JP5298790B2 - 流体噴射装置、及び、流体噴射方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は所定周期を短縮することを目的とする。
本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかとなる。
このような流体噴射装置によれば、所定周期を出来る限り短縮できる。
このような流体噴射装置によれば、第1駆動波形部と第4駆動波形部の設計自由度を高められる。
このような流体噴射装置によれば、駆動素子の第1動作が他の駆動素子の第4動作の影響を受け難くなり、少ない流体量であっても、駆動素子の第1動作によって、より正確に流体量が噴射される。
このような流体噴射装置によれば、所定周期を短縮しつつも、第3駆動波形部が印加された駆動素子は、第2駆動波形部が印加されるまで、所定の電位を比較的に長く保持することができる。
このような流体噴射装置によれば、所定周期を短縮しつつも、駆動素子が所定の電位を保持する期間を比較的に長く保持でき、ノズルから流体が噴射されてしまうことを抑制できる。
このような流体噴射装置によれば、所定周期を短縮しつつも、第1駆動波形部が印加された駆動素子は、第5駆動波形部が印加されるまで、所定の電位を比較的に長く保持することができる。
このような流体噴射装置によれば、更に所定周期を短縮することができる。
このような流体噴射方法によれば、所定周期を出来る限り短縮できる。
以下、流体噴射装置をインクジェットプリンタとし、また、インクジェットプリンタの中のシリアル式プリンタ(プリンタ1)を例に挙げて実施形態を説明する。
<ヘッド41の構成について>
図2Aは、ヘッド41の断面図であり、図2Bは、ヘッド41のノズル面を示す図である。ヘッド41本体は、ケース411と、流路ユニット412と、ピエゾ素子群PZTとを有する。ケース411はピエゾ素子群PZTを収納し、ケース411の下面に流路ユニット412が接合されている。
図3Aは、駆動信号生成回路15(駆動信号生成部)を説明する図であり、図3Bは、駆動信号COMが有する波形Wを説明する図である。駆動信号生成回路15は、波形生成回路151と電流増幅回路152とを有し、ノズル列ごとに共通に使用される駆動信号COMを生成する。まず、波形生成回路151が、DAC値(デジタル信号の波形情報)に基づいて、駆動信号COMの基となる電圧波形信号(アナログ信号の波形情報)を生成する。そして、電流増幅回路152は、電圧波形信号について、その電流を増幅し、駆動信号COMとして出力する。
図4は、ヘッド制御部HCを説明するための図である。ヘッド制御部HCは、ピエゾ素子(群)PZTごとに、第1シフトレジスタ421と、第2シフトレジスタ422と、第1ラッチ回路431と、第2ラッチ回路432と、デコーダ44と、第1スイッチ45(1)と、第2スイッチ45(2)とを備え、また、制御ロジック46を備えている。
図5は、ピエゾ素子の駆動動作に応じた波形Wの形状を示す図である。ここで、1つの画素に対して2種類の大きさのドット(大ドットと小ドット)が形成されるとする。そのため、1つの画素を、「ドットなし」「小ドット形成」「大ドット形成」の3階調にて表現することができる。各画素をどのように表現するかはドット形成データSIに基づいて決定する。前述のように、ドット形成データSIは2ビットのデータであり、図5に示すように、「ドット無し」に対応するドット形成データSIを「00」とし、「小ドット形成」に対応するドット形成データSIを「01」とし、「大ドット形成」に対応するドット形成データSIを「10」とする。
<第1比較例>
図6は、本実施形態とは異なる第1比較例の第1駆動信号COM’(1)と第2駆動信号COM’(2)を示す図である。第1駆動信号COM’(1)では、繰り返し周期Taにおいて、まず大ドット用波形Wlが発生し、その後小ドット用波形Wsが発生する。一方、第2駆動信号COM’(2)では、微振動用波形W0のみが発生する。
図7は、本実施形態とは異なる第2比較例の第1駆動信号COM’(1)と第2駆動信号COM’(2)を示す図である。図5に示すように微振動用波形W0では、最高電位Vh0を比較的に長い時間t0保持する。そこで、この第2比較例では、微振動用波形W0の最高電位Vh0の保持期間t0に、小ドット用波形Wsを発生させる。即ち、第2比較例では、第1駆動信号COM’(1)に微振動用波形W0の一部と小ドット用波形Wsを割り振り、第2駆動信号COM’(2)に大ドット用波形Wlを割り振る。
そこで、本実施形態では、繰り返し周期Tを出来る限り短縮することを目的とする。
図8は、本実施形態の実施例1における第1駆動信号COM(1)と第2駆動信号COM(2)を示す図である。この実施例1では、所定の電位(Vh0)を一定の時間保持する微振動用波形W0の前期部分W0fを第2駆動信号COM(2)にて発生させ、微振動用波形W0の後期部分W0bを第1駆動信号COM(1)にて発生させる。そして、第1駆動信号COM(1)にて、微振動用波形の後期部分W0bの前に小ドット用波形Wsを発生させ、第2駆動信号COM(2)にて、微振動用波形の前期部分W0fの後に大ドット用波形Wlを発生させる。
図9は、図5に示す波形と同じ小ドット用波形Wsと、図5に示す波形とは異なる大ドット用波形Wl’を示す図である。ここまで、説明の容易のために、小ドット用波形Wsと大ドット用波形Wlの発生期間tBを等しくしているが、実施例2では、図9に示すように、大ドット用波形Wl’の発生期間tEが、小ドット用波形Wsの発生期間tBよりも短いとする。
上記の各実施形態は、主としてインクジェットプリンタを有する印刷システムについて記載されているが、駆動信号等の開示が含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
前述の実施形態では、流体噴射装置としてインクジェットプリンタを例示していたが、これに限らない。流体噴射装置であれば、プリンタ(印刷装置)ではなく、様々な工業用装置に適用可能である。例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、カラーフィルター製造装置や有機ELディスプレイ等のディスプレイ製造装置、チップへDNAを溶かした溶液を塗布してDNAチップを製造するDNAチップ製造装置等であっても、本件発明を適用することができる。
また、流体の噴射方式は、駆動素子(ピエゾ素子)に電圧をかけて、インク室を膨張・収縮させることにより流体を噴射するピエゾ方式でもよいし、発熱素子を用いてノズル内に気泡を発生させ、その気泡によって液体を吐出させるサーマル方式でもよい。
前述の実施形態では、駆動素子に印加する電位を上昇させた時に圧力室412dが膨張し、電位を下降させた時に圧力室412dが収縮するヘッド41を使用しているがこれに限らない。例えば、駆動素子に印加する電位を上昇させた時に圧力室が収縮し、電位を下降させた時に圧力室が膨張するヘッドの場合は、図3Bに示している駆動波形を上下反転させたような駆動波形を用いればよい。
12 CPU、13 メモリ、14 ユニット制御回路、
15 駆動信号生成回路、151 波形生成回路、152 電流増幅回路、
20 搬送ユニット、30 キャリッジユニット、31 キャリッジ、
40 ヘッドユニット、41 ヘッド、HC ヘッド制御部、
411 ケース、412 流路ユニット、412a 流路形成板、
412b 弾性板、412c ノズルプレート、412d 圧力室、
412e ノズル連通口、412f 共通インク室、412g インク供給路、
412h アイランド部、412i 弾性膜、50 検出器群、60 コンピュータ
Claims (7)
- (1)駆動波形部が印加されると駆動する駆動素子と、
(2)前記駆動素子の駆動によって流体を噴射するノズルと、
(3)所定周期の前期部分にて第1駆動波形部が発生し、前記所定周期の後期部分にて第2駆動波形部が発生する第1駆動信号と、前記所定周期の前期部分にて第3駆動波形部が発生し、前記所定周期の後期部分にて第4駆動波形部が発生する第2駆動信号と、を生成する駆動信号生成部と、
(4)前記駆動素子に第1動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第1駆動波形部を印加し、前記駆動素子に第2動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第4駆動波形部を印加し、前記駆動素子に第3動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第3駆動波形部を印加した後に前記第2駆動波形部を印加する制御部と、を有し、
(5)前記第3駆動波形部の終端電位と前記第2駆動波形部の始端電位は等しく、且つ、前記第3駆動波形部の終端電位と前記第2駆動波形部の始端電位は前記駆動素子が駆動しない電位とは異なる電位であり、
(6)前記駆動素子に前記第3駆動波形部が印加された後から前記第2駆動波形部が印加されるまで、前記駆動素子は前記第3駆動波形部の終端電位が印加された状態を保持する、
ことを特徴とする流体噴射装置。 - 請求項1に記載の流体噴射装置であって、
前記第1駆動波形部が発生する期間は前記所定周期の半分の期間よりも長く、
前記第4駆動波形部が発生する期間は前記所定周期の半分の期間よりも長い、
流体噴射装置。 - 請求項1または請求項2に記載の流体噴射装置であって、
前記駆動素子の前記第1動作により、その前記駆動素子に対応する前記ノズルから噴射される流体量は、前記駆動素子の前記第2動作により、その前記駆動素子に対応するノズルから噴射される流体量よりも少ない、
流体噴射装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の流体噴射装置であって、
前記駆動素子の前記第3動作により、その前記駆動素子に対応する前記ノズルからは流体が噴射されずにメニスカスが微振動する、
流体噴射装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の流体噴射装置であって、
前記第2駆動信号では、前記第4駆動波形部の後に第5駆動波形部が発生し、
前記制御部は、
前記駆動素子に前記第1動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第1駆動波形部を印加した後に前記第5駆動波形部を印加し、
前記駆動素子に前記第2動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第4駆動波形部を印加した後に前記第5駆動波形部を印加する、
流体噴射装置。 - 請求項5に記載の流体噴射装置であって、
前記第1駆動信号では、前記第1駆動波形部の後に、前記第1駆動波形部の終端電位から前記駆動素子が駆動しない電位まで電位が変化する第6駆動波形部が発生し、
前記第5駆動波形部では、前記第4駆動波形部の終端電位から前記駆動素子が駆動しない電位まで電位が変化し、
前記第1駆動波形部の前記終端電位と前記第4駆動波形部の前記終端電位は等しく、
前記第6駆動波形部の発生期間は前記第5駆動波形部の発生期間よりも短い、
流体噴射装置。 - 駆動波形部が印加されると駆動素子が駆動し、前記駆動素子に対応するノズルから流体が噴射される流体噴射方法であって、
所定周期の前期部分にて第1駆動波形部が発生し、前記所定周期の後期部分にて第2駆動波形部が発生する第1駆動信号と、前記所定周期の前期部分にて第3駆動波形部が発生し、前記所定周期の後期部分にて第4駆動波形部が発生する第2駆動信号とであって、前記第3駆動波形部の終端電位と前記第2駆動波形部の始端電位は等しく、且つ、前記第3駆動波形部の終端電位と前記第2駆動波形部の始端電位は前駆駆動素子が駆動しない電位とは異なる電位である前記第1駆動信号と前記第2駆動信号とを生成することと、
前記駆動素子に第1動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第1駆動波形部を印加することと、
前記駆動素子に第2動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第4駆動波形部を印加することと、
前記駆動素子に第3動作をさせる際に、前記駆動素子に前記第3駆動波形部を印加した後に前記第2駆動波形部を印加し、且つ、前記駆動素子に記第3駆動波形部が印加された後から前記第2駆動波形部が印加されるまで、前記駆動素子に前記第3駆動波形部の終端電位が印加された状態を保持させることと、
を有することを特徴とする流体噴射方法。
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