JP5193538B2 - インクジェット装置およびインクジェット方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複数のインクジェットノズルの各々から吐出されるインク滴でドットをプリントするインクジェット装置およびインクジェット方法に関する。
インクジェットプリンタは、一般に複数のインクジェットノズルがノズル列として並ぶインクジェットヘッドを備える。各インクジェットノズルは、ノズルプレートを貫通するオリフィスとして形成される。例えば図８に示すインクジェットヘッドでは、振動板がノズルプレートに対向して配置される。複数のインクジェットノズルはノズルプレートおよび振動板間において隔壁を介して互いに隣接する複数の圧力室に連通する。これら圧力室は、ノズルプレートおよび振動板間においてこれら圧力室の後方に配置される共通インク室に複数のインク供給路を介して連通する。振動板の裏側には、複数の圧電アクチュエータが複数の圧力室のうちの駆動すべき圧力室の容積をそれぞれ変化させるために設けられる。各圧電アクチュエータは対応圧力室の底面となる振動板の領域を印加電圧に対応して変形させることにより対応圧力室に圧力振動を付与する。インクは振動板の外側への変形に伴って共通インク室から吸引され、振動板の内側への変形に伴ってインクジェットノズルからインク滴として吐出される。
近年では、プリンタを高速動作させるためにインクジェットヘッドの小型化および多ノズル化が要求されている。この要求に応えるためには、互いに隣接する複数の圧力室の間隔（すなわち、隔壁の厚さ）を減少させてノズル密度を増大しなくてはならない。しかしながら、隔壁の剛性がこれによって弱くなるため、互いに隣接する複数の圧力室間の干渉、すなわちクロストークを増大させてしまう。具体的には、任意の圧力室を駆動してこの圧力室に対応するインクジェットノズルからインクを吐出させる場合、インク吐出速度やインク吐出量がこの圧力室に隣接した他の隣接圧力室の駆動状態に依存して相違する。インク吐出速度の相違はインク滴が用紙に到達するまでの時間を異ならせるため、ヘッドが例えばシリアル形式のプリントにおいて走査方向に移動する場合にドットのプリント位置のずれとして認識される。また、インク吐出量の相違はドットのプリント濃度の差として認識される。従って、クロストークの増大はプリント位置のずれやプリント濃度の差をより顕著にしてプリント品質を劣化させる結果となる。
従来、クロストークを低減するためにダミーパルス信号を利用する技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。このダミーパルス信号は、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動されない場合でもインクを吐出させない程度の圧力振動を付与するためのものである。
特開２０００−２５５０５５号公報
図９はダミーパルス信号を適用しない場合に得られたクロストークの検証結果の一例を示す。インク吐出速度は図９から明らかなように他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動される場合と、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動されない場合とで大きく相違する。この相違はインク吐出周期であるサイクルタイムを変更しても無くならない。これに対して、図１０はダミーパルス信号を適用した場合に得られたクロストークの検証結果の一例を示す。図１０から明らかなように、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動される場合に得られるインク吐出速度と他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動されない場合に得られるインク吐出速度とがほぼ一致し、クロストークが解消される。
ところで、特許文献１では、サイクルタイムが比較的長く設定されるため、圧力室の残留圧力振動が先行サイクルでの駆動によって生じても、後続サイクルでの駆動前に十分に減衰する。このため、特許文献１は残留圧力振動の影響について認識していない。圧力室の残留圧力振動はインクの物性（粘度や比重等）や圧力室の剛性に関するヘッド形状等に依存し、サイクルタイム＝８０μｓ以下において十分に減衰しない。従って、高速プリントを行うためにインクジェットヘッドの駆動周波数を高めて、上述のサイクルタイム＝８０μｓ以下で圧力室を駆動してしまうと、これがインク吐出速度を様々に変動させる原因となる。また、残留圧力振動はインクがインクジェットノズルのオリフィス面に接触して形成されるメニスカスを不安定にする要因である。このメニスカスが不安定であると、インクがノズル先端より気泡を巻き込んでインク滴として吐出されなくなったり、吐出後に余分なインク滴を吐出する誤動作を招いたり、インクがノズルから液柱となって押し出されてしまい速やかにインク滴に分離されなかったりする。
本発明の目的は、サイクルタイムの短縮に伴う残留圧力振動の影響を低減できるインクジェットヘッドおよびインクジェット方法を提供することにある。
本発明の第１観点によれば、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間ＤｍｐをＤｍｐ＝０．１〜０．２Ｔａに設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下るインクジェット装置が提供される。
本発明の第２観点によれば、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下げるとともに、前記駆動電圧の印加終了から印加開始までの休止時間ＣＤはＣＤ＝０．７〜０．９Ｔａ、ＣＤ＝１．９〜２．９Ｔａ、およびＣＤ＝３．９〜５．１Ｔａのいずれかとするインクジェット装置が提供される。
本発明の第２観点によれば、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下げるとともに、前記駆動電圧の印加終了から印加開始までの休止時間ＣＤはＣＤ＝０．７〜０．９Ｔａ、ＣＤ＝１．９〜２．９Ｔａ、およびＣＤ＝３．９〜５．１Ｔａのいずれかとするインクジェット装置が提供される。
本発明の第３観点によれば、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間ＤｍｐをＤｍｐ＝０．１〜０．２Ｔａに設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げるインクジェット方法が提供される。
本発明の第４観点によれば、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げるとともに、前記駆動電圧の印加終了から印加開始までの休止時間ＣＤはＣＤ＝０．７〜０．９Ｔａ、ＣＤ＝１．９〜２．９Ｔａ、およびＣＤ＝３．９〜５．１Ｔａのいずれかとするインクジェット方法が提供される。
本発明の第４観点によれば、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げるとともに、前記駆動電圧の印加終了から印加開始までの休止時間ＣＤはＣＤ＝０．７〜０．９Ｔａ、ＣＤ＝１．９〜２．９Ｔａ、およびＣＤ＝３．９〜５．１Ｔａのいずれかとするインクジェット方法が提供される。
これらインクジェット装置およびインクジェット方法において、駆動パルス信号は圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、ダミーパルス信号は圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、ダミーパルス信号の収縮パルスは圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に収縮時間Ｄｍｐを設定して駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下る。すなわち、駆動パルス信号およびダミーパルス信号の波形がインクの物性やヘッドの形状等に依存した圧力伝播時間Ｔａを基準にして決定されるため、サイクルタイムの短縮に伴って残留圧力振動が存在する駆動環境でもクロストークおよびインク吐出速度を最適化し、残留圧力振動の影響を低減できる。
以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット装置について添付図面を参照して説明する。
図１はこのインクジェット装置の構造を示し、図２は図１に示すII−II線に沿った断面構造を示す。インクジェット装置はインクジェットへッド１および駆動電圧発生部２を備える。インクジェットへッド１は、インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル１３、これらインクジェットノズル１３にそれぞれ連通する複数の圧力室（インク室）１１、インクを複数の圧力室に供給する共通インク室（共通圧力室）１６、および印加電圧に対応して複数の圧力室１１の容積を変化させる複数のアクチュエータ１０を含む。駆動電圧発生部２はドットプリント用にインクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用にインクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を複数のアクチュエータ１０の各々に周期的に印加するものである。
インクジェットヘッド１では、複数のインクジェットノズル１３がノズル列として並び、ノズルプレート３を貫通するオリフィスとして形成される。ノズルプレート３には、振動板１４が対向して配置される。複数の圧力室１１はノズルプレートおよび振動板１４間において隔壁１２を介して互いに隣接する。共通インク室１６は複数の圧力室１１の後方に配置される。共通インク室１４の底面、すなわち振動板１４には、外部のインクタンク１８に接続される一対のインク供給口１７が設けられる。インクはインクタンク１８から一方のインク供給口１７に送られ、他方のインク供給口１８からインクタンク１８に戻されるようにして循環可能である。共通インク室１６および複数の圧力室１１にインクが充填されると、インクのメニスカスが複数のインクジェットノズル１３のオリフィス面に接触して形成される。振動板１４の裏側には、複数の電歪部材（圧電部材）１５が固定される。これら電歪部材１５は複数の圧力室１１の底面となる振動板１４の領域にそれぞれ対応して配置されている。各アクチュエータ１０は対応電歪部材１５および振動板１４により構成される。各電歪部材１５は一対の電極を介して駆動電圧発生部２から印加される駆動電圧に応じて振動板１４を変形させることにより対応圧力室に圧力振動を付与する。インクは振動板１４の外側への変形に伴って共通インク室１６から吸引され、振動板１４の内側への変形に伴って圧力室１１内に発生インク圧力波によりインクジェットノズル１３からインク滴として吐出される。
図３は駆動電圧発生部２からドットプリント用に発生される駆動電圧を示す。この駆動電圧は圧力室１１の容積を拡張時間Ｄだけ拡張させる拡張パルスＰ１と圧力室１１の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスＰ２とを含んで発生される駆動パルス信号である。
収縮パルスＰ２は拡張パルスＰ１から遅延時間Ｒだけ遅れて発生される。従って、駆動パルス信号の駆動時間ＤＣはＤＣ ＝ Ｄ + Ｒ + Ｐである。拡張パルスＰ１と収縮パルスＰ２とは同じ振幅Ｖで互いに異なる極性にある。駆動パルス信号は駆動時間ＤＣに続く休止時間ＣＤの経過を待って再び発生される。駆動パルス信号はＣＴ ＝ ＤＣ + ＣＤ ＝ Ｄ + Ｒ + Ｐ + ＣＤというサイクルタイムＣＴで印加され、圧力室１１を駆動周波数Ｆ＝１/ＣＴで駆動する。
拡張パルスＰ１が印加されると、圧力室１１の容積が急峻に広げられて、負圧が圧力室１１内に発生する。この状態が一定の拡張時間Ｄだけ保たれる間に、インクが共通インク室１６から圧力室１１に充填され、これと一緒にノズル先端のメニスカスが後退する。続いて拡張パルスＰ１が印加されなくなると、圧力室１１の容積を急峻に元に戻り、これにより圧力室１１内のインク圧力を高められ、圧力室１１内のインクをノズル１３からインク滴として吐出させる。この吐出から一定の遅延時間Ｒが経過すると、収縮パルスＰ２の印加により圧力室１１の容積が急峻に狭められる。この状態が一定の収縮時間Ｐだけ保持される。続いて収縮パルスＰ２が印加されなくなると、圧力室１１の容積が元に戻り、圧力室１１内の圧力振動をキャンセルする。これにより残留圧力振動が軽減され、インク吐出後のメニスカスの動きを抑制する。この結果、誤吐出の発生やサテライトの発生を抑え吐出の安定性やプリント品質を向上させることができる。
ここで、拡張パルスＰ１の拡張時間Ｄはインク圧力波が後端の共通インク室１６からノズル先端に向って圧力室１１内を伝播する圧力伝播時間Ｔａに設定される。これは、圧力室１１を瞬間的に拡張することにより圧力室１１内の圧力を負圧にし、これが時間Ｔａの経過に伴って正圧に反転する時点で圧力室１１を元の状態に戻してより大きな吐出圧力を得るためである。また、拡張パルスＰ１から収縮パルスＰ２までの遅延時間Ｒおよび収縮パルスＰ２の収縮時間Ｐは、圧力室１１内の残留圧力振動を効果的にキャンセルする最適値に設定される。さらに、休止時間ＣＤはインク吐出により生じたメニスカスの振動が収まるのを待つために設けられる。駆動周波数Ｆを高めて高速プリントを行うために休止時間ＣＤを短縮すると、これがメニスカスの制振を不完全なものにして次回のインク吐出に影響する。従って、休止時間ＣＤは不完全な制振の影響を最小にして短縮されるように最適化される。
図４は図２に示す２つの隣接圧力室１１（１１Ａおよび１１Ｂ）用のアクチュエータ１０に印加される駆動電圧を示す。図４に示すように、実際の駆動電圧はドットプリント用にインクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドッドプリント用にインクを吐出させない程度の微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである。ダミーパルス信号は圧力室１の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスＰ３を含むように発生され、ダミーパルス信号の収縮パルスＰ３は圧力室１１内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと複数の圧力室１１間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に収縮時間Ｄｍｐを設定して駆動パルス信号の収縮パルスＰ２の立下りに一致するように立下る。収縮パルスＰ３はアクチュエータ１０の電極間に収縮パルスＰ２と同じ正極性の電圧＋Ｖを印加することにより圧力室１１の容積を急峻に狭め一定の収縮時間Ｄｍｐだけ保持した後、電圧をゼロとし圧力室１１を急峻に元に戻すものである。
駆動電圧、すなわち駆動パルス信号あるいはダミーパルス信号は上述した一定のサイクルタイムＣＴで印加される。駆動電圧の印加終了から次の印加開始までの休止時間ＣＤも一定に設定される。ダミーパルス信号はドットプリント用に駆動される必要のないインク室１１にインクを吐出させない程度の微小振動を付与し、これにより他の隣接圧力１１室がドットプリント用に駆動される場合のインク吐出速度やインク吐出量と他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動されない（非ドットプリント用に駆動される）場合でのインク吐出速度やインク吐出量との差、いわゆるクロストークを軽減するために利用されている。ここでは、ダミーパルス信号がクロストークの解消だけでなく、サイクルタイムＣＴの短縮による残留圧力振動の影響を低減するためにも利用されている。圧力室１１内の圧力振動はインクの物性や圧力室１１の剛性等で決まる圧力伝播時間Ｔａの２倍の周期で振動を繰り返すため、ダミーパルス信号の印加時間（＝収縮時間Ｄｍｐ）は圧力伝播時間Ｔａを基準にして決定することが望ましい。
図５はダミーパルス信号の収縮時間Ｄｍｐと圧力伝播時間Ｔａとの比率に対するクロストークおよび吐出速度変動の関係を示す。ここでクロストークＶｃは他の隣接圧力室１１がドットプリント用に駆動される場合のインク吐出速度Ｖａｉと他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動されない場合のインク吐出速度Ｖｎｉとの差を各サイクルタイムＣＴ毎に求めて式１のように平均したものである。
このクロストークＶｃが小さい値であるほど、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動される場合と他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動されない場合とのインク吐出速度差が全サイクルタイムにわたって小さくなる。
また、インク吐出速度変動Ｖｄは式２に従って求められた。
ここで、Ｖｍは全平均インク吐出速度である。このインク吐出速度変動Ｖｄが小さい値であるほど、全体的なインク吐出速度のばらつきが全サイクルタイムにわたって小さくなる。
図５によれば、インクの物性やへッドの形状等に依存した圧力伝播時間Ｔａを基準にしてダミーパルス信号の収縮時間Ｄｍｐを０．１〜０．２Ｔａに設定することでクロストークおよびインク吐出速度変動の両方を最適化できる。また、このクロストークＶｃおよびインク吐出速度変動Ｖｄの両方は駆動パルス信号の拡張パルスＰ１から収縮パルスＰ２までの遅延時間Ｒおよび収縮パルスＰ２の収縮時間Ｐを適正に設定することによっても低く抑えることができる。
図６は駆動パルス信号の遅延時間Ｒおよび収縮時間Ｐの最適な関係を示す。駆動パルス信号の拡張パルスＰ１の拡張時間Ｄは圧力伝播時間Ｔａに設定される。駆動パルス信号の遅延時間Ｒおよび収縮時間Ｐは、遅延時間Ｒと圧力伝播時間Ｔａとの比Ｘ（＝Ｒ/Ｔａ）および収縮時間Ｐと圧力伝播時間Ｔａとの比Ｙ（＝Ｐ/Ｔａ）が６７Ｙ２ + ５８Ｘ２ −１４７Ｙ − １７９Ｘ + ７４ＸＹ ＜ −１４４ という関係になるように設定される。これにより、クロストークＶｃおよびインク吐出速度変動Ｖｄの両方をＶｃ＝０．８以下およびＶｄ＝０．８以下に抑えることができる。
さらに、高速プリント可能なサイクルタイムＣＴを得るために残留圧力振動の減衰が不十分な値まで休止時間ＣＤを短縮すると、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動される場合のインク吐出速度とドットプリント用に駆動されない場合のインク吐出速度との差が残留圧力振動の影響により大きく変わってくる。
図７は駆動パルス信号の休止時間ＣＤと圧力伝播時間Ｔａとの比に対するインク吐出速度変動の関係を示す。この関係は、Ｔａ ＝ ２．４０μs、２．５０μs、２．６０μsのように異なる圧力伝播時間Ｔａについて、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動される場合のインク吐出速度およびドットプリント用に駆動されない場合のインク吐出速度を休止時間ＣＤを変更して測定した結果として求められた。図７を参照すると、圧力伝播時間Ｔａがインクジェットへッドによって異なっても、ほぼ同様なインク吐出速度変動が休止時間ＣＤと圧力伝播時間Ｔａとの比ＣＤ／Ｔａに対して生じることが判る。このため、休止時間ＣＤを０．７〜０．９Ｔａの範囲、１.９〜２.９Ｔａの範囲、または３.９〜５．１Ｔａの範囲内に設定することで、インク吐出速度変動を比較的小さくすることができる。
本実施形態では、駆動パルス信号およびダミーパルス信号の電圧波形（具体的には、駆動時間Ｄ、Ｒ、Ｐ、Ｄｍｐ、休止時間ＣＤ）がインクの物性やヘッドの形状等に依存した圧力伝播時間Ｔａを基準にして決定されるため、サイクルタイムＣＴの短縮に伴って残留圧力振動が存在する駆動環境でもクロストークおよびインク吐出速度を最適化し、残留圧力振動の影響を低減できる。このクロストークが小さくなると、他の隣接圧力室がドットプリント用に駆動される場合とドットプリント用に駆動されない場合とのインク吐出速度やインク吐出量の差が小さくなる。従って、プリント結果のドットパターンにおいてドット位置ずれやドット径のばらつきを抑えられ、プリント品質が向上する。また、インク吐出速度変動を小さくすることでメニスカスの不安定が解消される。これにより、インクがノズル先端より気泡を巻き込んでインク滴として吐出されなくなったり、吐出後に余分なインク滴を吐出する誤動作を招いたり、インクがノズルから液柱となって押し出されてしまい速やかにインク滴に分離されなかったりすることがなくなる。
なお、本実施形態は、例えばインクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下ることを特徴とするインクジェット装置において、前記拡張時間Ｄは前記圧力伝播時間Ｔａに設定され、前記遅延時間Ｒと前記圧力伝播時間Ｔａとの比Ｘ（＝Ｒ／Ｔａ）および前記収縮時間Ｐと圧力伝播時間Ｔａとの比Ｙ（＝Ｐ／Ｔａ）は６７Ｙ ２ ＋５８Ｘ ２ −１４７Ｙ−１７９Ｘ＋７４ＸＹ＜−１４４という関係を有するよう構成することによっても実現できる。
また、本実施形態は、例えばインクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げることを特徴とするインクジェット方法において、前記拡張時間Ｄを前記圧力伝播時間Ｔａに設定し、前記遅延時間Ｒと前記圧力伝播時間Ｔａとの比Ｘ（＝Ｒ／Ｔａ）および前記収縮時間Ｐと圧力伝播時間Ｔａとの比Ｙ（＝Ｐ／Ｔａ）を６７Ｙ ２ ＋５８Ｘ ２ −１４７Ｙ−１７９Ｘ＋７４ＸＹ＜−１４４という関係にすることによっても実現できる。
なお、本実施形態は、例えばインクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下ることを特徴とするインクジェット装置において、前記拡張時間Ｄは前記圧力伝播時間Ｔａに設定され、前記遅延時間Ｒと前記圧力伝播時間Ｔａとの比Ｘ（＝Ｒ／Ｔａ）および前記収縮時間Ｐと圧力伝播時間Ｔａとの比Ｙ（＝Ｐ／Ｔａ）は６７Ｙ ２ ＋５８Ｘ ２ −１４７Ｙ−１７９Ｘ＋７４ＸＹ＜−１４４という関係を有するよう構成することによっても実現できる。
また、本実施形態は、例えばインクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げることを特徴とするインクジェット方法において、前記拡張時間Ｄを前記圧力伝播時間Ｔａに設定し、前記遅延時間Ｒと前記圧力伝播時間Ｔａとの比Ｘ（＝Ｒ／Ｔａ）および前記収縮時間Ｐと圧力伝播時間Ｔａとの比Ｙ（＝Ｐ／Ｔａ）を６７Ｙ ２ ＋５８Ｘ ２ −１４７Ｙ−１７９Ｘ＋７４ＸＹ＜−１４４という関係にすることによっても実現できる。
１…インクジェットヘッド、２…駆動電圧発生部、１０…アクチュエータ、１１…圧力室（インク室）、１２…隔壁、１３…インクジェットノズル、１４…振動板、１５…電歪部材、１６…共通圧力室（共通インク室）、１７…インク供給口、１８…インクタンク。
Claims (4)
- インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間ＤｍｐをＤｍｐ＝０．１〜０．２Ｔａに設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下るインクジェット装置。
- インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドと、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加する駆動電圧発生部と備え、前記駆動パルス信号は前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように発生され、前記ダミーパルス信号は前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように発生され、前記ダミーパルス信号の収縮パルスは前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように立下げるとともに、前記駆動電圧の印加終了から印加開始までの休止時間ＣＤはＣＤ＝０．７〜０．９Ｔａ、ＣＤ＝１．９〜２．９Ｔａ、およびＣＤ＝３．９〜５．１Ｔａのいずれかとするインクジェット装置。
- インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間ＤｍｐをＤｍｐ＝０．１〜０．２Ｔａに設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げるインクジェット方法。
- インクをインク滴として吐出する複数のインクジェットノズル、前記複数のインクジェットノズルにそれぞれ連通し互いに隔壁を介して隣接する複数の圧力室、前記インクを前記複数の圧力室に供給するインク供給部、および印加電圧に対応して前記複数の圧力室の容積を変化させる複数のアクチュエータを含むインクジェットヘッドを用い、ドットプリント用に前記インクを吐出させる圧力振動を付与する駆動パルス信号および非ドットプリント用に前記インクを吐出させない微小圧力振動を付与するダミーパルス信号のいずれかである駆動電圧を前記複数のアクチュエータの各々に周期的に印加するインクジェット方法であって、前記圧力室の容積を拡張時間Ｄだけ拡張する拡張パルスと前記拡張パルスから遅延時間Ｒだけ遅れて前記圧力室の容積を収縮時間Ｐだけ収縮させる収縮パルスとを含むように前記駆動パルス信号を発生し、前記圧力室の容積を収縮時間Ｄｍｐだけ収縮させる収縮パルスを含むように前記ダミーパルス信号を発生し、前記圧力室内を伝播するインク圧力波の圧力伝播時間Ｔａと前記複数の圧力室間のクロストークおよびインク吐出速度変動の最適化用に制限された範囲の係数との積に前記収縮時間Ｄｍｐを設定して前記駆動パルス信号の収縮パルスの立下りに一致するように前記ダミーパルス信号の収縮パルスを立下げるとともに、前記駆動電圧の印加終了から印加開始までの休止時間ＣＤはＣＤ＝０．７〜０．９Ｔａ、ＣＤ＝１．９〜２．９Ｔａ、およびＣＤ＝３．９〜５．１Ｔａのいずれかとするインクジェット方法。
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