JP2004160903A - Head driving controller and image recorder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はヘッド駆動制御装置及び画像記録装置に関する。
【0002】
【特許文献1】特許第3201073号公報
【0003】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路(吐出室、圧力室、加圧室、液室、加圧液室等とも称される。)と、このインク流路内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。
【0004】
インクジェットヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆる圧電型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどが知られている。
【0005】
ところで、圧電型インクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置において、印字に先立ってヘッドの圧電素子(電歪素子)を充電を行い、印字終了後に放電を行う方式で駆動する場合のマイグレーションの発生を防止するため、
【特許文献1】には、ヘッドの印字開始時または終了時の充電電流または放電電流を制限するようにすること、あるいは、断続的に充電又は放電を行い、印字開始時または終了時に電歪素子の電圧印加時または放電時に段階的に電圧印加または放電を行うようにすることが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した
【特許文献1】に記載のインクジェット記録装置にあっては、非印字時における充電、放電に起因する残留振動については何ら考慮されていないために、この残留振動によって印字時の滴吐出が不安定になって画像品質が低下するという課題がある。
【0007】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高速高品質印字を可能にするヘッド駆動制御装置及び画像記録装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御し、少なくとも時間T1はリフィル周期の半周期以上に設定されている構成としたものである。
【0009】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御し、時間T1及びT2はリフィル周期の半周期以上に設定されている構成としたものである。
【0010】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させるときに、印字開始から2画素以上前に加圧室の収縮状態を完了させるように設定されている構成としたものである。
【0011】
これらの各本発明に係るヘッド駆動制御装置において、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる工程を含み、印字時の駆動波形が異なる場合、駆動波形の基準電位に一致させるように収縮状態を決める電位に倍率が掛けられるように設定されていることが好ましい。
【0012】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、印字に先立ってノズル付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加するとき、駆動波形に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、駆動波形の印加後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御し、時間T1及びT2の少なくとも一方はリフィル周期の半周期以上に設定されている構成としたものである。
【0013】
これらの各本発明に係るヘッド駆動制御装置においては、環境条件を検出する検出手段の検出結果に基づいて加圧室を収縮又は膨張させる時間若しくは大きさを調整することが好ましい。
【0014】
本発明に係る画像記録装置は、液滴吐出ヘッドのノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を駆動制御する本発明に係るいずれかのヘッド駆動制御装置を備えたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図1は本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図2は同機構部の側面説明図である。
【0016】
このインクジェット記録装置装置は、記録装置本体1の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部2等を収納し、給紙カセット4或いは手差しトレイ5から給送される用紙3を取り込み、印字機構部2によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ6に排紙する。
【0017】
印字機構部2は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド11と従ガイドロッド12とでキャリッジ13を主走査方向(図2で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ13にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド14をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ13の上側にはヘッド14に各色のインクを供給するための各インクタンク(インクカートリッジ)15を交換可能に装着している。
【0018】
インクカートリッジ15は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド14へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド14へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ15からインクをヘッド14内に供給する。
【0019】
ここで、キャリッジ13は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド11に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド12に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ13を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ17で回転駆動される駆動プーリ18と従動プーリ19との間にタイミングベルト20を張装し、このタイミングベルト20をキャリッジ13に固定しており、主走査モータ17の正逆回転によりキャリッジ13が往復駆動される。
【0020】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド14を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド14としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を圧電素子で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。
【0021】
一方、給紙カセット4にセットした用紙3をヘッド14の下方側に搬送するために、給紙カセット4から用紙3を分離給装する給紙ローラ21及びフリクションパッド22と、用紙3を案内するガイド部材23と、給紙された用紙3を反転させて搬送する搬送ローラ24と、この搬送ローラ24の周面に押し付けられる搬送コロ25及び搬送ローラ24からの用紙3の送り出し角度を規定する先端コロ26とを設けている。搬送ローラ24は副走査モータ27によってギヤ列を介して回転駆動される。
【0022】
そして、キャリッジ13の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ24から送り出された用紙3を記録ヘッド14の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材29を設けている。この印写受け部材29の用紙搬送方向下流側には、用紙3を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ31、拍車32を設け、さらに用紙3を排紙トレイ6に送り出す排紙ローラ33及び拍車34と、排紙経路を形成するガイド部材35,36とを配設している。
【0023】
記録時には、キャリッジ13を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド14を駆動することにより、停止している用紙3にインクを吐出して1行分を記録し、用紙3を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙3の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙3を排紙する。
【0024】
また、キャリッジ13の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド14の吐出不良を回復するための回復装置37を配置している。回復装置37は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ13は印字待機中にはこの回復装置37側に移動されてキャッピング手段でヘッド14をキャッピングされ、吐出口部(ノズル孔)を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する(パージする)ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【0025】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド14の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【0026】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド14を構成するインクジェットヘッドについて図3乃至図5を参照して説明する。なお、図3は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図4は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図5は同ヘッドの要部平面説明図である。
【0027】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路板41と、この流路板41の下面に接合した振動板42と、流路板41の上面に接合したノズル板43とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル45がノズル連通路45aを介して連通するインク流路である加圧室46、加圧室46にインクを供給するための共通液室48にインク供給口49を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路17を形成している。
【0028】
そして、振動板42の外面側(液室と反対面側)に各加圧室46に対応して加圧室46内のインクを加圧するための圧力発生手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての積層型圧電素子52を接合し、この圧電素子52をベース基板53に接合している。また、圧電素子52の間には加圧室46、46間の隔壁部41aに対応して支柱部54を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、1つ毎に圧電素子52と支柱部54して形成している。支柱部54も構成は圧電素子51と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【0029】
さらに、振動板42の外周部はフレーム部材44にギャップ材を含む接着剤50にて接合している。このフレーム部材44には、共通液室48となる凹部、この共通液室48に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴を形成している。このフレーム部材44は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【0030】
ここで、流路板41は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路45a、加圧室46、インク供給路47となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【0031】
振動板42は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法(電鋳法)で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板42は加圧室46に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部(ダイアフラム部)55及び圧電素子52と接合するための厚肉部(島状凸部)56を形成するとともに、支柱部54に対応する部分及びフレーム部材44との接合部にも厚肉部57を形成し、平坦面側を流路板41に接着剤接合し、島状凸部56を圧電素子52に接着剤接合し、更に厚肉部57を支柱部54及びフレーム部材44に接着剤50で接合している。なお、ここでは、振動板42を2層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部55の厚みは3μm、幅は35μm(片側)としている。
【0032】
ノズル板43は各加圧室46に対応して直径10〜35μmのノズル45を形成し、流路板41に接着剤接合している。このノズル板43としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるNiメッキ膜等で形成している。また、ノズル43の内部形状(内側形状)は、ホーン形状(略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。)に形成し、このノズル45の穴径はインク滴出口側の直径で約20〜35μmとしている。さらに、各列のノズルピッチは150dpiとした。
【0033】
また、ノズル板43のノズル面(吐出方向の表面:吐出面)には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、PTFE−Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂(例えばフッ化ピッチなど)を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【0034】
圧電素子52は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層61と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層62とを交互に積層したものであり、内部電極62を交互に端面の端面電極(外部電極)である個別電極63、共通電極64に電気的に接続したものである。この圧電常数がd33である圧電素子52の伸縮により加圧室46を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子52に駆動信号が印加され充電が行われると図3中の矢印A方向に伸長し、また圧電素子52に充電された電荷が放電すると矢印A方向とは反対方向に収縮するようになっている。
【0035】
なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極63となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子52で導通した共通電極64となる。
【0036】
そして、圧電素子52の個別電極63には駆動信号を与えるために半田接合又はACF(異方導電性膜)接合若しくはワイヤボンディングでFPCケーブル65を接続し、このFPCケーブル65には各圧電素子52に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路(ドライバIC)を接続している。また、共通電極64は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでFPCケーブル65のグラウンド(GND)電極に接続している。
【0037】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子52に駆動波形(10〜50Vのパルス電圧)を印加することによって、圧電素子52に積層方向の変位が生起し、振動板42を介して加圧室46内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル45からインク滴が吐出される。
【0038】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室46内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧室46内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室48に流入し、共通液室48からインク供給口49を経て流体抵抗部47を通り、加圧室46内に充填される。
【0039】
なお、流体抵抗部47は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填(リフィル)に対して抵抗になる。流体抵抗部47の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間(駆動周期)を短くできる。
【0040】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図6を参照して説明する。
この制御部は、プリンタコントローラ70とヘッド駆動回路71を含むエンジンコントローラとから構成されている。プリンタコントローラ70は、ホストコンピュータ等からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介して受信するインターフェース(以下「I/F」という)72と、CPU等からなる主制御部73と、各種データの記憶等を行うRAM74と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したROM75と、発振回路76と、ヘッド14の圧電素子52に与える複数の駆動パルスを含む駆動波形Pvを発生させる駆動波形発生手段としての駆動波形発生回路77と、ドットパターンデータ(ビットマップデータ)に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッド駆動回路71に送信するためのI/F78、環境条件としての環境温度を検出する温度検出手段である温度センサ80等とを備えている。
【0041】
RAM74は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ROM75は主制御部73によって実行する各種制御ルーチンと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。主制御部73は、I/F72に含まれる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RAM74の所定のエリアで構成した中間バッファに記憶し、読み出した中間コードデータをROM75に格納したフォントデータを用いてドットパターンデータに展開し、RAM74の異なる所定のエリアに再び記憶する。
【0042】
主制御部73は、記録ヘッド14の1行分に相当するドットパターンデータが得られると、この1行分のドットパターンデータを、発振回路76からのクロック信号CKに同期して、I/F78を介してヘッド駆動回路71にシリアルデータSDで送出する。
【0043】
ヘッド駆動回路71は、ドライバIC上に実装され、プリンタコントローラ70からのクロック信号CK及び印字信号であるシリアルデータSDを入力するシフトレジスタ81と、シフトレジスタ81のレジスト値をプリンタコントローラ70からのラッチ信号LATでラッチするラッチ回路82と、ラッチ回路82の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)83と、このレベルシフタ83でオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ回路)84とからなる。スイッチ回路84は、プリンタコントローラ70の駆動波形発生回路77からの駆動波形Pvを入力するアナログスイッチアレイからなり、記録ヘッド(インクジェットヘッド)の各ノズルに対応する圧電素子52に接続されている。
【0044】
そして、シフトレジスタ81にシリアル転送された印字データSDは、一旦、ラッチ回路82によってラッチされる。ラッチされた印字データはレベルシフタ83によってスイッチ回路84のスイッチを駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧されてスイッチ手段としてのスイッチ回路84に与えられる。
【0045】
このスイッチ回路84の入力側には、駆動波形発生回路77からの駆動波形Pvが印加されており、スイッチ回路84の出力側には、圧力発生手段としての圧電素子52が接続されている。したがって、例えば、スイッチ回路84に加わる印字データが「1」である期間中は、駆動波形Pvから得られる駆動パルス圧電素子52に印加され、この駆動パルスPに応じて圧電素子52は伸縮を行う。一方、スイッチ回路84に加わる印字データが「0」の期間中は、圧電素子52への駆動パルスの供給が遮断される。
【0046】
駆動波形発生回路77は、ディスクリート回路で構成することもできるが、ここでは駆動波形Pvのパターンデータを格納したROMと、このROMから読み出される駆動波形のデータをD/A変換するD/A変換器とで構成している。そして、ここでは、駆動波形発生回路77には予め複数の駆動波形パターン(印字前にノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形(以下「回復波形」という。)パターンを含む。)を記憶しておき、出力する駆動波形を選択できるようにしている。
【0047】
このように構成したインクジェット記録装置に含まれる本発明に係るヘッド駆動制御装置の第1実施形態について図7以降をも参照して説明する。
本発明に係るヘッド駆動制御装置においては、印字に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御し、時間T1及び/又は時間T2はリフィル周期の半周期以上に設定している。
【0048】
そこで、先ず、リフィル周期を求めるための測定方法について図7を参照して説明する。
前記インクジェットヘッドの圧電素子52に対して同図(b)に示すような駆動パルスを印加する。なお、図中の矢印はインク滴を吐出させるタイミングを示している。そして、放電パルスの立ち下げ時間、充電パルスの立ち上げ時間を一定にして保持時間を変化させながら吐出滴体積Mjを求めると、同図(a)に示すような特性が得られる。
【0049】
ここで、図7(b)において、電圧が圧電素子52に印加され充電されている状態は、圧電素子52が図3中の矢印A方向に撓み加圧室46の容積を収縮させている状態となっている。
【0050】
次に、放電パルスを印加すると、圧電素子52が図3中矢印A方向と反対方向に撓み、加圧室46の容積を膨張させ、加圧室46の内部に負圧が生じる。その結果、メニスカスはノズル45の開口部から加圧室46へ向かって大きく引き込まれ、同時に流体抵抗部47を通じて共通液室48へも微量のインクが流れ出る。
【0051】
そして、放電パルスを印加した後、保持パルスが印加されている間、加圧室46へ共通液室48からインクが供給される。したがって、メニスカスは加圧室46のインクが多くなるにつれ、ノズル45の開口部へ向かって盛り上がって行く。
【0052】
このとき、インクメニスカス位置と吐出滴体積Mjとは相関があり、図3(b)に実線で示す駆動パルスを印加した時には、インクが共通液室48から流入して、メニスカスがノズル45の開口部へ向かって盛り上がっている途中であることを示している。また、破線矢印の駆動パルスを印加した時には、メニスカスは最大に盛り上がっている状態となる。さらに、仮想線矢印の駆動パルスを印加した時には、インクが共通液室48側へ流出して、メニスカスがノズル45の開口部から加圧室46へ向かっている途中であることを示している。
【0053】
そして、共通液室48と加圧室46とのインク流出、流入はインクのリフィル周期Trefilで減衰振動を繰り返し、最終的にはメニスカスが安定する。
【0054】
ここで、メニスカスが最大に盛り上がっている状態(破線矢印の駆動パルスのとき)は、ほぼインクのリフィル周期Trefilの半分である(0.5×Trefil)ので、吐出滴体積Mjが最大になる保持パルスの時間を測定により求めることで、インクのリフィル周期を求めることができる。
【0055】
次に、インク滴が吐出しない程度の充電パルスを印加し、その立ち上げ時間を変化させながら、図8中のB部に示すような駆動パルスを更に印加してインク滴を吐出させたときの吐出滴体積Mjを求めると同図(a)に示すような特性が得られる。
【0056】
図8(b)において充電パルスを圧電素子52に印加すると、圧電素子52が図3中矢印A方向に撓み加圧室46の容積を収縮させて行く。収縮させる時間が短いと(実線の駆動パルスのとき)、共通液室48へ流出するインク量が少ないので、メニスカスは加圧室46の容積が減少するにつれノズル45の開口部へ向かって盛り上がって行く。反対に、収縮させる時間が長いと(破線或いは仮想線の駆動パルスのとき)、共通液室48へ流出するインク量が充分あるので、メニスカスはほぼ安定した位置に止まって安定した状態を維持する。
【0057】
実験的に、充電パルスの立ち上げ時間又は充電パルスの立ち上げ時間とインクを吐出させるまでの時間との合計の時間を、インクのリフィル周期Trefilの半分(0.5×Trefil)以上に設定することで、メニスカスはほぼ安定した位置に止まって安定した状態を維持することが確認された。
【0058】
次に、片方向印字で記録する場合について図9及び図10を参照して説明する。
片方向印字は、図9に示すように、例えば、ヘッドHが図中の実線矢印(紙面上左から右)の主走査方向に移動しながらインク滴を吐出させて印字を行い、1ライン印字終了後の改行時は破線矢印(紙面上右から左)の主走査方向にインク滴は吐出させずに移動し、所定の移動量だけ紙送りした後印字を再開する印字方式である。
【0059】
このとき、図10に示すように、駆動パルス(駆動波形)の基準電位がゼロでない場合、印字が終了し、改行時の動作を行っている間は圧電素子の電荷を放電させることが信頼性上必要である。また、片方向印字の場合、印字終了時の立ち下げ時間T2は短く、メニスカスがある程度振動しても、印字を開始するまでの時間は充分取れるので、その間にメニスカスを安定させることが可能である。
【0060】
しかしながら、印字を開始するために、印字に先立って加圧室46を時間T1で初期状態から収縮させるために所定の基準電位にする場合、図10(B)に示すように、立ち上げ時間T1aが短いと、前述したようにメニスカスは安定せずに振動状態になってしまい、吐出状態も不安定になりやすい。
【0061】
そこで、図10(A)に示すように、印字に先立って加圧室46を初期状態から収縮させるための立ち上げ時間T1を、インクのリフィル周期Trefilの半分(0.5×Trefil)以上に設定することで、メニスカスは安定し、吐出状態も安定する。
【0062】
このように、印字に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、少なくとも時間T1だけはリフィル周期の半周期以上に設定することで、片方向印字の印字開始時におけるノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出的体積Mjのばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、高品質画像を記録できるようになる。
【0063】
次に、双方向印字で記録する場合について図11及び図12を参照して説明する。
双方向印字は、図11に示すように、例えばヘッドが図中の矢印(紙面上左から右)の主走査方向に移動しながらインク滴を吐出させて印字を行い、1ライン印字終了後も所定の移動量だけ紙送りした後最初と反対向き(紙面上右から左)に主走査方向にインク滴は吐出させて移動する印字方式である。
【0064】
このとき、図12に示すように駆動パルス(駆動波形)の基準電位がゼロでない場合、印字が終了し改行時の動作を行っている間は圧電素子の電荷を放電させることが信頼性上必要である。また、双方向印字の場合、片方向印字と違い、印字終了時から印字再開までの時間が短いので、印字終了後に加圧室を膨張させて初期状態に戻すための時間である立ち下げ時間T2もメニスカスを安定させるように設定することが必要である。
【0065】
したがって、立ち下げ時間T2及び立ち上げ時間T1の両方をインクのリフィル周期Trefilの半分(0.5×Trefil)以上に設定することで、メニスカスは安定し、吐出状態も安定化することができる。
【0066】
このように、印字に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、時間T1及び時間T2はリフィル周期の半周期以上に設定することで、片方向印字の印字開始時、及び双方向印字の印字開始時又は1ライン印字終了時におけるノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出滴体積Mjばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、高画質記録を行なうことができるようになる。
【0067】
次に、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる場合の収縮状態完了のタイミングとドット密度との関係について図13を参照して説明する。
ドット密度が600dpiの場合、同図(a)に示すように、1滴の大きさ(直径)は約42μmのドットである。ここで、例えば、駆動周期16kHzでインク吐出を行うとすると、62.5μsec置きに1ドット分、ヘッドが移動するように設定すれば、1ラインを形成することができる。
【0068】
この場合、通常のヘッドのインクのリフィル周期は数十〜百数十μsecになるので、インクのリフィル周期の半分以上となるのは2ドット分(2画素分)、この場合は期間にして125μsecあれば充分である。
【0069】
そこで、この期間を基準電位までの立ち上げを行うことで、い、メニスカス安定時間とすることで、3ドット目からは安定して印字を行うことができる。したがって、同図(b)に示すように、印字開始から2画素以上前に加圧室の収縮状態が完了するように駆動波形の立ち上がりが完了するように設定する。
【0070】
このように、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる場合、印字開始から2画素以上前に加圧室の収縮状態が完了するように駆動波形を設定することで、印字開始時におけるノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出滴体積Mjのばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、高品質画像を記録できるようになる。
【0071】
次に、第2実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図14をも参照して説明する。
印字時の駆動波形の基準電位を異ならせる場合には、例えば、同図に示すように、駆動波形A(基準電位Va)と駆動波形B(基準電位Vb)が必要である場合には、立ち上げ及び立ち下げパルス用の駆動波形を用意し、時間T1、T2を固定にしておいて、印字時の駆動波形の基準電位になるように倍率を掛ける制御(処理)を行う設定としている。
【0072】
これは、駆動波形発生回路77内に、例えば、駆動波形毎に基準電位設定のための倍率を格納する記憶部と、倍率を掛ける処理部とを備えている。これにより、同図に一点鎖線で示す駆動波形Aに所定の倍率を掛けて同図に実線で示す駆動波形Bを生成することができる。
【0073】
このように、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる工程を含み、印字時に異なる駆動波形を生成して出力させる場合、駆動波形の基準電位に一致させるように収縮状態を決める電位に倍率が掛けられるように設定することで、印字時の駆動波形毎に基準電位にするための駆動波形パターンを備える必要がなくなり、記憶手段の記憶容量の増加を招くことなく異なる駆動波形を出力でき、しかも、立ち上がり時間T1、立下り時間T2をインクのリフィル周期Trefilの半分(0.5×Trefil)以上に設定することが容易にできる。
【0074】
次に、本発明の第3実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図15を参照して説明する。
この実施形態では、印字前にノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形(以下「回復波形RP」という。)を印加するようにしている。
【0075】
このとき、片方向印字、双方向印字に関わらず、印字開始直前に回復波形RPを印加する場合は、立ち上げパルス用の駆動波形を用いて印字時の駆動波形の基準電位に設定した後、回復波形RPが印加されるように設定する。これは、図6の駆動波形発生回路77内にこのような処理を行う構成を組み込んでおけばよい。ここでも、立ち上げパルスの時間T1はインクのリフィル周期Trefilの半分(0.5×Trefil)以上に設定している。
【0076】
また、同様に1ライン印字終了時に回復波形RPを印加する場合は、回復波形Rpが印字時の駆動波形に続いて印加されるようにし、立ち下げパルス用の駆動波形を用いて圧電素子の電荷を放電するような設定を図6の駆動波形発生回路77内に組み込んでおく。ここで、特に、2パス印字のときには、立ち下げパルスの時間T2はインクのリフィル周期Trefilの半分(0.5×Trefil)以上に設定することが必要である。
【0077】
このように、印字に先立ってノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加する場合、駆動波形に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、駆動波形の印加後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御し、少なくとも時間T1、T2どちらか一方はリフィル周期の半周期以上に設定することで、非印字の間にノズル開口付近をリフレッシュできるので印字品質低下を防止でき、かつ、引き続き行われる印字開始時においてもノズルメニスカスを安定させることができ、吐出状態の不安定性、例えば吐出滴体積Mjのばらつき、噴射方向曲がりなどを防止することができ、より高い画像品質で記録することができるようになる。
【0078】
次に、本発明の第4実施形態に係るヘッド駆動制御装置について図16をも参照して説明する。
環境条件、ここでは環境温度が変化した場合、インクの粘度が変化するので、インクのリフィル周期も変化する。図16(b)には、環境温度が低温の場合(実線)、常温の場合(破線)、高温の場合(二点鎖線)を示している。
【0079】
環境温度が高温ほどリフィル周期Trefillは短くなる。そこで、リフィル周期を使用環境温度が一番低い場合(インク粘度は高い)で設定しておけば、環境温度がそれ以上高くなってもリフィル周期の半分(0.5×Trefill)以上は確保できる。
【0080】
しかしながら、環境温度が低い場合はインク粘度は高くなりメニスカスは動きにくくなるが、環境温度が高い場合はインク粘度は低くなりメニスカスは動きに易くなる。したがって、環境温度が高い場合には基準電位を低くしてメニスカスの振動を極力抑える必要がある。
【0081】
そこで、同図(a)に示すように、駆動波形も環境温度に応じて、例えば低温の場合には実線で示す基準電位の駆動波形、常温の場合には破線で示す基準電位の駆動波形、高温の場合に二点鎖線で示す基準電位の駆動波形というように、駆動波形を環境温度に応じて選択して出力させる。この場合、いずれの基準電位の駆動波形についても、印字に先立って加圧室を収縮させるための立ち上がり時間T1は低温のときのリフィル周期の半分(0.5×Trefill)以上に設定している。
【0082】
また、環境温度の検出結果に応じて加圧室を収縮させる時間及び/又は膨張させる時間を調整することもでき、この場合も、駆動波形発生回路77に環境温度に応じた複数の駆動波形パターンを格納しておき、これを選択して出力するようにすればよい。ただし、この場合でも印字に先立って加圧室を収縮させるための立ち上がり時間T1、及び/又は印字終了後加圧室を膨張させるための立下り時間T2は当該温度におけるリフィル周期の半分(0.5×Trefill)以上に設定する。
【0083】
このように、環境条件の検出結果、特に温度検出手段からの温度検出結果に基づいて加圧室を収縮または膨張させる時間、若しくは駆動波形の基準電位の大きさを調整するようにすることで、環境条件が変化してもノズルメニスカスを常に安定させることができ、安定した滴吐出を行うことができる。
【0084】
そして、上述したようなヘッド駆動制御装置を備えたインクジェット記録装置によれば、常に安定した高印字品質の画像を得ることができる。
【0085】
なお、上記実施形態においては、圧電素子はd33方向変位のPZTを前提にしたが、たわみ振動型のPZTでもよい。しかし、d33方向変位のPZTを用いた方が、素子の信頼性が高い。また、本発明に係る画像記録装置としてインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置に適用したが、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどを搭載する画像記録装置にも適用することできる。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、印字に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、印字終了後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、時間T1だけ、或いは時間T1及びT2の両者をリフィル周期の半周期以上に設定したので、吐出状態の不安定性を防止することができて高画質記録が可能になる。
【0087】
発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、印字に先立って加圧室を初期状態から収縮させる場合、印字開始から2画素以上前に加圧室の収縮状態が完了するように設定したので、吐出状態の不安定性を防止することができて高画質記録が可能になる。
【0088】
発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、印字に先立ってノズル開口付近のインクを撹拌又は除去するための駆動波形を印加し、駆動波形に先立って加圧室を時間T1で初期状態から収縮させ、駆動波形の印加後に加圧室を時間T2で膨張させて初期状態に戻すように制御する場合、少なくとも時間T1、T2のいずれか一方はリフィル周期の半周期以上に設定したので、より画像品質を向上することができる。
【0089】
本発明に係る画像記録装置によれば、本発明に係るヘッド駆動制御装置を備えたので、常に安定した高印字品質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の一例を示す斜視説明図
【図2】同記録装置の機構部の側断面説明図
【図3】同記録装置の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの一例を説明するヘッドの液室長辺方向に沿う断面説明図
【図4】同ヘッドの液室短辺方向に沿う断面説明図
【図5】同ヘッドの要部平面説明図
【図6】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図7】本発明に係るヘッド駆動制御装置で用いるリフィル周期の測定方法の説明に供する説明図
【図8】回復波形を用いる場合のリフィル周期の測定方法の説明に供する説明図
【図9】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第1実施形態における片方向印字方式について説明に供する説明図
【図10】同じく片方向印字方式における立ち上がり時間T1及び立ち下がり時間T2の説明に供する説明図
【図11】同実施形態における両方向印字方式について説明に供する説明図
【図12】同じく両方向印字方式における立ち上がり時間T1及び立ち下がり時間T2の説明に供する説明図
【図13】ドット密度と立ち上がり時間との関係の説明に供する説明図
【図14】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第2実施形態の説明に供する説明図
【図15】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第3実施形態の説明に供する説明図
【図16】本発明に係るヘッド駆動制御装置の第4実施形態の説明に供する説明図
【符号の説明】
13…キャリッジ、14…記録ヘッド、41…流路板、42…振動板、43…ノズル板、45…ノズル、46…加圧室、47…流体抵抗部、48…共通液室、52…圧電素子、71…ヘッド駆動回路、77…駆動波形発生回路、84…スイッチ回路。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a head drive control device and an image recording device.
[0002]
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 3201073
[0003]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, and a plotter includes a nozzle for ejecting ink droplets and an ink flow path (ejection chamber, pressure chamber, pressurizing chamber) communicating with the nozzle. Chamber, a liquid chamber, a pressurized liquid chamber, etc.) and a pressure generating means for pressurizing the ink in the ink flow path.
[0004]
As an ink jet head, a piezoelectric element is used as a pressure generating means for pressurizing ink in an ink flow path, and a diaphragm forming a wall surface of the ink flow path is deformed to change a volume in the ink flow path to discharge ink droplets. The so-called piezoelectric type, or the so-called thermal type, in which ink droplets are ejected with pressure generated by heating ink in the ink flow path using a heating resistor to generate bubbles, An electrostatic type in which a diaphragm and an electrode to be formed are opposed to each other, and the diaphragm is deformed by an electrostatic force generated between the diaphragm and the electrode, thereby changing a volume in an ink flow path and ejecting ink droplets. And others are known.
[0005]
By the way, in an ink jet recording apparatus using a piezoelectric ink jet head, in order to prevent the occurrence of migration when the piezoelectric element (electrostrictive element) of the head is charged in advance of printing and driven in a manner of discharging after printing is completed. ,
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses that a charging current or a discharging current at the time of starting or ending printing of a head is limited, or an intermittent charging or discharging is performed, and an electrostrictive element is formed at the time of starting or ending printing. It is disclosed that voltage application or discharge is performed stepwise at the time of voltage application or discharge.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as mentioned above
In the ink jet recording apparatus described in
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a head drive control device and an image recording device that enable high-speed, high-quality printing.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the head drive control device according to the present invention is configured to contract the pressurizing chamber from the initial state at time T1 prior to printing, and to expand the pressurizing chamber at time T2 after printing to complete the initial state. , And at least the time T1 is set to a half cycle or more of the refill cycle.
[0009]
The head drive control device according to the present invention controls the pressurizing chamber to contract from the initial state at a time T1 prior to printing, expands the pressurizing chamber at a time T2 after printing is completed, and returns to the initial state. T1 and T2 are configured to be set to a half cycle or more of the refill cycle.
[0010]
The head drive control device according to the present invention is configured such that when the pressurizing chamber is contracted from the initial state prior to printing, the contracted state of the pressurizing chamber is completed two or more pixels before printing starts. It is what it was.
[0011]
In each of these head drive control devices according to the present invention, the method includes a step of contracting the pressurizing chamber from an initial state prior to printing, and when the driving waveform at the time of printing is different, contracting so as to match the reference potential of the driving waveform. It is preferable that the potential that determines the state is set so as to be multiplied by the magnification.
[0012]
The head drive control device according to the present invention, when applying a drive waveform for stirring or removing the ink near the nozzles prior to printing, contracts the pressurized chamber from the initial state at time T1 prior to the drive waveform, After the application of the drive waveform, the pressure chamber is controlled to expand at time T2 to return to the initial state, and at least one of the times T1 and T2 is set to be equal to or longer than a half of the refill cycle.
[0013]
In each of these head drive control devices according to the present invention, it is preferable to adjust the time or size of contracting or expanding the pressurizing chamber based on the detection result of the detecting means for detecting the environmental condition.
[0014]
An image recording apparatus according to the present invention includes any one of the head drive control apparatuses according to the present invention that drives and controls a pressure generating unit that contracts and expands the volume of a pressurized chamber to which a nozzle of a droplet discharge head communicates. It is.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a mechanism of an ink jet recording apparatus as an image recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a side explanatory view of the mechanism.
[0016]
This ink jet recording apparatus includes a carriage that is movable in the main scanning direction inside the recording apparatus
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
Here, the
[0020]
Although the
[0021]
On the other hand, in order to transport the
[0022]
Further, there is provided a
[0023]
At the time of recording, the
[0024]
Further, a
[0025]
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the
[0026]
Next, an ink jet head constituting the
[0027]
The inkjet head has a
[0028]
Then, an electromechanical converter which is a pressure generating means (actuator means) for pressurizing ink in the pressurizing
[0029]
Further, the outer peripheral portion of the
[0030]
Here, for example, the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
Further, a water-repellent treatment layer (not shown) on which a water-repellent surface treatment is performed is provided on the nozzle surface (surface in the discharge direction: discharge surface) of the
[0034]
The
[0035]
In addition, the end face electrode on one end face of the piezoelectric element member is divided into
[0036]
An
[0037]
In the ink jet head configured as described above, for example, by applying a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) to the
[0038]
Thereafter, with the end of the ink droplet ejection, the ink pressure in the pressurizing
[0039]
The
[0040]
Next, an outline of a control unit of the inkjet recording apparatus will be described with reference to FIG.
The control unit includes a
[0041]
The
[0042]
When the dot pattern data corresponding to one line of the
[0043]
The
[0044]
The print data SD serially transferred to the
[0045]
The drive waveform Pv from the drive
[0046]
The drive
[0047]
A first embodiment of a head drive control device according to the present invention included in the ink jet recording apparatus thus configured will be described with reference to FIG.
In the head drive control device according to the present invention, prior to printing, the pressurizing chamber is contracted from the initial state at time T1, and after printing, the pressurizing chamber is controlled to expand at time T2 and return to the initial state, The time T1 and / or the time T2 are set to be equal to or longer than a half cycle of the refill cycle.
[0048]
Therefore, first, a measuring method for obtaining the refill cycle will be described with reference to FIG.
A drive pulse is applied to the
[0049]
Here, in FIG. 7B, the state in which the voltage is applied to the
[0050]
Next, when a discharge pulse is applied, the
[0051]
After the application of the discharge pulse, the ink is supplied from the
[0052]
At this time, there is a correlation between the ink meniscus position and the ejected droplet volume Mj. When a driving pulse indicated by a solid line in FIG. 3B is applied, ink flows from the
[0053]
The outflow and inflow of the ink between the
[0054]
Here, the state in which the meniscus is maximally raised (at the time of the drive pulse indicated by the dashed arrow) is substantially half of the ink refill period Trefil (0.5 × Trefil), so that the ejection droplet volume Mj is maintained at the maximum. By measuring the pulse time, the refill cycle of the ink can be determined.
[0055]
Next, when a charging pulse that does not cause the ink droplet to be ejected is applied, and while the rise time is changed, a driving pulse as shown in part B in FIG. 8 is further applied to eject the ink droplet. When the ejection droplet volume Mj is obtained, the characteristics shown in FIG.
[0056]
When a charging pulse is applied to the
[0057]
Experimentally, the rising time of the charging pulse or the total time of the rising time of the charging pulse and the time until the ink is ejected is set to half or more (0.5 × Trefil) of the ink refill cycle Trefil. Thus, it was confirmed that the meniscus stopped at an almost stable position and maintained a stable state.
[0058]
Next, a case of recording by one-way printing will be described with reference to FIGS.
In the one-way printing, as shown in FIG. 9, for example, printing is performed by ejecting ink droplets while the head H moves in the main scanning direction indicated by a solid arrow (from left to right on the paper) in FIG. At the end of a line feed after the end, the printing method moves without discharging ink droplets in the main scanning direction indicated by a dashed arrow (from right to left on the paper surface), resumes printing after feeding a predetermined amount of paper, and resumes printing.
[0059]
At this time, as shown in FIG. 10, when the reference potential of the driving pulse (driving waveform) is not zero, the printing is completed, and the electric charge of the piezoelectric element is discharged during the line feed operation. Is necessary. In the case of one-way printing, the fall time T2 at the end of printing is short, and even if the meniscus vibrates to some extent, sufficient time is allowed to start printing, so that the meniscus can be stabilized during that time. .
[0060]
However, if the pressurizing
[0061]
Therefore, as shown in FIG. 10A, the start-up time T1 for contracting the pressurizing
[0062]
As described above, when the pressurizing chamber is contracted from the initial state at time T1 prior to printing, and the pressurizing chamber is expanded at time T2 to return to the initial state after printing is completed, the refilling is performed at least for time T1 at least. By setting the cycle to a half cycle or more, it is possible to stabilize the nozzle meniscus at the start of printing of one-way printing, and to prevent instability of the ejection state, for example, dispersion of the ejection volume Mj, bending of the ejection direction, and the like. And high-quality images can be recorded.
[0063]
Next, the case of recording by bidirectional printing will be described with reference to FIGS.
In the bidirectional printing, as shown in FIG. 11, for example, the head moves in the main scanning direction indicated by an arrow (from left to right on the paper) in the figure to eject ink droplets to perform printing. This is a printing method in which ink droplets are ejected and moved in the main scanning direction in a direction opposite to the first direction (from right to left on the paper) after the paper is fed by a predetermined moving amount.
[0064]
At this time, if the reference potential of the drive pulse (drive waveform) is not zero as shown in FIG. 12, it is necessary for reliability to discharge the electric charge of the piezoelectric element while printing is completed and the operation at the time of line feed is performed. It is. Further, in the case of bidirectional printing, unlike the one-way printing, the time from the end of printing to the restart of printing is short, so the fall time T2 which is the time for expanding the pressurizing chamber and returning to the initial state after the printing is completed. Also, it is necessary to set so as to stabilize the meniscus.
[0065]
Therefore, by setting both the fall time T2 and the rise time T1 to be equal to or more than half (0.5 × Trefil) of the ink refill cycle Trefil, the meniscus can be stabilized and the ejection state can be stabilized.
[0066]
As described above, when the pressurizing chamber is contracted from the initial state at the time T1 prior to printing, and the pressurizing chamber is expanded at the time T2 to return to the initial state after printing is completed, the time T1 and the time T2 are set as follows. By setting the refill cycle to a half cycle or more, it is possible to stabilize the nozzle meniscus at the start of printing of one-way printing, and at the start of printing of bidirectional printing or at the end of one-line printing. For example, it is possible to prevent variations in the ejection droplet volume Mj, bend in the ejection direction, and the like, and it is possible to perform high-quality recording.
[0067]
Next, the relationship between the timing of completion of the contracted state and the dot density when the pressurizing chamber is contracted from the initial state prior to printing will be described with reference to FIG.
When the dot density is 600 dpi, the size (diameter) of one drop is about 42 μm as shown in FIG. Here, for example, assuming that ink is ejected at a drive frequency of 16 kHz, one line can be formed by setting the head to move by one dot at intervals of 62.5 μsec.
[0068]
In this case, the refill cycle of the ink of the normal head is several tens to one hundred and several tens of microseconds, so that the half of the refill cycle of the ink is half or more for two dots (two pixels). In this case, the period is 125 μsec. It is enough.
[0069]
Therefore, by raising this period up to the reference potential and setting the meniscus stabilization time, printing can be performed stably from the third dot. Therefore, as shown in FIG. 3B, the drive waveform is set so that the rise of the drive waveform is completed so that the contraction state of the pressure chamber is completed two or more pixels before the start of printing.
[0070]
As described above, when the pressurizing chamber is contracted from the initial state prior to printing, the driving waveform is set so that the contracted state of the pressurizing chamber is completed two or more pixels before the printing is started, so that the printing at the start of printing is performed. The nozzle meniscus can be stabilized, and the instability of the ejection state, for example, the variation of the ejection droplet volume Mj and the ejection direction bend can be prevented, and a high-quality image can be recorded.
[0071]
Next, a head drive control device according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the case where the reference potentials of the drive waveforms at the time of printing are made different, for example, as shown in the drawing, when the drive waveform A (reference potential Va) and the drive waveform B (reference potential Vb) are required, The drive waveforms for the rising and falling pulses are prepared, the times T1 and T2 are fixed, and the control (processing) for multiplying the magnification so that the reference potential of the drive waveform at the time of printing is performed is performed.
[0072]
For example, the drive
[0073]
As described above, the process includes the step of contracting the pressurizing chamber from the initial state prior to printing, and when generating and outputting a different drive waveform at the time of printing, setting the potential to determine the contracted state so as to match the reference potential of the drive waveform. By setting so that the magnification can be multiplied, it is not necessary to provide a drive waveform pattern for setting a reference potential for each drive waveform at the time of printing, and different drive waveforms can be output without increasing the storage capacity of the storage means. In addition, the rise time T1 and the fall time T2 can be easily set to half or more (0.5 × Trefil) of the ink refill cycle Trefil.
[0074]
Next, a head drive control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, a drive waveform (hereinafter, referred to as a “recovery waveform RP”) for stirring or removing ink near the nozzle opening is applied before printing.
[0075]
At this time, irrespective of unidirectional printing or bidirectional printing, when applying the recovery waveform RP immediately before the start of printing, after setting to the reference potential of the driving waveform at the time of printing using the driving waveform for the rising pulse, It is set so that the recovery waveform RP is applied. This can be achieved by incorporating a configuration for performing such processing in the drive
[0076]
Similarly, when the recovery waveform RP is applied at the end of one-line printing, the recovery waveform Rp is applied following the driving waveform at the time of printing, and the charge of the piezoelectric element is calculated using the driving waveform for the falling pulse. Is set in the drive
[0077]
As described above, when a drive waveform for stirring or removing the ink near the nozzle opening is applied before printing, the pressurizing chamber is contracted from the initial state at time T1 before the drive waveform, and after the drive waveform is applied. The pressurizing chamber is controlled to expand to the initial state by the time T2, and at least one of the times T1 and T2 is set to be equal to or longer than a half of the refill cycle to refresh the vicinity of the nozzle opening during non-printing. Therefore, it is possible to prevent the print quality from deteriorating, and also to stabilize the nozzle meniscus even at the start of the subsequent printing, thereby preventing instability of the ejection state, for example, variation in the ejection droplet volume Mj, bending of the ejection direction, and the like. Recording with higher image quality.
[0078]
Next, a head drive control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
When the environmental conditions, here the environmental temperature, change, the viscosity of the ink changes, so the refill cycle of the ink also changes. FIG. 16B shows a case where the environmental temperature is low (solid line), a case where the ambient temperature is normal (dashed line), and a case where the environmental temperature is high (double-dashed line).
[0079]
The higher the environmental temperature is, the shorter the refill cycle Trefill becomes. Therefore, if the refill cycle is set in the case where the use environment temperature is the lowest (the ink viscosity is high), even if the environment temperature rises further, half or more (0.5 × Trefill) of the refill cycle can be secured. .
[0080]
However, when the environmental temperature is low, the ink viscosity is high and the meniscus is difficult to move, but when the environmental temperature is high, the ink viscosity is low and the meniscus is easy to move. Therefore, when the environmental temperature is high, it is necessary to lower the reference potential to suppress the meniscus vibration as much as possible.
[0081]
Therefore, as shown in FIG. 3A, the drive waveform also depends on the environmental temperature. When the temperature is high, a driving waveform such as a driving waveform of a reference potential indicated by a two-dot chain line is selected and output according to the environmental temperature. In this case, for any of the drive waveforms of the reference potentials, the rising time T1 for contracting the pressurizing chamber prior to printing is set to be equal to or more than half (0.5 × Trefill) of the refill cycle at low temperature. .
[0082]
Also, the time for contracting and / or expanding the pressurizing chamber can be adjusted according to the detection result of the environmental temperature. In this case, too, a plurality of driving waveform patterns corresponding to the environmental temperature are provided to the driving
[0083]
In this way, by adjusting the magnitude of the reference potential of the drive waveform or the time for contracting or expanding the pressurizing chamber based on the detection result of the environmental condition, particularly the temperature detection result from the temperature detection unit, Even if environmental conditions change, the nozzle meniscus can always be stabilized, and stable droplet ejection can be performed.
[0084]
According to the ink jet recording apparatus provided with the above-described head drive control device, it is possible to always obtain a stable high-quality image.
[0085]
In the above embodiment, the piezoelectric element is assumed to be PZT having a displacement of d33 direction, but may be a flexural vibration type PZT. However, the reliability of the element is higher when PZT having a displacement of d33 direction is used. In addition, the image recording apparatus according to the present invention is applied to an inkjet recording apparatus equipped with a droplet discharge head for discharging ink droplets, but droplets of liquid other than ink, for example, droplet discharge for discharging liquid resist for patterning The present invention can also be applied to an image recording apparatus equipped with a head, a droplet discharge head for discharging a gene analysis sample, and the like.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the head drive control device of the present invention, the pressurizing chamber is contracted from the initial state at time T1 prior to printing, and the pressurizing chamber is expanded at time T2 after printing is completed. In the case where the control is performed so as to return to, since only the time T1 or both the times T1 and T2 are set to be equal to or longer than a half cycle of the refill cycle, instability of the ejection state can be prevented and high-quality recording can be performed. .
[0087]
According to the head drive control device of the present invention, when the pressurizing chamber is contracted from the initial state prior to printing, the contraction state of the pressurizing chamber is set to be completed two or more pixels before the start of printing. Instability of the state can be prevented, and high-quality recording can be performed.
[0088]
According to the head drive control device of the present invention, a drive waveform for stirring or removing ink near the nozzle opening is applied prior to printing, and the pressurizing chamber is contracted from the initial state at time T1 prior to the drive waveform. When the pressure chamber is controlled to be expanded at time T2 after the application of the drive waveform and returned to the initial state, at least one of the times T1 and T2 is set to be equal to or longer than a half cycle of the refill cycle. Can be improved.
[0089]
According to the image recording device of the present invention, since the head drive control device of the present invention is provided, it is possible to always obtain a stable image of high print quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing an example of a mechanism of an ink jet recording apparatus as an image recording apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory side sectional view of a mechanism section of the recording apparatus.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of an example of an ink jet head constituting a recording head of the recording apparatus, taken along a long side of a liquid chamber of the head.
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of the head taken along a liquid chamber short side direction.
FIG. 5 is an explanatory plan view of a main part of the head.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an outline of a control unit of the recording apparatus.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a method of measuring a refill cycle used in the head drive control device according to the present invention;
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a method of measuring a refill cycle when a recovery waveform is used;
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a one-way printing method in the first embodiment of the head drive control device according to the present invention;
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a rise time T1 and a fall time T2 in the same one-way printing method.
FIG. 11 is an explanatory diagram serving to explain a two-way printing method according to the embodiment;
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a rising time T1 and a falling time T2 in the same two-way printing method.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a dot density and a rise time;
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a second embodiment of the head drive control device according to the present invention;
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a third embodiment of the head drive control device according to the present invention;
FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining a fourth embodiment of the head drive control device according to the present invention;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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