JP2013121665A - Device and method for discharging droplet, printing device including the droplet discharge device - Google Patents

Device and method for discharging droplet, printing device including the droplet discharge device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a variation in droplet speed due to a drive frequency while preventing an increase in a waveform length by adding a pulse other than a fine drive pulse for preventing thickening, in a droplet discharge device.SOLUTION: In a droplet discharge device, a drive control part 100 selects a discharge drive waveform for droplet discharge or a fine drive waveform for imparting micro vibration for each time period element to perform discharge control of a droplet, wherein the drive control part 100 adjusts a time interval between the rising of the fine drive waveform and the rising of the discharge drive waveform in one time period element immediately thereafter so that a droplet discharge speed at a low frequency is approximately equal to a droplet discharge speed at a high frequency.

Description

本発明は、液滴吐出装置に係り、具体的には例えば液滴吐出ヘッドをキャリッジに搭載して往復移動しながら印刷するシリアル方式の印刷装置、液滴吐出ヘッドをライン上に設置した状態で印刷するラインヘッド方式の印刷装置などに用いて画像を形成するドロップオンデマンド型の液滴吐出装置、液滴吐出方法、液滴吐出装置を備えた印刷装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge device, specifically, for example, a serial type printing device that mounts a droplet discharge head on a carriage and performs printing while reciprocating, and a state in which the droplet discharge head is installed on a line. The present invention relates to a drop-on-demand type droplet discharge apparatus, a droplet discharge method, and a printing apparatus including the droplet discharge apparatus, which form an image using a line head type printing apparatus for printing.

従来、インクジェット記録装置等の液滴吐出装置では、駆動パルスにより圧電素子を変形させ、その変形に伴い圧力室内のインクに瞬間的な圧力を印加して、ノズル開口からインク滴を吐出させて被着媒体(記録媒体)に文字や図形等の記録を行っている。
この従来の液滴吐出装置では、インク滴の吐出タイミングによっては前回の吐出による振動が圧力室に残存し、それによってインクの吐出量やインク吐出速度が変動するという問題が生じる。
Conventionally, in a droplet discharge apparatus such as an ink jet recording apparatus, a piezoelectric element is deformed by a driving pulse, and an instantaneous pressure is applied to ink in the pressure chamber in accordance with the deformation, and an ink droplet is discharged from a nozzle opening to be covered. Characters, figures, etc. are recorded on a landing medium (recording medium).
In this conventional droplet discharge device, depending on the discharge timing of the ink droplet, vibration due to the previous discharge remains in the pressure chamber, thereby causing a problem that the ink discharge amount and the ink discharge speed vary.

この問題に対処するため、インクジェット記録装置において、前回の圧電素子の変形により生じた振動を消失させるために、ストップパルス電圧を圧電部材に印加するインクジェット記録装置が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、この従来のインクジェット記録装置では、残留振動を制振するために、液滴の吐出のためではなく制振させるためだけに使用するパルスを必ず使用しなければならず、その点で無駄な電力を消費する。加えて、記録時に前記パルスを追加するため、その記録に要する全体の波形長を増大させ、そのため高速記録に不利になるという別の問題が生じる。
In order to cope with this problem, an inkjet recording apparatus that applies a stop pulse voltage to a piezoelectric member has been proposed in order to eliminate vibrations caused by the previous deformation of the piezoelectric element in the inkjet recording apparatus (see Patent Document 1). ).
However, in this conventional ink jet recording apparatus, in order to suppress the residual vibration, it is necessary to use a pulse that is used only for suppressing the vibration, not for discharging the droplet, which is useless in that respect. Consume power. In addition, since the pulse is added at the time of recording, the entire waveform length required for the recording is increased, which causes another problem that it is disadvantageous for high-speed recording.

本発明は、従来技術の上記問題に着目してなされたものであって、その目的は、液滴吐出装置において、従来のように新たなパルスを使用することによる波形長の増大等の弊害をなくし、駆動周波数による液滴速度の変動を低減することである。   The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to eliminate the adverse effects such as an increase in waveform length caused by using a new pulse as in the prior art in a droplet discharge device. It is to reduce the fluctuation of the droplet velocity due to the driving frequency.

本発明は、圧力発生手段により圧力室の容積を変化させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドと、前記圧力室の容積を変化させる駆動波形を前記圧力発生手段に印加する駆動制御部とを備え、高・低周波数で液滴を吐出可能な液滴吐出装置であって、前記駆動制御部は、前記低周波で液滴を吐出するときは、吐出駆動波形と、前記吐出駆動波形の吐出タイミングの1期間要素前の微駆動波形を選択し、かつ前記高周波で液滴を吐出するときは、吐出タイミングにて吐出駆動波形を選択する波形選択手段と、前記低周波での液滴吐出速度と前記高周波での液滴吐出速度が略等しくなるように、前記微駆動波形の立ち上がりとその直後の1期間要素における前記吐出駆動波形の立ち上がりとの間の時間間隔を調整する調整手段と、を有し、1期間要素ごとに液滴吐出のための吐出駆動波形あるいは微振動を与えるための微駆動波形を選択して液滴の吐出制御を行う液滴吐出装置である。   The present invention includes a droplet discharge head that discharges a droplet by changing a volume of a pressure chamber by a pressure generation unit, and a drive control unit that applies a drive waveform that changes the volume of the pressure chamber to the pressure generation unit. A liquid droplet ejection apparatus capable of ejecting liquid droplets at a high frequency and a low frequency, wherein the drive control unit ejects a liquid ejection drive waveform and a liquid ejection waveform when the liquid droplet is ejected at the low frequency When selecting a fine drive waveform one period before the timing and discharging a droplet at the high frequency, a waveform selection means for selecting the discharge drive waveform at the discharge timing, and a droplet discharge speed at the low frequency Adjusting means for adjusting a time interval between the rising edge of the fine driving waveform and the rising edge of the discharge driving waveform in the one-period element immediately thereafter so that the droplet discharge speeds at the high frequency are substantially equal. 1 period required A droplet ejection apparatus for controlling the ejection of droplets by selecting fine drive waveform for applying a discharge driving waveform or micro-vibration for droplet ejection in each.

本発明によれば、液滴吐出装置において、インクなどの記録液の増粘を防止するために現に使用されている微駆動パルスをそのまま利用することで、吐出時の波形長の増大化を防止しつつ、駆動周波数による液滴速度の変動を低減することができる。   According to the present invention, in the droplet discharge device, the fine drive pulse that is currently used to prevent thickening of the recording liquid such as ink is used as it is, thereby preventing an increase in the waveform length during discharge. However, fluctuations in the droplet velocity due to the driving frequency can be reduced.

本発明の実施形態で用いられる液滴吐出ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the droplet discharge head used by embodiment of this invention. 本発明の実施形態で用いる駆動制御部によって圧電振動子に印加される駆動パルスの駆動波形である。It is a drive waveform of the drive pulse applied to a piezoelectric vibrator by the drive control part used by embodiment of this invention. 図2の駆動波形を用いて行なったときの吐出パルスPの駆動周波数とその液滴速度の関係を示すグラフである。Is a graph showing the driving frequency and the relationship between the droplet velocity of the ejection pulse P 0 when performed using the driving waveform of FIG. 低周波で液滴吐出する場合に選択される波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform selected when droplets are discharged at a low frequency. 低周波で液滴吐出する場合のパルス間ピッチTの時間と液滴速度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the time of pitch T between pulses in the case of discharging a droplet at low frequency, and a droplet velocity. 駆動周波数と液滴速度の関係の測定結果であって、パルス間ピッチTの時間補正後の駆動周波数と液滴速度の関係の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the relationship between a drive frequency and a droplet velocity, Comprising: The measurement result of the relationship between the drive frequency and droplet velocity after time correction of the pitch T between pulses. 液滴吐出時に選択される波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform selected at the time of droplet discharge. 駆動波形を用いて行なったときの吐出パルスPの駆動周波数とその液滴速度の関係を示すグラフであって、低周波での液滴吐出する場合の液滴速度VL>高周波での液滴速度VHとなる場合を示す。A graph showing the driving frequency and the relationship between the droplet velocity of the ejection pulse P 0 when performed using the drive waveform, the droplet at the droplet velocity VL> frequency in the case of droplet discharge in the low frequency The case where the speed is VH is shown. パルス間ピッチTに時間補正後の液滴速度と駆動周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the droplet velocity after time correction | amendment to the pitch T between pulses, and a drive frequency.

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置で用いられる圧電振動子61を使用した液滴吐出ヘッド1の断面図である。
この液滴吐出ヘッド1は、主に流路基板2とフレーム50と圧力発生手段60から構成されている。前記流路基板2は、紙面に対して直交する方向に多数のノズル開口11を有するノズルプレート10と、前記ノズル開口11へ連通する圧力室21と前記圧力室21への液流入量を制御する流体抵抗部22を有するリストリクタプレート20と、前記圧力発生手段60の圧力を効率よく前記圧力室21に伝達するための振動板31が形成されたダイアフラムプレート30と、共通インク室51のインクを前記各ノズル開口11へ分流させるマニホールドプレート40から構成されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a droplet discharge head 1 using a piezoelectric vibrator 61 used in an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
The droplet discharge head 1 is mainly composed of a flow path substrate 2, a frame 50, and pressure generating means 60. The flow path substrate 2 controls a nozzle plate 10 having a large number of nozzle openings 11 in a direction perpendicular to the paper surface, a pressure chamber 21 communicating with the nozzle openings 11, and a liquid inflow amount into the pressure chamber 21. The restrictor plate 20 having the fluid resistance portion 22, the diaphragm plate 30 on which the diaphragm 31 for efficiently transmitting the pressure of the pressure generating means 60 to the pressure chamber 21, and the ink in the common ink chamber 51 are used. It consists of a manifold plate 40 for diverting to each nozzle opening 11.

前記フレーム50は、前記流路基板2を保持し、かつ外部からのインクを導入して貯留する前記共通インク室51を有し、その開口部が前記マニホールドプレート40に面している。前記圧力発生手段60は、例えば導電材料と圧電材料が交互に積層された圧電振動子61の一端が支持部材62に固着され、前記圧電振動子61の他端は接着剤によりダイアフラムプレート30に接着された構造である。   The frame 50 has the common ink chamber 51 that holds the flow path substrate 2 and introduces and stores ink from the outside, and the opening faces the manifold plate 40. In the pressure generating means 60, for example, one end of a piezoelectric vibrator 61 in which conductive material and piezoelectric material are alternately laminated is fixed to a support member 62, and the other end of the piezoelectric vibrator 61 is bonded to the diaphragm plate 30 with an adhesive. It is a structured.

前記圧電振動子61には電極が形成され、駆動制御部100に電気的に接続されている。なお、駆動制御部100には、後述する波形選択手段101及び調整手段102が備えられている。印刷材料、例えばインクは図示しないインク供給管あるいはヘッド接続管から供給され、前記共通インク室51に入り、前記マニホールドプレート40を通過して、前記流体抵抗部22、前記圧力室21、前記ノズル開口11へと順に流れる。
前記圧力発生手段60の圧電振動子61は、前記駆動制御部100から所定の駆動パルスを印加することにより伸縮し、駆動パルスの印加を止めると伸縮前の状態に戻る。前記圧力室21内のインクは、このような圧電振動子61の変形による瞬間的な圧力を受けて、前記ノズル開口11から液滴となって被着媒体上に着弾する。
Electrodes are formed on the piezoelectric vibrator 61 and are electrically connected to the drive control unit 100. The drive control unit 100 includes a waveform selection unit 101 and an adjustment unit 102 described later. Printing material, for example, ink is supplied from an ink supply pipe or a head connection pipe (not shown), enters the common ink chamber 51, passes through the manifold plate 40, passes through the fluid resistance portion 22, the pressure chamber 21, and the nozzle opening. It flows to 11 in order.
The piezoelectric vibrator 61 of the pressure generating means 60 expands and contracts by applying a predetermined drive pulse from the drive control unit 100, and returns to the state before expansion and contraction when the application of the drive pulse is stopped. The ink in the pressure chamber 21 receives a momentary pressure due to the deformation of the piezoelectric vibrator 61 and lands on the adherend as a droplet from the nozzle opening 11.

以上のように構成された液滴吐出ヘッド1は、ノズル開口11から流体抵抗部22までの、ノズル開口11、圧力室21、流体抵抗部22の形状などにより決まるコンプライアンス(弾性率の逆数)やイナータンス(単位圧力が流量の時間変化に与える影響度合)によって決まる固有振動周期、即ちヘルムホルツ周期Tcを有している。   The droplet discharge head 1 configured as described above has compliance (reciprocal of elastic modulus) determined by the shape of the nozzle opening 11, the pressure chamber 21, and the fluid resistance portion 22 from the nozzle opening 11 to the fluid resistance portion 22. It has a natural oscillation period determined by inertance (the degree of influence that the unit pressure has on the time variation of the flow rate), that is, the Helmholtz period Tc.

図2は、本発明の実施形態で用いる前記駆動制御部100によって圧電振動子61に印加される駆動パルスの駆動波形図である。
1印刷周期は、液滴を吐出させる吐出パルスPを含む期間Aと、中間電位を保持するための期間Bと、ノズル内のインクの増粘を防ぐために液滴を吐出させずにインクを揺動させる微駆動パルスPを含む期間Cの各期間要素とからなっている。
駆動制御部100は、この3つの期間A、B、C(期間要素)を、印刷の情報に応じて選択し、適切な位置に印刷を行なう。
FIG. 2 is a drive waveform diagram of drive pulses applied to the piezoelectric vibrator 61 by the drive control unit 100 used in the embodiment of the present invention.
One printing cycle includes a period A including an ejection pulse P 0 for ejecting droplets, a period B for maintaining an intermediate potential, and ink without ejecting droplets to prevent thickening of ink in the nozzles. consists each time element of the time C that contains fine driving pulse P 1 is swung.
The drive control unit 100 selects these three periods A, B, and C (period elements) according to printing information, and performs printing at appropriate positions.

期間Aでの吐出パルスPは、電圧立ち下り部Dで圧力室21の体積を膨張し、所定時間その状態を保持した後、電圧立ち上り部Uで圧力室21の体積を収縮することにより液滴(インク滴)をノズルから吐出させている。 The ejection pulse P 0 in the period A expands the volume of the pressure chamber 21 at the voltage falling portion D 1 and maintains the state for a predetermined time, and then contracts the volume of the pressure chamber 21 at the voltage rising portion U 1. Thus, a droplet (ink droplet) is ejected from the nozzle.

2段目の電圧立ち上り部Uは、液滴のサテライト長さを縮小させるために用いており、期間Aにおける最後の電圧立ち下り部Dは吐出後の残留振動を抑制させるものである。期間Bは、圧電振動子の基準の変位が常に一定となるように、圧電振動子61に所定の帯電を行わせるものである。期間Cの微駆動パルスPは、液滴が吐出しない程度に電圧立ち下り部Dで圧力室21の体積を膨張し、所定時間その状態を保持した後、電圧立ち上り部Uで圧力室21の体積を収縮することで、ノズル付近のインクを攪拌し、ノズル表面付近のインクが増粘して、次の吐出パルスPの印加で正常に吐出しないという現象が発生するのを防止するためのものである。 Voltage rising portion U 2 of the second stage is used to shrink the satellite length of the droplets, the last of the voltage falling portion D 2 in the period A are those to suppress residual vibration after the ejection. In the period B, the piezoelectric vibrator 61 is charged in a predetermined manner so that the reference displacement of the piezoelectric vibrator is always constant. Period fine driving pulse P 1 of C, after the droplets to expand the volume of the pressure chamber 21 by the voltage falling part D 3 to the extent not discharging, and held for a predetermined time that state, the pressure chamber at a voltage rising portion U 3 By contracting the volume of 21, the ink in the vicinity of the nozzle is agitated, the ink in the vicinity of the nozzle surface is thickened, and the phenomenon that the ink is not normally discharged by the next application of the discharge pulse P 0 is prevented. Is for.

図3は、図2の駆動波形を用いて行なったときの吐出パルスPの駆動周波数とその液滴速度の関係を示すグラフである。
前記駆動制御部100の波形選択手段101は、図3における高周波、ここでは駆動周波数40kHzでは、25usecごとに図2の期間Aを選択し、低周波、ここでは20kHzでは同様に50usecごとに図2の期間Aを選択する。
図3から明らかなように、20kHz以下の低周波と40kHzでの高周波では液滴速度が0.4m/sほど異なっている。これは、高周波では、液滴吐出後の残留振動がまだ大きい状態で次の液滴吐出が開始されるので、残留振動による圧力変動と吐出パルスによる圧力変動の合成によって液滴速度が得られるためである。このように周波数の高低によって液滴速度が変動すると、均一な印刷画像を得ることができない。
Figure 3 is a graph showing the driving frequency and the relationship between the droplet velocity of the ejection pulse P 0 when performed using the driving waveform of FIG.
The waveform selection means 101 of the drive control unit 100 selects the period A of FIG. 2 every 25 usec at the high frequency in FIG. 3, here the drive frequency 40 kHz, and similarly every 50 usec at low frequency, here 20 kHz. Period A is selected.
As is apparent from FIG. 3, the droplet velocity differs by about 0.4 m / s between a low frequency of 20 kHz or less and a high frequency at 40 kHz. This is because, at high frequency, the next droplet discharge is started in a state where the residual vibration after the droplet discharge is still large, so that the droplet velocity can be obtained by combining the pressure fluctuation due to the residual vibration and the pressure fluctuation due to the discharge pulse. It is. As described above, when the droplet velocity fluctuates depending on the frequency, a uniform printed image cannot be obtained.

そこで、従来は、既に述べたように、駆動周波数による液滴速度の変動をなくすために、液滴吐出後の残留振動を相殺させるパルスを印加する方法が採られている。しかし、新たに、残留振動低減のためにパルスを追加すると1印刷周期が長くなるので、高速印刷に対応できなくなる。
ところで、既に使用させているインク(液滴)を吐出させないパルスとしては、インクの増粘防止の前記微駆動パルスPがあるので、この微駆動パルスPを前記残留振動相殺のために利用できれば1印刷周期の増大を防ぐことができる。しかし、これまでは、この一つの微駆動パルスPで吐出パルスPの制振とインクの増粘防止の2つの作用を達成させるのは困難であった。
Therefore, conventionally, as described above, in order to eliminate fluctuations in the droplet velocity due to the driving frequency, a method of applying a pulse that cancels residual vibration after droplet ejection has been adopted. However, if a pulse is newly added to reduce the residual vibration, one printing cycle becomes longer, and it becomes impossible to cope with high-speed printing.
Incidentally, since the fine drive pulse P 1 for preventing ink thickening is used as a pulse that does not eject ink (droplet) that has already been used, the fine drive pulse P 1 is used to cancel the residual vibration. If possible, an increase in one printing cycle can be prevented. However, until now, it has been difficult to achieve the two actions of vibration suppression of the ejection pulse P 0 and prevention of ink thickening with this one fine driving pulse P 1 .

本実施形態は、インク吐出周波数の高・低に応じて駆動パルス波形を選択し、その際、微駆動パルスPによって発生する振動を利用して駆動周波数による液滴速度の変動を低減できるとの知見に基づき案出されたものである。
以下、その点にについて説明する。
This embodiment selects the driving pulse waveform in response to a low high-ink ejection frequency, the time, when possible to reduce the variation in droplet velocity by the driving frequency by utilizing the vibration generated by the fine driving pulse P 1 It was devised based on this knowledge.
Hereinafter, this point will be described.

図4は、前記知見に基づき低周波で液滴吐出する場合に選択される波形を示す波形図である。
即ち、低周波でインクの吐出を行なう場合に、駆動制御部100(波形選択手段101)で選択される波形を示している。
本実施形態では、前記期間Aの吐出パルスPと期間Cの微駆動パルスPを組み合わせたパルス波形が用いられている。
即ち、駆動制御部100の波形選択手段101は、低周波でインクを吐出する場合には、図2における期間Aの吐出パルスPを選択し、かつ、その直前の1期間要素では期間Cの微駆動パルスPを選択する。
ここで、この微駆動パルスPにおける圧力室加圧開始時(電圧立ち上り部開始時)から、吐出パルスPにおける圧力室加圧開始時(電圧立ち上り部開始時)までの時間をパルス間ピッチTとする。
FIG. 4 is a waveform diagram showing waveforms selected when droplets are ejected at a low frequency based on the above knowledge.
That is, the waveform selected by the drive control unit 100 (waveform selection unit 101) when ink is ejected at a low frequency is shown.
In the present embodiment, a pulse waveform in which the ejection pulse P 0 in the period A and the fine driving pulse P 1 in the period C are combined is used.
That is, the waveform selection unit 101 of the drive control unit 100 selects the ejection pulse P 0 in the period A in FIG. 2 when ejecting ink at a low frequency, and the period C immediately before that is the period C. to select the fine driving pulse P 1.
Here, from this time the pressure chamber pressure starts in the fine driving pulse P 1 (when the voltage rising unit start), the ejection pulse P 0 at the start of the pressure chamber pressure at the time the pulse pitch up (voltage rising portion at the beginning) T.

図5は、低周波で液滴吐出する場合のパルス間ピッチTの時間と液滴速度との関係を示したグラフである。
本実施形態で使用した液滴吐出ヘッドのヘルムホルツ周期Tcは約3.1usecであるが、図5のグラフから、ほぼその整数倍(約3倍)である9.6usecのときに液滴速度が最大となること、液滴速度の最低は約8.2usと約11.4usであり、これらの数値から液滴速度は、ヘルムホルツ周期Tcとほぼ同じ周期で変動していることが分かる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the time of the pitch T between pulses and the droplet velocity when droplets are ejected at a low frequency.
The Helmholtz period Tc of the droplet discharge head used in this embodiment is about 3.1 usec. From the graph of FIG. 5, the droplet velocity is 9.6 usec, which is substantially an integral multiple (about 3 times) thereof. The maximum and the minimum droplet velocity are about 8.2 us and about 11.4 us, and it can be seen from these values that the droplet velocity fluctuates in substantially the same period as the Helmholtz period Tc.

図5から、パルス間ピッチTが9.3usecのときに液滴速度が7m/sとなり、図3に示す高周波40kHzでの液滴速度と同じになることが分かる。そこで、1印刷周期中の吐出パルスPと微駆動パルスPの配置をパルス間ピッチ9.3(3Tc)usecになるように設定し、かつ、吐出パルスPにより吐出を行なう条件として、高周波で吐出を行うときは、1印刷周期中の期間Aのみを使用して吐出を行ない、低周波で吐出を行うときは、吐出を行なう期間要素では期間Aを選択しその直前の期間要素では微駆動パルスの期間Cを選択するという条件で、駆動周波数と液滴速度の関係を測定した。 From FIG. 5, it can be seen that the droplet velocity is 7 m / s when the pulse pitch T is 9.3 usec, which is the same as the droplet velocity at the high frequency of 40 kHz shown in FIG. Therefore, as a condition for setting the arrangement of the ejection pulse P 0 and the fine driving pulse P 1 in one printing cycle to be a pulse-to-pulse pitch 9.3 (3 Tc) usec and performing ejection by the ejection pulse P 0 , When discharging at a high frequency, only the period A in one printing cycle is used for discharging, and when discharging at a low frequency, the period A is selected as the period element for discharging, and the period element immediately before is selected. The relationship between the driving frequency and the droplet velocity was measured under the condition that the period C of the fine driving pulse was selected.

図6は駆動周波数と液滴速度の関係についての測定結果であって、パルス間ピッチTの時間補正後の駆動周波数と液滴速度の関係の測定結果を示すグラフである。
図6から明らかなように、この場合は駆動周波数によらず、ほぼ7m/sと一定の液滴速度を得ることができた。
以上から、一定の液滴速度で液滴吐出を行なう条件は以下に示すものとなることが分かった。
即ち、まず、直前の微駆動パルスPと吐出パルスPとの1印刷周期内における位置関係が、低周波吐出でかつ2つのパルスPとPを使用して吐出したときの液滴速度と、高周波吐出で吐出パルスPのみを使用して吐出したときの液滴速度が同じになるように調整すること。また、波形の選択は、図7に示すような選択を行なうことである。なお、図7は液滴吐出時に選択される波形を示す波形図である。
FIG. 6 is a graph showing the measurement result of the relationship between the driving frequency and the droplet velocity, and the measurement result of the relationship between the driving frequency and the droplet velocity after the time correction of the pitch T between pulses.
As is apparent from FIG. 6, in this case, a constant droplet velocity of approximately 7 m / s could be obtained regardless of the driving frequency.
From the above, it was found that the conditions for ejecting droplets at a constant droplet velocity are as follows.
That is, first, a droplet when the positional relationship between the immediately preceding fine driving pulse P 1 and the ejection pulse P 0 within one printing cycle is low-frequency ejection and ejection is performed using two pulses P 1 and P 0. speed and, the drop velocity when ejected using only ejection pulse P 0 at a high frequency discharge is adjusted to be the same. The waveform is selected as shown in FIG. FIG. 7 is a waveform diagram showing waveforms selected at the time of droplet discharge.

つまり、駆動制御部100は、1期間要素ごとにインク吐出のための吐出駆動波形あるいは微振動を与えるための微駆動波形を波形選択手段により選択してインクの吐出を制御する。即ち、(1)高周波でのインクの吐出は、図7Aに示すように、吐出パルスPを使用する1期間要素では図2の期間Aを選択する。(2)低周波でのインクの吐出は、図7Bに示すように、吐出パルスPを使用する1期間要素では、図2の期間Aを選択し、その直前の1期間要素では微駆動パルスPである図2の期間Cを選択する。(3)液滴を吐出しない場合は、インクが増粘して必要なときに正常な吐出できなくなることを防ぐために、図7Cに示すように、1期間要素としては微駆動パルスPである図2の期間Cを選択する。 That is, the drive control unit 100 controls the ink ejection by selecting the ejection driving waveform for ejecting ink or the fine driving waveform for giving fine vibration for each period element by the waveform selection means. That is, (1) ejection of ink at a high frequency, as shown in FIG. 7A, in one period element using the ejection pulse P 0 selects the period A in FIG. (2) ejection of ink at low frequencies, as shown in FIG. 7B, in one period element using the ejection pulse P 0, select the period A in FIG. 2, the fine driving pulse in one period element immediately before The period C in FIG. 2 that is P 1 is selected. (3) When not eject droplets, in order to prevent the ink can not be normally discharged when thickened with the necessary, as shown in FIG. 7C, is a fine driving pulse P 1 is a first period element The period C in FIG. 2 is selected.

図7Cでは、1期間要素に必ず期間C(微駆動パルスP)を選択するようにしているが、増粘による吐出不良が発生しない範囲でできる限り微駆動パルスPの回数は減らすほうが、消費電力を低減できるので望ましい。インクの種類によって、微駆動パルスの選択は、1期間要素おき或いは3期間要素に1回程度としてもよい。
図7Bに示す場合においても、消費電力の低減のために微駆動パルスの回数はできる限り減らすことが望ましい。即ち、図7Bに示すように、微駆動パルスP+吐出パルスPは低周波吐出で必要であるが、その前後の期間要素には微駆動パルスPがなくても悪影響がないので、微駆動パルスPを入れないほうが望ましい。
In FIG. 7C, the period C (fine drive pulse P 1 ) is always selected as one period element. However, the number of fine drive pulses P 1 should be reduced as much as possible within a range in which ejection failure due to thickening does not occur. It is desirable because power consumption can be reduced. Depending on the type of ink, the fine driving pulse may be selected every other period element or once every three period elements.
Also in the case shown in FIG. 7B, it is desirable to reduce the number of fine driving pulses as much as possible in order to reduce power consumption. That is, as shown in FIG. 7B, the fine driving pulse P 1 + the ejection pulse P 0 is necessary for low-frequency ejection, but there is no adverse effect even if the fine driving pulse P 1 is not present in the period elements before and after that. it is desirable to not put the fine driving pulse P 1.

以上の実施形態は、低周波吐出での液滴速度VL、高周波での液滴速度VHの関係が、VL<VHのときの場合であり、この場合には、図5のパルス間ピッチTと液滴速度の関係から明らかなように、パルス間ピッチTがヘルムホルツ周期Tcの整数倍に近いところを採用して低周波吐出での液滴速度を上げることで駆動周波数による液滴速度の変動を低減させることができる。   The above embodiment is a case where the relationship between the droplet velocity VL in the low frequency ejection and the droplet velocity VH in the high frequency is VL <VH. In this case, the inter-pulse pitch T in FIG. As is clear from the relationship between the droplet speeds, the variation in the droplet speed due to the driving frequency is increased by adopting a place where the inter-pulse pitch T is close to an integral multiple of the Helmholtz period Tc to increase the droplet speed in the low frequency discharge. Can be reduced.

波形や、ヘッド・インクによっては、図8のグラフに示すように、低周波吐出での液滴速度VL>高周波吐出での液滴速度VHとなる場合もある。この場合には、図5のパルス間ピッチと液滴速度の関係から、パルス間ピッチTがTc/2の奇数倍(その近傍も含む)を採用して低周波での液滴速度を下げる方法を採る。
即ち、低周波吐出での液滴速度VLを低下させる場合は、上昇させる場合とはTc/2だけパルス間ピッチTをずらし、液滴速度が図5における液滴速度変動の中心より下がる部分(特に極小となる部分)のパルス間ピッチTを採る。これにより、図9に示すように、駆動周波数による液滴速度の変動を低減させることができる。なお、図9はパルス間ピッチTに時間補正後の液滴速度と駆動周波数との関係を示すグラフである。
このように、微駆動パルスPと吐出パルスPのパルス間ピッチTを、低周波吐出での液滴速度VLと高周波吐出での液滴速度VHの関係によって調整することで、駆動周波数による液滴速度の変動を低減することができる。この調整は駆動制御部100の調整手段102(図1)で行うことができる。
Depending on the waveform and the head ink, as shown in the graph of FIG. 8, there are cases where the droplet velocity VL in the low frequency ejection> the droplet velocity VH in the high frequency ejection. In this case, from the relationship between the pitch between pulses and the droplet velocity in FIG. 5, a method for lowering the droplet velocity at a low frequency by employing an odd multiple (including the vicinity thereof) of the pulse pitch T as Tc / 2. Take.
That is, when the droplet velocity VL in the low frequency discharge is decreased, the pitch T between the pulses is shifted by Tc / 2 from that when the droplet velocity VL is increased, and the portion where the droplet velocity falls below the center of the droplet velocity fluctuation in FIG. In particular, the pitch T between the pulses of the smallest part is taken. Thereby, as shown in FIG. 9, the fluctuation | variation of the droplet speed by a drive frequency can be reduced. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the droplet velocity after the time correction to the pitch T between pulses and the driving frequency.
As described above, the inter-pulse pitch T between the fine driving pulse P 1 and the ejection pulse P 0 is adjusted by the relationship between the droplet velocity VL in the low frequency ejection and the droplet velocity VH in the high frequency ejection, thereby depending on the driving frequency. Variations in droplet velocity can be reduced. This adjustment can be performed by the adjusting means 102 (FIG. 1) of the drive control unit 100.

なお、駆動制御部100の前記波形選択手段101及び調整手段102は、いずれも駆動制御部100のコンピュータにプログラムを読み取らせることにより実現される機能実現手段として構成することができる。   Note that both the waveform selection unit 101 and the adjustment unit 102 of the drive control unit 100 can be configured as function realizing units realized by causing the computer of the drive control unit 100 to read a program.

1・・・液滴吐出ヘッド、2・・・流路基板、10・・・ノズルプレート、11・・・ノズル開口、21・・・圧力室、22・・・流体抵抗部、31・・・振動板、51・・・共通インク室、60・・・圧力発生手段、61・・・圧電振動子、100・・・駆動制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Droplet discharge head, 2 ... Channel board, 10 ... Nozzle plate, 11 ... Nozzle opening, 21 ... Pressure chamber, 22 ... Fluid resistance part, 31 ... Diaphragm, 51 ... Common ink chamber, 60 ... Pressure generating means, 61 ... Piezoelectric vibrator, 100 ... Drive controller.

特開平10−291308号公報JP 10-291308 A

Claims (5)

圧力発生手段により圧力室の容積を変化させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドと、前記圧力室の容積を変化させる駆動波形を前記圧力発生手段に印加する駆動制御部とを備え、高・低周波数で液滴を吐出可能な液滴吐出装置であって、
前記駆動制御部は、前記低周波で液滴を吐出するときは、吐出駆動波形と、前記吐出駆動波形の吐出タイミングの1期間要素前の微駆動波形を選択し、かつ前記高周波で液滴を吐出するときは、吐出タイミングにて吐出駆動波形を選択する波形選択手段と、
前記低周波での液滴吐出速度と前記高周波での液滴吐出速度が略等しくなるように、前記微駆動波形の立ち上がりとその直後の1期間要素における前記吐出駆動波形の立ち上がりとの間の時間間隔を調整する調整手段と、
を有し、
1期間要素ごとに液滴吐出のための吐出駆動波形あるいは微振動を与えるための微駆動波形を選択して液滴の吐出制御を行う液滴吐出装置。
A droplet discharge head that discharges droplets by changing the volume of the pressure chamber by the pressure generating means; and a drive control unit that applies a drive waveform that changes the volume of the pressure chamber to the pressure generating means. A droplet discharge device capable of discharging droplets at a low frequency,
When discharging the droplet at the low frequency, the drive control unit selects a discharge drive waveform and a fine drive waveform one period element before the discharge timing of the discharge drive waveform, and discharges the droplet at the high frequency. When discharging, waveform selection means for selecting a discharge drive waveform at the discharge timing; and
The time between the rise of the fine drive waveform and the rise of the discharge drive waveform in one period element immediately thereafter so that the droplet discharge speed at the low frequency and the droplet discharge speed at the high frequency are substantially equal. Adjusting means for adjusting the interval;
Have
A droplet discharge device that performs droplet discharge control by selecting a discharge drive waveform for droplet discharge or a fine drive waveform for giving fine vibration for each period element.
請求項1に記載された液滴吐出装置において、
液滴吐出装置のヘルムホルツ周期をTcとし、前記低周波でインクを吐出するときの液滴速度をVL、前記高周波で液滴を吐出するときの液滴速度をVHとし、かつ、VL<VHのときは、
前記駆動制御部は、前記時間間隔をTcの整数倍に調整する液滴吐出装置。
In the droplet discharge device according to claim 1,
The Helmholtz period of the droplet ejection device is Tc, the droplet velocity when ejecting ink at the low frequency is VL, the droplet velocity when ejecting droplets at the high frequency is VH, and VL <VH. when,
The drive control unit is a droplet discharge device that adjusts the time interval to an integral multiple of Tc.
請求項1に記載された液滴吐出装置において、
液滴吐出装置のヘルムホルツ周期をTcとし、前記低周波でインクを吐出するときの液滴速度をVL、前記高周波で液滴を吐出するときの液滴速度をVHとし、かつ、VL>VHのときは、
前記駆動制御部は、前記時間間隔をTc/2の奇数倍に調整する液滴吐出装置。
In the droplet discharge device according to claim 1,
The Helmholtz period of the droplet ejection device is Tc, the droplet velocity when ejecting ink at the low frequency is VL, the droplet velocity when ejecting droplets at the high frequency is VH, and VL> VH. when,
The drive control unit is a droplet discharge device that adjusts the time interval to an odd multiple of Tc / 2.
請求項1ないし3のいずれかに記載された液滴吐出装置を備えた印刷装置。   A printing apparatus comprising the droplet discharge device according to claim 1. 圧力発生手段により圧力室の容積を変化させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドと、前記圧力室の容積を変化させる駆動波形を前記圧力発生手段に印加する駆動制御部とを備え、高・低周波数で液滴を吐出可能な液滴吐出装置における液滴吐出方法であって、
前記低周波で液滴を吐出するときは、吐出駆動波形と、前記吐出駆動波形の吐出タイミングの1期間要素前の微駆動波形を選択し、かつ前記高周波で液滴を吐出するときは、吐出タイミングにて吐出駆動波形を選択する波形選択工程と、
前記低周波での液滴吐出速度と前記高周波での液滴吐出速度が略等しくなるように、前記微駆動波形の立ち上がりとその直後の1期間要素における前記吐出駆動波形の立ち上がりとの間の時間間隔を調整する調整工程と、
を有し、
1期間要素ごとに液滴吐出のための吐出駆動波形あるいは微振動を与えるための微駆動波形を選択して液滴の吐出制御を行う液滴吐出方法。
A droplet discharge head that discharges droplets by changing the volume of the pressure chamber by the pressure generating means; and a drive control unit that applies a drive waveform that changes the volume of the pressure chamber to the pressure generating means. A droplet discharge method in a droplet discharge apparatus capable of discharging droplets at a low frequency,
When ejecting droplets at the low frequency, select the ejection drive waveform and the fine drive waveform one period before the ejection timing of the ejection drive waveform, and when ejecting droplets at the high frequency, A waveform selection step for selecting the ejection drive waveform at the timing;
The time between the rise of the fine drive waveform and the rise of the discharge drive waveform in one period element immediately thereafter so that the droplet discharge speed at the low frequency and the droplet discharge speed at the high frequency are substantially equal. An adjustment process for adjusting the interval;
Have
A droplet discharge method for controlling droplet discharge by selecting a discharge drive waveform for discharging a droplet or a fine drive waveform for giving fine vibration for each period element.
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