JP2008238644A - Image forming apparatus and system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus and system capable of obtaining a better image by preventing increase in viscosity of ink on the meniscus surface in a nozzle without complicating the structure of the apparatus. <P>SOLUTION: Out of pixels not being drawn, at least the pixel immediately before a pixel being drawn (black-dot ring) is set as a pixel (O) not rocking the meniscus surface, and other pixels are set appropriately as pixels (double circle) for rocking the meniscus surface. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクを吐出して画像を描画するインクジェット方式の画像形成装置、インクジェット方式の画像形成装置を備える画像形成システムに関するものである。   The present invention relates to an inkjet image forming apparatus that draws an image by ejecting ink, and an image forming system that includes the inkjet image forming apparatus.
インクジェット方式の画像形成装置には、印刷の指示があった場合に直ちに印刷を実行することができるように、インクを吐出するノズルに常にインクが満たされているものがある。このような画像形成装置において、ノズルの開口部におけるインクのメニスカス面では、インク中の溶媒が蒸発しやすく、インクの粘度が上昇しやすい。メニスカス面においてインクの粘度の上昇は、ノズルからのインクの吐出不良の原因となる。   Some inkjet image forming apparatuses are always filled with ink in nozzles that eject ink so that printing can be performed immediately when a printing instruction is given. In such an image forming apparatus, on the ink meniscus surface of the nozzle opening, the solvent in the ink tends to evaporate, and the viscosity of the ink tends to increase. An increase in the viscosity of the ink on the meniscus surface causes ink ejection failure from the nozzles.
そのため、メニスカス面におけるインクの粘度の上昇が起こらないように、従来様々な技術が提案されている。このような技術としては、例えば、画像形成とは別に定期的にインクを排出させたり、メニスカス面を揺動させたり、といったものが挙げられる。また、特許文献1には、インク吐出口が形成されるオリフィスプレートに多孔質部材を設け、この多孔質部材を介して、メニスカス面に新しいインクを供給することが記載されている。
特開2005−246788号公報(2005年9月15日公開)
Therefore, various techniques have been proposed in the past so as not to increase the viscosity of the ink on the meniscus surface. Such techniques include, for example, periodically discharging ink separately from image formation and swinging the meniscus surface. Patent Document 1 describes that a porous member is provided on an orifice plate in which ink discharge ports are formed, and new ink is supplied to the meniscus surface through the porous member.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-246788 (published on September 15, 2005)
しかし、特許文献1のように多孔質部材を設けると、装置の構造が複雑になり、加工も困難である。一方、メニスカス面を揺らすようになっている装置では、メニスカス面を揺動させた直後、メニスカス面が揺動されたノズルからインクを吐出させようとしたときに、この揺動の影響により吐出不良が起こり、所望の画像が得られないことがある。   However, when a porous member is provided as in Patent Document 1, the structure of the apparatus becomes complicated and processing is difficult. On the other hand, in an apparatus that swings the meniscus surface, immediately after the meniscus surface is swung, when ink is ejected from a nozzle that has swung the meniscus surface, ejection failure occurs due to the influence of the swing. May occur and a desired image may not be obtained.
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、装置の構造を複雑化させることなく、良好な画像を得ることのできる画像形成装置、画像形成システムを実現することを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to realize an image forming apparatus and an image forming system capable of obtaining a good image without complicating the structure of the apparatus.
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、インク滴を記録媒体上に吐出して1画素の記録を行う複数のノズル、各ノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室、及び、各加圧室内のインクに圧力をかけて上記ノズルから上記インク滴を吐出させる複数の圧電素子を備えるインクジェットヘッドと、上記ノズルに対応する各圧電素子に対して、描画すべき画素についてはインク滴を吐出させる第一駆動信号を印加し、同一のノズルにおける2以上の所定数以上連続する描画しない画素のうち、描画すべき画素の直前の画素を除く少なくとも1の画素については、上記ノズル内のメニスカスを揺動させるがインク滴を吐出させない第二駆動信号を印加し、描画すべき画素の直前の上記画素については上記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しないようになっている駆動信号印加部と、を備える。   In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention includes a plurality of nozzles that eject ink droplets onto a recording medium to perform recording of one pixel, a plurality of nozzles that communicate with each nozzle, and can accommodate ink therein. A pressure chamber, an inkjet head including a plurality of piezoelectric elements that discharge ink droplets from the nozzles by applying pressure to the ink in each pressure chamber, and drawing for each piezoelectric element corresponding to the nozzles For a pixel to be applied, a first drive signal for ejecting ink droplets is applied, and at least one pixel excluding a pixel immediately before the pixel to be drawn among pixels that are not drawn continuously by a predetermined number of two or more in the same nozzle. For the pixel immediately before the pixel to be drawn, a second drive signal that swings the meniscus in the nozzle but does not eject ink droplets is applied. Comprising a driving signal applying unit that none of the signals so as not to apply the.
上記画像形成装置によると、描画すべき画素の直前の画素についてはメニスカス面を揺動させないことで、この画素の直後の画素の描画において、インク滴の吐出不良を起こりにくくすることができる。その結果、上記画像形成装置によれば画像の描画不良が起こりにくく、所望の画像を得ることができる。   According to the above-described image forming apparatus, the ink droplet ejection defect is less likely to occur in the drawing of the pixel immediately after the pixel by not swinging the meniscus surface of the pixel immediately before the pixel to be drawn. As a result, according to the image forming apparatus, it is difficult to cause image drawing defects, and a desired image can be obtained.
また、上記所定数は3以上であって、上記駆動信号印加部は、上記ノズルに対応する各圧電素子に対して、上記所定数以上連続する描画しない上記画素のうち、描画すべき画素の直後の画素については、上記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しないようになっていることが好ましい。   Further, the predetermined number is 3 or more, and the drive signal applying unit immediately after the pixel to be drawn among the pixels not drawn continuously for the piezoelectric element corresponding to the nozzle. It is preferable that neither the first drive signal nor the second drive signal is applied to the pixel.
インク滴を吐出した直後にメニスカス面を揺動させると、揺動の幅が大きくなりすぎたり、逆に小さくなりすぎたりして、インクの洩れ又はインク粘度の上昇等が起きやすい。これに対して上記画像形成装置は、インク液を吐出直後の画素についてはメニスカス面を揺動させないことで、このような問題を起こりにくくすることができる。   If the meniscus surface is swung immediately after ink droplets are ejected, the width of the swing becomes too large or conversely becomes too small, and ink leakage or an increase in ink viscosity tends to occur. On the other hand, the image forming apparatus can prevent such a problem from occurring by not swinging the meniscus surface of the pixel immediately after ejecting the ink liquid.
また、上記課題は、画像データに応じて、階調1以上の画素については記録媒体上にインク滴を吐出し、階調ゼロの画素についてはインク滴を吐出しないことで画像を描画する画像形成装置と、上記画像形成装置に上記画像データを送信する制御装置と、を備える画像形成システムであって、上記画像形成装置は、インク滴を記録媒体上に吐出して一画素の記録を行う複数のノズル、各ノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室、及び、各加圧室内のインクに圧力をかけて上記ノズルからインク滴を吐出させる複数の圧電素子を備えるインクジェットヘッドと、上記画像データに応じて、階調1以上(N−1)以下の画素についてはインク滴を吐出させる第一の駆動信号を、階調N以上の画素については上記ノズル内のメニスカスを揺動させるがインク滴の吐出はさせない第二駆動信号を、上記圧電素子に対して印加可能であって、階調ゼロの画素については上記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しないようになっている駆動信号印加部と、を備え、上記制御装置は、最小階調がゼロで最大階調が(N−1)である階調数Nの画像データ中、同一の上記ノズルに対応し階調ゼロの画素が2以上の所定数以上連続するとき、階調1以上の画素の直前の画素を除く少なくとも1の画素に対して階調N以上とした階調数(N+1)以上の新たな画像データを生成して当てはめる画像データ生成部を備える画像形成システムによっても解決可能である。   In addition, the above problem is that image formation is performed by drawing ink droplets on a recording medium for pixels of gradation 1 or higher and not discharging ink droplets for pixels of gradation 0 according to image data. An image forming system comprising: an apparatus; and a control device that transmits the image data to the image forming apparatus, wherein the image forming apparatus ejects ink droplets onto a recording medium and records one pixel. A plurality of pressurizing chambers that communicate with each nozzle and that can accommodate ink therein, and a plurality of piezoelectric elements that apply pressure to the ink in each pressurizing chamber to eject ink droplets from the nozzles Depending on the head and the image data, the first drive signal for ejecting ink droplets is applied to the pixels of gradation 1 or higher (N-1) or lower, and the meniscus in the nozzle is applied to pixels of gradation N or higher. A second drive signal that oscillates the ink but does not eject ink droplets can be applied to the piezoelectric element, and neither the first drive signal nor the second drive signal is applied to a pixel with a gradation of zero. A drive signal applying unit configured as described above, and the control device applies the same nozzle to the same nozzle in the image data of the number of gradations N having a minimum gradation of zero and a maximum gradation of (N−1). Correspondingly, when a predetermined number of pixels having a gradation of zero or more continues for a predetermined number of pixels equal to or greater than 2, the number of gradations (N + 1) or more is set to the gradation N or more for at least one pixel excluding the pixel immediately preceding the pixel of gradation 1 or more. It can also be solved by an image forming system including an image data generation unit that generates and applies new image data.
本発明の画像形成装置によると、描画すべき画素の直前の画素については、メニスカス面を揺動させないことで、この画素の直後の描画すべき画素について、インク滴の吐出不良が起きにくい。その結果、上記画像形成装置によれば画像の描画不良が起こりにくい。また、本発明の目的は、本発明の画像形成システムによっても実現可能である。   According to the image forming apparatus of the present invention, for the pixel immediately before the pixel to be drawn, the meniscus surface is not swung, so that the ink droplet ejection defect does not easily occur for the pixel to be drawn immediately after this pixel. As a result, the image forming apparatus is unlikely to cause image drawing defects. The object of the present invention can also be realized by the image forming system of the present invention.
本発明の実施の一形態である画像形成装置について、図面を参照して以下に説明する。   An image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔1〕画像形成装置1
図1は本実施形態の画像形成装置1の構成の要部構成を示すブロック図である。
[1] Image forming apparatus 1
FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of the image forming apparatus 1 according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態の画像形成装置1は、制御装置10及び画像形成部20を備える。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 1 of the present embodiment includes a control device 10 and an image forming unit 20.
制御装置10は、画像データから階調数3の第一印字データ(i)を生成する画像処理部11、及び第一印字データ(i)に4番目の階調を加えて第二印字データ(ii)を生成するデータ加工部12を備える。   The control device 10 generates second print data (i) by adding the fourth gradation to the first print data (i) and the image processing unit 11 that generates the first print data (i) having the number of gradations 3 from the image data. a data processing unit 12 for generating ii);
画像形成部20は、インクを用紙上に吐出して画像を描くヘッド22、及びヘッド22を駆動するヘッド駆動部21を備える。   The image forming unit 20 includes a head 22 that draws an image by ejecting ink onto a sheet, and a head driving unit 21 that drives the head 22.
ヘッド駆動部21は、駆動パルス(1)〜(3)を発生する駆動パルス発生部21a、及び、駆動パルス(1)〜(3)のいずれかを、第二印字データ(ii)に応じて選択し、抵抗及びコンデンサ等を介して、ヘッド22の圧電素子22aに印加するセレクタ21bを備える。ヘッド22の構造の詳細については後述する。   The head drive unit 21 selects one of the drive pulse generation unit 21a that generates the drive pulses (1) to (3) and the drive pulses (1) to (3) according to the second print data (ii). A selector 21b is provided that selects and applies to the piezoelectric element 22a of the head 22 via a resistor, a capacitor, and the like. Details of the structure of the head 22 will be described later.
なお、以下では、第一印字データ(i)の最大階調数Nは3、第二印字データ(ii)の最大階調数N’は(N+1)つまり4、駆動パルスは(1)〜(3)の3種類であるとするが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the maximum gradation number N of the first print data (i) is 3, the maximum gradation number N ′ of the second print data (ii) is (N + 1), that is, 4, and the drive pulses are (1) to ( Although it is assumed that there are three types of 3), the present invention is not limited to these.
〔2〕制御装置10
制御装置10の動作について、データ加工部12の動作を中心に、図2及び図3を参照してより詳細に説明する。図2(a)は第一印字データ(i)の一例を、図2(b)は第二印字データ(ii)の一例を、図2(c)は第二印字データ(ii)の他の例を示す図面である。これらの図面において、横方向つまり行の成分は走査方向の画素を、縦方向つまり列の成分は副走査方向の画素を示す。また、これらの図面において、1列〜n列の成分は同一のノズルにより記録される画素をそれぞれ表す。つまり、1のノズルは例えば2列目の1行目からm行目の画素を用紙上に記録し、他のノズルは例えばn列目の1行目からm行目の画素を用紙上に記録する。
[2] Control device 10
The operation of the control device 10 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 focusing on the operation of the data processing unit 12. 2A shows an example of the first print data (i), FIG. 2B shows an example of the second print data (ii), and FIG. 2C shows another example of the second print data (ii). It is drawing which shows an example. In these drawings, the horizontal direction, that is, the row component, indicates a pixel in the scanning direction, and the vertical direction, that is, the column component, indicates a pixel in the sub-scanning direction. In these drawings, the components in the 1st to nth columns respectively represent pixels recorded by the same nozzle. That is, for example, one nozzle records pixels from the first row to the m-th row in the second column on the paper, and the other nozzle records pixels from the first row to the m-th row in the n-th column on the paper. To do.
図2(a)に示すように、第一印字データ(i)は、“0(ゼロ)”、“1”、“2”の3階調からなる。データ加工部12は、第一印字データ(i)中で、列方向に階調“0”の画素が所定数以上連続するときには、これらの階調“0”の画素のうち、描画される画素の直前の画素以外から選択される少なくとも1つの画素の階調を、“3”に変更する。「描画される画素」とは、図2(a)に示す例においては、階調“1”または階調“2”の画素である。こうして、データ加工部12は、階調が変更された第二印字データ(ii)を生成する。なお、この「所定数」とは、2以上の整数であればよく、特に限定されるものではない。   As shown in FIG. 2A, the first print data (i) has three gradations of “0 (zero)”, “1”, and “2”. In the first print data (i), when the predetermined number of pixels having gradation “0” continue in the column direction, the data processing unit 12 draws a pixel to be drawn among these pixels having gradation “0”. The gradation of at least one pixel selected from pixels other than the pixel immediately before is changed to “3”. In the example shown in FIG. 2A, “drawn pixels” are pixels of gradation “1” or gradation “2”. In this way, the data processing unit 12 generates the second print data (ii) whose gradation has been changed. The “predetermined number” is not particularly limited as long as it is an integer of 2 or more.
また、所定数連続する階調“0”の画素のうち、階調“3”に変更される画素の位置は、少なくとも描画される画素の直前の画素以外であって、かつ下記〔3〕欄で述べるように、吐出不良を防ぐことができる範囲内で、適宜設定可能であり、特に限定されるものではない。所定数が3以上であるときは、階調“0”から階調“3”に変更される画素は、描画される画素の直後の画素以外から選択されることが好ましい。言い換えると、階調“3”の画素は、列方向(縦方向)において、階調“1”又は“2”の画素との間に階調“0”の画素を少なくとも1つ挟んで配されることが好ましい。   In addition, among the pixels having a predetermined number of gradations “0”, the position of the pixel changed to gradation “3” is at least other than the pixel immediately before the pixel to be drawn, and the following [3] column As described in, it can be set as appropriate within a range in which ejection failure can be prevented, and is not particularly limited. When the predetermined number is 3 or more, it is preferable that the pixel to be changed from the gradation “0” to the gradation “3” is selected from other than the pixel immediately after the pixel to be drawn. In other words, the pixel of gradation “3” is arranged with at least one pixel of gradation “0” sandwiched between pixels of gradation “1” or “2” in the column direction (vertical direction). It is preferable.
第二印字データ(ii)の一例として、図2(b)に示す印字データは、図2(a)の印字データ(i)中で列方向に階調“0”の画素が3以上連続するとき、これらの階調“0”の画素のうち、階調“1”または階調“2”の画素の直前及び直後の画素を除いて、全ての画素の階調が“3”に変更されている。言い換えると、階調“1”または階調“2”の画素から列方向2つ目の画素から、階調“1”または階調“2”の画素の2つ手前までの画素が、全て階調“3”となっている。   As an example of the second print data (ii), the print data shown in FIG. 2B includes three or more pixels of gradation “0” in the column direction in the print data (i) of FIG. At this time, among these pixels of gradation “0”, the gradations of all the pixels are changed to “3” except for the pixels immediately before and immediately after the pixel of gradation “1” or gradation “2”. ing. In other words, all pixels from the second pixel in the column direction from the pixel of gradation “1” or gradation “2” to the pixel immediately before the pixel of gradation “1” or gradation “2” are all on the floor. The key is “3”.
また、第二印字データ(ii)の他の例として、図2(c)に示す印字データは、図2(a)の印字データ(i)中で列方向に階調“0”の画素が3以上連続するとき、これら階調“0”の画素のうち、階調“1”または階調“2”から列方向2つ目の画素から、階調“1”または階調“2”の画素の2つ手前までの画素が、1つ置きに階調“3”となっている。   Further, as another example of the second print data (ii), the print data shown in FIG. 2C includes pixels of gradation “0” in the column direction in the print data (i) of FIG. When three or more pixels are continuous, of the pixels of gradation “0”, the gradation “1” or gradation “2” from the second pixel in the column direction from gradation “1” or gradation “2” Every other pixel before the pixel has a gradation of “3”.
なお、以上では最大階調数Nが3の場合について述べたが、さらに付加する階調を“3”としたが、本発明はこれに限定されるものではない。最大階調数Nの第一印字データ(i)には、0、1、2、・・・(N−1)の階調が含まれ得る。データ加工部12は、この印字データ(i)に少なくとも1つの階調、つまり(N+1)番目の階調(図2(b)及び図2(c)の例では階調“3”)を少なくとも付加するようになっている。   In the above description, the maximum number of gradations N is 3. However, although the number of gradations to be added is “3”, the present invention is not limited to this. The first print data (i) having the maximum number of gradations N can include gradations of 0, 1, 2,... (N−1). The data processing unit 12 applies at least one gradation, that is, the (N + 1) th gradation (gradation “3” in the examples of FIGS. 2B and 2C) to the print data (i). It comes to add.
図3(a)〜図3(c)には、最大階調数Nが2である場合、つまり階調が0及び1の2つである場合の第一印字データ(i)の一例、及びこれを加工してなる第二印字データ(ii)の2つの例を示す。図3(b)の第二印字データ(ii)は、データ加工部12で図2(b)と同様の処理を経て生成され、階調“1”の画素から列方向2つ目の画素から、階調“1”の画素の2つ手前までの画素が、全て階調“2”となっている。また、図3(c)の第二印字データ(ii)は、データ加工部12で図2(c)と同様の処理を経て生成され、階調“1”から列方向2つ目の画素から、階調“1”の画素の2つ手前までの画素が、1つ置きに階調“2”となっている。   FIGS. 3A to 3C show an example of the first print data (i) when the maximum number of gradations N is 2, that is, when the gradations are two of 0 and 1, and Two examples of the second print data (ii) obtained by processing this are shown. The second print data (ii) in FIG. 3B is generated by the data processing unit 12 through the same processing as in FIG. 2B, and from the pixel of gradation “1” to the second pixel in the column direction. The pixels up to two pixels before the pixel of gradation “1” are all of gradation “2”. Also, the second print data (ii) in FIG. 3C is generated by the data processing unit 12 through the same processing as in FIG. 2C, and from the second pixel in the column direction from the gradation “1”. The pixels up to two before the pixel of gradation “1” have gradation “2” every other pixel.
〔3〕画像形成部20
(3-1)ヘッド22
ヘッド22はいわゆるライン型ヘッドである。ヘッド22の要部構成を示す平面図を図4に、断面図を図5に示す。
[3] Image forming unit 20
(3-1) Head 22
The head 22 is a so-called line type head. FIG. 4 is a plan view showing the main configuration of the head 22, and FIG.
図4に示すように、ヘッド22は、用紙に対向する吐出面23をさらに備える。用紙は、図示しない搬送部によって図4中に示す方向Dに搬送されるようになっており、吐出面23から吐出されたインク滴を受けるようになっている。吐出面23の長手方向(方向Dに直行する方向)の大きさは用紙の印字領域の最大幅Eより大きくなっている。吐出面23には、ノズル24の開口部である微小径を有する吐出口25が、吐出面23の長手方向において少なくとも最大幅Eに渡って複数設けられる。   As shown in FIG. 4, the head 22 further includes an ejection surface 23 that faces the paper. The sheet is transported in a direction D shown in FIG. 4 by a transport unit (not shown), and receives ink droplets ejected from the ejection surface 23. The size of the discharge surface 23 in the longitudinal direction (direction perpendicular to the direction D) is larger than the maximum width E of the print area of the paper. The discharge surface 23 is provided with a plurality of discharge ports 25 having a minute diameter, which are openings of the nozzle 24, over at least the maximum width E in the longitudinal direction of the discharge surface 23.
図5に示すように、ヘッド22は、吐出面23の吐出口25以外の覆う撥水膜23aと、吐出口25に対して1つずつ設けられた加圧室26と、インクを貯留する図示しないインク槽と、インク槽から複数の加圧室26にインクを供給する共通流路27とを備える。加圧室26と共通流路27とは供給孔28で繋げられており、この供給孔28を介して共通流路27から加圧室26にインクが供給される。ノズル24は加圧室26内から吐出口25まで連続している。加圧室26の壁のうち吐出面23と逆側の壁は振動板29で構成されており、振動板29は複数の加圧室26に渡って連続して形成されており、振動板29には同様に複数の加圧室26に渡って連続して形成された共通電極30が積層されている。共通電極30上には、加圧室26毎に別個の圧電素子22aが設けられており、共通電極30と共に圧電素子22aを挟むようにこれも加圧室26毎に別個の個別電極31が設けられる。   As shown in FIG. 5, the head 22 stores a water repellent film 23 a other than the discharge port 25 on the discharge surface 23, a pressurizing chamber 26 provided for each discharge port 25, and an ink storage. And a common flow path 27 that supplies ink from the ink tank to the plurality of pressurizing chambers 26. The pressurizing chamber 26 and the common channel 27 are connected by a supply hole 28, and ink is supplied from the common channel 27 to the pressurizing chamber 26 through the supply hole 28. The nozzle 24 continues from the pressurizing chamber 26 to the discharge port 25. Of the walls of the pressurizing chamber 26, the wall opposite to the discharge surface 23 is constituted by a diaphragm 29, and the diaphragm 29 is formed continuously over the plurality of pressurizing chambers 26. Similarly, a common electrode 30 formed continuously over the plurality of pressurizing chambers 26 is laminated. A separate piezoelectric element 22 a is provided for each pressurizing chamber 26 on the common electrode 30, and a separate individual electrode 31 is also provided for each pressurizing chamber 26 so as to sandwich the piezoelectric element 22 a together with the common electrode 30. It is done.
上述のヘッド駆動部21bからの駆動パルスが個別電極31に、印加されることで、各圧電素子22aは個別に駆動される。この駆動による圧電素子22aの変形が振動板29に伝えられ、振動板29の変形によって加圧室26は圧縮される。その結果、加圧室26内のインクに圧力が加わり、ノズル24を通ったインクが吐出口25からインク滴となって用紙上に吐出される。   By applying the driving pulse from the head driving unit 21b to the individual electrode 31, each piezoelectric element 22a is individually driven. The deformation of the piezoelectric element 22 a due to this driving is transmitted to the vibration plate 29, and the pressurizing chamber 26 is compressed by the deformation of the vibration plate 29. As a result, pressure is applied to the ink in the pressurizing chamber 26, and the ink that has passed through the nozzles 24 is ejected from the ejection port 25 as ink droplets onto the paper.
インク滴が吐出されない間も、ノズル24内にはインクが入っており、ノズル24内でインクはメニスカス面Mを形成している。   While the ink droplets are not ejected, the ink is contained in the nozzle 24, and the ink forms a meniscus surface M in the nozzle 24.
(3-2)ヘッド駆動部21
ヘッド駆動部21によるヘッド22の駆動について、図6〜図9を参照して以下に具体的に説明する。
(3-2) Head drive unit 21
The driving of the head 22 by the head driving unit 21 will be specifically described below with reference to FIGS.
図6(a)〜図6(c)は駆動パルス(1)〜(3)の波形の例をそれぞれ表す図面であり、図7(a)〜図7(c)はセレクタ21bによって駆動パルス(1)〜(3)がそれぞれ選択されたときの圧電素子22aにかかる駆動電圧と、この圧電素子22aに対応するノズル2内のインクの流速(ノズル内流速[m/s])とを示す図面である。また、図8(a)は、駆動パルス(3)の波形の他の例を示し、図8(b)は図8(a)に示す波形の駆動パルス(3)がセレクタ21bによって選択されたときの圧電素子22aにかかる駆動電圧と、この圧電素子22aに対応するノズル内流速とを示す図面である。   FIGS. 6A to 6C are diagrams respectively showing examples of waveforms of the drive pulses (1) to (3). FIGS. 7A to 7C are diagrams showing the drive pulses ( Drawing which shows the drive voltage concerning the piezoelectric element 22a when 1)-(3) is each selected, and the flow velocity (in-nozzle flow velocity [m / s]) of the ink in the nozzle 2 corresponding to this piezoelectric element 22a It is. FIG. 8A shows another example of the waveform of the drive pulse (3). FIG. 8B shows the drive pulse (3) having the waveform shown in FIG. 8A selected by the selector 21b. 6 is a drawing showing the driving voltage applied to the piezoelectric element 22a and the flow velocity in the nozzle corresponding to the piezoelectric element 22a.
図6(a)〜図6(c)に示すように、駆動パルス(1)は1のパルスからなり、駆動パルス(2)は、駆動パルス(1)と同一幅のパルスが2つ連続してなり、駆動パルス(3)は、駆動パルス(1)のパルス幅よりも小さい幅のパルスが複数回繰り返されてなる。   As shown in FIGS. 6A to 6C, the drive pulse (1) is composed of one pulse, and the drive pulse (2) has two pulses having the same width as the drive pulse (1). Thus, the drive pulse (3) is obtained by repeating a pulse having a width smaller than the pulse width of the drive pulse (1) a plurality of times.
駆動パルス(1)のパルス幅は、ヘッド流路の固有振動周期(本例では13 usec)の半周期に近い長さ(本例では約7 usec)となるように設定される。ここで「ヘッド流路」とは、ノズル24、加圧室26、及び供給孔28を含む部分を意味する。よって、図7(a)に示すように、圧電素子22aに印加される駆動電圧のパルス幅も、同様にヘッド流路の固有振動周期の半分に近い長さになる。このような駆動電圧によると、ノズル内流速は10m/sを超えるので、1つのインク滴が吐出口25から吐出される。   The pulse width of the drive pulse (1) is set to have a length (about 7 usec in this example) close to a half cycle of the natural vibration period (13 usec in this example) of the head channel. Here, the “head channel” means a portion including the nozzle 24, the pressurizing chamber 26, and the supply hole 28. Therefore, as shown in FIG. 7A, the pulse width of the driving voltage applied to the piezoelectric element 22a is also a length close to half of the natural vibration period of the head channel. According to such a drive voltage, since the flow velocity in the nozzle exceeds 10 m / s, one ink droplet is ejected from the ejection port 25.
図7(b)に示すように、駆動パルス(1)と同一幅のパルスが2つ連続した駆動パルス(2)が選択されると、2つのインク滴が吐出口25から吐出される。すなわち、駆動パルス(1)が選択されたときと比較して、一画素当たりに吐出されるインクの体積が2倍となる。   As shown in FIG. 7B, when the driving pulse (2) in which two pulses having the same width as the driving pulse (1) are continuously selected is selected, two ink droplets are ejected from the ejection port 25. That is, the volume of ink ejected per pixel is doubled compared to when the drive pulse (1) is selected.
駆動パルス(3)のパルス幅は、ヘッド流路の固有振動周期よりかなり短く設定される。よって、図7(c)に示すように、圧電素子22aに印加される駆動電圧のパルス幅も、同様にヘッド流路の固有振動周期よりかなり短くなる。このような短いパルスが連続すると、ノズル内流速は、メニスカス面Mが揺動されるもののインク滴が吐出されない程度の値となる。   The pulse width of the drive pulse (3) is set to be considerably shorter than the natural vibration period of the head channel. Therefore, as shown in FIG. 7C, the pulse width of the drive voltage applied to the piezoelectric element 22a is also considerably shorter than the natural vibration period of the head channel. When such a short pulse continues, the flow velocity in the nozzle becomes a value at which ink droplets are not ejected although the meniscus surface M is swung.
なお、駆動パルス(3)の波形は、図6(c)の形に限定されるものではなく、ノズル24内のメニスカス面Mを揺動させ、かつインク滴を吐出させないものであればよい。このような駆動パルス(3)の例としては、図8(a)に示すように、パルス幅がヘッド流路の固有振動周期に近いものが挙げられる。図8(a)この駆動パルス(3)によると、図8(b)に示すように、ノズル内流速の振動が打ち消されるので、メニスカス面Mを大きく揺らすことができ、かつインク滴が形成されないようにすることができる。   The waveform of the drive pulse (3) is not limited to the shape shown in FIG. 6C, and any waveform may be used as long as the meniscus surface M in the nozzle 24 is swung and ink droplets are not ejected. As an example of such a drive pulse (3), as shown in FIG. 8A, one having a pulse width close to the natural vibration period of the head flow path can be mentioned. FIG. 8 (a) According to this drive pulse (3), as shown in FIG. 8 (b), the vibration of the flow velocity in the nozzle is canceled, so that the meniscus surface M can be greatly shaken and no ink droplet is formed. Can be.
セレクタ21bは、制御装置10からの第二印字データ(ii)中、階調“1”については駆動パルス(1)を、階調“2”については駆動パルス(2)を、階調“3”については駆動パルス(3)を選択して圧電素子22aに印加し、階調“0”についてはいずれの駆動パルスも印加しないようになっている。   In the second print data (ii) from the control device 10, the selector 21 b selects the drive pulse (1) for the gradation “1”, the drive pulse (2) for the gradation “2”, and the gradation “3”. For "", the drive pulse (3) is selected and applied to the piezoelectric element 22a, and no drive pulse is applied for the gradation "0".
図9(a)は、仮に図2(a)の第一印字データ(i)に基づいてセレクタ12bが駆動パルスを選択するとしたときのヘッド22の動作を示す図面であり、図9(b)及び図9(c)は、それぞれ図2(b)及び(c)の第二印字データ(ii)に基づいてセレクタ12が選択した駆動パルスによるヘッド22の動作を示す図面である。図9(a)〜図9(c)において、丸はそれぞれ図2(a)〜図2(c)の画素に対応する。また、黒丸(●)はインク滴が吐出される画素を、二重丸(◎)はメニスカス面Mが揺動される画素を、一重丸(○)は、インク滴の吐出もメニスカス面Mの揺動も行われない画素を示す。なお、図9(a)〜図9(c)では、説明の便宜上、駆動パルス(1)及び(2)によるインク滴の吐出を区別せずに同一の黒丸(●)で表す。   FIG. 9A is a diagram showing the operation of the head 22 when the selector 12b selects a drive pulse based on the first print data (i) of FIG. 2A. FIG. 9C shows the operation of the head 22 by the drive pulse selected by the selector 12 based on the second print data (ii) of FIGS. 2B and 2C, respectively. 9A to 9C, circles correspond to the pixels in FIGS. 2A to 2C, respectively. In addition, black circles (●) indicate pixels from which ink droplets are ejected, double circles (◎) indicate pixels from which the meniscus surface M is swung, and single circles (◯) indicate ink droplets ejected from the meniscus surface M. Pixels that are not swung are also shown. In FIGS. 9A to 9C, for convenience of explanation, ejection of ink droplets by drive pulses (1) and (2) is represented by the same black circle (●) without distinction.
セレクタ21bが上述したように第二印字データ(ii)に基づいて駆動パルスを選択すると、図9(b)及び図9(c)に示すように、列方向において、黒丸(●)と二重丸(◎)との間に、少なくとも1つの一重丸(○)が挟まれている。つまり、或るノズル24からインク滴が吐出されて1つの画素の記録が行われた後、メニスカス面Mの揺動が行われるまで、少なくとも1の画素の記録にかかる時間は、このノズル24においてはインクの吐出もメニスカス面Mの揺動も行われない。同様に、或るノズル24でメニスカス面Mが揺動された後、インク液が吐出されるまでの間に、少なくとも1の画素の記録にかかる時間は、このノズル24においてはインクの吐出もメニスカス面Mの揺動も行われない。   When the selector 21b selects the drive pulse based on the second print data (ii) as described above, as shown in FIG. 9B and FIG. At least one single circle (◯) is sandwiched between the circles (◎). That is, after the ink droplet is ejected from a certain nozzle 24 and recording of one pixel is performed, the time required to record at least one pixel until the meniscus surface M is swung is determined by this nozzle 24. No ink is ejected or the meniscus surface M is swung. Similarly, after the meniscus surface M is swung by a certain nozzle 24 and before the ink liquid is ejected, the time required to record at least one pixel is the same as the meniscus ejection of ink at this nozzle 24. The surface M is not swung.
図9(a)に示すように、描画しない画素について、全くメニスカス面Mを揺動させなければ、ノズル24内ではインクの粘度が増加し、吐出不良が起きる。   As shown in FIG. 9A, if the meniscus surface M is not swung at all for pixels that are not to be drawn, the viscosity of the ink increases in the nozzle 24, causing ejection failure.
一方、メニスカス面Mを揺動させる駆動電圧の波形は、インク滴を吐出させる駆動電圧の波形と同様に、ノズル内流速の振動と位相を異にしている(図7(a)〜図7(c)及び図8(b))。それゆえ、駆動パルス(3)によりノズル内流速が振動され、メニスカス面Mが揺動された後、このノズル内流速の振動が充分に小さくなる前に駆動パルス(1)又は(2)が印加されると、所望の大きさのインク滴を安定に形成することができず、吐出不良が起きることがある。   On the other hand, the waveform of the driving voltage for swinging the meniscus surface M is different in phase from the oscillation of the flow velocity in the nozzle, similarly to the waveform of the driving voltage for ejecting ink droplets (FIGS. 7A to 7). c) and FIG. 8B). Therefore, after the nozzle flow velocity is vibrated by the drive pulse (3) and the meniscus surface M is oscillated, the drive pulse (1) or (2) is applied before the vibration of the nozzle flow velocity becomes sufficiently small. If this is the case, ink droplets of a desired size cannot be stably formed, and ejection failure may occur.
これに対して、本実施形態の画像形成装置1では、上述したとおり、或るノズル24でメニスカス面Mが揺動された後、同一のノズル24からインク滴の吐出を行うまでに、1画素の記録にかかる時間以上、ノズル内流速を振動させないようになっている(図9(b)及び図9(c))。よって、画像形成装置1では、ノズル内流速の振動が小さくなってからインク滴の吐出を行うことができる。その結果、上述のような吐出不良は起こりにくくなる。   On the other hand, in the image forming apparatus 1 of the present embodiment, as described above, after the meniscus surface M is swung by a certain nozzle 24, one pixel is ejected from the same nozzle 24 until ink droplets are ejected. The nozzle flow velocity is not vibrated for more than the time required for recording (FIGS. 9B and 9C). Therefore, in the image forming apparatus 1, ink droplets can be ejected after the vibration of the nozzle flow velocity becomes small. As a result, the above-described ejection failure is less likely to occur.
また、インク滴を吐出した後、吐出によって生じたノズル内流速の振動が充分に小さくならないうちに駆動パルス(3)が印加されると、メニスカス面Mの揺動幅が大きくなりすぎてインクが吐出口25から外にこぼれたり、逆にメニスカス面Mの揺動幅が小さく、インクの粘度防止という効果が充分に得られなかったりすることがある。   Also, after the ink droplet is ejected, if the drive pulse (3) is applied before the oscillation of the flow velocity in the nozzle caused by ejection is sufficiently reduced, the oscillation width of the meniscus surface M becomes too large and the ink is discharged. In some cases, the ink spills out from the ejection port 25, or on the contrary, the swinging width of the meniscus surface M is small, and the effect of preventing ink viscosity may not be sufficiently obtained.
これに対して、本実施形態の画像形成装置1では、上述したとおり、或るノズル24からインク滴吐出後、同一のノズル24でメニスカス面Mの揺動を行うまでに、1画素の記録にかかる時間以上、ノズル内流速を振動させないようになっている(図9(b)及び図9(c))。よって、画像形成装置1では、ノズル内流速の振動が小さくなってからメニスカス面Mの揺動を行うことができる。その結果、上述のような問題は起こりにくくなる。   On the other hand, in the image forming apparatus 1 according to the present embodiment, as described above, after ink droplets are ejected from a certain nozzle 24, recording of one pixel is performed until the meniscus surface M is swung by the same nozzle 24. The nozzle flow velocity is not vibrated for more than this time (FIG. 9 (b) and FIG. 9 (c)). Therefore, in the image forming apparatus 1, the meniscus surface M can be oscillated after the oscillation of the flow velocity in the nozzle is reduced. As a result, the above-described problem is less likely to occur.
なお、上記制御装置10内の各ブロックは、ハードウェアロジックによって実現されてもよいし、コンピュータを用いてソフトウェアによって実現されてもよい。ソフトウェアによって実現される場合、制御装置10は、CPU(central processing unit)、ROM(read only memory)、RAM(random access memory)等を備え、各ブロックは、CPUがROMから読み出したプログラムをRAM上で展開することで実現される。すなわち、コンピュータをデータ加工部12として機能させるプログラムによっても、本形態と同様の効果を得ることができる。   Each block in the control device 10 may be realized by hardware logic, or may be realized by software using a computer. When implemented by software, the control device 10 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like, and each block stores a program read from the ROM by the CPU on the RAM. It is realized by developing with. That is, the same effect as that of the present embodiment can be obtained by a program that causes a computer to function as the data processing unit 12.
以上の実施形態では、本発明の目的を画像形成装置1という一つの装置にて達成するものとしたが、これ以外にも、制御装置10の機能を果たす装置と、この装置とは別に画像形成部20の機能を果たす装置とを備える画像形成システムも、本発明の技術的範囲に含まれる。   In the above embodiment, the object of the present invention is achieved by a single device called the image forming apparatus 1, but in addition to this, an apparatus that performs the function of the control device 10 and image formation separately from this apparatus. An image forming system including an apparatus that performs the function of the unit 20 is also included in the technical scope of the present invention.
本実施形態の画像形成装置1の構成の要部構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a main configuration of an image forming apparatus 1 according to an embodiment. 図2(a)は最大階調数Nが3である場合の第一印字データ(i)の一例を、図2(b)は図2(a)の第一印字データ(i)が加工されてなる第二印字データ(ii)の一例を、図2(c)は第二印字データ(ii)の他の例を示す図面である。2A shows an example of the first print data (i) when the maximum number of gradations N is 3. FIG. 2B shows the first print data (i) of FIG. 2A processed. FIG. 2C shows another example of the second print data (ii), and FIG. 2C shows another example of the second print data (ii). 図3(a)は最大階調数Nが2である場合の第一印字データ(i)の一例を、図3(b)は図3(a)の第一印字データ(i)を加工してなる第二印字データ(ii)の一例を、図3(c)は第二印字データ(ii)の他の例を示す図面である。FIG. 3A shows an example of the first print data (i) when the maximum number of gradations N is 2. FIG. 3B shows the first print data (i) shown in FIG. FIG. 3C shows another example of the second print data (ii), and FIG. 3C shows another example of the second print data (ii). ヘッド22の要部構成を示す平面図である。3 is a plan view showing a main configuration of a head 22. FIG. ヘッド22の要部構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part configuration of a head 22. 図6(a)〜図6(c)は駆動パルス(1)〜(3)の波形の例をそれぞれ表す図面である。FIGS. 6A to 6C are diagrams respectively showing examples of waveforms of the drive pulses (1) to (3). 図7(a)〜図7(c)はセレクタ21bによって駆動パルス(1)〜(3)がそれぞれ選択されたときの圧電素子22aにかかる駆動電圧と、この圧電素子22aに対応するノズル2内のインクの流速とを示す図面である。FIGS. 7A to 7C show the drive voltage applied to the piezoelectric element 22a when the drive pulses (1) to (3) are selected by the selector 21b, and the inside of the nozzle 2 corresponding to the piezoelectric element 22a. It is drawing which shows the flow velocity of the ink. 図8(a)は、駆動パルス(3)の波形の他の例を示す図面であり、図8(b)は図8(a)に示す波形の駆動パルス(3)がセレクタ21bによって選択されたときの圧電素子22aにかかる駆動電圧と、この圧電素子22aに対応するノズル内流速とを示す図面である。FIG. 8A shows another example of the waveform of the drive pulse (3). FIG. 8B shows the drive pulse (3) having the waveform shown in FIG. 8A selected by the selector 21b. 6 is a diagram showing a driving voltage applied to the piezoelectric element 22a and a flow velocity in the nozzle corresponding to the piezoelectric element 22a. 図9(a)は、仮に図2(a)の第一印字データ(i)に基づいてセレクタ12bが駆動パルスを選択するとしたときのヘッド22の動作を示す図面であり、図9(b)及び図9(c)は、それぞれ図2(b)及び(c)の第二印字データ(ii)に基づいてセレクタ12が選択した駆動パルスによるヘッド22の動作を示す図面である。FIG. 9A is a diagram showing the operation of the head 22 when the selector 12b selects a drive pulse based on the first print data (i) of FIG. 2A. FIG. 9C shows the operation of the head 22 by the drive pulse selected by the selector 12 based on the second print data (ii) of FIGS. 2B and 2C, respectively.
符号の説明Explanation of symbols
1 画像形成装置
10 制御装置
11 画像処理部
12 データ加工部
20 画像形成部
21 ヘッド駆動部
21a 駆動パルス発生部
21b セレクタ(駆動信号印加部の一例)
22 ヘッド
22a 圧電素子
23 吐出面
23a 撥水膜
24 ノズル
25 吐出口
26 加圧室
27 共通流路
28 供給孔
29 振動板
30 共通電極
31 個別電極
M メニスカス面
(i) 第一印字データ
(ii)第二印字データ
(1)、(2) 駆動パルス(第一駆動信号)
(3) 第二駆動信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 10 Control apparatus 11 Image processing part 12 Data processing part 20 Image forming part 21 Head drive part 21a Drive pulse generation part 21b Selector (an example of a drive signal application part)
22 Head 22a Piezoelectric element 23 Discharge surface 23a Water repellent film 24 Nozzle 25 Discharge port 26 Pressurizing chamber 27 Common flow path 28 Supply hole 29 Diaphragm 30 Common electrode 31 Individual electrode M Meniscus surface (i) First printing data (ii) Second print data (1), (2) Drive pulse (first drive signal)
(3) Second drive signal

Claims (3)

  1. インク滴を記録媒体上に吐出して1画素の記録を行う複数のノズル、各ノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室、及び、各加圧室内のインクに圧力をかけて上記ノズルから上記インク滴を吐出させる複数の圧電素子を備えるインクジェットヘッドと、
    上記ノズルに対応する各圧電素子に対して、描画すべき画素についてはインク滴を吐出させる第一駆動信号を印加し、同一のノズルにおける2以上の所定数以上連続する描画しない画素のうち、描画すべき画素の直前の画素を除く少なくとも1の画素については、上記ノズル内のメニスカスを揺動させるがインク滴を吐出させない第二駆動信号を印加し、描画すべき画素の直前の上記画素については上記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しないようになっている駆動信号印加部と、
    を備える画像形成装置。
    A plurality of nozzles for ejecting ink droplets onto a recording medium to record one pixel, a plurality of pressure chambers communicating with each nozzle and accommodating ink therein, and pressure applied to the ink in each pressure chamber An inkjet head including a plurality of piezoelectric elements that discharge the ink droplets from the nozzles,
    A first drive signal for ejecting ink droplets is applied to each of the piezoelectric elements corresponding to the nozzle, and drawing is performed among two or more predetermined numbers of pixels that are not drawn continuously in the same nozzle. For at least one pixel other than the pixel immediately preceding the pixel to be applied, a second drive signal that swings the meniscus in the nozzle but does not eject ink droplets is applied, and for the pixel immediately before the pixel to be drawn A drive signal applying unit configured not to apply any of the first and second drive signals;
    An image forming apparatus comprising:
  2. 上記所定数は3以上であって、
    上記駆動信号印加部は、上記ノズルに対応する各圧電素子に対して、上記所定数以上連続する描画しない上記画素のうち、描画すべき画素の直後の画素については、上記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しないようになっている請求項1に記載の画像形成装置。
    The predetermined number is 3 or more,
    The drive signal application unit applies the first and second drives for the pixels immediately after the pixel to be drawn among the pixels that are not drawn continuously for the piezoelectric elements corresponding to the nozzles. The image forming apparatus according to claim 1, wherein none of the signals is applied.
  3. 画像データに応じて、階調1以上の画素については記録媒体上にインク滴を吐出し、階調ゼロの画素についてはインク滴を吐出しないことで画像を描画する画像形成装置と、上記画像形成装置に上記画像データを送信する制御装置と、を備える画像形成システムであって、
    上記画像形成装置は、
    インク滴を記録媒体上に吐出して一画素の記録を行う複数のノズル、各ノズルに連通し、内部にインクを収容可能な複数の加圧室、及び、各加圧室内のインクに圧力をかけて上記ノズルからインク滴を吐出させる複数の圧電素子を備えるインクジェットヘッドと、
    上記画像データに応じて、階調1以上(N−1)以下の画素についてはインク滴を吐出させる第一の駆動信号を、階調N以上の画素については上記ノズル内のメニスカスを揺動させるがインク滴の吐出はさせない第二駆動信号を、上記圧電素子に対して印加可能であって、階調ゼロの画素については上記第一及び第二駆動信号のいずれも印加しないようになっている駆動信号印加部と、を備え、
    上記制御装置は、最小階調がゼロで最大階調が(N−1)である階調数Nの画像データ中、同一の上記ノズルに対応し階調ゼロの画素が2以上の所定数以上連続するとき、階調1以上の画素の直前の画素を除く少なくとも1の画素に対して階調N以上とした階調数(N+1)以上の新たな画像データを生成して当てはめる画像データ生成部を備える画像形成システム。
    In accordance with image data, an image forming apparatus that draws an image by ejecting ink droplets onto a recording medium for pixels of gradation 1 or higher, and does not eject ink droplets for pixels of gradation 0, and the above image formation An image forming system comprising: a control device that transmits the image data to the device;
    The image forming apparatus includes:
    A plurality of nozzles that eject ink droplets onto a recording medium to record one pixel, a plurality of pressure chambers that communicate with each nozzle, and that can contain ink therein, and a pressure applied to the ink in each pressure chamber An inkjet head comprising a plurality of piezoelectric elements that discharge ink droplets from the nozzles,
    In accordance with the image data, the first drive signal for ejecting ink droplets is swung for pixels of gradation 1 or more (N-1) or less, and the meniscus in the nozzle is swung for pixels of gradation N or more. However, a second drive signal that does not cause ink droplets to be ejected can be applied to the piezoelectric element, and neither the first drive signal nor the second drive signal is applied to a pixel with a gradation of zero. A drive signal application unit,
    The control device has a predetermined number of pixels equal to or greater than 2 corresponding to the same nozzle in the image data of the number N of gradations having a minimum gradation of zero and a maximum gradation of (N−1). An image data generation unit that generates and applies new image data of the number of gradations (N + 1) or more, which is the gradation N or more, to at least one pixel excluding the pixel immediately preceding the pixel of gradation 1 or more when continuous. An image forming system comprising:
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