JP4648245B2

JP4648245B2 - インクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの駆動電圧制御方法

Info

Publication number: JP4648245B2
Application number: JP2006157678A
Authority: JP
Inventors: 良晃望月
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-06-06
Also published as: JP2007326251A

Description

本発明は、液滴の吐出ドロップ数を可変して階調印字するマルチドロップ方式のインクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの駆動電圧制御方法に関する。

マルチドロップ方式のインクジェットプリンタ、例えば、最大７個の液滴を吐出し、０階調から７階調までの印字ができるマルチドロップ方式のインクジェットプリンタにおいて、１ドロップのインクの吐出体積を、例えば、６ｐｌとすると、２ドロップのインクの吐出体積は１２ｐｌ、３ドロップのインクの吐出体積は１８ｐｌ、４ドロップのインクの吐出体積は２４ｐｌ、５ドロップのインクの吐出体積は３０ｐｌ、６ドロップのインクの吐出体積は３６ｐｌ、７ドロップのインクの吐出体積は４２ｐｌになることが理想である。

しかし、１ドロップ、２ドロップのような低階調時では吐出速度が低下する現象が発生する。従って、７ドロップによってインクの吐出体積が４２ｐｌになるようにインクジェットヘッドを駆動する駆動電圧を設定した場合、１ドロップの印字時には吐出速度が充分に得られなくなり、インクの吐出体積が、例えば、４．８ｐｌなど６ｐｌに達しないことになる。

このようなことから、液滴の吐出ドロップによって駆動電圧パルスの電圧値を低下させる、すなわち、１ドロップ目のときの電圧値を最も高く設定し、２ドロップ目、３ドロップ目と電圧値を次第に低下させ、７ドロップ目のときの電圧値を最も低く設定したものが知られている。
特開２００３−８０７４１号公報

しかしながら、ドロップ毎に電圧値を変化させたのでは、７種類の電圧値を予め設定してその都度選択することになり、最大階調の７ドロップを吐出する場合には、１吐出ドロップ毎に異なる電圧値を選択することになり、制御が複雑化するという問題があった。

本発明は、ヘッド駆動手段に印加する駆動電圧を可変制御して１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように制御するものにおいて、駆動電圧の可変制御が簡単にできるインクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの駆動電圧制御方法を提供する。

本発明は、液滴の吐出ドロップ数を可変して階調印字するインクジェットプリンタにおいて、印字データから１画素毎に吐出ドロップ数を判別する判別手段と、駆動電圧の印加によってインクジェットヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように吐出ドロップ数毎の駆動電圧ｙを算出する、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ、（但し、ｘは吐出ドロップ数、ａ，ｂは定数）の演算式を予め設定し、判別手段が判別した吐出ドロップ数に基づいて１画素毎にヘッド駆動手段に印加する駆動電圧を求める演算手段を設けたインクジェットプリンタにある。

また、本発明は、液滴の吐出ドロップ数を可変して階調印字するインクジェットプリンタにおいて、１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように吐出ドロップ数毎の駆動電圧ｙを算出する、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ、（但し、ｘは吐出ドロップ数、ａ，ｂは定数）の演算式を予め設定しておき、印字データから１画素毎に吐出ドロップ数を判別し、その判別した吐出ドロップ数に対応する駆動電圧を演算式で算出し、この算出した駆動電圧を、インクジェットヘッドを駆動するヘッド駆動手段に印加するインクジェットプリンタの駆動電圧制御方法にある。

本発明によれば、ヘッド駆動手段に印加する駆動電圧を可変制御して１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように制御するものにおいて、駆動電圧の可変制御が簡単にできるインクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタの駆動電圧制御方法を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、例えば、シェアモードタイプのインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。なお、インクジェットヘッドとしてはシェアモードタイプのものに限定されないのは勿論である。

このヘッドは、低誘電率の基板１の先端部に、分極方向が互いに板厚方向に対して内側に向かって反対になるように貼り合わせた圧電部材２、３を埋め込んでいる。そして、前記圧電部材２、３及びその後方にある基板１の部分には、例えばダイヤモンドカッタによる切削加工により、この断面と直交する方向に一定の間隔で複数の長溝４を互いに平行に形成している。

前記基板１の上には、天板枠５とインク供給口６を有する天板蓋７を接着し、これによりインク供給路８を形成している。前記複数の長溝４と天板枠５とで複数の圧力室９を形成している。そして、前記各圧力室９の先端に、インク滴を吐出するためのノズル１０を形成したノズルプレート１１を接着剤により接着固定している。前記各圧電部材２、３は、前記ノズル１０からインク液滴を吐出させるために圧力室９を変形駆動するアクチュエータを構成している。

前記圧力室９を形成する長溝４の側面と底面には電極を無電解メッキにより形成している。前記電極は圧力室９の底面後端から長溝４の底面を経由して基板１の上面に延出し回路基板１２上に配置された後述するヘッド駆動回路に接続している。

図２はプリンタの制御部構成を示すブロック図で、制御部本体を構成するマイクロプロセッサ２１、メモリ２２、印字データ出力部２３、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）２４を設け、これらをバスライン２５によって互いに電気的に接続している。前記通信Ｉ／Ｆ２４は、ホストコンピュータ４０と通信回線を介して接続され、このホストコンピュータ４０と情報通信を行う。

前記マイクロプロセッサ２１は前記通信Ｉ／Ｆ２４がホストコンピュータ４０から印字データを受信すると、前記メモリ２２に格納した後、インクジェットヘッド２６の階調表現に合わせて、例えば、０階調から７階調までの印字データに変換して印字データ出力部２３に出力するようになっている。

前記印字データ出力部２３は、印字データを画素毎に前記インクジェットヘッド２６を駆動するヘッド駆動手段であるヘッド駆動回路２７に出力する。前記ヘッド駆動回路２７は印字画素の階調数に応じて前記インクジェットヘッド２６の対応する圧力室９をマルチドロップ吐出動作するようになっている。例えば、印字画素が３階調であればノズル１０から３個のインク液滴を吐出させる動作を行い、印字画素が７階調であればノズル１０から７個のインク液滴を吐出させる動作を行う。

吐出ドロップ数を判別する判別手段としての吐出ドロップ数判別回路２８を設け、この吐出ドロップ数判別回路２８により前記印字データ出力部２３が出力する印字データから吐出ドロップ数を判別し、結果を次段の演算手段を構成する演算回路２９に供給している。

前記演算回路２９は、１ドロップから最大ドロップ、すなわち、７ドロップまでの吐出体積が略比例するように吐出ドロップ数毎の駆動電圧ｙを算出する、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ、（但し、ｘは吐出ドロップ数、ａ，ｂは定数）の演算式を予め設定し、前記判別回路２８が判別した吐出ドロップ数に基づいて１画素毎に駆動電圧ｙを求め、前記ヘッド駆動回路２７に算出した駆動電圧が駆動電圧Ｖoutとして出力されるようにスイッチングレギュレータ回路３０に対して制御信号Ｓcを出力する。

ところで、ドロップ数とインクの吐出体積(pl)の関係は、７ドロップを基準にした場合、理想的には図３の実線グラフｇ1に示すようにドロップ数に正比例して変化することが要求されるが、実際には図３の点線グラフｇ2に示すように変化していく。すなわち、７ドロップを基準に駆動電圧を決定したときに、ドロップ数が少ない低階調においてはインクの吐出体積は理想値に比べて少なくなる。

これは、１ドロップ、２ドロップ、…７ドロップと吐出するときに、それぞれのドロップのときにダンピングにより残留振動を抑えているが、０には抑えきれず、若干分残り、それが蓄積していくため、低階調時と高階調時の吐出パルスのエネルギーが異なるためと考えられる。

そこで、前記ヘッド駆動回路２７に出力する駆動電圧Ｖoutを、ドロップ数に対して図４に示すグラフｇ3のように変化させることでドロップ数とインクの吐出体積との関係を理想のグラフｇ1に近づけることができる。図４のグラフｇ3は、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂの１次式で表すことができる。ここで、ａはドロップ数に対する駆動電圧の変化量（Ｖ）を表す傾きであり、ｂは７ドロップ時に所定の吐出体積が吐出する電圧値（Ｖ）であり、ｘは各ドロップ数である。

ａはヘッドの構造や使用するインクが変わった時には異なるので、その都度、最適値を事前に測定し、ａを決定する必要がある。同一仕様のヘッドであれば、製造ロット間のバラツキに影響されず、固定値で構わない。ｂは７ドロップ時に所定の吐出体積が吐出する電圧値（Ｖ）であり、これは同一仕様のヘッドであってもヘッド個々により異なる。

従って、事前に使用するヘッド、インクを用いて傾きａを求めておき、製造出荷検査で７ドロップ時に所定の吐出体積が吐出する駆動電圧値ｂにより使用する階調での適正な駆動電圧を求めることができる。

図４のグラフｇ3を得るにはヘッドにおける最適値を事前測定することになるが、例えば、１〜７ドロップにおける最適ボリュームの駆動電圧（Ｖ）、７ドロップ駆動電圧時のボリュームを測定する。１〜７ドロップにおける最適ボリュームの駆動電圧（Ｖ）は図４における○点の位置になる。この測定結果と、最適ボリュームの駆動電圧（Ｖ）の７ドロップ電圧との差、７ドロップ駆動電圧時のボリュームの理想ボリュームとの差を下記の表１に示す。

次にこの表１の相関・回帰分析を行う。なお、分析ツールとしては、例えば、ＭＩＮＩＴＡＢ（登録商標）を用いる。相関分析では、相関の方向と強さを相関係数で見る。相関の有無はＰ値で見る。また、回帰分析では、回帰性を確認する。

そして、相関・回帰分析の結果に基づいて回帰方程式を作成する。これが、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂの１次式となる。そして、ａ＝−０．４８３９、ｂ＝２４．７３７が得られ、この１次式がグラフｇ3になる。従って、ｘ＝１のときｙ＝２４．２５Ｖ程度、ｘ＝７のときｙ＝２１．３５Ｖ程度になる。

これにより、１ドロップ吐出によって１階調の印字を行う時には、演算回路２９は判別回路２８からの判別信号によってｙ＝ａ・ｘ＋ｂの演算を行い、求めたｙの値に基づいてスイッチングレギュレータ回路３０からヘッド駆動回路２７に駆動電圧Ｖoutとして略２４．２５Ｖが印加されるようにスイッチングレギュレータ回路３０を制御することになる。また、７ドロップ吐出によって７階調の印字を行う時には、演算回路２９は判別回路２８からの判別信号によってｙ＝ａ・ｘ＋ｂの演算を行い、求めたｙの値に基づいてスイッチングレギュレータ回路３０からヘッド駆動回路２７に駆動電圧Ｖoutとして略２１．３５Ｖが印加されるようにスイッチングレギュレータ回路３０を制御することになる。

ここでは、１個の圧力室９のノズル１０からマルチドロップ方式でインクを吐出する場合について述べたが、前記インクジェットヘッド２６がノズル１０を主走査方向に多数並べたラインヘッドであれば、全ての圧力室９を同時に駆動することはできないが、３分割駆動など分割駆動によってインク吐出を行うことになる。分割駆動では同時に駆動できる圧力室９が複数あり、これらの圧力室からは同時にマルチドロップ方式でインクを吐出させることになる。この場合、各圧力室によって印字する階調は個々に制御される。

このため、ヘッド駆動回路２７は同時に駆動できる圧力室９をそれぞれ印字画素の階調数に応じて異なる駆動電圧で駆動することが求められる。このとき、判別回路２８は同時に駆動される圧力室９に対応した印字データの吐出ドロップ数をそれぞれ判別し、演算回路２９はこれらの判別した吐出ドロップ数に基づいて演算を行い同時に駆動される圧力室９に対応したスイッチングレギュレータ回路３０を個々に制御する。

このような制御を行うことで、ラインインクジェットヘッドを分割駆動する場合においても、同時に駆動される圧力室９に対し個々に印字画素の階調数に応じて異なる駆動電圧を与えることができる。

このように、印字データ出力部２３がヘッド駆動回路２７に出力する画素データの吐出ドロップ数を吐出ドロップ数判別回路２８で判別し、この判別に基づいて演算回路２９がｙ＝ａ・ｘ＋ｂの１次式演算を行って駆動電圧ｙを算出し、この駆動電圧がヘッド駆動回路２７に出力されるようにスイッチングレギュレータ回路３０を制御する。そして、１画素について駆動電圧が決定されると、その１画素が複数の吐出ドロップで形成されるものであっても全ての吐出ドロップが吐出するまでは駆動電圧は決定した値のまま一定である。従って、ヘッド駆動回路２７に与える駆動電圧の可変制御が簡単にできる。

本発明の一実施の形態におけるインクジェットヘッドの構成を示す断面図。同実施の形態におけるプリンタの制御部構成を示すブロック図。ドロップ数とインクの吐出体積との関係が理想的に変化する場合と実際の場合を比較して示すグラフ。同実施の形態におけるインクジェットヘッドの圧力室から吐出するインクのドロップ数と圧力室に印加する駆動電圧との関係を示すグラフ。

符号の説明

２１…マイクロプロセッサ、２３…印字データ出力部、２６…インクジェットヘッド、２７…ヘッド駆動回路（ヘッド駆動手段）、２８…吐出ドロップ数判別回路（判別手段）、２９…演算回路（演算手段）、３０…スイッチングレギュレータ回路。

Claims

液滴の吐出ドロップ数を可変して階調印字するインクジェットプリンタにおいて、
印字データから１画素毎に吐出ドロップ数を判別する判別手段と、
駆動電圧の印加によってインクジェットヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、
１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように吐出ドロップ数毎の駆動電圧ｙを算出する、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ、（但し、ｘは吐出ドロップ数、ａ，ｂは定数）の演算式を予め設定し、前記判別手段が判別した吐出ドロップ数に基づいて１画素毎に前記ヘッド駆動手段に印加する駆動電圧を求める演算手段を設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
液滴の吐出ドロップ数を可変して階調印字するインクジェットプリンタにおいて、
１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように吐出ドロップ数毎の駆動電圧ｙを算出する、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ、（但し、ｘは吐出ドロップ数、ａ，ｂは定数）の演算式を予め設定しておき、
印字データから１画素毎に吐出ドロップ数を判別し、その判別した吐出ドロップ数に対応する駆動電圧を前記演算式で算出し、
この算出した駆動電圧を、インクジェットヘッドを駆動するヘッド駆動手段に印加することを特徴とするインクジェットプリンタの駆動電圧制御方法。