JP3663999B2 - Ink-jet printhead drive method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一ノズルから異なる大きさのインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
同一のノズルから異なる重量のインク滴を吐出させて面積階調記録を可能とする技術は、例えば、特開平11−20165号公報に記載されているように、1つの記録周期内に2つの吐出パルスを持つ素子駆動信号を用意し、第1または第2の駆動パルス、あるいは両方のパルスの選択により、単一パルス選択による小径のインク滴の吐出、両パルス選択による大径のインク滴の吐出、パルス未選択による吐出なし、という3値以上の多値化を行うものがある。かかる技術では、第1パルスの吐出信号終了から第2パルスの吐出信号開始までのタイミングに対し、ノズル先端のインク界面(メニスカス)の挙動を考慮した設計を行うことにより、第1、第2パルス単独でインク吐出をおこなった場合の総和より両パルス同時選択で吐出した場合のインク吐出量を大きくすることができ、記録ドット径の可変範囲拡大を実現している。
【0003】
より詳細には、前記圧力発生素子の駆動信号は前記複数のノズルから第1のインク滴を吐出させるための第1の駆動パルスと、第2のインク滴を吐出させるための第2の駆動パルスとから構成され、前記両パルスはそれぞれ、前記圧力発生室を膨張させることにより前記ノズル先端のインク界面(メニスカス)を前記ノズル内側に引き込むためのパルスP1と、メニスカスが引き込まれた状態で前記圧力発生室を急激に収縮させることにより前記ノズルからインク滴を形成し吐出させるためのパルスP2と、インク滴吐出後前記P1、P2によって発振されたメニスカスの固有振動(前記圧力発生室内のインクのヘルムホルツ共振による周期Tcの固有振動)と逆位相でメニスカスを動かすことにより前記固有振動を制振するためのパルスP3を少なくとも有しており、前記第1、第2パルスはその始まりと終わりが等しい中間電位に設定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように第1および第2パルスの、終了および開始の電位が同一値である関係上第1ドット吐出後のメニスカス残留振動抑制のために必要十分な電位差や第2ドットを吐出するに際してのメニスカスの予備振動を十分に行わせる電位差を個別的に設定しようとしても中間電位で規制されてしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを目的としてなされ、駆動信号形成の自由度を高めることができる駆動方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口からインク滴を吐出させる為のインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、前記複数のノズルから第1のインク滴を吐出させるための第1の駆動パルスと、第2のインク滴を吐出させるための第2の駆動パルスを含んでなる駆動信号において、前記第1パルス、第2パルスの接続部にゆるやかな電位変化過程(タイミング調整信号)を設けることにより、前記第1パルスの実質的な終了電位と前記第2パルスの実質的な開始電位とを独立させることを要旨としている。
【0006】
本発明は、上記P1、P2、P3といったメニスカス制御のためのパルス以外に、メニスカスの運動を意図しないゆるやかな充放電パルスを設けることにより、従来前記中間電位によって拘束されていた印加パルスの開始電位、終了電位の制御を一部ではあるが可能にするものである。
【0007】
前記インクジェット記録ヘッドにおいては、インク滴吐出に際して、前記圧力発生室に急激に圧力を発生させることにより、インク通路や圧力発生室の剛性や形状に依存するとみられる流体のヘルムホルツ共振による振動が発生する。この振動が十分に減衰していない状態で次の吐出を行うと、飛行曲がりなどの吐出不良を引き起こすことになる。この振動の減衰時間や、吐出後にノズル内側まで後退したメニスカスが回復するための時間を確保する必要がある。駆動信号について言えば、一記録周期内に2つのパルスを有する前記駆動信号において、前記第1パルスと前記第2パルスの間には必然的にある程度の時間が設けられている。
【0008】
この時間を利用して、ゆるやかな充放電パルスを設けるというのが本発明の要旨であるが、この「ゆるやか」という点が重要である。急激な電位勾配の信号では2つの問題が生じる。1つは、上述したとおりヘルムホルツ共振の振動が発生してしまうことである。この発振を防ぐためには前記タイミング調整信号の時間成分をヘルムホルツ共振の周期:Tc程度以上とするとよい。2つめは、信号による圧力発生室の容積変化に伴い、メニスカスが同調して運動してしまうことである。詳細なメカニズムは後述するが、信号の電位勾配はできるだけゆるやかにしたほうが、メニスカスの同調運動を抑えることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
1.プリンタの概略構成
プリンタは、図4に示すように紙送りモータ23によって用紙Pを搬送する機構と、キャリッジモータ24によってキャリッジ31をプラテン26の軸方向に往復動させる機構と、キャリッジ31に搭載された印字ヘッド28を駆動してインクの吐出およびドット形成を行う機構と、これらの紙送りモータ23、キャリッジモータ24、印字ヘッド28および操作パネル32との信号のやり取りを司る制御回路40と、この制御回路40からの信号を受けてピエゾ素子を駆動する駆動信号を生成するピエゾ素子駆動回路50から構成されている。
【0010】
キャリッジ31をプラテン26の軸方向に往復動させる機構は、プラテン26の軸と平行に架設されキャリッジ31を摺動可能に保持する摺動軸34と、キャリッジモータ24との間に無端の駆動ベルト36を張設するプーリ38と、キャリッジ31の原点位置を検出する位置検出センサ39等から構成されている。
【0011】
このキャリッジ31には、黒インク用のカートリッジ71とカラーインク用カートリッジ72が搭載可能である。キャリッジ31の下部の印字ヘッド28には計6個のインク吐出用ヘッド61ないし66が形成されており、キャリッジ31の底部にはこの各色用ヘッドにインクタンクからのインクを導く導入管67(図5参照)が立設されている。キャリッジ31に黒インク、カラーインク用カートリッジ72を上方から装着すると、各カートリッジに設けられた接続孔に導入管67が挿入され、各インクカートリッジから吐出用ヘッド61ないし66へのインクの供給が可能となる。
【0012】
インク吐出用ヘッド61〜66におけるインクジェットノズルNzからのインク吐出は、制御回路40およびピエゾ素子駆動回路50により制御されている。制御回路40の内部構成を図6に示した。図示するように、制御回路40の内部には、コンピュータからの多値階調情報を含む印字データ等を受信するインタフェース(以下I/Fという)43と、各種データの記憶を行うRAM44と、各種データ処理のためのルーチンプログラム等を記憶したROM45と、CPU等からなる制御部46と、発振回路47と、後述の印字ヘッド28の各ピエゾ素子への駆動信号を発生させる駆動信号発生回路48と、ドットパターンデータに展開された印字データおよび駆動信号を、紙送りモータ23、キャリッジモータ24およびピエゾ素子駆動回路50に送信するためのI/F49とを備えている。
【0013】
コンピュータからは、本実施例では、プリンタドライバにより3値化処理がなされた印字データが送られてくるので、制御回路40は、この印字データを受信バッファ44Aに蓄えた後、印字ヘッドのノズルアレイの配置にしたがって一旦出力バッファ44Cにデータを展開し、これをI/F49を会して出力すれば足りる。他方、コンピュータから送信されるデータが、多値化未処理の印字データである場合には、プリンタ22は、制御回路40内で3値化の処理などを行うものとすればよい。この場合、印字データは、I/F43を介して記録装置内部の受信バッファ44Aに蓄えられる。受信バッファ44Aに蓄えられた記録データに対してコマンド解析が行われてから中間バッファ44Bへ送られる。中間バッファ44B内では、制御部46によって中間コードに変換された中間形式としての記録データが保持され、各文字の印字位置、修飾の種類、大きさ、フォントのアドレス等が付加する処理が、制御部46によって実行される。次に、制御部46は、中間バッファ44B内の記録データを解析し、階調情報応じた3値化を行い、ドットパターンデータを出力バッファ44Cに展開し、記憶させる。
【0014】
いずれの場合でも、出力バッファ44Cには、3値化されたドットパターンが展開され、蓄えられることになる。印字ヘッドは、後述するように、各色48個のノズルが備えられているため、ヘッドの1スキャン分に相当するドットパターンデータを出力バッファ44Cに用意した後、このドットパターンデータをI/F49を介して出力する。ドットパターンデータとして展開された印字データは、後述するように、各ノズル毎の階調データとして例えば2ビットで構成されており、「00」はドットなしに、「10」は小ドット形成に、「11」は大ドット形成に、それぞれ対応している。データの構成とドット形成の様子については、後述する。
【0015】
2.インク吐出のメカニズム
インクの吐出およびドット形成を行う機構について説明する。図7はインク吐出用ヘッド28の概略構成を示す説明図、図8は、ピエゾ素子PEの伸縮によりインクの吐出を行う様子を示す模式図である。インクカートリッジ71、72がキャリッジ31に装着されると、図5に示すように毛細管現象を利用してインクカートリッジ内のインクが導入管67を介して吸い出され、キャリッジ31下部に設けられた印字ヘッド28の各色ヘッド61ないし66に導かれる。
【0016】
各色のヘッド61ないし66には、後で説明する通り、各色毎に48個のノズルNzが設けられており、各ノズル毎に圧力発生素子として、電歪素子の一つであって応答性に優れたピエゾ素子PEが配置されている。図8(A)に図示するように、ピエゾ素子PEは、ノズルNzまでインクを導くインク通路68に接する位置に設置されている。ピエゾ素子PEは、周知のように、電圧の印加により結晶構造が歪み、極めて高速に電気−機械エネルギーの変換を行う素子である。本実施例では、ピエゾ素子PEの両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧を印加することにより、図8(B)に示すように、ピエゾ素子PEが電圧の印加時間だけ収縮し、インク通路68の一側壁を変形させる。この結果、インク通路68の容積はピエゾ素子PEの収縮に応じて収縮し、この収縮分に相当するインクが、粒子Ipとなって、ノズルNzの先端から高速に吐出される。このインク粒子Ipがプラテン26に装着された用紙Pに着弾することにより、印刷が行われる。
【0017】
ピエゾ素子を用いたインク滴吐出の原理について、模式図を用いて説明したが、実際のピエゾ素子PEを用いたインク吐出機構の詳細を図7に示した。図7は、記録用ヘッド61ないし66の機械的断面構造の一例を示す断面図である。図示するように、このヘッドは、大きくは、アクチュエータユニット121と流路ユニット122とから構成されている。アクチュエータユニット121は、ピエゾ素子PE、第1の蓋部材130、第2の蓋部材136、スペーサ135等から構成されている。第1の蓋部材130は、厚さ6μm程度のジルコニアの薄板から構成され、その表面に後述する圧力発生室132に対向するようにピエゾ素子PEが固定され、更にその表面にAu等の比較的柔軟な金属の層からなる駆動電極134が形成されている。
【0018】
ここで、ピエゾ素子PEは、第1の蓋部材130とにより、たわみ振動型のアクチュエータを形成している。ピエゾ素子PEは、電荷が付加される収縮して圧力発生室132の容積を縮める方向に変形し、付加された電荷が放電されると伸長して圧力発生室132の容積を元に拡げる方向に変形する。
【0019】
第1の蓋部材130の下部に設けられたスペーサ135は、圧力発生室132を形成するのに適した厚さ、例えば100μmのジルコニアなどのセラミック板に通孔を穿設して構成されており、後述する第2の蓋部材136と第1の蓋部材130により両面を封止されて前述の圧力発生室132を形成している。
【0020】
スペーサ135の他端に固定された第2の蓋部材136は、スペーサ135と同様、ジルコニア等のセラミックを材質として構成されている。この第2の蓋部材136には、圧力発生室132との間でインク流路を構成する二つの連通孔138、139が穿設されている。連通孔138は、後述するインク供給口137と圧力発生室132とを接続するものであり、連通孔139は、ノズル開口Nzと圧力発生室132の他端とを接続するものである。
【0021】
これら各部材130、135、136は、粘土状のセラミックス材料を所定の形状に成形し、これを積層して焼成することにより接着剤を使用することなくアクチュエータユニット121として纏められている。
【0022】
次に流路ユニット122について説明する。流路ユニット122は、インク供給口形成基板140、インク室形成基板143、ノズルプレート145などから構成されている。インク供給口形成基板140は、アクチュエータユニット121の固定基板を兼ねるとともに圧力発生室132側の一端側にインク供給口137が、圧力発生室132の他端側にはノズル開口Nzが、それぞれ設けられている。インク供給口137は、各ノズル共通のインク室141と圧力発生室132などと比べて十分に小さくされ、オリフィスとして機能するよう設計されている。
【0023】
インク室形成基板143は、他方の面をノズルプレート145により封止されて、インク供給口形成基板140と共に、インク室141を形成する部材であり、ノズル開口123と接続するノズル連通孔144が設けられている。インク室141は、図示しないインクタンクからインクが流入するよう、インクカートリッジ71、72に連なる図示しないインク流路に接続されている。
【0024】
これらインク供給口形成基板140、インク室形成基板143、及びノズルプレート145は、各々の間に熱溶着フィルムや接着剤等の接着層146、147により固定されており、全体として流路ユニット122を構成している。
【0025】
この流路ユニット122と前述のアクチュエータユニット121とは、熱溶着フィルムや接着剤等の接着層148により固定されており、記録用の各ヘッド61ないし66を構成している。
【0026】
上記の構成により、ピエゾ素子PEの駆動電極131、134間に電圧を印加して電荷を付加すると、ピエゾ素子PEは、収縮して圧力発生室132の容積は縮小し、逆に電荷を放電すると、ピエゾ素子PEは、伸長して圧力発生室132の容積は増大する。圧力発生室132が膨張すると、圧力発生室132内の圧力は低下して共通のインク室141から圧力発生室132内にインクが流入する。ピエゾ素子PEに電荷を付加すると、圧力発生室132の容積は縮小し、圧力発生室132ないの圧力が短時間に上昇して圧力発生室132内のインクがノズル開口Nzを介して外部に吐出される。このとき、インク滴Ipが外部に吐出される。
【0027】
ところで、このように構成されたインクジェット記録用の印字ヘッド28のノズルNzに至る流路に存在するインクは、圧力発生室132の圧力の変化に伴って、流体として振動現象を起こす。この振動には、少なくとも2種類の固有振動が存在する。ひとつは、インク滴を吐出した後、インク界面であるメニスカスが往復動する比較的長い周期の振動である。これを固有振動(周期Tm)と呼ぶ。もう一つは、圧力発生室132の存在により流体に生じるヘルムホルツ共振と呼ばれる振動であり、固有振動と比べると比較的周期の短い振動(周期Tc)である。
【0028】
3.大小ドットの形成の概略
本実施例のプリンタに備えられた各色48個のノズルNzは、その内径を等しく形成されている。かかるノズルNzを用いて径の異なる2種類のドットを形成することができる。この原理について説明する。
【0029】
図9は、インクが吐出される際のノズルNzの駆動波形と吐出されるインクIpとの関係を模式的に示した説明図である。図9(A)において破線で示した駆動波形が通常のドットを吐出する際の波形である。区間d1において、適当な電圧をピエゾ素子PEに印加すると、圧力発生室132の容積を増大する方向にピエゾ素子PEが変形するため、図9(B)の状態Aに示した通り、メニスカスMeは、ノズルNzの内側にへこんだ状態となる。一方、図9(A)の実線で示す駆動波形を用い、区間d2に示すように適当な電圧を急激に印加すると、図9(B)の状態aで示す通りメニスカスMeは図9(B)の状態Aに比べて大きく内側にへこんだ状態となる。
【0030】
ピエゾ素子PEに印加する適当な電圧のパルス波形によりメニスカスの形状が異なるのは、次の理由による。ピエゾ素子は、印加された電圧のパルス形状に応じて変形し、圧力発生室132の容積が増大する場合、その変化が極めてゆっくりとしたものであれば、圧力発生室132の容積の増大に伴い、インクは共通のインク室141から供給され、メニスカスはほとんど変化しない。一方、ピエゾ素子PEの伸縮が短時間に行われ、圧力発生室132の容積の変化が急激に生じると、インク室141からのインクの供給は、インク供給口137により制限されていることから間に合わず、メニスカスは圧力発生室132の容積の変化により影響を受けることになる。ピエゾ素子PEに印加する電圧の変化が緩やかな場合にはメニスカスの後退は小さく、印加電圧の変化が急激な場合には、メニスカスの後退が大きくなるのは、かかるインク供給のバランスに依存している。
【0031】
メニスカスが後退した状態から、次に、ピエゾ素子に適当な電圧を印加すると(図9(A)区間d3)、先に図8を用いて説明した原理に基づいてインクが吐出される。このとき、メニスカスがあまり内側にへこんでいない状態(図9(B)状態A)からは図9(B)状態B及びCに示すごとく大きなインク滴が吐出され、メニスカスが大きくへこんだ状態(図9(B)状態a)からは図9(B)状態b及びcに示すごとく小さなインク滴が吐出される。
【0032】
印加電圧の変化率は吐出スピードにも影響する。電圧変化、即ち圧力発生室の容積変化が急激な場合、それに伴うメニスカスの運動が速くなり、吐出スピードは上昇する。これは、放電信号によるメニスカスのノズル内への引き込みの場合にも言えることで、この場合、引き込みの反動の影響で吐出スピードは上昇する。
【0033】
図9(A)区間d1、d2の電圧変化率が大きい場合は、インク滴は小さく、速くなる。例えば、図9(A)区間d3の電圧変化率が大きい場合、インク滴は大きく、速くなる。駆動信号の設計においては、この2つの信号の大きさ(電位勾配)のバランスによって、要求される大きさとスピードのインク滴を得る。
【0034】
4.ピエゾ素子駆動回路
本実施例では、駆動波形とドット径との間のこのような関係に基づいて、ドット径の小さい小ドットを形成するための駆動波形と、ドット径の大きな大ドットを形成するための駆動波形の2種類を用意している(図10参照)駆動信号の違いによる大小のインク滴の形成の様子については、駆動信号の生成の詳細と共に後述する。
【0035】
まず、図10に示した波形の駆動信号を生成する構成について説明する。図10に示した駆動信号は、ピエゾ素子駆動回路50により生成される。図11は、このピエゾ素子駆動回路の内部構成を示すブロック図である。図示するように、このピエゾ素子駆動回路50の内部には、制御回路40からの信号を受け取って記憶するメモリ51、このメモリ51の内容を読み出して一時的に保持するラッチ52、このラッチ52の出力と後述するもう一つのラッチ54の出力とを加算する加算器53、ラッチ54の出力をアナログデータに変換するD/A変換機56、変換されたアナログ信号をピエゾ素子PE駆動用の電圧振幅まで増幅する電圧増幅部57、増幅された電圧信号に対応した電流供給を行うための電流増幅部58とから構成されている。ここで、メモリ51は、駆動信号の波形を決める所定のパラメータにより決定される。ピエゾ素子駆動回路50は、図11に示したように、制御回路40から、クロック信号1、2、3、データ信号0ないし3およびリセット信号を受け取る。
【0036】
図12は、上述したピエゾ素子駆動回路50の構成により、駆動信号の波形が決定される様子を示す説明図である。まず、駆動信号の生成に先立って、制御回路40から、駆動信号のスルーレートを示すいくつかのデータ信号とそのデータ信号のアドレス信号とが、クロック信号1に同期して、ピエゾ素子駆動回路50のメモリ51に出力される。データ信号は1ビットしか存在しないが、図13に示すように、クロック信号1を同期信号とするシリアル転送により、データをやり取りする構成となっている。即ち、制御回路40から所定のスルーレートを転送する場合には、まずクロック信号1に同期して複数ビットのデータ信号を出力し、その後、このデータを格納するアドレスをクロック信号2に同期してアドレス信号0ないし3として出力する。メモリ51は、このクロック信号2が出力されたタイミングでアドレス信号を読み取り、受け取ったデータをそのアドレスに書き込む。アドレス信号は0ないし3の合計4ビットの信号なので、最大16種類のスルーレートをメモリ51に記憶することができる。なお、データの最上位のビットは、符号として用いられている。
【0037】
各アドレスA、B、…へのスルーレートの設定が完了した後、アドレスBがアドレス信号0ないし3に出力されると、最初のクロック信号2により、このアドレスBに対応したスルーレートが第1のラッチ52により保持される。この状態で、次にクロック信号3が出力されると、第2のラッチ54の出力に第1のラッチ52の出力が加算された値が、第2のラッチ54に保持される。即ち、図12に示したように、一旦アドレス信号に対応したスルーレートが選択されると、その後、クロック信号3を受ける度に、第2のラッチ54の出力は、そのスルーレートに従って増減する。アドレスBに格納されたスルーレートは、単位時間ΔTあたり電圧ΔV1だけ電圧を上昇することに対応した値となっている。なお、増加か減少かは、各アドレスに格納されたデータの符号により決定される。
【0038】
図12に示した例では、アドレスAには、スルーレートとして値0、即ち電圧を維持する場合の値が格納されている。したがって、クロック信号2によりアドレスAが有効となると、駆動信号の波形は、増減のない状態、即ちフラットな状態に保たれる。また、アドレスCには、単位時間ΔT当たり電圧をΔV2だけ低下することに対応したスルーレートが格納されている。したがって、クロック信号2によりアドレスCが有効となった後は、この電圧ΔV2ずつ電圧は低下し行くことになる。
【0039】
以上のような手法により制御回路40からアドレス信号とクロック信号2とを出力するだけで、駆動信号の波形を自由に制御することができる。
【0040】
5.概要の説明
実施例における駆動信号について、構成する各パルスとその役割を図10を用いて説明する。駆動信号は一つの記録画素に対応した記録周期において、大きく分けて第1パルスと第2パルスとから構成されている。ここでは説明を簡単にするため、上記タイミング調整信号は電位保持の信号であるとする。
【0041】
第1パルスは中間電位Vmからスタートし(T11)、信号T12が印加される。このとき、ピエゾ素子PEは圧力発生室132の容積を縮小させる方向にたわみ、圧力発生室には正圧が発生する。その結果、メニスカスはノズル開口123から盛り上がる。この期間の電位勾配はインクが吐出しないように、また、ヘルムホルツ共振(周期Tc)を励起しないように、緩く(Tc以上)設定されている。充電パルスT12で盛り上がったメニスカスはホールドパルスT13が印加されている間、インクの表面張力により周期Tmの振動でノズル開口123内へと戻る動きに転ずる。放電パルスT14を印加するとピエゾ素子PEは圧力発生室132を膨張させる方向にたわみ、圧力発生室内に負圧が発生する。この負圧によるノズル開口123内部へのメニスカスの動きは、上記の周期Tmの振動に重畳されて、メニスカスはノズル開口123の内部に大きく引き込まれる。
【0042】
このように、メニスカスがノズル開口123の内部に向かうタイミングで放電パルスT14を印加することで、比較的小さな放電パルスT14の電位差でもメニスカスをノズル開口123の内部に大きく引き込むことができる。メニスカスが引き込まれた状態から充電パルスT16が印加されると圧力発生室132に正圧が発生してメニスカスがノズル開口132から盛り上がり、インク滴となって吐出される。前述したように、メニスカスがノズル開口から大きく引き込まれた状態から吐出されているので、インク滴は小さくなる。
【0043】
放電パルスT18は、放電パルスT14および充電パルスT16で励起されたメニスカスのヘルムホルツ共振による振動振幅の増大を抑える為の放電パルスであり、周期Tcの固有振動がノズル開口123の出口に向かうタイミングで、メニスカスを逆方向であるノズル内部へと向かわせる為の放電パルスを印加する。このタイミングはT17の時間により設定する。この結果、周期Tcの固有振動は速く減衰することになる。T18は中間電位Vmで終了し、中間電位をもって第1パルスは終了する。
【0044】
次に第2パルスについて説明する。第2パルスもまた中間電位Vmからスタートする(T19)。次いで放電パルスT21により圧力発生室132に負圧が発生し、メニスカスはノズル開口123の内部に引き込まれる。この放電パルスT21は第1パルスの放電パルスT14より電位差が小さく設定され、メニスカスの引き込み量も第1パルスのそれと比べて小さくなる。この状態で充電パルスT23を印加すると、圧力発生室132に正圧が発生してメニスカスがノズル開口123がら盛り上がり、インク滴となって吐出される。吐出前のメニスカスの引き込み量が第1パルスの場合に比べて小さいので、吐出されたインク滴の大きさは第1パルスによるそれに比べて小さい。最後のT25の放電パルスはT21及びT23によって励起されたメニスカスのヘルムホルツ共振による振動を抑える為の放電パルスであり、第1パルスにおけるT18と同じ役割を果たす。T25は中間電位Vmで終了し、中間電位をもって第2パルスは終了する。
【0045】
以上は第1、第2の各パルスの一方だけが一記録周期で単独選択された場合の説明である。次に、両パルスが選択され、一記録周期で連続して吐出が行われる場合について図14を用いて説明する。第1パルスによる吐出後、メニスカスはノズル開口123から大きく後退し(700)、その後、メニスカスの表面張力によりノズル開口123へ向かって戻り始める。やがて、開口面に達したメニスカスは(701)、固有振動周期Tmによって振動を始め、開口面外側へ盛り上がる(この間電位変化のないホールドパルスT19が印加されている)。第2パルスの放電パルスT21は時間702あたりで印加され、圧力発生室132の負圧によりメニスカスをノズル内に引き込む作用をするが、固有振動によるメニスカスの盛り上がり運動によってお互いが相殺される。また、もともとのメニスカス変位もノズル外向きに飛び出ている為、結果、メニスカスの引き込みは小さくとどまることになる。ここで充電パルスT23によりインク滴が吐出されるが、形成されるインク滴は、第2パルス単独で吐出した場合に比べ大きくなる。このように、第1パルスによる吐出で誘起された固有振動と第2パルスによる吐出とのタイミングにより、インク滴を大きくする。具体的には、第1パルスが終了してから、第2パルス第1信号T21までの時間を、メニスカスの戻り時間TR+固有振動周期Tmの3/8程度である。
【0046】
6.本発明の実施例1
図1は、本発明の駆動方法の一実施例を、駆動信号の波形で示すものであって、その特徴とするところは第1パルスの終了時、より詳細にはインク滴吐出後の残留振動を抑制する信号S17の、終了電位を中間電位VmよりもΔVだけ低く、かつヘルムホルツ共振振動の周期Tcの2倍以上の間継続し、その後第2パルスの印加開始電位まで、メニスカスに運動を生じさせない程度の電位勾配で中間電位Vmまで上昇する信号SC2を印加する点にある。
【0047】
第1パルスでは、信号S11〜S13により大きくメニスカスを引き込み、最低電位VLからV2までの吐出信号S15を印加することにより小径のインク滴が吐出され、その後電位保持信号S16を経て電位V2から中間電位VmからΔVだけ低い電位V3まで信号S17を印加することで吐出後の残留振動を抑制し、第1のインク滴形成が完了する。
【0048】
第1パルスによる吐出が完了した後、メニスカスの残留振動の減衰及びメニスカスのノズル開口部への回復を待つ間、タイミング調整信号SC2により電位V3から中間電位Vmへの回復を行う。信号SC2の電位勾配は十分ゆるやかに設定しているため、圧力発生室の容積変化によるインク流入はほとんど共通のインク室141から行われ、かつ、ヘルムホルツ共振の励起も起らない。結果、メニスカス運動を生じさせることなく電位回復を行うことができるが、逆に、この信号によりメニスカス運動を意図的に起こさせた設計を行ってもよい。本実施例ではSC2の印加時間はTcの2倍以上としている。
【0049】
第2パルスは中間電位Vmから始まり、引き込み信号S21を電位V5まで印加し、S22を経て吐出信号S23により大径のインク滴が吐出され、S24を経て残留振動抑制信号S25により第2のインク滴形成が完了する。
【0050】
この実施例によれば、S17の終了電位として中間電位VmからΔVのオフセットを行う為V2を低く設定でき、その結果第1パルスの吐出信号S15を小さく印加することで吐出されるインク滴を小さくすることができる。また、このオフセットにより、第2パルスの引き込み信号の開始電位となる中間電位Vmを高く設定でき、その結果第2パルスの引き込み信号S21を大きく印加することで吐出速度を上昇させ吐出の安定性と着弾精度の向上を図ることができる。
【0051】
7.本発明の実施例2
図2は、本発明の駆動方法の一実施例を、駆動信号の波形で示すものであって、この実施例においては、第1パルスが中間電位Vmで終了した後、メニスカスの残留振動の減衰及びメニスカスのノズル開口部への回復を待つ間、タイミング調整信号SC2により中間電位VmからVmよりΔV'だけ低い電位V4までの降下を行う。実施例1と同様、信号SC2の電位勾配は十分ゆるやかに設定しているため、圧力発生室の容積変化によるインク流入はほとんど共通のインク室141から行われ、かつ、ヘルムホルツ共振の励起も起らない。結果、メニスカス運動を生じさせることなく電位回復を行うことができる。本実施例ではSC2の印加時間はTcの2倍以上としている。
【0052】
第2パルスの引き込み信号S21'は電位V4からV5まで印加し、S22'を経て電位V5から最高電位となるV6'まで吐出信号S23'を印加することにより大きな径のインク滴を吐出させ、S24'を経て残留振動抑制信号S25'を電位V6から中間電位Vmまで印加することで第2インク滴の形成は完了する。
【0053】
この実施例2では、実施例1にくらべ第2パルスによる形成インク滴径をより大きくすることをねらっている。引き込み信号S21'の開始電位は中間電位からΔVだけ低くオフセットされているため、吐出信号S23'の最終電位でかつ最高電位である電位V6'を無用に上昇させることなく、信号S23'を大きく印加し、インク滴を大きくすることができる。これに対して破線に示したような従来の駆動方法、つまり第2パルスの開始電位が中間電位Vmである場合には、インク滴吐出のための信号の最高電位V7'が高くなり、駆動回路を構成する電子部品に耐圧性の高いものが必要となり、コストが上昇する。さらには、電位V7'と中間電位との電位差が大きくなり、インク滴吐出後のメニスカス残留振動を抑制する信号S25'が過剰抑制、つまり逆発振を引き起こし、不安定吐出を招く可能性がある。
【0054】
8.本発明の実施例3
図3は、本発明の駆動方法の一実施例を、駆動信号の波形で示すものであって、第1実施例の駆動信号とは、第1パルスの予備充電パルスS11とその後の電位保持パルスS12に相当するパルスを持たない点が異なる。S13''は高く設定された中間電位からV1''まで変化してメニスカスの引き込みを行い、S14''を経てS15''で小径のインク滴を吐出し、S16''を経てS17''で中間電位をΔVだけ超えてV3''まで残留振動の制振を行い、SC2''により中間電位までの回復を行って第1パルスが完了する。続く第2パルスでは吐出前の引き込み信号S21''をS13''に比べ小さく、吐出信号S23''をS15''に比べ大きく設定することで、第1インク滴に比べ大径のインク滴を形成している。この実施例では、中間電位を高く設定することでS13''の前の予備パルスを省略し、駆動周波数の上昇を図っている。
【0055】
以上本発明の実施例を説明したが、、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の態様で実施可能である。例えば、上記の実施例において、ピエゾ素子はたわみ振動子型のPZTを採用したが、縦振動効果型のPZTであっても積層型のPZTであってもよい。ただしこの場合、たわみ振動子型のPZTに対して、充電と放電が入れ替わることになる。また、圧力発生素子としては、ピエゾ素子に限らず、例えば磁歪素子等の他の変位素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の駆動方法の第1実施例を示す駆動信号の波形図である。
【図2】本発明の駆動方法の第2実施例を示す駆動信号の波形図である。
【図3】本発明の駆動方法の第3実施例を示す駆動信号の波形図である。
【図4】プリンタの内部構成を駆動系を中心に示す説明図である。
【図5】印字ヘッドの導入管まわりの概略構成を示す構成図である。
【図6】同上プリンタの制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図7】記録ヘッドの一実施例を示す断面図である。
【図8】(A),(B)はそれぞれ、ピエゾ素子の伸縮によりインク滴が吐出される原理を示す説明図である。
【図9】(A),(B)はそれぞれ、ピエゾ素子に加える駆動信号とメニスカスの運動との関係を示す模式図である。
【図10】駆動信号の各波形について説明する説明図である。
【図11】ピエゾ素子駆動回路の一実施例を示すブロック図である。
【図12】駆動パルスの生成の過程を示す説明図である。
【図13】データ信号を用いてメモリにスルーレートを設定する場合の各信号のタイミングチャートである。
【図14】単独の駆動パルスによりインクの吐出を行なった場合のメニスカスの変位の一例を示す線図である。
【符号の説明】
22…プリンタ
23…紙送りモータ
24…キャリッジモータ
26…プラテン
28…インク吐出用ヘッド
31…キャリッジ
32…操作パネル
34…摺動軸
36…駆動ベルト
38…プーリ
39…位置検出センサ
40…制御回路
43…I/F
44…RAM
44A…受信バッファ
44B…中間バッファ
44C…出力バッファ
45…ROM
46…制御部
47…発振回路
48…駆動信号発生回路
49…I/F
50…ピエゾ素子駆動回路
51…メモリ
52…第1のラッチ
53…加算器
54…第2のラッチ
55…レベルシフタ
56…D/A変換機
57…電圧増幅部
58…電流増幅部
61〜66…インク吐出用ヘッド
67…導入管
68…インク通路
71,72…インクカートリッジ
121…アクチュエータユニット
122…流路ユニット
123…ノズル開口
130…第1の蓋部材
132…圧力発生室
134…駆動電極
135…スペーサ
136…第2の蓋部材
137…インク供給口
138,139…連通孔
140…インク供給口形成基板
141…インク室
143…インク室形成基板
144…ノズル連通孔
145…ノズルプレート
146,147,148…接着層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for driving an inkjet recording head that ejects ink droplets of different sizes from the same nozzle.
[0002]
[Prior art]
A technique that enables area gradation recording by ejecting ink droplets of different weights from the same nozzle is disclosed in, for example, two ejections within one recording cycle as described in JP-A-11-20165. Prepare a device drive signal with a pulse, select the first or second drive pulse, or both, and eject a small-diameter ink droplet by selecting a single pulse, or eject a large-diameter ink droplet by selecting both pulses There are some which perform multi-value conversion of three values or more, such as no discharge due to non-selection of a pulse. In this technique, the first and second pulses are designed by taking into account the behavior of the ink interface (meniscus) at the tip of the nozzle with respect to the timing from the end of the discharge signal of the first pulse to the start of the discharge signal of the second pulse. It is possible to increase the amount of ink ejected when both pulses are ejected simultaneously, compared to the sum of when ink is ejected independently, and the variable range of the recording dot diameter is expanded.
[0003]
More specifically, the driving signal for the pressure generating element includes a first driving pulse for discharging a first ink droplet from the plurality of nozzles and a second driving pulse for discharging a second ink droplet. The both pulses are each a pulse P1 for drawing the ink interface (meniscus) at the tip of the nozzle to the inside of the nozzle by expanding the pressure generating chamber, and the pressure in a state where the meniscus is drawn. A pulse P2 for forming and ejecting an ink droplet from the nozzle by abruptly contracting the generation chamber, and a natural vibration of the meniscus oscillated by the P1 and P2 after ink droplet ejection (the Helmholtz of the ink in the pressure generating chamber) At least a pulse P3 for damping the natural vibration by moving the meniscus in the opposite phase to the natural vibration of period Tc due to resonance) And are the first, second pulse is set to an intermediate potential equals its beginning and end.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the potential difference between the first and second pulses is the same as the end and start potentials. Therefore, the potential difference sufficient for suppressing the meniscus residual vibration after the first dot discharge and the meniscus when discharging the second dot are eliminated. However, there is a problem that even if an attempt is made to individually set the potential difference that sufficiently performs the preliminary vibration, the potential difference is regulated by the intermediate potential.
The present invention has been made with the object of solving such problems, and provides a driving method capable of increasing the degree of freedom in forming a driving signal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method of driving an ink jet recording head for causing ink droplets to be ejected from the nozzle openings by operating pressure generating elements provided corresponding to the plurality of nozzle openings. In the drive signal including the first drive pulse for ejecting the first ink droplet from the first drive pulse and the second drive pulse for ejecting the second ink droplet, the first pulse and the second pulse The gist is to make the substantial end potential of the first pulse and the substantial start potential of the second pulse independent by providing a gradual potential change process (timing adjustment signal) at the connection portion.
[0006]
The present invention provides a starting potential of an applied pulse that is conventionally constrained by the intermediate potential by providing a gentle charging / discharging pulse that does not intend the meniscus motion, in addition to the meniscus control pulses such as P1, P2, and P3. In this case, the control of the end potential is made possible in part.
[0007]
In the ink jet recording head, when ink droplets are ejected, abrupt pressure is generated in the pressure generating chamber, thereby generating vibration due to Helmholtz resonance of the fluid, which seems to depend on the rigidity and shape of the ink passage and the pressure generating chamber. . If the next discharge is performed in a state where the vibration is not sufficiently attenuated, a discharge defect such as a flight bend is caused. It is necessary to secure the vibration decay time and the time for the meniscus that has retreated to the inside of the nozzle after ejection to recover. Regarding the drive signal, in the drive signal having two pulses within one recording period, a certain amount of time is inevitably provided between the first pulse and the second pulse.
[0008]
The gist of the present invention is to use this time to provide a gentle charge / discharge pulse, but this “slow” is important. There are two problems with signals with steep potential gradients. One is that vibration of Helmholtz resonance occurs as described above. In order to prevent this oscillation, the time component of the timing adjustment signal is preferably set to a Helmholtz resonance period: about Tc or more. The second is that the meniscus moves in synchronism with the volume change of the pressure generating chamber due to the signal. Although the detailed mechanism will be described later, it is possible to suppress the synchronized movement of the meniscus by making the signal potential gradient as gentle as possible.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
1. Schematic configuration of printer
As shown in FIG. 4, the printer includes a mechanism for transporting paper P by a
[0010]
The mechanism for reciprocating the
[0011]
A
[0012]
Ink ejection from the inkjet nozzles Nz in the ink ejection heads 61 to 66 is controlled by the
[0013]
In the present embodiment, print data that has been ternarized by the printer driver is sent from the computer. The
[0014]
In any case, the ternary dot pattern is developed and stored in the
[0015]
2. Ink ejection mechanism
A mechanism for ejecting ink and forming dots will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
[0016]
As will be described later, the heads 61 to 66 of each color are provided with 48 nozzles Nz for each color, and each nozzle is one of electrostrictive elements as a pressure generating element and is responsive. Excellent piezo element PE is arranged. As shown in FIG. 8A, the piezo element PE is installed at a position in contact with the
[0017]
Although the principle of ink droplet ejection using a piezo element has been described with reference to schematic diagrams, details of an ink ejection mechanism using an actual piezo element PE are shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the mechanical cross-sectional structure of the recording heads 61-66. As shown in the figure, this head is mainly composed of an
[0018]
Here, the piezoelectric element PE forms a flexural vibration type actuator with the
[0019]
The
[0020]
Like the
[0021]
These
[0022]
Next, the
[0023]
The ink
[0024]
The ink supply
[0025]
The
[0026]
With the above configuration, when a voltage is applied between the
[0027]
By the way, the ink existing in the flow path to the nozzle Nz of the
[0028]
3. Outline of large and small dot formation
The 48 nozzles Nz of each color provided in the printer of this embodiment have the same inner diameter. Two types of dots having different diameters can be formed using the nozzle Nz. This principle will be described.
[0029]
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the drive waveform of the nozzle Nz and the ejected ink Ip when the ink is ejected. The drive waveform indicated by a broken line in FIG. 9A is a waveform when a normal dot is ejected. When an appropriate voltage is applied to the piezo element PE in the section d1, the piezo element PE is deformed in the direction of increasing the volume of the
[0030]
The meniscus shape varies depending on the pulse waveform of an appropriate voltage applied to the piezo element PE for the following reason. The piezoelectric element is deformed according to the pulse shape of the applied voltage, and when the volume of the
[0031]
Next, when an appropriate voltage is applied to the piezo element after the meniscus is retracted (section d3 in FIG. 9A), ink is ejected based on the principle described above with reference to FIG. At this time, from the state where the meniscus is not dented so much (in FIG. 9B, state A), large ink droplets are ejected as shown in FIGS. 9B and 9C, and the meniscus is greatly dented (see FIG. 9). 9 (B) from state a), small ink droplets are ejected as shown in states b and c of FIG. 9 (B).
[0032]
The change rate of the applied voltage also affects the discharge speed. When the voltage change, that is, the volume change of the pressure generating chamber is abrupt, the meniscus motion associated therewith becomes faster and the discharge speed increases. This can also be said in the case where the meniscus is drawn into the nozzle by the discharge signal. In this case, the discharge speed is increased due to the reaction of the drawing.
[0033]
When the voltage change rate in the sections d1 and d2 in FIG. 9A is large, the ink droplets are small and fast. For example, when the voltage change rate in the section d3 in FIG. 9A is large, the ink droplet is large and fast. In the design of the drive signal, an ink droplet having a required size and speed is obtained by a balance between the magnitudes of these two signals (potential gradient).
[0034]
4). Piezo element drive circuit
In this embodiment, based on such a relationship between the driving waveform and the dot diameter, a driving waveform for forming a small dot with a small dot diameter and a driving waveform for forming a large dot with a large dot diameter are used. (See FIG. 10) The manner of formation of large and small ink droplets due to the difference in the drive signal will be described later together with the details of the generation of the drive signal.
[0035]
First, a configuration for generating a drive signal having the waveform shown in FIG. 10 will be described. The drive signal shown in FIG. 10 is generated by the piezo
[0036]
FIG. 12 is an explanatory diagram showing how the waveform of the drive signal is determined by the configuration of the piezo
[0037]
After the setting of the slew rate for each address A, B,... Is completed, when the address B is output to the address signals 0 to 3, the
[0038]
In the example shown in FIG. 12, the address A stores a value 0 as the slew rate, that is, a value when the voltage is maintained. Therefore, when the address A is validated by the
[0039]
By simply outputting the address signal and the
[0040]
5. Outline Description
Regarding the drive signal in the embodiment, each constituting pulse and its role will be described with reference to FIG. The drive signal is roughly composed of a first pulse and a second pulse in a recording cycle corresponding to one recording pixel. Here, in order to simplify the description, it is assumed that the timing adjustment signal is a potential holding signal.
[0041]
The first pulse starts from the intermediate potential Vm (T11), and the signal T12 is applied. At this time, the piezo element PE bends in the direction of reducing the volume of the
[0042]
In this way, by applying the discharge pulse T14 at the timing when the meniscus moves toward the inside of the nozzle opening 123, the meniscus can be largely drawn into the nozzle opening 123 even with a relatively small potential difference of the discharge pulse T14. When the charging pulse T16 is applied from the state in which the meniscus is drawn, a positive pressure is generated in the
[0043]
The discharge pulse T18 is a discharge pulse for suppressing an increase in vibration amplitude due to Helmholtz resonance of the meniscus excited by the discharge pulse T14 and the charge pulse T16, and at the timing when the natural vibration of the period Tc goes to the outlet of the nozzle opening 123, A discharge pulse is applied to direct the meniscus toward the inside of the nozzle, which is the reverse direction. This timing is set according to the time of T17. As a result, the natural vibration of the period Tc is attenuated quickly. T18 ends at the intermediate potential Vm, and the first pulse ends at the intermediate potential.
[0044]
Next, the second pulse will be described. The second pulse also starts from the intermediate potential Vm (T19). Next, a negative pressure is generated in the
[0045]
The above is a case where only one of the first and second pulses is selected alone in one recording cycle. Next, a case where both pulses are selected and ejection is continuously performed in one recording cycle will be described with reference to FIG. After the ejection by the first pulse, the meniscus largely recedes from the nozzle opening 123 (700), and then starts to return toward the nozzle opening 123 due to the surface tension of the meniscus. Eventually, the meniscus reaching the aperture surface (701) starts to vibrate with the natural oscillation period Tm and rises to the outside of the aperture surface (while the hold pulse T19 without potential change is applied). The discharge pulse T21 of the second pulse is applied around
[0046]
6). Example 1 of the present invention
FIG. 1 shows an embodiment of a driving method according to the present invention in the form of a driving signal, which is characterized by the residual vibration at the end of the first pulse, more specifically after ink droplet ejection. The signal S17 that suppresses the continuation of the end potential is lower than the intermediate potential Vm by ΔV and continues for more than twice the period Tc of the Helmholtz resonance oscillation, and then causes movement in the meniscus until the application start potential of the second pulse. The signal SC2 that rises to the intermediate potential Vm with a potential gradient not to be generated is applied.
[0047]
In the first pulse, a large meniscus is drawn by the signals S11 to S13, and a small-diameter ink droplet is ejected by applying an ejection signal S15 from the lowest potential VL to V2, and then an intermediate potential from the potential V2 via the potential holding signal S16. By applying the signal S17 from Vm to a potential V3 that is lower by ΔV, residual vibration after ejection is suppressed, and the first ink droplet formation is completed.
[0048]
After the ejection by the first pulse is completed, while waiting for attenuation of the residual vibration of the meniscus and recovery of the meniscus to the nozzle opening, recovery from the potential V3 to the intermediate potential Vm is performed by the timing adjustment signal SC2. Since the potential gradient of the signal SC2 is set sufficiently gradual, ink inflow due to a change in the volume of the pressure generation chamber is performed from the
[0049]
The second pulse starts from the intermediate potential Vm, the pull-in signal S21 is applied to the potential V5, a large-diameter ink droplet is ejected by the ejection signal S23 through S22, and the second ink droplet is ejected by the residual vibration suppression signal S25 through S24. Formation is complete.
[0050]
According to this embodiment, V2 can be set low because the offset of ΔV from the intermediate potential Vm is performed as the end potential of S17, and as a result, the ejected ink droplets can be reduced by applying a small ejection signal S15 of the first pulse. can do. In addition, this offset allows the intermediate potential Vm, which is the starting potential of the second pulse pull-in signal, to be set high, and as a result, by applying a large second pulse pull-in signal S21, the discharge speed is increased and the discharge stability is increased. The landing accuracy can be improved.
[0051]
7.
FIG. 2 shows an embodiment of the drive method of the present invention in the form of a drive signal waveform. In this embodiment, after the first pulse ends at the intermediate potential Vm, the residual vibration of the meniscus is attenuated. While waiting for recovery of the meniscus to the nozzle opening, the timing adjustment signal SC2 causes the intermediate potential Vm to drop to a potential V4 that is lower than Vm by ΔV ′. As in the first embodiment, since the potential gradient of the signal SC2 is set to be sufficiently gradual, ink inflow due to a change in the volume of the pressure generating chamber is almost from the
[0052]
The pull-in signal S21 ′ of the second pulse is applied from the potential V4 to V5, and through S22 ′, the ejection signal S23 ′ is applied from the potential V5 to the maximum potential V6 ′, thereby ejecting a large diameter ink droplet. The formation of the second ink droplet is completed by applying the residual vibration suppression signal S25 'through the potential V6 to the intermediate potential Vm.
[0053]
In the second embodiment, compared with the first embodiment, the ink droplet diameter formed by the second pulse is intended to be larger. Since the starting potential of the pull-in signal S21 ′ is offset by ΔV lower than the intermediate potential, the signal S23 ′ is greatly applied without unnecessarily increasing the final potential of the discharge signal S23 ′ and the highest potential V6 ′. Ink droplets can be enlarged. On the other hand, when the conventional driving method as shown by the broken line, that is, when the start potential of the second pulse is the intermediate potential Vm, the maximum potential V7 ′ of the signal for ink droplet ejection becomes high, and the driving circuit The electronic parts constituting the circuit require high pressure resistance, which increases the cost. Furthermore, the potential difference between the potential V7 ′ and the intermediate potential becomes large, and the signal S25 ′ for suppressing the meniscus residual vibration after ink droplet ejection may be excessively suppressed, that is, cause reverse oscillation, leading to unstable ejection.
[0054]
8). Embodiment 3 of the present invention
FIG. 3 shows an embodiment of the drive method of the present invention in the form of a drive signal waveform. The drive signal of the first embodiment is the first precharge pulse S11 and the subsequent potential holding pulse. The difference is that there is no pulse corresponding to S12. S13 '' changes from a high intermediate potential to V1 '' and pulls in the meniscus.S14 '' is followed by S15 '' and small diameter ink droplets are ejected.S16 '' is followed by S17 ''. The residual vibration is suppressed to V3 ″ exceeding the intermediate potential by ΔV, and the first pulse is completed by recovering to the intermediate potential by SC2 ″. In the second pulse that follows, by setting the pull-in signal S21 ″ before ejection to be smaller than S13 ″ and the ejection signal S23 ″ to be larger than S15 ″, an ink droplet having a diameter larger than that of the first ink droplet is set. Forming. In this embodiment, by setting the intermediate potential high, the preliminary pulse before S13 ″ is omitted, and the drive frequency is increased.
[0055]
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples at all, In the range which does not change the summary of this invention, it can implement in a various aspect. For example, in the above-described embodiment, the piezoelectric element employs a flexural vibrator type PZT, but may be a longitudinal vibration effect type PZT or a stacked type PZT. However, in this case, charging and discharging are interchanged with respect to the flexible vibrator type PZT. Further, the pressure generating element is not limited to a piezo element, and other displacement elements such as a magnetostrictive element may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a waveform diagram of a drive signal showing a first embodiment of the drive method of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram of drive signals showing a second embodiment of the drive method of the present invention.
FIG. 3 is a waveform diagram of a drive signal showing a third embodiment of the drive method of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an internal configuration of a printer with a driving system as a center.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a schematic configuration around an introduction pipe of a print head.
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the control device of the printer.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of a recording head.
FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing the principle of ejecting ink droplets by expansion and contraction of a piezo element, respectively.
FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams showing the relationship between the drive signal applied to the piezo element and the movement of the meniscus, respectively.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating each waveform of a drive signal.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an embodiment of a piezo element driving circuit.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a process of generating a drive pulse.
FIG. 13 is a timing chart of each signal when a slew rate is set in a memory using a data signal.
FIG. 14 is a diagram showing an example of meniscus displacement when ink is ejected by a single drive pulse.
[Explanation of symbols]
22 ... Printer
23 ... Paper feed motor
24 ... Carriage motor
26 ... Platen
28… Ink ejection head
31 ... carriage
32 ... Control panel
34 ... Sliding shaft
36 ... Drive belt
38 ... pulley
39… Position detection sensor
40 ... Control circuit
43 ... I / F
44 ... RAM
44A ... Receive buffer
44B ... Intermediate buffer
44C ... Output buffer
45 ... ROM
46 ... Control unit
47. Oscillator circuit
48 ... Drive signal generation circuit
49 ... I / F
50 ... Piezo element drive circuit
51 ... Memory
52 ... First latch
53 ... Adder
54… Second latch
55… Level shifter
56 ... D / A converter
57… Voltage amplifier
58… Current amplifier
61-66 ... Ink ejection head
67… Introduction pipe
68 ... Ink passage
71,72… Ink cartridge
121 ... Actuator unit
122… Channel unit
123… Nozzle opening
130: First lid member
132… Pressure generation chamber
134 ... Drive electrode
135 ... Spacer
136 ... second lid member
137… Ink supply port
138,139… Communication hole
140 ... Ink supply port forming substrate
141… Ink chamber
143 ... Ink chamber forming substrate
144 ... Nozzle communication hole
145 ... Nozzle plate
146,147,148… Adhesive layer
Claims (5)
第1パルスの第5信号最終電位と第2パルス第1信号開始電位との間の電位に印加され、かつ第1パルス開始電位および第2パルス終了電位に等しい中間電位と中間電位を超える電位の間で変化し、かつ前記メニスカスに実質的な移動を生じさせない電位勾配を有するタイミング調整信号とからなり、
パルス未選択の無印字状態、第1パルスによるドット形成、第2パルスによるドット形成、両パルスによる2種類のインク滴を合わせたドット形成のいずれかを1記録周期に選択するインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。A first signal for drawing the meniscus from the nozzle opening toward the pressure generation chamber, a second signal for holding the final potential of the first signal, and a third for ejecting ink droplets by abrupt pressurization of the pressure generation chamber A signal, a fourth signal that holds the final potential of the third signal, and a fifth signal that suppresses meniscus residual vibration after ink droplet ejection in a direction opposite to the third signal from the potential of the fourth signal. A first pulse and a second pulse provided;
An intermediate potential that is applied to a potential between the fifth signal final potential of the first pulse and the second pulse first signal start potential, and equal to the first pulse start potential and the second pulse end potential, and a potential exceeding the intermediate potential. And a timing adjustment signal having a potential gradient that varies between and does not cause substantial movement of the meniscus,
An ink jet recording head that selects one of a non-printing state in which no pulse is selected, dot formation by the first pulse, dot formation by the second pulse, and dot formation by combining two types of ink droplets by both pulses in one recording cycle. Driving method.
第1パルスの第5信号最終電位と第2パルス第1信号開始電位との間の電位に印加され、かつ第1パルス開始電位および第2パルス終了電位に等しい中間電位と中間電位よりも低い電位の間で変化し、かつ前記メニスカスに実質的な移動を生じさせない電位勾配を有するタイミング調整信号とからなり、
パルス未選択の無印字状態、第1パルスによるドット形成、第2パルスによるドット形成、両パルスによる2種類のインク滴を合わせたドット形成のいずれかを1記録周期に選択するインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。A first signal for drawing the meniscus from the nozzle opening toward the pressure generation chamber, a second signal for holding the final potential of the first signal, and a third for ejecting ink droplets by abrupt pressurization of the pressure generation chamber A signal, a fourth signal that holds the final potential of the third signal, and a fifth signal that suppresses meniscus residual vibration after ink droplet ejection in a direction opposite to the third signal from the potential of the fourth signal. A first pulse and a second pulse provided;
An intermediate potential that is applied to a potential between the fifth signal final potential of the first pulse and the second pulse first signal start potential and that is equal to the first pulse start potential and the second pulse end potential and lower than the intermediate potential And a timing adjustment signal having a potential gradient that does not cause substantial movement in the meniscus,
An ink jet recording head that selects one of a non-printing state in which no pulse is selected, dot formation by the first pulse, dot formation by the second pulse, and dot formation by combining two types of ink droplets by both pulses in one recording cycle. Driving method.
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