JP2010214747A - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体吐出後の残留振動を効果的に抑制することが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法を提供する。
【解決手段】圧力発生室は、ノズル18に連通する第1の圧力発生室19aと、この第1の圧力発生室及びインク供給路21に連通する第2の圧力発生室19bとから成り、吐出制御手段は、第1の圧力発生室に対応する第1の駆動源28aを駆動させることによりノズルからインクを吐出した後、第2の圧力発生室に対応する第2の駆動源28bを駆動することにより、インク吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせる。
【選択図】図3
【解決手段】圧力発生室は、ノズル18に連通する第1の圧力発生室19aと、この第1の圧力発生室及びインク供給路21に連通する第2の圧力発生室19bとから成り、吐出制御手段は、第1の圧力発生室に対応する第1の駆動源28aを駆動させることによりノズルからインクを吐出した後、第2の圧力発生室に対応する第2の駆動源28bを駆動することにより、インク吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせる。
【選択図】図3
Description
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置及びその制御方法に関するものであり、特に、液体吐出後の残留振動を抑制することが可能な液体吐出装置及びその制御方法に関するものである。
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体(着弾対象物)に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター(以下、単にプリンターという。)等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
上記プリンターには、ノズルに連通する圧力発生室と、この圧力発生室に供給する液体を導入するリザーバー(共通インク室)と、このリザーバーと圧力発生室を連通してリザーバー内のインクを圧力発生室側に供給するインク供給路とを備え、駆動源を作動させて圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることによって、圧力発生室内のインクをノズルからインク滴として吐出可能に構成された記録ヘッドを備えているものがある。この記録ヘッドとしては、種々の駆動方式のものがあるが、例えば、圧電振動子や発熱素子等の圧力発生素子を備え、この圧力発生素子を作動させることでインクを吐出するように構成されているものや、対向電極間に発生する静電気力により、圧力発生室を区画する弾性面(可撓性電極)を弾性変形させて圧力変動を生じさせることでインクを吐出するように構成されている所謂静電アクチュエーター等がある。
このような記録ヘッドでは、インク吐出後の残留振動の影響により、次の吐出動作時にインク吐出特性の低下、具体的には、吐出されるインクの重量の変動や吐出されたインクの飛翔速度の変動が生じる虞がある。この点に関し、インク吐出の間隔を長めに設定して、残留振動の影響を低減することも考えられるが、その分、記録速度が低下してしまう問題がある。したがって、インクを吐出した後の残留振動をできるだけ速やかに抑制することが肝要となる。例えば、特許文献1では、インクの吐出後に、残留振動に対して逆位相となるようなタイミングで、再度、電圧印加による静電気力を発生させて可撓性電極として機能する振動板を変位させることにより、圧力発生室内に制振振動を発生させて残留振動を抑制する構成も提案されている。
しかしながら、上記特許文献1の構成のように静電アクチュエーターを採用する構成では、可撓性電極を変位の途中で止める等の細かい制御が難しく、圧力変動の大きさを微調整することが困難である。即ち、インク吐出後の残留振動を抑制すべく静電気力を再度発生させたときに、吐出時と同程度の強さの圧力振動を圧力発生室内に生じさせることになるため、この圧力変動によりノズルからインクが誤って吐出されてしまう虞があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体吐出後の残留振動を効果的に抑制することが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、
を備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第1の圧力発生室と、当該第1の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第2の圧力発生室とから成り、
前記吐出制御手段は、前記第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする。
前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、
を備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第1の圧力発生室と、当該第1の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第2の圧力発生室とから成り、
前記吐出制御手段は、前記第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする。
本発明によれば、第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせるので、液体吐出後の残留振動を速やかに収束させることができる。これにより、残留振動に起因する吐出特性の低下を抑制することができ、液体を連続的に吐出させる場合の吐出安定性を確保することができる。また、液体の吐出周期を短くすることができるので、高周波駆動に寄与することが可能となる。
上記構成において、前記第1の圧力発生手段は、前記第1の圧力発生室の一方の面を区画する第1の可撓性電極と、当該第1の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第1の固定電極と、から成り、
前記第2の圧力発生手段は、前記第2の圧力発生室の一方の面を区画する第2の可撓性電極と、当該第2の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第2の固定電極と、から成る構成を採用することが望ましい。
前記第2の圧力発生手段は、前記第2の圧力発生室の一方の面を区画する第2の可撓性電極と、当該第2の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第2の固定電極と、から成る構成を採用することが望ましい。
上記構成において、前記駆動パルス発生手段は、前記第1の圧力発生手段を駆動する第1の吐出駆動パルスの後に前記第2の圧力発生手段を駆動する第2の吐出駆動パルスを発生させ、
各吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、圧力発生室の膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、圧力発生室を膨張状態から収縮させる収縮要素とから成り、
前記第1の吐出駆動パルスが前記第1の圧力発生手段に印加されることで液体が吐出された後、ノズルにおけるメニスカスが吐出側に移動している状態で、前記第2の吐出駆動パルスの膨張要素が前記第2の圧力発生手段に印加されるように前記第1の吐出駆動パルスと前記第2の吐出駆動パルスとの発生間隔が設定される構成を採用することが望ましい。
各吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、圧力発生室の膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、圧力発生室を膨張状態から収縮させる収縮要素とから成り、
前記第1の吐出駆動パルスが前記第1の圧力発生手段に印加されることで液体が吐出された後、ノズルにおけるメニスカスが吐出側に移動している状態で、前記第2の吐出駆動パルスの膨張要素が前記第2の圧力発生手段に印加されるように前記第1の吐出駆動パルスと前記第2の吐出駆動パルスとの発生間隔が設定される構成を採用することが望ましい。
上記構成において、前記第1の圧力発生室と前記第2の圧力発生室とが、圧力発生室連通路を通じて互いに連通する構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、第1の圧力発生室と第2の圧力発生室とが、圧力発生室連通路を通じて互いに連通しているので、液体の誤吐出を防止することができる。即ち、第1の吐出駆動パルスによって第1の圧力発生手段を駆動させることにより液体を吐出した後、第2の吐出駆動パルスによって第2の圧力発生手段を駆動することにより、第2の圧力発生室には、液体吐出時に第1の圧力発生室内に生じる振動と同程度の大きさの制振振動が生じるが、この制振振動は圧力発生室連通路を通じて第1の圧力発生室側に伝達されるので、その間に減衰される。これにより、液体吐出後の残留振動を抑制しつつも、この制振振動を発生させることによってノズルから液体が誤って吐出されることが防止される。
また、本発明は、リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、を備えた液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第1の圧力発生室と、当該第1の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第2の圧力発生室とから成り、
前記第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする。
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第1の圧力発生室と、当該第1の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第2の圧力発生室とから成り、
前記第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする。
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置(以下、プリンター)を例に挙げて説明する。
図1は、プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。例示したプリンターは、プリンターコントローラー1とプリントエンジン2とから構成されている。プリンターコントローラー1は、図示しないホストコンピューター等の外部装置との間でデータの送受信を行う外部インターフェース(外部I/F)3と、各種データの記憶等を行うRAM4と、各種データ処理のための制御プログラム等を記憶したROM5と、CPU等からなる制御部6と、クロック信号を発生する発振回路7と、記録ヘッド8へ供給する駆動信号(COM1,COM2)を発生する駆動信号発生回路9(駆動パルス発生手段の一種)と、記録データ及び駆動信号等をプリントエンジン2に送信するための内部インターフェース10(内部I/F10)と、を備えている。
外部I/F3は、例えばイメージデータ等の印刷データをホストコンピューター等から受信する。また、外部I/F3からは、外部装置に対してビジー信号やアクノレッジ信号等の状態信号が出力される。RAM4は、受信バッファー、中間バッファー、出力バッファー及びワークメモリー等として利用されるものである。また、ROM5は、制御部6によって実行される各種制御プログラム、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。印刷データには、印刷する画像データの他に各種のコマンドデータを含む。コマンドデータとは、プリンターに特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、給紙を指示するコマンドデータ、搬送量を示すコマンドデータ、排紙を指示するコマンドデータがある。
制御部6は、記録ヘッド8の動作を制御するためのヘッド制御信号を記録ヘッド8に出力したり、駆動信号COMを生成させるための制御信号を駆動信号発生回路9に出力したりする。ヘッド制御信号は、例えば、転送クロックCLK、画素データSI、ラッチ信号LAT、第1チェンジ信号(第1チャンネル信号)CH1、第2チェンジ信号(第2チャンネル信号)CH2である。これらのラッチ信号やチェンジ信号は、駆動信号COM1,COM2に含まれる吐出駆動パルスの供給タイミングを規定する。
また、制御部6は、上記印刷データに基づき、RGB表色系からCMY表色系への色変換処理、多階調のデータを所定階調まで減少させるハーフトーン処理、ハーフトーニングされたデータを、インク種類毎(ノズル列毎)に所定の配列で並べてドットパターンデータに展開するドットパターン展開処理等を経て、記録ヘッド8の吐出制御に用いる画素データ(ドットパターンデータ)SIを生成する。この画素データSIは、印刷される画像の画素に関するデータであり、吐出制御情報の一種である。ここで、画素とは、着弾対象物である記録紙等の記録媒体上に仮想的に定められたドット形成領域を示す。そして、印刷データにおける画素データSIは、用紙上に形成されるドットの有無(又はインクの吐出の有無)及びドットの大きさ(又は吐出されるインクの量)に関するデータ(階調値)から成る。
駆動信号発生回路9は、第1駆動信号COM1を発生可能な第1駆動信号発生部9Aと、第2駆動信号COM2を発生可能な第2駆動信号発生部9Bとを備えている。そして、図5に示すように、第1駆動信号COM1は、第1の駆動源28aを駆動するための第1の吐出駆動パルスP1を含む信号であり、第2駆動信号COM2は、第2の駆動源28bを駆動するための第2の吐出駆動パルスを含む信号である。これらの駆動信号を用いた記録ヘッド8の吐出動作については後述する。
次に、プリントエンジン2について説明する。このプリントエンジン2は、図1に示すように、記録ヘッド8、キャリッジ移動機構11、紙送り機構12、及び、リニアーエンコーダー13等を備えている。キャリッジ移動機構11は、液体吐出ヘッドの一種である記録ヘッド8が取り付けられたキャリッジと、このキャリッジを、タイミングベルト等を介して移動させる駆動モーター(例えば、DCモーター)等からなり(何れも図示せず)、キャリッジに搭載された記録ヘッド8を主走査方向に移動させる。紙送り機構12は、紙送りモーター及び紙送りローラー等からなり、記録紙(着弾対象物の一種)をプラテン上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアーエンコーダー13は、キャリッジに搭載された記録ヘッド8の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報として内部I/F10を通じて制御部6に出力する。制御部6は、リニアーエンコーダー13側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド8の走査位置(現在位置)を把握することができる。
次に、上記記録ヘッド8について説明する。記録ヘッド8は、本発明の液体吐出ヘッドの一種であり、キャリッジ移動機構11による主走査方向への移動状態で液体状のインク(本発明における液体の一種)をノズル18から吐出可能に構成されている。
図2は、本実施形態における記録ヘッド8の構成を示す分解斜視図であり、図3は、記録ヘッド8の圧力発生室長手方向の要部断面図である。また、図4は、電極基板の斜視図である。例示した記録ヘッド8は、流路形成基板(キャビティープレート)15の一方の面にノズル形成基板16を、流路形成基板15の他方の面に電極基板17を各々配置して積層し、各部材間を接着剤によって接合することで3層構造となっている。
図2は、本実施形態における記録ヘッド8の構成を示す分解斜視図であり、図3は、記録ヘッド8の圧力発生室長手方向の要部断面図である。また、図4は、電極基板の斜視図である。例示した記録ヘッド8は、流路形成基板(キャビティープレート)15の一方の面にノズル形成基板16を、流路形成基板15の他方の面に電極基板17を各々配置して積層し、各部材間を接着剤によって接合することで3層構造となっている。
上記ノズル形成基板16は、ドット形成密度に対応したピッチ(例えば180dpi)で複数のノズル18を列状に開設した板材であり、導電性を有する部材、例えば、シリコンで作製されている。上記流路形成基板15には、その表面から異方性エッチングを施すことにより、インク流路となる溝部が形成されており、この溝部の開口部分がノズル形成基板16によって塞がれることにより、インクカートリッジ等のインク供給源からのインクが導入されるリザーバー20(共通液体室)、リザーバー20からノズル18の数だけ分岐したインク供給路21(液体供給路に相当)、各ノズル18に対応して設けられた圧力発生室19、及び、ノズル18から成る一連のインク流路が区画される。
流路形成基板15(及び電極基板17)において、リザーバー20の底面には、基板厚さ方向に貫通したインク導入口22が開設されており、このインク導入口22を通じてインク供給源からのインクがリザーバー20に導入されるようになっている。リザーバー20に導入されたインクは、このリザーバー20から分岐したインク供給路21を通って各圧力発生室19に分配供給される。また、流路形成基板15には、各ノズルのインク流路に2つの圧力発生室19がそれぞれ形成されている。具体的には、ノズル18に連通する第1の圧力発生室19a、及び、この第1の圧力発生室19aとインク供給路21とに連通する第2の圧力発生室19bが、各ノズル18に対応して形成されている。これらの圧力発生室19a,19bは、圧力発生室連通路23を通じて互いに連通している。各圧力発生室19a,19bの底面には、それぞれ、ヘッド積層方向(図3において上下方向)に弾性変位可能な薄肉部24a,24bが形成されている。そして、上記薄肉部24a,24bは、それぞれ、本発明における第1の可撓性電極、第2の可撓性電極として機能する。
リザーバー20と第2の圧力発生室19bとの間に設けられたインク供給路21は、リザーバー20側の底面からノズル形成基板16に向けて深さが徐々に浅くなる上り傾斜面と、ノズル形成基板16に対して狭小な間隙を有する状態で平行に形成された頂上面と、第2の圧力発生室19b側の底面(薄肉部24b)に向けて深さが徐々に深くなる下り傾斜面とから成る断面略台形状の流路である。このインク供給路21は、インク流路を流れるインクに対して流路抵抗を付与する部分である。また、第1の圧力発生室19aと第2の圧力発生室19bとの間に設けられた圧力発生室連通路23は、インク供給路21と同様に、第2の圧力発生室19b側の底面からノズル形成基板16に向けて深さが徐々に浅くなる上り傾斜面と、ノズル形成基板16に対して間隙を有する状態で平行に形成された頂上面と、第1の圧力発生室19a側の底面(薄肉部24a)に向けて深さが徐々に深くなる下り傾斜面とから成る断面略台形状の流路である。この圧力発生室連通路23は、後述するように、第1の圧力発生室19aの容積を変動させることによりノズル18からインクを吐出した後の残留振動を、第2の圧力発生室19bの容積を変動させて制振する際の圧力伝達の大きさを調整する部分として設けられている。
上記電極基板17は、例えば、ホウ珪酸ガラスによって作製されている。図4に示すように、この電極基板17の流路形成基板15に接合される面において、第1の圧力発生室19aの薄肉部24a及び第2の圧力発生室19bの薄肉部24bに対向する位置には、それぞれ、トレイ状に浅くエッチングされた凹部25a,25bが形成されている。各凹部25a,25bの底面には、それぞれ、インジウムスズ酸化物(ITO)などの薄膜を積層して形成された固定電極(個別電極)26a,26bが敷設されている。そして、電極基板17を流路形成基板15に接合すると、各圧力発生室19a,19bの薄肉部24a,24bと各固定電極26a,26bとが、狭小な隙間(ギャップ)27a,27bを形成した状態でそれぞれ対向する。そして、第1の可撓性電極として機能する薄肉部24aと、この薄肉部24aに対してギャップ27aを隔てた状態で対向配置された第1の固定電極26aとにより、第1の駆動源28a(第1の圧力発生手段に相当)が構成される。同様に、第2の可撓性電極として機能する薄肉部24bと、この薄肉部24bに対してギャップ27bを隔てた状態で対向配置された第2の固定電極26bとにより、第2の駆動源28b(第2の圧力発生手段に相当)が構成される。
各固定電極26と薄肉部24との間には、駆動信号が印加される。この駆動信号の電圧が高まると、薄肉部24と固定電極26との間に生じる静電気力によって、薄肉部24が弾性変形して固定電極26側に撓む。この結果、対応する圧力発生室19の容積が増加して、インク供給路21を通じてリザーバー20側からインクが圧力発生室19a,19b内に流入する。そして、駆動信号の電圧が低下すると、薄肉部24はその弾性力によって固定電極26から離れて圧力発生室側に撓む。その結果、圧力発生室19の容積が減少する。この一連の動作によって圧力発生室19内のインクに圧力変動が生じる。第1の駆動源28aでは、この圧力変動を利用して第1の圧力発生室19a内のインクの一部をノズル18からインク滴として吐出するようになっている。一方、第2の駆動源28bでは、上記の圧力変動を利用して、インク吐出後の残留振動を抑制するようになっている。
次に、記録ヘッド8の電気的な構成について説明する。図1に示すように、記録ヘッド8は、第1シフトレジスター31及び第2シフトレジスター32からなるシフトレジスター(SR)回路と、第1ラッチ回路33及び第2ラッチ回路34からなるラッチ回路と、デコーダー35と、制御ロジック36と、第1レベルシフター37及び第2レベルシフター38からなるレベルシフター(LS)回路と、第1スイッチ39及び第2スイッチ40からなるスイッチ回路と、駆動源28a,28bとを備えている。そして、各シフトレジスター31,32、各ラッチ回路33,34、レベルシフター37,38、スイッチ39,40、及び、駆動源28a,28bは、それぞれノズル18毎に対応した数だけ設けられる。なお、図1では、1ノズル分の構成のみを図示し、他のノズル分の構成の図示は省略している。
この記録ヘッド8は、プリンターコントローラー1から送られてくる画素データSIに基づいてインクの吐出制御を行う。本実施形態では、2ビットで構成された画素データSIの上位ビット群、画素データSIの下位ビット群の順に記録ヘッド8へクロック信号に同期して送られてくるので、まず、画素データSIの上位ビット群が第2シフトレジスター32にセットされる。全てのノズル18について画素データSIの上位ビット群が第2シフトレジスター32にセットされると、次にこの上位ビット群が第1シフトレジスター31にシフトする。これと同時に、画素データSIの下位ビット群が第2シフトレジスター32にセットされる。
第1シフトレジスター31の後段には、第1ラッチ回路33が接続され、第2シフトレジスター32の後段には、第2ラッチ回路34が接続されている。そして、プリンターコントローラー1側からのラッチパルスが各ラッチ回路33,34に入力されると、第1ラッチ回路33は画素データSIの上位ビット群をラッチし、第2ラッチ回路34は画素データSIの下位ビット群をラッチする。各ラッチ回路33,34でラッチされた画素データSI(上位ビット群,下位ビット群)はそれぞれ、デコーダー35へ出力される。このデコーダー35は、画素データSIの上位ビット群及び下位ビット群に基づいて、駆動信号COM1,COM2に含まれる各吐出駆動パルスP1,P2を選択するためのパルス選択データを生成する。
上記デコーダー35には、制御ロジック36からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック36は、ラッチ信号やチャンネル信号の入力に同期してタイミング信号を発生する。デコーダー35によって生成された各パルス選択データは、タイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次レベルシフター37,38に入力される。このレベルシフター37,38は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが[1]の場合には、スイッチ39,40を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。
第1スイッチ39の入力側には第1駆動信号COM1が供給され、第2スイッチ40の入力側には第2駆動信号COM2が供給される。また、第1スイッチ39の出力側には、第1の駆動源28aが接続され、第2スイッチ40の出力側には第2の駆動源28bが接続されている。即ち、第1スイッチ39は、第1の駆動源28aへの第1駆動信号COM1の供給・非供給の切り替えを行い、第2スイッチ40は、第2の駆動源28bへの第2駆動信号COM2の供給・非供給の切り替えを行うように構成されている。そして、このような動作をする第1スイッチ39及び第2スイッチ40は、制御部6、シフトレジスター31,32、ラッチ回路33,34、デコーダー35、制御ロジック36、レベルシフター37,38等と共に、本発明における吐出制御手段として機能する。上記のパルス選択データは、スイッチ39,40の作動を制御する。即ち、第1スイッチ39に入力されたパルス選択データが[1]である期間中は、このスイッチ39が導通状態になり、第1駆動信号COM1が第1の駆動源28aに供給される。また、第2スイッチ40に入力されたパルス選択データが[1]である期間中は、このスイッチ40が導通状態になり、第2駆動信号COM2が第2の駆動源28aに供給される。また、スイッチ39,40に入力されたパルス選択データが[0]の期間中は、スイッチ39,40が切断状態となり、各駆動源28a,28bへは駆動信号が供給されない。このようなスイッチ制御により、第1駆動信号COM1又は第2駆動信号COM2に含まれる吐出駆動パルスを選択的に駆動源28a,28bへ印加させることができる。
次に、図5に示す駆動信号COM1,COM2の構成を説明する。
第1駆動信号COM1は、第1の駆動源28aを駆動するための第1の吐出駆動パルスP1を含む信号であり、第2駆動信号COM2は、第2の駆動源28bを駆動するための第2の吐出駆動パルスP2を含む信号である。そして、駆動信号発生回路9は、図5に示すように、第2駆動信号COM2の第2の吐出駆動パルスP2を、第1駆動信号COM1の第1の吐出駆動パルスP1よりも図においてTdで示す時間だけ遅延して発生するようになっている。本実施形態における各吐出駆動パルスP1,P2は、膨張要素p1、膨張ホールド要素p2(膨張維持要素)、及び収縮要素p3から構成されている。膨張要素p1は、圧力発生室19の定常容積(膨張又は収縮の基準となる容積)に対応する基準電位VBから膨張電位VHまで一定勾配で電位を上昇させる波形要素であり、膨張ホールド要素p2は、膨張電位VHで一定な波形要素である。収縮要素p3は、膨張電位VHから基準電位VBまで急勾配で電位を下降させる波形要素である。
第1駆動信号COM1は、第1の駆動源28aを駆動するための第1の吐出駆動パルスP1を含む信号であり、第2駆動信号COM2は、第2の駆動源28bを駆動するための第2の吐出駆動パルスP2を含む信号である。そして、駆動信号発生回路9は、図5に示すように、第2駆動信号COM2の第2の吐出駆動パルスP2を、第1駆動信号COM1の第1の吐出駆動パルスP1よりも図においてTdで示す時間だけ遅延して発生するようになっている。本実施形態における各吐出駆動パルスP1,P2は、膨張要素p1、膨張ホールド要素p2(膨張維持要素)、及び収縮要素p3から構成されている。膨張要素p1は、圧力発生室19の定常容積(膨張又は収縮の基準となる容積)に対応する基準電位VBから膨張電位VHまで一定勾配で電位を上昇させる波形要素であり、膨張ホールド要素p2は、膨張電位VHで一定な波形要素である。収縮要素p3は、膨張電位VHから基準電位VBまで急勾配で電位を下降させる波形要素である。
そして、ノズル18からインクを吐出するには、上記第1駆動信号COM1の第1の吐出駆動パルスP1を第1の駆動源28aに印加して、この第1の駆動源28aを駆動させる。第1の吐出駆動パルスP1が第1の駆動源28aに印加されると、まず、膨張要素p1によって薄肉部24aが固定電極26a側に撓む。これにより第1の圧力発生室19aが基準電位VBに対応する定常容積から膨張電位VHに対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、ノズル18におけるメニスカスが第1の圧力発生室19a側に大きく引き込まれる。そして、この第1の圧力発生室19aの膨張状態は、膨張ホールド要素p2の発生期間に亘って維持される。その後、収縮要素p3が印加されることで薄肉部24aが固定電極26から離れて第1の圧力発生室19a側に変位する。これにより、第1の圧力発生室19aは膨張容積から基準電位VBに対応する定常容積まで収縮される。この第1の圧力発生室19aの収縮により第1の圧力発生室19a内のインクが加圧され、ノズル18から規定量(例えば、数ng〜十数ng)のインクが吐出される。
ここで、図6は、吐出駆動パルスの電位変化と、この吐出駆動パルスによって駆動源28を駆動したときに圧力発生室19a内に生じる圧力振動の波形を対応させて示した模式図であり、(a)は、第1の吐出駆動パルスP1とこれによって生じる圧力振動との対応を示し、(b)は、第2の吐出駆動パルスP2とこれにより生じる圧力振動との対応を示している。なお、図の振動波形において上側が吐出側、下側が圧力発生室側である。また、図6(b)に示した振動波形は、第2の圧力発生室19bから圧力発生室連通路23を通じて第1の圧力発生室19aに伝達された振動波形を示している。
図6(a)に示すように、第1の吐出駆動パルスP1によって第1の駆動源28aを駆動することで、第1の圧力発生室19a内のインクに圧力変動を生じさせることによりノズル18からインクが吐出された後には残留振動が生じる(破線部分)。この残留振動は、インクを連続的に吐出する場合において、次周期の吐出動作に悪影響を及ぼす虞がある。このため、図5においてPwiで示す吐出駆動パルス同士の間隔を短くして、より高い駆動周波数でインクを吐出するためには、上記の残留振動をできるだけ速やかに抑制することが望ましい。
図6(a)に示すように、第1の吐出駆動パルスP1によって第1の駆動源28aを駆動することで、第1の圧力発生室19a内のインクに圧力変動を生じさせることによりノズル18からインクが吐出された後には残留振動が生じる(破線部分)。この残留振動は、インクを連続的に吐出する場合において、次周期の吐出動作に悪影響を及ぼす虞がある。このため、図5においてPwiで示す吐出駆動パルス同士の間隔を短くして、より高い駆動周波数でインクを吐出するためには、上記の残留振動をできるだけ速やかに抑制することが望ましい。
そこで、本発明に係るプリンターでは、第1の圧力発生室19aに対応する第1の駆動源28aを第1の吐出駆動パルスP1によって駆動させることによりノズル18からインクを吐出した後、第2の圧力発生室19bに対応する第2の駆動源28bを第2の吐出駆動パルスP2によって駆動することにより、インク吐出後の残留振動を打ち消す制振振動を生じさせるようにしている。即ち、第1の吐出駆動パルスP1が第1の駆動源28aに印加されることでインクが吐出された後、ノズル18におけるメニスカスが吐出側に移動している状態(図6の例では、残留振動の変位が圧力発生室側から吐出側に反転するタイミング)で、第2の吐出駆動パルスP2の膨張要素p1が第2の駆動源28bに印加されるように第1の吐出駆動パルスP1と第2の吐出駆動パルスP2との発生間隔(時間Td)が設定されている。この時間Tdは、記録ヘッド8の製造時の検査段階等において、インク吐出時に圧力発生室19内に生じる残留振動の周期を測定し、測定された周期に応じて定められる。
ここで、インクを吐出した後、第2の吐出駆動パルスP2によって第2の駆動源28bを駆動することにより、第2の圧力発生室19bには、第1の駆動源28aを第1の吐出駆動パルスP1によって駆動することにより第1の圧力発生室19a内に生じる振動と同程度の大きさの制振振動が生じるが、本実施形態において、この制振振動は圧力発生室連通路23を通じて第1の圧力発生室19a側に伝達されるので、その間に減衰される。この減衰の程度については、圧力発生室連通路23の形状・寸法等に応じて定めることができる。そして、第1の圧力発生室19a内では、残留振動に制振振動が合成(相殺)されることにより、図6(a)に示すように、インク吐出後の振動の振幅が低減される(実線部分)。上記のように、制振振動を、圧力発生室連通路23を通過させることにより減衰させているので、第2の駆動源28bを駆動することによりノズル18から誤ってインクが吐出されることが防止される。
このように、本発明に係るプリンターでは、第1の吐出駆動パルスP1によって第1の駆動源28aを駆動させることによりノズル18からインクを吐出した後、第2の吐出駆動パルスP2によって第2の駆動源28bを駆動することにより制振振動を生じさせるので、インク吐出後の残留振動を速やかに収束させることができる。これにより、残留振動に起因する吐出特性の低下(吐出されるインクの量の変動やインク飛翔速度の変動など)を抑制することができ、インクを連続的に吐出させる場合の吐出安定性を確保することができる。また、吐出駆動パルス同士の間隔Pwiを短くすることができるので、吐出周期を短くすることができ、その結果、記録速度の向上(高周波駆動)に寄与することが可能となる。
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、第1の吐出駆動パルスP1と第2の吐出駆動パルスP2とを同一形状とし、圧力発生室連通路23を通過させることにより制振振動を減衰させる構成を例示したが、これには限られない。例えば、第2の吐出駆動パルスP2の形状を、第1の吐出駆動パルスP1の形状を基準として変更することにより、制振振動の大きさをある程度調整することもできる。例えば、第1の吐出駆動パルスP1の駆動電圧(基準電位VBと膨張電位VHとの電位差)よりも第2の吐出駆動パルスP2の駆動電圧を低くすることで、制振振動の振幅を抑えることができる。また、膨張要素p1や収縮要素p3の傾きを第1の吐出駆動パルスの場合よりも緩やかにしたり、膨張ホールド要素p2の発生時間を調整したりすることで制振振動の振幅を抑えることも可能である。
例えば、上記実施形態では、第1の吐出駆動パルスP1と第2の吐出駆動パルスP2とを同一形状とし、圧力発生室連通路23を通過させることにより制振振動を減衰させる構成を例示したが、これには限られない。例えば、第2の吐出駆動パルスP2の形状を、第1の吐出駆動パルスP1の形状を基準として変更することにより、制振振動の大きさをある程度調整することもできる。例えば、第1の吐出駆動パルスP1の駆動電圧(基準電位VBと膨張電位VHとの電位差)よりも第2の吐出駆動パルスP2の駆動電圧を低くすることで、制振振動の振幅を抑えることができる。また、膨張要素p1や収縮要素p3の傾きを第1の吐出駆動パルスの場合よりも緩やかにしたり、膨張ホールド要素p2の発生時間を調整したりすることで制振振動の振幅を抑えることも可能である。
なお、本発明は、駆動信号(吐出駆動パルス)を用いて液体の吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
1…プリンターコントローラー,2…プリントエンジン,6…制御部,8…記録ヘッド,9…駆動信号発生回路,15…流路形成基板,16…ノズル形成基板,17…電極基板,18…ノズル,19a……第1の圧力発生室,19b……第2の圧力発生室,20…リザーバー,21…インク供給路,23…圧力発生室連通路,24…薄肉部,26…固定電極,28a…第1の駆動源,28b…第2の駆動源
Claims (5)
- リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、
を備えた液体吐出装置であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第1の圧力発生室と、当該第1の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第2の圧力発生室とから成り、
前記吐出制御手段は、前記第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第1の圧力発生手段は、前記第1の圧力発生室の一方の面を区画する第1の可撓性電極と、当該第1の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第1の固定電極と、から成り、
前記第2の圧力発生手段は、前記第2の圧力発生室の一方の面を区画する第2の可撓性電極と、当該第2の可撓性電極との間にギャップを隔てた状態で対向配置された第2の固定電極と、から成ることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記駆動パルス発生手段は、前記第1の圧力発生手段を駆動する第1の吐出駆動パルスの後に前記第2の圧力発生手段を駆動する第2の吐出駆動パルスを発生させ、
各吐出駆動パルスは、圧力発生室を膨張させる膨張要素と、圧力発生室の膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素と、圧力発生室を膨張状態から収縮させる収縮要素とから成り、
前記第1の吐出駆動パルスが前記第1の圧力発生手段に印加されることで液体が吐出された後、ノズルにおけるメニスカスが吐出側に移動している状態で、前記第2の吐出駆動パルスの膨張要素が前記第2の圧力発生手段に印加されるように前記第1の吐出駆動パルスと前記第2の吐出駆動パルスとの発生間隔が設定されたことを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 - 前記第1の圧力発生室と前記第2の圧力発生室とは、圧力発生室連通路を通じて互いに連通していることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の液体吐出装置。
- リザーバーから液体供給路を通じて圧力発生室に液体を導入し、当該圧力発生室に対応して設けられた圧力発生手段を駆動させることにより、前記圧力発生室内の液体の圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段によって発生された駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して液体の吐出を制御する吐出制御手段と、を備えた液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室は、前記ノズルに連通する第1の圧力発生室と、当該第1の圧力発生室及び前記液体供給路に連通する第2の圧力発生室とから成り、
前記第1の圧力発生室に対応する第1の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから液体を吐出した後、前記第2の圧力発生室に対応する第2の圧力発生手段を駆動することにより、液体吐出後の振動を打ち消す制振振動を生じさせることを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
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JP2009063756A JP2010214747A (ja) | 2009-03-17 | 2009-03-17 | 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法 |
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JP2019171803A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 印刷装置および印刷方法 |
-
2009
- 2009-03-17 JP JP2009063756A patent/JP2010214747A/ja active Pending
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