明でいうところの「第２のパルス信号」となる。なお、第１パルスＰ１１の電位変化時間ｔ_１１は、第３パルスＰ２１の電位変化時間ｔ_２１よりも長くなっている。
【００７９】
本実施形態においても、小滴、大滴、中滴の吐出速度ｖ１、ｖ２、ｖ３は、ｖ１＜ｖ２＜ｖ３となり、小滴の着弾位置を基準として各インク滴の着弾位置が一致する。したがって、本実施形態においても、実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
＜実施形態４＞
実施形態４は、パルス信号のパルス高さと立ち下がり波形の傾きとを変更することにより、吐出速度を調整するものである。
【００８１】
図１８に示すように、本実施形態に係る駆動信号も、一印刷周期Ｔ内に小滴吐出用信号Ｐ３と大滴吐出用信号Ｐ１とを有している。本実施形態の駆動信号では、小滴吐出用信号Ｐ３はパルスＰ３１及びパルスＰ３２からなり、大滴吐出用信号Ｐ１における中滴吐出時に選択されないパルスは、第１パルスＰ１１及び第２パルスＰ１２からなり、大滴吐出用信号Ｐ１における中滴吐出時に選択されるパルスは、第３パルスＰ２１と第４パルスＰ２２と第５パルスＰ２３と補助パルスＰ４とからなっている。
【００８２】
小滴吐出用信号Ｐ３のパルスＰ３１及びパルスＰ３２は、基準電位Ｖ_Ｈ１をパルスベースとし、パルス高さが基準パルス高さ（＝Ｖ_Ｈ１−Ｖ_Ｌ）のパルス信号である。パルスＰ３１及びパルスＰ３２の立ち下がり波形の時間は、ヘッドのヘルムホルツ周期の半周期以下に設定されている。
【００８３】
大滴吐出用信号Ｐ１の第１パルスＰ１１は、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１であり、後側パルスベースが第３基準電位Ｖ_Ｈ３（＜Ｖ_Ｈ１）のパルス信号である。第２パルスＰ１２は、前側パルスベースが第３基準電位Ｖ_Ｈ３であり、後側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１のパルス信号である。第３パルスＰ２１は、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１であり、後側パルスベースが第２基準電位Ｖ_Ｈ２のパルス信号である。なお、第２基準電位Ｖ_Ｈ２は、基準電位Ｖ_Ｈ１よりも小さく且つ第３基準電位Ｖ_Ｈ３よりも大きい。第４パルスＰ２２は、前側パルスベースが第２基準電位Ｖ_Ｈ２であり、後側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１のパルス信号である。第５パルスＰ２３は、前側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１であり、後側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１よりも大きな電位Ｖ_Ｈ０のパルスである。補助パルスＰ４は、前側パルスベースが電位Ｖ_Ｈ０であり、後側パルスベースが基準電位Ｖ_Ｈ１のパルスである。
【００８４】
本実施形態においても、各パルスの立ち下がり波形の時間及びパルス高さは、小滴、中滴及び大滴の着弾位置が小滴の着弾位置を基準として一致するように設定されている。
【００８５】
本実施形態においても、小滴、大滴、中滴の吐出速度ｖ１、ｖ２、ｖ３は、ｖ１＜ｖ２＜ｖ３となり、小滴の着弾位置を基準として各インク滴の着弾位置が一致する。したがって、本実施形態においても、実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
なお、中滴又は大滴の着弾位置を基準として、他のインク滴の着弾位置を設定することも可能である。図１８に示すように、各滴の吐出開始時刻を各波形の最初のパルスにおけるピーク電位波形の終了時刻と定義すると、小滴の吐出開始時刻はＳ１，中滴の吐出開始時刻はＳ３、大滴の吐出開始時刻はＳ２となる。ここで、ノズルから記録紙までの距離を１ｍｍとした場合、小滴、中滴、大滴の吐出から着弾までの時間をそれぞれα［μｓ］、β［μｓ］、γ［μｓ］とすると、Ｓ２−Ｓ１＝ａ［μｓ］、Ｓ３−Ｓ１＝ｂ［μｓ］に対し、β＝α−ｂ、γ＝α−ａとすることにより、各インク滴の着弾位置を一致させることができる。すなわち、小滴、中滴及び大滴のいずれか一つの着弾位置を基準として、すべてのインク滴の着弾位置を揃えることが可能となる。
【００８７】
＜実施例＞
実施例として、図１９に示す駆動信号を用いて小滴、中滴、大滴を吐出させ、それらの着弾位置を計測した。各パラメータの値は、下記表１の通りである。なお、ノズルと記録紙との間の間隔は１ｍｍ、ヘッドのヘルムホルツ周期は８μｓであった。時間間隔ｔ_Ｃ２は、ヘルムホルツ周期の０．５〜１．５倍に設定され、電位差Ｖ_Ｃは基準電位Ｖ_Ｈと接地電位Ｖ_Ｌとの間の電位差の０．１〜０．３倍に設定されている。本実施例では波形の選択タイミングの精度が±０．５μｓであり、選択した波形がいびつな形にならないように、時間間隔ｔ_Ｃ１は１μｓ以上に設定されている。
【００８８】
【表１】

【００８９】
その結果、小滴、中滴、大滴の吐出速度は、それぞれｖ１＝７．６ｍ／ｓ、ｖ３＝９．３ｍ／ｓ、ｖ２＝７．９ｍ／ｓとなり、１０ｋＨｚの周期で３種類のインク滴を選択的に吐出することができ、それらの着弾位置を一致させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動信号の波形とアクチュエータ変位とメニスカス状態との関係を示す図である。
【図２】駆動信号の波形とアクチュエータ変位とメニスカス状態との関係を示す図である。
【図３】駆動信号の波形とアクチュエータ変位とメニスカス状態との関係を示す図である。
【図４】駆動信号の波形とアクチュエータ変位とメニスカス状態との関係を示す図である。
【図５】駆動信号と吐出性能との関係を調べる確認実験の結果を示す図であり、（ａ）はパラメータの定義を示す波形図であり、（ｂ）は測定条件及び測定結果を示す表である。
【図６】実施形態に係るプリンタの概略構成図である。
【図７】インクジェットヘッドの部分平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】アクチュエータ近傍の部分断面図である。
【図１０】図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】制御回路のブロック図である。
【図１２】実施形態１に係る駆動信号の波形図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は駆動信号の波形図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は駆動信号の波形図である。
【図１５】実施形態２に係る駆動信号の波形図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、インク滴の着弾位置を説明する図である。
【図１７】実施形態３に係る駆動信号の波形図である。
【図１８】実施形態４に係る駆動信号の波形図である。
【図１９】実施例に係る駆動信号の波形図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、インク滴の着弾位置を説明する図である。
【符号の説明】
１　　　　　インクジェットヘッド
２　　　　　ノズル
３　　　　　　インク供給室
４　　　　　圧力室
１０　　　　　アクチュエータ
１１　　　　　振動板
１３　　　　　圧電素子
１４　　　　　個別電極
２０　　　　　プリンタ（インクジェット式記録装置）
３０　　　　駆動信号発生回路（信号生成部）
３１　　　　選択回路（信号選択部）
３２　　　　信号供給手段
３５　　　　　制御回路
４０　　　　ヘッド本体
４１　　　　　記録紙（記録媒体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head and an inkjet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for so-called multi-tone printing and the like, an ink jet recording apparatus that discharges a plurality of ink droplets within one printing cycle from the same nozzle of an ink jet head and forms one ink dot with the plurality of ink droplets has been known. Are known.
[0003]
Generally, an ink jet head mounted on this type of ink jet recording apparatus has a head body in which a pressure chamber for containing ink and a nozzle communicating with the pressure chamber are formed, and an ink droplet is ejected from the nozzle. An actuator for applying pressure to ink in the pressure chamber and a drive signal supply unit for supplying a drive signal to the actuator are provided. In order to reduce the size of the head, an actuator having a piezoelectric element is often used as an actuator.
[0004]
In the recording operation, first, the drive signal supply unit supplies a drive signal including one or more pulses during one printing cycle. Then, the actuator that has received the drive signal pushes out the ink in the pressure chamber from the nozzle, thereby discharging the same number of ink droplets as the number of pulses. The ejected ink droplets land on the recording paper in the order of ejection to form one ink dot. When a large number of such ink dots are collected on a recording sheet, a predetermined image or the like is formed on the recording sheet. Here, by adjusting the number of ink droplets ejected during one printing cycle, the density and size of the dots are adjusted. As a result, so-called multi-tone printing is performed.
[0005]
However, when high-speed printing is performed, the carriage speed of the inkjet head is high, so that a plurality of ink droplets ejected from the same nozzle tend to land on a position shifted in the carriage direction. As a result, the ink dots have an elongated oval shape in the carriage direction, and the quality of the image tends to deteriorate.
[0006]
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-146011, a technique has been proposed in which a plurality of ejected ink droplets are united during flight to form one ink droplet before landing on recording paper. By combining the ink droplets in this way, it is possible to prevent the shape of the ink dots from becoming irregular.
[0007]
Further, in the above publication, one type of drive signal is generated instead of separately generating drive signals according to the number of ink droplets ejected, and a part of the drive signal is selected according to the number of ink droplets ejected. There is disclosed a technique for supplying the liquid in a reliable manner. As a result, generation of the drive signal can be facilitated.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an ink jet head that selectively supplies a part of the drive signal according to the size of the ink droplet, it is difficult to make the landing positions of the ink droplet uniform because the ejection speed changes depending on the size of the ink droplet.
[0009]
For example, as shown in FIG. 20, when the ejection speed of the small droplet is v1 and the ejection speed of the large droplet is v2 (where v1 <v2), the carriage speed vC is constant regardless of the size of the ink droplet. Therefore, there is a displacement of ΔL between the landing position L1 of the small droplet and the landing position L2 of the large droplet. However, in order to further improve the performance of the ink jet recording, it is desired to correct the above-mentioned positional deviation and to arrange the landing positions with high precision.
[0010]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an ink jet head that selectively supplies a part of a drive signal according to the size of an ink droplet, and an impact position of the ink droplet. To improve the quality of recording.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The ink jet head according to the present invention is an ink jet head capable of selectively discharging at least a large ink droplet and a small ink droplet, wherein a nozzle and a pressure chamber which is communicated with the nozzle and filled with ink are formed. A head body, an actuator having a piezoelectric element and an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element, and an actuator for applying pressure to the ink in the pressure chamber by the piezoelectric effect of the piezoelectric element. A signal generating unit for generating a drive signal including a large drop ejection signal composed of a plurality of pulse signals for driving the actuator so as to apply pressure, and all pulse signals of the large drop ejection signal when ejecting a large drop. Is selected and supplied to the actuator, while when discharging a small droplet, a partial pulse signal on the rear side of the large droplet discharging signal is selected. A signal selection unit for supplying the actuator with a pulse signal of the driving signal, and the pulse signal of the driving signal is ejected such that the ink meniscus vibration caused by the subsequent pulse signal resonates with the ink meniscus vibration caused by the preceding pulse signal, and is discharged by these pulse signals. The plurality of ink droplets are set so as to unite during the flight, and the first pulse signal of the pulse signals selected when ejecting a small droplet has a predetermined reference potential as a front-side pulse base and a predetermined reference potential. A pulse signal having a pulse height of a pulse height, a pulse signal which is not selected at the time of ejection of a small droplet among the large droplet ejection signals, a potential lower than a reference potential is used as a front-side pulse base, and the pulse height is the reference pulse. A pulse signal lower than the height is included.
[0012]
As a result, all the pulse signals of the large-droplet ejection signal are selected at the time of large-droplet ejection, while some pulse signals behind the large-droplet ejection signal are selected at the time of small-droplet ejection. Is discharged, the discharge operation is started earlier than in the case of discharging small droplets.
[0013]
By the way, if no measures are taken, the ejection speed of large droplets is higher than that of small droplets. Therefore, there is a possibility that the landing positions of the large droplet and the small droplet may deviate. However, in the above-described inkjet head, the pulse signal which is not selected at the time of discharging a small droplet among the large droplet discharging signals is a pulse signal having a potential lower than the reference potential as a front pulse base and having a pulse height lower than the reference pulse height (hereinafter referred to as a pulse signal). , Low pulse signal). Therefore, the ejection speed of the large droplet becomes smaller than the ejection speed of the small droplet. Therefore, even if the ejection timing of the large droplet is earlier than the ejection timing of the small droplet, the displacement between the landing positions of the large droplet and the small droplet is reduced. As a result, a high-quality record can be obtained.
[0014]
The first pulse signal among the pulse signals selected when ejecting a droplet is a pulse signal having a predetermined reference potential as a front pulse base and a predetermined reference pulse height as a pulse height. Therefore, even if a slight delay occurs in the signal selection timing when the droplet is ejected, the waveform of the signal supplied to the actuator does not change. Therefore, since a signal having a predetermined waveform is supplied stably, the ejection performance can be stabilized.
[0015]
In the inkjet head, the drive signal may include one or more pulse signals before or after the large droplet discharge signal and include a third ink droplet discharge signal for discharging a third ink droplet.
[0016]
Thus, since the third ink droplet is ejected in addition to the large droplet and the small droplet, the number of gradations in the multi-gradation recording can be increased. The “third” here means that the ink droplet is different from the large droplet and the small droplet, and does not mean the order of the ink droplets ejected during one printing cycle.
[0017]
In the ink jet head, a pulse signal selected when discharging a small droplet among the large droplet discharge signals has a potential lower than a reference potential as a front pulse base, and a pulse height is lower than the reference pulse height. A pulse signal (hereinafter, referred to as a low pulse signal) may be included.
[0018]
By adjusting the number or the pulse height of the low pulse signals included in the pulse signal selected when ejecting the droplet, the landing positions of the large droplet and the small droplet can be adjusted to the landing of the third ink droplet. The ejection speed of the large droplet and the small droplet can be adjusted so as to be aligned with the position. Therefore, it is possible to adjust the landing position of each ink droplet with reference to the third ink droplet.
[0019]
In the ink jet head, the pulse signal selected at the time of discharging a small droplet among the large droplet discharging signals includes a first pulse signal in which a potential change time from a reference potential to a peak potential is equal to or less than half a Helmholtz cycle of the head. The pulse signal which is not selected at the time of ejection of a small droplet among the large droplet ejection signals includes a potential change time from a reference potential to a peak potential which is equal to or less than the Helmholtz period and the potential change time of the first pulse signal. A longer second pulse signal may be included.
[0020]
Thus, the ejection speed of the ink droplet ejected by the second pulse signal becomes smaller than the ejection speed of the ink droplet ejected by the first pulse signal. The pulse signal selected at the time of ejecting a small droplet includes the first pulse signal, and the pulse signal selected at the time of ejecting a large droplet includes the second pulse signal. It becomes smaller than the ejection speed of the droplet. Therefore, the displacement of the landing position between the large droplet and the small droplet is reduced.
[0021]
In the ink jet head, the pulse signal selected at the time of discharging a small droplet among the large droplet discharging signals includes a first pulse signal in which a potential change time from a reference potential to a peak potential is equal to or less than half a Helmholtz cycle of the head. And a second pulse signal having a potential change time from the reference potential to the peak potential that is equal to or shorter than the Helmholtz cycle and longer than the potential change time of the first pulse signal.
[0022]
Thus, by adjusting the number or potential change time of the second pulse signal included in the pulse signal selected when ejecting a droplet, the ejection speed of the large droplet and the small droplet can be reduced. The landing position of the droplet can be adjusted so as to be aligned with the landing position of the third ink droplet. Therefore, it is possible to adjust the landing position of each ink droplet with reference to the third ink droplet.
[0023]
The ink jet head according to the present invention is an ink jet head capable of selectively discharging at least a large ink droplet and a small ink droplet, wherein a nozzle and a pressure chamber which is communicated with the nozzle and filled with ink are formed. A head body, an actuator having a piezoelectric element and an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element, and an actuator for applying pressure to the ink in the pressure chamber by the piezoelectric effect of the piezoelectric element. A signal generating unit for generating a drive signal including a large drop ejection signal composed of a plurality of pulse signals for driving the actuator so as to apply pressure, and all pulse signals of the large drop ejection signal when ejecting a large drop. Is selected and supplied to the actuator, while when discharging a small droplet, a partial pulse signal on the rear side of the large droplet discharging signal is selected. A signal selection unit for supplying the actuator with a pulse signal of the driving signal, and the pulse signal of the driving signal is ejected such that the ink meniscus vibration caused by the subsequent pulse signal resonates with the ink meniscus vibration caused by the preceding pulse signal, and is discharged by these pulse signals. The pulse signal selected when ejecting a small droplet among the large droplet ejection signals includes a time period during which the potential change from the reference potential to the peak potential occurs during the Helmholtz cycle of the head. The pulse signal which is not selected at the time of ejection of a small droplet among the large droplet ejection signals includes a first pulse signal which is equal to or less than a half cycle of the Helmholtz cycle, and a potential change time from a reference potential to a peak potential is equal to or less than the Helmholtz cycle. A second pulse signal longer than the potential change time of the first pulse signal is included.
[0024]
Thus, the ejection speed of the ink droplet ejected by the second pulse signal becomes smaller than the ejection speed of the ink droplet ejected by the first pulse signal. The pulse signal selected at the time of ejecting a small droplet includes the first pulse signal, and the pulse signal selected at the time of ejecting a large droplet includes the second pulse signal. It becomes smaller than the ejection speed of the droplet. Therefore, although the ejection timing of the large droplet is earlier than the ejection timing of the small droplet, the displacement of the landing position between the large droplet and the small droplet is reduced. As a result, a high-quality record can be obtained.
[0025]
In the inkjet head, the drive signal may include one or more pulse signals before or after the large droplet discharge signal and include a third ink droplet discharge signal for discharging a third ink droplet.
[0026]
Thus, since the third ink droplet is ejected in addition to the large droplet and the small droplet, the number of gradations in the multi-gradation recording can be increased.
[0027]
In the inkjet head, the pulse signal selected when ejecting the droplet may include the second pulse signal.
[0028]
Thus, by adjusting the number or potential change time of the second pulse signal included in the pulse signal selected when ejecting the droplet, the ejection speed of the large droplet and the small droplet can be reduced. Can be adjusted so that the landing position of the third ink droplet is aligned with the landing position of the third ink droplet. Therefore, it is possible to adjust the landing position of each ink droplet with reference to the third ink droplet.
[0029]
In the inkjet head, it is preferable that the last pulse signal included in the large-droplet ejection signal is an auxiliary pulse signal that drives the actuator to such an extent that ink is not ejected.
[0030]
Thus, the meniscus vibration after ink ejection is reduced by application of the auxiliary pulse signal. The discharge performance is improved by suppressing the residual vibration.
[0031]
Note that an ink jet recording apparatus according to the present invention includes the ink jet head.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, the landing positions of large droplets and small droplets can be aligned with high precision. Further, when the third ink droplet is ejected in addition to the large and small droplets, the landing positions of the large and small droplets can be aligned with the landing positions of the third ink droplet. Therefore, it is possible to promote high quality of multi-tone recording.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
<Relationship between drive signal and ejection performance>
Prior to the description of the embodiment of the present invention, a relationship between a drive signal and ejection performance will be described.
[0035]
FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between a waveform of a drive signal, displacement of an actuator, and a state of an ink meniscus. The drive signal is a pulse signal P having a reference potential V0 and a peak potential V1. The peak potential V1 is a potential that drives the actuator to reduce the pressure in the pressure chamber, in other words, a potential that drives the actuator to increase the volume of the pressure chamber. This drive signal is a signal that once depressurizes and then pressurizes the pressure chamber, and is a signal that pushes out the ink meniscus once it is drawn into the nozzle (so-called push-pull waveform signal). In the drive signals shown in FIG. 1 and FIGS. 2 to 4 described later, in order to utilize resonance, the time from the start of the potential drop waveform S1 of the pulse signal P to the start of the potential rise waveform S3 is equal to the Helmholtz cycle. It is set to half cycle. For comparison with the drive signals of FIGS. 2 to 4, the drive signal of FIG. 1 is hereinafter referred to as a basic signal.
[0036]
Here, the amount of ejected ink droplets is affected by the amount of displacement of the actuator and the amount of meniscus retraction, and there is a correlation between the difference between the amount of displacement and the amount of retraction and the amount of droplets. Can be seen. The ejection speed of the droplet has a correlation with the displacement speed of the actuator (that is, the slope of the actuator displacement curve in FIG. 1).
[0037]
As shown in FIG. 2, when the slope of the potential drop waveform S1 of the pulse signal P is made gentle, the displacement of the actuator decreases, but the pull-in amount of the meniscus also decreases. Therefore, the ink droplet amount m2 ejected is substantially equal to or slightly smaller than the ink droplet amount m1 ejected by the basic signal. On the other hand, since the amount of displacement of the actuator is reduced, the slope of the displacement curve becomes gentle. Therefore, the ejection speed v2 is smaller than the ejection speed v1 of the ink ejected by the basic signal. That is, m2 ≦ m1 and v2 <v1.
[0038]
As shown in FIG. 3, when the slope of the potential rising waveform S3 of the pulse signal P is made gentle so that the ejection speed becomes substantially equal to v2, the pull-in amount of the meniscus is not different from the case of the basic signal, but the displacement amount of the actuator is Decreases slightly. Therefore, the droplet amount m3 is smaller than m2. Further, since the amount of displacement of the actuator is reduced, the gradient of the displacement curve becomes gentle, and the discharge speed v3 becomes smaller than v1. That is, m3 <m2 ≦ m1, v3 ≒ v2 <v1.
[0039]
As shown in FIG. 4, when the pulse height of the pulse signal P is slightly reduced so that the ejection speed becomes substantially equal to v2, the displacement of the actuator is reduced, but the amount of meniscus retraction is also slightly reduced as compared with the case of the basic signal. I do. Therefore, the droplet amount m4 is smaller than m1, but larger than m3. Further, since the amount of displacement of the actuator is reduced, the slope of the displacement curve becomes gentle, and the discharge speed v4 becomes smaller than v1. That is, m3 <m4 <m1, v4 ≒ v3 ≒ v2 <v1.
[0040]
As described above, the relationship m3 <m2 ≦ m1, the relationship m3 <m4 <m1 is observed for the droplet amount, and the relationship v4 ≒ v3 ≒ v2 <v1 is seen for the ejection speed.
[0041]
An experiment for actually measuring the ejection speed and the droplet amount was performed using the drive signals shown in FIGS. FIG. 5 shows measurement conditions and measurement results. This experiment confirmed that the above relationship was correct.
[0042]
<First embodiment>
FIG. 6 shows a schematic configuration of a printer 20 as an ink jet recording apparatus. The printer 20 includes the inkjet head 1 fixed to the carriage 16. The carriage 16 is provided with a carriage motor 28 (see FIG. 11), not shown in FIG. The carriage 16 is configured to be guided by a carriage shaft 17 extending in the main scanning direction (X direction shown in FIGS. 6 and 7) by a carriage motor 28, and to reciprocate in that direction. Since the inkjet head 1 is mounted on the carriage 16, the inkjet head 1 also reciprocates in the main scanning direction X with the reciprocation of the carriage 16. The carriage 16, the carriage shaft 17, and the carriage motor 28 constitute a moving unit for relatively moving the inkjet head 1 and the recording paper 41.
[0043]
The recording paper 41 is sandwiched between two transport rollers 42 that are rotationally driven by a transport motor 26 (see FIG. 11), which is not shown in FIG. 6. The sheet is transported in the sub-scanning direction orthogonal to X (the Y direction shown in FIGS. 6 and 7).
[0044]
As shown in FIGS. 7 to 10, the inkjet head 1 includes a head main body 40 in which a plurality of pressure chambers 4 for accommodating ink and a plurality of nozzles 2 respectively communicating with the respective pressure chambers 4 are formed. And an actuator 10 for applying pressure to the ink in the ink cartridge 4. The actuator 10 is a piezo-type actuator having a piezoelectric element 13, and is a so-called flexural vibration type actuator in which the diaphragm 11 fixed to the piezoelectric element 13 performs flexural deformation. The actuator 10 discharges ink droplets from the nozzles 2 and fills the pressure chamber 4 with ink by a pressure change in the pressure chamber 4 accompanying the contraction and expansion of the pressure chamber 4.
[0045]
As shown in FIG. 7, the pressure chambers 4 are formed in the ink jet head 1 in a long groove shape so as to extend in the main scanning direction X, and are arranged at predetermined intervals in the sub scanning direction Y. The nozzle 2 is provided at one end (the right end in FIG. 7) of the pressure chamber 4. The

nozzles

2, 2,... Are provided on the lower surface of the ink jet head 1 so as to open at predetermined intervals in the sub-scanning direction Y. The other end of the pressure chamber 4 (the left end in FIG. 7) is continuous with one end of the ink supply path 5. The other end of each ink supply path 5 is continuous with the ink supply chamber 3 extending in the sub-scanning direction Y.
[0046]
As shown in FIG. 8, the inkjet head 1 is configured by sequentially stacking a nozzle plate 6 in which the nozzles 2 are formed, a partition wall 7 that defines the pressure chamber 4 and the ink supply path 5, and an actuator 10. ing. The nozzle plate 6 is made of a 20 μm-thick polyimide plate, and the partition wall 7 is made of a 480 μm-thick stainless steel laminate plate or a laminate plate of stainless steel and photosensitive glass.
[0047]
As shown in FIGS. 9 and 10 in an exaggerated manner, the actuator 10 has a configuration in which a vibration plate 11 that covers the pressure chamber 4, a thin-film piezoelectric element 13 that vibrates the vibration plate 11, and an individual electrode 14 are sequentially laminated. Have been. The vibration plate 11 is made of a chrome plate having a thickness of 2 μm, and also has a function as a common electrode for applying a voltage to the piezoelectric element 13 together with the individual electrodes 14. The piezoelectric element 13 is provided corresponding to the pressure chamber 4, and PZT (lead zirconate titanate) having a thickness of 0.5 μm to 5 μm can be suitably used. In the present embodiment, the thickness of the piezoelectric element 13 is set to 3 μm. The individual electrode 14 is made of a platinum plate having a thickness of 0.1 μm, and the entire thickness of the actuator 10 is about 5 μm. Note that an insulating layer 15 made of polyimide is provided between the piezoelectric element 13 and the individual electrode 14 adjacent to each other.
[0048]
Next, the control circuit 35 of the printer 20 will be described with reference to the block diagram of FIG. The control circuit 35 drives and controls the main control unit 21 including a CPU, the ROM 22 storing various data processing routines and the like, the RAM 23 storing various data, and the like, and the transport motor 26 and the carriage motor 28.

Driver circuits

25 and 27, a motor control circuit 24, a data reception circuit 29 for receiving print data, a drive signal generation circuit 30, and a selection circuit 31. The actuator 10 is connected to the selection circuit 31. The drive signal generation circuit 30 generates a drive signal having a plurality of pulse signals within one printing cycle. The details of the drive signal will be described later. The selection circuit 31 causes the actuator 10 to selectively input one or more drive pulses included in the drive signal when the inkjet head 1 is moving in the main scanning direction X together with the carriage 16. The drive signal generation circuit 30 and the selection circuit 31 constitute a signal supply unit 32 that supplies a predetermined drive signal to the actuator 10.
[0049]
Next, the operation of the printer 20 will be described. First, when image data is transmitted from a printer body (not shown) and the data receiving circuit 29 receives this image data, the main control unit 21 executes the motor control circuit 24 and the driver based on the processing routine stored in the ROM 22. The transport motor 26 and the carriage motor 28 are controlled via the

circuits

25 and 27, respectively, and the drive signal generation circuit 30 generates a drive signal. Further, the main control section 21 outputs information of a pulse signal to be selected to the selection circuit 31 based on the image data. Then, the selection circuit 31 selects one or more predetermined drive pulses from the plurality of drive pulses based on the information and supplies the selected drive pulses to the actuator 10.
[0050]
The pulse interval of the plurality of pulse signals applied in one printing cycle is set to be equal to or shorter than the Helmholtz cycle of the head, that is, the Helmholtz cycle of the nozzle 2 and the pressure chamber 4. Here, the Helmholtz period refers to a natural period (resonance period) of the entire vibration system including the influence of the actuator 10 as well as the ink. Further, the plurality of pulse signals are set such that a plurality of ink droplets ejected by application of these pulse signals unite during flight. The plurality of pulse signals are set such that the ink meniscus vibration caused by the subsequent pulse signal resonates with the ink meniscus vibration caused by the preceding pulse signal.
[0051]
Next, details of the drive signal will be described with reference to FIG. This drive signal is a signal for selectively discharging a large droplet or a small droplet. This drive signal is composed of a large droplet ejection signal P1 including pulses P11, P12, P21, P22, and P4. The large drop ejection signal P1 is generated at each printing cycle T.
[0052]
That is, the large droplet ejection signal P1 has a first pulse P11, a second pulse P12, a third pulse P21, and a fourth pulse P22 for driving the actuator 10 to eject ink, respectively. The large droplet ejection signal P1 has, after the fourth pulse P22, an auxiliary pulse P4 for driving the actuator 10 to such an extent that ink is not ejected.
[0053]
The third pulse P21, the fourth pulse P22, and the auxiliary pulse P4 are pulses selected by the selection circuit 31 when ejecting a small droplet. On the other hand, when discharging a large drop, all the pulses P11, P12, P21, P22, and P4 of the large drop discharge signal P1 are selected.
[0054]
Each pulse is a pulse signal for driving the actuator 10 so that the pressure chamber 4 is once depressurized and then pressurized. In other words, by causing the actuator 10 to perform a push-pull operation (a so-called pull-push operation), an ink droplet is generated. This is a signal to be ejected.
[0055]
The first pulse P11, the third pulse P21, and the fourth pulse P22 have a pulse base potential on the front side which is a predetermined reference potential V_H1It is a pulse equal to On the other hand, the second pulse P12 is a pulse-based potential V on the front side._H2Is the reference potential V_H1Smaller pulse. The pulse height of the second pulse P12 is lower than the pulse heights of the third pulse P21 and the fourth pulse P22.
[0056]
Note that the pulse-based potential value before and after the pulse may be different depending on the pulse, such as the first pulse P11 and the second pulse P12. Therefore, in this specification, the pulse height refers to the difference between the potential of the front pulse base and the peak potential.
[0057]
The peak potentials of the ink ejection pulses P11, P12, P21, and P22 are all equal to the ground potential (GND) V_LIs set to The reason is that as shown in FIG. 13A, when the peak potential is not the ground potential, an error is likely to occur when the potential is increased after the peak potential, and the value of the reference potential V_H= V_L1This is because + ΔV tends to be unstable. On the other hand, as shown in FIG._LIs the ground potential, the value of the reference potential V_H2= ΔV is easily stabilized, and the peak height is easily adjusted accurately.
[0058]
The auxiliary pulse P4 has a pulse height lower than any of the pulses P11, P12, P21, and P22. This auxiliary pulse P4 is set so as to reduce the ink meniscus vibration after ink ejection.
[0059]
Next, an ink ejection operation will be described. When ejecting a large droplet, all the pulses of the large droplet ejection signal P1 are selected and supplied to the actuator 10. Thus, the first ink droplet is ejected by the first pulse P11, the second ink droplet is ejected by the second pulse P12, the third ink droplet is ejected by the third pulse P21, and the fourth ink pulse is ejected by the fourth pulse P22. A fourth ink droplet is ejected. Then, the first to fourth ink droplets are united during the flight, and land on recording paper as large-diameter ink droplets.
[0060]
In addition, the coalescence of ink droplets here means not only when completely separated ink droplets are united in the air, but also so that the existence of each ink droplet can be recognized although some of them are connected. The case where the separated ink droplets are fixed to such an extent that the existence of each ink droplet is not understood is also included.
[0061]
On the other hand, when discharging a droplet, a droplet discharging pulse P2 including the third pulse P21, the fourth pulse P22, and the auxiliary pulse P4 is selected. As a result, a third ink droplet is ejected by the third pulse P21, and a fourth ink droplet is ejected by the fourth pulse P22. Then, the third and fourth ink droplets unite during the flight, and land on recording paper as small-diameter ink droplets.
[0062]
When ejecting a large droplet, the second pulse P12 has a lower pulse height than the third pulse P21 and the fourth pulse P22. Therefore, the first ink droplet and the second ink droplet are the third ink droplet. And the ejection speed is smaller than that of the fourth ink droplet. Therefore, the ejection speed of a large droplet formed by combining the first to fourth ink droplets is lower than that of a small droplet formed by combining the third and fourth ink droplets. Therefore, the deviation between the landing positions of the large droplet and the small droplet is reduced, and high-quality recording can be realized.
[0063]
In the present embodiment, the pulse height of the second pulse P12 can be finely adjusted. Then, by finely adjusting the pulse height of the second pulse P12, the landing positions of the large droplet and the small droplet can be matched with high accuracy. Therefore, according to the present embodiment, the quality of multi-tone printing can be significantly improved.
[0064]
Since the auxiliary pulse P4 is provided after the ink discharge pulse, the residual vibration of the meniscus after the ink discharge can be suppressed. In particular, since the droplet is ejected by selectively supplying the rear pulse P2 included in the large droplet ejection signal P1, the auxiliary pulse signal P4 is also supplied at the time of ejecting the small droplet. Therefore, the residual vibration of the meniscus can be suppressed even at the time of discharging a small droplet. As described above, since the residual vibration of the meniscus disappears in a relatively short time, the printing cycle T can be shortened. Therefore, the responsiveness of the head can be improved.
[0065]
Since droplets are ejected by selectively supplying the pulse on the rear side included in the large droplet ejection signal, it is not necessary to separately provide a new small droplet ejection signal after the large droplet ejection signal. Therefore, the responsiveness is also improved in this respect.
[0066]
In the first pulse P21 of the pulses selected at the time of discharging the droplet, the front pulse base is the reference potential V_H1Matches. Therefore, even if a time delay occurs during signal selection, the waveform will not be distorted. That is, as shown in FIG. 14A, the front pulse base is set to the reference potential V._H1In the case where it does not match, if a time delay Δt occurs during selection, the waveform of the signal supplied to the actuator has an irregular shape. On the other hand, as shown in FIG._H1In this case, the waveform of the signal supplied to the actuator does not have an irregular shape even if the time delay Δt occurs. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to stabilize the ejection performance when ejecting small droplets. Further, the accuracy required for the selection timing can be reduced, and the cost of the control circuit can be reduced.
[0067]
<Embodiment 2>
In the second embodiment, the drive signal is changed in the first embodiment. In the present embodiment, a third ink droplet is configured to be freely ejected in addition to the large droplet and the small droplet of the first embodiment. More specifically, ink droplets smaller than the small droplets of the first embodiment can be freely ejected, and three types of ink droplets, large droplets, medium droplets, and small droplets, are selectively ejected.
[0068]
As shown in FIG. 15, the drive signal according to the present embodiment has a small droplet ejection signal P3 as a third ink droplet ejection signal in front of the large droplet ejection signal P1. In the present embodiment, since the ink droplet ejected by the droplet ejection signal P3 is the smallest ink droplet, the small droplet in the first embodiment is a medium droplet in the present embodiment.
[0069]
In the present embodiment, the landing positions of medium drops and large drops are set based on the landing positions of small drops. Therefore, the pulse on the rear side of the large droplet ejection signal P1 also includes the pulse P22 whose front pulse base is smaller than the reference potential.
[0070]
The pulse discharge signal P3 has a pulse base whose reference potential V_H1And the pulse height is equal to the reference height (= V_H1-V_L) Is a pulse signal. In the first pulse P11 of the large droplet discharge signal P1, the front pulse base is the reference potential V_H1And the rear pulse base is the reference potential V_H1Potential V smaller than_H3It is. The second pulse P12 is such that the front-side pulse base has the reference potential V_H1Potential V smaller than_H3And the pulse height (= V_H3-V_L. Hereinafter, the first pulse height) is a pulse signal lower than the reference height. The third pulse P21 is such that the front-side pulse base has the reference potential V_H1And the rear pulse base is the reference potential V_H1And the potential V_H3Potential V greater than_H2And the pulse height is a pulse signal having the reference height. The fourth pulse P22 is such that the front-side pulse base has the potential V_H2And the pulse height (= V_H2-V_L. Hereinafter, referred to as a second pulse height) is a pulse signal lower than the reference height.
[0071]
Each of the second pulse height and the third pulse height is set so that the landing positions of the small droplet, the medium droplet, and the large droplet coincide.
[0072]
The selection circuit 31 selects only the small droplet ejection signal P3 when ejecting a small droplet, and selects only the rear pulses P21, P22 and P4 of the large droplet ejection signal P1 when ejecting a medium droplet. When ejecting a droplet, only the large droplet ejection signal P1 is selected.
[0073]
At the time of droplet ejection, a single ink droplet is ejected by the droplet ejection pulse P3 and lands on the recording paper as a small droplet. At the time of medium droplet ejection, two ink droplets are ejected by the third pulse P21 and the fourth pulse P22 of the large droplet ejection signal P1, and they are combined to form a medium droplet and land on recording paper. At the time of large droplet ejection, four ink droplets are ejected by the first to fourth pulses P11, P12, P21, and P22 of the large droplet ejection signal P1, and they combine to form a large droplet and land on recording paper.
[0074]
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the ejection timing of ink droplets is delayed in the order of small droplet D1, large droplet D2, and medium droplet D3. However, the ejection speed v1 of the small droplet D1, the ejection speed v2 of the large droplet D2, and the ejection speed v3 of the medium droplet D3 are v1 <v2 <v3, and the landing positions of the small droplet, the medium droplet, and the large droplet are small droplets. Coincide with each other with reference to the landing position of. The symbol vC in FIG. 16 is the carriage speed of the head 1.
[0075]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to improve the recording quality in a recording apparatus that performs three-gradation recording.
[0076]
<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, the ejection speed is adjusted by changing the pulse height of the pulse signal. In the third embodiment, the ejection speed is adjusted by changing the slope of the falling waveform of the pulse signal. It is to adjust.
[0077]
As shown in FIG. 17, the drive signal according to the present embodiment also has a small droplet ejection signal P3 and a large droplet ejection signal P1 within one printing cycle T, as in the second embodiment. The large-drop ejection signal P1 includes a first pulse P11 and a second pulse P12 that are not selected during middle-drop ejection, a third pulse P21 and a fourth pulse P22 that are also selected during middle-drop ejection, and an auxiliary pulse P4. included.
[0078]
In the present embodiment, the pulses for ink ejection, that is, the pulses P3, P11, P12, P21, and P22 are the same as the reference potential V._H1Is pulse-based and the ground potential V_LIs a pulse having a peak potential. The droplet discharge signal P3, the second pulse P12, and the fourth pulse P22 are based on the reference potential V_H1From the peak potential V_LThe potential change time is set to be less than half the Helmholtz cycle of the head. These pulses become the “first pulse signal” in the present invention. On the other hand, the reference potential V of the first pulse P11 and the third pulse P21_H1From the peak potential V_LPotential change time t₁₁, T₂ ₁Is less than or equal to the Helmholtz period and is longer than the potential change time of the droplet discharge signal P3 and the like. These pulses become the “second pulse signal” in the present invention. The potential change time t of the first pulse P11₁₁Is the potential change time t of the third pulse P21.₂₁It is longer than.
[0079]
Also in the present embodiment, the ejection speeds v1, v2, and v3 of the small droplet, large droplet, and medium droplet are v1 <v2 <v3, and the landing positions of the respective ink droplets match based on the landing positions of the small droplets. Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
[0080]
<Embodiment 4>
In the fourth embodiment, the ejection speed is adjusted by changing the pulse height of the pulse signal and the slope of the falling waveform.
[0081]
As shown in FIG. 18, the drive signal according to the present embodiment also includes a small droplet ejection signal P3 and a large droplet ejection signal P1 within one printing cycle T. In the drive signal of the present embodiment, the signal P3 for discharging a small droplet is composed of the pulse P31 and the pulse P32, and the pulse that is not selected when discharging the medium droplet in the signal P1 for discharging a large droplet is composed of a first pulse P11 and a second pulse P12. The pulse selected at the time of medium droplet ejection in the large droplet ejection signal P1 includes a third pulse P21, a fourth pulse P22, a fifth pulse P23, and an auxiliary pulse P4.
[0082]
The pulse P31 and the pulse P32 of the droplet discharge signal P3 are equal to the reference potential V_H1Is the pulse base, and the pulse height is the reference pulse height (= V_H1-V_L) Is a pulse signal. The times of the falling waveforms of the pulse P31 and the pulse P32 are set to be equal to or less than half the Helmholtz cycle of the head.
[0083]
The first pulse P11 of the large droplet discharge signal P1 is such that the front pulse base is the reference potential V_H1And the rear pulse base is the third reference potential V_H3(<V_H1) Is a pulse signal. The second pulse P12 is such that the front pulse base is the third reference potential V_H3And the rear pulse base is the reference potential V_H1Pulse signal. The third pulse P21 is such that the front-side pulse base has the reference potential V_H1And the rear pulse base is the second reference potential V_H2Pulse signal. Note that the second reference potential V_H2Is the reference potential V_H1And the third reference potential V_H3Greater than. The fourth pulse P22 has a front-side pulse base of the second reference potential V_H2And the rear pulse base is the reference potential V_H1Pulse signal. The fifth pulse P23 is such that the front pulse base is the reference potential V_H1And the rear pulse base is the reference potential V_H1Potential V greater than_H0Pulse. The auxiliary pulse P4 has a potential V_H0And the rear pulse base is the reference potential V_H1Pulse.
[0084]
Also in the present embodiment, the time and pulse height of the falling waveform of each pulse are set so that the landing positions of the small droplet, the medium droplet, and the large droplet coincide with the landing position of the small droplet.
[0085]
Also in the present embodiment, the ejection speeds v1, v2, and v3 of the small droplet, large droplet, and medium droplet are v1 <v2 <v3, and the landing positions of the respective ink droplets match based on the landing positions of the small droplets. Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
[0086]
In addition, it is also possible to set the landing position of another ink droplet based on the landing position of a medium droplet or a large droplet. As shown in FIG. 18, when the discharge start time of each drop is defined as the end time of the peak potential waveform in the first pulse of each waveform, the discharge start time of the small drop is S1, the discharge start time of the middle drop is S3, The drop discharge start time is S2. Here, assuming that the distance from the nozzle to the recording paper is 1 mm, the time from the ejection of the small droplet, the medium droplet, and the large droplet to the landing is α [μs], β [μs], and γ [μs], respectively. By setting β = α−b and γ = α−a with respect to S2−S1 = a [μs] and S3−S1 = b [μs], the landing positions of the ink droplets can be matched. That is, it is possible to align the landing positions of all the ink droplets with reference to any one of the small, medium, and large droplets.
[0087]
<Example>
As an example, small droplets, medium droplets, and large droplets were ejected using the drive signals shown in FIG. 19, and their landing positions were measured. Table 1 below shows the values of the parameters. The interval between the nozzle and the recording paper was 1 mm, and the Helmholtz period of the head was 8 μs. Time interval t_C2Is set to 0.5 to 1.5 times the Helmholtz period, and the potential difference V_CIs the reference potential V_HAnd ground potential V_LIs set to 0.1 to 0.3 times the potential difference between In this embodiment, the accuracy of the waveform selection timing is ± 0.5 μs, and the time interval t is selected so that the selected waveform does not become irregular._C1Is set to 1 μs or longer.
[0088]
[Table 1]

[0089]
As a result, the ejection speeds of the small droplet, the medium droplet, and the large droplet are v1 = 7.6 m / s, v3 = 9.3 m / s, and v2 = 7.9 m / s, respectively. Drops could be selectively ejected, and their landing positions could be matched.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a waveform of a driving signal, an actuator displacement, and a meniscus state.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a waveform of a driving signal, an actuator displacement, and a meniscus state.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a waveform of a drive signal, an actuator displacement, and a meniscus state.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a waveform of a drive signal, an actuator displacement, and a meniscus state.
5A and 5B are diagrams showing the results of a confirmation experiment for examining the relationship between a drive signal and ejection performance, where FIG. 5A is a waveform diagram showing the definition of parameters, and FIG. 5B is a table showing measurement conditions and measurement results. It is.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a printer according to the embodiment.
FIG. 7 is a partial plan view of the inkjet head.
FIG. 8 is a sectional view taken along line AA of FIG. 7;
FIG. 9 is a partial cross-sectional view near the actuator.
FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of FIG. 7;
FIG. 11 is a block diagram of a control circuit.
FIG. 12 is a waveform diagram of a drive signal according to the first embodiment.
FIGS. 13A and 13B are waveform diagrams of drive signals.
FIGS. 14A and 14B are waveform diagrams of driving signals.
FIG. 15 is a waveform diagram of a drive signal according to the second embodiment.
FIGS. 16A to 16C are views for explaining the landing positions of ink droplets.
FIG. 17 is a waveform diagram of a drive signal according to the third embodiment.
FIG. 18 is a waveform diagram of a drive signal according to the fourth embodiment.
FIG. 19 is a waveform diagram of a drive signal according to the example.
FIGS. 20A and 20B are views for explaining the landing positions of ink droplets.
[Explanation of symbols]
1 inkjet head
2 nozzle
3 Ink supply chamber
4 pressure chamber
10 actuator
11 diaphragm
13 piezoelectric element
14 individual electrode
20 printer (ink-jet recording device)
30 ° drive signal generation circuit (signal generation unit)
31 selection circuit (signal selection section)
32 signal supply means
35 ° control circuit
40 head body
41 recording paper (recording medium)

Claims

An ink jet head capable of selectively discharging at least a large amount of ink and a small amount of ink,
A head body in which a nozzle and a pressure chamber that is in communication with the nozzle and filled with ink are formed;
An actuator having a piezoelectric element and an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element, and applying pressure to ink in the pressure chamber by a piezoelectric effect of the piezoelectric element;
A signal generation unit that generates a drive signal including a large droplet ejection signal composed of a plurality of pulse signals for driving the actuator so that the pressure chamber is once depressurized and then pressurized,
When discharging a large droplet, all the pulse signals of the large droplet discharging signal are selected and supplied to the actuator, while when discharging a small droplet, a part of the pulse signal on the rear side of the large droplet discharging signal is generated. A signal selection unit for selecting and supplying the selected actuator to the actuator,
The pulse signal of the drive signal is set so that the ink meniscus vibration caused by the subsequent pulse signal resonates with the ink meniscus vibration caused by the preceding pulse signal, and the plurality of ink droplets ejected by these pulse signals unite during flight. Is set,
The first pulse signal of the pulse signals selected when ejecting a droplet is a pulse signal having a predetermined reference potential as a front pulse base and a predetermined reference pulse height as a pulse height,
Ink jet head in which a pulse signal which is not selected at the time of discharging a small droplet among the signals for discharging a large droplet includes a pulse signal having a lower potential than the reference potential as a front pulse base and having a pulse height lower than the reference pulse height. .

The inkjet head according to claim 1,
An ink jet head in which the drive signal includes one or two or more pulse signals before or after the large droplet discharge signal and includes a third ink droplet discharge signal for discharging a third ink droplet.

The inkjet head according to claim 2,
Among the large droplet ejection signals, the pulse signal selected when ejecting a small droplet includes a pulse signal having a lower potential than the reference potential as a front-side pulse base and having a pulse height lower than the reference pulse height. Inkjet head.

The inkjet head according to any one of claims 1 to 3,
Among the large droplet ejection signals, the pulse signal selected at the time of small droplet ejection includes a first pulse signal in which the potential change time from the reference potential to the peak potential is less than or equal to a half cycle of the Helmholtz cycle of the head,
Among the large droplet ejection signals, the pulse signal not selected at the time of small droplet ejection includes a potential change time from a reference potential to a peak potential that is equal to or shorter than the Helmholtz cycle and longer than the potential change time of the first pulse signal. An ink jet head including two pulse signals.

The inkjet head according to claim 2,
Among the large droplet ejection signals, a pulse signal selected at the time of ejection of a small droplet includes a first pulse signal in which the potential change time from the reference potential to the peak potential is less than half a Helmholtz cycle of the head, An ink jet head including a second pulse signal having a potential change time up to a peak potential that is equal to or less than the Helmholtz cycle and longer than the potential change time of the first pulse signal.

An ink jet head capable of selectively discharging at least a large amount of ink and a small amount of ink,
A head body in which a nozzle and a pressure chamber that is in communication with the nozzle and filled with ink are formed;
An actuator having a piezoelectric element and an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element, and applying pressure to ink in the pressure chamber by a piezoelectric effect of the piezoelectric element;
A signal generation unit that generates a drive signal including a large droplet ejection signal composed of a plurality of pulse signals for driving the actuator so that the pressure chamber is once depressurized and then pressurized,
When discharging a large droplet, all the pulse signals of the large droplet discharging signal are selected and supplied to the actuator, while when discharging a small droplet, a part of the pulse signal on the rear side of the large droplet discharging signal is generated. A signal selection unit for selecting and supplying the selected actuator to the actuator,
The pulse signal of the drive signal is set so that the ink meniscus vibration caused by the subsequent pulse signal resonates with the ink meniscus vibration caused by the preceding pulse signal, and the plurality of ink droplets ejected by these pulse signals unite during flight. Is set,
Among the large droplet ejection signals, the pulse signal selected at the time of small droplet ejection includes a first pulse signal in which the potential change time from the reference potential to the peak potential is less than or equal to a half cycle of the Helmholtz cycle of the head,
Among the large droplet ejection signals, the pulse signal not selected at the time of small droplet ejection includes a potential change time from a reference potential to a peak potential that is equal to or shorter than the Helmholtz cycle and longer than the potential change time of the first pulse signal. An ink jet head including two pulse signals.

The inkjet head according to claim 6,
An ink jet head in which the drive signal includes one or two or more pulse signals before or after the large droplet discharge signal and includes a third ink droplet discharge signal for discharging a third ink droplet.

The inkjet head according to claim 7,
An ink jet head in which a pulse signal selected when ejecting a droplet includes the second pulse signal.

The inkjet head according to any one of claims 1 to 8, wherein
The last pulse signal included in the large droplet discharge signal is an auxiliary pulse signal for driving the actuator to such an extent that ink is not discharged.

An ink jet recording apparatus comprising the ink jet head according to claim 1.