JP3984583B2 - Inkjet head and inkjet printer - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタに関する。 The present invention relates to an inkjet head and an inkjet printer.
従来技術において、電気信号に応じてせん断歪が生じる加圧手段によって圧力室の容積を変化させ、各圧力室に設けられている吐出ノズルから選択的にインクを吐出させて画像形成を行うせん断モード型のインクジェットヘッドが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなせん断モード型のインクジェットヘッドは、圧力室を高密度に配列しやすいという特徴を有する。 In the prior art, a shear mode in which image formation is performed by selectively ejecting ink from ejection nozzles provided in each pressure chamber by changing the volume of the pressure chamber by a pressurizing unit that generates shear strain in accordance with an electrical signal. A type of inkjet head is known (for example, see Patent Document 1). Such a shear mode type ink jet head has a feature that the pressure chambers are easily arranged at high density.
しかし、上述したせん断モード型のインクジェットヘッドには、ある圧力室の圧力変動が近傍の他の圧力室のインクの圧力または流速に変動を与えるクロストークという現象が発生するという問題がある。クロストークは、圧力室内のインクの圧力が圧力室間の仕切壁を変位させ、隣接及び近傍の圧力室内のインク圧を変化させるために生じると考えられる。 However, the above-described shear mode type ink jet head has a problem that a phenomenon called crosstalk in which a pressure change in one pressure chamber changes the pressure or flow velocity of ink in another nearby pressure chamber occurs. Crosstalk is considered to occur because the pressure of the ink in the pressure chamber displaces the partition wall between the pressure chambers and changes the ink pressure in the adjacent and adjacent pressure chambers.
ところで、印刷範囲内の両端側に位置する圧力室では、印刷範囲内の内側に位置する他の圧力室からのクロストークしか作用しないのに対し、印刷範囲の内側に位置する圧力室では両側に位置する他の圧力室からのクロストークが作用する。このため、印刷範囲内の両端側に位置する圧力室との内側に位置する圧力室とでは、クロストークの影響が異なる。これにより、印刷範囲内の両端側に位置する圧力室に連通された吐出ノズルから吐出されるインク滴の体積と、印刷範囲の内側に位置する圧力室に連通された吐出ノズルから吐出されるインク滴の体積とが異なり、印刷物における濃度ムラや画像品質低下が発生しやすい。 By the way, in the pressure chambers located at both ends in the printing range, only crosstalk from other pressure chambers located inside the printing range acts, whereas in the pressure chambers located inside the printing range, both sides. Crosstalk from the other pressure chambers located acts. For this reason, the influence of crosstalk differs between the pressure chambers located inside the pressure chambers located at both ends in the printing range. Thus, the volume of ink droplets ejected from the ejection nozzles communicated with the pressure chambers located at both ends in the printing range and the ink ejected from the ejection nozzles communicated with the pressure chambers located inside the printing range Unlike the volume of the droplets, density unevenness and image quality deterioration are likely to occur in the printed matter.
各圧力室に作用するクロストークの影響の均等化を図ろうとしたインクジェットヘッドとしては、図13に示すようなインクジェットヘッドがある(例えば、特許文献2参照)。図13に示すインクジェットヘッドは、印刷範囲内で複数配列された有効圧力室101の両側にそれぞれ3個ずつのダミー圧力室102を形成し、有効圧力室101にはそれぞれ1個ずつの吐出ノズル103を連通させ、ダミー圧力室102にはそれぞれ複数個のダミーノズル104を連通させている。ここで、「ダミー圧力室」とは、駆動信号を印加してもインクが吐出しない圧力室をいう。
As an ink jet head that attempts to equalize the influence of crosstalk acting on each pressure chamber, there is an ink jet head as shown in FIG. 13 (see, for example, Patent Document 2). The ink jet head shown in FIG. 13 forms three
図13に示すようなインクジェットヘッドでは、例えば、印刷範囲内の端部に位置する有効圧力室101aの容積を変化させてインク滴を吐出させるときには、インク滴の吐出と同時にダミー圧力室102aも同じように容積を変化させる。また、印刷範囲内の端部に位置する有効圧力室101bの容積を変化させてインク滴を吐出させるときには、インク滴の吐出と同時にダミー圧力室102bも同じように容積を変化させる。さらに、印刷範囲内の端部に位置する有効圧力室101cの容積を変化させてインク滴を吐出させるときには、インク滴の吐出と同時にダミー圧力室102cも同じように容積を変化させる。
In the ink jet head as shown in FIG. 13, for example, when the ink droplet is ejected by changing the volume of the effective pressure chamber 101a located at the end within the printing range, the dummy pressure chamber 102a is the same as the ink droplet ejection. Change the volume as follows. In addition, when the ink droplet is ejected by changing the volume of the effective pressure chamber 101b located at the end within the printing range, the volume of the dummy pressure chamber 102b is also changed in the same manner as the ink droplet is ejected. Further, when ink droplets are ejected by changing the volume of the effective pressure chamber 101c located at the end within the printing range, the volume of the
これにより、印刷範囲内の端部に位置する有効圧力室101a、101b、101cに対して、その両側に位置する他の圧力室(有効圧力室とダミー圧力室)からのクロストークの影響を、これらの有効圧力室101a、101b、101cの内側に位置する他の有効圧力室と同じように作用させることができる。 Thereby, with respect to the effective pressure chambers 101a, 101b, and 101c positioned at the end portion in the printing range, the influence of crosstalk from other pressure chambers (effective pressure chamber and dummy pressure chamber) positioned on both sides thereof is reduced. These effective pressure chambers 101a, 101b, and 101c can be operated in the same manner as other effective pressure chambers located inside.
しかしながら、図13に示すようなインクジェットヘッドでは、1つのダミー圧力室102に連通するダミーノズル104の数を複数個にし、ダミー圧力室102の容積を変化させた場合にダミーノズル104からインク滴が吐出しないようにしている。
However, in the ink jet head as shown in FIG. 13, when the number of
このため、ダミー圧力室102に作用する複数のダミーノズル104の合成された流体インピーダンス、即ち、複数のダミーノズル104の合成されたインクの粘性抵抗や慣性抵抗等がダミーノズル104の数に反比例して低下する。その結果、ダミー圧力室102内のインクの主音響共振周波数が、有効圧力室101内のインクの主音響共振周波数と異なってくる。
Therefore, the combined fluid impedance of the plurality of
ここで、主音響共振周波数とは、加圧手段により電圧を印加して圧力室を駆動させたときに、圧力室内のインクに発生する圧力波が圧力室内のインク中を伝播し、その圧力波が重畳して最も大きな圧力振動となる周波数であり、ヘルムホルツ(Helmholtz)共振周波数とも呼ばれるものである。 Here, the main acoustic resonance frequency refers to a pressure wave generated in the ink in the pressure chamber when the pressure chamber is driven by applying a voltage by the pressurizing means and the pressure wave is generated. Is the frequency at which the largest pressure oscillation is superimposed, and is also called the Helmholtz resonance frequency.
そのため、有効圧力室101内のインクの音響周波数特性に合わせた波形の駆動信号がダミー圧力室102内のインクに印加されると、異常な圧力変動がダミー圧力室102内に生じ、印刷範囲内の両端部に位置するそれぞれ3個の有効圧力室101a、101b、101cではダミー圧力室102内で生じた異常な圧力変動に起因するクロストークを受けるようになり、場合によってはむしろ濃度ムラや画像品質の低下を来すという課題がある。
For this reason, when a drive signal having a waveform that matches the acoustic frequency characteristics of the ink in the
本発明の目的は、クロストークが原因となって各吐出ノズルから吐出されるインク滴の体積がバラツクことを防止し、濃度ムラの発生や画像品質の低下を防止しうるインクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタを提供することである。 An object of the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet printer that can prevent the volume of ink droplets ejected from the respective ejection nozzles from being varied due to crosstalk and prevent the occurrence of density unevenness and image quality degradation. Is to provide.
本発明は、仕切壁を隔てて直線上に並列に配列されてそれぞれインク供給路に連通された複数個の圧力室と、前記圧力室のうち印刷範囲内に位置する前記圧力室に設けられた吐出ノズルと、駆動信号に応じて前記圧力室の容積を可変させる加圧手段と、前記圧力室のうち印刷範囲外に位置する前記圧力室と外部とをそれぞれ連通して、前記吐出ノズルの流体インピーダンスと略同一となるように設定された形状を有し、かつ、前記圧力室側の開口径が外部側の開口径より小さく設定されることでインクが吐出されないダミーノズルと、前記加圧手段にN−1個(N≧1の自然数)おきの間隔で前記圧力室の容積を同時に可変させるための前記駆動信号を印刷範囲内に位置する前記圧力室に供給することにより選択的に当該圧力室の容積を可変するヘッド駆動手段であって、ベタ印刷時に、前記駆動信号によって同時に容積を可変させる前記圧力室のうち印刷範囲内の端部に位置する前記圧力室からN番目の印刷範囲外に位置する前記圧力室の容積を可変させるようにしたヘッド駆動手段と、を具備する。
The present invention is provided in a plurality of pressure chambers arranged in parallel on a straight line across a partition wall and respectively communicating with an ink supply path, and the pressure chambers located within a printing range among the pressure chambers. a discharge nozzle, a pressurizing means for varying the volume of the pressure chamber in response to the drive signal, and respectively communicate with said pressure chamber and the outside, located outside the printable area of the pressure chamber, the previous SL ejection nozzle It has a set shape such that the fluid impedance is substantially the same, and a dummy nozzle which ink is not ejected in Rukoto opening diameter of the pressure chamber side is set smaller than the opening diameter of the outer side, the pressure selectively the by supplying to the pressure chamber located within the print range the drive signal for simultaneously varying the volume of the pressure chamber at the N-1 (natural number N ≧ 1) every interval to means varying the volume of the pressure chamber That a head driving means, when solid printing, the pressure located outside N-th print range from said pressure chamber located at the end of the print range of the pressure chamber varying the volume simultaneously by the driving signal Head driving means adapted to vary the volume of the chamber.
本発明によれば、印刷範囲内の端部に位置する圧力室の駆動に際し、印刷範囲外に位置する圧力室を同時に駆動させることにより、ダミーノズルからのインク吐出を伴うことなく印刷範囲内の端部に位置する圧力室に印刷範囲内の内部に位置する圧力室とほぼ同じクロストークを作用させることができる。この結果、印刷範囲内の端部に位置する吐出ノズルからのインク滴の体積を印刷範囲内の内部に位置する吐出ノズルからのインク滴の体積と略同じにすることができ、印刷範囲端部の濃度ムラを解消することができる。 According to the present invention, when driving the pressure chamber located at the end portion in the printing range, the pressure chamber located outside the printing range is driven at the same time, so that no ink is ejected from the dummy nozzle. Almost the same crosstalk as the pressure chamber located inside the printing range can be applied to the pressure chamber located at the end. As a result, the volume of ink droplets from the discharge nozzle located at the end within the printing range can be made substantially the same as the volume of ink droplet from the discharge nozzle located within the printing range. Density unevenness can be eliminated.
本発明を実施するための一実施の形態を図1ないし図8を参照して説明する。図1は本発明を実施するための一実施の形態インクジェットヘッドを示す縦断側面図、図2は図1におけるA−A線断面図である。 An embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal side view showing an inkjet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
本実施の形態のインクジェットヘッド1は、図1及び図2に示すように、板厚方向に分極された2枚の圧電部材(下部圧電部材2と上部圧電部材3)を備えている。2枚の圧電部材2,3は、同極を対向させた状態で貼り合わされている。貼り合わされた圧電部材2、3は、分極されていない低誘電率圧電部材からなる基板4に固着されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基板4とこの基板4に固着された圧電部材2、3とには、複数の溝5が等間隔で並列に形成されている。複数の溝5は、ダイヤモンドカッタ等を用いて加工が施されている。
A plurality of
基板4の上面には天板枠6が接着されている。この天板枠6は、溝5の上面の一部を封止している。これにより、圧力室7(7a、7b、7c、・・・)が形成されている。
A
隣り合う圧力室7の間は、下部圧電部材2と上部圧電部材3とからなり、駆動信号に応じて圧力室7の容積を可変する加圧手段を形成する仕切壁8(8a、8b、8c、・・・)により仕切られている。
A partition wall 8 (8a, 8b, 8c) is formed between the
天板枠6には、全ての圧力室7に連通するインク供給路9が形成されている。
An ink supply path 9 communicating with all the
天板枠6の上面には、天板10が接着されている。この天板10にはインク供給路9に連通したインク供給口11が形成されている。インク供給口11には、インクジェットヘッド1へインクを供給するためのインク供給パイプ(図示せず)が接続されている。
A
各溝5の内面には、互いに電気的に独立した電極12(12a、12b、12c、・・・)が設けられている。本実施の形態の電極12は、無電解メッキにより形成されている。各電極12は、基板4の後端部に接続されたフレキシブルケーブル13を介してヘッド駆動手段であるドライバIC(図示せず)に接続されている。
On the inner surface of each
圧力室7の正面側には、ポリイミド製のノズルプレート14が接着されている。このノズルプレート14には、吐出ノズル15(15e、15f、15g、・・・)とダミーノズル16(16a、16b、16c、16d)とが設けられている。本実施の形態の吐出ノズル15およびダミーノズル16は、レーザー加工によって形成されている。ノズルプレート14に対する吐出ノズル15とダミーノズル16とのレーザー加工は、ノズルプレート14を圧力室7の正面側へ接着した後に行われる。
A
吐出ノズル15は、印刷範囲内に位置する圧力室7(7e、7f、7g、・・・)に対向する位置に形成されている。ダミーノズル16は、印刷範囲外に位置する圧力室7(7a、7b、7c、7d)に対向する位置に形成されている。
The
なお、図2はインクジェットヘッド1の一方の端部側のみを図示したものであり、インクジェットヘッド1の他方の端部側にも印刷範囲外に位置する4個の圧力室7と、その圧力室7に対向して位置する4個のダミーノズル16とが形成されている。
FIG. 2 illustrates only one end side of the
インクは、インク供給パイプ内を通ってインク供給口11からインクジェットヘッド1内に注入され、インク供給路9、圧力室7、吐出ノズル15、ダミーノズル16内に充填される。
Ink is injected into the
このような構成のインクジェットヘッド1においては、例えば、電極12eに対してドライバICから正の駆動信号が与えられると、仕切壁8d、8eにおいて分極方向に直交する電界が生じる。仕切壁8d、8eは、分極方向に直交する電界による逆圧電効果によって、図3に示すように、圧力室7eの容積を大きくする方向に互いに逆方向に屈曲してせん断歪を生じる。これにより、圧力室7eの容積が大きくなる(図3(a))。また、反対に、電極12eに対してドライバICから負の駆動信号が与えられると、圧力室7eの容積は小さくなる(図3(b)参照)。このように、電極12eに駆動信号を与えることにより、圧力室7eの容積を選択的に可変させることができる。圧力室7e内では、圧力室7eの容積が大きくなったときにはこの圧力室7e内部のインクの圧力が低下して圧力室内のインクに負の極性で始まる圧力振動が発生する。また、圧力室7e内では、圧力室7eの容積が小さくなったときには圧力室7e内のインクの圧力が高くなり、圧力室7e内のインクに正の極性で始まる圧力振動が発生する。圧力室7e内のインクは、これらの圧力振動が重なって、圧力室7e内のインクの圧力が高くなったときに、インク滴として吐出ノズル15eから吐出する。
In the
つぎに、ダミーノズル16と吐出ノズル15とについて説明する。図4は、ダミーノズル16と吐出ノズル15との形状を示す断面図である。ダミーノズル16は、インク吐出方向に向かってノズル内の径が広がる形状を有している。
Next, the
吐出ノズル15は、ダミーノズル16とは反対に、インク吐出方向に向かってノズル内の径が狭まった形状を有している。
Contrary to the
また、ダミーノズル16は、インク吐出側において吐出ノズル15のインク吐出側の開口面積より大きく開口する開口部を有している。本実施の形態のダミーノズル16の開口部における口径Dodは、吐出ノズル15の入口側の口径Dirと略同一に設定されている。ダミーノズル16の入口側の口径Didは、吐出ノズル15の出口側の口径Dorと略同一に設定されている。吐出ノズル15とダミーノズル16とは、インク滴が吐出する方向に対してテーパ形状が対称となるように形成されている。
Further, the
ダミーノズル16と吐出ノズル15との寸法の好適な一例としては、
ダミーノズル16のインク吐出側の口径Dod:54μm
ダミーノズル16の入口側口径Did:27μm
吐出ノズル15の出口側口径Dor:27μm
吐出ノズル15の入口側口径Dir:54μm
ノズル(ダミーノズル16、吐出ノズル15)長さLn:50μm
が挙げられる。
As a suitable example of the dimensions of the
The diameter Dod of the ink discharge side of the dummy nozzle 16: 54 μm
Inlet side diameter Did of dummy nozzle 16: 27 μm
Outlet side diameter Dor of discharge nozzle 15: 27 μm
Inlet side diameter Dir of the discharge nozzle 15: 54 μm
Nozzle (
Is mentioned.
この場合、ダミーノズル16のインク吐出側の断面積と吐出ノズル15のインク吐出側の断面積との比は、それぞれの口径の二乗に比例することから、4:1である。つまり、インクメニスカスmの位置において、ダミーノズル16内のインクの流速は、吐出ノズル15内のインクの流速の1/4になる。これにより、圧力室7a〜7d内のインクの圧力が高くなった場合でも、ダミーノズル16からはインク滴が吐出しない。
In this case, the ratio of the cross-sectional area on the ink discharge side of the
また、ダミーノズル16のように、インク吐出側の口径Dodが入口側口径Didよりも大きくなると、インクメニスカスmがインクの表面張力によりその位置を保持する力が弱まるが、その静的な負圧の限界Psは、インクの表面張力σを30mN/mとしたとき、
Further, as in the case of the
の式を用いて計算すると、−2222Paとなる。 It is -2222Pa if it calculates using the type | formula of this.
ノズル面におけるインク静水圧は、0〜−2222Paの間に維持する必要があるが、通常、ノズル面におけるインク静水圧は−1000Pa程度になるようにインクの供給圧力を調整するので問題はない。 The ink hydrostatic pressure on the nozzle surface needs to be maintained between 0 and -2222 Pa. Normally, there is no problem because the ink supply pressure is adjusted so that the ink hydrostatic pressure on the nozzle surface is about -1000 Pa.
また、万一インク静水圧が瞬間的に負圧の限界Psを下回っても、ダミーノズル16ではインクメニスカスmが後退するほどノズル径が小さくなって負圧の限界が高まり、インクメニスカスmが元の位置に復帰する力が強まる。
Even if the ink hydrostatic pressure instantaneously falls below the negative pressure limit Ps, the nozzle meniscus m decreases as the ink meniscus m moves backward in the
このため、インクメニスカスmが圧力室7内部にまで後退して気泡が圧力室7内部に巻き込まれ、インクジェットヘッド1が動作不良を起こす負圧の限界に関しては、吐出ノズル15と同じになる。
For this reason, the ink meniscus m is retracted to the inside of the
以上のようなダミーノズル16と吐出ノズル15との形成は、レーザービームLを用いた加工であれば容易に行うことができる。すなわち、結像光学系を有するレーザー照射装置を用い、レーザー投影レンズとノズルプレート14との相対位置をxyzステージによって可変し、ダミーノズル16を形成する場合は図5(a)に示すようにzステージの調整によってレーザー集光面をノズルプレート14の下面に合わせ、吐出ノズル15を形成する場合は図5(b)に示すようにzステージの調整によってレーザー集光面をノズルプレート14の上面に合わせる。
The formation of the
ダミーノズル16と吐出ノズル15との音響的な特性は、以下の通りである。図6の吐出ノズル15において、
p(t):ノズル入口のインク圧力
q(t):ノズル入口のインク流量
M :ノズル内のインクの慣性抵抗
R :ノズル内のインクの粘性抵抗
ρ :インクの密度
y(x):位置xにおけるノズル半径
r(y):半径yの円筒を流れるインクの単位流量あたりの粘性による圧力勾配
Ln :ノズルの長さ
とするとき、
ノズル内のインクに関する運動方程式
The acoustic characteristics of the
p (t): Ink pressure at nozzle inlet q (t): Ink flow rate at nozzle inlet M: Inertial resistance of ink in nozzle R: Viscosity resistance of ink in nozzle ρ: Ink density y (x): Position x Nozzle radius r (y): pressure gradient due to viscosity per unit flow rate of ink flowing through a cylinder of radius y Ln:
Equation of motion for ink in nozzles
ただし、 However,
が成り立つ。 Holds.
式(2)から、圧力室7からみたノズルの音響的な性質、すなわち流体インピーダンスは、慣性抵抗Mと粘性抵抗Rとによって特徴づけられていることがわかる。
From the equation (2), it can be seen that the acoustic property of the nozzle as viewed from the
ここで、図6のように、吐出ノズル15とは反対向きのダミーノズル16の慣性抵抗M´と粘性抵抗R´とについて考えて見ると、
Here, as shown in FIG. 6, when considering the inertial resistance M ′ and the viscous resistance R ′ of the
が得られる。 Is obtained.
式(5)と式(6)とによれば、互いに反対向きの形状をした吐出ノズル15とダミーノズル16との慣性抵抗M、M´と粘性抵抗R、R´とは同じになり、両者の流体インピーダンスは同じになることがわかる。
According to the equations (5) and (6), the inertial resistances M and M ′ and the viscous resistances R and R ′ of the
したがって、本実施の形態のように、ダミーノズル16の口径Dodが吐出ノズル15の入口径Dirと略同一で、ダミーノズル16の入口径Didが吐出ノズル15の出口径Dorと略同一である場合、ダミーノズル16と吐出ノズル15とは、略同じ流体インピーダンスを有することになる。
Accordingly, when the diameter Dod of the
これにより、印刷範囲外にある圧力室7b〜7dの圧力振動特性と印刷範囲内にある圧力室7e、7f、・・・の圧力振動特性とを略同じにすることができ、圧力室7b、7c、7d内のインクの主音響共振周波数についても圧力室7e、7f、7g、・・・の主音響共振周波数と略同じにすることができる。
Thereby, the pressure vibration characteristics of the pressure chambers 7b to 7d outside the printing range and the pressure vibration characteristics of the
また、インクジェットヘッド1のメンテナンスに際して、吐出ノズル15とダミーノズル16とからインクの吸引動作を行った場合、ダミー圧力室にダミーノズルが複数設けられている従来のインクジェットヘッドでは必要以上のインクがダミー圧力室から流出する。
Further, when ink is sucked from the
これに対し、本実施の形態では、ダミーノズル16と吐出ノズル15との粘性抵抗が同じなので必要以上のインクがダミー圧力室から流出することはない。これによって、メンテナンスに際してのインクの無駄を少なくすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
ここで、図7は、ベタ印刷時における電極12に対してドライバICから出力される駆動信号WWのタイミングチャートである。電極12aには、駆動信号は与えられず、一定電位である。電極12bには、常に電極12eと同じ電位が与えられる。電極12cには、常に電極12fと同じ電位が与えられる。電極12dには、常に電極12gと同じ電位が与えられる。なお、図7は、インクジェットヘッド1の一方の端部側のみを図示しているが、インクジェットヘッド1の他方の端部側についても同様である。
Here, FIG. 7 is a timing chart of the drive signal WW output from the driver IC to the
なお、駆動信号は3相に時分割され、あるノズル15からインクを吐出させるときは、インクを吐出させるノズル15の両隣のノズル15と、さらにその隣のノズル15とからはインクを吐出させない。
The drive signal is time-divided into three phases, and when ink is ejected from a
駆動信号WWは、7つのドロップ信号Wが連続的に連なったものである。このような駆動信号WWが圧力室7に印加されると、1つのドロップ信号Wにつき1つのインク滴が吐出ノズル15から吐出される。例えば、駆動信号WWにおけるドロップ信号Wの数が7個である場合、単一の駆動信号WWにおいては、7つのインク滴が吐出ノズル15から連続的に吐出される。したがって、1画素に付着するインク滴の量を変えたい場合は、駆動信号WWにおけるドロップ信号Wの数を変えれば良い。これによって、インクを吐出させない場合を含めて8階調の印刷を行うことができる。
The drive signal WW is a continuous series of seven drop signals W. When such a drive signal WW is applied to the
ドロップ信号Wは、図8に示すように、圧力室7の容積を拡張させる拡張パルスP1と、圧力室7の容積を収縮させる収縮パルスP2と、両パルス間の休止時間とで構成されている。拡張パルスP1の幅と休止時間と収縮パルスP2の幅とはそれぞれ1ALである。ここで、ALとは、圧力室7内のインクの主音響共振周期の1/2の時間のことで、圧力室7内のインクの圧力の平均値が正から負へ、あるいは負から正へと反転する時間である。圧力室7内のインクの主音響共振周期の逆数である主音響共振周波数は、ヘルムホルツ(Helmholtz)共振周波数とも呼ばれるものである。拡張パルスP1は、吐出ノズル15からインクを吐出させ、収縮パルスP2は拡張パルスP1が発生させた圧力振動を打ち消す作用がある。
As shown in FIG. 8, the drop signal W includes an expansion pulse P1 that expands the volume of the
なお、先に述べたように、本発明によればダミーノズル16が連通されている圧力室7内のインクの主音響共振周期を吐出ノズル15が連通されている圧力室7内のインクの主音響共振周期に略一致させることができるが、厳密には、ダミーノズル16が連通されている圧力室7と吐出ノズル15が連通されている圧力室7とではノズル(ダミーノズル16、吐出ノズル15)近傍の形状が異なるので、両者の主音響共振周期は微妙に異なる可能性がある。この違いは、1ドロップのみ吐出の場合にはほとんど問題にはならない。しかしながら、本実施の形態のように連続的に複数のインク滴を吐出させる場合、駆動信号Wのタイミングは、吐出ノズル15が連通されている圧力室4内のインクの主音響共振周期で合わせたほうが良い。
このような構成においては、電極12bと電極12e、電極12cと電極12f、電極12dと電極12gとの電位がそれぞれ同じなので、圧力室7eの仕切壁8d、8eがせん断歪を生じるときには、同時に、圧力室7bの仕切壁8a、8bもせん断歪を生じる。また、圧力室7fの仕切壁8e、8fがせん断歪を生じるときには、同時に、圧力室7cの仕切壁8b、8cもせん断歪を生じる。さらに、圧力室7gの仕切壁8f、8gがせん断歪を生じるときには、同時に、圧力室7dの仕切壁8c、8dもせん断歪を生じる。圧力室7b、7c、7dにはダミーノズル16b、16c、16dが連通しているので、圧力室7b、7c、7dがせん断歪を生じてもインクは吐出しない。しかし、ダミーノズル16と吐出ノズル15との流体インピーダンスが略同じなので、圧力室7b、7c、7dには圧力室7e、7f、7g、・・・とほぼ同じ圧力振動が発生する。このため、圧力室7b、7c、7dから漏洩するクロストークの大きさも圧力室7e、7f、7g、・・・から漏洩すクロストークの大きさとほぼ同じになる。したがって、ベタ印刷時に、印刷範囲内の端部に位置する圧力室7e、7f、7gは、印刷範囲内の内側に位置する他の圧力室7h、7i、7j、・・・と同じように両側から同じ程度のクロストークを受けることになる。これにより、吐出ノズル15e、15f、15gから吐出されるインク滴の体積を、吐出ノズル15h、15i、15j、・・・から吐出されるインク滴の体積と略同じとすることができる。これによって、印刷範囲の端部における濃度ムラ、画像品質の低下を防止することができる。
As described above, according to the present invention, the main acoustic resonance period of the ink in the
In the configuration like this, the
なお、上述した実施の形態では、ノズル内周面を直線テーパ状に形成した吐出ノズル15とダミーノズル16とを例に挙げて説明したが、図9に示すように、吐出ノズル15Aとダミーノズル16Aとのノズル内周面を曲線テーパ状に形成してもよい。この場合、吐出ノズル15Aとダミーノズル16Aとをインク吐出方向に対してテーパ形状が対称となるように形成することで、吐出ノズル15Aとダミーノズル16Aとの流体インピーダンスを略同一にできることは先に述べたとおりである。
In the above-described embodiment, the
このように本実施の形態のインクジェットヘッド1によれば、仕切壁8を隔てて直線上に並列に配列されてそれぞれインク供給路9に連通された複数個の圧力室7と、印刷範囲内に位置する圧力室7e、7f、・・・に設けられた吐出ノズル15と、印刷範囲外に位置する圧力室7b〜7dと外部とをそれぞれ連通してインク吐出側において吐出ノズル15のインク吐出側の開口面積より大きく開口する開口部を有し吐出ノズル15の流体インピーダンスと略同一となるように設定された形状を有するダミーノズル16と、を具備して、印刷範囲内に位置する圧力室7内のインクの加圧に際しては吐出ノズル15からインク滴を吐出させ、印刷範囲外に位置する圧力室7b〜7dに連通されたダミーノズル16からのインク滴の吐出を行わせないようにする。それととともに、印刷範囲外に位置する圧力室7b〜7dに、印刷範囲内に位置する圧力室7e、7f、7g・・・と略同一の圧力振動を同時に発生させる。これにより、例えば印刷範囲内の端部に位置する圧力室7eの駆動に際し、印刷範囲内の内側に位置する他の圧力室7h、7k、・・・と同じようにその圧力室7eの両側に位置する他の圧力室7b,7hからクロストークを作用させることで、印刷範囲内の端部に位置する圧力室7eに連通されている吐出ノズル15eから吐出されるインク滴の体積を印刷範囲内の内部に位置する吐出ノズル15hから吐出されるインク滴の体積と略同じとし、印字に際しての濃度ムラや画像品質の低下の発生を防止することができる。他の印刷範囲内の端部に位置する圧力室7f及び7gの駆動に際しても同様である。
As described above, according to the
さらに、本実施の形態のインクジェットヘッド1によれば、吐出ノズル15とダミーノズル16とはインク滴の吐出方向において対称となる形状に形成されているので、吐出ノズル15が連通された圧力室7e、7f、・・・におけるインクの流体インピーダンスと、ダミーノズル16が連通された圧力室7b〜7dにおけるインクの流体インピーダンスとを、実用上容易に略同一とすることができる。
Further, according to the
つぎに、本発明の別の実施の形態を図10ないし図12を参照して説明する。なお、第1の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図10は、本発明の別の実施の形態のインクジェットプリンタの一部を示す斜視図である。インクジェットプリンタは、ラインインクジェットヘッド20を備えている。ラインインクジェットヘッド20は、ライン状に配列された複数のインクジェットヘッド1と、これらのインクジェットヘッド1を保持するヘッド保持部材21とを備えている。ヘッド保持部材21におけるインクジェットヘッド1は、図11に示すように、吐出ノズルおよびダミーノズルの配列方向に沿って複数配列されている。本実施の形態のインクジェットヘッド1は、板状のヘッド保持部材21の両面に対して、互い違いに配列されている。これにより、各インクジェットヘッド1における印刷範囲をインクジェットヘッド1の配列方向に沿って切れ間無く配列することができる。本実施の形態では、各インクジェットヘッド1における吐出ノズルに対向する位置を印字位置とする。
FIG. 10 is a perspective view showing a part of an ink jet printer according to another embodiment of the present invention. The ink jet printer includes a line
インクジェットプリンタは、ヘッド保持部材21が保持するインクジェットヘッド1に対向する位置を通過するように記録用紙22を搬送する用紙搬送ベルト23を備えている。本実施の形態の用紙搬送ベルト23は、一対のローラ24に巻回された無端帯形状を有している。一対のローラ24のうち、少なくとも一方には、モータ等の図示しない駆動機構が連結されている。用紙搬送ベルト23は、駆動機構によって少なくとも一方のローラ24を回転駆動することで、ローラ24に連れ回りされて記録用紙22を搬送する。これにより、印字位置を記録媒体が通過するように、各インクジェットヘッド1と記録用紙22を相対的に移動させる移動手段が実現されている。
The ink jet printer includes a
用紙搬送ベルト23による記録用紙22の搬送に際しては、例えば、静電気や空気流によって記録用紙22を用紙搬送ベルト23に吸着したり、記録用紙22の端部を図示しない押さえ部材で押さえたりして、記録用紙22を用紙搬送ベルト23に密着させる。なお、記録用紙22を用紙搬送ベルト23に密着させる方法については公知の技術であるため説明を省略する。
When transporting the recording paper 22 by the
図12は、本発明を実施するための別の実施の形態のインクジェットプリンタが備える各種電気回路およびこれらの電気回路の関連を示すブロック図である。インクジェットプリンタは、記録用紙22に印刷するイメージデータを記憶する画像メモリ25を備えている。制御回路26は、用紙搬送ベルト23によって搬送される記録用紙22がインクジェットヘッド1に対向する位置を通過する際に、画像メモリ25に記憶されたイメージデータを所定の順序で読み出し、読み出したイメージデータに応じた印字信号をドライバIC27に向けて送信する。ドライバIC27は、印字信号に応じて、対応するインクジェットヘッド1に対して所定形状の駆動信号WWを出力する。これにより、上述と同様に、各駆動信号WWにおけるドロップ信号Wの数等に応じた印字が行なわれる。ここに、駆動制御手段が実現されている。
FIG. 12 is a block diagram showing various electric circuits included in an inkjet printer according to another embodiment for carrying out the present invention and the relationship between these electric circuits. The ink jet printer includes an
このように、本実施の形態のインクジェットプリンタによれば、上述した実施の形態のインクジェットヘッド1が具備する吐出ノズル15に対向する印字位置を記録媒体22が通過するようにインクジェットヘッド1と記録媒体22とを相対的に移動させるとともに、画像データに応じた駆動信号に基づきインクジェットヘッド1を駆動するようにしたので、印字に際しての濃度ムラや画像品質の低下の発生を防止することができる。
Thus, according to the ink jet printer of the present embodiment, the
1 インクジェットヘッド
7 圧力室
8 仕切壁
9 インク供給路
15 吐出ノズル
16 ダミーノズル
1
Claims (4)
前記圧力室のうち印刷範囲内に位置する前記圧力室に設けられた吐出ノズルと、
駆動信号に応じて前記圧力室の容積を可変させる加圧手段と、
前記圧力室のうち印刷範囲外に位置する前記圧力室と外部とをそれぞれ連通して、前記吐出ノズルの流体インピーダンスと略同一となるように設定された形状を有し、かつ、前記圧力室側の開口径が外部側の開口径より小さく設定されることでインクが吐出されないダミーノズルと、
前記加圧手段にN−1個(N≧1の自然数)おきの間隔で前記圧力室の容積を同時に可変させるための前記駆動信号を印刷範囲内に位置する前記圧力室に供給することにより選択的に当該圧力室の容積を可変するヘッド駆動手段であって、ベタ印刷時に、前記駆動信号によって同時に容積を可変させる前記圧力室のうち印刷範囲内の端部に位置する前記圧力室からN番目の印刷範囲外に位置する前記圧力室の容積を可変させるようにしたヘッド駆動手段と、
を具備するインクジェットヘッド。 A plurality of pressure chambers arranged in parallel on a straight line across the partition wall and communicated with the ink supply path, respectively;
A discharge nozzle provided in the pressure chamber located within a printing range of the pressure chamber;
Pressurizing means for varying the volume of the pressure chamber in response to a drive signal;
Said respectively communicate with said pressure chamber and the outside, located outside the printable area of the pressure chamber, have a set shape such that the fluid becomes impedance substantially the same before Symbol discharge nozzle and the pressure chamber and dummy nozzles which ink is not ejected in Rukoto opening diameter side is smaller than the opening diameter of the outer side,
Selection is made by supplying to the pressure chamber located in the printing range the drive signal for simultaneously changing the volume of the pressure chamber at intervals of N−1 (N ≧ 1 natural number) to the pressurizing means. to a head driving means for varying the volume of the pressure chamber, N-th upon solid printing, from the pressure chamber located at the end of the print range of the pressure chamber varying the volume simultaneously by the driving signal Head driving means adapted to vary the volume of the pressure chamber located outside the printing range;
An inkjet head comprising:
前記インクジェットヘッドが具備する吐出ノズルに対向する印字位置を記録媒体が通過するように前記インクジェットヘッドと前記記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、
画像データに応じた駆動信号に基づき前記インクジェットヘッドが具備する加圧手段およびヘッド駆動手段を駆動する駆動制御手段と、
を具備するインクジェットプリンタ。 An inkjet head according to claim 1, 2 or 3,
Moving means for relatively moving the inkjet head and the recording medium so that the recording medium passes through a printing position facing the ejection nozzles of the inkjet head;
Driving means for driving the pressurizing means and the head driving means included in the inkjet head based on a drive signal corresponding to image data; and
An inkjet printer comprising:
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