JP3885812B2 - Ink jet recording apparatus and driving method of ink jet recording apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットプリンタあるいはインクジェットプロッタなどのインクジェット記録装置の駆動方法に関するものである。さらに詳しくは、インクジェット記録装置のノズル開口からインク滴を吐出させて微小なインク滴を吐出させるための駆動技術に関するものである。 The present invention relates to a method for driving an ink jet recording apparatus such as an ink jet printer or an ink jet plotter. More specifically, the present invention relates to a driving technique for ejecting ink droplets from a nozzle opening of an ink jet recording apparatus to eject minute ink droplets.
インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの各種インクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室の容積を変化させることによりインク滴の吐出を行う形式のものが知られている。この種のインクジェット記録装置では、圧力発生室を区画形成している周壁の一部に面外方向に弾性変形可能な振動板を形成し、この振動板を圧電振動子などの圧力発生素子によって振動させることにより、圧力発生室の容積を変化させる。 As an ink jet head used in various ink jet recording apparatuses such as an ink jet printer and an ink jet plotter, a type in which ink droplets are ejected by changing the volume of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening is known. In this type of ink jet recording apparatus, a diaphragm that is elastically deformable in an out-of-plane direction is formed on a part of a peripheral wall that defines a pressure generating chamber, and the diaphragm is vibrated by a pressure generating element such as a piezoelectric vibrator. As a result, the volume of the pressure generating chamber is changed.
インクジェット記録装置では、高品位の記録を実現するには記録ドット径を小さくする必要がある。記録ドット径を小さくする方法として、従来から、ノズル開口に連通するインク室を膨張させてから収縮させるという、いわゆる「引き打ち」方式が採用されている。この方式によれば、インク滴の重量を少なくできるので、記録ドット径を小さくすることが可能である。この「引き打ち」方式のインクジェット記録装置において、圧電振動子を作動させるための駆動信号は、図6(B)に示すように、中間電位Vmを所定時間だけ維持した後(ホールドパルス113)、最低電位VLSまで一定の勾配で下降し(第1の信号/放電パルス114)、この最低電位VLSを所定時間だけ維持した後(第2の信号/ホールドパルス115)、最大電位VPまで一定の勾配で再び上昇する(第3の信号/充電パルス116)。 In the ink jet recording apparatus, it is necessary to reduce the recording dot diameter in order to realize high quality recording. As a method for reducing the recording dot diameter, a so-called “strike” method has been used in which an ink chamber communicating with a nozzle opening is expanded and then contracted. According to this method, since the weight of the ink droplet can be reduced, the recording dot diameter can be reduced. In this “pulling” type ink jet recording apparatus, as shown in FIG. 6B, the drive signal for operating the piezoelectric vibrator maintains the intermediate potential Vm for a predetermined time (hold pulse 113). After falling to a minimum potential VLS with a constant gradient (first signal / discharge pulse 114), and maintaining this minimum potential VLS for a predetermined time (second signal / hold pulse 115), a constant gradient to the maximum potential VP And rise again (third signal / charge pulse 116).
このような駆動信号によれば、図3に示す記録ヘッドにおいては、図9(A),(B)に示すように、先に印加された充電パルスでインク滴を吐出した後のインクのメニスカスは、ホールドパルス113が印加されている間、インク表面張力により所定の周期の振動でノズル開口23を中心とする振動を引き起し、この時間の経過に伴って、メニスカスは振動を減衰させながら、やがて静止した状態となる。ここで、充電パルス114を印加すると、圧電振動子17は圧力発生室32の容積を膨張させる方向に撓み、圧力発生室32に負圧が生じる。
According to such a drive signal, in the recording head shown in FIG. 3, as shown in FIGS. 9A and 9B, the ink meniscus after ejecting ink droplets with the previously applied charge pulse is used. While the
その結果、メニスカスはノズル開口23の内部に向かう動きを引き起し、メニスカスはノズル開口23の内部に引き込まれる。そして、この状態をホールドパルス115が印加されている間、保持した後、充電パルス116が印加されると、圧力発生室32に正圧が発生し、インク滴が吐出される。
As a result, the meniscus causes a movement toward the inside of the nozzle opening 23, and the meniscus is drawn into the nozzle opening 23. When this state is maintained while the
しかしながら、インクジェット記録装置では、記録品位のより一層の向上が望まれており、このような要求に対応するには、記録ドット径をさらに小さくする必要があるが、このような要求には、従来の「引き打ち」方式を採用するだけでは対応することができない。 However, in the ink jet recording apparatus, further improvement in recording quality is desired, and in order to respond to such a request, it is necessary to further reduce the recording dot diameter. It is not possible to respond by simply adopting the “pulling” method.
上記課題を解決するため、本発明は複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を収縮させて当該ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置であって、
前記圧力発生素子を作動させるための駆動信号には、少なくとも、前記圧力発生室を膨張させる第1の信号と、当該圧力発生室の膨張状態を保持する第2の信号と、当該膨張状態から前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第3の信号とを含み、
温度を検出する温度検出手段を有し、前記圧力発生室の膨張開始時における前記第1の信号と前記第2の信号との第1の電位差は、前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号と前記第2の信号との第2の電位差よりも大きく、検出された前記温度が高いときには、前記第1の電位差と前記第2の電位差との差を拡大させることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention operates a pressure generating element corresponding to each of a plurality of nozzle openings to contract a pressure generating chamber communicating with the nozzle openings and discharge ink droplets from the nozzle openings. An inkjet recording apparatus,
The driving signal for operating the pressure generating element includes at least a first signal for expanding the pressure generating chamber, a second signal for maintaining the expanded state of the pressure generating chamber, and the expansion state from the expanded state. A third signal for causing the pressure generation chamber to contract and ejecting ink droplets,
Temperature detection means for detecting temperature, and the first potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generation chamber is the first potential difference at the end of contraction of the pressure generation chamber. When the detected temperature is higher than the second potential difference between the third signal and the second signal, the difference between the first potential difference and the second potential difference is increased. .
上記課題を解決するため、本発明では、複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子を作動させることにより、前記ノズル開口に連通する圧力発生室を収縮させて当該ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録装置の駆動方法において、前記圧力発生素子を作動させるための駆動信号には、少なくとも、前記圧力発生室を膨張させる第1の信号と、当該圧力発生室の膨張状態を保持する第2の信号と、当該圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第3の信号とを含み、前記圧力発生室の膨張開始時における前記第1の信号と前記第2の信号との第1の電位差は、前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号と前記第2の信号との第2の電位差よりも大きいことを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, by operating a pressure generating element corresponding to each of a plurality of nozzle openings, the pressure generating chamber communicating with the nozzle openings is contracted to eject ink droplets from the nozzle openings. In the driving method of the ink jet recording apparatus, the driving signal for operating the pressure generating element includes at least a first signal for expanding the pressure generating chamber and a second signal for maintaining the expanded state of the pressure generating chamber. And a third signal for contracting the pressure generating chamber to eject ink droplets, and a first of the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generating chamber The potential difference is larger than a second potential difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generating chamber.
本発明では、前記圧力発生室の膨張開始時における前記第1の信号と前記第2の信号との第1の電位差が大きいので、インクのメニスカスはその分、ノズル開口から大きく引き込まれた状態にある。従って、この状態から圧力発生室を収縮させるのであれば、インク滴の重量が少ないので、記録ドット径を小さくすることができる。また、前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号と前記第2の信号との第2の電位差が小さいので、圧力発生室の収縮度合いが小さい。それ故、インク滴の重量を一層少なくできるので、記録ドット径をさらに小さくすることができ、表示品位の向上を図ることができる。 In the present invention, since the first potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generation chamber is large, the ink meniscus is drawn to a large extent from the nozzle opening. is there. Therefore, if the pressure generating chamber is contracted from this state, the weight of the ink droplet is small, so that the recording dot diameter can be reduced. Further, since the second potential difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generating chamber is small, the degree of contraction of the pressure generating chamber is small. Therefore, since the weight of the ink droplet can be further reduced, the recording dot diameter can be further reduced, and the display quality can be improved.
本発明では、温度検出手段の温度検出結果に基づいて、温度が高いときには前記第1の電位差と前記第2の電位差との差を拡大させ、温度が低いときには前記第1の電位差と前記第2の電位差との差を圧縮することが好ましい。たとえば、前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号の電位を調整することにより、前記第1の電位差と前記第2の電位差との差を調整する。すなわち、本発明では、前記圧力発生室の膨張開始時における前記第1の信号と前記第2の信号との第1の電位差と、前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号と前記第2の信号との第2の電位差との間の大小関係によってインク滴の重量が変化するのを利用しているので、このような大小関係を調整すれば、温度変化に伴ってインク粘度が変化してインク滴の重量が変動してしまうのを補償することができる。 In the present invention, based on the temperature detection result of the temperature detection means, the difference between the first potential difference and the second potential difference is increased when the temperature is high, and when the temperature is low, the first potential difference and the second potential difference are increased. It is preferable to compress the difference from the potential difference. For example, by adjusting the potential of the third signal at the end of contraction of the pressure generating chamber based on the temperature detection result of the temperature detecting means, the difference between the first potential difference and the second potential difference is obtained. adjust. That is, in the present invention, the first potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generation chamber, the third signal at the end of contraction of the pressure generation chamber, and the Since the fact that the weight of the ink droplet changes due to the magnitude relationship between the second signal and the second potential difference is utilized, if such a magnitude relationship is adjusted, the ink viscosity increases with temperature change. It is possible to compensate for a change in the weight of the ink droplet.
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録装置では、圧力発生室の膨張前後における駆動信号の電位差が大きいので、インクのメニスカスはその分、ノズル開口から大きく引き込まれた状態にある。従って、この状態から圧力発生室を収縮させるのであれば、インク滴の重量が少ないので、記録ドット径を小さくすることができる。また、圧力発生室の収縮前後における電位差が小さいので、圧力発生室の収縮度合いが小さい。それ故、インク滴の重量を一層少なくできるので、記録ドット径をさらに小さくすることができ、表示品位の向上を図ることができる。 As described above, in the ink jet recording apparatus according to the present invention, since the potential difference of the drive signal before and after the expansion of the pressure generating chamber is large, the ink meniscus is in a state of being largely drawn from the nozzle opening. Therefore, if the pressure generating chamber is contracted from this state, the weight of the ink droplet is small, so that the recording dot diameter can be reduced. Further, since the potential difference before and after contraction of the pressure generation chamber is small, the degree of contraction of the pressure generation chamber is small. Therefore, since the weight of the ink droplet can be further reduced, the recording dot diameter can be further reduced, and the display quality can be improved.
図面を参照して、本発明を適用したインクジェットプリンタ(インクジェット記録装置)を説明する。 An ink jet printer (ink jet recording apparatus) to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(インクジェットプリンタの全体構成)
図1は、本形態のインクジェット記録装置の機能ブロック図である。
(Overall configuration of inkjet printer)
FIG. 1 is a functional block diagram of the ink jet recording apparatus of the present embodiment.
図1において、インクジェット記録装置は、プリントコントローラ1とプリントエンジン2とから構成されている。プリントコントローラ1は、ホストコンピュータ(図示せず。)などからの多値階層情報を含む記録データなどを受信するインターフェース3と、多値階層情報を含む記録データなどの各種データの記憶を行うRAM4と、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したROM5と、CPUなどからなる制御部6と、発振回路7と、後述する記録ヘッド10への駆動信号を発生させる駆動信号発生回路8と、この駆動信号発生回路8で駆動信号を発生させるための電源を生成する電源生成部80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プリントエンジン2に送信するためのインターフェース9とを備えている。
In FIG. 1, the inkjet recording apparatus includes a
ホストコンピュータなどから送られた多値階層情報を含む記録データはインターフェース3を介して記録装置内部の受信バッファ4Aに保持される。受信バッファ4Aに保持された記録データは、コマンド解析が行われてから中間バッファ4Bへ送られる。中間バッファ4B内では、制御部6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などが付加される処理が制御部6によって実行される。次に、制御部6は、中間バッファ4B内の記録データを解析し、後述するように階層データをデコード化した後の2値化されたドットパターンデータを出力バッファ4Cに展開し、記憶させる。
Recording data including multi-level hierarchical information sent from a host computer or the like is held in the reception buffer 4A inside the recording apparatus via the
記録ヘッド10の1スキャン分に相当するドットパターンデータが得られると、このドットパターンデータは、インターフェース9を介して記録ヘッド10にシリアル転送される。出力バッファ4Cから1スキャン分に相当するドットパターンデータが出力されると、中間バッファ4Bの内容が消去されて、次の中間コード変換が行われる。ここで、ドットパターンデータに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、たとえば2ビットで構成される。
When dot pattern data corresponding to one scan of the
プリントエンジン2は、記録ヘッド10と、紙送り機構11と、キャリッジ機構12とを備えている。紙送り機構11は、紙送りモータおよび紙送りローラなどからなり、記録紙などの記録媒体を順次送り出して副走査を行うものである。キャリッジ機構12は、記録ヘッド10を搭載するキャリッジと、このキャリッジをタイミングベルトを介して走行させるキャリッジモータなどからなり、記録ヘッド10を主走査させるものである。
The
記録ヘッド10は、副走査方向にたとえば48個などの多数のノズルを有し、所定のタイミングで各ノズルからインク滴を吐出させるものである。ドットパターンデータに展開された印字データは、発振回路7からのクロック信号(CLK)に同期して、インターフェース9からシフトレジスタ13にシリアル転送される。このシリアル転送された印字データ(SI)は、一旦、ラッチ回路14によってラッチされる。ラッチされた印字データは、電圧増幅器であるレベルシフタ15によって、スイッチ回路16を駆動できる電圧、たとえば数十ボルト程度の所定の電圧にまで昇圧される。所定の電圧まで昇圧された印字データはスイッチ回路16に与えられる。スイッチ回路16の入力側には、駆動信号発生回路8からの駆動信号(COM)が印加されており、スイッチ回路16の出力側には、圧力発生素子としての圧電振動子17が接続されている。
The
印字データは、スイッチ回路16の動作を制御する。たとえば、スイッチ回路16に加わる印字データが「1」である期間中は、駆動信号が圧電振動子17に印加され、この信号に応じて圧電振動子17は伸縮を行う。一方、スイッチ回路16に加わる印字データが「0」である期間中は、圧電振動子17への駆動信号の供給が遮断される。
The print data controls the operation of the switch circuit 16. For example, while the print data applied to the switch circuit 16 is “1”, a drive signal is applied to the
(インクジェット記録ヘッドの構成)
記録ヘッド10の構成を具体的に示したのが図2である。図1中のシフトレジスタ回路13、ラッチ回路14、レベルシフタ15、スイッチ回路16および圧電振動子17は、各々記録ヘッド10の各ノズルに対応した素子13A〜13N、14A〜14N、15A〜15N、16A〜16N、17A〜17Nから構成されている。印字データは、(10)、(11)等のごとく、各ノズル毎に、2ビットデータで構成されている。そして、全てのノズルについての各桁のビットデータが一記録周期内にシフトレジスタ13A〜13Nにシリアル転送される。そして、アナログスイッチとして構成される各スイッチ素子16A〜16Nに加わるビットデータが「1」の場合は、駆動信号COMが圧電振動子17A〜17Nに直接印加され、各圧電振動子17A〜17Nは駆動信号の信号波形に応じて変位する。逆に、各スイッチ素子16A〜16Nに加わるビットデータが「0」の場合は、各圧電振動子17A〜17Nへの駆動信号が遮断され、各圧電振動子17A〜17Nは直前の電荷を保持する。
(Configuration of inkjet recording head)
FIG. 2 specifically shows the configuration of the
図3は、記録ヘッド10の機械的断面構造の一例を示してある。この図において、第1の蓋部材30は、厚さが6μm程度のジルコニア(ZrO)の薄板から構成され、その表面に一方の極となる共通電極31が形成され、その表面には後述するようにPZTなどからなる圧電振動子17(各圧電振動子17A〜17Nのいずれか)が固定され、さらにその表面にAuなどの比較的柔軟な金属の層からなる駆動電極34が形成されている。
FIG. 3 shows an example of a mechanical cross-sectional structure of the
圧電振動子17は第1の蓋部材30とともに、たわみ振動型のアクチュエータを構成しており、圧電振動子17が充電されると収縮して圧力発生室32の体積を縮める変形を行い、圧電振動子17が放電されると伸長して圧力発生室32の体積を元に拡げる方向に変形するようになっている。
The
スペーサ35は、圧力発生室32を形成するのに適した厚さがたとえば100μmのジルコニアなどのセラミック板に通孔を形成したもので、後述する第2の蓋部材36と第1の蓋部材30により両面が封止されて前述の圧力発生室32を形成している。
The spacer 35 is formed by forming a through hole in a ceramic plate such as zirconia having a thickness suitable for forming the
第2の蓋部材36も、やはりジルコニアなどのセラミック板であり、後述するインク供給口37と圧力発生室32とを接続する連通孔38と、ノズル開口23と圧力発生室32の他端とを接続するノズル連通孔39とが形成され、スペーサ35の他面に固定されている。
The second lid member 36 is also a ceramic plate such as zirconia, and has a
これらの各部材30、35、36は粘度状のセラミックス材料を所定の形状に成形し、そ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21に纏められている。
These
インク供給口形成基板40は、アクチュエータユニット21の固定基板を兼ねるとともに、圧力発生室32側の一端側に、後述する共通のインク室41とノズル開口23とに接続するノズル連通孔44が形成され、他方の面をノズルプレート45により封止されて共通のインク室41を形成している。
The ink supply
これらインク供給口形成基板40、共通のインク室形成基板43、およびノズルプレート45は、各々の間に熱溶着フィルムや接着剤などの接着層46、47により固定して流路ユニット22に纏められている。
The ink supply
この流路ユニット22と前述のアクチュエータユニット21とは、熱溶着フィルムや接着剤などの接着層48により固定されて記録ヘッド10が構成されている。
The flow path unit 22 and the above-described
このように構成した記録ヘッド10において、圧電振動子17を放電すると、圧力発生室32が膨張し、圧力発生室32内の圧力が低下して共通のインク室41から圧力発生室32内にインクが流入する。これに対して、圧電振動子17を充電すると、圧力発生室32が縮小し、圧力発生室32内の圧力が上昇して圧力発生室32内のインクがノズル開口23を介して外部に吐出される。
In the
(各駆動パルスと階調表示との関係)
本形態に係るインクジェット記録装置は階調表示であり、図4を参照して、それを行う動作を説明する。
(Relationship between each drive pulse and gradation display)
The ink jet recording apparatus according to the present embodiment is a gradation display, and an operation for performing this will be described with reference to FIG.
図4は、階調信号の波形と吐出されるインク滴の大小関係、および階調値などとの関係を示す説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the waveform of the gradation signal, the magnitude relationship between the ejected ink droplets, the gradation value, and the like.
図1に示した駆動信号発生回路8が発生させる駆動信号は、図4に示すように、横軸が時間、縦軸が電圧であり、小ドット用の「第1の駆動パルス」としての第1のパルスと、大ドット用の「第2の駆動パルス」としての第2パルスという2つの駆動パルスで構成されている。第1パルスは、たとえば5ngの小さなインク滴を吐出させるためのものである。小ドットを記録する場合にこの第1パルスが選択され、小さいドット径が得られる。大ドットを記録する場合には、第1および第2パルスが連続して選択されることにより、たとえば20ng(5ng+15ng)の大きなインク滴が吐出され、大きなドット径が得られる。
As shown in FIG. 4, the drive signal generated by the drive
階調表現に関しては、ドットを形成しない無ドットの場合(階調値1)、小ドットのみを形成する場合(階調値2)、大ドットを形成する場合(階調値3)の3パターンで記録紙上に記録ドットを形成すれば、3階調のドット階調を行うことできる。なお、各階調値を(00)、(01)、(10)のように2ビットデータで表すことができる。 Regarding gradation expression, there are three patterns: no dot forming no dot (gradation value 1), forming only a small dot (gradation value 2), and forming a large dot (gradation value 3). Thus, if the recording dots are formed on the recording paper, three gradations of dot gradation can be performed. Each gradation value can be represented by 2-bit data such as (00), (01), and (10).
たとえば小さなインク滴のみを吐出する小ドットの階調値2の場合は、スイッチ回路16に対して、第1パルス発生時に同期させて「1」を印加させ、第2パルス発生時は「0」を印加すれば、第1パルスのみを圧電振動子17に供給することができる。すなわち、階調値2を示す2ビットのデータ(01)を2ビットデータ(10)に翻訳(デコード)することにより、第1パルスのみを圧電振動子17に印加することができ、小ドットの階調値2を実現できる。またに、デコードされた2ビットデータ(11)をスイッチ回路16に印加すれば、第1パルスおよび第2パルスが圧電振動子17に印加され、これにより記録紙上に大小2発のインク滴が続けて着弾し、各インクが混ざり合って実質的に大ドットが形成され、階調値3を実現できる。さらに、インク滴を吐出しない無ドットの階調値1の場合は、2ビットデータ(00)をスイッチ回路16に与えられば、圧電振動子17にはパルスが印加されないので、無ドットの階調値1を実現できる。
For example, in the case of a
上記の各駆動パルスに割り当てられる1ビットのデータがパルス選択信号に相当する。また、印字データの生成は制御部6が行い、生成された印字データは出力バッファ4Cに記憶される。たとえば、大ドットを記録する圧電振動子17のスイッチ回路16には2ビットデータ(11)を与えるように、制御部6が印字データを生成し、出力バッファ4Cに記憶するのである。
One-bit data assigned to each drive pulse corresponds to a pulse selection signal. The print data is generated by the control unit 6, and the generated print data is stored in the
次に、各2ビットの印字データをスイッチ回路16などに与える具体的構成について、図5の波形図を参照して説明する。 Next, a specific configuration for giving each 2-bit print data to the switch circuit 16 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
図1、図4および図5において、まず、出力バッファ4Cには、制御部6により翻訳された2ビットの印字データ(D1、D2)が記憶されている。ここで、D1は第1パルスの選択信号、D2は第2パルスの選択信号である。この2ビットの印字データは、一記録周期内に記録ヘッド10の各ノズルに対応したスイッチ回路16に与えられる。
In FIGS. 1, 4 and 5, first, the
具体的には、記録ヘッド10のノズル数をn個とし、副走査方向のある位置における1番目のノズルの印字データを(D11、D21)、2番目のノズルの印字データを(D12、D22)のように表した場合、シフトレジスタ13には、全ノズルについての第1パルス選択信号D1のデータ(D11、D12、D13、・・・D1n)がクロック信号に同期してシリアル入力される。同様にして、全ノズルについての第2パルス選択信号D2のデータ(D21、D22、D23、・・・D2n)が、一記録周期内でシフトレジスタ13に転送される。
Specifically, the number of nozzles of the
より具体的には、図5に示すように、目的とする駆動パルスが発生するタイミングの前に、当該駆動パルスを選択する印字データがシフトレジスタ13に転送される。そして、目的とするパルスの発生に同期させて、シフトレジスタ13にセットされた印字データをラッチ回路14に転送して記憶させる。ラッチ回路14の印字データは、レベルシフタ15により昇圧され、スイッチ回路16に入力される。
More specifically, as shown in FIG. 5, print data for selecting the drive pulse is transferred to the
次に、駆動信号を構成する駆動パルスについて説明する。 Next, drive pulses constituting the drive signal will be described.
まず、小ドット用の第1パルスは、その電圧値が中間電位Vmからスタートし(ホールドパルス111)、第1の最大電位VPSまで一定の勾配で上昇し(ホールドパルス112)、第1の最大電位VPSを所定時間だけ維持する(ホールドパルス113)。次に、第1パルスは第1の最低電位VLSまで一定の勾配で下降し(第1の信号/放電パルス114)、第1の最低電位VLSを所定時間だけ維持する(第2の信号/ホールドパルス115)。 First, the voltage of the first pulse for small dots starts from the intermediate potential Vm (hold pulse 111) and rises to the first maximum potential VPS with a constant gradient (hold pulse 112). The potential VPS is maintained for a predetermined time (hold pulse 113). Next, the first pulse falls at a constant gradient to the first lowest potential VLS (first signal / discharge pulse 114), and the first lowest potential VLS is maintained for a predetermined time (second signal / hold). Pulse 115).
そして、第1パルスの電圧値は第2の最大電位VPLまで一定の勾配で再び上昇し(第3の信号/充電パルス116)、第2の最大電位VPを所定時間だけ維持する(117)。その後、第1パルスは中間電位Vmまで一定の勾配で降下する(放電パルス118)。 Then, the voltage value of the first pulse rises again with a constant gradient to the second maximum potential VPL (third signal / charge pulse 116), and the second maximum potential VP is maintained for a predetermined time (117). Thereafter, the first pulse falls at a constant gradient to the intermediate potential Vm (discharge pulse 118).
図3および図5において、充電パルス112が圧電振動子117に印加されると、圧電振動子17は圧力発生室32の容積を収縮させる方向に撓み、圧力発生室32内に正圧を発生させる。その結果、メニスカスはノズル開口23から盛り上がる。
3 and 5, when the charging
充電パルス112で盛り上がったメニスカスは、ホールドパルス113が印加されている間、インク表面張力により所定の周期の振動でノズル開口23内に戻る動きに転じる。
While the
次に、放電パルス114を印加すると、圧電振動子17は圧力発生室32の容積を膨張させる方向に撓み、圧力発生室32に負圧が生じる。その結果、メニスカスのノズル開口23の内部に向かう動きが重畳されて、メニスカスはノズル開口23の内部に大きく引き込まれる。このように、メニスカスがノズル開口23の内部に向かうタイミングで放電パルス114を印加することにより、比較的小さな放電パルス114の電位差でもメニスカスをノズル開口23の内部に大きく引き込むことができる。このような状態は、ホールドパルス115が印加されている間、保持される。
Next, when the
次に、充電パルス116を印加すると、圧力発生室32に正圧が発生してメニスカスがノズル開口23から盛り上がる。このとき、メニスカスがノズル開口23の内部に大きく引き込まれた状態で、正圧方向の圧力変化が発生するため、吐出されるインク滴は微小なインク滴となる。
Next, when the charging
放電パルス118は放電パルス114および充電パルス116で励起されたメニスカスの振動を抑えるためのパルスである。
The
次に、大ドット用の第2パルスについて説明する。 Next, the second pulse for large dots will be described.
第2パルスは、第1パルスに引き続いて中間電位Vmからスタートする(ホールドパルス119)。第2の最低電位VLLまで一定の勾配で下降し(放電パルス121)、第2の最低電位VLLを所定時間だけ維持する(ホールドパルス122)。この第2パルスの第2の最低電位VLLは第1パルスの最低電位VLSよりも高い。そして、第2パルスの電圧値は最大電位VPまで一定の勾配で上昇し(充電パルス123)、第2の最大電位VPLを所定時間だけ維持する(ホールドパルス124)。その後、第2パルスは中間電位Vmまで一定の勾配で下降する(放電パルス125)。 The second pulse starts from the intermediate potential Vm following the first pulse (hold pulse 119). The voltage falls at a constant gradient to the second lowest potential VLL (discharge pulse 121), and the second lowest potential VLL is maintained for a predetermined time (hold pulse 122). The second lowest potential VLL of the second pulse is higher than the lowest potential VLS of the first pulse. Then, the voltage value of the second pulse rises with a constant gradient to the maximum potential VP (charging pulse 123), and the second maximum potential VPL is maintained for a predetermined time (hold pulse 124). Thereafter, the second pulse falls with a constant gradient to the intermediate potential Vm (discharge pulse 125).
放電パルス121を印加すると、前述のように、圧力発生室32内に負圧が生じてメニスカスはノズル開口23の内部に引き込まれる。但し、放電パルス121の電位差を、第1パルスの放電パルス114の電位差よりも小さく設定することにより、第1パルスに比してメニスカスがノズル開口23の内部に大きく引き込まれることはない。
When the discharge pulse 121 is applied, a negative pressure is generated in the
充電パルス123が印加されると、圧力発生室32の正圧が発生してメニスカスがノズル開口23から盛り上がる。このとき、メニスカスがノズル開口23の内部にそれほど引き込まれない状態で、正圧方向の圧力変化が発生するため、吐出されるインク滴は第1パルスに比して大きなインク滴となる。
When the charging
放電パルス125は、放電パルス121および充電パルス123で励起されたメニスカスの振動がノズル開口23の出口に向かうタイミングでメニスカスをノズル開口23の内部へ向かわせる。
The
(小ドット化対策)
このような波形の駆動信号のうち、小ドット用の第1パルスについては、その波形を図6(A)に示すように最適化して、階調値2におけるインク滴の重量をさらに減らし、記録ドット径をより小さくする。
(Measures to reduce the size of dots)
Among the drive signals having such a waveform, the first pulse for small dots is optimized as shown in FIG. 6A to further reduce the weight of the ink droplet at the
本形態では、図6(A)に示すように、放電パルス114の電位差ΔV1(圧力発生室32の膨張開始時における第1の信号と第2の信号との第1の電位差)は、充電パルス116の電位差ΔV2(圧力発生室32の収縮終了時における第3の信号と第2の信号との第2の電位差)よりも大きい。すなわち、第1の最大電位VPSと第2の最大電位VPLとを比較すると、第1の最大電位VPSの方が高い。たとえば、放電パルス114の電位差ΔV1を100%とすると、充電パルス116の電位差ΔV2は83%である。従って、本形態では、放電パルス114の電位差ΔV1が大きいので、インクのメニスカスはその分、ノズル開口23から大きく引き込まれた状態になり、ノズル開口23の内部にインクの存在しない部分がある。従って、この状態から圧力発生室32を収縮させれば、インク滴を飛ばす速度が同じでも、吐出されるインク滴の重量が少ない。また、充電パルス116の電位差ΔV2が小さいので、圧力発生室32の収縮度合いが小さく、インクの吐出量も少ない。
In this embodiment, as shown in FIG. 6A, the potential difference ΔV1 of the discharge pulse 114 (the first potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generating chamber 32) is the charge pulse. 116 is greater than the potential difference ΔV2 (second potential difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generating chamber 32). That is, when comparing the first maximum potential VPS and the second maximum potential VPL, the first maximum potential VPS is higher. For example, if the potential difference ΔV1 of the
このように、本形態では、小ドットの際には、ノズル開口23においてインクのメニスカスを大きく引き込んで、インクを小さく吐き出すので、インク滴の重量を減らすことができる。それ故、階調値2において記録ドット径をさらに小さくすることができ、表示品位(解像度)の向上を図ることができる。
As described above, in this embodiment, when a small dot is formed, the ink meniscus is largely drawn through the
図7は、本形態のインクジェット記録装置の機能ブロック図である。なお、本形態のインクジェット記録装置の基本的な構成は、実施形態1と同様なので、共通する機能を有する部分には、同一の符合を付してそれらの説明を省略する。 FIG. 7 is a functional block diagram of the ink jet recording apparatus of the present embodiment. Since the basic configuration of the ink jet recording apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, portions having common functions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
インクジェット記録装置において、温度変化に伴ってインク粘度が変化して小ドットのときにインク滴の重量が変動すると、その影響が記録品位に顕著に現れる。そこで、本形態では、かかる温度変化に伴う表示品位の低下を防止することを目的に、図7に示すように、インクジェット記録装置のプリントコントローラ1に対しては、まず、温度センサ91およびAD変換器92からなる温度検出手段90が構成されている。この温度検出手段90の温度検出結果は温度補償手段93に入力され、この温度補償手段93は、温度とインク粘度との関係に対応する温度補償条件が記憶されている温度補償条件記憶手段94から現在の温度に対応する補償条件を設定する。次に、温度補償手段93は、ここで設定した補償条件に基づいて、電源生成部80での電源の生成条件を最適化し、この最適化された電源に基づいて、駆動信号発生回路8は、所定の駆動信号(小ドット用の第1パルス)を発生させる。
In an ink jet recording apparatus, if the ink viscosity changes with temperature and the ink droplet weight fluctuates when the dot size is small, the effect appears remarkably in the recording quality. Therefore, in the present embodiment, for the purpose of preventing the display quality from being lowered due to such a temperature change, as shown in FIG. 7, first, for the
すなわち、本形態では、図8(A)に示すように、温度補償手段93は、現在温度が25℃であれば、放電パルス114の電位差ΔV1(圧力発生室32の膨張開始時における第1の信号と第2の信号との第1の電位差)を100%としたときに、充電パルス116の電位差ΔV2(圧力発生室32の収縮終了時における第3の信号と第2の信号との第2の電位差)が83%になるような電源を電源生成部80で生成させる。 That is, in this embodiment, as shown in FIG. 8 (A), the temperature compensation means 93 has the potential difference ΔV1 of the discharge pulse 114 (the first time at the start of expansion of the pressure generating chamber 32) if the current temperature is 25 ° C. When the first potential difference between the signal and the second signal is 100%, the potential difference ΔV2 of the charging pulse 116 (the second difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generating chamber 32). The power source generation unit 80 generates a power source such that the potential difference between the power source and the power source is 83%.
これに対して、温度検出手段90の温度検出結果において、現在の温度が40℃であったときには、インク粘度が小さくてインク滴の重量が多すぎることになるので、図8(B)に示すように、温度補償手段93は、放電パルス114の電位差ΔV1(圧力発生室32の膨張開始時における第1の信号と第2の信号との第1の電位差)を100%としたときに、充電パルス116の電位差ΔV2(圧力発生室32の収縮終了時における第3の信号と第2の信号との第2の電位差)が66%になるような電源(25℃のときに最適であった第2の最高電位VPLよりも低めの第2の最高電位VPL′に相当する電源)を電源生成部80で生成させる。従って、駆動信号発生回路8は、温度補償後の電源を用いて充電パルス116およびホールドパルス117を発生させる。それ故、現在の温度が40℃のときには、インク滴の重量が少なくなる方向に記録ヘッド10の駆動条件が自動的に設定変更されるので、インク滴の重量が多すぎる事態になるのを防止することができる。
On the other hand, in the temperature detection result of the
一方、温度検出手段90の温度検出結果において、現在の温度が10℃であったときには、インク粘度が大きくてインク滴の重量が少なすぎることになるので、図8(C)に示すように、温度補償手段93は、放電パルス114の電位差ΔV1(圧力発生室32の膨張開始時における第1の信号と第2の信号との第1の電位差)を100%としたときに、充電パルス116の電位差ΔV2(圧力発生室32の収縮終了時における第3の信号と第2の信号との第2の電位差)がたとえば100%になるような電源(25℃のときに最適であった第2の最高電位VPLよりも高めの第2の最高電位VPL″に相当する電源)を電源生成部80で生成させ、その電源に基づいて、駆動信号発生回路8は、所定の駆動信号(小ドット用の第1パルス)を発生させる。
On the other hand, in the temperature detection result of the
すなわち、駆動信号発生回路8は、第1の最高電位VPSに相当する電源を用いて充電パルス116およびホールドパルス117を発生させる。その結果、現在の温度が10℃のときには、インク滴の重量が多くなる方向に記録ヘッド10の駆動条件が自動的に設定変更されるので、インク滴の重量が少なすぎる事態になるのを防止することができる。
That is, the drive
このように、本形態では.温度検出手段90の温度検出結果に基づいて、温度が高いときには、放電パルス114の電位差ΔV1(圧力発生室32の膨張開始時における第1の信号と第2の信号との第1の電位差)と、充電パルス116の電位差ΔV2(圧力発生室32の収縮終了時における第3の信号と第2の信号との第2の電位差)との差を拡大させ、温度が低いときには放電パルス114の電位差ΔV1と充電パルス116の電位差ΔV2との差を圧縮するので、小ドットの際の温度補償を行うことができる。また、本形態では、あくまで、第1の最高電位VPSよりも低い第2の最高電位VPLの設定を変えるので、第1の最高電位VPSを高めることがない。それ故、駆動電圧が高くなることがない。
Thus, in this embodiment. Based on the temperature detection result of the
[その他の実施形態]
なお、上記形態では、圧電振動子17として撓み振動子型のPZTを用いたが、縦振動横効果のPZTを用いてもよく、この縦振動横効果のPZTを用いた場合には、充電と放電とか入れ代わることになる。また、圧力発生素子としては、圧電振動子に限らず、磁歪素子などを用いてもよい。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the flexural vibrator type PZT is used as the
6 制御部
8 駆動信号発生回路
10 記録ヘッド
16 スイッチ回路
17 圧電振動子(圧力発生素子)
23 ノズル開口
32 圧力発生室
80 電源生成部
90 温度検出手段
91 温度センサ
92 AD変換器
93 温度補償手段
94 温度補償条件記憶手段
114 放電パルス(第1の信号)
115 ホールドパルス(第2の信号)
116 充電パルス(第3の信号)
ΔV1 圧力発生室の膨張開始時における第1の信号と第2の信号との第1の電位差
ΔV2 圧力発生室の収縮終了時における第3の信号と第2の信号との第2の電位差
6
23
115 Hold pulse (second signal)
116 Charging pulse (third signal)
ΔV1 First potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generation chamber ΔV2 Second potential difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generation chamber
Claims (4)
前記圧力発生素子を作動させるための駆動信号は、一記録周期内に、小ドットを記録する場合に選択される駆動パルスと、大ドットを記録する場合に選択され小ドットを記録する場合に選択されない駆動パルスとを含み、
前記小ドットを記録する場合に選択される駆動パルスは、少なくとも、前記圧力発生室を収縮させる信号と、収縮させた当該圧力発生室の収縮を一定時間維持する信号と、収縮を一定時間維持した当該圧力発生室を膨張させる第1の信号と、当該圧力発生室の膨張状態を保持する第2の信号と、当該膨張状態から前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第3の信号とを含み、
前記圧力発生室の膨張開始時における前記第1の信号と前記第2の信号との第1の電位差は、前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号と前記第2の信号との第2の電位差よりも大きく、
前記インクジェット記録装置は、温度を検出する温度検出手段によって検出された温度が高いときには、温度が低いときよりも、前記第1の電位差と前記第2の電位差との差を拡大させることを特徴とするインクジェット記録装置。 An ink jet recording apparatus that operates a pressure generating element corresponding to each of a plurality of nozzle openings to contract a pressure generating chamber communicating with the nozzle openings and discharge ink droplets from the nozzle openings.
The driving signal for operating the pressure generating element is selected within one recording cycle when a small pulse is recorded and a driving pulse selected when recording a small dot and when selecting a small dot. Drive pulses that are not
The drive pulse selected when recording the small dots is at least a signal for contracting the pressure generating chamber, a signal for maintaining contraction of the contracted pressure generating chamber for a certain time, and a contraction maintaining for a certain time. A first signal for expanding the pressure generating chamber, a second signal for maintaining the expanded state of the pressure generating chamber, and a third signal for contracting the pressure generating chamber from the expanded state and ejecting ink droplets Including
The first potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generating chamber is the difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generating chamber. Greater than the second potential difference,
The ink jet recording apparatus increases the difference between the first potential difference and the second potential difference when the temperature detected by the temperature detecting means for detecting the temperature is higher than when the temperature is low. Inkjet recording apparatus.
前記圧力発生素子を作動させるための駆動信号は、一記録周期内に、小ドットを記録する場合に選択される駆動パルスと、大ドットを記録する場合に選択され小ドットを記録する場合に選択されない駆動パルスとを含み、
前記小ドットを記録する場合に選択される駆動パルスは、少なくとも、前記圧力発生室を収縮させる信号と、収縮させた当該圧力発生室の収縮を一定時間維持する信号と、収縮を一定時間維持した当該圧力発生室を膨張させる第1の信号と、当該圧力発生室の膨張状態を保持する第2の信号と、当該膨張状態から前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第3の信号とを含み、
前記圧力発生室の膨張開始時における前記第1の信号と前記第2の信号との第1の電位差は、前記圧力発生室の収縮終了時における前記第3の信号と前記第2の信号との第2の電位差よりも大きく、
前記インクジェット記録装置は、温度を検出する温度検出手段によって検出された温度が高いときには、温度が低いときよりも、前記第1の電位差と前記第2の電位差との差を拡大させることを特徴とするインクジェット記録装置の駆動方法。 A method of driving an ink jet recording apparatus, wherein a pressure generating element corresponding to each of a plurality of nozzle openings is operated to contract a pressure generating chamber communicating with the nozzle openings and eject ink droplets from the nozzle openings,
The driving signal for operating the pressure generating element is selected within one recording cycle when a small pulse is recorded and a driving pulse selected when recording a small dot and when selecting a small dot. Drive pulses that are not
The drive pulse selected when recording the small dots is at least a signal for contracting the pressure generating chamber, a signal for maintaining contraction of the contracted pressure generating chamber for a certain time, and a contraction maintaining for a certain time. A first signal for expanding the pressure generating chamber, a second signal for maintaining the expanded state of the pressure generating chamber, and a third signal for contracting the pressure generating chamber from the expanded state and ejecting ink droplets Including
The first potential difference between the first signal and the second signal at the start of expansion of the pressure generating chamber is the difference between the third signal and the second signal at the end of contraction of the pressure generating chamber. Greater than the second potential difference,
The inkjet recording apparatus is characterized in that the difference between the first potential difference and the second potential difference is enlarged when the temperature detected by the temperature detecting means for detecting the temperature is higher than when the temperature is low. A method for driving an inkjet recording apparatus.
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