JP2015080945A - Inkjet device and inkjet method - Google Patents

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隆 乗越
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet device stably discharging ink drops, and further to provide an inkjet method.SOLUTION: An inkjet device comprises: a plurality of ink jet nozzles; a plurality of pressure chambers individually communicating with the plurality of ink jet nozzles; ink supply sections for supplying ink; an ink jet head including a plurality of actuators; and a driving voltage generation section for periodically applying a driving voltage to the plurality of actuators. A driving pulse signal includes an expansion pulse for expanding volumes of the pressure chambers for expansion time D and a contraction pulse for contracting the volumes of the pressure chambers subsequent to the expansion pulse with delay time R for contraction time P. A half of a natural vibration period of the ink in each of the pressure chambers is defined as pressure propagation time Ta, the expansion time D is set to the pressure propagation time Ta, and a ratio X(=R/Ta) of the delay time R to the pressure propagation time Ta and a ratio Y(=P/Ta) of the contraction time P to the pressure propagation time Ta individually satisfy an equation of 67Y+58X-147Y-179X+74XY<-144.

Description

本発明の実施形態は、インクジェット装置、及びインクジェット方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an inkjet apparatus and an inkjet method.

近年では、プリンタを高速動作させるためにインクジェットヘッドの小型化および多ノズル化が要求されている。この要求に応えるためには、互いに隣接する複数の圧力室の間隔(すなわち、隔壁の厚さ)を減少させてノズル密度を増大しなくてはならない。しかしながら、隔壁の剛性がこれによって弱くなるため、互いに隣接する複数の圧力室間の干渉、すなわちクロストークを増大させてしまう。具体的には、任意の圧力室を駆動してこの圧力室に対応するインクジェットノズルからインクを吐出させる場合、インク吐出速度やインク吐出量がこの圧力室に隣接した他の隣接圧力室の駆動状態に依存して相違する。インク吐出速度の相違はインク滴が用紙に到達するまでの時間を異ならせるため、ヘッドが例えばシリアル形式のプリントにおいて走査方向に移動する場合にドットのプリント位置のずれとして認識される。また、インク吐出量の相違はドットのプリント濃度の差として認識される。従って、クロストークの増大はプリント位置のずれやプリント濃度の差をより顕著にしてプリント品質を劣化させる結果となる。   In recent years, in order to operate a printer at high speed, it is required to reduce the size of the ink jet head and increase the number of nozzles. In order to meet this requirement, it is necessary to increase the nozzle density by reducing the interval between the pressure chambers adjacent to each other (that is, the thickness of the partition wall). However, since the rigidity of the partition wall is weakened by this, interference between a plurality of adjacent pressure chambers, that is, crosstalk is increased. Specifically, when an arbitrary pressure chamber is driven and ink is ejected from the ink jet nozzle corresponding to this pressure chamber, the ink ejection speed and the amount of ink ejection are driven in other adjacent pressure chambers adjacent to this pressure chamber. Depends on the. Since the difference in ink ejection speed changes the time until the ink droplet reaches the paper, it is recognized as a shift in the print position of the dots when the head moves in the scanning direction in, for example, serial printing. Also, the difference in ink discharge amount is recognized as a difference in dot print density. Therefore, the increase in crosstalk results in a print position shift and a difference in print density more prominently, resulting in deterioration of print quality.

また高速プリントを行うためにインクジェットヘッドの駆動周波数を高めた場合、残留振動の影響によりインクがインクジェットノズルのオリフィス面に接触して形成されるメニスカスを不安定にさせる。この結果、インク滴の吐出速度が変動する。また、メニスカスが不安定である場合、ノズル先端でインクが気泡を巻き込む可能性がある。この結果、インク滴が吐出されない、インク滴の吐出後に余分なインク滴が吐出される、または、ノズルからインクが液柱として押し出される可能性などがある。   Further, when the drive frequency of the ink jet head is increased in order to perform high-speed printing, the meniscus formed by the ink contacting the orifice surface of the ink jet nozzle is made unstable due to the influence of residual vibration. As a result, the ink droplet ejection speed varies. In addition, when the meniscus is unstable, there is a possibility that ink may entrap bubbles at the nozzle tip. As a result, there is a possibility that an ink droplet is not ejected, an extra ink droplet is ejected after the ink droplet is ejected, or the ink is pushed out as a liquid column from the nozzle.

特開2009−66867号公報JP 2009-66867 A

上記の課題を解決するために、より安定してインク滴を吐出するインクジェット装置、及びインクジェット方法を提供する。   In order to solve the above-described problems, an inkjet apparatus and an inkjet method that eject ink droplets more stably are provided.

一実施形態に係るインクジェット装置は、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズルと、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室と、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部と、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号である駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と、を備え、前記駆動パルス信号は、前記圧力室の容積を拡張時間Dだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Rだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Pだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、圧力室内のインクの固有振動周期の半分の値を圧力伝播時間Taとしたとき前記拡張時間Dは、前記圧力伝播時間Taに設定され、前記遅延時間Rと前記圧力伝播時間Taとの比X(=R/Ta)および前記収縮時間Pと圧力伝播時間Taとの比Y(=P/Ta)は、それぞれ67Y+58X−147Y−179X+74XY<−144を満たす。 An inkjet apparatus according to an embodiment includes a plurality of inkjet nozzles that eject ink as ink droplets, a plurality of pressure chambers that are respectively connected to the plurality of inkjet nozzles via a partition wall, and the ink is supplied to the plurality of inkjet nozzles. An ink supply unit that supplies pressure to the pressure chamber, an inkjet head that includes a plurality of actuators that change the volume of the plurality of pressure chambers in response to an applied voltage, and a pressure vibration that ejects the ink for dot printing are applied. A drive voltage generator that periodically applies a drive voltage that is a drive pulse signal to each of the plurality of actuators, and the drive pulse signal includes an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber by an expansion time D; A contraction that causes the volume of the pressure chamber to contract by a contraction time P after a delay time R from the expansion pulse. The expansion time D is set to the pressure propagation time Ta when the half value of the natural vibration period of the ink in the pressure chamber is defined as the pressure propagation time Ta. The ratio X (= R / Ta) with the pressure propagation time Ta and the ratio Y (= P / Ta) between the contraction time P and the pressure propagation time Ta satisfy 67Y 2 + 58X 2 −147Y−179X + 74XY <−144, respectively. .

図1は、一実施形態に係るインクジェット装置について説明する為の図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an ink jet apparatus according to an embodiment. 図2は、一実施形態に係るインクジェットヘッドについて説明する為の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an inkjet head according to an embodiment. 図3は、一実施形態に係るインクジェットヘッドを駆動させる為の駆動電圧について説明する為の図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a driving voltage for driving the ink jet head according to the embodiment. 図4は、一実施形態に係るインクジェット装置でのクロストークの影響について説明する為の図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of crosstalk in the ink jet apparatus according to the embodiment. 図5は、一実施形態に係るインクジェット装置により吐出されたインク吐出速度の変動の影響について説明する為の図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the influence of fluctuations in the ink ejection speed ejected by the ink jet apparatus according to the embodiment. 図6は、一実施形態に係るインクジェット装置でのクロストークおよびインク吐出速度の変動の影響について説明する為の図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the influence of crosstalk and ink ejection speed fluctuations in the ink jet apparatus according to the embodiment.

以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット装置について添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, an inkjet apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1はこのインクジェット装置の構造を示し、図2は図1に示すII−II線に沿った断面構造を示す。インクジェット装置はインクジェットへッド1および駆動電圧発生部2を備える。インクジェットへッド1は、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル13、これらインクジェットノズル13にそれぞれ連通する複数の圧力室(インク室)11、インクを複数の圧力室に供給する共通インク室(共通圧力室)16、および印加電圧に対応して複数の圧力室11の容積を変化させる複数のアクチュエータ10を含む。駆動電圧発生部2はドットプリント用にインクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用にインクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を複数のアクチュエータ10の各々に周期的に印加するものである。   FIG. 1 shows the structure of the ink jet apparatus, and FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along the line II-II shown in FIG. The ink jet apparatus includes an ink jet head 1 and a drive voltage generator 2. The inkjet head 1 includes a plurality of inkjet nozzles 13 that eject ink as ink droplets, a plurality of pressure chambers (ink chambers) 11 that communicate with the inkjet nozzles 13, and a common ink chamber that supplies ink to a plurality of pressure chambers. (Common pressure chamber) 16 and a plurality of actuators 10 that change the volumes of the plurality of pressure chambers 11 corresponding to the applied voltage. The drive voltage generator 2 generates a plurality of drive voltages that are any one of a drive pulse signal for applying pressure vibration for ejecting ink for dot printing and a dummy pulse signal for applying minute pressure vibration for not ejecting ink for non-dot printing. The actuator 10 is periodically applied.

インクジェットヘッド1では、複数のインクジェットノズル13がノズル列として並び、ノズルプレート3を貫通するオリフィスとして形成される。ノズルプレート3には、振動板14が対向して配置される。複数の圧力室11はノズルプレートおよび振動板14間において隔壁12を介して互いに隣接する。共通インク室16は複数の圧力室11の後方に配置される。共通インク室16の底面、すなわち振動板14には、外部のインクタンク18に接続される一対のインク供給口17が設けられる。インクはインクタンク18から一方のインク供給口17に送られ、他方のインク供給口17からインクタンク18に戻されるようにして循環可能である。共通インク室16および複数の圧力室11にインクが充填されると、インクのメニスカスが複数のインクジェットノズル13のオリフィス面に接触して形成される。振動板14の裏側には、複数の電歪部材(圧電部材)15が固定される。これら電歪部材15は複数の圧力室11の底面となる振動板14の領域にそれぞれ対応して配置されている。各アクチュエータ10は対応電歪部材15および振動板14により構成される。各電歪部材15は一対の電極を介して駆動電圧発生部2から印加される駆動電圧に応じて振動板14を変形させることにより対応圧力室に圧力振動を付与する。インクは振動板14の外側への変形に伴って共通インク室16から吸引され、振動板14の内側への変形に伴って圧力室11内に発生インク圧力波によりインクジェットノズル13からインク滴として吐出される。   In the inkjet head 1, a plurality of inkjet nozzles 13 are arranged as nozzle rows and are formed as orifices that penetrate the nozzle plate 3. A vibration plate 14 is disposed opposite to the nozzle plate 3. The plurality of pressure chambers 11 are adjacent to each other through the partition wall 12 between the nozzle plate and the vibration plate 14. The common ink chamber 16 is disposed behind the plurality of pressure chambers 11. A pair of ink supply ports 17 connected to an external ink tank 18 are provided on the bottom surface of the common ink chamber 16, that is, the vibration plate 14. The ink can be circulated by being sent from the ink tank 18 to one ink supply port 17 and returned from the other ink supply port 17 to the ink tank 18. When the common ink chamber 16 and the plurality of pressure chambers 11 are filled with ink, an ink meniscus is formed in contact with the orifice surfaces of the plurality of inkjet nozzles 13. A plurality of electrostrictive members (piezoelectric members) 15 are fixed to the back side of the diaphragm 14. These electrostrictive members 15 are arranged corresponding to the regions of the diaphragm 14 which are the bottom surfaces of the plurality of pressure chambers 11. Each actuator 10 includes a corresponding electrostrictive member 15 and a diaphragm 14. Each electrostrictive member 15 applies pressure vibration to the corresponding pressure chamber by deforming the diaphragm 14 in accordance with the drive voltage applied from the drive voltage generator 2 via a pair of electrodes. Ink is sucked from the common ink chamber 16 as the diaphragm 14 is deformed to the outside, and ejected as ink droplets from the inkjet nozzle 13 by the generated ink pressure wave in the pressure chamber 11 as the diaphragm 14 is deformed to the inside. Is done.

図3は駆動電圧発生部2からドットプリント用に発生される駆動電圧を示す。この駆動電圧は圧力室11の容積を拡張時間Dだけ拡張させる拡張パルスP1と圧力室11の容積を収縮時間Pだけ収縮させる収縮パルスP2とを含んで発生される駆動パルス信号である。収縮パルスP2は拡張パルスP1から遅延時間Rだけ遅れて発生される。従って、駆動パルス信号の駆動時間DCはDC = D + R + Pである。拡張パルスP1と収縮パルスP2とは同じ振幅Vで互いに異なる極性にある。駆動パルス信号は駆動時間DCに続く休止時間CDの経過を待って再び発生される。駆動パルス信号はCT = DC + CD = D+ R + P + CDというサイクルタイムCTで印加され、圧力室11を駆動周波数F=1/CTで駆動する。   FIG. 3 shows a drive voltage generated for dot printing from the drive voltage generator 2. This drive voltage is a drive pulse signal generated including an expansion pulse P1 for expanding the volume of the pressure chamber 11 for the expansion time D and a contraction pulse P2 for contracting the volume of the pressure chamber 11 for the contraction time P. The contraction pulse P2 is generated with a delay time R from the expansion pulse P1. Therefore, the drive time DC of the drive pulse signal is DC = D + R + P. The expansion pulse P1 and the contraction pulse P2 have the same amplitude V and different polarities. The drive pulse signal is generated again after the elapse of the pause time CD following the drive time DC. The drive pulse signal is applied at a cycle time CT of CT = DC + CD = D + R + P + CD, and drives the pressure chamber 11 at a drive frequency F = 1 / CT.

拡張パルスP1が印加されると、圧力室11の容積が急峻に広げられて、負圧が圧力室11内に発生する。この状態が一定の拡張時間Dだけ保たれる間に、インクが共通インク室16から圧力室11に充填され、これと一緒にノズル先端のメニスカスが後退する。続いて拡張パルスP1が印加されなくなると、圧力室11の容積が急峻に元に戻り、これにより圧力室11内のインク圧力を高められ、圧力室11内のインクをノズル13からインク滴として吐出させる。この吐出から一定の遅延時間Rが経過すると、収縮パルスP2の印加により圧力室11の容積が急峻に狭められる。この状態が一定の収縮時間Pだけ保持される。続いて収縮パルスP2が印加されなくなると、圧力室11の容積が元に戻り、圧力室11内の圧力振動をキャンセルする。これにより残留圧力振動が軽減され、インク吐出後のメニスカスの動きを抑制する。この結果、誤吐出の発生やサテライトの発生を抑え吐出の安定性やプリント品質を向上させることができる。   When the expansion pulse P <b> 1 is applied, the volume of the pressure chamber 11 is sharply expanded and a negative pressure is generated in the pressure chamber 11. While this state is maintained for a certain extension time D, ink is filled from the common ink chamber 16 into the pressure chamber 11, and the meniscus at the tip of the nozzle is moved back together. Subsequently, when the expansion pulse P1 is no longer applied, the volume of the pressure chamber 11 suddenly returns to the original, thereby increasing the ink pressure in the pressure chamber 11 and ejecting the ink in the pressure chamber 11 from the nozzle 13 as ink droplets. Let When a certain delay time R elapses from the ejection, the volume of the pressure chamber 11 is sharply narrowed by applying the contraction pulse P2. This state is maintained for a certain contraction time P. Subsequently, when the contraction pulse P2 is no longer applied, the volume of the pressure chamber 11 returns to the original, and the pressure vibration in the pressure chamber 11 is canceled. As a result, the residual pressure vibration is reduced and the movement of the meniscus after ink ejection is suppressed. As a result, the occurrence of erroneous ejection and the occurrence of satellites can be suppressed, and ejection stability and print quality can be improved.

ここで、拡張パルスP1の拡張時間Dはインク圧力波が後端の共通インク室16からノズル先端に向って圧力室11内を伝播する圧力伝播時間Taに設定される。これは、圧力室11を瞬間的に拡張することにより圧力室11内の圧力を負圧にし、これが時間Taの経過に伴って正圧に反転する時点で圧力室11を元の状態に戻してより大きな吐出圧力を得るためである。また、拡張パルスP1から収縮パルスP2までの遅延時間Rおよび収縮パルスP2の収縮時間Pは、圧力室11内の残留圧力振動を効果的にキャンセルする最適値に設定される。残留振動を効果的にキャンセルすることで休止時間CDを短縮し駆動周波数Fを高めて高速プリントを行うことができる。   Here, the expansion time D of the expansion pulse P1 is set to the pressure propagation time Ta in which the ink pressure wave propagates in the pressure chamber 11 from the common ink chamber 16 at the rear end toward the nozzle tip. This is because the pressure chamber 11 is instantaneously expanded to make the pressure in the pressure chamber 11 negative, and the pressure chamber 11 is returned to the original state when the pressure is reversed to positive pressure as time Ta elapses. This is for obtaining a larger discharge pressure. The delay time R from the expansion pulse P1 to the contraction pulse P2 and the contraction time P of the contraction pulse P2 are set to optimum values that effectively cancel the residual pressure oscillation in the pressure chamber 11. By effectively canceling the residual vibration, the pause time CD can be shortened and the drive frequency F can be increased to perform high-speed printing.

クロストークVcは、隣接した圧力室11の駆動の影響の大きさを示す。隣接した複数の圧力室11がドットプリント用に駆動された場合のインク吐出速度Vaiとし、隣接した圧力室11がドットプリント用に駆動されていない場合のインク吐出速度Vniとする。この場合、クロストークVcは、各サイクルタイムCT毎のインク吐出速度Vaiとインク吐出速度Vniとの差の平均に相当する。すなわち、クロストークVcは、次の数式1により表される。
The crosstalk Vc indicates the magnitude of the influence of driving of the adjacent pressure chambers 11. The ink discharge speed Vai when the adjacent pressure chambers 11 are driven for dot printing is the ink discharge speed Vni when the adjacent pressure chambers 11 are not driven for dot printing. In this case, the crosstalk Vc corresponds to the average of the difference between the ink ejection speed Vai and the ink ejection speed Vni for each cycle time CT. That is, the crosstalk Vc is expressed by the following formula 1.

このクロストークVcが小さい値であるほど、他の隣接圧力室11がドットプリント用に駆動される場合とされない場合とのインク吐出速度の差が全サイクルタイムCTにわたって小さくなる。   The smaller the crosstalk Vc is, the smaller the difference in ink ejection speed between when the other adjacent pressure chambers 11 are driven for dot printing and when they are not driven over the entire cycle time CT.

インク吐出速度変動Vdは、インク滴の吐出速度のばらつきの大きさを示す。インク吐出速度Vniと全てのインク滴の吐出速度の平均である全平均インク吐出速度Vm(インク吐出速度VniとVaiとの平均)との差(Vni−Vm)の平方和と、インク吐出速度Vaiと全平均インク吐出速度Vmとの差(Vai−Vm)の平方和と、の和を算出する。この場合、インク吐出速度変動Vdは、各サイクルタイムCT毎の平方和の和の平均に相当する。すなわち、インク吐出速度変動Vdは、次の数式2により表される。
The ink ejection speed fluctuation Vd indicates the magnitude of variation in the ejection speed of the ink droplets. The sum of squares of the difference (Vni−Vm) between the ink discharge speed Vni and the total average ink discharge speed Vm (average of ink discharge speeds Vni and Vai), which is the average of the discharge speeds of all ink droplets, and the ink discharge speed Vai And the sum of squares of the differences (Vai−Vm) between the total average ink ejection speed Vm. In this case, the ink discharge speed fluctuation Vd corresponds to the average of the sum of square sums for each cycle time CT. That is, the ink discharge speed fluctuation Vd is expressed by the following formula 2.

このインク吐出速度変動Vdが小さい値であるほど、全体的なインク吐出速度のばらつきが全サイクルタイムCTにわたって小さくなる。   The smaller the ink discharge speed fluctuation Vd, the smaller the variation in the overall ink discharge speed over the entire cycle time CT.

へッドの形状、圧力室11の形状、圧力室11の材質、及びインクの物性等により定まる圧力室11内のインクの固有振動周期の半分の値を圧力伝播時間Taとする。この圧力伝播時間Taを基準として、駆動パルス信号の拡張パルスP1から収縮パルスP2までの遅延時間R、および収縮パルスP2の収縮時間Pを適正に設定することにより、クロストークVcおよびインク吐出速度変動Vdの両方を全サイクルタイムにわたって低く抑えることができる。   A value of half of the natural vibration period of the ink in the pressure chamber 11 determined by the shape of the head, the shape of the pressure chamber 11, the material of the pressure chamber 11, the physical properties of the ink, and the like is defined as the pressure propagation time Ta. By appropriately setting the delay time R from the expansion pulse P1 to the contraction pulse P2 of the drive pulse signal and the contraction time P of the contraction pulse P2 with the pressure propagation time Ta as a reference, the crosstalk Vc and the ink ejection speed fluctuations are set. Both Vd can be kept low over the entire cycle time.

図4は、インクジェット装置でのクロストークの影響の例について示す。例えば、駆動パルス信号の拡張パルスP1の拡張時間Dを圧力伝播時間Taに設定する。また、駆動パルス信号の遅延時間Rと圧力伝播時間Taとの比をX(=R/Ta)とし、収縮時間Pと圧力伝播時間Taとの比をY(=P/Ta)とする。この場合に駆動パルス信号の遅延時間Rと収縮時間Pとを可変させながら、サイクルタイムCT毎にインク滴の吐出速度の測定を行う。   FIG. 4 shows an example of the influence of crosstalk in the ink jet apparatus. For example, the expansion time D of the expansion pulse P1 of the drive pulse signal is set to the pressure propagation time Ta. Further, the ratio between the delay time R of the drive pulse signal and the pressure propagation time Ta is X (= R / Ta), and the ratio between the contraction time P and the pressure propagation time Ta is Y (= P / Ta). In this case, the ink droplet ejection speed is measured for each cycle time CT while varying the delay time R and the contraction time P of the drive pulse signal.

この測定の結果と数式1とに基づいてクロストークVcを算出し、例えば構造計画研究所のMinitab(登録商標)などの統計解析ソフトにより算出結果であるVcの値を等高線としてプロットする。これにより、図4に示されるような等高線プロット(第1の等高線プロット)401を生成することができる。図4の例では、Vcが0.8よりも小さくなる範囲が最も内側の色の薄い領域402で示されている。なお、この「0.8」という数値は、設計思想により定まるものであり、任意に設定可能な値である。   The crosstalk Vc is calculated based on the result of this measurement and Equation 1, and the value of Vc, which is the calculation result, is plotted as contour lines by statistical analysis software such as Minitab (registered trademark) of the Structural Planning Laboratory. Thereby, a contour plot (first contour plot) 401 as shown in FIG. 4 can be generated. In the example of FIG. 4, the range where Vc is smaller than 0.8 is indicated by the innermost light-colored region 402. The numerical value “0.8” is determined by the design concept and is a value that can be arbitrarily set.

図5は、インクジェット装置での吐出速度変動の例について示す。サイクルタイムCT毎のインク滴の吐出速度の測定結果と数式2とに基づいて吐出速度変動Vdを算出し、例えば統計解析ソフトにより算出結果であるVdの値を等高線としてプロットする。これにより、図5に示されるような等高線プロット(第2の等高線プロット)501を生成することができる。図5の例では、Vdが0.8よりも小さくなる範囲が最も内側の色の薄い領域502で示されている。なお、この「0.8」という数値は、設計思想により定まるものであり、任意に設定可能な値である。   FIG. 5 shows an example of the discharge speed fluctuation in the ink jet apparatus. The ejection speed fluctuation Vd is calculated based on the measurement result of the ink droplet ejection speed for each cycle time CT and Equation 2, and the value of Vd, which is the calculation result, is plotted as a contour line by statistical analysis software, for example. Thereby, a contour plot (second contour plot) 501 as shown in FIG. 5 can be generated. In the example of FIG. 5, the range where Vd is smaller than 0.8 is indicated by the innermost light-colored region 502. The numerical value “0.8” is determined by the design concept and is a value that can be arbitrarily set.

図6は、図4の第1の等高線プロット401と、図5の第2の等高線プロット501とが重ねあわされた等高線図601を示す。   FIG. 6 shows a contour map 601 in which the first contour plot 401 in FIG. 4 and the second contour plot 501 in FIG. 5 are overlaid.

等高線図601は、Vcが0.8よりも小さくなり、且つVdが0.8よりも小さくなる領域602を有する。この領域602を楕円方程式に近似することにより、近似楕円603を抽出することができる。近似楕円603は、Vcが0.8よりも小さくなり、且つVdが0.8よりも小さくなる領域602内に形成される。即ち、近似楕円603の内部の座標に対応するP/Ta及びR/Taが設定された場合、クロストークVcと速度変動Vdとの両方があらかじめ設定された値(本例では0.8)未満になる。   The contour map 601 has a region 602 in which Vc is smaller than 0.8 and Vd is smaller than 0.8. The approximate ellipse 603 can be extracted by approximating this region 602 to an elliptic equation. The approximate ellipse 603 is formed in a region 602 where Vc is smaller than 0.8 and Vd is smaller than 0.8. That is, when P / Ta and R / Ta corresponding to the coordinates inside the approximate ellipse 603 are set, both the crosstalk Vc and the speed fluctuation Vd are less than preset values (0.8 in this example). become.

近似楕円603は、たとえば数式3により表される。
The approximate ellipse 603 is expressed by Equation 3, for example.

上記したように、駆動パルス信号の拡張パルスP1の時間Dを圧力伝播時間Taに設定し、駆動パルス信号の遅延時間Rと圧力伝播時間Taとの比X(=R/Ta)、および駆動パルス信号の収縮時間Pと圧力伝播時間Taとの比をY(=P/Ta)とした場合に数式3を満たすR及びPを設定することにより、全サイクルタイムにわたってクロストークVcを0.8未満に抑え、且つインク吐出速度変動Vdを0.8未満に抑えることができる。   As described above, the time D of the expansion pulse P1 of the drive pulse signal is set to the pressure propagation time Ta, the ratio X (= R / Ta) between the delay time R of the drive pulse signal and the pressure propagation time Ta, and the drive pulse By setting R and P satisfying Equation 3 when the ratio of the signal contraction time P to the pressure propagation time Ta is Y (= P / Ta), the crosstalk Vc is less than 0.8 over the entire cycle time. And the ink discharge speed fluctuation Vd can be suppressed to less than 0.8.

本実施形態では、駆動パルス信号の電圧波形(具体的には、駆動時間D、R、P)がインクの物性やヘッドの形状等に依存した圧力伝播時間Taを基準にして決定される。即ち、圧力伝播時間Taの値に基づいて駆動パルスの通電波形(D、R、P)を最適化する。これにより、サイクルタイムCTの短縮に伴って残留圧力振動が存在する駆動環境でもクロストークおよびインク吐出速度を最適化し、残留圧力振動の影響を低減できる。このクロストークが小さくなると、隣接した複数の圧力室11がドットプリント用に駆動される場合と、隣接した圧力室11がドットプリント用に駆動されない場合とでインク吐出速度及びインク吐出量の差が小さくなる。従って、プリント結果のドットパターンにおいてドット位置ずれやドット径のばらつきを抑えられ、プリント品質が向上する。   In this embodiment, the voltage waveform of the drive pulse signal (specifically, the drive times D, R, and P) is determined based on the pressure propagation time Ta depending on the physical properties of the ink, the shape of the head, and the like. That is, the drive pulse energization waveform (D, R, P) is optimized based on the value of the pressure propagation time Ta. As a result, crosstalk and ink ejection speed can be optimized even in a driving environment where residual pressure vibration exists as the cycle time CT is shortened, and the influence of residual pressure vibration can be reduced. When this crosstalk is reduced, there is a difference in ink discharge speed and ink discharge amount between a case where a plurality of adjacent pressure chambers 11 are driven for dot printing and a case where the adjacent pressure chambers 11 are not driven for dot printing. Get smaller. Accordingly, dot position deviation and dot diameter variation can be suppressed in the print result dot pattern, and the print quality is improved.

また、インク吐出速度変動を小さくすることでメニスカスの不安定が解消される。これにより、インク滴の吐出速度の変動を抑えることができる。また、ノズル先端でインクが気泡を巻き込むことを防ぐことができる。この結果、インク滴が吐出されない、インク滴の吐出後に余分なインク滴が吐出される、または、ノズルからインクが液柱として押し出されることなどを防ぐことができる。この結果、より安定してインク滴を吐出するインクジェット装置、及びインクジェット方法を提供することができる。   Further, the meniscus instability can be eliminated by reducing the ink discharge speed fluctuation. Thereby, the fluctuation | variation of the discharge speed of an ink drop can be suppressed. Further, it is possible to prevent the ink from entraining bubbles at the nozzle tip. As a result, it is possible to prevent ink droplets from being ejected, ejection of extra ink droplets after ejection of ink droplets, or ejection of ink from a nozzle as a liquid column. As a result, it is possible to provide an inkjet apparatus and an inkjet method that eject ink droplets more stably.

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.

1…インクジェットヘッド、2…駆動電圧発生部、10…アクチュエータ、11…圧力室、12…隔壁、13…ノズル、14…振動板、15…電歪部材、16…共通インク室、17…インク供給口、18…インクタンク、401…第1の等高線プロット、402…領域、501…第2の等高線プロット、502…領域、601…等高線図、602…領域、603…近似楕円。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head, 2 ... Drive voltage generation part, 10 ... Actuator, 11 ... Pressure chamber, 12 ... Partition, 13 ... Nozzle, 14 ... Diaphragm, 15 ... Electrostrictive member, 16 ... Common ink chamber, 17 ... Ink supply Mouth, 18 ... ink tank, 401 ... first contour plot, 402 ... region, 501 ... second contour plot, 502 ... region, 601 ... contour map, 602 ... region, 603 ... approximate ellipse.

Claims (3)

インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズルと、
前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室と、
前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部と、
および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、
ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号である駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と、
を備え、
前記駆動パルス信号は、前記圧力室の容積を拡張時間Dだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Rだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Pだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、圧力室内のインクの固有振動周期の半分の値を圧力伝播時間Taとしたとき、
前記拡張時間Dは、前記圧力伝播時間Taに設定され、
前記遅延時間Rと前記圧力伝播時間Taとの比X(=R/Ta)および前記収縮時間Pと圧力伝播時間Taとの比Y(=P/Ta)は、それぞれ67Y+58X−147Y−179X+74XY<−144を満たすインクジェット装置。
A plurality of inkjet nozzles that eject ink as ink droplets;
A plurality of pressure chambers respectively communicating with the plurality of inkjet nozzles and adjacent to each other via a partition;
An ink supply unit for supplying the ink to the plurality of pressure chambers;
And an inkjet head including a plurality of actuators that change the volumes of the plurality of pressure chambers in response to an applied voltage;
A drive voltage generator for periodically applying a drive voltage, which is a drive pulse signal for applying pressure vibration for ejecting the ink for dot printing, to each of the plurality of actuators;
With
The drive pulse signal includes an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber by an expansion time D, and a contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber by a contraction time P after a delay time R from the expansion pulse. When the pressure propagation time Ta is a half value of the natural vibration period of the ink generated in the pressure chamber,
The extension time D is set to the pressure propagation time Ta,
The ratio X (= R / Ta) between the delay time R and the pressure propagation time Ta and the ratio Y (= P / Ta) between the contraction time P and the pressure propagation time Ta are 67Y 2 + 58X 2 −147Y−, respectively. Inkjet device satisfying 179X + 74XY <−144.
前記遅延時間Rと前記圧力伝播時間Taとの比X(=R/Ta)および前記収縮時間Pと圧力伝播時間Taとの比Y(=P/Ta)は、隣接した圧力室の駆動の影響の大きさを示すクロストークが所定値未満であり、且つインク滴の吐出速度のばらつきの大きさを示すインク吐出速度変動が所定値未満である67Y+58X−147Y−179X+74XY<−144を満たすようにそれぞれ設定される、請求項1に記載のインクジェット装置。 The ratio X (= R / Ta) between the delay time R and the pressure propagation time Ta and the ratio Y (= P / Ta) between the contraction time P and the pressure propagation time Ta are influenced by driving of adjacent pressure chambers. Satisfying 67Y 2 + 58X 2 −147Y−179X + 74XY <−144 where the crosstalk indicating the size of the ink is less than a predetermined value and the ink discharge speed fluctuation indicating the magnitude of the variation in the ejection speed of the ink droplets is less than the predetermined value The inkjet apparatus according to claim 1, wherein the inkjet apparatus is set as follows. インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズルと、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室と、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部と、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号である駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と、を備えるインクジェット装置に用いられるインクジェット方法であって、
前記駆動パルス信号は、前記圧力室の容積を拡張時間Dだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Rだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Pだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、圧力室内のインクの固有振動周期の半分の値を圧力伝播時間Taとしたとき、
前記拡張時間Dは、前記圧力伝播時間Taに設定され、
前記遅延時間Rと前記圧力伝播時間Taとの比X(=R/Ta)および前記収縮時間Pと圧力伝播時間Taとの比Y(=P/Ta)は、それぞれ67Y+58X−147Y−179X+74XY<−144を満たすインクジェット方法。
A plurality of ink jet nozzles that eject ink as ink droplets; a plurality of pressure chambers that are respectively connected to the plurality of ink jet nozzles through a partition wall; and an ink supply unit that supplies the ink to the plurality of pressure chambers. And an inkjet head including a plurality of actuators that change the volumes of the plurality of pressure chambers in response to an applied voltage, and a drive voltage that is a drive pulse signal that applies a pressure vibration for ejecting the ink for dot printing. A drive voltage generator that periodically applies to each of a plurality of actuators, and an inkjet method used in an inkjet device comprising:
The drive pulse signal includes an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber by an expansion time D, and a contraction pulse that contracts the volume of the pressure chamber by a contraction time P after a delay time R from the expansion pulse. When the pressure propagation time Ta is a half value of the natural vibration period of the ink generated in the pressure chamber,
The extension time D is set to the pressure propagation time Ta,
The ratio X (= R / Ta) between the delay time R and the pressure propagation time Ta and the ratio Y (= P / Ta) between the contraction time P and the pressure propagation time Ta are 67Y 2 + 58X 2 −147Y−, respectively. An ink jet method satisfying 179X + 74XY <−144.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017100321A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 ブラザー工業株式会社 Image processing apparatus, and computer program
CN114619759A (en) * 2020-12-11 2022-06-14 东芝泰格有限公司 Liquid ejecting apparatus and image forming apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017100321A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 ブラザー工業株式会社 Image processing apparatus, and computer program
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