JPH10151770A - インクジェットヘッドの駆動装置 - Google Patents
インクジェットヘッドの駆動装置Info
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- B41J2/2121—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter
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Abstract
品質を向上させる。 【解決手段】 印字されるドットのサイズを小径領域
(A)と大径領域(B)とに分ける。小径領域において
は、インクジェットヘッドの圧電素子に印加される電圧
値を制御することで、ドット径の制御が行なわれる。大
径領域では、圧電素子に印加されるパルス電圧の数を制
御することにより、ドット径の制御が行なわれる。
Description
ッドの駆動装置に関し、特にインクジェットヘッドの圧
電素子に電圧を印加することにより、複数の種類の径を
有するドットを印字するインクジェットヘッドの駆動装
置に関する。
ンクジェットプリンタが知られている。このようなイン
クジェットプリンタにおいて、圧電素子に異なるレベル
の電圧を印加することにより、異なる径を有するドット
を印字する技術が知られる。図35は、ドット径と印加
する電圧との関係の一例を示すグラフである。ドット径
として、小さいものから大きいものへ9階調の印字を行
なうものとする。すべての階調において、圧電素子には
40μsの間、電圧が印加される。印加される電圧は、
階調Nが大きくなるにつれ、大きくなる。これにより、
異なる径のドットを1つのヘッドで印字することができ
る。
Vの電圧が、階調2では10Vの電圧が、階調3では1
5Vの電圧が、階調4では20Vの電圧が、階調5では
25Vの電圧が、階調6では30Vの電圧が、階調7で
は40Vの電圧が、階調8では50Vの電圧が、階調9
では60Vの電圧が、それぞれの階調において40μs
の時間印加される。
されるドットの径は大きくなる。
技術には以下(1)〜(3)に示される問題点があっ
た。
大きいドットを印字するときに、高い電圧を圧電素子に
印加する必要がある。しかしながら、高電圧領域での電
圧値の制御は一般に難しい。そのため、波形の鈍りなど
が生じ、印字が不安定になる恐れがある。また、高電圧
用の電気回路や電圧の昇圧装置は高価であり、このこと
からインクジェットヘッドの駆動装置が高価なものにな
る。
に、印加する電圧にばらつきが生じることがある。この
ばらつきに対し、飛翔するインクのドロップ径はセンシ
ティブに変化する。さらに、インクのドロップが印刷を
行なう紙に付着した後に広がることにより、インクのド
ロップ径の変化は増幅される。したがって、同一の径を
有するドットを印字しようとしても、ドット径のばらつ
きが顕著になるという問題点がある。
きれいに飛ばすことが難しいため、サテライト、カー
ブ、ドット割れなどの印字における不都合が生じること
がある。
ためになされたもので、第1にインクジェットヘッドの
駆動装置を改良することにより、印字品質を向上させる
ことを目的としている。
とのできるインクジェットヘッドの駆動装置を提供する
ことを目的としている。
動装置を提供することを目的としている。
め、この発明のある局面に従うと、複数の異なるサイズ
のドットの中から所望のサイズのドットを印字するため
に、インクジェットヘッドの圧電素子に電圧を印加する
インクジェットヘッドの駆動装置において、複数の異な
るサイズのドットは大きいサイズのドット群と小さいサ
イズのドット群とを含み、装置は大きいサイズのドット
群の中から所望のサイズのドットを印字するために、所
定の形状のパルス電圧を圧電素子へ印加する第1の印加
手段と、小さいサイズのドット群の中から所望のサイズ
のドットを印字するために、所定の形状のパルス電圧を
圧電素子へ印加する第2の印加手段とを備え、第1の印
加手段と第2の印加手段とでは、ドットサイズの制御方
法が異なることを特徴とする。
手段のいずれか一方は、少なくとも電圧値によりドット
サイズを制御し、第1および第2の印加手段のいずれか
他方は、少なくともパルス数によりドットサイズを制御
する。
するパルス電圧は、立上がりに要する時間よりも立下が
りに要する時間の方が長く、第2の印加手段が印加する
パルス電圧は、プレパルスとメインパルスとを含む。
は大径ノズルと小径ノズルとを有し、大きいサイズのド
ット群に含まれるドットは、大径ノズルにより印字さ
れ、小さいサイズのドット群に含まれるドットは、小径
ノズルにより印字される。
るサイズのドットの中から所望のサイズのドットを印字
するためにインクジェットヘッドの圧電素子に電圧を印
加するインクジェットヘッドの駆動装置は、所望のサイ
ズのドットを印字するために、圧電素子に印加される電
圧の印加時間を制御する制御手段を備えることを特徴と
する。
子に印加される電圧の立上がりに要する時間と立下がり
に要する時間とを制御することにより、印加時間を制御
する。
時間を15μsec以下とする。これらの発明に従う
と、まず第1にインクジェットヘッドから吐出されるイ
ンクの制御を的確に行なうことができるようになり、結
果として印字品質を良くすることができる。
に行なうことができるようになる。第3に、従来技術の
ように電圧値のみによりドットのサイズを制御する必要
がなくなるため、駆動装置を安価に製造することが可能
となる。
態におけるインクジェット記録装置の斜視図である。
どの記録シート(記録媒体)1は、手差しまたはカット
シートフィーダなどの給紙装置によってプリンタ部に送
り込まれ、紙送りローラ(図示せず)の回転量が制御さ
れることにより、インクジェットヘッド2との対向部で
ある記録部(頭出し位置)へ搬送され、記録状態にセッ
トされる。インクジェットヘッド2は紙送り方向に対し
て垂直な方向に移動可能なキャリッジ3に取付けられて
いる。
用いられている。ヘッド2は、圧電素子に電圧を印加す
ることによって発生する歪みにより生じる、チャンネル
の体積変化によって、チャンネル部に設けられたノズル
からインクを吐出させ記録を行なう。
の吐出孔が縦に並べて設けられている。キャリッジ3
は、摺動軸4および5で往復移動可能に支持され、駆動
モータ6により、駆動モータ6とアイドルプーリ7との
間に張り渡されたタイミングベルト8を介して往復駆動
される。このキャリッジ3を、記録シート1の桁方向
(記録シート1を横切る方向)に主走査させて1主走査
分の画像を記録し、1主走査分記録するごとに紙送りに
よって副走査して次の主走査分の画像を記録していく。
1を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねるプラテ
ン9が配置されている。プラテン9は、板金にヒータ線
(図示せず)を張りつけて面ヒータとすることで定着装
置を兼ねる場合もある。記録シート1は、ヘッド2が主
走査する範囲である記録領域の下側(上流側)の、記録
領域にできるだけ近い部分で、紙押え板10によりプラ
テン9に押し付けられている。これによって、記録シー
ト1の浮きが防止されている。記録部を通過した記録シ
ート1は、その搬送方向下流側に配置された排出ローラ
11と、これに圧接される拍車ローラ12とによって排
出されていく。
プラテン9から外れた位置には、ヘッド2のインク吐出
不良を良好な状態に回復するための回復系13が設けら
れている。また、紙送りローラ(搬送ローラ)には記録
シート1を手動で搬送するための紙送りノブ14が設け
られている。
成面から見た平面図である。図3は、図2のII−II
断面図、図4は、図3のIII−III断面図である。
に、ヘッド2は移動する。また、ヘッド2は、イエロー
(Y)ヘッド、マゼンタ(M)ヘッド、シアン(C)ヘ
ッド、およびブラック(K)ヘッドを含んでおり、各々
のヘッドからそれぞれの色のインクを被記録材に対して
吐出することが可能である。図2は、そのうち1色分の
インクを吐出するヘッドの部分の平面図である。図2の
上下方向に図2と同じ部分が4色分一体的に設けられる
ことによって、4色のインクを吐出することができるヘ
ッド2が構成されている。
52(以下「大径ヘッド部52」という)と、小径イン
ク滴吐出用ヘッド部51(以下「小径ヘッド部51」と
いう)からなる。これら大径ヘッド部52と、小径ヘッ
ド部51とは、チャンネルプレート16、隔壁18、振
動板20、およびベースプレート22を重ねて一体的に
構成されている。
成樹脂などからなる。チャンネルプレート16の、隔壁
18との対向部(対向面)は電気鋳造またはフォトリソ
グラフィなどにより微細加工されている。大径ヘッド部
52および小径ヘッド部51にはそれぞれインク24を
収容する複数のインクキャビティ26と、各インクキャ
ビティ26のインク24を吐出するノズル28と、補給
用インク24を収容するインク供給室30と、各インク
キャビティ26をインク供給室30に連結するインクイ
ンレット32とが形成されている。
径ノズル」ともいう)の径は、小径ヘッド部51のノズ
ル28(以下「小径ノズル」ともいう)の径よりも大き
い。たとえば、大径ヘッド部のノズルは、その直径が3
4μmであり、小径ヘッド部のノズルの径は、24μm
である。
径ヘッド部51とに設けられたインクキャビティ26
は、これらヘッド部52、51が対向する方向に向かっ
て延びる長溝状に形成されており、かつこれらは平行に
形成されている。また、インク供給室30は、インクキ
ャビティ26を挟んで中央線34の反対側に形成されて
おり、図示しないインクタンクに接続されている。
6、および圧電部材42は、中央線34に沿って複数設
けられているため、ヘッド2の1回の走査で複数のライ
ンの画像を印字することができる。
らなる薄肉フィルムが使用される。隔壁18は、チャン
ネルプレート16と振動板20との間に固定されてい
る。なお、隔壁18は所定の張力が加えられた状態で固
定されることが望ましい。
ZT)からなり、その上面と下面にはそれぞれ共通電
極、および個別電極として利用される導電性金属層が設
けられている。振動板20は、隔壁18とベースプレー
ト22との間に固定されている。また、振動板20は、
ベースプレート22にまず導電性接着剤50(図2にお
ける拡大断面図(a)参照)で固定された後、ダイシン
グ加工により、縦方向溝58と横方向溝60とが形成さ
れ、分断される。
対応する圧電部材42と、隣接する圧電部材42の間に
位置する仕切り壁44と、これらを囲む壁46とに分離
されている。また、上記ダイシング加工により圧電部材
42の上下に設けられた導電性金属層(図3の拡大断面
図(a)、(b)参照)もそれぞれ縦方向溝58と横方
向溝60とにより分断される。隔壁18に対向する金属
層が共通電極38とされて、導電性接着剤36を用いて
隔壁18に接着されている。ベースプレート22に対向
する金属層が個別電極40とされている。
または合成樹脂などからなるものである。ベースプレー
ト22の振動板20との対向する面には、各ヘッド部5
1、52の圧電部材42に対応して導電リード部48
(図3における断面図(a)参照)がスパッタリングま
たは蒸着などの周知の方法により形成されている。
が対応する導電リード部48に導電性接着剤50を介し
て電気的に接続されている。そして、これら共通電極3
8と個別電極40とが対向する領域において、各圧電部
材42はそれぞれ高温下で分極処理されて活性化されて
いる。
クタンクからインク供給室30にインク24が供給され
る。また、インク供給室30のインク24は、インクイ
ンレット32を介して各インクキャビティ26に分配さ
れる。そして、インクジェットヘッドの駆動回路から共
通電極38と個別電極40との間に所定の電圧(印字信
号)が印加されると、圧電部材42は変形する。
えられ、これによりインクキャビティ26内のインク2
4が加圧されて、インクノズル28を介してインク滴が
飛翔する。これにより印字が行なわれる。
径は、小径ヘッド部51のノズル28の径よりも大きく
形成されている。そのため、大径ヘッド部12から大径
インク滴が飛翔し、小径ヘッド部14から小径インク滴
が飛翔する。
び積層型のもののいずれも用いることができる。積層型
の圧電部材とは、複数の圧電体の間に共通電極と個別電
極とを交互に介在させたものである。たとえば、1層が
35μmの圧電部材を20層積層してなる部材を積層型
圧電部材とすることができる。
電極38と個別電極40とを設けたが、電極の形成方法
や電気的な引出し方法は本実施の形態のものに限られ
ず、種々変更可能である。たとえば、導電性の隔壁18
を共通電極と兼用してもよい。また、導電性接着剤50
を個別電極と兼用してもよい。この場合、電極を形成す
る手間の分だけ振動板20の製作が容易になるという利
点がある。
60には、圧電部材42の変形を無理に拘束しない程度
の軟質の充填剤を充填してもよい。
触としたが、圧電部材がインクに接触した構成のインク
ジェットヘッドにも本発明を適用することができる。た
だし、この場合は、圧電部材のインク接触面には、イン
クの浸透を防止するための被覆層を設けることが望まし
い。
部材42の長さを、大径ヘッド部52と、小径ヘッド部
51とで異ならせることもできる。これにより、大径ヘ
ッド部および小径ヘッド部から各々飛翔するインク滴の
大きさに、より大きな差をつけることができる。したが
って、ドット径制御による階調幅のダイナミックレンジ
を広げることができる。
像データ処理回路のブロック図である。
は、パーソナルコンピュータ、ディジタルカメラ、ビデ
オなどからのディジタル出力を入力する画像ソース入力
部101と、画像ソース入力部101から出力される信
号の階調補正を行なう階調補正部103と、階調補正さ
れた信号の色変換を行なう色変換部105と、色変換さ
れた信号の下色除去を行ない、黒データを出力する、墨
発生+UCR(下色除去)部107と、下色除去された
信号のディザ処理を行なうディザ処理部109とから構
成される。ディザ処理部109にはヘッド駆動部111
が接続されており、このヘッド駆動部がディザ処理され
た信号をもとに、ヘッド2の大径および小径ノズルをそ
れぞれの色ごとに駆動する。
5までは、画像データはレッド(R)、グリーン
(G)、およびブルー(B)として扱われる。色変換部
105と墨発生+UCR部107との間では、画像デー
タはC、M、およびYとして扱われる。墨発生+UCR
部107からヘッド駆動部111までの間では、画像デ
ータはC、M、Y、およびKとして扱われる。
処理部109までの間では画像データは、各色ごとに2
56階調(8ビット)のデータとして扱われる。ディザ
処理部109とヘッド駆動部111との間では、各色ご
とに10階調のデータとして画像データは扱われる。
る10階調のデータの構成を示す図である。
る。上位ビットは、大径用データとして用いられ、下位
ビットは小径用データとして用いられる。小径ノズルが
駆動されるときには、小径用データとして0〜4のいず
れかの値が記録される。大径ノズルが駆動されるときに
は、大径用データとして5〜9のいずれかの値が記録さ
れる。セットされたデータは、ヘッド駆動部111へ出
力され、これにより各色ごとに大径用ヘッドが駆動され
るか、または小径用ヘッドが駆動されるかが決定され
る。同時にどの階調のドットが印字されるか決定され
る。
ドット分のデータであり、このデータが、各色(C、
M、YおよびK)各ドットごとに出力される。また、1
0階調のデータを、8ビットのデータとして出力するこ
ととしたが、階調は10に限るものではなく、また、デ
ータの出力も8ビットに限るものではない。
ド駆動部111とをさらに詳しく記載したブロック図で
ある。
のドットを印字するために、C、M、YおよびKの各色
ごとに、図6に示される上位ビットのデータと、下位ビ
ットのデータとを出力する。
120cと、Mヘッド駆動回路120mと、Yヘッド駆
動回路120yと、Kヘッド駆動回路120kとを含
む。それぞれのヘッド駆動回路120c、m、y、k
は、大径ノズルの駆動回路と小径ノズルの駆動回路とを
含む。データの上位ビットは大径ノズルの駆動回路に、
データの下位ビットは小径ノズルの駆動回路に、それぞ
れ入力される。
は、それぞれ各色のインクを含むヘッドに接続されてい
る。それぞれのヘッドは大径ノズルと小径ノズルとを含
む。ここで、大径ノズルとは図2に示される大径ヘッド
部52のノズル28に対応し、小径ノズルは図2の小径
ヘッド部51のノズル28に対応する。各々の駆動回路
は、パルス電源とその制御部とを備えており、各画像デ
ータに応じて所定のパルス電圧を出力するものである
が、各駆動回路の構成自体は従来公知のものを使用でき
るので、詳細な説明は省略する。
y,kに含まれる大径ノズルの駆動回路と小径ノズルの
駆動回路とは、それぞれの色に対応するヘッドの大径ノ
ズルと小径ノズルとを駆動するために圧電素子に電圧を
印加する。上述のように、圧電素子に電圧が印加される
ことにより、インクキャビティの体積が減少し、これに
よりインクが吐出される。
ット記録装置により印字されるドットの階調と、ドット
の径とを説明するためのグラフである。
調(階調1〜階調10)を示し、縦軸はその階調により
印字されるドットの径(μm)を示す。なお、ドットの
径とは、記録シートに記録されたときのドットの直径を
示す。
小径領域とは、小径ヘッド部51のノズル28によりイ
ンクが吐出される領域を示し、(B)で示される大径領
域とは、大径ヘッド部52のノズル28からインクが吐
出される領域を示す。
ドットの階調を変化させるために電圧値制御が行なわれ
る。一方、(B)で示される大径領域では、ドットの径
を変化させるためにパルス回数制御が行なわれる。
圧電素子に印加するパルス電圧の印加時間は同一(たと
えばすべて10μsec)とし、電圧の大きさV0 のみ
を変化させることにより、吐出されるインクの量を制御
するものである。つまり、ドットの階調に応じて、電圧
値V0 の値が変化することとなる。
されるように階調1ではV0 の値として10Vが、階調
2では15Vが、階調3では20Vが、階調4では25
Vが、階調5では30Vがそれぞれ印加される。印加時
間はすべて10μsecである。
ンクの挙動との関係について説明する。図12を参照し
て、電圧値制御において、V0 の電圧が圧電素子に印加
されると、インクキャビティの体積が減少し、これによ
り、小径ノズル28からインク24が離間する方向、す
なわち図12の“A”方向に押し出される。電圧の印加
が終了すると、圧電素子は変形した状態から元の状態に
戻る。これにより、インクキャビティの体積は図12に
おける状態よりも増加する。これにより、図13に示さ
れるように小径ノズル28においてインクはノズルに戻
る方向、すなわち図13の“B”方向に引き戻される。
インクの表面張力により、インク24の一部は小径ノズ
ル28から切り離されて、ノズルから離間する方向、す
なわち図13の“C”方向に飛んでいく。インクは記録
シートまで飛んでいき、付着する。これにより1つのド
ットが印字される。
ス回数制御においては、圧電素子に印加されるパルス電
圧の電圧値は一定である。パルス回数制御では、パルス
の数が制御されることにより、ノズルから吐出されるイ
ンクの量が制御される。
6においては、40Vの電圧V0 が10μsecの時間
印加される。
図10に示されるパルスと同一のパルスが、パルスの立
下がりとパルスの立上がりとの間に10μsecの間隔
をあけて、5回出力される。
回のパルスが、階調9では4回のパルスが出力される。
つまり、図10と同一の電圧値を有する同一のパルスが
用いられ、そのパルスの数によりインクの吐出量が制御
される。これにより印字されるドットの径が制御され
る。
て推定されるインクの挙動を説明する。たとえば、階調
10のドットを印字するときには、図11に示されるよ
うに5回のパルスが圧電素子に印加される。これによ
り、インクキャビティ26の体積は収縮と膨張とを5回
繰返すこととなる。これにより、大径ノズル28から吐
出されるインク24は図14に矢印“D”で示したよう
に、ノズル28から離れる方向に押されたり、引き戻さ
れたりすることを繰返しながら、5つの節をもった形状
のインク滴として、ノズルから離間する方向、すなわち
図14の“E”方向に飛んでいく。すなわち、パルス回
数制御においては、図14に示されるインクの長さによ
りインクの吐出量が制御される。
径約35μm〜160μm程度の範囲のドット径の制御
が行なわれる。この場合、大きいドットを印字するため
に、圧電素子に高電圧を印加する必要がなくなるため、
電圧の制御を容易に行なうことができる。また、高電圧
を印加する必要がなくなるため、波形の鈍りなどの問題
が生じない。さらに、高電圧を印加するための電気回路
や昇圧装置が不要となるため、安価なインクジェットプ
リンタを提供することができる。
うに電圧値のみで制御したときには、印字されるドット
の径のばらつきは±10%程度生じたが、本実施の形態
のようにパルス回数制御により(B)の大径領域を制御
すると、ドット径のばらつきは±5%以内となった。こ
のように、本実施の形態では、ドット径の制御を正確に
行なうことができ、印字品質を向上させることができ
る。
るインクジェット記録装置が印字するドットの径と階調
とを示したグラフである。
子に印加される電圧値とを示す。グラフの縦軸は、記録
シートに付着するドット径(単位μm)を示す。
御を示し、●は対比するために描かれた従来技術におけ
る制御を示す。○および●は、100回の測定における
平均値を示し、その上下に付された線は100回の測定
におけるばらつきの範囲を示す。
ットは1〜10の10階調の中から印字される。本実施
の形態においては、そのうち階調1〜5が小径ノズルに
より印字され、階調6〜10は大径ノズルにより印字さ
れる。
径ノズルによりドットが印字される領域を示し、(B)
大径領域は大径ノズルによりドットが印字される領域を
示す。
てはパルス数制御が行なわれ、大径領域においては電圧
値制御が行なわれる。すなわち、階調1〜5のドットに
おいては、印加電圧はすべて25Vと一定であり、印加
されるパルスの数が制御されることにより、階調の制御
が行なわれる。
子に電圧が印加される時間は同一ではあるが、その印加
される電圧が35〜55Vと変化することにより、階調
の制御が行なわれる。
小径領域においても、大径領域と同様に20〜30Vの
それぞれの階調で異なる電圧が印加されることにより制
御が行なわれる。
るときには、図16に示される電圧が圧電素子には印加
される。図16を参照して、25Vの電圧が、5μse
cの時間パルス電圧として圧電素子に印加される。パル
ス電圧の印加が終わった後、195μsecの後に、次
のドットを印字するための電圧が印加される。すなわ
ち、1つのドットの印字のためのパルス電圧の立上がり
と、次のドットを印字するためのパルス電圧の立上がり
との間の時間間隔は、200μsecである。これによ
り、5kHzの印字周波数による制御が実行されてい
る。
る電圧は、図17に示されるものとなる。図17を参照
して、図16の1つのパルスと同一の25Vの5μse
cのパルスが、1つのドットを印字するために5回圧電
素子に印加される。このパルスの立下がりと立上がりと
の間の時間間隔は5μsecである。これにより、階調
5のドットを印字するためには、45μsecの時間が
必要である。
めの最初のパルス電圧の立上がりから、次のドットを印
字するための最初のパルス電圧の立上がりまでの時間間
隔は200μsecである。これにより、図16と同様
に印字周波数は5kHzに保たれている。
と同様に電圧値によるドット径の制御が行なわれる。す
なわち、図18を参照して、印字するドットの径に応じ
た電圧が30μsecの時間圧電素子に印加される。印
加される電圧は、階調6では35V、階調7では40
V、階調8では45V、階調9では50V、階調10で
は55Vである。
字するためのパルス電圧の立上がりと、次のドットを印
字するためのパルス電圧の立上がりとの間の時間間隔
は、200μsecである。これにより、電圧値制御に
おいても印字周波数は5kHzとなる。
に、本実施の形態においては、パルス数制御において1
つのパルスの印加される時間を、5μsecとしたが、
この値は以下の知見に基づいて定めたものである。
の圧電素子に印加されるパルスを25Vのパルスとし、
印字周波数を5kHzとして、ヘッドの駆動を行なっ
た。このとき、1つのパルスが印加される時間(パルス
幅)をTとして、Tの値を任意に変えたときのドット径
を実験により測定した。するとパルス幅T(μsec)
と、記録シートに付着するドット径(μm)との間に
は、図20に示される関係がみられた。なお、図20に
おける付着するドット径は100回の測定の平均を示し
ている。
以上になると、付着するドット径はほぼ横這いとなる。
これは、20μsec以上の時間のパルス電圧を圧電素
子に印加しても、それ以上圧電素子は変形しないことを
示している。
sec程度を最大値とすることが良いことが理解され
る。また、15μsec以下のパルス幅で圧電素子を駆
動すると、ドット径制御の幅がより大きくとれ、より多
階調のインクジェットヘッドプリンタを提供することが
可能である。したがって本実施の形態では、パルス数制
御におけるパルス幅Tは5μsecとして圧電素子を駆
動することとした。
波数と付着するドット径のばらつきを説明するためのグ
ラフである。
z)を示し、縦軸は、付着するドット径の中心値からの
ばらつき(単位はμm)を示す。
定によるものである。グラフ中の●は、従来技術におけ
る電圧値制御における結果を示し、○は本実施の形態に
おける小径領域のパルス数制御での結果を示す。なお、
このグラフは図15における階調3のドットを印字した
結果を示している。
ては、図22に示されるように25Vのパルス電圧が3
0μsec圧電素子に印加されている。パルス電圧は、
1/f(fは印字周波数を示す)の周期で、圧電素子に
印加されている。
値において印加されるパルスは、図23に示されるよう
に、25V,5μsecのパルス電圧を3回印加したも
のを1セットとし、そのセットを周期1/fで繰返すも
のである。なお、1セットの中のパルスの立下がりと立
上がりとの間の時間間隔は5μsecである。
印字周波数においても、本実施の形態による制御では、
従来技術における制御よりも付着するドット径のばらつ
きが小さくなる。また、従来技術においては、印字周波
数を大きくするごとに、ばらつきは大きくなる。しか
し、本実施の形態においては、パルス周波数を大きくし
ても、ばらつきはあまり変わらない。特に、5kHz以
上の印字周波数で駆動するときのドット径のばらつきを
本実施の形態におけるインクジェットプリンタでは小さ
く抑えることができる。なお、このように本実施の形態
においてばらつきが小さくなるのは、パルス数でドット
径をコントロールすることにより、インクキャビティ内
のインクの揺れの影響を小さくできるためであると考え
られる。
来技術における付着ドット径(●)よりも、本実施の形
態における付着ドット径(○)は、小さい。これによ
り、本実施の形態においては、より細かいドットを印字
することができ、これにより精密な図形を記録シートに
印字することができる。
パルス数を変える制御を行なう駆動回路は比較的容易に
作製することができ、かつ安価に作製することができる
ため、インクジェット記録装置のローコスト化を図るこ
とができる。
るインクジェット記録装置の印字するドットの階調と、
記録シートに付着するドット径との関係を示すグラフで
ある。
びドットの階調(階調1から9)を示し、縦軸が記録シ
ートに付着するドットの径(単位μm)を示す。なお、
この付着ドット径は、100回の印字を行なった平均値
である。
おける制御を示している。すなわち、●ではすべて、同
一の波形を有するパルスの電圧値を変化させることで9
階調のドットの印字を行なっている。
の形態における制御を示している。本実施の形態におけ
る制御では、階調1〜6のドットが小径ノズルからのイ
ンクの吐出により印字され、階調7〜9のドットは大径
ノズルからのインクの吐出により印字される。ここに、
本実施の形態においては、小径ノズルの圧電素子に印加
される電圧の波形と、大径ノズルの圧電素子に印加され
る電圧の波形とが異なることを特徴としている。
は、図25に示されるように階調(N)が1から9まで
変化するときに、その電圧波形は電圧のレベルが異なる
だけで、同一である。つまり、図25に示されるよう
に、階調1では、5Vの電圧が40μsecだけ印加さ
れ、階調9では、60Vの電圧が40μsecだけ印加
される。階調2〜8では、それぞれ図24のグラフに示
される電圧値を有するパルスが同じように印加される。
なお、図24の従来の技術において、1つのドットを印
字するパルスの立上がりから、次のドットを印字するた
めのパルスの立上がりまでの時間は250μsecであ
る。すなわち、印字周波数は4kHzである。
まず(A)に示される小径ノズルを用いる制御にあって
は、図26に示されるパルスが圧電素子に印加される。
スとを有している。階調1においては、まず3Vのパル
ス電圧が10μsecだけ圧電部材にプレパルスとして
印加される。次に、5μsecの時間をおいて、5Vの
パルスが10μsecだけメインパルスとして印加され
る。
とは、階調1〜6ですべて同一である。メインパルスの
印加時間は、階調1〜6ですべて10μsecである
が、メインパルスの電圧は図24に示されるように階調
1〜6において5V〜30Vの間で変化する。
印加されるパルスは、図27に示される波形を有する。
このパルスは、波形の立下がり部分がランプ形状を有す
ることを特徴としている。すなわち、パルスの立上がり
に要する時間よりも立下がりに要する時間の方が長い。
また、パルスの立上がりに要する時間はほぼ0である
が、立下がりにはある一定の時間を要する。
の電圧が20μsec印加され、その後20μsecの
時間をかけて、電圧は0Vまで低下する。階調7〜9の
間で、電圧が最高の値を示す時間はすべて20μsec
であり、電圧の立下がりに要する時間は20μsecで
すべて同一である。しかしながら、階調7〜9の各々の
パルスの最高電圧値は、図24に示されるように40〜
60Vの範囲で変化する。
用することにより、小径ノズルにより印字を行なう領域
では、プレパルスによりまず少し圧電部材が膨張し、イ
ンクが加圧される。これによりインクに波の揺らぎが作
られる。これにより、小径ノズルから吐出されるインク
の飛び方が安定し、サテライトなどの印字に悪影響を及
ぼす現象が低下する。
形)を採用することで、ノズルから空気が入ることを防
ぐことができる。
ばらつきが低減し、応答性がアップし、サテライトやド
ット割れなどが低減する。また、小径ノズルでは、ドッ
ト径のばらつきが低減し、カーブやサテライトなどが軽
減するという効果がある。
においては、従来技術よりも小さな径を有するドットを
印字することができる。これにより、より精密な図形を
記録シートに印字することができる。
明するためのグラフである。グラフは、横軸がインクジ
ェット記録装置の印字するドットの階調数Nを、縦軸が
付着するドット径のばらつき(100回の印字を行なっ
た中の最小から最大のばらつき)を示す。また、グラフ
には、従来技術におけるばらつき(●)と、本実施の形
態におけるばらつき(○)とがプロットされている。図
を参照して、いずれの階調においても、本実施の形態に
おけるドットのばらつきは、従来技術におけるドットの
ばらつきよりも小さい。このように、本実施の形態で
は、よりドット径の制御を精密に行なうことができる。
電圧波形を、図29に示される波形としてもよい。
図27で示したパルスと同じく20μsecの最大電圧
が印加される部分と、20μsecの立下がり部分とを
有する。そして立下がりが終了した時点から、5μse
cの後に、マイナス側に5μsec電圧が低下し、5μ
sec電圧がプラス側へ上昇する三角波が設けられてい
る。
に示されるように稀(1000回に1回程度)に、図2
7の矢印“H”方向に向かってノズル28から吐出され
るインク24にくびれ25が発生する。インク24の表
面張力により、このくびれ25を境として、インク滴は
P1の部分と、P2の部分とに分かれることがある。こ
のとき、P1の部分は、カーブ滴となり、記録紙上にサ
テライトノイズが発生する。
用することにより、インクが吐出された後、図31に示
されるようにインクキャビティ側へ戻る方向すなわち図
31の“I”方向に小さい負圧が発生する。これによ
り、インク24にくびれが発生することが防止され、イ
ンク24のカーブ滴の発生が抑えられる。そしてインク
24はノズル28から離間する方向すなわち図31の
“J”方向に飛翔することとなる。
けるインクジェット記録装置の階調数と、それぞれの階
調数において圧電素子に印加される電圧波形とを示した
図である。
る。階調1〜6においては小径ノズルによりドットが印
字される。階調7〜9においては大径ノズルによりドッ
トが印字される。
ec印加される。階調2では、10V、6μsecのパ
ルスが、その立下がりと立上がりの時間間隔9μsec
で2つ印加される。
がその立下がりと立上がりの時間間隔9μsecをおい
て2つ印加される。
て、さらにパルスの立下がりと立上がりとの時間間隔9
μsecをおいて、20V、6μsecのパルスが印加
される。
が、その立下がりと立上がりとの時間間隔9μsecを
おいて2つ印加される。
て、さらに立下がりと立上がりとの時間間隔9μsec
をおいて、30V、6μsecのパルスが印加される。
スが印加される。階調8では、50V、35μsecの
パルスが印加される。
スが印加される。この実施の形態においては、小径ノズ
ルが用いられる領域では、パルス数とパルスの電圧値と
により印字されるドットの径が制御される。これに対し
て、大径ノズルが用いられる領域ではパルスの電圧値の
みによりドット径の制御が行なわれる。このような制御
を行なうことにより、ドット径の制御が行ないやすく、
かつ印字されるドットの品質が良いインクジェット記録
装置を提供することができる。
加により印字されるドットの階調(1〜9)と、紙に付
着するドットの径(単位はμm)との関係を示す。
る領域(階調1〜6)の部分のみを用い、1つの径のみ
を有するノズルにより印字を行なうインクジェットヘッ
ドを構成してもよい。つまり、特定のノズル径のノズル
を有するチャンネルに、図32の階調1〜6に記載する
ように、パルス数と電圧値とが階調に応じて変化する駆
動波形を入力することにより、そのノズル単体で多階調
のドットを印字することのできるインクジェットヘッド
を構成することもできる。
は、入力に対する出力の特性をリニアにすることが難し
くなるが、この大径領域においては、駆動方法に補正を
かけることによりこの問題を解決することができる。た
とえば、パルス数を非線形的に増加させるようにすれば
よい。このようにして、駆動パルス波形の電圧とパルス
数の組合せとを異ならせることで、大小径ドットの印字
を行なうことができる。
値のみを変化させているが、階調に応じてさらに電圧を
印加する時間を変化させてもよい。電圧の印加時間を変
化させることにより、各階調において必要な電圧を下げ
ることができる。
けるインクジェット記録装置の圧電素子に印加されるパ
ルス電圧の形を説明するための図である。
一径のノズルの圧電素子に図34の階調1〜9の電圧が
印加されることにより、9階調のドットの印字が行なわ
れる。すなわち、本実施の形態においては大径ノズル、
小径ノズルを使わなくとも、多階調のドットを良好に印
字することができる。図34に示されるパルスは、各階
調においてパルスの電圧が最大となる時間は15μse
cで同一であるが、パルスの立上がりの時間と立下がり
の時間と、パルスの最大電圧値とが異なることを特徴と
している。
1では5V、階調2では10V、階調3では15V、階
調4では20V、階調5では25V、階調6では30
V、階調7では35V、階調8では40V、階調9では
45Vである。
階調1では1μsec、階調2では2μsec、階調3
では3μsec、階調4では4μsec、階調5では5
μsec、階調6では6μsec、階調7では7μse
c、階調8では8μsec、階調9では9μsecであ
る。
は、階調1では5μsec、階調2では10μsec、
階調3では15μsec、階調4では20μsec、階
調5では25μsec、階調6では30μsec、階調
7では35μsec、階調8では40μsec、階調9
では45μsecである。
るノズルの圧電素子にパルスを印加することにより、良
好な印字品質を有するインクジェットプリンタを構成す
ることが可能となる。
ット記録装置の機構を示す斜視図である。
理回路のブロック図である。
タの構成を示す図である。
1との具体的な構成を示すブロック図である。
を説明するための図である。
するための図である。
するための図である。
明するための図である。
ルスが印加されたときのノズル付近のインクの状態を説
明するための図である。
ルス電圧が印加された状態を説明するための図である。
ェット記録装置の駆動方法を説明するための図である。
説明するための図である。
図である。
するための図である。
明するための図である。
の関係を示した図である。
方法を説明するための図である。
加方法を説明するための図である。
ェット記録装置の制御方法を説明するための図である。
ついて説明するための図である。
を説明するための図である。
を説明するための図である。
図である。
図である。
の図である。
ッドの圧電素子に印加されたときの状態を説明するため
の図である。
ェット記録装置で圧電部材に印加されるパルスを説明す
るための図である。
ドット径を説明するための図である。
ェット記録装置で圧電部材に印加されるパルスを示した
図である。
で行なわれるドットの階調制御について説明するための
図である。
回路
Claims (7)
- 【請求項1】 複数の異なるサイズのドットの中から所
望のサイズのドットを印字するために、インクジェット
ヘッドの圧電素子に電圧を印加するインクジェットヘッ
ドの駆動装置であって、 前記複数の異なるサイズのドットは、大きいサイズのド
ット群と、小さいサイズのドット群とを含み、 前記大きいサイズのドット群の中から所望のサイズのド
ットを印字するために、所定の形状のパルス電圧を前記
圧電素子へ印加する第1の印加手段と、 前記小さいサイズのドット群の中から所望のサイズのド
ットを印字するために、所定の形状のパルス電圧を前記
圧電素子へ印加する第2の印加手段とを備え、 前記第1の印加手段と前記第2の印加手段とでは、ドッ
トサイズの制御方法が異なることを特徴とする、インク
ジェットヘッドの駆動装置。 - 【請求項2】 前記第1および第2の印加手段のいずれ
か一方は、少なくとも電圧値によりドットサイズを制御
し、 前記第1および第2の印加手段のいずれか他方は、少な
くともパルス数によりドットサイズを制御する、請求項
1に記載のインクジェットヘッドの駆動装置。 - 【請求項3】 前記第1の印加手段が印加するパルス電
圧は、立上がりに要する時間よりも立下がりに要する時
間の方が長く、 前記第2の印加手段が印加するパルス電圧は、プレパル
スとメインパルスとを含む、請求項1に記載のインクジ
ェットヘッドの駆動装置。 - 【請求項4】 前記インクジェットヘッドは大径ノズル
と小径ノズルとを有し、 前記大きいサイズのドット群に含まれるドットは、前記
大径ノズルにより印字され、 前記小さいサイズのドット群に含まれるドットは、前記
小径ノズルにより印字される、請求項1〜請求項3のい
ずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置。 - 【請求項5】 複数の異なるサイズのドットの中から所
望のサイズのドットを印字するために、インクジェット
ヘッドの圧電素子に電圧を印加するインクジェットヘッ
ドの駆動装置において、 所望のサイズのドットを印字するために、前記圧電素子
に印加される電圧の印加時間を制御する制御手段を備え
ることを特徴とした、インクジェットヘッドの駆動装
置。 - 【請求項6】 前記制御手段は、前記圧電素子に印加さ
れる電圧の立上がりに要する時間と立下がりに要する時
間とを制御することにより、前記印加時間を制御する、
請求項5に記載のインクジェットヘッドの駆動装置。 - 【請求項7】 前記圧電素子の電圧印加時間が15μs
ec以下である、請求項5に記載のインクジェットヘッ
ドの駆動装置。
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JP31380896A JP3289624B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | インクジェットヘッドの駆動装置 |
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