JP2019055545A - 波形生成装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係るインクジェット記録装置1の構成の一例を示す模式図である。
インクジェット記録装置1は、インクなどの記録材を用いて画像形成媒体Sなどに画像を形成する。インクジェット記録装置1は、一例として、複数の液体吐出部2と、液体吐出部2を移動可能に支持するヘッド支持機構3と、画像形成媒体Sを移動可能に支持する媒体支持機構4と、を備える。画像形成媒体Sは、例えば、紙、布又は樹脂などを素材とするシートである。
図2は、インクジェットヘッド10の構成の一例を示す斜視図である。図3は、インクジェットヘッド10の構成の一例を示す分解斜視図である。図4は、図2のF−F線断面図である。
また、循環装置20は、循環路の外部に設けられる補給タンクとしてのカートリッジから循環路に液体を補給する。
インクジェット記録装置1は、プロセッサー101、ROM(read-only memory)102、RAM(random-access memory)103、通信インターフェース104、表示部105、操作部106、ヘッドインターフェース107、バス108及びインクジェットヘッド10を含む。
ヘッドドライバー100は、インクジェットヘッド10を動作させるための駆動回路である。ヘッドドライバー100は、例えばラインドライバーである。ヘッドドライバー100は、波形データWDを記憶する。
ヘッドドライバー100は、波形データWDに基づいて単一の駆動信号を繰り返し生成する。そして、ヘッドドライバー100は、階調データに基づき、画像形成媒体S上の画素それぞれに対して液滴を吐出する回数を制御する。単一の駆動信号の印加ごとに、ノズル25からは1発のインク(主液滴)が吐出される。したがって、インクジェット記録装置1は、例えば、何発のインクをそれぞれの画素に吐出するかによって濃淡を表現する。すなわち、1つの画素に対して多くのセットのインクを吐出するほど、当該画素における対応する色の濃さが濃くなる。
ヘッドドライバー100は、波形生成装置の一例である。また、ヘッドドライバー100は、駆動信号を生成することで、生成部として動作する。
駆動信号の電位がゼロのときの圧力室51は、通常状態であるとする。駆動信号の電位が正のとき、圧力室51は収縮して圧力室51の容積は通常状態に比べて減少する。また、駆動信号の電位が負のとき、圧力室51は拡張して圧力室51の容積は通常状態に比べて増加する。以上のような圧力室51の容積変化に伴い、圧力室51内のインクの圧力が変化する。インクジェットヘッド10は、特定の波形を有する駆動信号が印加されることによって、インクを吐出させる。なお、駆動信号の波形を以下「駆動波形」という。
パルスPL1は、ゼロ電位(a)、第1の負電位(b)、第2の負電位(c)、第1の負電位(d)、ゼロ電位(e)の順で変化する波形を有する。なお、第1の負電位の大きさは、一例として、第2の負電位の大きさの1/2である。
パルスPL2は、ゼロ電位(e)、第1の正電位(f)、第2の正電位(g)、第1の正電位(h)、ゼロ電位(i)の順で変化する波形を有する。すなわち、パルスPL2は、一例として、2段階に分けて段階的に増加し、2段階に分けて段階的に印加を終了する。なお、第1の正電位の大きさは、一例として、第2の正電位の大きさの1/2である。
すなわち、駆動信号D1は、ゼロ電位(a)、第1の負電位(b)、第2の負電位(c)、第1の負電位(d)、ゼロ電位(e)、第1の正電位(f)、第2の正電位(g)、第1の正電位(h)、ゼロ電位(i)の順で変化する波形を有する。ゼロ電位(e)から第1の正電位(f)への遷移は、1段階目の増加である。第1の正電位(f)から第2の正電位(g)への遷移は、2段階目の増加である。第2の正電位(g)から第1の正電位(h)への遷移は、1段階目の印加終了である。第1の正電位(h)からゼロ電位(i)への遷移は、2段階目の印加終了である。1段階目の増加は、第1の増加の一例である。2段階目の増加は、第2の増加の一例である。1段階目の印加終了は、第1の印加終了の一例である。2段階目の印加終了は、第2の印加終了の一例である。
なお、ゼロ電位は、基準電位との電位差がゼロ近傍の所定の範囲内であることを示す。
パルスPL1は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第1のパルスの一例である。パルスPL2は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第2のパルスの一例である。
駆動信号D1は、パルスPL1の印加終了後、ゼロ電位(e)がR秒継続した後、パルスPL2の印加を開始する波形を有する。
パルスPL2は、ゼロ電位(e)から第1の正電位(f)に変化し、第1の正電位(f)をw秒継続した後に第1の正電位(f)から第2の正電位(g)へ変化する。そして、パルスPL2の印加開始からP秒後に第2の正電位(g)から第1の正電位(h)へ変化する。そして、第1の正電位(h)をv秒継続した後、第1の正電位(h)からゼロ電位(i)へと変化する。
パルスPL2が、パルスPL2が印加されなかった場合のインク圧力の正のピークよりもインク圧力の正のピークが大きくなるようなタイミングで印加開始されることで、従来に比べて駆動電圧の低減が可能となる。特に、パルスPL1の直後に印加開始されることで、従来に比べて駆動電圧の低減が可能となる。さらに、Rが0秒より大きいことで、Rが0秒である場合に比べて、駆動電圧の低減が可能となる。
また、時間wは、1ALであることが好ましい。時間wが1ALであることにより、残留振動が特に小さくなる。
図8に示すデータの中から、時間wと時間vの組み合わせごとに、残留振動が最も小さくなるようなPについてのデータを抜き出す。抜き出したデータを、図9に示す。図9の横軸には、134−258−010のようにxxx−yyy−zzzの形式で3つの数値が「−」で連結された文字列が記載されている。これは、wが(xxx×0.01)μ秒、Pが(yyy×0.01)μ秒、vが(zzz×0.01)μ秒であることを示す。
さらに、図8に示すデータの中から、時間wが1.54μ秒のときの、時間vを0.1μ秒から0.4μ秒まで0.1μ秒刻みで変化させた場合の、残留振動が最も小さくなるようなPの値を抜き出して示したグラフを図10に示す。
図8〜図10より、時間w、時間v及び時間Pをどのように選択すれば残留振動が小さくなるかが分かる。
図10より、時間P及び時間vは、下記(1)式を満たすことが好ましい。
P = −0.6v + 2.63 (1)
(1)式は、図10に示す「線形(1.54)」を表す式である。「線形(1.54)」は、時間Pと時間vの関係を線形に近似したものである。
時間P及び時間vが(1)式を満たすことで、残留振動が小さくなる。
なお、時間Pと時間vとの組み合わせは、パルスPL2の印加終了時点でインク流速が0であるような時間の組み合わせであることが好ましい。
パルスPL21は、負電位を印加するパルスであり、例えば、図6の駆動信号D1のパルスPL1と同様である。
パルスPL22は、正電位を印加するパルスである。
図6及び図7を比べれば分かるように、駆動信号D2よりも駆動信号D1の方が、インク圧力のピークが大きくなっている。したがって、駆動信号D2の電圧を駆動信号D1の駆動電圧よりも低くしても、駆動信号D1と同等の吐出が可能であることがわかる。あるいは、駆動信号D1の駆動電圧と駆動信号D2の駆動電圧が同じ場合には、駆動信号D1の方が大きな吐出の力が得られる。
実施例として、D=1AL、R=0.2μ秒、w=1AL、P=1.3〜1.6ALであるような駆動信号D1を用いて7本のノズルからインクを吐出させた。これによって吐出されたインクが飛翔している状態を側方から撮影したものを図11に示す。図11は、実施例に係るインクの飛翔状態を示す図面代用写真である。図11の左側の黒く濃くなっている部分がインクジェットヘッドであり、縦方向1目盛ごとに1つのノズルが合計7つ設けられている。なお、各ノズルは、目盛と目盛の丁度中間に設けられている。そして、当該7つのノズルから吐出されたインクが左側から右側に飛翔しているものである。なお、黒い点それぞれが飛翔しているインクである。インクは、目盛と目盛の真ん中に近いところを飛翔しているほど、印刷精度が高いことを示している。
〔比較例〕
比較例として、駆動信号D1に代えて駆動信号D2を用いた以外は実施例と同様にしてインクを吐出させた。ただし、実施例の方が比較例よりも駆動電圧が低く設定されている。これによって吐出されたインクが飛翔している状態を側方から撮影したものを図12に示す。図12は、比較例に係るインクの飛翔状態を示す図面代用写真である。
したがって、実施例の駆動信号D1は、駆動信号D2に比べて少ない電力で、駆動信号D2と同等の印刷精度が得られることがわかる。
上記の実施形態では、パルスPL2は、2段階に分けて段階的に増加する。しかしながら、パルスPL2は、3段階以上に分けて段階的に増加しても良い。この場合、複数の段階のうちから選択される2つの段階が第1の増加及び第2の増加である。
また、上記の実施形態では、パルスPL2は、2段階に分けて段階的に印加を終了する。しかしながら、パルスPL2は、3段階以上に分けて段階的に印加を終了しても良い。この場合、複数の段階のうちから選択される2つの段階が第1の印加終了及び第2の印加終了である。
また、液体吐出部2は、透明光沢インク、赤外線又は紫外線等を照射したときに発色するインク、又はその他の特殊インクなども吐出可能である。さらに、液体吐出部2は、インク以外の液体を吐出することができるものであっても良い。なお、液体吐出部2が吐出する液体は、懸濁液などの分散液であっても良い。液体吐出部2が吐出するインク以外の液体としては例えば、プリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体、人工的に組織又は臓器などを形成するための細胞などを含む液体、接着剤などのバインダー、ワックス、又は液体状の樹脂などが挙げられる。
Claims (5)
- 圧力室内の液体をノズルから吐出させるためにアクチュエーターに印加する駆動信号を生成する生成部を備え、
前記駆動信号は、前記圧力室のインク圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第1のパルスと、前記圧力室のインク圧力を段階的に増加させる第2のパルスとを含み、
前記第2のパルスの第1の増加のタイミングは、前記第1の増加が印加されることによって前記第2のパルスが印加されなかった場合よりも前記圧力室のインク圧力の正のピークが大きくなるときであり、
前記第2のパルスの第2の増加のタイミングは、前記第1の増加よりも後であり、前記圧力室のインク圧力が負であるときである、波形生成装置。 - 前記第2のパルスは、段階的に印加を終了する、請求項1に記載の波形生成装置。
- 前記駆動信号は、前記第2のパルスの印加開始から前記第2のパルスの第1の印加終了までの時間をP、前記第1の印加終了から前記第2のパルスの第2の印加終了までの時間をvとするとき、下記(1)式を満たす、請求項2に記載の波形生成装置。
P = −0.6v + 2.63 (1) - 前記駆動信号は、前記第1のパルスの印加終了の後、前記第2のパルスの印加開始までの間に、ゼロ電位の印加を含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の波形生成装置。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の波形生成装置を備える、インクジェット記録装置。
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