JP3648598B2

JP3648598B2 - Ink ejection control method and ink ejection apparatus

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Publication number: JP3648598B2
Application number: JP2001128847A
Authority: JP
Inventors: 直純上野
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Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002321395A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ等におけるインク吐出制御方法およびインキ吐出装置に関し、さらに詳しくは、電歪素子によりインク吐出圧力を発生する剪断モード型のインクジェットヘッドを用いて、階調数分のインクの液滴を吐出することにより１画素（ドット）を形成するマルチドロップ方式のインク吐出制御方法およびインキ吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、印刷しようとする画像に対して２以上の多値化を行い、多値化の結果として得られたドットのオン・オフ信号に基づいて、インクジェットヘッドの各インク吐出ノズルによる記録用紙等の記録媒体へのドットの形成を制御している。
【０００３】
インクジェットプリンタには、記録媒体上にインクを吐出するためのインク吐出装置が設けられる。
【０００４】
インク吐出装置におけるインク吐出の手法は、基本的には、インク吐出ノズルに至るインク通路において、きわめて短時間、インクを加圧することにより、加圧されたインクがノズル先端から液滴となって吐出されるというものであり、インクに加える圧力の発生メカニズムの相違により、電歪素子の圧電剪断歪み効果を用いて圧力を発生する方法や、熱により発生する気泡を用いて圧力を加える方法等が知られている。
【０００５】
電歪素子を用いてインク加圧力を発生するインク吐出装置として、たとえば特開昭６３−２４７０５１号公報に記載されているように、圧電材料を利用した剪断モード型のものがある。
【０００６】
剪断モード型のインク吐出装置は、図１に示すように、複数のインク加圧室(I)が並設されたインクジェットヘッド(2)と、各加圧室(I)ごとに複数の駆動パルスを選択的に印加することにより各加圧室(I)ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段である吐出制御装置(3)とを備えている。
【０００７】
インクジェットヘッド(2)の１例が、図２および図３に示されている。
【０００８】
ヘッド(2)は圧電材料製の直方体状のヘッド本体(4)を備えており、本体(4)には、その底壁のみを残して、多数のみぞ（スリット）(5)が１方向に等間隔をおいて形成されている。本体(4)の上面に、天板(6)が接着により固着されて、みぞ(5)の上部が塞がれている。本体(4)の前面（図２の左側の面）にノズル板(7)が固着されて、みぞ(5)の前部が塞がれている。各みぞ(5)の後部（図２の右側部）は、共通インク室(8)に連通している。そして、みぞ(5)の部分により、みぞ(5)の間の隔壁(9)で隔てられた加圧室(I)が形成されている。また、各加圧室(I)に対応するノズル板(7)の部分に、それぞれ、インク吐出ノズル(10)が形成されている。
【０００９】
各加圧室(I)において、両側の隔壁(9)面の約上半部に板状の駆動電極(11)が設けられ、これら２つの駆動電極(11)が天板(6)の後面に設けられた接続電極(12)に接続されている。ヘッド(2)は、制御装置(3)が設けられた図示しない基板に取り付けられ、各接続電極(12)がそれぞれ制御装置(3)に接続されている。これにより、各加圧室(I)の両側の駆動電極(11)が接続電極(12)を介して制御装置(3)に接続され、制御装置(3)から各加圧室(I)ごとに個別に駆動パルスが印加される。
【００１０】
本体(4)を構成する圧電材料は上下方向に分極処理されており、隔壁(9)の両側の駆動電極(11)間に電位差を与えることにより、分極方向と垂直な方向に電界が発生し、圧電剪断歪み効果により隔壁(9)が変形する。この隔壁(9)の変形により、加圧室(I)中に圧力波が発生し、ノズル(10)からインクが吐出される。
【００１１】
上記のような剪断モード型のインクジェットヘッド(2)は、その構造上、隣接する加圧室(I)から同時にインクを吐出することができない。隣接する加圧室(I)は隔壁(9)を共有しており、隣接する加圧室(I)から同時にインクを吐出しようとすると、クロストークが発生するからである。そのため、加圧室(I)を３つ以上のグループに分け、各グループから順次インクを吐出するヘッド(2)のインク吐出制御方法が提案されている。
【００１２】
次に、図１２および図１３を参照して、加圧室(I)をＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けた場合のインクの吐出制御動作について説明する。図１２はインクを吐出するときの隔壁(9)および加圧室(IA)(IB)(IC)の状態変化を示し、図１３はそのときに加圧室(IA)(IB)(IC)に印加される駆動パルスおよび駆動パルスにより発生する各隔壁(9)における駆動電極(11)間の電位差すなわち隣接する加圧室(IA)(IB)(IC)間の電位差を示している。
【００１３】
図１２において、加圧室を表す符号「I」の後の「A」、「B」および「C」は、グループ名を表している。加圧室は符号(I)で総称し、区別する必要があるときは、「I」の後に、グループ名を表す「A」、「B」あるいは「C」を付けることにする。図１２には、３つの加圧室(IA)(IB)(IC)だけが示されているが、各グループは、等間隔をおいて配置された複数の加圧室(I)よりなり、複数の加圧室(I)が、図１２の左から右に、(IA)(IB)(IC)(IA)(IB)(IC)………の順に並んでいる。そして、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、………の順に各グループの加圧室(I)から繰り返しインクが吐出される。
【００１４】
図１２および図１３は、Ｂグループの加圧室(IB)からインクを吐出する場合を示しており、図１３には、加圧室(IB)に印加される駆動パルス、加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB)とこれに隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差が示されている。
【００１５】
この場合、図１３に示すように、１滴のインクの吐出を制御する期間である単滴吐出制御期間ｔの最初に、加圧室(IB)に第１駆動パルスP1が印加され、その後に、加圧室(IA)(IC)に第３駆動パルスP3が印加される。第１駆動パルスP1の立ち下がりと、第３駆動パルスP3の立ち上がりとは、同時であり、第３駆動パルスP3のパルス幅（印加時間）τ3は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1の２倍である。
【００１６】
３つの加圧室(IA)(IB)(IC)のいずれにも駆動パルスが印加されていない場合は、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差は０であり、図１２(a)に示すように、隔壁(9)は変形のない正立状態であり、インク室(IB)は通常状態（自然状態）になっている。加圧室(IB)に第１駆動パルスP1が印加されると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間に正の電位差が生じるため、図１２(b)に示すように、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に隣接する加圧室(IA)(IC)側への変形が生じ、加圧室(IB)が拡張状態になる。加圧室(IB)に対する第１駆動パルスP1がなくなって、加圧室(IA)(IC)に第３駆動パルスP3が印加されると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間に負の電位差が生じるため、図１２(c)に示すように、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に加圧室(IB)側への変形が生じ、加圧室(IB)が収縮状態になる。第３駆動パルスP3がなくなると、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差が０になり、図１２(a)に示すように、隔壁(9)が変形のない正立状態になって、インク室(IB)が通常状態に戻る。そして、このように加圧室(IB)が通常状態から拡張状態および収縮状態に所定時間保持された後に通常状態に戻ることにより、加圧室(IB)からノズル(10)を通して１滴のインクが吐出される。この場合、第１駆動パルスP1の立ち上がり時に加圧室(IB)が拡張することにより発生する共通インク室(8)からのインク流入による圧力波と、第３駆動パルスP3の立ち上がり時にインク室(IB)が拡張状態から急激に収縮することにより発生する圧力波により、インク吐出力が得られる。
【００１７】
インクの吐出速度（吐出力）は、加圧室(IB)を拡張状態にするときの駆動パルス（第１駆動パルスP1）のパルス幅（印加時間）τ1によって変わり、パルス幅τ1が、上記の圧力波が加圧室(IB)の長さ方向（図２の左右方向）を片道伝播する時間と等しい場合に、吐出速度が最大となる。たとえば、加圧室(IB)の長さをＬ、インク中の音速をＵとすると、パルス幅τ1が（Ｌ／Ｕ）のときに、吐出速度が最大となる。
【００１８】
上記のようにＢグループのある加圧室(IB)からインクを吐出する場合、Ｂグループの中でインクの吐出を行わない加圧室(IB)については、それに隣接する加圧室(IA)(IC)と同様に、第３駆動パルスP3が印加される。このため、加圧室(IB)と隣接する加圧室(IA)(IC)との間の電位差は０であり、加圧室(IB)の両側の隔壁(9)に変形が生じず、加圧室(IB)の状態の変化も生じない。また、ＡグループまたはＣグループの加圧室(IA)(IC)からインクを吐出する場合についても、上記と同様である。
【００１９】
上記のインク吐出装置では、同一の加圧室(I)から印字データの階調数分の液滴を連続して吐出することによって１画素を形成するいわゆるマルチドロップ方式のインク吐出制御が行われる。
【００２０】
そのため、従来は、図１３に示す単滴吐出制御期間ｔを駆動周期とし、インクを吐出するグループの所定の加圧室(I)について、図１２および図１３に示す同じ動作を階調数分繰り返すようになっている。印字データの階調は、通常、０〜７の８階調であり、最大の階調数７の場合、図１２および図１３の動作が７回繰り返される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなマルチドロップ方式のインク吐出制御においては、インク吐出周波数を高くすると、周波数によっては、ノズル内でのメニスカス振動の影響や、インク加圧室内での残留圧力波の影響により、インクの吐出が不安定になりやすい。そのため、たとえば、連続吐出時の液滴の吐出速度や体積が変動して不均一となり、印字品質が低下するといった問題があった。
【００２２】
とくに上記の従来のインク吐出装置およびインク吐出制御方法では、単滴吐出制御期間を駆動周期として、印字データの階調数分、同じ駆動周期を繰り返すため、次に説明するように、階調数によって、インク吐出速度のばらつきおよび印字ドットの位置ずれが生じるという問題がある。
【００２３】
マルチドロップ方式によりインクの液滴量を制御するには、液滴が記録用紙の紙面に到達する時点、もしくは、それ以前に、複数の液滴が合体し、一体となっていることが望ましく、そのためには、１発目の液滴の吐出速度よりも後続の液滴の吐出速度の方が速くなるように制御することが必要である。理想的には、ｎ発目の吐出速度Ｖ_ｎは、１発目の吐出速度をＶ_１、吐出周期（駆動周期）をｔ、インクジェットヘッドから紙面までの距離をＬとすると、次の式の値になるように制御するとよい。
Ｖ_ｎ＝Ｖ_１／｛１−Ｖ_１・ｔ・（ｎ−１）／Ｌ｝
個々の液滴の吐出速度は、第１駆動パルスのパルス幅で制御が可能であるが、インク加圧室が収縮状態から通常状態に戻ることにより発生した負圧がインク吐出後のインク加圧室の残留振動に影響を与え、また、個々の液滴の吐出周期が次の液滴吐出時のメニスカスの初期状態に影響を与え、結果として、様々なパラメータが吐出速度に影響を与えることになる。したがって、従来のように、単滴吐出制御期間を駆動周期として、印字データの階調数分、同じ駆動周期を繰り返すだけでは、小液滴から大液滴の吐出速度を上記のように制御することは不可能である。このため、従来の方法では、連続して吐出する液滴数、すなわち、階調数によって、インク吐出速度や印字ドットの位置にばらつきが生じる。
【００２４】
図１４は、吐出液滴数による吐出速度の変化を示すグラフであり、横軸は吐出液滴数を、縦軸は吐出速度を表している。
【００２５】
１、２、３、４、５、６および７の液滴数における理想的な吐出速度を、前記の式を用いて求めると、それぞれ、８、８.３１、８.６４、９、９.４、９.８１および１０.３１（ｍ／ｓ）となり、これをプロットすると、図１４に破線で示すようになる。ところが、実際には、図１４に実線で示すように、前の液滴の残留振動の影響が小さい最初の液滴と前の液滴の残留振動の影響が大きい後続の液滴との吐出速度の差が大きく、理想的な吐出速度の制御は不可能である。
【００２６】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、階調数によるインク吐出速度のばらつきや印字ドットの位置ずれを極力小さくすることができるインク吐出制御方法およびインク吐出装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によるインク吐出制御方法は、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことを特徴とするものである。
【００２８】
たとえば、第３駆動パルスの立ち上がりは、第１駆動パルスの立ち下がりと同時である。第２駆動パルスと第３駆動パルスのパルス幅（印加時間）は、同じである。また、第２駆動パルスの立ち上がりは、第３駆動パルスの立ち上がりと同時にしてもよいし、少し異ならせてもよい。
【００２９】
駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅は、たとえば、インク加圧室内のインクに作用する圧力波がインク加圧室を片道伝播する時間等を考慮して、決定される。
【００３０】
本発明のインク吐出制御方法によれば、複数のグループのインク加圧室から順次インクを吐出することができ、しかも、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにすることにより、階調数ごとに、所望の吐出速度に制御することが可能となり、階調数による吐出速度のばらつきや、インクの着弾位置すなわち印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３１】
各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加することにより、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができる。
【００３２】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅を予め定めておくことにより、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３３】
本発明によるインク吐出制御方法は、また、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備えたインク吐出装置において、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するインク吐出制御方法であって、インク加圧室を、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分け、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみを該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとし、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室を、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とするインク吐出制御方法において、駆動周期を、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とし、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とを予め定めておき、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにし、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加し、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことを特徴とするものである。
【００３４】
本発明のインク吐出制御方法によれば、上記同様、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができ、諧調数による吐出速度のばらつきや印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００３８】
マルチドロップ方式のインク吐出制御において、複数の液滴で１画素を形成して階調を表現するためには、後発の液滴が紙面に到達する瞬間あるいはその前に先発の液滴に衝突し、１つの液滴となって紙面に着弾するのが望ましく、先発の液滴より後発の液滴の吐出速度が速くなるように吐出速度を調整することが必要となる。その場合、最後発の液滴は、吐出のタイミングが最も遅く、しかも吐出速度が最も速いため、合体した液滴の吐出速度を決定するのは、最後発の液滴ということになる。
【００３９】
したがって、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくことにより、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００４０】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅を、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とし、第３駆動パルスの立ち上がりを、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とする。
【００４１】
これによれば、吐出期間の吐出対象インク加圧室を拡張状態および収縮状態に変化させて、このインク加圧室から確実にインクを吐出することができる。
【００４２】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相を異ならせる。
【００４３】
これによれば、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相がずれた短い期間、液滴が吐出されない程度の圧力波を生じさせて、発熱を生じさせることができる。したがって、吐出対象グループのうちの連続してインクを吐出するインク加圧室と、連続してインクを吐出しないインク加圧室との間の発熱量の差を小さくして、これらの間に温度差が生じることによる不具合を解消することができる。
【００４４】
上記のインク吐出制御方法において、たとえば、第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定である。
【００４５】
これによれば、吐出制御手段において、駆動パルス印加のために１つの共通の電源を用いることができ、コスト低減が可能である。
【００４６】
本発明によるインク吐出装置は、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることを特徴とするものである。
【００４９】
本発明のインク吐出装置によれば、複数のグループのインク加圧室から順次インクを吐出することができ、しかも、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにしたから、階調数ごとに、所望の吐出速度に制御することが可能となり、階調数による吐出速度のばらつきや、インクの着弾位置すなわち印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５０】
吐出制御手段が、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加することにより、インク吐出もしくは非吐出時の隣接インク加圧室へのクロストークの状態をほぼ同等とすることができる。
【００５２】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、駆動周期中の単滴吐出制御期間の周期および第１駆動パルスのパルス幅が予め定められていることにより、上記同様、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５３】
本発明によるインク吐出装置は、また、圧電部材よりなる隔壁を介して並設された複数のインク加圧室を有するインクジェットヘッドと、各インク加圧室ごとに両側の隔壁面に複数種類の駆動パルスを選択的に印加することにより各インク加圧室ごとにインクの吐出・非吐出を制御する吐出制御手段とを備え、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、所定の吐出対象インク加圧室から印字データの階調数分の液滴を吐出するようにしたインク吐出装置であって、インク加圧室が、等間隔をおいて配置された複数のインク加圧室よりなる所定組数のグループに分けられ、連続する駆動周期において、各駆動周期について１組のグループのみが該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとされるとともに、各駆動周期ごとに各組のグループが順に吐出対象グループとされ、各駆動周期ごとに、吐出対象グループのうちの所定のインク加圧室が、該駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象インク加圧室とされるインク吐出装置において、駆動周期が、単滴吐出制御期間の最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間とされ、駆動周期中の複数の単滴吐出制御期間について、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められており、吐出制御手段が、各駆動周期ごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間にインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間にはインクを吐出しないようにするものであって、各単滴吐出制御期間ごとに、吐出対象グループのうちのインクを吐出するインク加圧室に対して第１駆動パルスを印加し、吐出対象グループのうちのインクを吐出しないインク加圧室に対して第２駆動パルスを印加し、吐出対象グループ以外のインク加圧室に対して第３駆動パルスを印加するものであり、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることを特徴とするものである。
【００５４】
本発明のインク吐出制御装置によれば、上記同様、所望のインク加圧室から確実にインクを吐出し、所望のインク加圧室からインクを吐出しないようにすることができ、諧調数による吐出速度のばらつきや印字ドットの位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５５】
駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間が予め定められていることにより、上記同様、駆動周期中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となり、インクの着弾位置のずれを極力小さくすることができる。
【００５６】
上記のインク吐出装置において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第３駆動パルスのパルス幅が、直前の第１駆動パルスのパルス幅のほぼ２倍とされ、第３駆動パルスの立ち上がりが、直前の第１駆動パルスの立ち下がりとほぼ同時とされている。
【００５７】
これによれば、上記同様、吐出期間の吐出対象インク加圧室から最も効率的にインクを吐出することが可能となると同時に、残留振動を最も効率的にキャンセルすることができる。
【００５８】
上記のインク吐出装置において、たとえば、各単滴吐出制御期間において、第２駆動パルスと第３駆動パルスの位相が異なっている。
【００５９】
これによれば、上記同様、吐出対象グループのうちの連続してインクを吐出するインク加圧室と、連続してインクを吐出しないインク加圧室との間の発熱量の差を小さくして、これらの間に温度差が生じることによる不具合を解消することができる。
【００６０】
上記のインク吐出装置において、たとえば、第１、第２および第３駆動パルスの電圧値が一定である。
【００６１】
これによれば、上記同様、吐出制御手段において、駆動パルス印加のために１つの共通の電源を用いることができ、コスト低減が可能である。
【００６２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００６３】
インク吐出装置の全体構成は、既に説明した図１のものと同じであり、吐出制御装置(3)の動作が従来例と異なる。また、インクジェットヘッド(2)の構成も、既に説明した図２および図３のものと同じである。
【００６４】
インクジェットヘッド(2)の１具体例を挙げると、次のとおりである。
【００６５】
各インク加圧室(I)の高さは３００μｍ、幅（図３における左右幅）は７１μｍ、長さ（図２における左右長さ）は１ｍｍ、隔壁(9)の幅は７０μｍ、加圧室(I)のピッチは１８０ｄｐｉである。ヘッド本体(4)に加圧室(I)を構成するみぞ(5)を形成して、隔壁(9)を形成した後、隔壁(9)の上半部（高さ１５０μｍ）にアルミニウムを斜め真空蒸着により形成し、蒸着後、隔壁(9)上面に付着したアルミニウムを研磨して除去することにより、隔壁(9)の両側に、互いに分離した駆動電極(11)を形成し、その後、適宜な手段により接続電極(12)を形成した天板(6)を隔壁(9)の上面に接着し、各みぞ(5)の両側の駆動電極(11)を天板(6)の対応する接続電極(12)に電気的に接続する。ヘッド本体(4)に対する天板(6)の接着層の厚さは、１μｍ以下である。ノズル板(7)に形成されたノズル(10)の吐出側の内径は２０μｍである。ノズル板(7)を構成するポリイミドフィルムに撥水膜を塗布した後、エキシマレーザでスルーホールを形成することにより、ノズル(10)を形成する。ノズル(10)のピッチは、加圧室(I)のピッチと同じ１８０ｄｐｉである。
【００６６】
次に、図４〜図１１を参照して、制御装置(3)の動作すなわちインク吐出制御方法の１例について説明する。
【００６７】
図４は、図１２と同様、インクを吐出するときのインクジェットヘッド(2)における隔壁(9)およびインク加圧室(I)の状態変化を示している。この場合も、従来例と同様、加圧室(I)はＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けられている。図４において、各グループの加圧室を表す符号「IA」、「IB」、「IC」の後の数字「1」、「2」、「3」、………は、各グループの加圧室の番号を表している。各グループの加圧室は符号(IA)(IB)(IC)で総称し、区別する必要があるときは、「IA」、「IB」、「IC」の後に、番号を表す数字を付けることにする。
【００６８】
この例では、従来のように単滴吐出制御期間を駆動周期とするのではなく、図５あるいは図６に示すように、単滴吐出制御期間ｔの最大階調数分に相当する最大液滴吐出期間を駆動周期Ｔとし、各駆動周期Ｔごとに、１組のグループの所定の加圧室(I)から印字データの階調数分の液滴を吐出するようになっている。印字データの階調は、従来例と同様、０〜７の８階調であり、最大階調数は７である。図５および図６において、C1、C2、C3、C4、C5、C6およびC7は、各駆動周期における単滴吐出制御期間ｔの番号を表している。
【００６９】
また、この場合も、駆動周期Ｔごとに、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ、………の順に各グループの加圧室(I)から繰り返しインクが吐出される。つまり、連続する駆動周期Ｔにおいて、各駆動周期について１組のグループのみをその駆動周期にインクの吐出を行う吐出対象グループとするとともに、各駆動周期ごとに各組のグループを順に吐出対象グループとする。そして、各駆動周期Ｔごとに、吐出対象グループのうちの所定の加圧室(I)を、その駆動周期にインクを吐出する吐出対象インク加圧室とする。なお、各駆動周期において、吐出対象グループ以外の２組のグループを非吐出対象グループといい、吐出対象グループのうち、吐出対象インク加圧室以外のインク加圧室(I)を非吐出対象インク加圧室という。また、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔについて、階調数により、インクを吐出する階調数分の吐出期間と、インクを吐出しない残りの非吐出期間とが予め定められ、各駆動周期Ｔごとに、吐出対象インク加圧室について、吐出期間である単滴吐出制御期間ｔにインクを吐出し、非吐出期間である単滴吐出制御期間ｔにはインクを吐出しないようになっている。なお、このように、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔについて、階調数によってどの単滴吐出制御期間ｔを吐出期間としてどの期間を非吐出期間とするかを予め定めたものを、吐出制御パターンと呼ぶことにする。
【００７０】
図５は、階調数ごとに予め定められた吐出制御パターンの１例を示している。
【００７１】
図５において、階調数が１の場合、第１単滴吐出制御期間C1が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が２の場合、第２および第３単滴吐出制御期間C2、C3が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が３の場合、第３、第４および第５単滴吐出制御期間C3、C4、C5が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が４の場合、第３、第４、第５および第６単滴吐出制御期間C3、C4、C5およびC6が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が５の場合、第３、第４、第５、第６および第７単滴吐出制御期間C3、C4、C5、C6およびC7が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が６の場合、第２、第３、第４、第５、第６および第７単滴吐出制御期間C1、C2、C3、C4、C5、C6およびC7が吐出期間で、他は非吐出期間である。階調数が７の場合、７つの単滴吐出制御期間C1〜C7全てが吐出期間である。
【００７２】
図６は、駆動周期Ｔの７つの単滴吐出制御期間ｔにおける、吐出対象インク加圧室に印加する駆動パルス、それに隣接する非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルス、および吐出対象インク加圧室とその両側の非対象グループのインク加圧室との間の電位差を示している。なお、図６は、階調数が５の場合を示している。
【００７３】
図４は、Ｂグループが吐出対象グループとなっており、Ｂグループの駆動対象加圧室(IB1)(IB2)(IB3)のうち、第２および第３加圧室(IB2)(IB3)が吐出期間で、第１加圧室(IB1)が非吐出期間である状態を示している。また、図７は、吐出期間であるＢグループ第２および第３加圧室(IB2)(IB3)に印加される駆動パルス、これらに隣接する非吐出対象グループである加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB2)(IB3)とそれらの両側の加圧室(IA)(IC)との間の電位差を示し、図８は、非吐出期間であるＢグループ第１加圧室(IB1)に印加される駆動パルス、これらに隣接する非吐出対象グループである加圧室(IA)(IC)に印加される駆動パルス、および加圧室(IB1)とその両側の加圧室(IA)(IC)との間の電位差を示している。
【００７４】
インクジェットヘッド(2)におけるインクの吐出原理は、従来例と同様であるが、加圧室(I)に印加する駆動パルスが従来例の場合と異なっている。
【００７５】
次に、図７および図８を参照して、加圧室(I)に印加する駆動パルスと、それによるインクの吐出動作について説明する。
【００７６】
図７に示すように、吐出期間である加圧室(IB2)(IB3)には、単滴吐出制御期間ｔの最初に、第１駆動パルスP1が印加され、その後に、その両側にある非吐出グループの加圧室(IA)(IB)に第３駆動パルスP3が印加される。第１および第３駆動パルスP1、P3は、従来例のものと同様であり、第１駆動パルスP1の立ち下がりと、第３駆動パルスP3の立ち上がりは、同時である。また、第３駆動パルスP3のパルス幅τ3は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1の２倍である。そして、これにより、従来例の場合と同様に、加圧室(IB2)(IB3)から１滴のインクが吐出される。
【００７７】
図８に示すように、非吐出期間である加圧室(IB1)には、第２駆動パルスP2が印加され、その両側にある非吐出グループの加圧室(IA)(IB)には、第３駆動パルスP3が印加される。第２駆動パルスP2と第３駆動パルスP3は、パルス幅τ2、τ3が互いに等しく、位相が互いに少しずれている。このため、位相がずれた部分で、加圧室(IB1)と加圧室(IA)(IC)との間に電位差が生じるが、その時間が短いため、インクの吐出は行われない。
【００７８】
上記の制御装置(3)において、階調数ごとの吐出制御パターン、単滴吐出制御期間ｔの周期、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1等は、駆動周期Ｔ中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、定められる。また、吐出制御パターンを定める際に、駆動周期Ｔ中に吐出される最後発の液滴が記録媒体に着弾する時間が階調数によらずにほぼ同時となるように、階調数ごとに、最後発の液滴を吐出する吐出期間を予め定めておくのが望ましい。
【００７９】
上記のようなインク吐出装置では、個々の液滴の吐出速度は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1によって制御することが可能である。
【００８０】
図９は、第１駆動パルスP1のパルス幅τ1と、一定の吐出速度を得る電圧値との関係を実験により求めた結果を示すグラフであり、横軸はパルス幅τ1を、縦軸は電圧値を表している。第１駆動パルスP1の電圧値が一定であるとすれば、図９のグラフにおいて電圧値の低い部分の方が吐出速度が大きいことになる。図９に示すような関係を利用して、たとえば、吐出速度が速すぎる場合は、吐出速度の小さいパルス幅を選択し、逆に吐出速度が遅すぎる場合は、吐出速度の大きいパルス幅を選択することにより、個々の液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８１】
図１０は、液滴の連続吐出周期すなわち単滴吐出制御期間ｔの周期と、液滴の吐出速度との関係を実験により求めた結果を示すグラフであり、横軸は図６の吐出期間あるいは図７における第３駆動パルスP3の立ち下がりから次の第１駆動パルスP1の立ち上がりまでの休止時間を、縦軸は液滴の吐出速度を表している。図１０より、休止時間によって吐出速度が周期的に変化していることがわかる。休止時間を変えると、単滴吐出制御期間(T)の周期が変わる。したがって、連続する液滴の吐出周期すなわち単滴吐出制御期間ｔの周期を変えることにより、液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８２】
上記の結果より、第１駆動パルスP1のパルス幅あるいは単滴吐出制御期間ｔの周期を変えることにより、液滴の吐出速度を制御することが可能である。
【００８３】
さらに、図５に示すような吐出制御パターンを用いて、階調数ごとに液滴の吐出タイミングを変えることにより、記録媒体に対する液滴の着弾位置を制御して、着弾位置のずれを小さくすることが可能である。
【００８４】
図１１は、従来の吐出制御方法と上記の実施形態における吐出制御方法について、階調数に対する液滴の着弾位置のずれを比較した実験結果を示すグラフであり、横軸は階調数すなわち吐出液滴数を、縦軸は液滴の着弾位置ずれを表している。また、破線は、単滴吐出制御期間ｔを駆動周期とし、階調数分の液滴を連続して吐出する従来の吐出制御方法による結果を、実線は、吐出制御パターンを用いて、階調数ごとに吐出タイミングを変えた上記の実施形態における吐出制御方法による結果を示している。図１１より、従来の吐出制御方法では、階調数によって液滴の着弾位置にかなり大きなずれが生じているが、上記の実施形態における吐出制御方法によれば、階調数による液滴の着弾位置のずれを小さくできることがわかる。
【００８５】
また、上記の実施形態における吐出制御方法によれば、図８に示すように、非吐出期間である吐出対象加圧室(IB1)に印加する第２駆動パルスP2のパルス幅τ2と、その両側の非吐出対象グループの加圧室(IA1)(IC1)に印加する第３駆動パルスP3の周期τ3とを互いに等しくし、かつ第２および第３駆動パルスP2、P3の位相を互いに少し異ならせているので、次に説明するように、加圧室(I)の間の発熱量の差を小さくして、加圧室(I)の間に温度差生じることによる不具合を解消することができる。
【００８６】
マルチドロップ方式の吐出制御においては、圧電材料よりなる加圧室(I)間の隔壁(9)を高周波数で変形させるため、ヒステリシス損による発熱が無視できない。とくに、前記の従来の吐出制御方法では、前記のように、吐出対象グループであっても、吐出を行わない加圧室(I)については、隔壁(9)に変形が生じないので、最大階調数分の吐出を繰り返す加圧室(I)と、吐出を行わない加圧室(I)との間の発熱量の差が大きく、これらの間に大きな温度差が生じる。とくに粘度等のインクの特性は温度によって変化し、加圧室(I)の間の温度差は、インクの吐出速度、吐出体積のばらつき等の不具合の原因となる。これに対し、上記の実施形態における吐出制御方法では、第２駆動パルスP2と第３駆動パルスP3の位相が少しずれていることにより、図８について前に説明したように、非吐出期間である吐出対象加圧室(IB1)の両側の隔壁(9)が変形し、ヒステリシス損による発熱が生じる。したがって、最大階調数分の吐出を繰り返す加圧室(I)と、吐出を行わない加圧室(I)との間の発熱量の差が小さく、これらの間の温度差も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示すインク吐出装置の構成図である。
【図２】図２は、インクジェットヘッドの１例を示す垂直断面図である。
【図３】図３は、図２のIII線の断面図である。
【図４】図４は、インク吐出時のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図５】図５は、階調数ごとに定めた吐出制御パターンの１例を示す説明図である。
【図６】図６は、１駆動周期における駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図７】図７は、吐出期間である吐出対象インク加圧室とその両側の非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図８】図８は、非吐出期間である吐出対象インク加圧室とその両側の非吐出対象グループのインク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差の１例を示す説明図である。
【図９】図９は、第１駆動パルスのパルス幅と、一定の吐出速度を得る電圧値との関係を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、液滴の連続吐出周期と、液滴の吐出速度との関係を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、従来の吐出制御方法と本発明の実施形態における吐出制御方法について、階調数に対する液滴の着弾位置のずれを比較した実験結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、従来のインク吐出制御方法におけるインク吐出時のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図１３】図１３は、従来のインク吐出制御方法において、インク吐出時に各インク加圧室に印加する駆動パルスおよび隔壁の電位差を示す説明図である。
【図１４】図１４は、従来のインク吐出制御方法における吐出液滴数による吐出速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
(2) インクジェットヘッド
(3) 制御装置
(9) 隔壁
(I) インク加圧室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink discharge control method and an ink discharge apparatus in an ink jet printer or the like, and more specifically, using a shear mode type ink jet head that generates ink discharge pressure by an electrostrictive element, ink liquid for the number of gradations. The present invention relates to a multi-drop ink discharge control method and an ink discharge apparatus that form one pixel (dot) by discharging a droplet.
[0002]
[Prior art]
The ink jet printer performs two or more multi-values on the image to be printed, and the recording paper by each ink discharge nozzle of the ink-jet head based on the dot ON / OFF signal obtained as a result of the multi-value The dot formation on the recording medium is controlled.
[0003]
An ink jet printer is provided with an ink discharge device for discharging ink onto a recording medium.
[0004]
The ink ejection method in the ink ejection device is basically based on the fact that the pressurized ink is ejected as droplets from the nozzle tip by pressurizing the ink for a very short time in the ink passage leading to the ink ejection nozzle. Due to the difference in the mechanism of pressure applied to the ink, there are methods for generating pressure using the piezoelectric shear strain effect of the electrostrictive element, methods for applying pressure using bubbles generated by heat, etc. Are known.
[0005]
As an ink discharge device that generates an ink pressure using an electrostrictive element, there is a shear mode type device using a piezoelectric material as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-247051.
[0006]
As shown in FIG. 1, the shear mode type ink discharge apparatus includes an inkjet head (2) in which a plurality of ink pressurizing chambers (I) are arranged in parallel, and a plurality of driving pulses for each pressurizing chamber (I). And a discharge control device (3) which is a discharge control means for controlling discharge / non-discharge of ink for each pressure chamber (I) by selectively applying.
[0007]
An example of the inkjet head (2) is shown in FIGS.
[0008]
The head (2) has a rectangular parallelepiped head body (4) made of piezoelectric material. The main body (4) has a large number of grooves (slits) (5) in one direction, leaving only its bottom wall. It is formed at equal intervals. The top plate (6) is fixed to the upper surface of the main body (4) by adhesion, and the upper portion of the groove (5) is closed. The nozzle plate (7) is fixed to the front surface (the left surface in FIG. 2) of the main body (4), and the front portion of the groove (5) is blocked. The rear part of each groove (5) (the right part in FIG. 2) communicates with the common ink chamber (8). A pressurizing chamber (I) separated by a partition wall (9) between the grooves (5) is formed by the groove (5). In addition, an ink discharge nozzle (10) is formed in each nozzle plate (7) corresponding to each pressurizing chamber (I).
[0009]
In each pressurizing chamber (I), a plate-like drive electrode (11) is provided in about the upper half of the partition wall (9) on both sides, and these two drive electrodes (11) are arranged on the rear surface of the top plate (6). Is connected to a connection electrode (12) provided on the substrate. The head (2) is attached to a substrate (not shown) provided with the control device (3), and each connection electrode (12) is connected to the control device (3). As a result, the drive electrodes (11) on both sides of each pressurizing chamber (I) are connected to the control device (3) via the connection electrode (12), and each pressurizing chamber (I) is connected from the control device (3). A drive pulse is individually applied to each other.
[0010]
The piezoelectric material constituting the body (4) is polarized in the vertical direction, and an electric field is generated in a direction perpendicular to the polarization direction by applying a potential difference between the drive electrodes (11) on both sides of the partition wall (9). The partition wall (9) is deformed by the piezoelectric shear strain effect. Due to the deformation of the partition wall (9), a pressure wave is generated in the pressure chamber (I), and ink is ejected from the nozzle (10).
[0011]
The shear mode type ink jet head (2) as described above cannot discharge ink simultaneously from the adjacent pressurizing chamber (I) due to its structure. This is because the adjacent pressure chamber (I) shares the partition wall (9), and crosstalk occurs when ink is simultaneously ejected from the adjacent pressure chamber (I). Therefore, an ink ejection control method for the head (2) that divides the pressurizing chamber (I) into three or more groups and sequentially ejects ink from each group has been proposed.
[0012]
Next, with reference to FIGS. 12 and 13, the ink ejection control operation when the pressurizing chamber (I) is divided into three groups A, B, and C will be described. FIG. 12 shows changes in the state of the partition wall (9) and the pressurizing chambers (IA), (IB), and IC when ink is ejected. FIG. 13 shows the pressurizing chambers (IA), (IB), and (IC) at that time. 2 shows the drive pulse applied to and the potential difference between the drive electrodes (11) in each partition wall (9) generated by the drive pulse, that is, the potential difference between the adjacent pressurizing chambers (IA), (IB), and (IC).
[0013]
In FIG. 12, “A”, “B”, and “C” after the symbol “I” representing the pressurizing chamber represent group names. The pressurizing chambers are collectively referred to by the symbol (I), and when it is necessary to distinguish them, “A”, “B” or “C” representing the group name is added after “I”. FIG. 12 shows only three pressurizing chambers (IA), (IB) and (IC), but each group is composed of a plurality of pressurizing chambers (I) arranged at equal intervals. A plurality of pressurizing chambers (I) are arranged in the order of (IA) (IB) (IC) (IA) (IB) (IC)... From left to right in FIG. Then, ink is repeatedly ejected from the pressure chambers (I) of each group in the order of A, B, C, A, B, C,.
[0014]
12 and 13 show a case where ink is ejected from the pressurization chamber (IB) of the B group. FIG. 13 shows a drive pulse applied to the pressurization chamber (IB), and the pressurization chamber (IA). ) (IC), and the potential difference between the pressurizing chamber (IB) and the pressurizing chamber (IA) (IC) adjacent thereto is shown.
[0015]
In this case, as shown in FIG. 13, the first drive pulse P1 is applied to the pressurizing chamber (IB) at the beginning of the single droplet ejection control period t, which is a period for controlling ejection of one drop of ink, and thereafter. The third drive pulse P3 is applied to the pressurizing chamber (IA) (IC). The fall of the first drive pulse P1 and the rise of the third drive pulse P3 are simultaneous, and the pulse width (application time) τ3 of the third drive pulse P3 is 2 of the pulse width τ1 of the first drive pulse P1. Is double.
[0016]
If no drive pulse is applied to any of the three pressurizing chambers (IA), (IB), and ICs, the pressurizing chamber (IB) and the adjacent pressurizing chambers (IA) (IC) The potential difference is 0, and as shown in FIG. 12A, the partition wall (9) is in an upright state without deformation, and the ink chamber (IB) is in a normal state (natural state). When the first drive pulse P1 is applied to the pressurizing chamber (IB), a positive potential difference is generated between the pressurizing chamber (IB) and the adjacent pressurizing chamber (IA) (IC). As shown in b), deformation to the pressure chamber (IA) (IC) side adjacent to the partition wall (9) on both sides of the pressure chamber (IB) occurs, and the pressure chamber (IB) becomes expanded. . When the first drive pulse P1 for the pressurization chamber (IB) is eliminated and the third drive pulse P3 is applied to the pressurization chamber (IA) (IC), the pressurization chamber (IB) is adjacent to the pressurization chamber (IB). Since a negative potential difference is generated between IA) and (IC), as shown in FIG. 12 (c), the partition walls (9) on both sides of the pressurizing chamber (IB) are deformed to the pressurizing chamber (IB) side. Occurs, and the pressurizing chamber (IB) is contracted. When the third drive pulse P3 disappears, the potential difference between the pressurizing chamber (IB) and the adjacent pressurizing chamber (IA) (IC) becomes 0, and as shown in FIG. ) Becomes an upright state without deformation, and the ink chamber (IB) returns to the normal state. Then, after the pressurization chamber (IB) is maintained from the normal state to the expanded state and the contracted state for a predetermined time and then returns to the normal state, one drop of ink passes from the pressurization chamber (IB) through the nozzle (10). Is discharged. In this case, the pressure wave due to the inflow of ink from the common ink chamber (8) generated by the expansion of the pressurizing chamber (IB) at the rising edge of the first driving pulse P1, and the ink chamber (at the rising edge of the third driving pulse P3). The ink ejection force is obtained by the pressure wave generated by the rapid contraction of IB) from the expanded state.
[0017]
The ink ejection speed (ejection force) varies depending on the pulse width (application time) τ1 of the driving pulse (first driving pulse P1) when the pressurizing chamber (IB) is in the expanded state. When the pressure wave is equal to the time for one-way propagation in the length direction of the pressurizing chamber (IB) (left-right direction in FIG. 2), the discharge speed becomes maximum. For example, when the length of the pressurizing chamber (IB) is L and the speed of sound in the ink is U, the discharge speed becomes maximum when the pulse width τ1 is (L / U).
[0018]
As described above, when ink is ejected from the pressure chamber (IB) in the B group, the pressure chamber (IA) adjacent to the pressure chamber (IB) that does not eject ink in the B group. Similar to (IC), the third drive pulse P3 is applied. Therefore, the potential difference between the pressurizing chamber (IB) and the adjacent pressurizing chamber (IA) (IC) is 0, and the partition (9) on both sides of the pressurizing chamber (IB) is not deformed, There is no change in the state of the pressurizing chamber (IB). The same applies to the case where ink is ejected from the pressure chambers (IA) (IC) of the A group or the C group.
[0019]
In the above-described ink discharge device, so-called multi-drop ink discharge control is performed in which one pixel is formed by continuously discharging droplets corresponding to the number of gradations of print data from the same pressurizing chamber (I). .
[0020]
Therefore, conventionally, the same operation shown in FIG. 12 and FIG. 13 is performed for the number of gradations for a predetermined pressurizing chamber (I) of a group for ejecting ink with the single droplet ejection control period t shown in FIG. 13 as a driving cycle. It is supposed to repeat. The gradation of the print data is normally 8 gradations of 0 to 7, and when the maximum gradation number is 7, the operations of FIGS. 12 and 13 are repeated 7 times.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
In the multi-drop type ink discharge control as described above, if the ink discharge frequency is increased, depending on the frequency, the influence of the meniscus vibration in the nozzle and the influence of the residual pressure wave in the ink pressurization chamber may cause Discharge tends to be unstable. For this reason, for example, there has been a problem that the ejection speed and volume of the droplets during continuous ejection fluctuate and become non-uniform, resulting in a decrease in print quality.
[0022]
In particular, in the above-described conventional ink ejection apparatus and ink ejection control method, the single droplet ejection control period is used as the driving cycle, and the same driving cycle is repeated for the number of gradations of the print data. As a result, there is a problem that variations in ink ejection speed and displacement of printed dots occur.
[0023]
In order to control the amount of ink droplets by the multi-drop method, it is desirable that a plurality of droplets are combined and integrated at the time when the droplets reach the surface of the recording paper or before that, For this purpose, it is necessary to perform control so that the ejection speed of the subsequent droplets is faster than the ejection speed of the first droplet. Ideally, the discharge speed V of the nth shot _n Is the first discharge speed V ₁ When the discharge cycle (drive cycle) is t and the distance from the ink jet head to the paper surface is L, control may be performed so that the value of the following equation is obtained.
V _n = V ₁ / {1-V ₁ .T. (N-1) / L}
The discharge speed of each droplet can be controlled by the pulse width of the first drive pulse, but the negative pressure generated when the ink pressurization chamber returns from the contracted state to the normal state causes the ink pressurization after ink discharge. It affects the residual vibration of the chamber, and the discharge period of each droplet affects the initial state of the meniscus when the next droplet is discharged. As a result, various parameters affect the discharge speed. Become. Therefore, as in the prior art, the discharge speed from small droplets to large droplets is controlled as described above only by repeating the same drive cycle for the number of gradations of the print data using the single droplet discharge control period as the drive cycle. It is impossible. For this reason, in the conventional method, the ink ejection speed and the position of the print dot vary depending on the number of droplets ejected continuously, that is, the number of gradations.
[0024]
FIG. 14 is a graph showing changes in the ejection speed depending on the number of ejected liquid droplets. The horizontal axis represents the number of ejected liquid droplets, and the vertical axis represents the ejection speed.
[0025]
The ideal ejection speed for the number of droplets of 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 is determined using the above formulas, respectively, 8, 8.31, 8.64, 9, 9. 4, 9.81 and 10.31 (m / s), and when this is plotted, it is as shown by a broken line in FIG. However, in practice, as indicated by the solid line in FIG. 14, the ejection speed of the first droplet that is less affected by the residual vibration of the previous droplet and the subsequent droplet that is more affected by the residual vibration of the previous droplet. Therefore, it is impossible to control the ideal discharge speed.
[0026]
An object of the present invention is to provide an ink ejection control method and an ink ejection apparatus that can solve the above-described problems and can minimize variations in ink ejection speed and print dot position deviation depending on the number of gradations.
[0027]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
An ink ejection control method according to the present invention includes an inkjet head having a plurality of ink pressurizing chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and a plurality of types of drive pulses on both side partition surfaces for each ink pressurization chamber. In an ink discharge apparatus comprising an ejection control means for controlling ejection / non-ejection of ink for each ink pressurization chamber by selectively applying a predetermined ink target pressurization chamber for each drive cycle An ink discharge control method for discharging droplets corresponding to the number of gradations of print data from The ink pressurization chamber is divided into a predetermined number of groups of a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals, and only one set of groups for each drive cycle is included in the drive cycle in successive drive cycles. In addition to a discharge target group for discharging ink, each set of groups is set as a discharge target group in each drive cycle, and a predetermined ink pressurization chamber in the discharge target group is driven in each drive cycle. In an ink ejection control method, which is an ejection target ink pressurizing chamber that ejects ink periodically, The drive cycle is set to the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the number of gradations for ejecting ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle And a remaining non-ejection period in which ink is not ejected in advance, and ink is ejected in the single droplet ejection control period, which is the ejection period, for each ejection cycle in each drive cycle. No ink is ejected during the single droplet ejection control period, which is a non-ejection period Thus, for each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurizing chamber that ejects ink in the ejection target group, and the ink pressurization that does not eject the ink in the ejection target group is performed. The second driving pulse is applied to the chamber, the third driving pulse is applied to the ink pressurizing chambers other than the ejection target group, and the last droplet ejected during the driving cycle lands on the recording medium. The period of the single droplet ejection control period and the pulse width of the first drive pulse in the drive period are determined in advance so that the time is almost the same regardless of the number of gradations. It is characterized by this.
[0028]
For example, the rising edge of the third driving pulse is simultaneous with the falling edge of the first driving pulse. The pulse width (application time) of the second drive pulse and the third drive pulse is the same. The rising edge of the second driving pulse may be simultaneously with the rising edge of the third driving pulse or may be slightly different. .
[0029]
The period of the single droplet discharge control period and the pulse width of the first drive pulse in the drive cycle are determined taking into account, for example, the time during which the pressure wave acting on the ink in the ink pressurizing chamber propagates one way through the ink pressurizing chamber, etc. It is determined .
[0030]
According to the ink ejection control method of the present invention, ink can be ejected sequentially from a plurality of groups of ink pressurizing chambers, and the driving cycle is the maximum corresponding to the maximum number of gradations in the single droplet ejection control period. As a droplet discharge period, for a plurality of single droplet discharge control periods in the driving cycle, a discharge period for the number of gradations for discharging ink and a remaining non-discharge period for not discharging ink are determined in advance according to the number of gradations. In addition, in each drive cycle, in the ejection target ink pressurizing chamber, ink is ejected during the single droplet ejection control period that is the ejection period, and ink is not ejected during the single droplet ejection control period that is the non-ejection period. By doing so, it becomes possible to control the ejection speed to a desired level for each number of gradations, and to minimize variations in ejection speed due to the number of gradations and displacement of ink landing positions, that is, print dot positions. .
[0031]
each For each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurization chamber that ejects ink in the ejection target group, and the ink pressurization chamber that does not eject ink in the ejection target group. The second drive pulse is applied, and the third drive pulse is applied to the ink pressurizing chambers other than the ejection target group. Thus, it is possible to reliably eject ink from the desired ink pressurizing chamber and not eject ink from the desired ink pressurizing chamber. .
[0032]
The period of the single droplet ejection control period in the driving cycle and the first driving pulse are set so that the time when the last droplet ejected in the driving cycle reaches the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. By predetermining the pulse width of the ink, the time for the last droplet ejected during the driving cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations, and the displacement of the ink landing position is minimized. Can be smaller .
[0033]
The ink ejection control method according to the present invention also includes an inkjet head having a plurality of ink pressurization chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and a plurality of types of partition walls on both sides for each ink pressurization chamber. In an ink ejection apparatus having ejection control means for controlling ejection / non-ejection of ink for each ink pressurizing chamber by selectively applying a driving pulse, a predetermined ejection target ink is added for each driving cycle. An ink ejection control method for ejecting droplets corresponding to the number of gradations of print data from a pressure chamber, wherein the ink pressurization chamber has a predetermined number of sets including a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals. Divided into groups, and in a continuous drive cycle, only one set of groups for each drive cycle is set as an ejection target group for ejecting ink in the drive cycle, and each set of groups for each drive cycle In the ink discharge control method, the discharge target group is sequentially set, and a predetermined ink pressurization chamber in the discharge target group is set as a discharge target ink pressurization chamber that discharges ink in the drive cycle for each drive cycle. The cycle is set to the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the number of gradations for discharging ink by the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle And a remaining non-ejection period in which ink is not ejected in advance, and for each drive cycle, the ink is ejected during the single droplet ejection control period, which is the ejection period, for the ejection target ink pressurization chamber, Ink droplets are not ejected during the single droplet ejection control period, which is a non-ejection period, and the first drive pulse is applied to the ink pressurizing chamber that ejects ink in the ejection target group for each single droplet ejection control period. Applied The second drive pulse is applied to the ink pressurization chamber that does not eject ink in the ejection target group, and the third drive pulse is applied to the ink pressurization chamber other than the ejection target group. A discharge period for discharging the last droplet is determined in advance for each number of gradations so that the time for the last discharged droplet to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. It is characterized by .
[0034]
According to the ink ejection control method of the present invention, as described above, it is possible to reliably eject ink from the desired ink pressurizing chamber and not eject ink from the desired ink pressurizing chamber. Speed variation and print dot position shift can be minimized .
[0038]
In multi-drop ink ejection control, in order to express gradation by forming one pixel with multiple droplets, the subsequent droplet collides with the preceding droplet at the moment or before it reaches the paper surface. It is desirable to form a single droplet and land on the paper surface, and it is necessary to adjust the discharge speed so that the discharge speed of the subsequent droplet is higher than that of the previous droplet. In this case, since the last droplet has the latest ejection timing and the fastest ejection speed, it is the last droplet that determines the ejection speed of the combined droplet.
[0039]
Therefore, The time for the last droplet discharged during the driving cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. By setting a discharge period for discharging the last droplet for each number of gradations, the time for the last droplet discharged during the driving cycle to land on the recording medium is independent of the number of gradations. At almost the same time, the deviation of the ink landing position can be minimized.
[0040]
In the above ink ejection control method, for example, in each single droplet ejection control period, the pulse width of the third drive pulse is set to be approximately twice the pulse width of the immediately preceding first drive pulse, and the rising edge of the third drive pulse is It is almost simultaneously with the fall of the immediately preceding first drive pulse.
[0041]
According to this, it is possible to reliably eject ink from the ink pressurizing chamber by changing the ink pressurizing chamber to be ejected during the ejection period between the expanded state and the contracted state.
[0042]
In the above ink ejection control method, for example, the phases of the second drive pulse and the third drive pulse are made different in each single droplet ejection control period.
[0043]
According to this, in the ink pressurizing chamber that does not eject ink in the ejection target group, a pressure wave that does not eject droplets is generated for a short period in which the phase of the second drive pulse and the third drive pulse is shifted. Heat can be generated. Therefore, the difference in the amount of heat generated between the ink pressurizing chamber that continuously ejects ink in the ejection target group and the ink pressurizing chamber that does not eject ink continuously is reduced, and the temperature between these chambers is reduced. Problems caused by the difference can be solved.
[0044]
In the above ink ejection control method, for example, the voltage values of the first, second, and third drive pulses are constant.
[0045]
According to this, in the ejection control means, one common power source can be used for applying the drive pulse, and the cost can be reduced.
[0046]
An ink ejection apparatus according to the present invention includes an inkjet head having a plurality of ink pressurizing chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and a plurality of types of drive pulses on both side partition surfaces for each ink pressurization chamber. Discharge control means for controlling ejection / non-ejection of ink for each ink pressurizing chamber by selectively applying the discharge control means from a predetermined ejection target ink pressurization chamber for each drive cycle. An ink ejection device that ejects droplets for the number of gradations of print data. The ink pressurization chambers are divided into a predetermined number of groups of a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals, and in a continuous drive cycle, only one set of groups for each drive cycle. In addition to the ejection target group that ejects ink during the driving cycle, each set of groups is sequentially set as the ejection target group for each driving cycle, and a predetermined ink addition of the ejection target group is performed for each driving cycle. In the ink ejection apparatus, in which the pressure chamber is an ejection target ink pressurizing chamber that ejects ink in the driving cycle, The drive cycle is the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the gradation that discharges ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle An ejection period of several minutes and a remaining non-ejection period during which ink is not ejected are determined in advance, and the ejection control unit performs single droplet ejection, which is an ejection period, for each ejection target ink pressurizing chamber. Ink is ejected during the control period, and ink is not ejected during the single droplet ejection control period, which is a non-ejection period For each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurizing chamber for ejecting ink in the ejection target group, and the ink in the ejection target group is not ejected. The second driving pulse is applied to the ink pressurizing chamber, the third driving pulse is applied to the ink pressurizing chambers other than the ejection target group, and the last droplet ejected during the driving cycle. The period of the single droplet discharge control period and the pulse width of the first drive pulse in the drive cycle are determined in advance so that the time for the ink to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. It is characterized by this.
[0049]
According to the ink ejection device of the present invention, it is possible to sequentially eject ink from a plurality of groups of ink pressurization chambers, and the driving cycle corresponds to the maximum number of gradations corresponding to the maximum number of gradations in the single droplet ejection control period. For a plurality of single droplet ejection control periods in the drive cycle, the ejection period for the number of gradations for ejecting ink and the remaining non-ejection period for not ejecting ink are predetermined according to the number of gradations. The ejection control means ejects ink during the single droplet ejection control period, which is the ejection period, and ejects ink during the single droplet ejection control period, which is the non-ejection period, for each of the drive cycles. Since no ink is ejected, it is possible to control the ejection speed to a desired level for each number of gradations, and to minimize variations in ejection speed due to the number of gradations and deviations in ink landing positions, that is, print dot positions. Small It is possible.
[0050]
Vomiting Ink that does not eject ink in the ejection target group by applying a first drive pulse to the ink pressurizing chamber that ejects ink in the ejection target group for each single droplet ejection control period. A second drive pulse is applied to the pressurizing chamber, and a third drive pulse is applied to the ink pressurizing chambers other than the ejection target group. As a result, the state of crosstalk to the adjacent ink pressurizing chamber during ink ejection or non-ejection can be made substantially equal. .
[0052]
Driving The period of the single droplet discharge control period in the drive cycle and the first drive pulse are set so that the time when the last droplet discharged in the moving cycle reaches the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. The pulse width of As described above, the time for the last droplet ejected during the driving cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations, and the deviation of the ink landing position can be minimized. .
[0053]
The ink ejection apparatus according to the present invention also includes an inkjet head having a plurality of ink pressurizing chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and a plurality of types of driving on both side partition surfaces for each ink pressurization chamber. Discharge control means for controlling ejection / non-ejection of ink for each ink pressurizing chamber by selectively applying a pulse, and the ejection control means pressurizes a predetermined ejection target ink for each drive cycle. An ink ejection device configured to eject droplets corresponding to the number of gradations of print data from a chamber, wherein the ink pressurizing chamber is a predetermined number of a plurality of ink pressurizing chambers arranged at equal intervals In a continuous drive cycle, only one set of groups for each drive cycle is a discharge target group that discharges ink during the drive cycle, and each set of groups for each drive cycle. In an ink discharge apparatus, which is sequentially set as a discharge target group, and a predetermined ink pressurization chamber of the discharge target group is a discharge target ink pressurization chamber that discharges ink in the drive cycle for each drive cycle. The drive cycle is the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the gradation that discharges ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle An ejection period of several minutes and a remaining non-ejection period during which ink is not ejected are determined in advance, and the ejection control unit performs single droplet ejection, which is an ejection period, for each ejection target ink pressurizing chamber. Ink is ejected during the control period and is not ejected during the single droplet ejection control period, which is a non-ejection period. Ink is ejected from the ejection target group for each single droplet ejection control period. Inn to do A first drive pulse is applied to the pressurization chamber, a second drive pulse is applied to the ink pressurization chamber that does not eject ink in the ejection target group, and the ink pressurization chambers other than the ejection target group are applied. The third driving pulse is applied, and the time for the last droplet ejected during the driving cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. In addition, a discharge period for discharging the last droplet is predetermined. .
[0054]
According to the ink discharge control device of the present invention, as described above, it is possible to reliably discharge ink from the desired ink pressurizing chamber and not to discharge ink from the desired ink pressurizing chamber, and to discharge by gradation. Speed variation and print dot position shift can be minimized .
[0055]
Discharge period for discharging the last droplet for each number of gradations so that the time for the last droplet discharged during the drive cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations Is determined in advance, Similarly to the above, the time for the last droplet ejected during the driving cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations, and the deviation of the ink landing position can be minimized.
[0056]
In the above ink ejection apparatus, for example, in each single droplet ejection control period, the pulse width of the third drive pulse is approximately twice the pulse width of the immediately preceding first drive pulse, and the rise of the third drive pulse is It is almost simultaneously with the fall of the immediately preceding first drive pulse.
[0057]
According to this, as described above, it is possible to discharge ink most efficiently from the discharge target ink pressurizing chamber during the discharge period, and at the same time, it is possible to cancel residual vibration most efficiently.
[0058]
In the above ink ejection apparatus, for example, the phase of the second drive pulse and the third drive pulse are different in each single droplet ejection control period.
[0059]
According to this, as described above, the difference in the amount of heat generated between the ink pressurization chamber that continuously ejects ink in the ejection target group and the ink pressurization chamber that does not continuously eject ink is reduced. The problem caused by the temperature difference between them can be solved.
[0060]
In the above ink ejection device, for example, the voltage values of the first, second and third drive pulses are constant.
[0061]
According to this, as described above, in the ejection control means, one common power source can be used for applying the driving pulse, and the cost can be reduced.
[0062]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0063]
The overall configuration of the ink ejection device is the same as that of FIG. 1 already described, and the operation of the ejection control device (3) is different from the conventional example. The configuration of the inkjet head (2) is also the same as that of FIGS. 2 and 3 already described.
[0064]
One specific example of the inkjet head (2) is as follows.
[0065]
The height of each ink pressurizing chamber (I) is 300 μm, the width (left and right width in FIG. 3) is 71 μm, the length (left and right length in FIG. 2) is 1 mm, the width of the partition wall (9) is 70 μm, and the pressurizing chamber. The pitch of (I) is 180 dpi. After forming the groove (5) constituting the pressurizing chamber (I) in the head body (4) and forming the partition wall (9), aluminum is slanted on the upper half (height 150 μm) of the partition wall (9). Formed by vacuum deposition, and after deposition, the aluminum adhering to the upper surface of the partition wall (9) is polished and removed, thereby forming drive electrodes (11) separated from each other on both sides of the partition wall (9), and then appropriately Glue the top plate (6) on which the connection electrode (12) is formed to the upper surface of the partition wall (9) by any means, and connect the drive electrodes (11) on both sides of each groove (5) to the corresponding connection of the top plate (6). It is electrically connected to the electrode (12). The thickness of the adhesive layer of the top plate (6) to the head body (4) is 1 μm or less. An inner diameter of the discharge side of the nozzle (10) formed on the nozzle plate (7) is 20 μm. After applying a water repellent film to the polyimide film constituting the nozzle plate (7), the nozzle (10) is formed by forming a through hole with an excimer laser. The pitch of the nozzle (10) is 180 dpi which is the same as the pitch of the pressurizing chamber (I).
[0066]
Next, an example of the operation of the control device (3), that is, an ink discharge control method will be described with reference to FIGS.
[0067]
FIG. 4 shows changes in the state of the partition wall (9) and the ink pressurizing chamber (I) in the inkjet head (2) when ink is ejected, as in FIG. Also in this case, the pressurizing chamber (I) is divided into three groups A, B, and C as in the conventional example. In FIG. 4, the numbers “1”, “2”, “3”,... After the symbols “IA”, “IB”, “IC” representing the pressure chambers of each group indicate the pressure of each group. Represents the room number. The pressurization chambers of each group are collectively referred to by the symbols (IA), (IB), and (IC). When it is necessary to distinguish between them, add a number that represents the number after “IA”, “IB”, and “IC”. To.
[0068]
In this example, the single droplet discharge control period is not set as the driving cycle as in the prior art, but the maximum droplet corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period t as shown in FIG. 5 or FIG. The ejection period is a driving cycle T, and droplets corresponding to the number of gradations of print data are ejected from a set of predetermined pressurizing chambers (I) for each driving cycle T. As in the conventional example, the gradation of the print data is 8 gradations of 0 to 7, and the maximum number of gradations is 7. 5 and 6, C1, C2, C3, C4, C5, C6, and C7 represent the numbers of the single droplet discharge control period t in each driving cycle.
[0069]
Also in this case, ink is repeatedly ejected from the pressure chambers (I) of each group in the order of A, B, C, A, B, C,. That is, in a continuous drive cycle T, only one set of groups for each drive cycle is set as a discharge target group for discharging ink in the drive cycle, and each set of groups is sequentially set as a discharge target group for each drive cycle. To do. Then, for each driving cycle T, a predetermined pressurizing chamber (I) in the ejection target group is set as an ejection target ink pressurizing chamber that ejects ink in the driving cycle. In each driving cycle, two groups other than the ejection target group are referred to as non-ejection target groups, and among the ejection target groups, ink pressurization chambers (I) other than the ejection target ink pressurization chambers are designated as non-ejection target inks. It is called a pressure chamber. Further, for the seven single droplet ejection control periods t of the drive cycle T, the ejection period for the number of gradations for ejecting ink and the remaining non-ejection period for not ejecting ink are determined in advance according to the number of gradations. At each driving cycle T, the ink to be ejected is ejected during the single droplet ejection control period t, which is the ejection period, and is not ejected during the single droplet ejection control period t, which is the non-ejection period. ing. As described above, for the seven single droplet discharge control periods t of the driving cycle T, the predetermined single droplet discharge control period t and the non-discharge period are determined according to the number of gradations. This is called a discharge control pattern.
[0070]
FIG. 5 shows an example of a discharge control pattern predetermined for each number of gradations.
[0071]
In FIG. 5, when the number of gradations is 1, the first single droplet discharge control period C1 is the discharge period, and the other is the non-discharge period. When the number of gradations is 2, the second and third single droplet ejection control periods C2 and C3 are ejection periods, and the others are non-ejection periods. When the number of gradations is 3, the third, fourth, and fifth single droplet discharge control periods C3, C4, and C5 are discharge periods, and the others are non-discharge periods. When the number of gradations is 4, the third, fourth, fifth, and sixth single droplet ejection control periods C3, C4, C5, and C6 are ejection periods, and the others are non-ejection periods. When the number of gradations is 5, the third, fourth, fifth, sixth and seventh single droplet ejection control periods C3, C4, C5, C6 and C7 are ejection periods, and the others are non-ejection periods. When the number of gradations is 6, the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh single droplet discharge control periods C1, C2, C3, C4, C5, C6 and C7 are the discharge periods. It is a non-ejection period. When the number of gradations is 7, all seven single droplet discharge control periods C1 to C7 are discharge periods.
[0072]
FIG. 6 shows a drive pulse applied to the ejection target ink pressurization chamber, a drive pulse applied to the ink pressurization chamber of the non-ejection target group adjacent thereto, and ejection in the seven single droplet ejection control periods t of the drive cycle T. The potential difference between the target ink pressurization chamber and the non-target group ink pressurization chambers on both sides thereof is shown. FIG. 6 shows a case where the number of gradations is 5.
[0073]
In FIG. 4, the B group is a discharge target group, and the second and third pressurization chambers (IB2) (IB3) are driven among the pressurization chambers (IB1), (IB2), and (IB3) of the B group. In the discharge period, the first pressurizing chamber (IB1) is in a non-discharge period. FIG. 7 shows the drive pulses applied to the B group second and third pressurization chambers (IB2) (IB3) during the discharge period, and the pressurization chamber (IA) (non-ejection target group adjacent to these). FIG. 8 shows a non-ejection period. FIG. 8 shows a driving pulse applied to the IC) and a potential difference between the pressurizing chambers (IB2) (IB3) and the pressurizing chambers (IA) (IC) on both sides thereof. Drive pulse applied to the B group first pressurization chamber (IB1), drive pulse applied to the pressurization chamber (IA) (IC), which is a non-ejection target group adjacent thereto, and the pressurization chamber (IB1) And the pressure difference between the pressure chambers (IA) and (IC) on both sides thereof.
[0074]
The principle of ink ejection in the inkjet head (2) is the same as in the conventional example, but the drive pulse applied to the pressurizing chamber (I) is different from that in the conventional example.
[0075]
Next, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the drive pulse applied to the pressurizing chamber (I) and the ink ejection operation by the drive pulse will be described.
[0076]
As shown in FIG. 7, the first drive pulse P1 is applied to the pressurizing chambers (IB2) and (IB3), which are the discharge periods, at the beginning of the single droplet discharge control period t, and thereafter, the non-drive on both sides of the first drive pulse P1. The third drive pulse P3 is applied to the pressurizing chambers (IA) and (IB) of the discharge group. The first and third drive pulses P1, P3 are the same as those in the conventional example, and the fall of the first drive pulse P1 and the rise of the third drive pulse P3 are simultaneous. The pulse width τ3 of the third drive pulse P3 is twice the pulse width τ1 of the first drive pulse P1. Thereby, one drop of ink is ejected from the pressurizing chambers (IB2) and (IB3) as in the case of the conventional example.
[0077]
As shown in FIG. 8, the second drive pulse P2 is applied to the pressurizing chamber (IB1) that is in the non-ejection period, and the non-ejection group pressurizing chambers (IA) and (IB) on both sides thereof are A third drive pulse P3 is applied. The second drive pulse P2 and the third drive pulse P3 have the same pulse widths τ2 and τ3 and are slightly out of phase with each other. For this reason, a potential difference is generated between the pressurizing chamber (IB1) and the pressurizing chamber (IA) (IC) at a portion out of phase, but since the time is short, ink is not ejected.
[0078]
In the control device (3), the ejection control pattern for each number of gradations, the period of the single droplet ejection control period t, the pulse width τ1 of the first driving pulse P1, etc. are the last ones ejected during the driving period T. The time for the droplets to land on the recording medium is determined to be almost the same regardless of the number of gradations. Further, when determining the discharge control pattern, the time for the last droplet discharged during the driving cycle T to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. It is desirable that a discharge period for discharging the last droplet is determined in advance.
[0079]
In the ink ejection apparatus as described above, the ejection speed of each droplet can be controlled by the pulse width τ1 of the first drive pulse P1.
[0080]
FIG. 9 is a graph showing the results of experiments to determine the relationship between the pulse width τ1 of the first drive pulse P1 and the voltage value for obtaining a constant ejection speed. The horizontal axis represents the pulse width τ1, and the vertical axis represents the voltage. Represents a value. Assuming that the voltage value of the first drive pulse P1 is constant, in the graph of FIG. 9, the portion having a lower voltage value has a higher ejection speed. Using the relationship shown in FIG. 9, for example, if the discharge speed is too fast, select a pulse width with a low discharge speed, and conversely if the discharge speed is too slow, select a pulse width with a high discharge speed. By doing so, it is possible to control the ejection speed of individual droplets.
[0081]
FIG. 10 is a graph showing a result of an experiment to determine the relationship between the droplet continuous discharge cycle, that is, the cycle of the single droplet discharge control period t, and the droplet discharge speed, and the horizontal axis represents the discharge period of FIG. In FIG. 7, the quiescent time from the fall of the third drive pulse P3 to the rise of the next first drive pulse P1 is shown, and the vertical axis represents the droplet ejection speed. From FIG. 10, it can be seen that the discharge speed periodically changes depending on the pause time. When the pause time is changed, the cycle of the single droplet discharge control period (T) changes. Therefore, it is possible to control the droplet discharge speed by changing the continuous droplet discharge cycle, that is, the cycle of the single droplet discharge control period t.
[0082]
From the above results, it is possible to control the droplet discharge speed by changing the pulse width of the first drive pulse P1 or the period of the single droplet discharge control period t.
[0083]
Further, by using the discharge control pattern as shown in FIG. 5 and changing the droplet discharge timing for each number of gradations, the landing position of the droplet with respect to the recording medium is controlled to reduce the deviation of the landing position. It is possible.
[0084]
FIG. 11 is a graph showing experimental results comparing the deviation of the landing position of a droplet with respect to the number of gradations in the conventional ejection control method and the ejection control method in the above embodiment, and the horizontal axis represents the number of gradations, that is, the ejection. The number of droplets, and the vertical axis represents the landing position deviation of the droplets. A broken line indicates a result obtained by a conventional discharge control method in which a single droplet discharge control period t is used as a driving cycle and droplets corresponding to the number of gradations are continuously discharged. A solid line indicates a gradation using a discharge control pattern. The result by the discharge control method in said embodiment which changed the discharge timing for every number is shown. As shown in FIG. 11, in the conventional discharge control method, the landing position of the droplet is considerably shifted depending on the number of gradations. However, according to the discharge control method in the above embodiment, the landing of the droplets based on the number of gradations. It can be seen that the positional deviation can be reduced.
[0085]
Further, according to the discharge control method in the above embodiment, as shown in FIG. 8, the pulse width τ2 of the second drive pulse P2 applied to the discharge target pressurizing chamber (IB1) in the non-discharge period, and both sides thereof. The period τ3 of the third drive pulse P3 applied to the pressurizing chamber (IA1) (IC1) of the non-ejection target group is made equal to each other, and the phases of the second and third drive pulses P2, P3 are slightly different from each other. Therefore, as will be described below, the difference in the amount of heat generated between the pressurizing chambers (I) can be reduced, and problems caused by temperature differences between the pressurizing chambers (I) can be eliminated. .
[0086]
In the multi-drop type discharge control, the partition wall (9) between the pressurizing chambers (I) made of a piezoelectric material is deformed at a high frequency, so heat generation due to hysteresis loss cannot be ignored. In particular, in the conventional discharge control method, as described above, the partition (9) is not deformed in the pressurizing chamber (I) that does not perform discharge even in the discharge target group. There is a large difference in the amount of heat generated between the pressurizing chamber (I) that repeats the discharge for the logarithm and the pressurizing chamber (I) that does not discharge, and a large temperature difference occurs between them. In particular, ink characteristics such as viscosity change with temperature, and the temperature difference between the pressurizing chambers (I) causes problems such as variations in ink ejection speed and ejection volume. On the other hand, in the ejection control method in the above embodiment, the phase of the second drive pulse P2 and the third drive pulse P3 is slightly shifted, which is a non-ejection period as described above with reference to FIG. The partition walls (9) on both sides of the discharge target pressurizing chamber (IB1) are deformed, and heat is generated due to hysteresis loss. Therefore, the difference in heat generation between the pressurizing chamber (I) that repeats discharge for the maximum number of gradations and the pressurizing chamber (I) that does not perform discharge is small, and the temperature difference between them is also small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ink ejection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a vertical sectional view showing an example of an inkjet head.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the inkjet head during ink ejection.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of an ejection control pattern determined for each number of gradations.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a driving pulse and a potential difference between barrier ribs in one driving cycle.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a drive pulse applied to an ejection target ink pressurization chamber that is an ejection period and an ink pressurization chamber of a non-ejection target group on both sides of the ejection target ink pressurization chamber and a partition wall potential difference;
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a driving pulse applied to an ejection target ink pressurization chamber in a non-ejection period and an ink pressurization chamber of a non-ejection target group on both sides of the ejection target ink and a partition wall potential difference; .
FIG. 9 is a graph showing a result of an experiment on the relationship between the pulse width of the first drive pulse and a voltage value for obtaining a constant ejection speed.
FIG. 10 is a graph showing a result of an experiment for determining the relationship between the continuous discharge period of liquid droplets and the discharge speed of liquid droplets.
FIG. 11 is a graph showing a result of an experiment comparing a deviation of the landing position of a droplet with respect to the number of gradations in a conventional discharge control method and a discharge control method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operation of the inkjet head during ink ejection in a conventional ink ejection control method.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a drive pulse applied to each ink pressurizing chamber and a potential difference between partition walls during ink ejection in a conventional ink ejection control method.
FIG. 14 is a graph showing a change in ejection speed depending on the number of ejected droplets in a conventional ink ejection control method.
[Explanation of symbols]
(2) Inkjet head
(3) Control device
(9) Bulkhead
(I) Ink pressurizing chamber

Claims

An inkjet head having a plurality of ink pressurization chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and each of the ink pressurization chambers by selectively applying a plurality of types of drive pulses to the partition walls on both sides. In an ink ejection apparatus including an ejection control unit that controls ejection / non-ejection of ink for each ink pressurization chamber, the number of gradations of print data from a predetermined ejection target ink pressurization chamber for each drive cycle An ink discharge control method for discharging droplets,
The ink pressurization chamber is divided into a predetermined number of groups of a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals, and only one set of groups for each drive cycle is included in the drive cycle in successive drive cycles. In addition to a discharge target group for discharging ink, each set of groups is set as a discharge target group in each drive cycle, and a predetermined ink pressurization chamber in the discharge target group is driven in each drive cycle. In an ink ejection control method, which is an ejection target ink pressurizing chamber that ejects ink periodically,
The drive cycle is set to the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the number of gradations for ejecting ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle And a remaining non-ejection period in which ink is not ejected in advance, and ink is ejected in the single droplet ejection control period, which is the ejection period, for each ejection cycle in each drive cycle. In the single droplet ejection control period that is a non-ejection period, do not eject ink ,
For each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurization chamber that ejects ink in the ejection target group, and the ink pressurization chamber that does not eject ink in the ejection target group. Applying the second drive pulse, applying the third drive pulse to the ink pressurizing chambers other than the ejection target group,
The period of the single droplet ejection control period in the driving cycle and the first driving pulse are set so that the time when the last droplet ejected in the driving cycle reaches the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. An ink discharge control method characterized by predetermining the pulse width of the ink.

An inkjet head having a plurality of ink pressurization chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and each of the ink pressurization chambers by selectively applying a plurality of types of drive pulses to the partition walls on both sides. In an ink ejection apparatus including an ejection control unit that controls ejection / non-ejection of ink for each ink pressurization chamber, the number of gradations of print data from a predetermined ejection target ink pressurization chamber for each drive cycle An ink discharge control method for discharging droplets,
The ink pressurization chamber is divided into a predetermined number of groups of a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals, and only one set of groups for each drive cycle is included in the drive cycle in successive drive cycles. In addition to a discharge target group for discharging ink, each set of groups is set as a discharge target group in each drive cycle, and a predetermined ink pressurization chamber in the discharge target group is driven in each drive cycle. In an ink ejection control method, which is an ejection target ink pressurizing chamber that ejects ink periodically,
The drive cycle is set to the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the number of gradations for ejecting ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle And a remaining non-ejection period in which ink is not ejected in advance, and ink is ejected in the single droplet ejection control period, which is the ejection period, for each ejection cycle in each drive cycle. In the single droplet ejection control period that is a non-ejection period, do not eject ink ,
For each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurization chamber that ejects ink in the ejection target group, and the ink pressurization chamber that does not eject ink in the ejection target group. Applying the second drive pulse, applying the third drive pulse to the ink pressurizing chambers other than the ejection target group,
Discharge period for discharging the last droplet for each number of gradations so that the time for the last droplet discharged during the drive cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations Is determined in advance .

In each single droplet ejection control period, the pulse width of the third drive pulse is approximately twice the pulse width of the immediately preceding first drive pulse, and the rising edge of the third driving pulse is the falling edge of the immediately preceding first driving pulse. 3. The ink ejection control method according to claim 1, wherein the ink ejection control methods are substantially simultaneous.

The ink discharge control method according to claim 1 , wherein the phase of the second drive pulse and the third drive pulse are made different in each single droplet discharge control period.

First, second and third ink ejection control method of any one of claims 1 to 4, wherein the voltage value of the driving pulse is constant.

An inkjet head having a plurality of ink pressurization chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and each of the ink pressurization chambers by selectively applying a plurality of types of drive pulses to the partition walls on both sides. Discharge control means for controlling ink discharge / non-discharge for each ink pressurization chamber, and the discharge control means has a number of gradations of print data from a predetermined discharge target ink pressurization chamber for each drive cycle. an ink ejection apparatus that ejects liquid droplets,
The ink pressurization chambers are divided into a predetermined number of groups of a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals, and in a continuous drive cycle, only one set for each drive cycle is the drive cycle. In addition, each set of groups is sequentially set as a discharge target group for each drive cycle, and a predetermined ink pressurization chamber of the discharge target group is set for each drive cycle. In the ink discharge apparatus which is the discharge target ink pressurizing chamber that discharges ink in the driving cycle,
The drive cycle is the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the gradation that discharges ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle A discharge period of several minutes and a remaining non-discharge period in which ink is not discharged are determined in advance.
The ejection control means ejects ink in the single droplet ejection control period, which is the ejection period, and does not eject ink in the single droplet ejection control period, which is the non-ejection period, for each of the drive cycles. For each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurizing chamber that ejects ink in the ejection target group, and the ink in the ejection target group is ejected. A second driving pulse is applied to an ink pressurizing chamber that is not ejected, and a third driving pulse is applied to an ink pressurizing chamber other than the ejection target group;
The period of the single droplet ejection control period in the driving cycle and the first driving pulse are set so that the time when the last droplet ejected in the driving cycle reaches the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations. An ink discharge apparatus characterized in that the pulse width of the ink is predetermined.

An inkjet head having a plurality of ink pressurization chambers arranged in parallel via partition walls made of piezoelectric members, and each of the ink pressurization chambers by selectively applying a plurality of types of drive pulses to the partition walls on both sides. Discharge control means for controlling ink discharge / non-discharge for each ink pressurization chamber, and the discharge control means has a number of gradations of print data from a predetermined discharge target ink pressurization chamber for each drive cycle. An ink ejection device configured to eject droplets,
The ink pressurization chambers are divided into a predetermined number of groups of a plurality of ink pressurization chambers arranged at equal intervals, and in a continuous drive cycle, only one set for each drive cycle is the drive cycle. In addition, each set of groups is sequentially set as a discharge target group for each drive cycle, and a predetermined ink pressurization chamber of the discharge target group is set for each drive cycle. In the ink discharge apparatus which is the discharge target ink pressurizing chamber that discharges ink in the driving cycle,
The drive cycle is the maximum droplet discharge period corresponding to the maximum number of gradations of the single droplet discharge control period, and the gradation that discharges ink according to the number of gradations for a plurality of single droplet discharge control periods in the drive cycle A discharge period of several minutes and a remaining non-discharge period in which ink is not discharged are determined in advance.
The ejection control means ejects ink in the single droplet ejection control period, which is the ejection period, and does not eject ink in the single droplet ejection control period, which is the non-ejection period, for each of the drive cycles. For each single droplet ejection control period, the first drive pulse is applied to the ink pressurizing chamber that ejects ink in the ejection target group, and the ink in the ejection target group is ejected. A second driving pulse is applied to an ink pressurizing chamber that is not ejected, and a third driving pulse is applied to an ink pressurizing chamber other than the ejection target group;
Discharge period for discharging the last droplet for each number of gradations so that the time for the last droplet discharged during the drive cycle to land on the recording medium is almost the same regardless of the number of gradations Is determined in advance .

In each single droplet ejection control period, the pulse width of the third drive pulse is approximately twice the pulse width of the immediately preceding first drive pulse, and the rise of the third drive pulse is the fall of the immediately preceding first drive pulse. The ink ejection device according to claim 6 , wherein the ink ejection device is substantially simultaneously with the ink ejection device.

9. The ink ejection apparatus according to claim 6 , wherein the phase of the second drive pulse and the third drive pulse are different in each single droplet ejection control period.

The ink discharge apparatus according to any one of claims 6 to 9 , wherein voltage values of the first, second, and third drive pulses are constant.