JP2013212660A - Inkjet head and inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、インクを吐出して被記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドおよび該ヘッドを備えるインクジェット記録装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an inkjet head that forms an image on a recording medium by ejecting ink, and an inkjet recording apparatus that includes the head.
インクジェット方式のプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドは、インクが充填される圧力室に設けられたノズルからインクを吐出させることで、被記録媒体に画像を形成する。 An ink jet head used in an ink jet printer or the like forms an image on a recording medium by ejecting ink from a nozzle provided in a pressure chamber filled with ink.
インク吐出を長時間休止すると、ノズル内のインクが乾燥して、インクのメニスカス表面が高濃度化(乾燥増粘)する虞がある。このような乾燥増粘等のインクの特性変化は、インク吐出性能の劣化を招き、印刷結果に悪影響を及ぼしかねない。 If the ink ejection is stopped for a long time, the ink in the nozzles may be dried, and the ink meniscus surface may be highly concentrated (dry thickening). Such a change in ink characteristics such as dry thickening may cause a deterioration in ink ejection performance, which may adversely affect printing results.
本発明が解決しようとする課題は、ノズル内のインクの特性変化を防止することが可能なインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus capable of preventing a change in ink characteristics in a nozzle.
一実施形態に係るインクジェットヘッドは、インクタンク、圧力室、インク流路、循環装置、アクチュエータ、ノズル、およびコントローラを備える。
上記インクタンクはインクを収容する。上記圧力室にはインクが充填される。上記インク流路は上記インクタンクから上記圧力室へインクを供給するとともに、上記圧力室内のインクを上記インクタンクに戻す。上記循環装置は上記インクタンク、上記圧力室、および上記インク流路を含む経路でインクを循環させる。上記アクチュエータは入力される信号に応じて上記圧力室の容積を変化させる。上記ノズルは上記圧力室の容積の変化に伴い、上記圧力室内のインクを吐出する。上記コントローラは上記ノズルからインクが吐出されるように上記圧力室の容積を変化させる第1信号、および、上記ノズルからのインク吐出を伴わずに上記ノズル内のインクのメニスカスが上記圧力室内へ引き込まれるように上記圧力室の容積を変化させる第2信号を、上記アクチュエータに対して選択的に出力する。
An inkjet head according to an embodiment includes an ink tank, a pressure chamber, an ink flow path, a circulation device, an actuator, a nozzle, and a controller.
The ink tank contains ink. The pressure chamber is filled with ink. The ink flow path supplies ink from the ink tank to the pressure chamber and returns ink in the pressure chamber to the ink tank. The circulation device circulates ink through a path including the ink tank, the pressure chamber, and the ink flow path. The actuator changes the volume of the pressure chamber according to an input signal. The nozzle discharges ink in the pressure chamber as the volume of the pressure chamber changes. The controller has a first signal for changing the volume of the pressure chamber so that ink is ejected from the nozzle, and a meniscus of ink in the nozzle is drawn into the pressure chamber without ejecting ink from the nozzle. A second signal for changing the volume of the pressure chamber is selectively output to the actuator.
以下、一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係るインクジェットヘッド1の構成の一部を概略的に示す図である。同図中に示された矢印は、インクの流れ方向を表している。
インクジェットヘッド1は、ヘッドユニット2、上流側タンク3、下流側タンク4、循環ポンプ5(循環装置)、ろ過フィルタ6、圧力センサ7,8、負圧調整用タンク9、負圧調整ポンプ10、およびインク流路11,12,13,14等を備える。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of the configuration of an inkjet head 1 according to the present embodiment. The arrows shown in the figure represent the direction of ink flow.
The inkjet head 1 includes a
インク流路11〜14は、例えば弾性材料から成るチューブ等で構成される。インク流路11は上流側タンク3とヘッドユニット2とを接続し、インク流路12はヘッドユニット2と下流側タンク4とを接続し、インク流路13は下流側タンク4と上流側タンク3とを接続する。
The
上流側タンク3および下流側タンク4は、インクカートリッジ等の図示せぬインク供給源から供給されるインクを収容する。本実施形態において上記インク供給源から供給されるインクは、水性インクであるとする。上流側タンク3は、同タンク3内の空気層を大気へ開放・密閉するバルブ3aを備える。下流側タンク4は、同タンク4内の空気層を大気へ開放・密閉するバルブ4aを備える。
The upstream side tank 3 and the downstream side tank 4 store ink supplied from an ink supply source (not shown) such as an ink cartridge. In the present embodiment, it is assumed that the ink supplied from the ink supply source is water-based ink. The upstream tank 3 includes a
循環ポンプ5は、例えばチューブポンプやルーツ式ポンプであり、インク流路13の所定位置に設けられる。循環ポンプ5は、下流側タンク4内のインクを吸引し、上流側タンク3に送出する。バルブ3a,4aを閉じた状態で循環ポンプ5が動作すると、インクが下流側タンク4、インク流路13、上流側タンク3、インク流路11、ヘッドユニット2、インク流路12を順に含む循環経路に沿って流れる。循環ポンプ5の回転数を増減させることで、上記循環経路を流れるインクの流量を調整することができる。
The circulation pump 5 is, for example, a tube pump or a roots pump, and is provided at a predetermined position of the
ろ過フィルタ6は、インク流路13に設けられ、インク流路13を流れるインクから異物や気泡を除去する。
The filtration filter 6 is provided in the
圧力センサ7は、インク流路11に接続され、インク流路11を流れるインクの圧力、すなわちヘッドユニット2に供給されるインクの圧力を測定する。圧力センサ8は、インク流路12に接続され、インク流路12を流れるインクの圧力、すなわちヘッドユニット2から排出されるインクの圧力を測定する。
The pressure sensor 7 is connected to the
インク流路14は、インク流路13と負圧調整用タンク9とを接続する。負圧調整用タンク9は、インク流路13または上記インク供給源から供給されるインクを収容する。負圧調整ポンプ10は、例えば正逆回転可能なチューブポンプやルーツ式ポンプであり、インク流路14に設けられる。負圧調整ポンプ10の回転方向および回転数を変化させることにより、下流側タンク4内の圧力、すなわちヘッドユニット2からインクを吸引しようとする負圧を調整することができる。
The
続いて、ヘッドユニット2の構造について説明する。
図2の断面図に示すように、ヘッドユニット2は、インク流路11に接続されたインク流入口20、インク流路12に接続されたインク流出口21、インク流入口20に流入するインクを収容する共通圧力室22、インク流出口21に流出するインクを収容する共通圧力室23、共通圧力室22,23の間に設けられた複数の圧力室24、各圧力室24と共通圧力室22とを仕切る隔壁25、各圧力室24と共通圧力室23とを仕切る隔壁26、各圧力室24にそれぞれ連通するインク吐出用の複数のノズル27、各圧力室24の一壁面を形成する複数の振動板28、各振動板28上にそれぞれ配置した複数の圧電素子29等を備える。
Next, the structure of the
As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the
さらにヘッドユニット2は、インク流入口20を流れるインクの温度Tを検出する温度センサ30、および、この温度センサ30と各圧電素子29を接続する駆動電圧信号制御回路41を備える。駆動電圧信号制御回路41は、各圧電素子29に駆動電圧信号を出力することにより、各圧力室24の容積を変化させる。
The
各振動板28および各圧電素子29により、各圧力室24の容積を変化させる複数のアクチュエータが構成される。
Each
インクが上記循環経路に沿って流れているとき、インクは図2中に矢印で示すように、インク流入口20、共通圧力室22、各圧力室24、共通圧力室23、インク流出口21の経路に沿って流れる。
When the ink flows along the circulation path, the ink flows through the
図2のA−A線に沿う断面を矢印方向に見たのが図3である。すなわち、各圧力室24は、それぞれ隔壁31を介して隣り合う。
FIG. 3 shows a cross section taken along the line AA in FIG. 2 in the direction of the arrow. That is, the
図4は、インクジェットヘッド1および該ヘッド1を備えるインクジェット記録装置100の回路構成を示すブロック図である。
インクジェットヘッド1の回路は、各圧電素子29および温度センサ30を接続する駆動電圧信号制御回路41、循環ポンプ5を接続する循環制御回路42、各圧力センサ7,8および負圧調整ポンプ10を接続する負圧制御回路43等を備える。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the inkjet head 1 and an
The circuit of the inkjet head 1 connects a drive voltage
また、インクジェット記録装置100の回路は、インクジェットヘッド1の他に、CPU(Central Processing Unit)101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、データメモリ104、入力ポート105、入力ポート105に接続された操作パネル106、インターフェース107、モータ駆動回路108、モータ駆動回路108に接続された搬送装置109、および、CPUバス110等を備える。
In addition to the inkjet head 1, the circuit of the
CPUバス110は、アドレスバスやデータバスで構成され、各回路41〜43、CPU101、ROM102、RAM103、データメモリ104、入力ポート105、インターフェース107、およびモータ駆動回路108等を接続する。
The
ROM102は、各種の処理を実現するコンピュータプログラムや、該処理に用いる固定値等を記憶する。RAM103は、処理場面に応じて各種の作業用記憶領域を形成する。
The
CPU101は、ROM102またはRAM103等に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、インクジェットヘッド1およびインクジェット記録装置100の制御に関わる各種の処理を実現する。すなわち、CPU101は、インクジェットヘッド1およびインクジェット記録装置100の主制御手段として機能する。
The
データメモリ104は、例えば印刷対象の画像データや、この画像データに含まれる各画素をインク滴の吐出回数に変換した階調値データの集合体である展開データ等を記憶するためのメモリである。
The
操作パネル106は、各種操作ボタンやタッチパネル付きのディスプレイ等で構成され、印刷コマンドの入力や印刷条件の設定等に関わる情報の入力に使用されるとともに、インクジェット記録装置100の動作状況を上記ディスプレイへの表示によって報知する。
The
インターフェース107は、例えばホストコンピュータ等の外部機器と通信するためのケーブル等を接続し、このケーブルを介して外部機器から各種のデータやコマンドを受信する。
The
搬送装置109は、例えば、図示せぬ用紙カセットに収納された被記録媒体である用紙をピックアップするピックアップローラ、該ローラにてピックアップされた用紙を外周面に吸着してヘッドユニット2によるインク吐出位置に搬送する吸着ドラム、ヘッドユニット2により画像が形成された後の用紙を該ドラムから剥離する剥離機構、該剥離機構により剥離された用紙を図示せぬ排紙トレイへと排紙する排紙ローラ等を備える。モータ駆動回路108は、搬送装置109が備える各部を動作させるためのモータを駆動する。
For example, the
循環制御回路42は、CPU101からの指令に応じて循環ポンプ5の回転数を制御する。
The
負圧制御回路43は、圧力センサ7,8によって測定される圧力に応じて負圧調整ポンプ10の回転数および回転方向を制御する。例えば負圧制御回路43は、各ノズル27のメニスカスに与えられる負圧が所定の値で一定となるように、圧力センサ7,8によって測定される各圧力の差分に応じて負圧調整ポンプ10の回転数および回転方向を制御する。
The negative
駆動電圧信号制御回路41、循環制御回路42、および負圧制御回路43は、インクジェットヘッド1のコントローラとして機能する。
The drive voltage
次に、駆動電圧信号制御回路41が各圧電素子29に供給する駆動電圧信号について説明する。
駆動電圧信号制御回路41は、圧力室24の容積を拡張させる方向に圧電素子29を変形させる拡張パルスと、圧力室24の容積を収縮させる方向に圧電素子29を変形させる収縮パルスとを生成し、各圧電素子に対して出力する機能を有する。
Next, the drive voltage signal supplied to each
The drive voltage
圧力室24の容積拡張時および収縮時におけるノズル27近傍の様子を図5に示す。拡張パルスによって圧力室24の容積が拡張すると、図5(a)に示すようにノズル27内のインクのメニスカスが圧力室24内部に引き込まれる。一方、収縮パルスによって圧力室24の容積が収縮すると、図5(b)に示すようにノズル27内のインクのメニスカスがノズル27から外部に押し出される。
FIG. 5 shows a state in the vicinity of the
図5におけるQは、ノズル27の端部(破線位置)とメニスカス表面とで囲まれる領域の体積を表す。インクのメニスカスが当該端部から突出した状態における体積Q(すなわちインクの体積)を正と定義し(Q>0)、インクのメニスカスが当該端部よりも引き込まれた状態における体積Q(すなわち空気の体積)を負と定義する(Q>0)。 Q in FIG. 5 represents the volume of the region surrounded by the end of the nozzle 27 (broken line position) and the meniscus surface. The volume Q (ie, ink volume) in a state where the ink meniscus protrudes from the end is defined as positive (Q> 0), and the volume Q (ie, air) when the ink meniscus is drawn from the end. Is defined as negative (Q> 0).
参考までに、拡張パルスを3回連続して圧電素子29に入力した場合における体積Qの変化の様子と、収縮パルスを3回連続して圧電素子29に入力した場合における体積Qの変化の様子とを図6のグラフに示す。横軸は時間(μs)であり、縦軸は体積Qの変位(任意単位)である。圧電素子29に拡張パルスを入力すると、体積Qは急激に下降する。拡張パルスの入力後において、体積Qは一時的に正に転じる。一方、圧電素子29に収縮パルスを入力すると、体積Qは急激に上昇する。収縮パルスの入力後において、体積Qは一時的に負に転じる。拡張パルスおよび収縮パルスのパルス幅(期間)を変更すると、体積Qの変位の振幅は増減する。
For reference, how the volume Q changes when the expansion pulse is input to the
画像の印刷に際し、駆動電圧信号制御回路41は、上述のような性質を持つ拡張パルスと収縮パルスを組み合わせた駆動電圧信号を各圧電素子29に出力する。
When printing an image, the drive voltage
図7は、駆動電圧信号の一例を示す波形図である。図7中の時間軸後半(右側)に示す拡張パルスP1、グラウンド電位(パルス休止)R1、および収縮パルスP2によってノズル27から1つのインク滴を吐出させるための吐出波形(第1信号)が構成される。
FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of the drive voltage signal. The ejection waveform (first signal) for ejecting one ink droplet from the
拡張パルスP1は、圧力室24の容積が拡張する方向に圧電素子29を変形させる。グラウンド電位R1は、拡張パルスP1によって変形した圧電素子29を定常状態に復帰させる。収縮パルスP2は、グラウンド電位R1によって定常状態に復帰した圧電素子29を、圧力室24の容積が収縮する方向に変形させる。このような圧力室24の容積変化の過程で、1つのインク滴がノズル27から吐出される。
The expansion pulse P1 deforms the
拡張パルスP1は正極性の矩形パルスであり、収縮パルスP2は負極性の矩形パルスである。但し、負極性の拡張パルスP1によって圧力室24の容積が拡張する方向に圧電素子29が変形し、正極性の収縮パルスP2によって圧力室24の容積が収縮する方向に圧電素子29が変形するようにしてもよい。
The expansion pulse P1 is a positive rectangular pulse, and the contraction pulse P2 is a negative rectangular pulse. However, the
なお、拡張パルスP1、グラウンド電位R1、収縮パルスP2の期間は、圧力室24内のインクと圧力室24との共振周期等を考慮して、インク滴を効率的にノズル27から吐出でき、かつ吐出後に圧力室24内のインクの振動が抑制され易い期間に設定すればよい。上記共振周期は、圧力室24の構造やインクの特性等によって決まるもので、ヘルムホルツ共振周期と称される。
In the period of the expansion pulse P1, the ground potential R1, and the contraction pulse P2, ink droplets can be efficiently ejected from the
本実施形態では、マルチドロップ方式を採用し、拡張パルスP1、グラウンド電位R1、および収縮パルスP2を含む吐出波形を、1つの画素を形成するための期間である1画素周期中で最大3回繰り返して同一の圧電素子29に出力することにより、用紙上に1画素を形成する。これにより、1つのヘッドユニット2で4階調(0ドロップ、1ドロップ、2ドロップ、3ドロップ)の画像形成が可能となる。図7においては、上記吐出波形が3回(1〜3ドロップ)繰り返して出力される場合を示している。
In the present embodiment, the multi-drop method is adopted, and the ejection waveform including the expansion pulse P1, the ground potential R1, and the contraction pulse P2 is repeated up to three times in one pixel period that is a period for forming one pixel. By outputting to the same
インク吐出を伴わない画素(0ドロップ)に対する1画素周期において、駆動電圧信号制御回路41は、図7中の時間軸前半(左側)に示す拡張パルスP3(第2信号)を当該画素に対応する圧電素子29に出力する。
In one pixel cycle for a pixel that does not involve ink ejection (0 drop), the drive voltage
拡張パルスP3は、正極性の矩形パルスであり、圧力室24の容積が拡張する方向に圧電素子29を変形させる。但し、負極性の拡張パルスP3によって圧力室24の容積が拡張する方向に圧電素子29が変形するようにしてもよい。拡張パルスP3のパルス幅(期間)Dは、上記ヘルムホルツ共振周期の半値(=AL)以下で、かつノズル27からインクが吐出しない値に設定する。
The expansion pulse P3 is a positive rectangular pulse, and deforms the
拡張パルスP3によって圧力室24の容積が拡張すると、当該圧力室24に設けられたノズル27内のインクのメニスカスは、図5(a)のように圧力室24内に引き込まれる。引き込まれたメニスカス付近のインクは、図1,図2を用いて説明した循環の流れに乗って攪拌される。
When the volume of the
拡張パルスP3は、1画素周期中に複数含ませることができる。1画素周期における拡張パルスP3の出力回数Kは、例えばマルチドロップの最大吐出回数N以下の値に設定する(K≦N)。図7においてはK=3(=N)とし、グラウンド電位(パルス休止)R2間隔で3回の拡張パルスP3を出力した場合を例示している。 A plurality of expansion pulses P3 can be included in one pixel period. The number of outputs K of the expansion pulse P3 in one pixel cycle is set to a value equal to or less than the maximum multi-drop ejection number N (K ≦ N), for example. FIG. 7 illustrates a case where K = 3 (= N), and three extended pulses P3 are output at the ground potential (pulse pause) R2 interval.
駆動電圧信号制御回路41は、温度センサ30が検出するインク温度Tに応じて、動的にパルス幅Dを設定する。以下、パルス幅Dの設定方法について説明する。
あるインク温度Tにおいて、圧電素子29に入力する拡張パルスP3のパルス幅D(μs)を変更しつつ、ノズル27から吐出されるインク滴の速度(m/s)を測定した結果のグラフを図8に示す。なお、インク滴が吐出されなかった測定結果のプロットは、0.0m/sとしている。
The drive voltage
A graph showing the result of measuring the velocity (m / s) of an ink droplet ejected from the
パルス幅D=1.7μs以下の範囲では吐出速度が0.0m/sである。すなわちインク滴は吐出されない。 In the range where the pulse width D is 1.7 μs or less, the discharge speed is 0.0 m / s. That is, ink droplets are not ejected.
図6に示した拡張パルスに関する測定結果から分かるように、拡張パルスによる圧力室24の容積の拡張の後に、インクのメニスカスがノズル27の端部から突出する。パルス幅Dを大きくするとこの突出部分が分離し、インク滴となる。図8の例ではパルス幅D=1.7μs付近からこの分離が生じている。
As can be seen from the measurement results regarding the expansion pulse shown in FIG. 6, the ink meniscus protrudes from the end of the
1.7μsからさらにパルス幅Dを大きくするとインク滴の吐出速度が増加していき、やがてパルス幅D=2.3μs付近でピークに達して下降に転じ、パルス幅D=2.9μs付近で0.0m/sとなる。上記ピーク時のパルス幅Dは、ヘルムホルツ共振周期の半値、すなわちALである。 When the pulse width D is further increased from 1.7 μs, the ejection speed of the ink droplets increases, and eventually reaches a peak near the pulse width D = 2.3 μs and starts to decrease, and reaches 0 when the pulse width D = 2.9 μs. 0.0 m / s. The peak pulse width D is half the Helmholtz resonance period, that is, AL.
パルス幅Dは、インク滴が吐出されない範囲で定める必要がある。すなわち図8の例においては、インク滴が吐出されるパルス幅Dの範囲の下限値である1.7μs以下(D≦1.7μs)、あるいは、インク滴が吐出されるパルス幅Dの範囲の上限値である2.9μs以上(D≧2.9μs)の範囲でパルス幅Dを定めなければならない。 The pulse width D needs to be determined within a range where ink droplets are not ejected. That is, in the example of FIG. 8, the lower limit of the range of the pulse width D in which the ink droplet is ejected is 1.7 μs or less (D ≦ 1.7 μs), or the range of the pulse width D in which the ink droplet is ejected. The pulse width D must be determined within the upper limit of 2.9 μs or more (D ≧ 2.9 μs).
また、この範囲内であっても、パルス幅Dが小さすぎるとノズル27内のインクのメニスカスが十分に圧力室24内に引き込まれないし、パルス幅Dが大きすぎると消費電力の増大を招いてしまう。そこで、好適には約0.1AL〜約0.7AL(≒1.7μs)の範囲でパルス幅Dを定めることが好ましい。特に本実施形態では、上記下限値をパルス幅Dに定める。但し、拡張パルスP3によってインク滴が吐出されることを確実に防止すべく、上記下限値から所定のマージンを差し引いた値をパルス幅Dとしてもよい。
Even within this range, if the pulse width D is too small, the ink meniscus in the
図8に例示したパルス幅Dと吐出速度との関係は、インク温度Tごとに異なる。本実施形態では、予めインク温度Tごとに図8に示すようなパルス幅Dと吐出速度の関係を実験的乃至は理論的に取得し、インク温度Tごとにインクが吐出されるパルス幅Dの範囲の下限値を求めておく。この結果は、例えばテーブルの形式で駆動電圧信号制御回路41が備えるメモリやROM102に保存する。
The relationship between the pulse width D exemplified in FIG. 8 and the ejection speed differs for each ink temperature T. In this embodiment, the relationship between the pulse width D and the ejection speed as shown in FIG. 8 is obtained in advance for each ink temperature T experimentally or theoretically, and the pulse width D for ejecting ink at each ink temperature T is obtained. Find the lower limit of the range. This result is stored in the memory or
上記テーブルの一例を図9に示す。このテーブルは、インク温度T(T1、T2、T3、・・・)ごとに、上記下限値であるパルス幅D(D1、D2、D3、・・・)を割り当てたものである。 An example of the table is shown in FIG. In this table, the pulse width D (D1, D2, D3,...) That is the lower limit value is assigned to each ink temperature T (T1, T2, T3,...).
駆動電圧信号制御回路41は、このようなテーブルを参照して現在のインク温度Tに割り当てられたパルス幅Dを取得し、当該パルス幅Dの拡張パルスP3を各圧電素子29に出力する。
The drive voltage
ここで、インクジェットヘッド1乃至インクジェット記録装置100が1つの印刷ジョブを実行する際の一連の動作、および拡張パルスP3を導入したことによる作用について説明する。
Here, a series of operations when the ink jet head 1 to the ink
インクジェット記録装置100に電源が投入されると、循環制御回路42が循環ポンプの駆動を開始し、負圧制御回路43が圧力センサ7,8によって測定される圧力のモニタおよびこれら圧力の差分に応じた負圧調整ポンプ10の回転数および回転方向の制御を開始する。これにより、インクジェットヘッド1のインクが上述の循環経路を循環するとともに、各ノズル27のメニスカスに与えられる負圧が規定値で一定となる。上記規定値は、各ノズル27のメニスカスがインクの吐出に適した位置で静止するような値に設定しておく。
When the ink
この状態で外部機器から送信される印刷対象の画像データおよび印刷コマンドをインターフェース107が受信すると、インターフェース107は、当該画像データをデータメモリ104に書き込むとともに、CPU101に印刷コマンドの受信を通知する。この通知を受けたCPU101は、データメモリ104に書き込まれた印刷対象の画像データに基づいて上記展開データを生成し、データメモリ104に書き込む。
In this state, when the
さらにCPU101は、駆動電圧信号制御回路41およびモータ駆動回路108に動作開始を指令する。この指令を受けたモータ駆動回路108は、搬送装置109が備えるモータを駆動して、用紙カセットに収容された用紙の搬送を開始させる。
Further, the
一方、動作開始の指令を受けた駆動電圧信号制御回路41は、温度センサ30が検出するインク温度Tに割り当てられたパルス幅Dを図9に示したテーブルから取得し、取得したパルス幅Tを当該印刷ジョブで使用する拡張パルスP3のパルス幅Dに設定する。
On the other hand, the drive voltage
その後、搬送装置109によって搬送される用紙がヘッドユニット2によるインク吐出位置に到達した後、駆動電圧信号制御回路41は、搬送装置109による用紙の搬送に同期して、データメモリ104に書き込まれた展開データに基づく駆動電圧信号を各圧電素子29に出力していく。すなわち駆動電圧信号制御回路41は、1ドロップの階調値データに対応する画素の形成タイミングにおいて拡張パルスP1、グラウンド電位R1および収縮パルスP2からなる吐出波形を1つ含む駆動電圧信号を当該画素に対応する圧電素子29に出力し、2ドロップの階調値データに対応する画素の形成タイミングにおいて上記吐出波形を2つ含む駆動電圧信号を当該画素に対応する圧電素子29に出力し、3ドロップの階調値データに対応する画素の形成タイミングにおいて上記吐出波形を3つ含む駆動電圧信号を当該画素に対応する圧電素子29に出力する。上記吐出波形が入力された圧電素子29に対応するノズル27からは、入力された吐出波形の数だけインク滴が吐出され、これらインク滴が用紙に着弾して画素が形成される。
Thereafter, after the paper transported by the
また、駆動電圧信号制御回路41は、0ドロップの階調値データに対応する画素の形成タイミングにおいて、拡張パルスP3を3つ含む駆動電圧信号を当該画素に対応する圧電素子29に出力する。拡張パルスP3が入力された圧電素子29に対応するノズル27においては、拡張パルスP3による圧力室24の容積の変化に応じて、インクのメニスカスが圧力室24内に引き込まれる。引き込まれたメニスカス付近のインクは、図1,図2を用いて説明した循環の流れに乗って攪拌される。これにより、インク吐出を伴わない画素の形成タイミングにおいて、当該画素に対応するノズル27内のインクのメニスカスの乾燥像粘等が防がれる。
Further, the drive voltage
用紙に全ての画素を形成し終えると、駆動電圧信号制御回路41は動作を停止する。画素が形成された用紙は、搬送装置109によって排紙トレイに排紙される。以上で一連の印刷ジョブが完了する。
When all the pixels are formed on the paper, the drive voltage
このように、本実施形態に係るインクジェットヘッド1乃至インクジェット記録装置100は、インクを循環経路に沿って循環させるとともに拡張パルスP3を各圧電素子29に出力することにより、ノズル27内のインクのメニスカスの乾燥像粘等の特性変化を防止している。このようにすることで、各ノズル27のインク吐出性能が良好に保たれる。
As described above, the ink jet head 1 to the ink
なお、ノズル27内のインクのメニスカスを圧力室24内に引き込む方法としては、負圧調整ポンプ10等によりメニスカスに与えられる負圧を常に大きくすることも考えられる。しかしながら、そのようにした場合、インクの円滑な吐出が妨げられる虞がある。また、ある印刷コマンドによる印刷ジョブの完了から、次の印刷コマンドによる印刷ジョブの実行時に限り負圧を増加させてメニスカスを圧力室24内に引き込み、印刷ジョブの実行時には負圧を緩和させることも考えられる。しかしながら、そのようにした場合には、印刷ジョブの実行時にメニスカスを印刷に適した位置に復帰させるまでに時間が掛かってしまう。一方、本実施形態の手法であれば、各ノズル27内のメニスカスを常時インクの吐出に適した位置に所在させることができるので、これらの問題は生じない。
その他、本実施形態に開示した構成からは、種々の好適な効果が得られる。
As a method of drawing the ink meniscus in the
In addition, various suitable effects can be obtained from the configuration disclosed in the present embodiment.
上記実施形態にて開示した構成は、実施段階において各構成要素を適宜変形して具体化できる。 The configuration disclosed in the above embodiment can be embodied by appropriately modifying each component in the implementation stage.
例えば、上記実施形態では図9のようなテーブルを用いてパルス幅Dを設定するとしたが、パルス幅Dは計算式に基づく演算等で設定されてもよい。また、図8に例示したようなパルス幅Dと吐出速度との関係は、インクの種別に応じて異なる。これに鑑み、図9のようなテーブルあるいは上記計算式をインクの種別ごとに定めておき、インクジェットヘッド1で使用されるインクの種類に応じた上記テーブルあるいは計算式に基づいてパルス幅Dを定めるようにしてもよい。この場合、パルス幅Dの設定に用いるインクの種別は、例えばユーザが操作パネル106の操作によって指定するようにすればよい。
For example, in the above embodiment, the pulse width D is set using a table as shown in FIG. 9, but the pulse width D may be set by calculation based on a calculation formula or the like. Further, the relationship between the pulse width D and the ejection speed as illustrated in FIG. 8 varies depending on the type of ink. In view of this, a table as shown in FIG. 9 or the above calculation formula is determined for each ink type, and the pulse width D is determined based on the above table or calculation formula corresponding to the type of ink used in the inkjet head 1. You may do it. In this case, the type of ink used for setting the pulse width D may be specified by the user operating the
また、拡張パルスP3のパルス幅Dをインク温度Tに応じて変更するのではなく、拡張パルスP3の電圧値をインク温度Tに応じて変更し、メニスカスを適度に引き込むようにしてもよい。 Further, instead of changing the pulse width D of the extension pulse P3 according to the ink temperature T, the voltage value of the extension pulse P3 may be changed according to the ink temperature T to draw the meniscus appropriately.
また、図7には1画素周期における拡張パルスP3の出力回数Kが3である場合を例示したが、出力回数Kは他の値であってもよい。 Further, FIG. 7 illustrates the case where the number K of output of the expansion pulse P3 in one pixel cycle is 3, but the output number K may be other values.
また、インクの吐出を伴う画素に関する1画素周期中に、拡張パルスP3と吐出波形とを混在させてもよい。1画素周期中に拡張パルスP3と吐出波形とを混在させる例を図10に示す。図10中の時間軸前半(左側)に示す1画素周期は1ドロップ分の吐出波形を含み、時間軸後半(右側)に示す1画素周期は2ドロップ分の吐出波形を含む。時間軸前半に示す1画素周期においては、吐出波形に続き2つの拡張パルスP3を配置している。また、時間軸後半に示す1画素周期においては、2つ目の吐出波形に続き1つの拡張パルスP3を配置している。すなわちこの例では、1画素周期における拡張パルスP3の出力回数K=N−(当該画素周期中の吐出波形の数)としている。したがって、0ドロップの画素周期は3つの拡張パルスP3を含み、3ドロップの画素周期は拡張パルスP3を含まないことになる。なお、必ずしも拡張パルスP3の出力回数KをN以下とする必要はないが、拡張パルスP3を過度に混在させるとインクのメニスカスの形状が不安定になるため、出力回数KのNを超えない方が好ましい。 Further, the expansion pulse P3 and the ejection waveform may be mixed during one pixel period related to the pixels that are accompanied by ink ejection. An example in which the expansion pulse P3 and the ejection waveform are mixed in one pixel period is shown in FIG. In FIG. 10, one pixel cycle shown in the first half (left side) of the time axis includes a discharge waveform for one drop, and one pixel cycle shown in the second half (right side) of the time axis includes a discharge waveform for two drops. In one pixel period shown in the first half of the time axis, two expansion pulses P3 are arranged following the ejection waveform. In addition, in one pixel period shown in the second half of the time axis, one extended pulse P3 is arranged following the second ejection waveform. That is, in this example, the number of outputs of the expansion pulse P3 in one pixel period is K = N− (the number of ejection waveforms in the pixel period). Therefore, the pixel period of 0 drop includes three expansion pulses P3, and the pixel period of 3 drops does not include the expansion pulse P3. The number K of output of the expansion pulse P3 does not necessarily need to be N or less, but if the expansion pulse P3 is excessively mixed, the shape of the ink meniscus becomes unstable, so that the number of outputs K does not exceed N Is preferred.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
P1,R1,P2…拡張パルス,グラウンド電位,収縮パルス(第1信号)、P3…拡張パルス(第2信号)、1…インクジェットヘッド、3,4…上流側タンク,下流側タンク(インクタンク)、5…循環ポンプ(循環装置)、9…負圧調整用タンク、10…負圧調整ポンプ、11〜14…インク流路、24…圧力室、27…ノズル、28,29…振動板,圧電素子(アクチュエータ)、30…温度センサ、41…駆動電圧信号制御回路(コントローラ)、100…インクジェット記録装置、109…搬送装置。 P1, R1, P2 ... expansion pulse, ground potential, contraction pulse (first signal), P3 ... expansion pulse (second signal), 1 ... inkjet head, 3, 4 ... upstream tank, downstream tank (ink tank) DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Circulation pump (circulation apparatus), 9 ... Negative pressure adjustment tank, 10 ... Negative pressure adjustment pump, 11-14 ... Ink flow path, 24 ... Pressure chamber, 27 ... Nozzle, 28, 29 ... Diaphragm, Piezoelectric Element (actuator), 30... Temperature sensor, 41... Drive voltage signal control circuit (controller), 100.
Claims (5)
インクが充填される圧力室と、
前記インクタンクから前記圧力室へインクを供給するとともに、前記圧力室内のインクを前記インクタンクに戻すためのインク流路と、
前記インクタンク、前記圧力室、および前記インク流路を含む経路でインクを循環させる循環装置と、
入力される信号に応じて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータと、
前記圧力室の容積の変化に伴い、前記圧力室内のインクを吐出するノズルと、
前記ノズルからインクが吐出されるように前記圧力室の容積を変化させる第1信号、および、前記ノズルからのインク吐出を伴わずに前記ノズル内のインクのメニスカスが前記圧力室内へ引き込まれるように前記圧力室の容積を変化させる第2信号を、前記アクチュエータに対して選択的に出力するコントローラと、
を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。 An ink tank for containing ink;
A pressure chamber filled with ink;
An ink flow path for supplying ink from the ink tank to the pressure chamber and returning the ink in the pressure chamber to the ink tank;
A circulation device for circulating ink in a path including the ink tank, the pressure chamber, and the ink flow path;
An actuator for changing the volume of the pressure chamber according to an input signal;
A nozzle that ejects ink in the pressure chamber in accordance with a change in the volume of the pressure chamber;
A first signal that changes the volume of the pressure chamber so that ink is ejected from the nozzle, and a meniscus of ink in the nozzle is drawn into the pressure chamber without ink ejection from the nozzle. A controller that selectively outputs a second signal for changing the volume of the pressure chamber to the actuator;
An ink jet head comprising:
前記コントローラは、前記温度センサによって検出される温度に応じて前記拡張パルスのパルス幅を変更することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1に記載のインクジェットヘッド。 A temperature sensor for detecting the temperature of the ink;
4. The inkjet head according to claim 1, wherein the controller changes a pulse width of the extended pulse according to a temperature detected by the temperature sensor. 5.
画像を形成するための被記録媒体を前記ノズルからインクが吐出される位置に搬送する搬送装置と、
を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。 An inkjet head according to any one of claims 1 to 4,
A transport device for transporting a recording medium for forming an image to a position where ink is ejected from the nozzle;
An ink jet recording apparatus comprising:
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