JP2007118294A - Driving device for inkjet head, and driving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の圧力室を有するインクジエットヘッドに関し、特にインク滴の吐出速度のバラツキを補正するインクジエットヘッドの駆動装置および駆動方法に関する。 The present invention relates to an ink jet head having a plurality of pressure chambers, and more particularly, to an ink jet head driving apparatus and a driving method for correcting variations in ejection speed of ink droplets.
互いに隣接する圧力室を仕切るアクチュエータとなる隔壁の剪断モードによる変形による圧力室の容積を変化させてインクを吐出させる、いわゆる“シェアードウオールヘッド”と呼ばれているインクジエットヘッドがある。このようなインクジエットヘッドは、互いに隣接する圧力室を上記したようにアクチュエータとなる隔壁を共有しているので同時に駆動制御することができない。そこで、これらの圧力室は、N個おきに(N+1)個のブロックに分割し、ブロック単位で時分割駆動によりインク吐出制御が行われている。 There is an ink jet head called a “shared wall head” in which ink is ejected by changing the volume of a pressure chamber due to deformation in a shearing mode of a partition wall serving as an actuator for partitioning adjacent pressure chambers. In such an ink jet head, the pressure chambers adjacent to each other share the partition wall serving as an actuator as described above, and therefore cannot be simultaneously driven and controlled. Therefore, these pressure chambers are divided into (N + 1) blocks every N blocks, and ink ejection control is performed by time-division driving in units of blocks.
また、このシェアードウォールヘッドは、互いに隣接する圧力室がアクチュエータとなる隔壁を共有しているため、ある1つの圧力室を駆動しインク滴の吐出を行う際、この圧力室に隣接する圧力室のインクの圧力の変動が生じる。そのため、圧力室のインクの圧力が変動すると、その圧力室に連通するノズル内のメニスカスが盛り上がってしまう。言い換えると、駆動しようとする圧力室に駆動パルスが印加される前に、この圧力室に隣接する圧力室に駆動パルスが印加されたか否かにより、駆動しようとする圧力室に連通するノズル内のメニスカスの位置が異なる。このためインクを吐出する時のメニスカス位置が異なると、インク滴の吐出速度がばらつき、その結果、インク滴の記録媒体への着弾位置が変動し印字画像の品質が低下するという現象が特許文献1に開示されている。 Further, in this shared wall head, since the pressure chambers adjacent to each other share a partition wall serving as an actuator, when a certain pressure chamber is driven and ink droplets are ejected, the pressure chamber adjacent to the pressure chamber is Variation in ink pressure occurs. Therefore, when the ink pressure in the pressure chamber fluctuates, the meniscus in the nozzle that communicates with the pressure chamber rises. In other words, before the drive pulse is applied to the pressure chamber to be driven, whether or not the drive pulse is applied to the pressure chamber adjacent to the pressure chamber is determined in the nozzle communicating with the pressure chamber to be driven. Meniscus position is different. For this reason, if the meniscus position when ink is ejected is different, the ejection speed of the ink droplet varies, and as a result, the landing position of the ink droplet on the recording medium changes and the quality of the printed image decreases. Is disclosed.
このようなインク滴の吐出速度のバラツキが生じるという課題を解決するために、特許文献1には、ある一つのインク室を駆動してインク滴を吐出しようとする前に、当該インク室に隣接する両インク室が駆動されたか否かを判定し、その判定結果によってインク滴の吐出速度を補正するように駆動パルス波形を変化させる駆動方法が開示されている。
しかし、本願発明者は、ある一つの圧力室を駆動しインク滴の吐出を行う際に、当該インク滴を吐出しょうとする圧力室がそれ以前にインク滴の吐出駆動がされたか否かによっても同様なメニスカスの盛り上がり現象によるメニスカスの位置のバラツキが生じ、そのためにインク滴を吐出させる駆動パルスを印加するタイミングにおけるメニスカスの位置によるインク滴の吐出速度のバラツキが生ずることをシュミレーションによる解析によって見いだした。 However, the inventor of the present application also determines whether or not a pressure chamber that attempts to eject an ink droplet has been driven to eject an ink droplet before driving a certain pressure chamber. It was found by simulation analysis that the meniscus position varies due to a similar meniscus swell phenomenon, and therefore the ink droplet ejection speed varies depending on the meniscus position at the timing of applying the drive pulse for ejecting the ink droplet. .
本願発明は、ある一つの圧力室を駆動してインク滴を吐出する際、それ以前に当該圧力室および当該圧力室に隣接する圧力室にインク滴を吐出する駆動パルスが印加されたか否かによらず、イン滴の吐出速度の変動を生じさせないインクジエットヘッドの駆動装置とその駆動方法を供することにある。 In the present invention, when an ink droplet is ejected by driving a certain pressure chamber, whether or not a driving pulse for ejecting the ink droplet has been applied to the pressure chamber and the pressure chamber adjacent to the pressure chamber before that time. Regardless, it is an object of the present invention to provide an ink jet head driving device and a driving method thereof that do not cause fluctuations in the ejection speed of the ink droplets.
(1)この発明のインクジエット駆動装置は、圧電材料の隔壁によって隔てられ、インク滴を吐出するノズルが設けられた複数の圧力室が並設され、前記隔壁に設けられた駆動電極を備えたインクジエットヘッドの前記複数の圧力室をN(N≧2)個おきに(N+1)組に分割し、各組単位の時分割駆動のよる吐出パルスを前記駆動電極に印加し、前記隔壁を変形させてインク滴を吐出させるインクジェットヘッドの駆動制御部を備えたインクジエット駆動装置において、前記(N+1)組の内一つの組が、駆動すべき時刻から次に駆動する時刻までの時間を一印字周期としたとき、前記複数の圧力室のうち駆動すべき圧力室について、一印字周期前に駆動してから今回駆動するまでに、当該駆動すべき圧力室および当該駆動すべき圧力室に隣接する圧力室の駆動電極に吐出パルスが印加された否かの判定結果に基づいて、当該駆動すべき圧力室の駆動電極に予め設定されたインク滴の吐出速度を補正するプレパルスを印加する駆動制御部を備えるようにした。 (1) An ink jet driving device of the present invention includes a plurality of pressure chambers provided with nozzles for ejecting ink droplets separated by a partition made of piezoelectric material, and provided with a drive electrode provided on the partition. The plurality of pressure chambers of the ink jet head are divided into (N + 1) groups every N (N ≧ 2), and ejection pulses by time-division driving of each group unit are applied to the drive electrodes to deform the partition walls. In the ink jet drive device having the inkjet head drive control unit that discharges ink droplets, one of the (N + 1) sets prints the time from the time to drive to the next drive time. Of the plurality of pressure chambers, the pressure chamber to be driven and the pressure chamber to be driven from this time before driving one printing cycle until the current driving is performed. Drive control for applying a pre-pulse for correcting a preset ink droplet discharge speed to the drive electrode of the pressure chamber to be driven based on the determination result of whether or not the discharge pulse is applied to the drive electrode of the pressure chamber in contact A part was provided.
(2)この発明のインクジエットヘッド駆動方法は、圧電材料の隔壁によって隔てられ、インク滴を吐出するノズルが設けられた複数の圧力室が並設され、前記隔壁に設けられた駆動電極を備えたインクジエットヘッドの前記複数の圧力室をN(N≧2)個おきに(N+1)組に分割し、各組単位の時分割駆動のよる吐出パルスを前記駆動電極に印加し、前記隔壁を変形させてインク滴を吐出させるインクジェットヘッド駆動方法において、前記(N+1)組の内一つの組が、駆動すべき時刻から次に駆動する時刻までの時間を一印字周期としたとき、前記複数の圧力室のうち駆動すべき圧力室について、一印字周期中に駆動してから今回駆動するまでに、当該駆動すべき圧力室および当該駆動すべき圧力室に隣接する圧力室の駆動電極に吐出パルスが印加された否かを判定し、その判定結果に基づいて当該駆動すべき圧力室の駆動電極に予め設定されたインク滴の吐出速度を補正するプレパルスを印加するようにした。 (2) The ink jet head driving method of the present invention includes a plurality of pressure chambers provided with nozzles for ejecting ink droplets separated by a partition made of piezoelectric material, and provided with a drive electrode provided on the partition. The plurality of pressure chambers of the ink jet head is divided into (N + 1) groups every N (N ≧ 2), an ejection pulse by time-division driving for each group is applied to the drive electrode, In the inkjet head driving method of deforming and discharging ink droplets, when one set of the (N + 1) sets has a time from a drive time to a next drive time as one print cycle, the plurality of print heads Among the pressure chambers, the pressure chamber to be driven is discharged to the pressure chamber to be driven and the drive electrode of the pressure chamber adjacent to the pressure chamber to be driven from the time of driving during one printing cycle to the current driving. It determines whether a pulse is applied, and to apply a pre-pulse for correcting the discharge speed of the preset ink droplets to the drive electrodes of the pressure chamber to be the drive based on the determination result.
本発明によれば、ある圧力室から吐出されるインク滴の吐出速度は、一印字周期前に当該圧力室が駆動されたか否かや、一印字周期前から今回までに当該圧力室に隣接する圧力室が駆動されたか否かにかかわらず、インク滴の吐出速度のばらつきを低減でき、印字品質を向上することができる。 According to the present invention, the ejection speed of ink droplets ejected from a certain pressure chamber is determined by whether or not the pressure chamber is driven before one printing cycle, and adjacent to the pressure chamber from one printing cycle to the present time. Regardless of whether the pressure chamber is driven or not, it is possible to reduce the variation in the ejection speed of the ink droplets and improve the printing quality.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。まず、本願発明の実施に用いたインクジェットヘッドの構造について述べる。図1及び図2-a、図2-bはインクジェットヘッド101の構成を示す断面図である。低誘電率の基板1の先端部には、圧電体材料3aおよび圧電体材料3bの分極方向が互いに板厚方向に対して内側に向かって反対になるように貼り合わされた圧電部材3が埋め込まれている。そして、圧電部材3とその後方にある基板1の上面が、例えばダイヤモンドカッタによる切削加工により、圧電部材3の端部が開口するように一定の間隔で複数の長溝6が互いに平行に形成されている。前記基板1の上面には、天板枠4とインク供給口9を有する天板蓋5が接着固定され、インク供給路14が形成されている。各長溝6、天板枠4および天板蓋5とで複数の圧力室7が形成され、各圧力室7は互いに隔壁13により仕切られている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the structure of the ink jet head used for carrying out the present invention will be described. 1, 2-a, and 2-b are cross-sectional views showing the configuration of the
また、圧力室7を構成する各長溝6の側面および底面には、個々に電気的に独立した駆動電極8が無電解メッキにより形成されている。駆動電極8は圧力室7の後端から基板1の上面に延出して後述する駆動回路に接続されている。なお、駆動電極8の形成は、無電解メッキに限らず、スパッタリングや真空蒸着などで電極材を成膜後、フォトエッチング等により形成してもよい。このような構造を有している隔壁13は、その両側面の駆動電極8に電界が印加されたとき、剪断応力が生じ電界の方向に従って図2-aに示すように変形し、圧力室7の容積を変化させる、いわゆるアクチュエータの機能を有する。また、前記各圧力室7の先端には、インク滴を吐出するためのノズル10が形成されたノズルプレート11が接着剤により接着固定されている。
In addition, on the side surface and the bottom surface of each
次に、図2-a、図2-bを用いてインクジェットヘッドの動作について、圧力室7bからインク滴を吐出させる場合について説明する。
Next, the operation of the inkjet head will be described with reference to FIGS. 2A and 2B in the case where ink droplets are ejected from the
図2-aには、インクジエットヘッド101の複数の圧力室7が配列された断面構造を示す。13a〜13jは各圧力室を仕切る隔壁を示し、8a〜8iは各圧力室の側面および底面に形成された駆動電極を示す。また、10a〜10iは、各圧力室の端部に設けられているノズルを示す。また、インクジエットヘッド101の複数の圧力室7の駆動電極は、N個おきに(N+1)組に分割されている。図2-bには、インクジエットヘッド101の複数の圧力室7の駆動電極8a〜8iは、N=2個おきに3組に分割され、各組単位に時分割駆動をする場合の回路構成を例示する。隔壁13a〜13jに設けられている駆動電極8a〜8jは、スイッチング素子16a〜16jを介して、それぞれ分割された各組ごとに共通電極l、m、nおよび接地電極Gにそれぞれ接続されている。また、スイッチング素子16a〜16jは駆動信号線15a〜15jに接続されている。
FIG. 2A shows a cross-sectional structure in which a plurality of
ここで、図2-aは、一例として共通電極mに接続されている圧力室7b、7e、7hの組が選択され、インク滴を吐出する吐出パルスが各圧力室に対応する駆動電極に印加されている状態を模式的に示している。
Here, in FIG. 2A, as an example, a set of
以下、圧力室7bついてのみ着目してインク滴の吐出動作について説明する。インク供給口9からインクジェットヘッド101内に供給されたインク12は、インク供給路14を介して圧力室7bに充填される。圧力室7bの両側の隔壁13bと13cの設けられている駆動電極8aと8bの組と駆動電極8bと8cの組に図に示すような隔壁の変形を生じされるようにそれぞれのスイッチング素子16a〜16cが制御されて共通電極lと接地電極Gとの電位差が印加される。この結果、隔壁13bおよび13cの両側壁に電界が印加され、それぞれの電界の方向に対応した剪断変形によりインク室7bの容積が変化しノズル10bからインク滴が吐出される。以上、圧力室7についてのみ説明したが、同様に同じ組の圧力室7a,7hもそれぞれ同時にインク吐出動作が行われる。次に順次圧力室7c(7f、7i・・)の組が選択され吐出パルスが印加され、その後、圧力室7aの組が選択され、順次時分割駆動が行われる。
Hereinafter, the ink droplet ejection operation will be described focusing on only the
図3は、本発明の実施の形態に用いたインクジェットヘッド101の駆動を制御する制御部のブロック図を示す。制御部の構成において、印刷データ23が入力される演算装置24と、演算装置24において選択された圧力室に関する履歴データに対応する駆動信号のデータが記憶装置25から読み出され駆動信号発生手段21に供給される。駆動信号発生手段21に供給された駆動信号のデータから駆動信号を発生し、インクジェット駆動回路22によってインクジェットヘッド101からインク滴の吐出制御が行われる構成になっている。
FIG. 3 is a block diagram of a control unit that controls driving of the
次にインク滴を吐出させるために駆動しようとする圧力室7bが一印字周期前から今回駆動するまでに隣接圧力室7c及び7aが駆動するか否かの場合と、一印字周期前に当該圧力室7bが駆動するか否かの場合にインク滴の吐出速度にばらつきの程度の評価を行うために以下の実験(検討)を行った。ここで一印字周期とは、ある組が、駆動すべき時刻から次に駆動する時刻までの時間をいう。
Next, whether or not the
図4(a)〜(h)に、今回駆動する圧力室7bの一印字周期前から今回駆動するまでの総印字パターンの駆動信号を示す。図4(a)〜(h)の共通信号線l、m、nのそれぞれに印加された圧力室7a、7bおよび7cを駆動する駆動信号を示す。図4(a)〜(d)の駆動信号では一印字周期前に圧力室7bを駆動し、図4(e)〜(h)の駆動信号では一印字周期前に圧力室7bを駆動しない場合の印字パターンの駆動信号である。また、図5は、圧力室7bが一印字周期前から今回の駆動するまでの、その隣接圧力室7c及び7aの印字パターンをまとめた表である。圧力室7c及び7aを駆動する印字パターンは次の1〜4に分けられる。印字パターン1〜4の圧力室7c及び7aを駆動する駆動信号は、印字パターン1は図4の(a)と(e)、印字パターン2は図4の(b)と(f)、印字パターン3は図4の(c)と(g)、印字パターン4は図4の(d)と(h)である。この印字パターン1〜4に関して以下に具体的に説明する。印字パターン1は、今回駆動する圧力室7bの両隣接圧力室7c及び7aとも駆動する場合の印字パターンである。印字パターン2は、今回駆動する圧力室7bが駆動する直前に駆動するタイミングの隣接圧力室7aのみ駆動する場合の印字パターンである。印字パターン3は、今回駆動する圧力室7bの一印字周期前の駆動タイミングの直後に駆動する隣接圧力室7cのみ駆動する場合の印字パターンである。印字パターン4は、今回駆動する圧力室7bが一印字周期前から今回の駆動するまで両隣接圧力室7c及び7aとも駆動しない場合である。
4A to 4H show the drive signals of the total print pattern from one pressure cycle before the
次に図6は、横軸を上記した印字パターンとし、縦軸を圧力室7bが一印字周期前に駆動した場合のインク滴の吐出速度(B)に対する一印字周期前に駆動しなかった場合の今回のインク滴の吐出速度(A)についてA/Bの割合を示す。この評価は駆動周波数は30kHzの場合について行った。A/Bの値は、駆動周波数が高くなるにつれて大きくなる傾向にある。すなわち、印字パターン1の割合は、図4(a)の駆動信号を印加した時に対する図4(e)の駆動信号を印加したときの今回の駆動期間で吐出するインク滴の吐出速度の割合である。残りの印字パターン2〜4に関しても同様である。この図6から、隣接圧力室7c及び7aの駆動パターンが同じ時、一印字周期前にインク吐出しなかった時の方が一印字周期前にインクを吐出した時よりも今回のインク滴の吐出速度が速くなってしまう。
Next, FIG. 6 shows a case where the horizontal axis is the above-described print pattern, and the vertical axis is not driven one print cycle before the ink droplet ejection speed (B) when the
このように、今回駆動する圧力室7bが一印字周期前から今回駆動するまでに隣接圧力室7c及び7aが駆動するか否かだけでなく、一印字周期前にこの圧力室7bが駆動するか否かによっても、今回駆動される圧力室7bに連通するノズルから吐出するインク滴の吐出速度にばらつきが生じることが本発明者の上記シミュレーションした結果により確認された。
Thus, not only whether or not the
上記したようなインク滴の吐出速度のバラツキをなくするために行ったシミュレーションを以下に説明する。 A simulation performed to eliminate variations in the ink droplet ejection speed as described above will be described below.
図3の記憶装置25に記憶されている駆動信号を図7(a)および(b)に表す。図7(a)の駆動信号は、インク滴の吐出を行う吐出パルスP1のみで構成されている。また、図7(b)の駆動信号は、インクの吐出を行わないプレパルスP2と吐出パルスP1とで構成されている。
The drive signals stored in the
ここで、図7(a)および(b)で表される駆動信号を構成している吐出パルスP1とプレパルスP2について説明する。まず、図7(a)を用いて、吐出パルスP1について説明する。吐出パルスP1は、駆動信号に応じて隔壁13を変形させて圧力室7の容積を変化させ、ノズル10からインク滴を吐出するための吐出パルスである。吐出パルスP1は、圧力室7の容積を拡大する拡張パルスP1aとその容積を収縮する収縮パルスP1bから構成される。このように一対の拡張パルスP1aと収縮パルスP1bで一滴のインク滴をノズル10から吐出する。また、拡張パルスP1a及び収縮パルスP1bのパルス幅は1ALである。ここで、このALは、圧力室7内のインクの共振周期の1/2である。また、拡張パルスP1aと収縮パルスP1bは逆極性で、それらのパルス幅の中心間は、2ALとなっている。それは、拡張パルスP1aで生じた振動を収縮パルスP1bで打ち消し、次のインク滴の吐出を安定にするためである。また、この吐出パルスP1によってインク滴を吐出するときの駆動電圧をV1とする。
Here, the ejection pulse P1 and the prepulse P2 constituting the drive signal shown in FIGS. 7A and 7B will be described. First, the ejection pulse P1 will be described with reference to FIG. The ejection pulse P1 is an ejection pulse for ejecting ink droplets from the
ここで、圧力室7内のインクの共振周期の1/2のALは次のようにして測定する。このALの測定は、市販のインピーダンスアナライザーによって、インクが充填されたインクジェットヘッド101の隔壁13のインピーダンスを測定し、圧力室7内のインクの共振によって隔壁13のインピーダンスが低下する周波数から求めることができる。また、シンクロスコープなどによりインク圧力振動が隔壁13に誘起する電圧を測定し、その電圧の振動周期を調べることにより求めることもできる。
Here, AL of 1/2 of the resonance period of the ink in the
次に、図7(b)を用いて、プレパルスP2について説明する。プレパルスP2は、吐出パルスP1の前に印加され、インク滴がノズル10から吐出させない程度に圧力室7の容積を拡張させるパルスである。このプレパルスP2の駆動電圧V2は、ノズル10からインクが吐出しない程度である。このとき、V1とV2の関係は、常にV1>V2である。プレパルスP2のパルス幅をPwとする。また、本実施の形態では、このプレパルスP2と吐出パルスP1の拡張パルスP1aは同極性で、それらのパルス幅の中心間を1ALとしている。このように、プレパルスP2と吐出パルスP1の拡張パルスP1aが同極性で、その中心間を1ALとすることで、圧力室7にプレパルスP2で発生する圧力振動の位相と吐出パルスP1の拡張パルスP1aで発生する圧力振動の位相を互いに反転した状態にする。これらのパルスが圧力室7に発生する圧力振動の位相を互いに反転した状態にすることで、吐出パルスP1の拡張パルスP1aでインク滴を吐出する際に発生するインクの圧力が低下する。言い換えると、プレパルスP2は、吐出パルスP1によりインク滴を吐出させる際に発生する圧力を低下させる。インクを吐出するときの圧力が低下すると、そのインク滴の吐出速度は遅くなる。このようにプレパルスP2を吐出パルスP1を印加する直前に印加することにより、またその駆動パルスの大きさを調整することでインク滴の吐出速度を補正することができる。このプレパルスP2の大きさは、予め行われる予備実験、または以下に説明する流体解析を利用して設定される。
Next, the prepulse P2 will be described with reference to FIG. The pre-pulse P2 is a pulse that is applied before the ejection pulse P1 and expands the volume of the
図8は、流体数値解析を利用して、プレパルスP2のパルス幅PWを一定にし、プレパルスP2の駆動電圧V2を変化させたときの、インク滴の吐出速度の変化を比較した結果である。このとき、プレパルスP2のパルス幅PWは0.5ALである。図8の横軸の数値は、吐出パルスP1の駆動電圧V1に対するプレパルスP2の駆動電圧V2の割合である。その駆動電圧V2を、吐出パルスP1の駆動電圧V1の0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.50、0.75倍でそれぞれ変化させた。縦軸は、プレパルスP2を吐出パルスP1の前に印加しなかったときに対するプレパルスP2を吐出パルスP1の前に印加したときのインク滴の吐出速度の割合を表したものである。このグラフから、プレパルスP2の駆動電圧V2が大きくなるほど、インク滴の吐出速度が低下していることが言える。これは、プレパルスP2の駆動電圧V2が大きいほど、インク滴を吐出する際のインクの圧力を小さくしているといえる。このような関係から求められた値を用いてインク滴の吐出速度を補正するプレパルスP2の駆動電圧V2を設定することができる。 FIG. 8 shows a result of comparison of changes in ink droplet ejection speed when the pulse width PW of the pre-pulse P2 is made constant and the driving voltage V2 of the pre-pulse P2 is changed by using fluid numerical analysis. At this time, the pulse width PW of the pre-pulse P2 is 0.5AL. The numerical value on the horizontal axis in FIG. 8 is the ratio of the drive voltage V2 of the prepulse P2 to the drive voltage V1 of the ejection pulse P1. The drive voltage V2 was changed at 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.50, and 0.75 times the drive voltage V1 of the ejection pulse P1, respectively. The vertical axis represents the ratio of the ink droplet ejection speed when the prepulse P2 is applied before the ejection pulse P1 with respect to when the prepulse P2 is not applied before the ejection pulse P1. From this graph, it can be said that the ink droplet ejection speed decreases as the drive voltage V2 of the prepulse P2 increases. This can be said that the greater the drive voltage V2 of the prepulse P2, the smaller the ink pressure when ejecting ink droplets. The drive voltage V2 of the pre-pulse P2 that corrects the ink droplet ejection speed can be set using a value obtained from such a relationship.
次に、同様な方法で流体数値解析を利用して、プレパルスP2の駆動電圧V2を一定にし、プレパルスP2のパルス幅PWを変化させたときの、インク滴の吐出速度の変化を比較した結果を図9に示す。このときのプレパルスの電圧V2は、吐出パルスP1の駆動電圧V1の0.15倍である。図9の横軸の数値は、ALに対するプレパルスP2のパルス幅PWの割合である。そのプレパルスのパルス幅PWを、ALの0.25、0.50、0.75倍でそれぞれ変化させた。また、図9の縦軸は、プレパルスP2を吐出パルスP1の前に印加しなかったときに対するプレパルスP2を吐出パルスP1の前に印加したときのインク滴の吐出速度の割合を表したものである。このグラフから、プレパルスP2のパルス幅PWが長くなるほど、インク滴の吐出速度が低下していることが言える。これは、プレパルスP2のパルス幅PWが長いほど、インク滴を吐出する際のインクの圧力を小さくしているといえる。このような関係から求められた値を用いてインク滴の吐出速度を補正するプレパルスP2の駆動電圧V2を設定することができる。 Next, using fluid numerical analysis in the same way, the result of comparing the change in the ejection speed of the ink droplet when the driving voltage V2 of the prepulse P2 is made constant and the pulse width PW of the prepulse P2 is changed is compared. As shown in FIG. At this time, the pre-pulse voltage V2 is 0.15 times the driving voltage V1 of the ejection pulse P1. The numerical value on the horizontal axis in FIG. 9 is the ratio of the pulse width PW of the prepulse P2 to AL. The pulse width PW of the pre-pulse was changed at 0.25, 0.50, and 0.75 times AL. The vertical axis in FIG. 9 represents the ratio of the ink droplet ejection speed when the prepulse P2 is applied before the ejection pulse P1 when the prepulse P2 is not applied before the ejection pulse P1. . From this graph, it can be said that the ejection speed of ink droplets decreases as the pulse width PW of the pre-pulse P2 increases. This can be said that the longer the pulse width PW of the pre-pulse P2, the smaller the ink pressure when ejecting ink droplets. The drive voltage V2 of the pre-pulse P2 that corrects the ink droplet ejection speed can be set using a value obtained from such a relationship.
上記したような方法で一の圧力室を駆動した時のインク滴の吐出速度と、一印字周期前に当該圧力室が駆動されている時のインク滴の吐出速度、当該圧力室に隣接した圧力室が駆動されている時のインク滴の吐出速度、当該圧力室および当該圧力室に隣接するインク室の両方が駆動されている時のインク滴の吐出速度がそれぞれ同一になるように上記プレパルスP2の駆動パラメータ(パルス電圧、パルス幅、駆動タイミング)を設定し、図3に示す記憶装置のプレパルスP2の駆動羽他メータを格納しておく。 Ink droplet ejection speed when one pressure chamber is driven as described above, ink droplet ejection speed when the pressure chamber is driven before one printing cycle, pressure adjacent to the pressure chamber The pre-pulse P2 so that the ink droplet ejection speed when the chamber is driven and the ink droplet ejection speed when both the pressure chamber and the ink chamber adjacent to the pressure chamber are driven are the same. Drive parameters (pulse voltage, pulse width, drive timing) are set and the pre-pulse P2 drive vane and other meters of the storage device shown in FIG. 3 are stored.
以下プレパルスP2を用いてインク滴の吐出速度のバラツキを補正する駆動方法の一実施例について以下に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a driving method for correcting variations in the ejection speed of ink droplets using the pre-pulse P2 will be described below.
今回駆動する圧力室7を圧力室7bとし、圧力室7b→7c→7a→7b→・・・という順で駆動する場合を例示する。図10(a)〜(h)に、圧力室7bの一印字周期前から今回の駆動期間までの総印字パターンを示す。図10(a)〜(h)の共通電極l、m、nのそれぞれに、圧力室7a、7b、7cを駆動するための駆動信号である。圧力室7bの一印字周期前から今回の駆動期間までに、一印字周期前にも圧力室7bが駆動するか否かと、両隣接圧力室7c及び7aが駆動するか否かを判断し、圧力室7bの今回の駆動期間でプレパルスP2を吐出パルスP1の前に印加するかを判断する。この図10(a)〜(h)の示す駆動信号のうち、図10(a)の表す駆動信号のみ今回の駆動期間でプレパルスP2がない。すなわち、圧力室7bが一印字周期前にも駆動し、隣接圧力室7c及び7aとも駆動した場合のみ、圧力室7bは今回の駆動期間で吐出パルスP1のみで駆動する。それ以外の印字パターン、すなわち図10(b)〜(h)駆動信号で表される印字パターンにおいては、今回の駆動期間で圧力室7bを駆動する時に吐出パルスP1の前に予め設定されたプレパルスP2の駆動パラメータを記憶装置25から駆動信号発生装置21に転送して圧力室の駆動電極に印加して圧力室7bを駆動する。
The case where the
以上のように一印字周期前から今回の印字周期までに隣接圧力室からインク滴を吐出するか否かを判断するだけでなく、一印字周期前にインク滴を吐出するか否かも判断して、予め設定されたプレパルスP2の電圧V2やパルス幅Pwを用いて吐出パルスP1の前にプレパルスP2を印加することで、インク滴の吐出速度を補正することができる。すなわち、本実施例では、プレパルスP2は、そのプレパルスP2直後の吐出パルスP1でインクを吐出する際のインクの圧力を小さくし、インク滴の吐出速度を低下させる。そうすることによって、今回圧力室7cが駆動するとき、一印字周期前に圧力室7cが駆動するか否かや、一印字周期前から今回までに隣接圧力室7b及び7dが駆動するか否かにかかわらず、圧力室7cから吐出するインク滴の吐出速度のばらつきを低減でき、印字品質が向上する。
As described above, it is not only determined whether or not ink droplets are ejected from the adjacent pressure chamber from one printing cycle before this printing cycle, but also whether or not ink droplets are ejected one printing cycle before. By applying the pre-pulse P2 before the ejection pulse P1 using the preset voltage V2 and the pulse width Pw of the pre-pulse P2, the ejection speed of the ink droplet can be corrected. That is, in the present embodiment, the pre-pulse P2 reduces the ink pressure when ejecting ink with the ejection pulse P1 immediately after the pre-pulse P2, and decreases the ejection speed of the ink droplets. By doing so, when the
上記したようにインク滴の吐出速度のバラツキを低減する具体的な実施例を図3および図11を用いて以下に説明する。 A specific embodiment for reducing the variation in the ejection speed of ink droplets as described above will be described below with reference to FIGS.
印刷データ23が演算装置24に入力されると、演算装置24において印刷データ23に基づき、今回駆動する圧力室が一印字周期前に駆動されるか否かと、一印字周期前から今回の駆動するまで隣接圧力室が駆動するか否かの印字パターンが判定する。さらに、判定された印字パターン結果に対応する駆動信号のデータが記憶装置25から読み出され、駆動信号発生手段21に供給する。駆動信号発生手段21に供給された駆動信号のデータから駆動信号を発生し、インクジェット駆動回路22によりのインクジェットヘッド101からインク滴の吐出制御が行われる。
When the
次に具体的に駆動制御部の演算部24で実行される制御フローチャートを図11に示す。まず、印字信号が選択された圧力室7の駆動電極8に印加されると(ステップS1)、当該圧力室7に一印字周期前に当該圧力室7および当該圧力室に隣接する圧力室にインク吐出パルスが印加されたどうかが判定される(ステップS2)。次に判定結果に基づいて、一印字周期前に当該圧力室7が駆動されず、また当該圧力室に隣接する圧力室が駆動されていない場合は、インク滴の吐出パルスが印加される(ステップS5)。一印字周期前に、当該圧力室7に隣接する圧力室7にインク吐出パルスが印加されたか、または当該圧力室7および当該圧力室に隣接する圧力室の両方にインク吐出パルスが印加されたかのそれぞれに対応するプレパルスのデータが記憶装置25から選択され、プレパルスのデータが読み出される(ステップS3)。次に読み出されたプレパルスが所定のタイミングで吐出パルスが印加される前に印加される(ステップS4)。以上のような制御フローに従って駆動制御される。
Next, FIG. 11 shows a control flowchart specifically executed by the
なお、本実施例に用いたプレパルスP2は、インク滴の吐出速度を補正するパルスの一例にすぎない。そのため、このプレパルスP2として用いるパルスは、吐出パルスP1のインク吐出時の圧力を補正するものであれば他のパルスでも適用可能である。また、インク吐出パルス1についても同様で、インクを吐出させるためのパルスであれば他のパルスでも適用可能である。また、本実施例では、今回のインク滴の吐出速度を、今回駆動する圧力室が一印字周期前にも駆動し、一印字周期前から今回駆動するまでにその両隣接圧力室がともに駆動した印字パターンの時の今回駆動する圧力室のインク滴の吐出速度にあわせるように、プレパルスP2の駆動電圧V2やパルス幅PWを調整することを例にあげたが、他の印字パターンの吐出速度にあわせるようにプレパルスP2の駆動電圧V2やパルス幅PWを調整してもよい。
The pre-pulse P2 used in this embodiment is only an example of a pulse for correcting the ink droplet ejection speed. For this reason, the pulse used as the pre-pulse P2 may be any other pulse as long as it corrects the pressure at the time of ink ejection of the ejection pulse P1. The same applies to the
なお、この実施形態では、一印字周期の時分割数を3分割駆動の場合についての例を挙げたが、他の分割数でも同様に適用できる。 In this embodiment, an example has been given in which the number of time divisions in one printing cycle is three-division driving. However, other division numbers can be similarly applied.
1 基板
3 圧電部材
4 天板枠
5 天板蓋
6 長溝
7 圧力室
8 駆動電極
9 インク供給口
10 ノズル
11 ノズルプレート
13 隔壁
14 インク供給路
21 駆動信号発生回路
23 印字データ
24 演算装置
25 記憶装置
101 インクジエットヘッド
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記(N+1)組の内一つの組が、駆動すべき時刻から次に駆動する時刻までの時間を一印字周期としたとき、
前記複数の圧力室のうち駆動すべき圧力室について、一印字周期前に駆動してから今回駆動するまでに、当該駆動すべき圧力室および当該駆動すべき圧力室に隣接する圧力室の駆動電極に吐出パルスが印加された否かの判定結果に基づいて、当該駆動すべき圧力室の駆動電極に予め設定されたインク滴の吐出速度を補正するプレパルスを印加する駆動制御部を備えていることを特徴とするインクジエットヘッド駆動装置。 A plurality of pressure chambers provided with nozzles for ejecting ink droplets, separated by partition walls of piezoelectric material, are arranged side by side, and the plurality of pressure chambers of an ink jet head provided with drive electrodes provided on the partition walls are defined as N ( Driving control of an inkjet head that divides every N ≧ 2) groups into (N + 1) groups, applies ejection pulses by time-division driving for each group to the drive electrodes, and deforms the partition walls to eject ink droplets. In the inkjet drive device comprising a section,
When one set of the (N + 1) sets has the time from the time to be driven to the time to be driven next as one printing cycle,
Among the plurality of pressure chambers, a pressure chamber to be driven and a drive electrode of the pressure chamber adjacent to the pressure chamber to be driven from the time before driving one printing cycle until the current driving is performed. And a drive control unit that applies a pre-pulse for correcting a preset ink droplet ejection speed to the drive electrode of the pressure chamber to be driven based on the determination result of whether or not the ejection pulse is applied to the pressure chamber. An ink jet head drive device.
前記(N+1)組の内一つの組が、駆動すべき時刻から次に駆動する時刻までの時間を一印字周期としたとき、
前記複数の圧力室のうち駆動すべき圧力室について、一印字周期前に駆動してから今回駆動するまでに、当該駆動すべき圧力室および当該駆動すべき圧力室に隣接する圧力室の駆動電極に吐出パルスが印加された否かを判定し、その判定結果に基づいて当該駆動すべき圧力室の駆動電極に予め設定されたインク滴の吐出速度を補正するプレパルスを印加することを特徴とするインクジエットヘッド駆動方法。 A plurality of pressure chambers provided with nozzles for ejecting ink droplets, separated by partition walls of piezoelectric material, are arranged side by side, and the plurality of pressure chambers of an ink jet head provided with drive electrodes provided on the partition walls are defined as N ( In an inkjet head driving method in which every N ≧ 2) groups are divided into (N + 1) groups, and ejection pulses by time-division driving for each group unit are applied to the drive electrodes, and the partition is deformed to eject ink droplets. ,
When one set of the (N + 1) sets has the time from the time to be driven to the time to be driven next as one printing cycle,
Among the plurality of pressure chambers, a pressure chamber to be driven and a drive electrode of the pressure chamber adjacent to the pressure chamber to be driven from the time before driving one printing cycle until the current driving is performed. It is determined whether or not a discharge pulse is applied, and a pre-pulse for correcting a preset discharge speed of the ink droplet is applied to the drive electrode of the pressure chamber to be driven based on the determination result. Ink jet head driving method.
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-
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- 2005-10-26 JP JP2005311421A patent/JP2007118294A/en active Pending
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