JP6379704B2 - Signal processing method - Google Patents
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Description
本発明は、液滴吐出により画像を形成する際の信号処理方法に関する。 The present invention relates to a signal processing method for forming an image by droplet ejection.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、インク液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いたものが知られている。そして、この液体吐出装置を用いて、用紙を搬送しながら、インクを用紙に付着させて画像形成が行われている。 2. Description of the Related Art As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, and a multifunction machine of these, an apparatus using a liquid ejecting apparatus including a recording head composed of a liquid ejecting head that ejects ink droplets is known. The liquid ejecting apparatus is used to form an image by adhering ink to the sheet while conveying the sheet.
このような画像形成装置において、圧電素子を駆動してインクを吐出させる際、インクジェッドヘッド全体が共振し、所謂クロストークが発生し不安定な吐出状態になるという問題がある。これは、インクジェッドヘッドの構造的な共振周波数が、インクジェットヘッドの駆動周波数、つまり圧電素子の駆動周波数と一致あるいは近接することに起因する。 In such an image forming apparatus, when ink is ejected by driving a piezoelectric element, there is a problem that the entire ink-jet head resonates, and so-called crosstalk occurs, resulting in an unstable ejection state. This is because the structural resonance frequency of the ink-jet head matches or is close to the drive frequency of the inkjet head, that is, the drive frequency of the piezoelectric element.
上記の問題に対して、特許文献1には、インクジェットヘッドの駆動周波数及び流体的な共振周波数が、インクジェットヘッドの構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにする技術が記載されている。
With respect to the above problem,
特許文献1では、単一の引き打ち駆動波形に対して、パルス幅そのものを変えることでインクジェット駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにすることを実現している。
しかし、パルス幅そのものを変えるということは、周波数そのものを変えるということである。このため、特許文献2のように、1印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる画像形成装置における駆動波形には上記技術を適用することができない。
However, changing the pulse width itself means changing the frequency itself. For this reason, as in
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、1印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出する場合においても、液滴を吐出するための駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにする信号処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and droplets having different sizes are ejected continuously by selecting a plurality of drive pulses within one printing cycle and applying them to the droplet ejection head. Even in such a case, an object of the present invention is to provide a signal processing method for preventing a driving frequency for discharging droplets from being included in a frequency region within a half width with respect to a structural resonance frequency.
上記の課題を解決するため、本発明の信号処理方法は、所定の液体吐出手段から液滴を吐出させるに際し、所定の駆動手段から液体吐出手段に与える駆動信号の処理に係る信号処理方法であって、1駆動周期内に2以上の駆動信号を含む駆動波形を生成する工程と、駆動波形を生成する工程の前工程として、ノズル面の変形量を測定し、液体吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する工程と、計測された共振周波数が液体吐出手段による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する工程と、計測された共振周波数が対象周波数であると判定されたとき、対象周波数と判定された共振周波数の周波数成分を駆動波形を構成する駆動信号毎に除去する工程と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the signal processing method of the present invention is a signal processing method related to processing of a drive signal given from a predetermined drive unit to a liquid discharge unit when a droplet is discharged from the predetermined liquid discharge unit. As a pre-process of generating a drive waveform including two or more drive signals within one drive cycle and a process of generating the drive waveform, the deformation amount of the nozzle surface is measured , resulting from the structure of the liquid ejecting means. Measuring the resonance frequency generated, determining whether the measured resonance frequency is a target frequency that affects the ejection of droplets by the liquid ejecting means, and measuring the resonance frequency is the target frequency. And a step of removing the frequency component of the resonance frequency determined to be the target frequency for each drive signal constituting the drive waveform.
本発明によれば、1印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出する場合においても、液滴を吐出するための駆動周波数等が構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれないようにすることが可能になる。 According to the present invention, even when a plurality of drive pulses are selected within one printing cycle and given to the droplet discharge head, droplets having different sizes are continuously discharged, so that the drive for discharging the droplets is performed. It is possible to prevent the frequency and the like from being included in the frequency region within the half width with respect to the structural resonance frequency.
本発明の実施形態の信号処理方法を適用する画像形成装置に関し以下図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施形態に限定されるものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。 An image forming apparatus to which a signal processing method according to an embodiment of the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment unless it exceeds the gist of the present invention. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified thru | or abbreviate | omitted suitably.
本実施形態における画像形成装置の一例について図1を参照して説明する。本実施形態における画像形成装置は、本体1と、本体1に装着された用紙を装填する給紙トレイ2と、本体1に着脱自在に装着され画像が形成された用紙をストックする排紙トレイ3を備える。
An example of an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. An image forming apparatus according to the present embodiment includes a
さらに、本体1の前面の一端部側、つまり給排紙トレイの側方には、前面から本体1の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部4を有する。また、カートリッジ装填部4の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作/表示部5が備わる。
Further, a cartridge loading portion 4 for loading an ink cartridge that protrudes from the front surface to the front side of the
カートリッジ装填部4には、例えば、黒(K)インク、シアン(C)インク、マゼンタ(M)インク、イエロー(Y)インクをそれぞれ収容したインクカートリッジ10k、10c、10m、10yを、本体1の前面側から後方側に向って挿入して装填可能としている。また、カートリッジ装填部4の前面側には、インクカートリッジ10を着脱するときに開く前カバーであるカートリッジカバー6を開閉可能に設けている。
The cartridge loading unit 4 includes, for example,
また、操作/表示部5には、各色のインクカートリッジの装着位置に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部11k、11c、11m、11yを配置している。さらに、操作/表示部5には、電源ボタン12、用紙送り/印刷再開ボタン13、キャンセルボタン14が配置されている。
Further, the operation /
次に、本実施形態における画像形成装置の機構部について図2及び図3を参照して説明する。本実施形態において、図示しない左右の側板間に横架したガイド部材であるガイドロッド21とステー22とでキャリッジ23が主走査方向に摺動自在に保持される。キャリッジ23は、主走査モータ24によって駆動プーリ25と従動プーリ26間に架け渡したタイミングベルト27を介し、矢印方向に移動走査される。
Next, the mechanism of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the
キャリッジ23には、上述した各色のインク滴を吐出する液体吐出手段としての記録ヘッド31k、31c、31m、31yが、複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。
In the
インクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。また、上記以外にも、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。 As an ink jet head, a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element, or a thermal actuator that uses a phase change caused by film boiling of a liquid using an electrothermal transducer such as a heating resistor, a pressure that generates pressure for ejecting droplets. Those provided as generating means can be used. In addition to the above, it is possible to use a shape memory alloy actuator using a metal phase change due to a temperature change, an electrostatic actuator using an electrostatic force, and the like as pressure generating means.
なお、インクジェットヘッドとしては、複数のノズルを並べてノズル列を複数列有し、各ノズル列から同じ色の液滴を吐出する構成であっても、異なる色の液滴を吐出する構成であってもよい。また、キャリッジ23には、記録ヘッド31に各色のインクを供給するための各色のヘッドタンク32が搭載されている。
Note that the inkjet head has a configuration in which a plurality of nozzle rows are arranged and a plurality of nozzle rows are arranged and droplets of the same color are ejected from each nozzle row. Also good. The
ヘッドタンク32には各色のインク供給チューブを介して、カートリッジ装填部4に装着された各色のインクカートリッジ10から各色のインクが補充供給される。一方、給紙トレイ2の用紙積載部41上に積載した用紙42を給紙するための給送手段である給紙部として、給紙コロ43及び分離パッド44を備える。給紙コロ43は用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する。分離パッド44は摩擦係数の大きな材質からなり、給紙コロ43に対向し、給紙コロ43側に付勢されている。
The
そして、本実施形態における画像形成装置は、用紙42を案内するガイド部材45と、カウンタローラ46と、搬送ガイド部材47と、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48とを備える。これらの構成によって、給紙部から給紙された用紙42を記録ヘッド31の下方側に送り込む。さらに、本実施形態における画像形成装置は、給送された用紙42を静電吸着して記録ヘッド31に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト51を備えている。
The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a
搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向、つまり副走査方向に周回するように構成されている。搬送ベルト51は、用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層とを有する。表層は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ40μm程度の樹脂材、例えばETFEピュア材で形成し、裏層は、例えば中抵抗層やアース層である。
The
そして、本実施形態における画像形成装置は、搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。
The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a charging
なお、搬送ローラ52はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト51の中抵抗層と接触配置され接地している。また、搬送ベルト51の裏側には、記録ヘッド31による印写領域に対応してガイド部材57を配置している。
The
ガイド部材57は、上面が搬送ベルト51を支持する2つのローラである搬送ローラ52とテンションローラ53の接線よりも記録ヘッド35側に突出させる。これにより搬送ベルト51の高精度な平面性を維持するようにしている。搬送ベルト51は、副走査モータ58によって駆動ベルト59及びプーリ60を介して搬送ローラ52が回転駆動されることによって図3のベルト搬送方向、つまり副走査方向に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド31で記録された用紙42を排紙するための排紙部として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロ63とを備え、排紙ローラ62の下方に排紙トレイ3を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体1の背面部には両面ユニット71が着脱自在に装着されている。両面ユニット71は搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させて再度カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面ユニット71の上面は手差しトレイ72としている。
A
さらに、図3に示すように、キャリッジ23の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド31のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構81を配置している。維持回復機構81は、キャップ部材82a〜82d(以下「キャップ」という。)と、ワイパーブレード83と、空吐出受け84などを備えている。
Further, as shown in FIG. 3, a maintenance /
キャップは記録ヘッド31の各ノズル面をキャピングする。ワイパーブレード83は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材である。空吐出受け84は、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける。ここでは、キャップ82aを吸引用及び保湿用キャップ(以下「吸引用キャップ」という。)とし、他のキャップ82b〜82dは保湿用キャップとしている。
The cap caps each nozzle surface of the
また、キャリッジ23の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け88を配置する。空吐出受け88には記録ヘッド31のノズル列方向に沿った開口89a〜89dを設けている。
Further, in the non-printing area on the other side of the
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ2から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙42はガイド部材45で案内される。そして、用紙42は、搬送ベルト51とカウンタローラ46との間に挟まれて搬送され、さらに先端を搬送ガイド37で案内されて先端加圧コロ49で搬送ベルト51に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In the ink jet recording apparatus configured as described above, the
このとき、図示しない制御部によってACバイアス供給部から帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。
At this time, a positive voltage and a negative voltage are alternately applied to the charging
プラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ23を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド31を駆動する。これにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。
When the
記録終了信号又は用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ3に排紙する。また、印字待機中にはキャリッジ23は維持回復機構81側に移動されて、キャップ82で記録ヘッド31がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the
また、キャップ82で記録ヘッド31をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに、空吐出受け84、88に向けて記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。つまり、画像形成に寄与しない液滴を吐出する。これによって、記録ヘッド31の安定した吐出性能を維持、回復する。
Further, in a state where the
次に、本実施形態の画像形成装置における液体吐出ヘッドの一例について図4及び図5を参照して説明する。この液体吐出ヘッドは、流路板101と、振動板102と、ノズル板103とを接合して積層し、これらによって液滴を吐出するノズル104が連通する流路であるノズル連通路105及び液室106、液室106にインクを供給するための共通液室108に連通するインク供給口109などを形成している。
Next, an example of the liquid discharge head in the image forming apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS. In this liquid discharge head, a
なお、流路板101は例えばSUS基板あるいは単結晶シリコン基板をエッチングして形成される。振動板102は流路板101の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成する。ノズル板103は流路板101の上面に接合される。
The
また、振動板102を変形させて液室106内のインクを加圧するための圧力発生手段、つまりアクチュエータ手段である電気機械変換素子として、2列の積層型圧電素子121と、この圧電素子121を接合固定するベース基板122とを備えている。なお、圧電素子121の間には支柱部123を設けている。支柱部123は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子121と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
In addition, as a pressure generating means for pressurizing the ink in the
また、圧電素子121には図示しない駆動回路である駆動ICに接続するためのFPCケーブル126を接続している。そして、振動板102の周縁部をフレーム部材130に接合する。
Further, an
フレーム部材130には、貫通部131及びインク供給穴132が形成されている。貫通部131は圧電素子121及びベース基板122などで構成されるアクチュエータユニットを収納する。インク供給穴132は共通液室108となる凹部、この共通液室108に外部からインクを供給する。フレーム部材130は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂あるいはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成されている。
The
ここで、流路板101は、例えば結晶面方位[110]の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングする。これにより、又は、SUS基板をエッチングすることなどにより、ノズル連通路105、液室106となる凹部や穴部を形成したものである。
Here, the
振動板102は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法(電鋳法)で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。振動板102に圧電素子121及び支柱部123を接着剤接合し、さらにフレーム部材130を接着剤接合している。
The
ノズル板103は各液室106に対応して直径10〜30μmのノズル104を形成し、流路板101に接着剤接合している。ノズル板103は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、ノズル板103の表面がノズル面31aとなる。
The
圧電素子121は、圧電材料151と内部電極152とを交互に積層した積層型圧電素子である。圧電素子121の交互に異なる端面に引き出された各内部電極152には個別電極153及び共通電極154が接続されている。
The
なお、本実施形態では、圧電素子121の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室106内インクを加圧する構成としているが、圧電素子121の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室106内インクを加圧する構成とすることもできる。また、1つの基板122に1列の圧電素子121が設けられる構造とすることもできる。
In this embodiment, the ink in the
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子121に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子121が収縮し、振動板102が下降して液室106の容積が膨張する。これにより、液室106内にインクが流入する。
In the liquid ejection head configured as described above, for example, by lowering the voltage applied to the
その後、圧電素子121に印加する電圧を上げて圧電素子121を積層方向に伸長させ、振動板102をノズル104方向に変形させて液室106の容積/体積を収縮させる。これにより、液室106内の記録液が加圧され、ノズル104から記録液の滴が吐出される。
Thereafter, the voltage applied to the
そして、圧電素子121に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板102が初期位置に復元し、液室106が膨張して負圧が発生する。そのため、このとき共通液室108から液室106内に記録液が充填される。そこで、ノズル104のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the
なお、このヘッドの駆動方法については、上述した引き・押し打ちの例に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above-described example of pulling / pushing, and it is also possible to perform striking or pushing depending on the direction to which the drive waveform is given.
次に、本実施形態における画像形成装置の制御部の概要について図6を参照して説明する。制御部は、主制御部301と印刷制御部302とを備えている。主制御部301は、本画像形成装置全体の制御を司る、本発明に係る空吐出動作に関する制御をする手段などを兼ねたマイクロコンピュータで構成される。印刷制御部302は印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成される。
Next, an overview of the control unit of the image forming apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. The control unit includes a
そして、主制御部301は、通信回路300から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙42に画像を形成するために次の制御を行う。それは、主走査モータ駆動回路303及び副走査モータ駆動回路304を介した主走査モータ24や副走査モータ58の駆動制御や、印刷制御部302に対して印刷用データを送出するなどの制御である。
Then, the
また、主制御部301には、キャリッジ23の位置を検出するキャリッジ位置検出回路305からの検出信号が入力される。主制御部301はこの検出信号に基づいてキャリッジ23の移動位置及び移動速度を制御する。
Further, the
キャリッジ位置検出回路305は、例えばキャリッジ23の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ23に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ23の位置を検出する。
The carriage
主走査モータ駆動回路303は、主制御部301から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ24を回転駆動させて、キャリッジ23を所定の位置に所定の速度で移動させる。
The main scanning
また、主制御部301には搬送ベルト51の移動量を検出する搬送量検出回路306からの検出信号が入力される。主制御部301はこの検出信号に基づいて搬送ベルト51の移動量及び移動速度を制御する。
Further, the
搬送量検出回路306は、例えば搬送ローラ52の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。
The conveyance
副走査モータ駆動回路304は、主制御部301から入力される搬送量に応じて副走査モータ58を回転駆動させて、搬送ローラ52を回転駆動して搬送ベルト51を所定の位置に所定の速度で移動させる。
The sub-scanning
主制御部301は、給紙コロ駆動回路307に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ43を1回転させる。また、主制御部301は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路308を介して維持回復機構81のモータ221を回転駆動する。これにより、前述したようにキャップ82の昇降、ワイパーブレード83の昇降、吸引ポンプの駆動などを行わせる。
The
主制御部301は、インク供給モータ駆動回路311を介して供給ユニットのポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御する。これにより、カートリッジ装填部4に装填されたインクカートリッジ10からヘッドタンク32に対してインクが補充供給される。このとき、主制御部301は、ヘッドタンク32が満タン状態にあることを検知するヘッドタンク満タンセンサ312からの検知信号に基づいて補充供給を制御する。
The
また、主制御部301は、カートリッジ通信回路314を通じて、カートリッジ装填部4に装着された各インクカートリッジ10に設けられるカートリッジEEPROM316に記憶されている情報を取り込む。そして、例えば、主制御部301は、所要の処理を行って、取り込んだ情報をEEPROM315に格納保持する。
Further, the
また、主制御部301には、環境温度、環境湿度を検知する環境センサ313からの検知信号が入力される。
Further, the
印刷制御部302は、主制御部301からの信号とキャリッジ位置検出回路305及び搬送量検出回路306などからのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド31の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成する。印刷制御部302は、このデータをシリアルデータでヘッド駆動回路310に転送し、このデータの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、滴制御信号としてのマスク信号などをヘッド駆動回路310に出力する。
The
また、印刷制御部302は、ROMに格納されている駆動信号のパターンデータをD/A変換するD/A変換器、電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形生成部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含む。印刷制御部302は、駆動信号である、1の駆動パルスあるいは複数の駆動パルスで構成される駆動信号群を複数含む駆動波形を生成してヘッド駆動回路310に対して出力する。
Further, the
ヘッド駆動回路310は、記録ヘッド31に駆動信号を与える駆動手段である。具体的には、ヘッド駆動回路310は、所定の画像データに基づいて、記録ヘッド31の駆動素子に対して駆動信号を選択的に印加することで、記録ヘッド31を駆動する。
The
所定の画像データとは、例えば、シリアルに入力される記録ヘッド31の1行分に相当する画像データである。また、駆動信号は印刷制御部302から与えられる駆動波形を構成する。駆動素子は、記録ヘッド31に備わる、液滴を吐出させるエネルギーを発生する例えば前述したような圧電素子である。
The predetermined image data is, for example, image data corresponding to one line of the
このとき、駆動波形を構成する駆動信号群の駆動パルスを選択することによって、大きさの異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを打ち分けることができる。 At this time, by selecting a drive pulse of a drive signal group that constitutes a drive waveform, it is possible to eject droplets having different sizes and to sort dots having different sizes.
次に、印刷制御部302及びヘッド駆動回路310の一例について図7を参照して説明する。印刷制御部302は、駆動波形生成部401とデータ転送部402を備えている。駆動波形生成部401は、駆動波形、すなわち共通駆動波形を生成して出力する。データ転送部402は、印刷画像に応じた2ビットの画像データ[階調信号0、1]と、クロック信号、ラッチ信号、滴制御信号MN0〜MN3を出力する。
Next, an example of the
駆動波形生成部401は、1駆動周期内に2以上の前記駆動信号を含む駆動波形を生成する駆動波形生成手段である。具体的には、後述の図8(a)に示すように、駆動波形生成部401は、1駆動周期内に、1又は複数の駆動信号で構成される第1駆動信号群PG1、及び、1又は複数の駆動信号で構成される第2駆動信号群PG2を連続的に含む駆動波形を生成して出力する。なお、本実施形態では駆動信号群が2つの例で説明するが、3つ以上の駆動信号群を生成出力する構成であってもよい。
The drive
また、データ転送部402は、第1駆動信号群PG1及び第2駆動波形群PG2のうちの駆動信号を選択する滴制御信号MN0〜MN3を、第1駆動信号群PG1、第2駆動信号群PG2の出力に合わせて1駆動周期内に連続的に出力する。
In addition, the
なお、滴制御信号MN0〜MN3は、ヘッド駆動回路310のスイッチ手段であるアナログスイッチ415の開閉を滴毎に指示する2ビットの信号である。また、滴制御信号MN0〜MN3は、第1駆動波形群PG1、第2駆動波形群PG2の周期に合わせて選択すべき波形でLレベルに状態遷移し、非選択時にはHレベルに状態遷移する。
The droplet control signals MN0 to MN3 are 2-bit signals that instruct the opening and closing of the
ヘッド駆動回路310は、シフトレジスタ411と、ラッチ回路412と、デコーダ413と、レベルシフタ414と、アナログスイッチ415とを備えている。
The
シフトレジスタ411は、データ転送部402からの転送クロックであるシフトクロック及びシリアル画像データである階調データ[2ビット/CH]を入力する。ラッチ回路412は、シフトレジスタ411の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。デコーダ413は、階調データと第1、第2滴制御信号MN0a〜MN3a、MN0b〜MN3bをデコードして結果を出力する。
The
また、レベルシフタ414は、デコーダ413のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ415が動作可能なレベルへとレベル変換する。アナログスイッチ415は、レベルシフタ414を介して与えられるデコーダ413の出力でオン/オフされる。アナログスイッチ415は、各圧電素子121の選択電極である個別電極154に接続され、駆動波形生成部401からの共通駆動波形が入力されている。
The
シリアル転送された画像データと滴制御信号MN0〜MN3をデコーダ413でデコードした結果に応じてアナログスイッチ415がオンにする。これにより、共通駆動波形に含まれる第1駆動信号群PG1、第2駆動信号群PG2を構成する所要の駆動信号が通過して、つまり選択されて圧電素子121に印加される。
The
そこで、駆動波形生成部401から出力する駆動波形とデータ転送部402から出力する滴制御信号の一例について図8及び図9を参照して説明する。駆動波形生成部401から出力される第1駆動波形群PG1は、図8(a)に示すように、非吐出駆動パルスP1と、吐出駆動パルスP2、P3とで構成される。
An example of the drive waveform output from the drive
非吐出駆動パルスP1は、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。吐出駆動パルスP2、P3は、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまで段階的に立ち上がる波形要素で構成される。 The non-ejection drive pulse P1 includes a waveform element that falls from the reference potential Ve, a waveform element that is held at the potential after the fall, and a waveform element that rises as it is to the reference potential Ve after the hold. The ejection drive pulses P2 and P3 are composed of a waveform element that falls from the reference potential Ve, a waveform element that is held at the potential after the fall, and a waveform element that rises stepwise up to the reference potential Ve after the hold.
なお、非吐出駆動パルスとは、圧電素子121を駆動するが、メニスカスに振動を与えるだけでノズルから液滴が吐出されない駆動パルスを意味する。また、吐出駆動パルスとは、圧電素子121を駆動し、ノズルから液滴を吐出させる駆動パルスを意味する。
Note that the non-ejection driving pulse means a driving pulse that drives the
第1駆動波形群PG1に連続して生成出力される第2駆動波形群PG2は、吐出駆動パルスP4と、吐出駆動パルスP5とで構成される。吐出駆動パルスP4は、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。 The second drive waveform group PG2 generated and output in succession to the first drive waveform group PG1 is composed of the ejection drive pulse P4 and the ejection drive pulse P5. The ejection drive pulse P4 includes a waveform element that falls from the reference potential Ve, a waveform element that is held at the potential after the fall, and a waveform element that rises as it is to the reference potential Ve after the hold.
また、吐出駆動パルスP5は、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veよりも高い電位までそのまま立ち上がる波形要素、立ち上がり後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまで立ち下がる波形要素で構成される駆動パルスP5とで構成される。 The ejection drive pulse P5 is held at the waveform element that falls from the reference potential Ve, the waveform element that is held at the potential after the fall, the waveform element that rises as it is to a potential higher than the reference potential Ve after the hold, and the potential after the rise. The driving pulse P5 includes a waveform element and a waveform element that falls to the reference potential Ve after being held.
ここで、駆動パルスの電位Vが基準電位Veから立ち下がる波形要素は、これによって圧電素子121が収縮して加圧液室106の容積が膨張する引込み波形要素である。また、立下り後の状態から立ち上がる波形要素は、これによって圧電素子121が伸長して加圧液室106の容積が収縮する加圧波形要素である。
Here, the waveform element in which the potential V of the drive pulse falls from the reference potential Ve is a drawing waveform element in which the
この駆動波形について、データ転送部402は、図8(b)に示すように、第1駆動波形群PG1を構成する駆動パルスP1〜P3及び第2駆動波形群PG2を構成する駆動パルスP4、P5を選択する滴制御信号MN0〜MN3を順次出力する。
For this drive waveform, the
この滴制御信号MN0〜MN3においては、図9に示すように、滴制御信号MN0を与えることで駆動パルスP1のみが選択されてヘッドに与えられる。その結果、非吐出駆動状態となり、すなわち吐出滴量は0plとなる。 In the droplet control signals MN0 to MN3, as shown in FIG. 9, by supplying the droplet control signal MN0, only the driving pulse P1 is selected and applied to the head. As a result, the non-ejection driving state is set, that is, the ejection droplet amount is 0 pl.
同様に、滴制御信号MN1を与えることで駆動パルスP3のみが選択されてヘッドに与えられるため、吐出滴量は3plとなる。また、滴制御信号MN2を与えることで駆動パルスP2、P4が選択されてヘッドに与えられるため、吐出滴量は9plとなる。さらに、滴制御信号MN3を与えることで駆動パルスP2〜P5が選択されてヘッドに与えられるため、吐出滴量は18plとなる。 Similarly, by supplying the droplet control signal MN1, only the driving pulse P3 is selected and applied to the head, so the ejection droplet amount is 3 pl. Further, since the drive pulses P2 and P4 are selected and given to the head by giving the droplet control signal MN2, the ejection droplet amount becomes 9 pl. Furthermore, since the driving pulses P2 to P5 are selected and given to the head by giving the droplet control signal MN3, the ejection droplet amount becomes 18 pl.
つまり、4つの、2ビットからなる滴制御信号MN0〜MN3で駆動波形を構成する駆動パルスP1〜P5を選択することにより、非吐出[0pl]、小滴[3pl]、中滴[9pl]、大滴[18pl]の4種類の大きさの滴を得ることができる。つまり、本実施形態によれば、簡単な構成で大きさの異なる液滴を吐出することができる。 That is, by selecting the drive pulses P1 to P5 constituting the drive waveform by the four 2-bit droplet control signals MN0 to MN3, non-ejection [0pl], small droplet [3pl], medium droplet [9pl], Four types of large droplets [18 pl] can be obtained. That is, according to the present embodiment, droplets having different sizes can be ejected with a simple configuration.
次に、記録ヘッドの構造的な振動の周波数特性について図10を参照して説明する。本図における縦軸は、正弦波入力による1つの圧力室の駆動時におけるヘッドノズル面の変形量をレーザードップラー計で測定したときの速度を示し、横軸は駆動の周波数を示す。また、縦軸の数値はヘッドの変形量に対応しており、この数値が大きいほどヘッドの変形量が大きいということになる。 Next, the frequency characteristics of the structural vibration of the recording head will be described with reference to FIG. In this figure, the vertical axis indicates the speed when the amount of deformation of the head nozzle surface measured by a laser Doppler meter when driving one pressure chamber by sine wave input, and the horizontal axis indicates the driving frequency. The numerical value on the vertical axis corresponds to the deformation amount of the head, and the larger the numerical value, the larger the deformation amount of the head.
図10から明らかなように、このヘッドの場合、395kHzに大きな共振が確認できる。他にも共振は見られるが、395kHzほどのピークを有していないので、ここでは、395kHzを代表として考えてよい。この、共振スペクトルの周波数のピーク値がインクジェットヘッドの駆動周波数と一致あるいは近接していると、記録ヘッドの構造的共振を励起し、吐出安定性に悪影響を及ぼす。 As is clear from FIG. 10, in this head, a large resonance can be confirmed at 395 kHz. Although other resonances can be seen, since it does not have a peak of about 395 kHz, 395 kHz may be considered as a representative here. If the peak value of the resonance spectrum frequency coincides with or is close to the driving frequency of the ink jet head, the structural resonance of the recording head is excited and the ejection stability is adversely affected.
次に、1印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる場合の駆動波形の一例について図11を参照して説明する。本図に示すように、駆動波形が複数のパルスで構成されているため、単一の引き打ち駆動波形に対して、パルス幅そのものを変えると、波形そのものが異なってしまい、所望の液滴を吐出することができない。 Next, an example of a drive waveform in a case where droplets of different sizes are continuously ejected by selecting a plurality of drive pulses within one printing cycle and giving them to the droplet ejection head will be described with reference to FIG. . As shown in this figure, because the drive waveform is composed of multiple pulses, if the pulse width itself is changed for a single strike drive waveform, the waveform itself will be different, and the desired droplet will be Cannot be discharged.
次に、図11に示した駆動波形を連続吐出させたときのフーリエ変換結果について図12を参照して説明する。この波形の場合、矢印で示すように、395kHzに周波数成分を持っていることがわかる。他にも入力周波数成分はあるが、振動として振幅に現れるのは、入力x伝達系特性すなわち図12と図10の乗算による。そのため、395kHz以外の周波数は入力信号としては確認できても、伝達系の共振を持たないか、又は小さい周波数帯域なので特に考慮する必要はないことは明らかである。 Next, a Fourier transform result when the drive waveform shown in FIG. 11 is continuously discharged will be described with reference to FIG. In the case of this waveform, it can be seen that it has a frequency component at 395 kHz as indicated by the arrow. Although there are other input frequency components, it appears in the amplitude as vibration due to the characteristics of the input x transmission system, that is, the multiplication of FIG. 12 and FIG. Therefore, it is clear that even if a frequency other than 395 kHz can be confirmed as an input signal, there is no need to consider it because it does not have resonance of the transmission system or is a small frequency band.
本実施形態においては、上述した395kHz成分を入力波形から除去する。395kHz成分も入力波形から除去することで、共振があっても、振動として現れてこない効果が得られるからである。 In the present embodiment, the above-described 395 kHz component is removed from the input waveform. This is because by removing the 395 kHz component from the input waveform, an effect that does not appear as vibration is obtained even if there is resonance.
そこで、本実施形態の画像形成装置においては、駆動波形生成部に駆動波形を入力する前工程として、図13に示すように、駆動波形生成工程450、共振周波数計測工程451、対象周波数判定工程452、フィルター工程453の順に信号処理を行う。フィルター工程453は、フーリエ変換工程454と、逆フーリエ変換工程455を備える。
Therefore, in the image forming apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 13, as a pre-process for inputting a drive waveform to the drive waveform generation unit, a drive
共振周波数計測工程451においては、例えば記録ヘッド31のような液滴吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する。対象周波数判定工程452では、共振周波数計測工程451において計測された共振周波数が記録ヘッド31による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する。
In the resonance
また、フィルター工程453においては、対象周波数判定工程452において、共振周波数計測工程451で計測された共振周波数が対象周波数であると判定されたとき、対象周波数と判定された共振周波数の周波数成分を駆動波形を構成する駆動信号毎に除去する。
In the
さらに、フィルター工程453においては、フーリエ変換工程454で駆動波形に対するフーリエ変換により共振周波数の周波数成分を顕出させる。そして、フィルター工程453においては、顕出させた周波数成分を除去した周波数特性を生成し、生成された周波数特性を逆フーリエ変換工程455で逆フーリエ変換して得られた周波数成分除去駆動波形を次工程456において駆動波形生成部401に入力する。
Further, in the
具体例として、まず395kHz変動を取り除く目標を決め、図14において破線で示したように、図12の395kHzの周波数成分を除去する。位相情報は、図11の波形をフーリエ変換した結果と同じものを用いる。次に図14の振幅と、図11をフーリエ変換して得られた位相情報を基に、逆フーリエ変換を行い、395kHz成分を除去した駆動波形を求める。 As a specific example, a target for removing 395 kHz fluctuation is first determined, and the frequency component of 395 kHz in FIG. 12 is removed as indicated by a broken line in FIG. As the phase information, the same information as the result of Fourier transform of the waveform of FIG. 11 is used. Next, based on the amplitude in FIG. 14 and phase information obtained by Fourier transform of FIG. 11, inverse Fourier transform is performed to obtain a drive waveform from which a 395 kHz component has been removed.
図15にフーリエ解析の結果を示す。図14において、破線が395kHzの周波数成分を取り除いた波形である。なお、図11で示した周波数成分除去前の駆動波形を実線で示している。 FIG. 15 shows the result of Fourier analysis. In FIG. 14, the broken line is a waveform obtained by removing the frequency component of 395 kHz. Note that the drive waveform before the frequency component removal shown in FIG. 11 is shown by a solid line.
上述したように、装置の構造に起因する共振周波数成分を除去した駆動波形を生成できたため、この波形を駆動波形生成部401に入力する。これにより、1印刷周期内で複数の駆動パルスを選択して液滴吐出ヘッドに与えることで大きさの異なる滴を連続して吐出させる画像形成装置においても、以下の効果を挙げることができる。
As described above, since the drive waveform from which the resonance frequency component due to the structure of the apparatus is removed can be generated, this waveform is input to the drive
つまり、本実施形態によれば、インクジェットヘッドの駆動周波数が、記録ヘッドの構造的な共振周波数に対する半値幅内の周波数領域に含まれることを防止し、クロストークが発生し不安定な吐出状態になることを回避することができる。 That is, according to this embodiment, the drive frequency of the inkjet head is prevented from being included in the frequency region within the half-value width with respect to the structural resonance frequency of the recording head, and crosstalk occurs and an unstable ejection state occurs. Can be avoided.
次に、本実施形態における上述した共振周波数除去に係る駆動波形の信号処理工程について図16を参照して説明する。 Next, the signal processing process of the drive waveform related to the above-described resonance frequency removal in the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、駆動波形生成工程450において、駆動波形生成部401は、共振周波数成分を特に考慮せずに駆動波形を設計する(ステップS1)。次に、共振周波数計測工程451においては例えば駆動手段であるヘッド駆動回路310等のメカ系共振周波数を計測する(ステップS2)。
First, in the drive
次に、対象周波数判定工程452においては、その結果から現れた周波数のうち、吐出に影響を与える対象周波数を判定する(ステップS3)。対象周波数が判定されない場合は(ステップS4、NO)、設計した駆動波形をそのまま、駆動波形生成部401に入力する(ステップS8)。
Next, in a target
一方、1504で対象周波数が判定された場合は(ステップS4、YES)、フィルター工程453において、設計した駆動波形をフーリエ変換し(ステップS5)、対象周波数を削除した周波数特性を生成する(ステップS6)。そして、フィルター工程453において、得られた周波数特性を逆フーリエ変換し(ステップS7)、得られた駆動波形を駆動波形生成部401に入力する(ステップS8)。
On the other hand, when the target frequency is determined in 1504 (step S4, YES), in the
以上、本実施形態によれば、ピーク時の周波数にピンポイントで対応できるため、構造的な共振周波数が多い場合や、近接している場合であっても周波数特性を改善することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, since the frequency at the peak can be pinpointed, the frequency characteristics can be improved even when the structural resonance frequency is large or close. .
また、本実施形態におけるフーリエ変換として、例えば高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)や離散フーリエ変換(DCT:Discrete Fourier Transform)が含まれてよいことは言うまでもない。 Further, it goes without saying that the Fourier transform in the present embodiment may include, for example, a fast Fourier transform (FFT) or a discrete Fourier transform (DCT: Discrete Fourier Transform).
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、上述した本実施形態の画像形成装置における各処理を、ハードウェア、又は、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, each process in the image forming apparatus of the present embodiment described above can be executed using hardware, software, or a combined configuration of both.
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。 In the case of executing processing using software, it is possible to install and execute a program in which a processing sequence is recorded in a memory in a computer incorporated in dedicated hardware. Alternatively, the program can be installed and executed on a general-purpose computer capable of executing various processes.
401 駆動波形生成部
451 共振周波数計測工程
452 対象周波数判定工程
453 フィルター工程
454 フーリエ変換工程
455 逆フーリエ変換工程
401 Drive
Claims (4)
1駆動周期内に2以上の前記駆動信号を含む駆動波形を生成する工程と、
前記駆動波形を生成する工程の前工程として、
ノズル面の変形量を測定し、前記液体吐出手段の構造に起因して発生する共振周波数を計測する工程と、
前記計測された共振周波数が前記液体吐出手段による液滴の吐出に影響を与える対象周波数であるかどうか判定する工程と、
前記計測された共振周波数が前記対象周波数であると判定されたとき、前記対象周波数と判定された前記共振周波数の周波数成分を前記駆動波形を構成する前記駆動信号毎に除去する工程と、
を備えることを特徴とする信号処理方法。 A signal processing method related to processing of a driving signal given from a predetermined driving unit to the liquid discharging unit when discharging a droplet from the predetermined liquid discharging unit,
Generating a drive waveform including two or more of the drive signals within one drive cycle;
As a pre-process of the step of generating the drive waveform,
Measuring a deformation amount of the nozzle surface, and measuring a resonance frequency generated due to the structure of the liquid ejection means;
Determining whether the measured resonance frequency is a target frequency that affects the ejection of droplets by the liquid ejection means;
Removing the frequency component of the resonance frequency determined to be the target frequency for each of the drive signals constituting the drive waveform when it is determined that the measured resonance frequency is the target frequency;
A signal processing method comprising:
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の信号処理方法。 The signal processing method as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
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