JP4138146B2 - Ink-jet head driving method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電気力を用いて振動板を変形させることによりインク液滴の吐出を行なう形式のインクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。さらに詳しくは、振動板に残留する残留電荷の影響を排除して常に良好なインク液滴の吐出動作を行なうことの可能なインクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
静電気力を用いてインク液滴の吐出を行なうインクジェットヘッドは、例えば、米国特許第4520375号の明細書、特開平5−50601号公報に開示されている。これらの公報に記載のインクジェットヘッドは、インクノズルに連通した吐出室の底面が面外方向に弾性変位可能な振動板により形成され、この振動板に対向して電極が配置されており、これらの振動板と電極の間に駆動電圧パルスを印加することにより、振動板を静電気力により変位させて、当該振動板の変位に応じてインクノズルからインク液滴を吐出させるようになっている。
【0003】
この構成のインクジェットヘッドにおいて、振動板と電極の間に電圧パルスを印加した後に振動板および電極間の誘電体に電荷が残留すると、この残留電荷が作り出す電界により振動板と電極の相対変位量が減少してしまう。相対変位量の減少は、インク液滴の吐出量やインクスピードの低下等といったインク液滴の吐出不良の原因となる。このようなインク吐出不良が発生すると、印字濃度の変動、画素ずれ等の印刷品位不良や画素抜け等が起こってしまう。
【0004】
振動板と電極の間に残留電荷が発生することを防止するために、本願人は、先に、特開平7−81088号公報において、インク液滴の吐出用の駆動電圧とは逆極性の電圧を定期的に印加する方法を提案している。また、特開平9−136413号公報において、インク液滴吐出用の駆動電圧として交互に逆極性のものを印加する方法を提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一般的に、同一の印字濃度を確保するためには、1ドット分印字を1回のインク液滴により形成するよりも、複数回のインク液滴により形成する方が1ドット印字用のインク重量が少なくて済むので望ましい。
【0006】
一方、振動板および電極の間に発生する残留電荷の極性は、これらの間の絶縁層の帯電特性等に応じて異なる。よって、極性の異なる駆動電圧を交互に印加したとしても、効果的に残留電荷を除去できない場合がある。
【0007】
また、駆動電圧の極性が異なると、一般的にはそれに応じて、吐出するインク液滴のインクスピードあるいはインク重量が変化してしまう。このようなインク液滴の吐出特性が変化すると、印字品位が低下する等の弊害が発生する。
【0008】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、インク液滴吐出用の駆動電圧として極性の異なるものを印加することにより振動板および電極間の残留電荷を除去すると共に、複数回のインク液滴の吐出により1ドット印字を形成するインクジェットヘッドの駆動方法において、残留電荷をより効果的に除去可能とすることにある。
【0009】
また、本発明の課題は、このようなインクジェットヘッドの駆動方法において、印字品位を低下させることなく効果的に残留電荷を除去可能とすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、インク液滴吐出用の駆動電圧として極性の異なるものを印加すると共に、複数回のインク液滴の吐出動作により1ドット印字を記録媒体上に形成するインクジェットヘッドの駆動方法において、前記1ドット印字を連続した3回以上の奇数回のインク液滴の吐出動作により形成すると共に、当該1ドット印字を形成するための吐出動作のうち、少なくとも1回の吐出動作時に印加する前記駆動電圧の極性を逆極性としたことを特徴としている。
【0011】
このように3回以上の奇数回分のインク液滴の吐出動作により1ドット印字を行う場合には、駆動電圧の印加も同一の奇数回数分だけ行われる。従って、常に、一方の極性の駆動電圧の印加回数が多くなる。よって、振動板と電極の間の絶縁層の帯電特性に対応させて、印加回数を多くする駆動電圧の極性を選択すれば、効果的に残留電荷を除去でき、印字品位を良好に保持することができる。
【0012】
ここで、例えばp型シリコン基板にボロンがドープされたボロンドープ層に振動板を形成した場合等には、振動板と電極の間に形成されている絶縁層は、負の残留電荷が発生しやすい帯電特性を呈する。従って、残留電荷を効果的に除去するためには、絶縁層の帯電特性に応じて、前記1ドット印字を形成するための吐出動作時に印加される前記駆動電圧の極性としていずれの極性を多数回とするのかを決定することが望ましい。
【0013】
次に、前記駆動電圧の極性に応じて、当該駆動電圧のパルス幅および電圧値のうちの少なくとも一方を変えることが望ましい。このようにすれば、極性の異なる駆動電圧を印加した場合のインク液滴の吐出特性を実質的に同一なるように保持でき、印字品位を良好に保持することができる。
【0014】
本発明による典型的なインクジェットヘッドの駆動方法においては、前記1ドット印字を形成するためのインク液滴の吐出動作の回数が3回とされる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の駆動方法により駆動されるインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの実施例を説明する。
【0016】
図1は本例のインクジェットプリンタの概略構成図である。この図に示すように、本例のインクジェットプリンタ310の全体構造は一般的なものであり、記録紙105を搬送するプラテン300と、このプラテン300に対峙したインクジェットヘッド10と、このインクジェットヘッド10をプラテン300の軸線方向である主走査方向に往復移動させるキャリッジ302と、このインクジェットヘッド10に対してインクチューブ306を介してインクを供給するインクタンク301を有している。303はポンプであり、インクジェットヘッド10にインク吐出不良等が発生した場合に、キャップ304、廃インク回収チューブ308を介して、インクを吸引して、廃イク溜め305に回収するために使用する。
【0017】
図2はインクジェットヘッド10の分解斜視図、図3は組立てられたインクジェットヘッド全体の断面構成図であり、図4は図3のA−A線矢視図である。本例のインクジェットヘッド10は、インク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から吐出させるエッジイジェクトタイプであるが、基板上面に設けたノズル孔からインク液滴を吐出させるフェイスイジェクトタイプでもよい。
【0018】
これら図2、3、4に示すように、本例のインクジェットヘッド10は、3枚の基板1、2、3を重ね合わせた積層構造をしている。中間の基板2は、例えばシリコン基板であり、複数のノズル孔4を構成するように、基板2の表面に一端から平行に等しい間隔で形成された複数本のノズル溝21と、各々のノズル溝21に連通し、底壁が振動板5として機能する吐出室6を構成することになる凹部22と、凹部22の後部に設けられたオリフィス7を構成することになるインク流入口のための細溝23と、各々の吐出室6にインクを供給するための共通のインクキャビティ8を構成することになる凹部24とを有する。
【0019】
また、振動板5の下部には後述する電極を装着するための振動室9を構成することになる凹部25が設けられている。ノズル溝21のピッチは2mm程度であり、その幅は40μm程度にされる。一方、中間基板の上面には、共通電極17が形成されている。中間基板2の上面に接合される上側の基板1は、例えばガラスまたはプラスチックからなり、この上基板1の接合によって、前記ノズル孔4、吐出口6、オリフィス7およびインクキャビティ8が構成される。上基板1にはインクキャビティ8に連通するインク供給口14が形成されている。インク供給口14は、接続パイプ16およびチューブ306介してインクタンク301(図1参照)に接続される。
【0020】
中間基板2の下面に接合される下側基板3は、例えばガラス、プラスチックからなり、この下基板3の接合によって前記振動室9を構成すると共に、下基板の方面に前記振動板5に対応する各々の位置に個別電極31を形成する。個別電極31はリード部32および端子部33を有する。さらに、端子部33を除き電極31およびリード部32の全体を絶縁膜34で被覆してある。各端子部33にはリード線35がボンディングされている。
【0021】
このように基板を重ね合わせて構成したインクジェットヘッド10は、更に、中間基板2に形成した共通電極17と各個別電極31の端子部33との間に後述するヘッドドライバ220(図5参照)が接続される。インク11は、インクタンク301からインク供給口14を通して中間基板の内部に供給され、インクキャビティ8、吐出口6等を満たしている。なお、電極31と振動板5の間隔は、1ミクロンm程度に保持されている。図2において、13はノズル孔4から吐出されたインク液滴である。
【0022】
なお、使用されるインクは、水、アルコール、トルエン等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調製される。さらに、インクジェットヘッドにヒーター等を付設すれば、ホットメルトインクも使用できる。
【0023】
個別電極31に対して、ヘッドドライバ220により、例えば、正の電圧パルスを印加して電極31の表面が正の電位に帯電すると、対応する振動板5の下面は負の電位に帯電する。したがって、振動板5は静電気力によって吸引されて下方へ撓む。次に、電極31へ印加している電圧パルスをオフにすると、振動板5は元の位置に復帰する。この復帰動作によって、吐出室6の内圧が急激に上昇して、ノズル孔4からインク液滴13が記録紙105に向けて吐出する。そして、振動板5が下方に撓むことにより、インク11がインクキャビティ8からオリフィス7を経由して吐出室6に補給される。
【0024】
図5には、本例のインクジェトプリンタの制御系のうち、インクジェットヘッド10の駆動制御系の部分を示してある。図において、201はプリタン制御回路であり、例えば1チップマイクロコンピュータにより構成することができる。このプリンタ制御回路201には、アドレスバスおよびデータバスを含む内部バス202、203、204を介してRAM205、ROM206およびキャラクタージェネレータROM(CG−ROM)207が接続されている。ROM206内には、制御プログラムが予め格納されており、ここから呼び出されて起動される制御プログラムに基づき、後述のようなインクジェットヘッド10の駆動制御動作が実行される。RAM205は駆動制御におけるワーキング領域として利用される。CG−ROM207には入力文字に対応したドットパターンが展開されている。
【0025】
210はヘッド駆動制御回路であり、プリンタ制御回路201の制御の下に、ヘッドドライバ220に対して駆動信号FR等を出力する。また、データバス211を介して印刷データDATAが供給される。さらには、クロック信号CLKが供給される。
【0026】
ヘッドドライバ220は、例えばTTLアレイから構成されており、入力される駆動信号に対応した駆動電圧パルスを生成して、これらを、駆動対象となる個別電極31および共通電極17に印加して、対応するノズル孔14からインク液滴の吐出を行なわせる。駆動電圧パルス信号を生成するために、ヘッドドライバ220には、接地電圧GND、駆動電圧Vp、V2、V3(0<V2,V3<Vp)が供給されている。これらの電圧は、電源回路230から供給される駆動電圧Vccから生成されるものである。
【0027】
図6には、上記構成のインクジェットプリンタ1の概略動作のフローチャートを示してあり、図7(a)にはノズル回復動作のサブルーチン、図7(b)には印刷動作のサブルーチンを示してある。
【0028】
先ず全体の動作を説明すると、ステップST1において、プリンタ機構部分の初期化が実行される。次にステップST2において、電源投入直後のノズル回復動作を行なう。このノズル回復動作は図7(a)のステップST21ないしステップST23に示される一連のステップからなる。
【0029】
このノズル回復動作においては、ステップST21においてインクジェットヘッド10を搭載したキャリッジ302を待機位置からキャップ304の位置へ移動する。次に、ステップST22においてノズルの回復動作、すなわちリフレッシュを行なう。このノズルのリフレッシュとは、インクジェットヘッド10のノズル部の増粘したインク等のインク吐出不良の原因となる不良インクを排出するために、全てのノズルに対応する振動板5を駆動して、全てのノズルからインク液滴を所定の回数だけ吐出させることである。この後は、ステップST23において再びキャリッジ302を待機位置に復帰させる。
【0030】
再び図6のフローチャートに戻り、ステップST3においては、前回のノズル回復動作からの時間をカウントする。このカウントは、プリンタ制御回路201に内蔵のカウンタを用いて行なう。ノズル回復動作を行なう時間隔が経過すると、ステップST3からステップST9に移行して、再度、ノズル回復動作を行なう。そうでない場合には、ステップST4において印刷を行なうか否かを判別し、印刷動作を行なう場合には、ステップST5においてノズル回復動作期間のカウント値をリセットした後に、ステップST6に進み、印刷動作を実行する。
【0031】
図7(b)にはこの印刷動作を示してある。この図に示すように、先ずステップST61において、計数値nを「1」に設定し、ステップST62において、キャリッジ302を1ドット分だけ主走査方向に移動する。ステップST63、64において、印字データDATAに基づいた指定ドットに対応するノズルの振動板5を駆動することにより、当該ノズルのインクの吸引および吐出動作を行なう。次に、ステップST65において計数値nを「1」だけインクメントしてステップST66において計数値nが主走査方向の最終ドットであるか否かを判別する。最終ドットの場合には印刷動作を終了し、そうでない場合には、ステップST62に戻って上記の動作を繰り返す。
【0032】
このようにして主走査方向の1行分の印字動作を終了した後は、図6のステップST10において処理を継続するか否かを判別し、継続の場合には、ステップST3に戻り、そうでない場合には、処理を終了する。
【0033】
(1ドット印字動作)
ここで、本例のインクジェットプリンタにおいては、図7(b)に示す印刷動作において、記録紙上に1ドット印字(1画素印字)を形成するために、3以上の奇数回のインク液滴の吐出動作、本例では3回の吐出動作を連続して行うように構成されている。また、駆動電圧パルス信号として極性の異なるものを用いるように構成されている。
【0034】
すなわち、本例では、共通電極17に正の駆動電圧パルス(値V3)を印加し、個別電極31を接地電位(GND)にすることにより、振動板5を変位させてインク液滴の吐出動作を行なわせる「正」の駆動形態と、共通電極17を接地電位(GND)にして、個別電極31の側に正の駆動電圧パルス(値V2)を印加することにより、振動板5を変位させてインク液滴の吐出動作を行なわせる「逆」の駆動形態とにより、インク液滴の吐出を行うようにしている。
【0035】
1ドット印字のために3個の駆動電圧パルスを印加する場合に、それらの極性としては次の6つのパターンが考えられる。
【0036】
正、正、逆
正、逆、正
正、逆、逆
逆、正、正
逆、逆、正
逆、正、逆
ここで、p型シリコン基板2にボロンを拡散したボロン層を振動板5とし、この振動板5と電極31の間に形成されている絶縁膜34を熱酸化膜とし、シリコン基板2とガラス基板3を陽極接合してインクジェットヘッド10を作製した場合、絶縁膜34は、例えば−2V程度の負の帯電特性を示すことが実験により確認された。この場合には、これら振動板5と電極31の間に発生する負の残留電荷を除去あるいは抑制するためには、「正」の駆動電圧パルスを多く印加すればよい。すなわち、次の3つのパターンの何れかを採用すればよい。
【0037】
正、正、逆
正、逆、正
逆、正、正
そこで、このような駆動制御を実現するために、本例のヘッド駆動制御回路210においては、データ印字のタイミング毎に、上記の3つのうちの何れかのパターンで論理値が高低に繰り返し切り換わる反転駆動信号FRをヘッドドライバ220に供給している。ヘッドドライバ220では、反転駆動信号FRの論理値と、印刷データDATAの論理値(印刷データの有無)に応じて、駆動電圧パルスの極性を切り換えている。
【0038】
ここにおいて、一般に、インクジェットヘッドは、加工寸法のばらつきにより、振動板5の厚み、振動板と電極のギャップが目標値に対してばらつく。これらの値がばらつくと、インクジェットヘッドを適正に駆動するために必要な駆動電圧パルス信号のパスル幅も変動する。この点からは、駆動電圧パルス信号として、印字品位を良好に保持可能なパルス幅の範囲が広い方がよく、広ければ製造誤差を吸収できる。
【0039】
また、オンディマンド型のインクジェットヘッドにおいては駆動周波数が変化するが、駆動周波数の変化に伴って吐出されるインク重量、インクスピードが変化してしまうことは好ましくない。
【0040】
これらの点に鑑みて、本発明者等が解析を行った結果、3回のインク液滴の吐出により1ドット印字を行う場合には、上記の3つの極性パターンのうち、
逆、正、正
の駆動パターンが最も優れていることが確認された。
【0041】
図8には、本例の駆動方式によるタイミングチャートを示してある。この図において(a)は印字動作のためのタイミングパルスを示してあり、(b)には印字タイミング毎に出力される通電パルスを示してある。(c)には、インクジェットヘッド10の各ノズルの駆動電圧波形を示してある。この駆動電圧波形は、個別電極31と共通電極17の間の電位差を表している。さらに、(d)にはノズルからのインク液滴の吐出タイミングを示してある。
【0042】
以上のように、本例のインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッド10の各ノズルの駆動を、図8(c)に示すように、インク液滴の吐出動作を、逆、正、正のパターンで切り換わる駆動電圧パルス信号により行い、これら3回のインク液滴の吐出動作によって、1ドット印字を形成している。すなわち、「逆」の駆動状態では、個別電極31と共通電極17(振動板5)の間に負の駆動電圧パルスS(V2)が印加される。これに対して、「正」の駆動状態では、これらの間に正の駆動電圧パルスS(V3)が印加されることになる。
【0043】
従って、本例においては、負側の帯電特性を有する絶縁膜34の残留電荷の発生を、正側の駆動状態を多くすることにより、確実に抑制あるいは回避することができる。
【0044】
(駆動形態の第2の例)
ここで、上記のように「逆、正、正」の駆動方法において、インクスピードのパルス幅特性を実験により求めると、図9に示すような特性曲線となる。この図において、実線で示す曲線が「正」駆動時に得られるインクスピードの特性曲線であり、破線で示す曲線が「逆」駆動時に得られるインクスピードの特性曲線であり、破線の示す曲線が全体として左にシフトしている。
【0045】
良好な印字品質が得られるインクスピードに対応する駆動電圧パルス信号のパルス幅Pwの範囲をW1、W2とすると、双方の曲線の重なり部分の範囲Wが、採用可能なパルス幅の範囲となる。このように正および逆の駆動方法では、インク液滴の吐出特性が異なるので、双方の駆動方法において良好な印字品質を得ることができるパルス幅の範囲が狭くなってしまう。
【0046】
このようなインク液滴の吐出特性のばらつきを抑制するためには、駆動電圧パルス信号のパルス幅あるいは電圧値、またはそれらの双方を、極性に応じて変更すればよい。
【0047】
図10には、極性に応じて、駆動電圧パルス信号のパルス幅を変更した例を示してある。各信号(a)〜(c)は図8における各信号(a)〜(c)に対応している。この図に示すように、逆駆動時におけるパルス幅Pw1を正駆動時におけるパルス幅Pw2よりも狭くなるようにしてある。このようにすると、「正」、「逆」の各駆動時におけるインク液滴の吐出特性のばらつきを抑制可能なことが確認された。
【0048】
図11には、極性に応じて、駆動電圧パルス信号の電圧値を変更した例を示してある。各信号(a)〜(c)は図8における各信号(a)〜(c)に対応している。この図に示すように、逆駆動時における電圧値V2の絶対値を正駆動時における電圧値V3の絶対値よりも小さくなるようにしてある。このようにしても、正、逆駆動時におけるインク液滴の吐出特性のばらつきを抑制できることが確認された。
【0049】
(その他の実施の形態)
上記の例においては、電極31を被覆している絶縁膜34が負の帯電特性を備えているが、正の帯電特性を備えている場合には次のように駆動電圧の極性を変化させればよい。
【0050】
例えば、n型シリコン基板にリンを拡散して振動板を形成し、上記の例のようにしてインクジェットヘッドを作製した場合には、その絶縁膜は+2V程度の正の帯電特性を示す。この場合、逆極性の駆動電圧パルス信号を多く印加すればよい。すなわち、
正、逆、逆
逆、逆、正
逆、正、逆
のうちの何れかの駆動パターンにより1ドット印字を行うようにすればよい。
【0051】
一方、上記の例では、1ドット印字を3回のインク液滴の吐出により形成しているが、5以上の奇数回のインク液滴の吐出により1ドット印字を形成するようにしてもよい。いずれの場合においても、一方の極性の駆動電圧パルスの印加回数が多くなるので、振動板と電極の間の残留電荷の発生を効果的に抑制あるいは回避することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドの駆動方法においては、1ドット印字を、3以上の奇数回のインク液滴の吐出動作により形成すると共に、これらの吐出動作時に印加する駆動電圧の極性を異なるようにしている。従って、本発明によれば、振動板および電極間における正あるいは負の帯電特性を備えた絶縁層に発生する残留帯電を効果的に抑制あるいは回避できる。
【0053】
また、本発明では、駆動電圧の極性に応じて、当該駆動電圧のパルス幅および電圧値のうちの少なくとも一方を変えるようにしている。この結果、極性の違いに起因するインク液滴の吐出特性の変動を抑制あるいは回避できるので、印字品質の高い印字を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したインクジェットプリンタの全体構成を示す概略構成図である。
【図2】図1のプリンタに搭載されているインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図3】図2のインクジェットヘッドを示す概略断面図である。
【図4】図3のA−A線矢視図である。
【図5】図1のインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドの制御系を示す概略ブロック図である。
【図6】図1のインクジェットプリンタの動作を示す概略フローチャートである。
【図7】(a)はノズル回復動作のサブルーチンを示すフローチャート、(b)は1主走査ライン分のドット印字動作を示すフローチャートである。
【図8】図1のインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドによる1ドット印字のための駆動制御を示すタイミングチャートである。
【図9】極性の異なる駆動電圧パルス信号のパルス幅に対するインクスピードの特性を示すグラフである。
【図10】本発明によるインクジェトヘッドの別の駆動制御を示すタイミングチャートである。
【図11】本発明によるインクジェトヘッドの更に別の駆動制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1、2、3 基板
4 ノズル孔
5 振動板
10 インクジェットヘッド
13 インク液滴
17 共通電極
31 個別電極
34 絶縁膜
201 プリンタ制御回路
210 ヘッド駆動制御回路
220 ヘッドドライバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for driving an ink jet head that ejects ink droplets by deforming a diaphragm using electrostatic force. More specifically, the present invention relates to a method for driving an ink-jet head that can eliminate the influence of residual charges remaining on a diaphragm and always perform a good ink droplet ejection operation.
[0002]
[Prior art]
An ink jet head that discharges ink droplets using electrostatic force is disclosed in, for example, the specification of US Pat. No. 4,520,375 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-50601. Ink jet heads described in these publications are formed by a diaphragm that is elastically displaceable in the out-of-plane direction at the bottom surface of the discharge chamber that communicates with the ink nozzles, and electrodes are disposed opposite to the diaphragm. By applying a driving voltage pulse between the diaphragm and the electrode, the diaphragm is displaced by electrostatic force, and ink droplets are ejected from the ink nozzles in accordance with the displacement of the diaphragm.
[0003]
In the ink jet head having this configuration, if a charge remains in the dielectric between the diaphragm and the electrode after applying a voltage pulse between the diaphragm and the electrode, the relative displacement between the diaphragm and the electrode is caused by the electric field generated by the residual charge. It will decrease. The decrease in the relative displacement amount causes the ink droplet ejection failure such as the ink droplet ejection amount and the ink speed reduction. When such an ink ejection defect occurs, a print quality defect such as a change in print density, a pixel shift, or a missing pixel occurs.
[0004]
In order to prevent the residual charge from being generated between the diaphragm and the electrode, the present applicant previously described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-81088 a voltage having a polarity opposite to the drive voltage for discharging ink droplets. Has been proposed to apply periodically. Japanese Patent Laid-Open No. 9-136413 proposes a method of alternately applying a reverse polarity drive voltage for ink droplet ejection.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in general, in order to ensure the same printing density, it is more suitable for 1-dot printing to form printing for one dot with a plurality of ink droplets than to form with one ink droplet. This is desirable because the weight of the ink is small.
[0006]
On the other hand, the polarity of the residual charge generated between the diaphragm and the electrode varies depending on the charging characteristics of the insulating layer between them. Therefore, even if drive voltages having different polarities are alternately applied, there are cases where residual charges cannot be removed effectively.
[0007]
In addition, if the polarity of the driving voltage is different, generally, the ink speed or the ink weight of the ejected ink droplet changes accordingly. When such ink droplet ejection characteristics change, problems such as deterioration in print quality occur.
[0008]
In view of the above, the problem of the present invention is to remove residual charges between the diaphragm and the electrodes by applying a drive voltage for discharging ink droplets having different polarities, and a plurality of ink liquids. In a driving method of an inkjet head that forms one-dot printing by ejecting droplets, it is possible to more effectively remove residual charges.
[0009]
Another object of the present invention is to enable residual charges to be effectively removed without degrading print quality in such a method for driving an inkjet head.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention applies a drive voltage for discharging ink droplets having different polarities, and forms a one-dot print on a recording medium by a plurality of ink droplet discharge operations. In the inkjet head driving method, the one-dot printing is formed by ejecting ink droplets three times or more in succession at least once, and at least one of the ejection operations for forming the one-dot printing. The drive voltage applied during the discharge operation is reverse polarity.
[0011]
In this way, when one-dot printing is performed by an ink droplet ejection operation of three or more odd times, the drive voltage is also applied by the same odd number of times. Therefore, the number of times of applying the drive voltage of one polarity is always increased. Therefore, if the polarity of the driving voltage that increases the number of times of application is selected according to the charging characteristics of the insulating layer between the diaphragm and the electrode, the residual charge can be effectively removed, and the print quality can be maintained well. Can do.
[0012]
Here, for example, when a diaphragm is formed on a boron-doped layer in which boron is doped on a p-type silicon substrate, a negative residual charge is likely to be generated in the insulating layer formed between the diaphragm and the electrode. It exhibits charging characteristics. Therefore, in order to effectively remove the residual charge, any polarity is used as the polarity of the drive voltage applied during the ejection operation for forming the one-dot printing according to the charging characteristics of the insulating layer. It is desirable to determine whether
[0013]
Next, it is desirable to change at least one of the pulse width and voltage value of the drive voltage according to the polarity of the drive voltage. In this way, the ejection characteristics of the ink droplets when applying drive voltages having different polarities can be maintained to be substantially the same, and the print quality can be maintained satisfactorily.
[0014]
In a typical inkjet head driving method according to the present invention, the number of ink droplet ejection operations for forming the one-dot printing is three.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an ink jet printer provided with an ink jet head driven by the driving method of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the ink jet printer of this example. As shown in this figure, the overall structure of the
[0017]
2 is an exploded perspective view of the
[0018]
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
[0019]
In addition, a
[0020]
The
[0021]
In the
[0022]
The ink to be used is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water, alcohol or toluene. Furthermore, hot-melt ink can be used if a heater or the like is attached to the inkjet head.
[0023]
For example, when a positive voltage pulse is applied to the
[0024]
FIG. 5 shows a drive control system portion of the
[0025]
A head
[0026]
The
[0027]
FIG. 6 shows a flowchart of the schematic operation of the
[0028]
First, the overall operation will be described. In step ST1, initialization of the printer mechanism portion is executed. Next, in step ST2, the nozzle recovery operation immediately after the power is turned on is performed. This nozzle recovery operation consists of a series of steps shown in steps ST21 to ST23 in FIG.
[0029]
In this nozzle recovery operation, the carriage 302 on which the
[0030]
Returning to the flowchart of FIG. 6 again, in step ST3, the time from the previous nozzle recovery operation is counted. This counting is performed using a counter built in the
[0031]
FIG. 7B shows this printing operation. As shown in this figure, first, in step ST61, the count value n is set to “1”, and in step ST62, the carriage 302 is moved in the main scanning direction by one dot. In steps ST63 and ST64, by driving the
[0032]
After the printing operation for one line in the main scanning direction is completed in this way, it is determined whether or not the process is continued in step ST10 in FIG. 6, and in the case of continuing, the process returns to step ST3, otherwise. If so, the process ends.
[0033]
(1-dot printing operation)
Here, in the ink jet printer of this example, in order to form one dot printing (one pixel printing) on the recording paper in the printing operation shown in FIG. The operation, in this example, is configured to perform three discharge operations continuously. Further, the drive voltage pulse signal is configured to use signals having different polarities.
[0034]
That is, in this example, a positive drive voltage pulse (value V3) is applied to the
[0035]
When three drive voltage pulses are applied for 1-dot printing, the following six patterns can be considered as their polarities.
[0036]
Forward, forward, reverse forward, reverse, forward / reverse, reverse / reverse, forward / backward / reverse, forward / backward, forward / reverse, where a boron layer in which boron is diffused in the p-
[0037]
Forward, forward, reverse forward, reverse, forward / reverse, forward, forward In order to realize such drive control, in the head
[0038]
Here, in general, in the inkjet head, the thickness of the
[0039]
In the on-demand type ink jet head, the driving frequency changes. However, it is not preferable that the ink weight and ink speed to be ejected change with the change of the driving frequency.
[0040]
In view of these points, as a result of analysis by the present inventors, when performing 1-dot printing by ejecting ink droplets three times, among the above three polarity patterns,
On the other hand, it was confirmed that the positive, positive and positive drive patterns were the best.
[0041]
FIG. 8 shows a timing chart according to the driving method of this example. In this figure, (a) shows timing pulses for the printing operation, and (b) shows energization pulses output at each printing timing. In (c), the drive voltage waveform of each nozzle of the
[0042]
As described above, in the ink jet printer of this example, the driving of each nozzle of the
[0043]
Therefore, in this example, the generation of residual charges in the insulating
[0044]
(Second example of drive mode)
Here, when the pulse width characteristic of the ink speed is obtained by experiments in the “reverse, normal, normal” driving method as described above, a characteristic curve as shown in FIG. 9 is obtained. In this figure, the curve indicated by the solid line is the ink speed characteristic curve obtained during “forward” driving, the curve indicated by the broken line is the ink speed characteristic curve obtained during “reverse” driving, and the curve indicated by the broken line is the entire curve As it shifts to the left.
[0045]
Assuming that the range of the pulse width Pw of the drive voltage pulse signal corresponding to the ink speed at which good print quality can be obtained is W1 and W2, the range W where the two curves overlap is the range of the applicable pulse width. As described above, since the ejection characteristics of ink droplets are different between the forward and reverse driving methods, the range of pulse widths in which good print quality can be obtained by both driving methods is narrowed.
[0046]
In order to suppress such variations in ink droplet ejection characteristics, the pulse width and / or voltage value of the drive voltage pulse signal may be changed according to the polarity.
[0047]
FIG. 10 shows an example in which the pulse width of the drive voltage pulse signal is changed according to the polarity. The signals (a) to (c) correspond to the signals (a) to (c) in FIG. As shown in this figure, the pulse width Pw1 at the time of reverse driving is made narrower than the pulse width Pw2 at the time of forward driving. In this way, it was confirmed that variations in the ejection characteristics of the ink droplets during the “normal” and “reverse” driving can be suppressed.
[0048]
FIG. 11 shows an example in which the voltage value of the drive voltage pulse signal is changed according to the polarity. The signals (a) to (c) correspond to the signals (a) to (c) in FIG. As shown in this figure, the absolute value of the voltage value V2 at the time of reverse driving is made smaller than the absolute value of the voltage value V3 at the time of forward driving. Even in this way, it was confirmed that variations in the ejection characteristics of ink droplets during forward and reverse driving can be suppressed.
[0049]
(Other embodiments)
In the above example, the insulating
[0050]
For example, when a diaphragm is formed by diffusing phosphorus in an n-type silicon substrate and an ink jet head is manufactured as in the above example, the insulating film exhibits a positive charging characteristic of about + 2V. In this case, it is only necessary to apply a large number of drive voltage pulse signals of opposite polarity. That is,
One-dot printing may be performed using one of the driving patterns of normal, reverse, reverse reverse, reverse, normal reverse, normal, and reverse.
[0051]
On the other hand, in the above example, one-dot printing is formed by ejecting ink droplets three times. However, one-dot printing may be formed by ejecting five or more odd ink droplets. In either case, since the number of times of applying the drive voltage pulse of one polarity is increased, it is possible to effectively suppress or avoid the generation of residual charges between the diaphragm and the electrode.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, in the ink jet head driving method according to the present invention, one-dot printing is formed by ejecting ink droplets of an odd number of three or more times, and the polarity of the driving voltage applied during these ejecting operations. To be different. Therefore, according to the present invention, it is possible to effectively suppress or avoid the residual charge generated in the insulating layer having a positive or negative charging characteristic between the diaphragm and the electrode.
[0053]
In the present invention, at least one of the pulse width and voltage value of the drive voltage is changed according to the polarity of the drive voltage. As a result, it is possible to suppress or avoid fluctuations in the ejection characteristics of the ink droplets due to the difference in polarity, thereby realizing printing with high printing quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of an ink jet printer to which the present invention is applied.
2 is an exploded perspective view showing an ink jet head mounted on the printer of FIG. 1; FIG.
3 is a schematic cross-sectional view showing the inkjet head of FIG.
4 is a view taken along the line AA in FIG. 3;
5 is a schematic block diagram showing a control system of an ink jet head in the ink jet printer of FIG. 1. FIG.
6 is a schematic flowchart showing the operation of the ink jet printer of FIG. 1. FIG.
7A is a flowchart showing a subroutine of a nozzle recovery operation, and FIG. 7B is a flowchart showing a dot printing operation for one main scanning line.
8 is a timing chart showing drive control for one-dot printing by an ink-jet head in the ink-jet printer of FIG.
FIG. 9 is a graph showing ink speed characteristics with respect to pulse widths of drive voltage pulse signals having different polarities.
FIG. 10 is a timing chart showing another drive control of the inkjet head according to the present invention.
FIG. 11 is a timing chart showing still another drive control of the inkjet head according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3
Claims (3)
前記のインク液滴の吐出動作を3回以上の奇数回に亘り連続して行うことにより1ドット印字を形成し、
当該1ドット印字を形成するための奇数回の吐出動作のうち、少なくとも1回の吐出動作時に印加する前記駆動電圧の極性を逆極性とし、
前記振動板および電極の間に形成されている絶縁層の帯電特性に応じて、前記1ドット印字を形成するための吐出動作時に印加される前記駆動電圧の極性としていずれの極性を多数回とするのかを決定することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。One-dot printing is formed on the recording medium by applying a driving voltage between the diaphragm and the counter electrode, and displacing the diaphragm by electrostatic force to eject ink droplets from the ink nozzles a plurality of times. In the inkjet head driving method,
1 dot printing is formed by continuously performing the above-described ink droplet ejection operation over an odd number of times of 3 or more,
Among the odd number of ejection operations for forming the one-dot printing, the polarity of the drive voltage applied at the time of at least one ejection operation is set to a reverse polarity,
Depending on the charging characteristics of the insulating layer formed between the diaphragm and the electrode, the polarity of the drive voltage applied during the ejection operation for forming the one-dot printing is any number of times. A method for driving an inkjet head, characterized by determining whether or not.
前記駆動電圧の極性に応じて、当該駆動電圧のパルス幅および電圧値のうちの少なくとも一方を変えることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。In claim 1,
An inkjet head driving method, wherein at least one of a pulse width and a voltage value of the driving voltage is changed according to the polarity of the driving voltage.
前記1ドット印字を形成するためのインク液滴の吐出動作の回数が3回であることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。In claim 1 or 2,
An ink jet head driving method, wherein the number of ink droplet ejection operations for forming the one-dot printing is three.
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