WO2021130899A1 - インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021130899A1
WO2021130899A1 PCT/JP2019/050837 JP2019050837W WO2021130899A1 WO 2021130899 A1 WO2021130899 A1 WO 2021130899A1 JP 2019050837 W JP2019050837 W JP 2019050837W WO 2021130899 A1 WO2021130899 A1 WO 2021130899A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
waveform
drive waveform
pulse
unit
unit drive
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/050837
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
諒平 小林
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Priority to CN201980103299.4A priority Critical patent/CN114845876B/zh
Priority to PCT/JP2019/050837 priority patent/WO2021130899A1/ja
Priority to EP19957131.6A priority patent/EP4082797A4/en
Priority to JP2021566636A priority patent/JP7355117B2/ja
Priority to US17/788,937 priority patent/US20230044536A1/en
Publication of WO2021130899A1 publication Critical patent/WO2021130899A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/0459Height of the driving signal being adjusted
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04591Width of the driving signal being adjusted
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04595Dot-size modulation by changing the number of drops per dot
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04596Non-ejecting pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/21Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2132Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/21Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2132Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • B41J2/2146Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding for line print heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/18Electrical connection established using vias
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/20Modules

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet head driving method and an inkjet recording device.
  • an inkjet recording device that forms an image by ejecting ink from a nozzle provided in an inkjet head and landing it at a desired position.
  • the inkjet head is provided with a pressure chamber communicating with the nozzle and a pressure generating portion (for example, a piezoelectric element) that changes the pressure of the ink in the pressure chamber in response to the application of a voltage, and has a voltage having a predetermined drive waveform.
  • a signal hereinafter referred to as a drive signal
  • ink is ejected from the nozzle according to a pressure change of the ink in the pressure chamber.
  • an inkjet recording device a plurality of drive signals whose voltage and application timing are adjusted are continuously applied to a pressure generating unit, and a plurality of ink droplets ejected from a nozzle are united according to each drive signal.
  • a technique for landing on a recording medium for example, Patent Document 1. According to this technique, the amount of ink droplets that land can be adjusted by changing the number of drive signals to be applied.
  • the amount and speed of the ink droplets ejected from the nozzle change depending on the behavior of the ink in the nozzle when the drive signal is applied. For this reason, when the viscosity of the ink is low and the ink easily flows in the nozzle, or when the ink is continuously ejected at a high frequency, it is necessary to make the behavior of the ink in the nozzle uniform when each drive signal is applied. It is difficult, and the amount and speed of the ejected ink droplets tend to deviate from the desired values. As a result, there is a problem that the plurality of ink droplets ejected in response to the plurality of drive signals are not properly united, the landing position on the recording medium deviates from a desired position, and the image quality deteriorates.
  • An object of the present invention is to provide an inkjet head driving method and an inkjet recording device capable of effectively suppressing deterioration of image quality.
  • the invention of the method for driving an inkjet head according to claim 1 is A nozzle that ejects ink, and a pressure generating unit that applies a pressure change to the ink in the pressure chamber communicating with the nozzle to eject ink droplets from the nozzle in response to the application of a voltage signal having a predetermined unit drive waveform.
  • a plurality of voltage signals of a composite drive waveform including the plurality of unit drive waveforms are applied to the pressure generating portion of the inkjet head having, and a plurality of nozzles are discharged according to the voltage signals of the composite drive waveform.
  • the unit drive waveforms are a first pulse waveform for ejecting ink droplets from the nozzle and a second pulse for pulling back the ink droplets ejected by the first pulse waveform to the side opposite to the ejection direction.
  • Including waveform and The first pulse waveform and the second pulse waveform include an expansion portion that expands the pressure chamber and a contraction portion that is applied after the expansion portion and contracts the pressure chamber.
  • the composite drive waveform includes the first unit drive waveform and the second unit drive waveform applied after the first unit drive waveform.
  • the voltage amplitude of the contracted portion of the second pulse waveform in the second unit drive waveform is larger than the voltage amplitude of the contracted portion of the second pulse waveform in the first unit drive waveform.
  • the invention according to claim 2 is the method for driving an inkjet head according to claim 1.
  • the last unit drive waveform in the composite drive waveform is the second unit drive waveform.
  • the invention according to claim 3 is the method for driving an inkjet head according to claim 1 or 2.
  • the first unit drive waveform is a waveform whose potential changes within a range below a predetermined reference potential.
  • a part of the second pulse waveform is higher than the reference potential.
  • the invention according to claim 4 is the method for driving an inkjet head according to claim 3.
  • the last unit drive waveform in the composite drive waveform is the second unit drive waveform.
  • the second pulse waveform of the last second unit drive waveform in the composite drive waveform is higher than the reference potential when 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL.
  • the length of the part is AL.
  • the invention according to claim 5 is the method for driving an inkjet head according to claim 3 or 4.
  • the composite drive waveform includes a plurality of continuous repetitive waveforms each including a predetermined number of the first unit drive waveforms.
  • the potential at the end of each of the plurality of repeating waveforms is the reference potential.
  • the invention according to claim 6 is the method for driving an inkjet head according to claim 5.
  • Each of the plurality of repetitive waveforms includes two said first unit drive waveforms.
  • 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL
  • the length of each of the plurality of repeating waveforms is 3.5 AL or more and less than 4.5 AL.
  • the invention according to claim 7 is the method for driving an inkjet head according to claim 6.
  • the length of each of the plurality of repeating waveforms is 4AL.
  • the invention according to claim 8 is the method for driving an inkjet head according to claim 5.
  • Each of the plurality of repetitive waveforms comprises a single said first unit drive waveform.
  • 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL
  • the length of the first unit drive waveform is 2AL.
  • the invention according to claim 9 is the method for driving an inkjet head according to any one of claims 1 to 8.
  • the composite drive waveform is expanded or contracted in the time direction according to the distance so that the longer the distance from the nozzle opening to the recording medium, the longer the length in the time direction.
  • the invention according to claim 10 is the method for driving an inkjet head according to any one of claims 1 to 8.
  • the composite drive waveform is expanded or contracted in the time direction according to the viscosity of the ink so that the lower the viscosity of the ink ejected from the nozzle, the longer the length in the time direction.
  • the invention according to claim 11 is the method for driving an inkjet head according to claim 9 or 10.
  • the pulse width of the first pulse waveform in the second unit drive waveform is equal to or larger than the pulse width of the first pulse waveform in the first unit drive waveform.
  • the invention according to claim 12 is the method for driving an inkjet head according to any one of claims 1 to 11.
  • 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL
  • the pulse width of the first pulse waveform is 0.7 AL or more and AL or less.
  • the invention according to claim 13 is the method for driving an inkjet head according to claim 12.
  • the pulse width of the first pulse waveform is 0.7AL or more and 0.9AL or less.
  • the invention according to claim 14 is the method for driving an inkjet head according to any one of claims 1 to 13.
  • 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL
  • the pulse width of the second pulse waveform is 0.3AL or more and 0.6AL or less
  • the second pulse waveform is shorter than the pulse width of the first pulse waveform in the unit drive waveform including.
  • the invention according to claim 15 is the method for driving an inkjet head according to any one of claims 1 to 14.
  • the composite drive waveform includes a vibration waveform that vibrates the liquid level of the ink in the nozzle before the first unit drive waveform.
  • the invention of the inkjet recording apparatus is: A nozzle that ejects ink, and a pressure generating unit that applies a pressure change to the ink in the pressure chamber communicating with the nozzle to eject ink droplets from the nozzle in response to the application of a voltage signal having a predetermined unit drive waveform.
  • a drive control unit that controls the voltage signal applied to the pressure generating unit, and With The drive control unit applies a voltage signal of a composite drive waveform including a plurality of the unit drive waveforms to the pressure generating unit, and a plurality of discharges from the nozzle according to the voltage signal of the composite drive waveform.
  • the ink droplets are united and landed on the recording medium.
  • the unit drive waveforms are a first pulse waveform for ejecting ink droplets from the nozzle and a second pulse for pulling back the ink droplets ejected by the first pulse waveform to the side opposite to the ejection direction.
  • Including waveform and The first pulse waveform and the second pulse waveform include an expansion portion that expands the pressure chamber and a contraction portion that is applied after the expansion portion and contracts the pressure chamber.
  • the composite drive waveform includes the first unit drive waveform and the second unit drive waveform applied after the first unit drive waveform.
  • the voltage amplitude of the contracted portion of the second pulse waveform in the second unit drive waveform is larger than the voltage amplitude of the contracted portion of the second pulse waveform in the first unit drive waveform.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the schematic structure of the inkjet recording apparatus. It is a schematic diagram which shows the structure of a head unit. It is sectional drawing explaining the ink ejection mechanism of an inkjet head. It is a block diagram which shows the functional structure of an inkjet recording apparatus. It is a figure which shows the composite drive waveform for ink ejection in an inkjet recording apparatus. It is a figure which shows the composite drive waveform at the time of ejecting a medium droplet. It is a figure which shows the composite drive waveform at the time of ejecting a small droplet. It is a figure which shows the repetitive waveform enlarged. It is a figure explaining the behavior of the ink ejected by the 1st unit drive waveform.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an inkjet recording device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the inkjet recording device 1 includes a transport unit 2, a head unit 3, and the like.
  • the transport unit 2 includes a ring-shaped transport belt 2c whose inside is supported by two transport rollers 2a and 2b that rotate around a rotation axis extending in the X direction of FIG.
  • the transport unit 2 records by rotating the transport roller 2a in accordance with the operation of the transport motor (not shown) and rotating the transport belt 2c in a state where the recording medium M is placed on the transport surface of the transport belt 2c.
  • the medium M is conveyed in the moving direction of the conveying belt 2c (conveying direction; Y direction in FIG. 1).
  • the recording medium M is, for example, a sheet of paper cut to a certain size.
  • the recording medium M is supplied onto the transport belt 2c by a paper feeding device (not shown), ink is ejected from the head unit 3, an image is recorded, and then the recording medium M is ejected from the transport belt 2c to a predetermined paper ejection unit.
  • roll paper may be used.
  • various media such as cloth or sheet-like resin capable of fixing the ink landed on the surface can be used.
  • the head unit 3 ejects ink to the recording medium M conveyed by the conveying unit 2 at an appropriate timing based on the image data to record an image.
  • the four head units 3 corresponding to the four color inks of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are in the transport direction of the recording medium M. They are arranged so as to be arranged at predetermined intervals in the order of Y, M, C, and K colors from the upstream side. Further, the head unit 3 is arranged so that the ink ejection direction is downward in the vertical direction.
  • the number of head units 3 may be 3 or less or 5 or more.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the head unit 3, and is a plan view of the head unit 3 as viewed from the side facing the transport surface of the transport belt 2c.
  • the head unit 3 has a plate-shaped support portion 3a and a plurality of (here, eight) inkjet heads 10 fixed to the support portion 3a in a state of being fitted to a through hole provided in the support portion 3a.
  • the inkjet head 10 is fixed to the support portion 3a in a state where the ink ejection surface provided with the opening of the nozzle N is exposed from the through hole of the support portion 3a toward the transport belt 2c side.
  • each inkjet head 10 has four rows of nozzles N (nozzle rows) arranged one-dimensionally at equal intervals in the X direction. These four nozzle rows are arranged so that their positions in the X direction are offset from each other so that the positions of the nozzles N in the X direction do not overlap.
  • the number of nozzle rows included in the inkjet head 10 is not limited to four, and may be three or less or five or more.
  • the eight inkjet heads 10 in the head unit 3 are arranged in a houndstooth pattern so that the arrangement range of the nozzle N in the X direction is continuous.
  • the arrangement range of the nozzle N included in the head unit 3 in the X direction covers the width of the recording medium M in the X direction of the area where an image can be recorded.
  • the head unit 3 is used with a fixed position when forming an image, and is a single-pass system by ejecting ink from nozzles N at predetermined intervals in the transport direction according to the transport of the recording medium M. Form an image with.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the ink ejection mechanism of the inkjet head 10.
  • the inkjet head 10 includes a nozzle N and a head chip 11 including a mechanism for ejecting ink from the nozzle N.
  • the + Z direction is also referred to as an upper direction
  • the ⁇ Z direction is also referred to as a lower direction.
  • the head chip 11 has four laminated substrates here.
  • the lowermost substrate in the head chip 11 is the nozzle substrate 110.
  • a plurality of nozzles N are provided on the nozzle substrate 110, and ink is ejected from an opening of the nozzle N substantially perpendicular to an exposed surface (ink ejection surface) of the nozzle substrate 110.
  • the pressure chamber substrate 120, the spacer substrate 140, and the wiring substrate 150 are adhered and laminated in this order upward.
  • each of the nozzle substrate 110, the pressure chamber substrate 120, the spacer substrate 140, and the wiring substrate 150 will be referred to as laminated substrates 110, 120, 140, 150, etc., respectively or collectively.
  • These laminated boards 110, 120, 140, 150 are provided with ink flow paths communicating with the nozzle N, and are opened on the exposed side (upper side) surface of the wiring board 150.
  • a common ink chamber (not shown) is provided so as to cover all the openings. The ink stored in the common ink chamber is supplied to each nozzle N from the opening of the wiring board 150.
  • a pressure chamber 121 is provided in the middle of the ink flow path.
  • the pressure chamber 121 is provided so as to penetrate the pressure chamber substrate 120 in the vertical direction.
  • the pressure chamber substrate 120 is provided with a diaphragm 130 having flexibility so as to cover the side of the spacer substrate 140 in the pressure chamber 121. That is, a part of the wall surface of the pressure chamber 121 is composed of the diaphragm 130.
  • the diaphragm 130 is provided with an opening 131 that forms a part of the ink flow path. Further, a flat plate-shaped piezoelectric element 160 (pressure generating portion) is fixed to the side of the diaphragm 130 opposite to the pressure chamber 121 via the second electrode 162.
  • the spacer substrate 140 has an ink conduction path 141 and a storage portion 142 (storage space), which are spaces provided so as to penetrate both sides.
  • the ink conduction path 141 forms a part of the ink flow path connecting the common ink chamber and the nozzle N.
  • a piezoelectric element 160 provided on the diaphragm 130 is stored in the storage unit 142.
  • the piezoelectric element 160 is an actuator sandwiched between the first electrode 161 and the second electrode 162.
  • PZT lead zirconate titanate
  • other materials having piezoelectric properties such as quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, and polyvinylidene fluoride. Etc. may be used.
  • a second electrode 162 is formed on the lower surface of the piezoelectric element 160 with the diaphragm 130, and a first electrode 161 is laminated on the upper surface of the piezoelectric element 160.
  • the first electrode 161 is formed on the entire upper surface of the piezoelectric element 160.
  • the second electrode 162 is formed on substantially the entire surface of the diaphragm 130.
  • the diaphragm 130 is made of a conductive material such as metal, the second electrode 162 may be omitted and the diaphragm 130 may be used as one of the electrodes. In this case, the piezoelectric element 160 is directly fixed on the diaphragm 130.
  • the first electrode 161 is electrically connected to the wiring 152 provided on the lower surface side of the wiring board 150 via the conductive connecting portion 190.
  • the second electrode 162 is connected to the wiring of the reference potential via the wiring (not shown).
  • the wiring board 150 includes a plate-shaped interposer 153, a through electrode 156 penetrating the interposer 153, a wiring 157 provided on the upper surface of the interposer 153 and connected to the through electrode 156, and the like.
  • the through electrode 156 is connected to the wiring 152 on the lower surface of the interposer 153.
  • An insulating layer 154 is provided between the interposer 153 and the wiring 157, and an insulating layer 155 is provided between the interposer 153 and the wiring 152.
  • the upper surface of the wiring board 150 is covered with the insulating layer 158, and the lower surface of the wiring board 150 is covered with the insulating layer 159.
  • the interposer 153 is provided with a through hole 151 for forming an ink flow path.
  • the drive signal when a voltage signal (drive signal) of a drive waveform for driving the piezoelectric element 160 is applied to the wiring 157, the drive signal is applied to the wiring 157, the through electrode 156, and the wiring 152. It is supplied to the first electrode 161 via the connecting portion 190.
  • the piezoelectric element 160 When the piezoelectric element 160 is displaced (expanded) according to the voltage difference applied between the first electrode 161 to which the drive signal is supplied and the second electrode 162 of the reference potential, the vibrating plate 130 responds accordingly. It is deformed and a pressure corresponding to the amount of deformation is applied to the ink in the pressure chamber 121. As a result, the ink is pushed out from the pressure chamber 121 to the nozzle N or pulled back from the nozzle N or the like according to the pressure applied to the ink in the pressure chamber 121.
  • the piezoelectric element 160 expands the pressure chamber 121 in the direction of depressurizing the ink.
  • the piezoelectric element 160 presses the ink in the direction (direction in which the pressure chamber 121 is contracted). Transforms into. For example, when the pressure chamber 121 is expanded with the first electrode 161 as a potential on the negative side of the reference potential and then the potential is changed in the positive direction, the pressure chamber 121 contracts to apply pressure to the ink, and the nozzle N Ink is ejected from.
  • the waveform of the drive signal applied to the first electrode 161 will be described in detail later.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the inkjet recording device 1.
  • the inkjet recording device 1 includes a main body control unit 30, an inkjet head 10, a head drive control unit 20 (drive control unit), a transfer control unit 41, a communication unit 42, an operation display unit 43, and the like. Is connected so that signals can be transmitted and received via the bus 44.
  • the main body control unit 30 comprehensively controls the overall operation of the inkjet recording device 1.
  • the main body control unit 30 includes a CPU 31 (Central Processing Unit), a RAM 32 (Random Access Memory), a storage unit 33, and the like.
  • the CPU 31 performs various arithmetic processes.
  • the CPU 31 reads out the control program stored in the storage unit 33 and performs various control processes related to image recording and its setting.
  • the RAM 32 provides a working memory space to the CPU 31 and stores temporary data.
  • the storage unit 33 includes a non-volatile memory for storing control programs, setting data, and the like. Further, the storage unit 33 may include a DRAM or the like that temporarily stores the settings related to the droplet ejection command (print job) acquired from the outside via the communication unit 42, the image data to be recorded, and the like.
  • the inkjet head 10 includes the above-mentioned head chip 11 including the piezoelectric element 160, a discharge selection switching element 12, and the like.
  • the ejection selection switching element 12 switches whether or not to supply each piezoelectric element 160 with a drive signal for ink ejection or a drive signal when ink is not ejected from the head drive control unit 20.
  • the ejection selection switching element 12 switches the fluctuation pattern of the pressure applied to the ink by each nozzle N by supplying a drive signal according to the presence or absence of ink ejection from each nozzle N based on the image data to be recorded or the like. ..
  • the drive signal when the ink is not ejected is a drive signal having a small amplitude that vibrates the liquid surface (meniscus) of the ink in the nozzle N to the extent that the ink is not ejected.
  • the head drive control unit 20 outputs a drive signal for driving the piezoelectric element 160 of the inkjet head 10 at an appropriate timing according to each pixel data of the image to be recorded.
  • the head drive control unit 20 may be collectively formed on a substrate or the like, or may be dispersedly arranged in each part of the inkjet recording device 1. Further, a part or all of the configuration of the head drive control unit 20 may be provided in the inkjet head 10.
  • the head drive control unit 20 includes a head control unit 21, a drive waveform amplifier circuit 23, a DAC 22 (digital-to-analog converter), and the like.
  • the head control unit 21 controls the operation of the head drive control unit 20 according to the presence or absence of image data to be recorded and the content of the image data.
  • the head control unit 21 includes a CPU 211, a storage unit 212, and the like.
  • the storage unit 212 stores waveform pattern data 212a including information on the drive waveform pattern for ejecting ink from the nozzle N and vibrating the meniscus.
  • the drive waveform pattern is stored as digital discrete value array data.
  • a non-volatile memory such as a ROM or a rewritable and renewable flash memory is used as the storage unit 212.
  • the CPU 211 Based on the image data of the recording target stored in the storage unit 212 or the storage unit 33, the CPU 211 causes the head drive control unit 20 to transmit a drive signal having an appropriate waveform pattern according to whether or not ink is ejected from each nozzle N. A waveform pattern to be output is selected, and output is performed at an appropriate timing according to a clock signal (synchronous signal) (not shown).
  • the head control unit 21 may be provided in common with the main body control unit 30.
  • the DAC 22 outputs an analog signal obtained by analog-converting the waveform pattern data of each drive waveform output from the head control unit 21 at a predetermined clock frequency to the drive waveform amplifier circuit 23.
  • the drive waveform amplifier circuit 23 performs an amplification operation (voltage amplification and then current amplification) of the signal input from the DAC 22, and outputs the amplified drive signal to each piezoelectric element 160.
  • a drive signal including a trapezoidal voltage waveform that changes to the positive side and the negative side with respect to the reference potential is applied to the piezoelectric element 160.
  • the transfer control unit 41 operates a motor that rotates the transfer roller 2a to rotate the transfer roller 2a, thereby performing a control operation for moving the recording medium M by the transfer belt 2c at an appropriate timing and speed.
  • the transport control unit 41 may have the same configuration as the main body control unit 30.
  • the communication unit 42 transmits / receives data to / from an external device according to a predetermined communication standard.
  • the communication unit 42 includes a connection terminal according to the communication standard to be used, driver hardware (for example, a network card) related to the communication connection, and the like.
  • the operation display unit 43 displays status information and menus related to image recording, and accepts input operations from the user.
  • the operation display unit 43 includes, for example, a display screen by a liquid crystal panel, a driver of the liquid crystal panel, a touch panel provided on the liquid crystal screen, and the like, and corresponds to the position where the touch operation is performed by the user and the type of operation.
  • the operation detection signal is output to the main body control unit 30.
  • a voltage signal of a composite driving waveform in which a plurality of unit driving waveforms capable of ejecting droplets of one ink are combined is used.
  • a plurality of ink droplets ejected from the nozzle N according to the voltage signal of the composite drive waveform are united. It can be landed on the recording medium M.
  • applying a voltage signal of a drive waveform to the piezoelectric element 160 is also simply referred to as “applying a drive waveform”.
  • FIG. 5 is a diagram showing a composite drive waveform WF for ink ejection in the inkjet recording device 1.
  • the composite drive waveform WF is drawn with a potential ratio when the reference potential is 0 and the minimum potential on the negative side is -1.
  • the reference potential is a standby potential at which the ink ejection operation is not performed.
  • the time axis is drawn in units of AL (Acoustic Length).
  • AL is 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber 121, and is usually about several ⁇ sec.
  • the composite drive waveform WF of FIG. 5 includes a vibration waveform W0 that vibrates the liquid surface of the ink in the nozzle N, four first unit drive waveforms W1 that discharge ink droplets, and the first unit drive of these. It includes two second unit-driven waveforms W2, which are applied after the waveform W1 and eject ink droplets, respectively (hereinafter, any of the first unit-driven waveform W1 and the second unit-driven waveform W2). When referring to one of them, it is described as "unit drive waveform Wn"). Therefore, the composite drive waveform WF of FIG.
  • the vibration waveform W0 before applying the first unit drive waveform W1 to vibrate the meniscus of the nozzle N, the ink ejection characteristics fluctuate due to the drying (thickening) of the ink liquid level. It can be suppressed.
  • the two liquids are obtained by omitting the first four first unit drive waveforms W1 and applying a composite drive waveform WF including the remaining two second unit drive waveforms W2.
  • the droplets can be united and landed on the recording medium M.
  • a combination of two ink droplets in this way is also referred to as a “small droplet”.
  • the repeating waveform WA is composed of the first two first unit drive waveforms W1 of the composite drive waveform WF of FIG. Further, the repetitive waveform WA is similarly configured by the third and fourth first unit drive waveforms W1. The two repeating waveforms WA are the same. Therefore, in the composite drive waveform WF, a plurality of repeated waveforms WA having the same shape are continuously applied. Further, the terminal waveform WB is composed of the last two second unit drive waveforms W2 of the composite drive waveform WF. Therefore, the last unit drive waveform in the composite drive waveform WF is the second unit drive waveform W2.
  • the composite drive waveform WF of the present embodiment having such a configuration, it is possible to bring each droplet of the ink ejected from the nozzle N into a united state at the stage of ejection. That is, the six droplets are ejected from the nozzle N in a columnar state, and land on the recording medium M without being separated during flight.
  • the configurations and actions of the repetitive waveform WA and the terminal waveform WB to enable ink ejection in such an embodiment will be described.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing the repeating waveform WA.
  • the two first unit drive waveforms W1 included in the repetitive waveform WA are the main pulse P1 (first pulse waveform) for ejecting ink droplets from the nozzle N and the ink liquid ejected by the main pulse P1, respectively. It includes a pull-back pulse P2 (second pulse waveform) that pulls the drop back to the side opposite to the discharge direction. A droplet of one ink is ejected from the nozzle N by the combination of the main pulse P1 and the pullback pulse P2.
  • the main pulse P1 includes an expansion portion S1 in which the potential drops and a contraction portion S2 in which the potential rises after the expansion portion S1.
  • the piezoelectric element 160 fluctuates so that the pressure chamber 121 expands, and in the subsequent contraction portion S2, the piezoelectric element 160 contracts in the direction in which the pressure chamber 121 returns to its original shape. Fluctuates.
  • the length from the start timing of the expansion portion S1 to the start timing of the contraction portion S2 in the main pulse P1 is defined as the pulse width of the main pulse P1.
  • the pulse width of the main pulse P1 is set within the range of 0.7AL or more and AL or less, more preferably 0.7AL or more and 0.9AL or less.
  • the pulse widths pw11 and pw12 of the main pulse P1 in the two first unit drive waveforms W1 are both 0.8AL.
  • the pullback pulse P2 also includes the expansion portion S1 and the contraction portion S2 like the main pulse P1.
  • the length from the start timing of the expansion portion S1 to the start timing of the contraction portion S2 in the pullback pulse P2 is defined as the pulse width of the pullback pulse P2.
  • the pulse width of the pullback pulse P2 is set within a range of 0.3AL or more and 0.6AL or less and shorter than the pulse width of the pulse waveform of the main pulse P1.
  • the pulse width pw21 of the pullback pulse P2 in the first first unit drive waveform W1 is 0.4AL
  • the pulse width pw22 of the pullback pulse P2 in the second first unit drive waveform W1 is 0. It is .5AL.
  • the waiting time wt1 between the pulse width pw11 and the pulse width pw21 is 0.2AL
  • the waiting time wt2 between the pulse width pw21 and the pulse width pw12 is 0.3AL
  • the waiting time wt3 with pw22 is 0.4AL.
  • the expansion portion S1 of the pullback pulse P2 By applying the expansion portion S1 of the pullback pulse P2 at the timing of suppressing the reverberation vibration due to the main pulse P1 to expand the pressure chamber 121, the ejected ink droplets are pulled back in the direction of the ink droplets. Can exert force. As a result, the ink droplets ejected by the main pulse P1 can be decelerated.
  • the meniscus that has receded to the back side of the nozzle N (opposite the discharge direction) due to the influence of the main pulse P1 is advanced toward the opening of the nozzle N. Can be made to.
  • the amount of ink droplets ejected by the next unit drive waveform Wn can be increased, and the velocity of the droplets can be suppressed as the amount of droplets increases. Can be done.
  • the position of the meniscus becomes closer to the steady position due to the advancement of the meniscus, it is possible to stably eject droplets of a desired amount and speed even when the ink is ejected at a high frequency.
  • the first unit drive waveform W1 is a waveform in which the potential changes within the range below the reference potential. Specifically, after the voltage ratio is lowered to ⁇ 1.0 in the expansion portion S1 of the first main pulse P1 of the repetitive waveform WA, the potential is gradually increased upward to the right over the two first unit drive waveforms W1. At the end of the repetitive waveform WA, the potential transition returns to the reference potential.
  • the maximum potential of the contraction portion S2 in the first main pulse P1 of the repeating waveform WA is the lowest, and the contraction in the subsequent pullback pulse P2, main pulse P1, and pullback pulse P2.
  • the maximum potential of the portion S2 increases in order, and the contraction portion S2 in the final pullback pulse P2 ends at the reference potential.
  • the voltage amplitude ⁇ V1 (FIG. 5) of the contracted portion S2 of the pullback pulse P2 is suppressed to be small in the first unit drive waveform W1.
  • the acceleration of the ink due to the contraction of the pressure chamber 121 according to the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 is suppressed.
  • the velocity of the ink droplets ejected by the first unit drive waveform W1 is, for example, about 1 m / sec.
  • the potential at the end of each of the repeated waveforms WA is a reference potential. By returning to the reference potential in this way, the same repetitive waveform WA can be easily repeatedly applied two or more times.
  • the waveform of the repeating waveform WA is adjusted so that the total length is within the range of 3.5AL or more and less than 4.5AL, more preferably close to 4AL.
  • the length of the repeating waveform WA is 4AL.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the behavior of the ink ejected by the first unit drive waveform W1.
  • the behavior of the ink ejected by the first unit drive waveform W1 of the present embodiment is drawn on the left side of FIG. 9, and the behavior of the ink ejected by the unit drive waveform of the comparative example is drawn on the right side. It has been.
  • the unit drive waveform of the comparative example is a waveform that includes the main pulse P1 and does not include the pullback pulse P2.
  • the state of the timing T1 in which the first ink droplet D1 is ejected from the nozzle N according to the first unit drive waveform is drawn.
  • the ejected ink droplet D1 is pulled back to the nozzle N side in response to the application of the pullback pulse P2. Therefore, the position of the droplet D1 is closer to the opening of the nozzle N as compared with the comparative example.
  • the meniscus m is advanced in the discharge direction as the droplet D1 is pulled back to the nozzle N side. As a result, the position of the meniscus m of the present embodiment is closer to the opening of the nozzle N than the position of the meniscus m of the comparative example.
  • the state of the timing T2 in which the second ink droplet D2 is ejected from the nozzle N in response to the main pulse P1 of the second unit drive waveform is drawn.
  • the velocity of the droplet D2 ejected at the timing T2 is suppressed to be low. This is because the amount of the second droplet D2 increases as a result of the meniscus m advancing at the timing T1, and the velocity decreases accordingly.
  • the droplets D1 and D2 are both ejected at a low speed in this way, the droplets D1 and D2 are ejected from the nozzle N in a state of being connected and united.
  • the ink ejected by the third and fourth first unit drive waveforms W1 also has a low speed, so that the third and fourth ink droplets D3 and D4 are also in the previous stage.
  • the droplets D1 and D2 that have been ejected are connected and united before being ejected.
  • the velocity of the second ink droplet D2 is higher than that of the present embodiment, and the droplet D2 is flying farther than the present embodiment at the time of timing T2.
  • the pullback pulse P2 is not applied and the second ink droplet D2 is ejected in a state where the meniscus m is retracted at the timing T1, so that the amount of the droplet D2 tends to decrease, and accordingly.
  • the velocity of the second droplet increases.
  • the droplets D1 and D2 since the droplets D1 and D2 both fly at a higher speed than that of the present embodiment, the droplets D1 and D2 are connected at the stage of FIG. 9, but the droplets D1 and D2 are connected with the passage of time. D2 is easy to separate, and the landing position on the recording medium M is easy to shift.
  • FIG. 10 is an enlarged view showing the terminal waveform WB.
  • the two second unit drive waveforms W2 included in the end waveform WB include the main pulse P1 and the pullback pulse P2, respectively, like the first unit drive waveform W1.
  • the main pulse P1 and the pullback pulse P2 of the second unit drive waveform W2 also include an expansion portion S1 and a contraction portion S2, respectively.
  • one ink droplet is ejected from the nozzle N by the combination of the main pulse P1 and the pullback pulse P2.
  • the pulse width of the main pulse P1 in the second unit drive waveform W2 is also set within the range of 0.7AL or more and AL or less, more preferably 0.7AL or more and 0.9AL or less, similarly to the first unit drive waveform W1.
  • the pulse width of the main pulse P1 in the second unit drive waveform W2 is set to be equal to or larger than the pulse width of the main pulse P1 in the first unit drive waveform W1.
  • the pulse width pw13 of the main pulse P1 in the first second unit drive waveform W2 is 0.8AL
  • the pulse width pw14 of the main pulse P1 in the second second unit drive waveform W2 is 0. It is 9.9AL.
  • the pulse width of the main pulse P1 in each of the second unit drive waveforms W2 may be larger than any of the pulse widths of the main pulse P1 in the first unit drive waveform W1.
  • the pulse width pw23 of the pullback pulse P2 in the first second unit drive waveform W2 is 0.5AL
  • the pulse width pw24 of the pullback pulse P2 in the second second unit drive waveform W2 is 0.4AL. It has become.
  • the waiting time wt4 between the pulse width pw13 and the pulse width pw23 is 0.5AL
  • the waiting time wt5 between the pulse width pw23 and the pulse width pw14 is 0.6AL
  • the waiting time wt6 with pw24 is 0.5AL.
  • the waiting times wt4 to wt6 in the terminal waveform WB are longer than any of the waiting times wt1 to wt3 in the repeating waveform WA.
  • the voltage amplitude ⁇ V2 (FIG. 5) of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the second unit drive waveform W2 becomes larger than the voltage amplitude ⁇ V1 of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the first unit drive waveform W1.
  • ⁇ V1 is 0.73
  • ⁇ V2 is 1.1.
  • a part of the pullback pulse P2 is higher than the reference potential.
  • the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 is displaced to a potential exceeding the reference potential.
  • the ink discharged by the main pulse P1 is greatly accelerated by the contraction of the pressure chamber 121 according to the contraction portion S2 of the pullback pulse P2. Therefore, the speed of the ink droplets ejected by the second unit drive waveform W2 can be increased, and it is possible to easily catch up with the ink droplets ejected earlier by the first unit drive waveform W1. ..
  • the velocity of the ink droplets ejected by the second unit drive waveform W2 is, for example, about 7 m / sec.
  • FIG. 11 is a photograph of ink droplets ejected by the composite drive waveform WF.
  • the ink droplets ejected from one nozzle N by the composite drive waveform WF are continuously photographed and arranged in the time axis direction.
  • the first ink droplet D1 is ejected by the first first unit drive waveform W1.
  • the second ink droplet D2 is ejected by the second first unit drive waveform W1, and the droplets D1 and D2 are united in a columnar shape.
  • the third ink droplet D3 is ejected by the third first unit drive waveform W1, and the droplets D1 to D3 are united in a columnar shape.
  • the fourth ink droplet D4 is ejected by the fourth first unit drive waveform W1, and the droplets D1 to D4 are united in a columnar shape.
  • the velocity of the droplets after coalescence is also suppressed to be low.
  • the fifth ink droplet D5 is ejected by the first second unit drive waveform W2, and the droplets D1 to D5 are united in a columnar shape.
  • the sixth ink droplet D6 is ejected by the final second unit drive waveform W2, and the droplets D1 to D6 are united in a columnar shape.
  • the high-speed ink droplets D5 and D6 ejected by the second unit drive waveform W2 catch up with the droplets D1 to D4 and coalesce, so that all the droplets after the time t7 are united.
  • the velocity of the large droplet D is higher than the velocity of each droplet up to time t4.
  • the large droplets D fly in a substantially spherical shape after time t9. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the landing positions of some of the droplets D1 to D6 are displaced on the recording medium M.
  • the pullback pulse P2 of the second second unit drive waveform W2 (that is, the last second unit drive waveform W2 in the composite drive waveform WF) included in the terminal waveform WB has a potential as a reference potential.
  • the length of the higher part (hereinafter referred to as the cancel waveform) is AL.
  • This deceleration of small droplets is not a problem when the media gap is small, but when the media gap becomes large and the ink flight time is extended, the large droplets and small droplets ejected from different nozzles N land. The misalignment becomes large, leading to deterioration of image quality.
  • the landing positions of large droplets, medium droplets, and small droplets are determined by adjusting the composite drive waveform WF according to the size of the media gap. Can be aligned. For example, the thinner the recording medium M, the larger the media gap.
  • the method for specifying the media gap is not particularly limited, but may be specified based on, for example, the type of the recording medium M acquired from the input operation from the user or the setting of the print job, or the recording medium M on the transport belt 2c. The height of the surface of the surface may be directly detected and specified.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of adjusting the composite drive waveform WF according to the media gap.
  • the composite drive waveform WF is expanded or contracted in the time direction according to the size of the media gap so that the length of the composite drive waveform WF in the time direction becomes longer as the media gap is larger. That is, the entire composite drive waveform WF is uniformly expanded and contracted so that the length of the composite drive waveform WF is the length obtained by multiplying the reference length by the expansion / contraction rate according to the size of the media gap.
  • the reference length is the length of the normal composite drive waveform WF when the media gap is standard.
  • FIG. 13 is a diagram showing the speed of ink according to the expansion / contraction rate of the composite drive waveform WF.
  • the expansion / contraction rate of the composite drive waveform WF with respect to the reference length (100%) is in the range of approximately 95% to 105%, the medium droplet and the large droplet are extended as the composite drive waveform WF is extended.
  • the speed will decrease. This is because the longer the length of the composite drive waveform WF, the larger the deviation of the resonance caused by the repeated waveform WA in the pressure chamber 121 from the optimum resonance condition.
  • the expansion / contraction ratio of the composite drive waveform WF is not limited to the case where the media gap is changed, but may be adjusted when the viscosity of the ink ejected from the nozzle N is changed.
  • the ink viscosity is low, the ejection efficiency of droplets increases due to the effect of increasing the residual vibration in the pressure chamber 121. Therefore, the velocity of medium droplets and large droplets is relatively relative to the velocity of small droplets. To rise. Therefore, by adjusting the resonance condition by changing the expansion / contraction rate of the composite drive waveform WF, it is possible to suppress the relative speed increase of the medium droplet and the large droplet and to align the landing positions of the respective droplets.
  • the expansion / contraction rate is increased to increase the length of the composite drive waveform WF in the time direction, thereby suppressing the speed of the medium droplet and the large droplet and aligning the impacts. Can be done.
  • the expansion / contraction ratio of the composite drive waveform WF may be adjusted according to the temperature of the ink.
  • the temperature of the ink in this case may be detected in the head unit 3 when the ink is heated in the head unit 3. Further, when the ink is ejected without being heated, the environmental temperature of the inkjet recording device 1 may be substituted as the ink temperature.
  • the repetitive waveform WA is composed of the two first unit drive waveforms W1, and the repetitive waveform WA is repeated in 4AL cycles.
  • the number of the first unit drive waveforms W1 included in the repetitive waveform WA is 1. It may be one. That is, the lengths of all the first unit drive waveforms W1 may be equalized, and the first unit drive waveform W1 may be repeated as the repeat waveform WA.
  • the length of the repeating waveform WA (first unit drive waveform W1) is most preferably 2AL.
  • the pressure wave in the nozzle N at the end of the repetitive waveform WA in the previous stage accelerates the ink ejected by the repetitive waveform WA in the subsequent stage. It is possible to suppress the occurrence of a problem that the drip velocity is too low to be united.
  • the driving method of the inkjet head 10 of the present embodiment is the ink of the nozzle N for ejecting ink and the ink of the pressure chamber 121 communicating with the nozzle N in response to the application of the voltage signal of the predetermined unit drive waveform Wn.
  • a voltage signal of a composite drive waveform WF including a plurality of unit drive waveforms Wn is applied to the piezoelectric element 160 of the inkjet head having the piezoelectric element 160 that gives a pressure change to the nozzle N to eject ink droplets from the nozzle N.
  • a unit drive waveform which is a drive method of the inkjet head 10 in which a plurality of ink droplets ejected from the nozzle N are united and landed on the recording medium M in response to the voltage signal of the composite drive waveform WF.
  • Wn has a main pulse P1 as a first pulse waveform for ejecting ink droplets from the nozzle N and a second pulse waveform for pulling back the ink droplets ejected by the main pulse P1 to the side opposite to the ejection direction.
  • the main pulse P1 and the pullback pulse P2 include an expansion portion S1 that expands the pressure chamber 121 and a contraction portion S2 that is applied after the expansion portion S1 and contracts the pressure chamber 121.
  • the composite drive waveform WF includes a first unit drive waveform W1 and a second unit drive waveform W2 applied after the first unit drive waveform W1, and the pullback pulse P2 in the second unit drive waveform W2.
  • the voltage amplitude of the contraction portion S2 is larger than the voltage amplitude of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the first unit drive waveform W1.
  • the expansion portion S1 of the pull-back pulse P2 is applied at the timing when the ink is ejected from the nozzle N by the main pulse P1 to expand the pressure chamber 121. Therefore, a force can be applied to the ink droplets in the direction of pulling back the ejected ink droplets.
  • the ink droplets can be ejected at a low speed by the first unit drive waveform W1 and can be easily combined with the ink to be ejected next.
  • the ink droplets are pulled back by the pullback pulse P2 of the first unit drive waveform W1
  • the meniscus that has receded to the back side of the nozzle N by the main pulse P1 is advanced toward the opening of the nozzle N. Can be done.
  • the amount of ink droplets ejected by the next unit drive waveform Wn can be increased, and the speed of the droplets can be suppressed by increasing the droplet amount. ..
  • the ink can be ejected at a low speed by the first unit drive waveform W1 and can be flown in a state where it is easier to coalesce (typically, in a state where the ink is already coalesced at the time of ejection).
  • the voltage amplitude ⁇ V2 of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the second unit drive waveform W2 is made larger than the voltage amplitude ⁇ V1 of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the first unit drive waveform W1.
  • the velocity of the ink droplets ejected by the unit drive waveform W2 of the above can be relatively increased.
  • the droplets formed by the second unit-driven waveform W2 can easily catch up with the droplets of the ink previously ejected by the first unit-driven waveform W1, and a group of droplets can be easily formed. it can.
  • the momentum of the ink that has caught up can accelerate the group of droplets to an appropriate speed.
  • the driving method of the present embodiment it is appropriate to combine the ink droplets ejected by the plurality of first unit driving waveforms W1 and the second unit driving waveform W2 into a group. Since it can fly at a high speed, it is possible to suppress the occurrence of a problem that a plurality of droplets are separated and the landing position on the recording medium M is deviated. Therefore, deterioration of image quality can be effectively suppressed.
  • the last unit drive waveform Wn in the composite drive waveform WF is the second unit drive waveform W2. According to this, since the high-speed droplets can be ejected at the end, it is possible to more reliably combine the droplets of a plurality of inks into a group.
  • the first unit drive waveform W1 is a waveform whose potential changes within a range below a predetermined reference potential
  • the second unit drive waveform W2 has a part of the pullback pulse P2 higher than the reference potential.
  • the ink can be greatly accelerated by the contraction of the pressure chamber 121 according to the contraction portion S2. Therefore, the speed of the ink droplets ejected by the second unit drive waveform W2 can be increased, and it is possible to easily catch up with the ink droplets ejected earlier by the first unit drive waveform W1. ..
  • the last unit drive waveform Wn in the composite drive waveform WF is the second unit drive waveform W2
  • the pullback pulse P2 of the last second unit drive waveform W2 in the composite drive waveform WF is the pressure wave in the pressure chamber 121.
  • 1/2 of the acoustic resonance period of is AL
  • the length of the portion higher than the reference potential is AL. According to this, the pressure vibration in the nozzle N swinging in the AL cycle can be canceled.
  • the pressure vibration in the nozzle N when the next composite drive waveform WF is applied can be suppressed, and ink droplets of an appropriate amount and speed can be ejected.
  • the composite drive waveform WF includes a plurality of continuous repetitive waveform WAs including a predetermined number of first unit drive waveforms W1, and the potential at the end of each of the plurality of repetitive waveform WAs is a reference potential. In this way, by returning to the reference potential at the end of the repetitive waveform WA, the same repetitive waveform WA can be easily repeatedly applied two or more times.
  • each of the plurality of repetitive waveforms WA includes two first unit drive waveforms W1, and the length of each of the plurality of repetitive waveforms WA is 3.5 AL or more and less than 4.5 AL.
  • the pressure wave in the nozzle N at the end of the repetitive waveform WA in the previous stage accelerates the ink ejected by the repetitive waveform WA in the subsequent stage, so that the ink ejected by the repetitive waveform WA in the subsequent stage It is possible to suppress the occurrence of a problem that the droplet velocity of the ink is too low to be united.
  • each of the plurality of repetitive waveforms WA according to the modified example includes a single first unit-driven waveform W1, and the length of the first unit-driven waveform W1 is 2AL. Also with this configuration, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the droplet speed of the ink ejected by the repetitive waveform WA in the subsequent stage is too low to be united. Further, since the number of repetitive waveforms WA can be easily changed with the first unit drive waveform W1 as a unit, the amount of ink ejected by the composite drive waveform WF can be finely adjusted.
  • the composite drive waveform WF is expanded or contracted in the time direction according to the distance so that the longer the distance from the opening of the nozzle N to the recording medium M, the longer the length in the time direction.
  • the composite drive waveform WF is expanded or contracted in the time direction according to the viscosity of the ink so that the lower the viscosity of the ink ejected from the nozzle N, the longer the length in the time direction.
  • the composite drive waveform WF is expanded or contracted in the time direction according to the viscosity of the ink so that the lower the viscosity of the ink ejected from the nozzle N, the longer the length in the time direction.
  • the pulse width of the main pulse P1 in the second unit drive waveform W2 is equal to or larger than the pulse width of the main pulse P1 in the first unit drive waveform W1. According to this, when the composite drive waveform WF is expanded and contracted at an expansion / contraction rate corresponding to the media gap, the medium droplet and the large droplet can be effectively decelerated while suppressing the speed fluctuation of the small droplet.
  • the pulse width of the main pulse P1 is set to 0.7AL or more and AL or less, the length of the main pulse P1 is minimized to keep the drive time short, and the drive efficiency (the amount of liquid that can be discharged per voltage amplitude). It is possible to effectively and surely combine the inks even in high-frequency driving and suppress the deterioration of the image quality while maintaining the above.
  • the driving time can be suppressed to be shorter.
  • each pullback pulse P2 is 0.3AL or more and 0.6AL or less, and shorter than the pulse width of the main pulse P1 in the first unit drive waveform W1 including the pullback pulse P2. According to this, it is possible to prevent the droplets from being formed by the pullback pulse P2. In addition, the pullback pulse P2 can effectively pull back the droplet and appropriately advance the meniscus m.
  • the composite drive waveform WF includes a vibration waveform W0 that vibrates the liquid surface of the ink in the nozzle N before the first unit drive waveform Wn. According to this, by vibrating the meniscus of the nozzle N, it is possible to suppress the fluctuation of the ink ejection characteristics due to the drying (thickening) of the liquid surface of the ink.
  • the inkjet recording apparatus 1 gives a pressure change to the ink of the nozzle N for ejecting ink and the ink of the pressure chamber 121 communicating with the nozzle N in response to the application of a voltage signal having a predetermined unit drive waveform.
  • the head drive control unit 20 includes an inkjet head 10 having a piezoelectric element 160 for ejecting ink droplets from the nozzle N, and a head drive control unit 20 for controlling a voltage signal applied to the piezoelectric element 160.
  • a voltage signal of a composite drive waveform WF including a plurality of unit drive waveforms Wn is applied to the piezoelectric element 160, and a plurality of ink droplets ejected from the nozzle N according to the voltage signal of the composite drive waveform WF.
  • the unit drive waveform Wn is the main pulse P1 as the first pulse waveform for ejecting a droplet of ink from the nozzle N and the ink ejected by the main pulse P1.
  • the pullback pulse P2 as a second pulse waveform that pulls the droplet back to the side opposite to the discharge direction is included, and the main pulse P1 and the pullback pulse P2 are the expansion portion S1 that expands the pressure chamber 121 and the expansion portion S1 after the expansion portion S1.
  • the composite drive waveform WF includes the first unit drive waveform W1 and the second unit drive waveform W2 applied after the first unit drive waveform W1.
  • the voltage amplitude of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the second unit drive waveform W2 is larger than the voltage amplitude of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the first unit drive waveform W1.
  • the ink can be ejected at a low speed by the first unit drive waveform W1 and can be flown in a state where it is easier to coalesce (typically, in a state where the ink is already coalesced at the time of ejection).
  • the second unit drive waveform W2 enables the ink droplets to be ejected at a relatively high speed, and the droplets catch up with the ink droplets ejected earlier to form a cohesive liquid. It can accelerate to an appropriate speed while forming drops. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the plurality of droplets are separated and the landing position on the recording medium M is deviated, and it is possible to effectively suppress the deterioration of the image quality.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • the number of repeated waveforms WA is not limited to two, and may be one or three or more depending on the number of droplets of ink to be ejected and united.
  • each of the plurality of continuous repetitive waveform WAs does not necessarily have to be completely the same, and may have slightly different shapes from each other.
  • the first unit drive waveform W1 included in the repetitive waveform WA is not limited to two (the above embodiment) or one (the above modification), and may be three or more. In this case, it is preferable that the length of the repeating waveform WA is 2AL times the number of the first unit drive waveform W1.
  • the number of W2 included in the terminal waveform WB is not limited to two, and may be one or three or more.
  • the composite drive waveform WF may have a waveform for other purposes after the terminal waveform WB.
  • the present invention is not limited to this, and the reference potential or more of the final second unit drive waveform W2 is obtained.
  • the length of the portion may be different from AL.
  • the voltage amplitude ⁇ V2 of the contraction portion S2 of the pullback pulse P2 in the second unit drive waveform W2 is the second.
  • the waveform may be adjusted so as to be larger than the voltage amplitude ⁇ V1 of the contracted portion S2 of the pullback pulse P2 in the unit drive waveform W1 of 1.
  • the vent mode inkjet head 10 in which the pressure of the ink in the pressure chamber 121 is changed by deforming the piezoelectric element 160 to eject the ink has been described as an example, but the description is limited to this. Not the purpose.
  • the present invention is applied to a shear mode inkjet head in which a pressure chamber is provided inside the piezoelectric body and a shear mode type displacement is generated in the piezoelectric body on the wall surface of the pressure chamber to fluctuate the pressure of ink in the pressure chamber. May be good.
  • the example in which the recording medium M is conveyed by the conveying belt 2c has been described, but instead, for example, the recording medium M is held and conveyed on the outer peripheral surface of the rotating conveying drum. May be good.
  • the single-pass type inkjet recording apparatus 1 has been described as an example, but the present invention may be applied to an inkjet recording apparatus that records an image while scanning the inkjet head 10.
  • the present invention can be used for an inkjet head driving method and an inkjet recording device.
  • Inkjet recording device Conveying unit 2a, 2b Conveying roller 2c Conveying belt 3 Head unit 10 Inkjet head 11 Head chip 12 Discharge selection switching element 110 Nozzle board 120 Pressure chamber board 121 Pressure chamber 130 Vibration plate 140 Spacer board 150 Wiring board 160 Piezoelectric Element 20 Head drive control unit (drive control unit) 21 Head control unit 211 CPU 212 Storage unit 212a Waveform pattern data 22 DAC 23 Drive waveform amplifier circuit 30 Main unit control unit 31 CPU 32 RAM 33 Storage unit 41 Transport control unit 42 Communication unit 43 Operation display unit 44 Bus D Combined droplet M Recording medium N Nozzle P1 Main pulse (first pulse waveform) P2 pullback pulse (second pulse waveform) S1 Expansion part S2 Contraction part D1 to D6 Droplet W0 Vibration waveform W1 First unit drive waveform W2 Second unit drive waveform WA Repeated waveform WB Termination waveform WF Composite drive waveform Wn Unit drive waveform m Meniscus

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

画質の低下を効果的に抑制することができるインクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置を提供する。インクジェットヘッドの駆動方法は、インクジェットヘッドの圧力発生部に対し、複数の単位駆動波形を含む複合駆動波形の電圧信号を印加して、当該複合駆動波形の電圧信号に応じてノズルから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体に着弾させ、単位駆動波形は、インクの液滴を吐出させる第1のパルス波形と、当該インクの液滴を引き戻す第2のパルス波形と、を含み、第1のパルス波形及び第2のパルス波形は、圧力室を膨張させる膨張部分及び収縮させる収縮部分を含み、複合駆動波形は、第1の単位駆動波形と、第1の単位駆動波形の後に印加される第2の単位駆動波形とを含み、第2の単位駆動波形における第2のパルス波形の収縮部分の電圧振幅が、第1の単位駆動波形における第2のパルス波形の収縮部分の電圧振幅より大きい。

Description

インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
 本発明は、インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置に関する。
 従来、インクジェットヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて所望の位置に着弾させることで画像を形成するインクジェット記録装置がある。インクジェットヘッドには、ノズルに連通する圧力室と、電圧の印加に応じて圧力室のインクに圧力変化を与える圧力発生部(例えば圧電素子)と、が設けられており、所定の駆動波形の電圧信号(以下、駆動信号と記す)を圧力発生部に印加することで、圧力室内のインクの圧力変化に応じてノズルからインクが吐出される。
 インクジェット記録装置では、電圧や印加タイミングを調整した複数の駆動信号を連続して圧力発生部に印加して、各駆動信号に応じてノズルから吐出された複数のインクの液滴を合一させて記録媒体に着弾させる技術がある(例えば、特許文献1)。この技術によれば、印加する駆動信号の数を変更することで、着弾するインクの液滴量を調整することができる。
特開2007-144659号公報
 しかしながら、ノズルから吐出されるインクの液滴の量及び速度は、駆動信号が印加されたときのノズル内のインクの挙動によって変化する。このため、インクの粘度が低くノズル内でインクが流動しやすい場合や、高い周波数でインクを連続して吐出させる場合などでは、各駆動信号の印加時におけるノズル内のインクの挙動を揃えるのが困難であり、吐出されるインクの液滴の量及び速度が所望の値からずれやすい。この結果、複数の駆動信号に応じて吐出された複数のインクの液滴が適切に合一されず、記録媒体上の着弾位置が所望の位置からずれて画質が低下するという課題がある。
 この発明の目的は、画質の低下を効果的に抑制することができるインクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置を提供することにある。
 上記目的を達成するため、請求項1に記載のインクジェットヘッドの駆動方法の発明は、
 インクを吐出するノズルと、所定の単位駆動波形の電圧信号の印加に応じて、前記ノズルに連通する圧力室のインクに圧力変化を与えて前記ノズルからインクの液滴を吐出させる圧力発生部と、を有するインクジェットヘッドの前記圧力発生部に対し、複数の前記単位駆動波形を含む複合駆動波形の電圧信号を印加して、当該複合駆動波形の電圧信号に応じて前記ノズルから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体に着弾させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
 前記単位駆動波形は、前記ノズルからインクの液滴を吐出させる第1のパルス波形と、前記第1のパルス波形により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す第2のパルス波形と、を含み、
 前記第1のパルス波形及び前記第2のパルス波形は、前記圧力室を膨張させる膨張部分と、前記膨張部分の後に印加され前記圧力室を収縮させる収縮部分とを含み、
 前記複合駆動波形は、第1の前記単位駆動波形と、前記第1の単位駆動波形の後に印加される第2の前記単位駆動波形とを含み、
 前記第2の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅が、前記第1の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅より大きい。
 請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複合駆動波形における最後の単位駆動波形が前記第2の単位駆動波形である。
 請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記第1の単位駆動波形は、所定の基準電位以下の範囲内で電位が変化する波形であり、
 前記第2の単位駆動波形は、前記第2のパルス波形の一部が前記基準電位より高い。
 請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複合駆動波形における最後の単位駆動波形が前記第2の単位駆動波形であり、
 前記複合駆動波形における最後の前記第2の単位駆動波形の前記第2のパルス波形は、前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記基準電位より高い部分の長さがALである。
 請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複合駆動波形は、所定数の前記第1の単位駆動波形を各々含む、連続する複数の繰り返し波形を含み、
 前記複数の繰り返し波形の各々の終了時点における電位が前記基準電位である。
 請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複数の繰り返し波形の各々は、2つの前記第1の単位駆動波形を含み、
 前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記複数の繰り返し波形の各々の長さは、3.5AL以上4.5AL未満である。
 請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複数の繰り返し波形の各々の長さは4ALである。
 請求項8に記載の発明は、請求項5に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複数の繰り返し波形の各々は、単一の前記第1の単位駆動波形を含み、
 前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記第1の単位駆動波形の長さは2ALである。
 請求項9に記載の発明は、請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記ノズルの開口部から前記記録媒体までの距離が大きいほど時間方向の長さが長くなるように、前記距離に応じて前記複合駆動波形を時間方向に伸長又は収縮させる。
 請求項10に記載の発明は、請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記ノズルから吐出されるインクの粘度が低いほど時間方向の長さが長くなるように、前記インクの粘度に応じて前記複合駆動波形を時間方向に伸長又は収縮させる。
 請求項11に記載の発明は、請求項9又は10に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記第2の単位駆動波形における前記第1のパルス波形のパルス幅は、前記第1の単位駆動波形における前記第1のパルス波形のパルス幅以上である。
 請求項12に記載の発明は、請求項1~11のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記第1のパルス波形のパルス幅は、0.7AL以上AL以下である。
 請求項13に記載の発明は、請求項12に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記第1のパルス波形のパルス幅は、0.7AL以上0.9AL以下である。
 請求項14に記載の発明は、請求項1~13のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記第2のパルス波形のパルス幅は0.3AL以上0.6AL以下であり、かつ当該第2のパルス波形を含む前記単位駆動波形における前記第1のパルス波形のパルス幅より短い。
 請求項15に記載の発明は、請求項1~14のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
 前記複合駆動波形は、最初の前記単位駆動波形の前に、前記ノズルにおけるインクの液面を振動させる振動波形を含む。
 また、上記目的を達成するため、請求項16に記載のインクジェット記録装置の発明は、
 インクを吐出するノズルと、所定の単位駆動波形の電圧信号の印加に応じて、前記ノズルに連通する圧力室のインクに圧力変化を与えて前記ノズルからインクの液滴を吐出させる圧力発生部と、を有するインクジェットヘッドと、
 前記圧力発生部に印加する電圧信号を制御する駆動制御部と、
 を備え、
 前記駆動制御部は、前記圧力発生部に対し、複数の前記単位駆動波形を含む複合駆動波形の電圧信号を印加させて、当該複合駆動波形の電圧信号に応じて前記ノズルから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体に着弾させ、
 前記単位駆動波形は、前記ノズルからインクの液滴を吐出させる第1のパルス波形と、前記第1のパルス波形により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す第2のパルス波形と、を含み、
 前記第1のパルス波形及び前記第2のパルス波形は、前記圧力室を膨張させる膨張部分と、前記膨張部分の後に印加され前記圧力室を収縮させる収縮部分とを含み、
 前記複合駆動波形は、第1の前記単位駆動波形と、前記第1の単位駆動波形の後に印加される第2の前記単位駆動波形とを含み、
 前記第2の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅が、前記第1の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅より大きい。
 本発明に従うと、画質の低下を効果的に抑制することができるという効果がある。
インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 ヘッドユニットの構成を示す模式図である。 インクジェットヘッドのインク吐出機構を説明する断面図である。 インクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。 インクジェット記録装置におけるインク吐出用の複合駆動波形を示す図である。 中液滴を吐出する場合の複合駆動波形を示す図である。 小液滴を吐出する場合の複合駆動波形を示す図である。 繰り返し波形を拡大して示す図である。 第1の単位駆動波形により吐出されるインクの挙動を説明する図である。 終端波形を拡大して示す図である。 複合駆動波形により吐出されたインクの液滴の写真である。 メディアギャップに応じた複合駆動波形の調整方法を説明する図である。 複合駆動波形の伸縮率に応じたインクの速度を示す図である。
 以下、本発明のインクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
 (インクジェット記録装置の構成)
 図1は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置1の概略構成を示す図である。
 インクジェット記録装置1は、搬送部2と、ヘッドユニット3などを備える。
 搬送部2は、図1のX方向に延びる回転軸を中心に回転する2本の搬送ローラー2a、2bにより内側が支持された輪状の搬送ベルト2cを備える。搬送部2は、搬送ベルト2cの搬送面上に記録媒体Mが載置された状態で搬送ローラー2aが図示略の搬送モーターの動作に応じて回転して搬送ベルト2cが周回移動することで記録媒体Mを搬送ベルト2cの移動方向(搬送方向;図1のY方向)に搬送する。
 記録媒体Mは、例えば一定の寸法に裁断された枚葉紙である。記録媒体Mは、図示略の給紙装置により搬送ベルト2c上に供給され、ヘッドユニット3からインクが吐出されて画像が記録された後に搬送ベルト2cから所定の排紙部に排出される。なお、記録媒体Mとしては、ロール紙が用いられてもよい。また、記録媒体Mとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。
 ヘッドユニット3は、搬送部2により搬送される記録媒体Mに対して画像データに基づいて適切なタイミングでインクを吐出して画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置1では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のインクにそれぞれ対応する4つのヘッドユニット3が記録媒体Mの搬送方向上流側からY、M、C、Kの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。また、ヘッドユニット3は、インクの吐出方向が鉛直方向下向きとなるように配置される。なお、ヘッドユニット3の数は3つ以下又は5つ以上であってもよい。
 図2は、ヘッドユニット3の構成を示す模式図であり、ヘッドユニット3を搬送ベルト2cの搬送面に相対する側から見た平面図である。
 ヘッドユニット3は、板状の支持部3aと、支持部3aに設けられた貫通孔に篏合した状態で支持部3aに固定された複数の(ここでは8つの)インクジェットヘッド10とを有する。インクジェットヘッド10は、ノズルNの開口部が設けられたインク吐出面が支持部3aの貫通孔から搬送ベルト2c側に向けて露出した状態で支持部3aに固定されている。
 インクジェットヘッド10では、複数のノズルNがX方向に等間隔にそれぞれ配列されている。本実施形態では、各インクジェットヘッド10は、X方向に等間隔に一次元配列されたノズルNの列(ノズル列)を4つ有している。これらの4つのノズル列は、ノズルNのX方向についての位置が重ならないようにX方向の位置が互いにずらされて配置されている。なお、インクジェットヘッド10が有するノズル列の数は4つに限られず、3つ以下又は5つ以上であってもよい。
 ヘッドユニット3における8つのインクジェットヘッド10は、ノズルNのX方向についての配置範囲が連続するように千鳥格子状に配置されている。ヘッドユニット3に含まれるノズルNのX方向についての配置範囲は、記録媒体Mのうち画像が記録可能な領域のX方向の幅をカバーしている。ヘッドユニット3は、画像の形成時には位置が固定されて用いられ、記録媒体Mの搬送に応じて搬送方向についての所定間隔の各位置に対してノズルNからインクを吐出することで、シングルパス方式で画像を形成する。
 図3は、インクジェットヘッド10のインク吐出機構を説明する断面図である。
 インクジェットヘッド10は、ノズルN、及び当該ノズルNからインクを吐出させるための機構を含むヘッドチップ11を備える。以下では、+Z方向を上方、-Z方向を下方とも記す。
 ヘッドチップ11は、ここでは積層された4枚の基板を有する。ヘッドチップ11における最下方の基板は、ノズル基板110である。ノズル基板110には複数のノズルNが設けられて、当該ノズルNの開口部からノズル基板110の露出面(インク吐出面)に対して略垂直にインクが吐出される。ノズル基板110のインク吐出面とは反対側には、上方に向かって順番に圧力室基板120、スペーサー基板140及び配線基板150が接着されて積層されている。以下では、これらノズル基板110、圧力室基板120、スペーサー基板140及び配線基板150の各基板を各々又はまとめて積層基板110、120、140、150などとも記す。
 これらの積層基板110、120、140、150には、ノズルNに連通するインク流路が設けられており、配線基板150の露出される側(上方側)の面で開口されている。この配線基板150の露出面上には、全ての開口を覆うように図示略の共通インク室が設けられている。共通インク室内に貯留されるインクは、配線基板150の開口から各ノズルNへ供給される。
 インク流路の途中には、圧力室121が設けられている。圧力室121は、圧力室基板120を上下方向に貫通して設けられている。また、圧力室基板120には、圧力室121のうち、スペーサー基板140の側を覆うように可撓性を有する振動板130が設けられている。すなわち、圧力室121の壁面の一部は、振動板130により構成されている。
 振動板130には、インク流路の一部をなす開口部131が設けられている。 また、振動板130の圧力室121とは反対側には、第2電極162を介して平板状の圧電素子160(圧力発生部)が固着されている。
 スペーサー基板140は、両面を貫通して設けられた空間であるインク導通路141及び格納部142(格納空間)を有している。インク導通路141は、共通インク室とノズルNとをつなぐインク流路の一部をなす。格納部142内には、振動板130上に設けられた圧電素子160が格納されている。
 圧電素子160は、第1電極161及び第2電極162によって挟まれたアクチュエーターである。圧電素子160としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)が好適であるが、圧電特性を有する他の材料、例えば水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデンなどが用いられてもよい。圧電素子160の下面には、振動板130との間に第2電極162が形成されており、圧電素子160の上面には、第1電極161が積層されて形成されている。第1電極161は、圧電素子160の上面全体に形成されている。また、第2電極162は、振動板130上の略全面に形成されている。
 なお、振動板130が金属などの導電性材料からなる場合には、第2電極162を省略し、振動板130を一方の電極として用いてもよい。この場合には、振動板130上に直接圧電素子160が固着される。
 第1電極161は、導電性を有する接続部190を介して、配線基板150の下面側に設けられた配線152と電気的に接続されている。
 第2電極162は、図示略の配線を介して基準電位の配線に接続されている。
 配線基板150は、板状のインターポーザー153と、インターポーザー153を貫通する貫通電極156と、インターポーザー153の上面に設けられ貫通電極156と接続されている配線157などを備える。貫通電極156は、インターポーザー153の下面において配線152に接続されている。インターポーザー153と配線157との間には絶縁層154が設けられており、インターポーザー153と配線152との間には絶縁層155が設けられている。また、配線基板150の上面は絶縁層158により被覆されており、配線基板150の下面は絶縁層159により被覆されている。また、インターポーザー153には、インク流路を形成する貫通孔151が設けられている。
 このような構成のヘッドチップ11において、圧電素子160を駆動するための駆動波形の電圧信号(駆動信号)が配線157に印加されると、当該駆動信号が配線157、貫通電極156、配線152、接続部190を介して第1電極161に供給される。駆動信号が供給された第1電極161と、基準電位の第2電極162との間に印加される電圧差に応じて圧電素子160が変位動作(伸縮)すると、これに応じて振動板130が変形し、圧力室121内のインクに、変形量に応じた圧力が加えられる。これにより、圧力室121内のインクに加えられる圧力に応じてインクを圧力室121からノズルNへ押し出したり、ノズルNなどからインクを引き戻したりする。
 ここでは、第1電極161が基準電位より負の側の電位とされることで(負の電圧が印加されることで)、圧電素子160は、インクを減圧させる方向(圧力室121を膨張させる方向)に変形し、基準電位より正の側の電位とされることで(正の電圧が印加されることで)、圧電素子160は、インクを加圧する方向(圧力室121を収縮させる方向)に変形する。例えば、第1電極161を基準電位より負の側の電位として圧力室121を膨張させた後に、電位を正方向に変動させると、圧力室121が収縮してインクに圧力が付与され、ノズルNからインクが吐出される。第1電極161に印加される駆動信号の波形については、後に詳述する。
 図4は、インクジェット記録装置1の機能構成を示すブロック図である。
 インクジェット記録装置1は、本体制御部30と、インクジェットヘッド10と、ヘッド駆動制御部20(駆動制御部)と、搬送制御部41と、通信部42と、操作表示部43となどを備え、これらは、バス44を介して信号を送受信可能に接続されている。
 本体制御部30は、インクジェット記録装置1の全体動作を統括制御する。本体制御部30は、CPU31(Central Processing Unit)と、RAM32(Random Access Memory)と、記憶部33などを備える。
 CPU31は、各種演算処理を行う。CPU31は、記憶部33に記憶されている制御プログラムを読み出して画像記録やその設定などに係る各種制御処理を行う。
 RAM32は、CPU31に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。記憶部33は、制御プログラムや設定データなどを記憶する不揮発性メモリーを含む。また、記憶部33は、通信部42を介して外部から取得された液滴吐出命令(プリントジョブ)に係る設定や記録対象の画像データなどを一時的に記憶するDRAMなどを備えてもよい。
 インクジェットヘッド10は、圧電素子160を含む上述したヘッドチップ11と、吐出選択スイッチング素子12などを備える。
 吐出選択スイッチング素子12は、各圧電素子160にヘッド駆動制御部20からインク吐出用の駆動信号とインク非吐出時の駆動信号のいずれを供給させるか否かを切り替える。吐出選択スイッチング素子12は、記録対象の画像データなどに基づいて各ノズルNからのインクの吐出有無に応じた駆動信号を供給することで、各ノズルNでインクに加えられる圧力の変動パターンを切り替える。インク非吐出時の駆動信号は、インクが吐出させない程度にノズルNにおけるインクの液面(メニスカス)を振動させる、小振幅の駆動信号である。
 ヘッド駆動制御部20は、記録対象画像の各画素データに応じて適切なタイミングでインクジェットヘッド10の圧電素子160を駆動する駆動信号を出力する。ヘッド駆動制御部20は、基板上などにまとめて形成されてもよいし、インクジェット記録装置1の各部に分散して配置されていてもよい。また、ヘッド駆動制御部20の構成の一部又は全部は、インクジェットヘッド10に設けられていてもよい。ヘッド駆動制御部20は、ヘッド制御部21と、駆動波形増幅回路23と、DAC22(デジタルアナログ変換器)などを備える。
 ヘッド制御部21は、記録対象の画像データの有無や画像データの内容に応じてヘッド駆動制御部20の動作を制御する。ヘッド制御部21は、CPU211と、記憶部212などを備える。記憶部212には、ノズルNからインクを吐出させたりメニスカスを振動させたりするための駆動波形パターンの情報を含む波形パターンデータ212aが記憶されている。波形パターンデータ212aでは、駆動波形パターンがデジタル離散値配列データとして記憶されている。記憶部212としては、ROMや書き換え更新可能なフラッシュメモリーなどの不揮発性メモリーが用いられる。
 CPU211は、記憶部212又は記憶部33に記憶された記録対象の画像データに基づいて、各ノズルNからインクを吐出させるか否かなどに従ってヘッド駆動制御部20により適切な波形パターンの駆動信号を出力させるための波形パターンを選択し、図示略のクロック信号(同期信号)に応じた適切なタイミングで出力する。このヘッド制御部21は、本体制御部30と共通に設けられてもよい。
 DAC22は、ヘッド制御部21から所定のクロック周波数で出力された各駆動波形の波形パターンデータをアナログ変換して得られたアナログ信号を駆動波形増幅回路23に出力する。
 駆動波形増幅回路23は、DAC22から入力された信号の増幅動作(電圧増幅、次いで電流増幅)を行って、各圧電素子160に対して増幅された駆動信号をそれぞれ出力する。これにより、基準電位に対して正側及び負側に各々変化する台形状の電圧波形を含む駆動信号が圧電素子160に対して印加される。
 搬送制御部41は、搬送ローラー2aを回転させるモーターを動作させて搬送ローラー2aを回転させることで、搬送ベルト2cにより記録媒体Mを適切なタイミング及び速度で移動させる制御動作を行う。この搬送制御部41は、本体制御部30と共通の構成であってもよい。
 通信部42は、所定の通信規格に従って外部機器とのデータの送受信を行う。通信部42は、利用する通信規格に係る接続端子及び通信接続に係るドライバーのハードウェア(例えばネットワークカード)などを備える。
 操作表示部43は、画像記録に係るステータス情報やメニューなどを表示させるとともに、ユーザーからの入力操作を受け付ける。操作表示部43は、例えば、液晶パネルによる表示画面及び当該液晶パネルのドライバーと、液晶画面上に重ねて設けられたタッチパネルなどを備え、ユーザーによりタッチ操作がなされた位置と操作の種別に応じた操作検出信号を本体制御部30に出力する。
 (インクジェットヘッドの駆動方法)
 次に、本実施形態のインクジェット記録装置1におけるインクジェットヘッド10の駆動方法について説明する。
 本実施形態のインクジェットヘッド10の駆動方法では、1つのインクの液滴を吐出させることのできる単位駆動波形を複数組み合わせた複合駆動波形の電圧信号が用いられる。この複合駆動波形の電圧信号を圧電素子160の第1電極161に印加することで、当該複合駆動波形の電圧信号に応じてノズルNから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体Mに着弾させることができる。以下では、圧電素子160に対して駆動波形の電圧信号を印加することを、単に「駆動波形を印加する」とも記す。
 図5は、インクジェット記録装置1におけるインク吐出用の複合駆動波形WFを示す図である。
 図5では、基準電位を0、負側の最低電位を-1としたときの電位比率で複合駆動波形WFが描かれている。基準電位は、インク吐出動作を行わない待機時の電位である。
 また、時間軸は、AL(Acoustic Length)を単位として描かれている。ここで、ALは、圧力室121内における圧力波の音響的共振周期の1/2であり、通常、数μsec程度である。
 図5の複合駆動波形WFは、ノズルNにおけるインクの液面を振動させる振動波形W0と、インクの液滴を各々吐出させる4つの第1の単位駆動波形W1と、これらの第1の単位駆動波形W1の後に印加される、インクの液滴を各々吐出させる2つの第2の単位駆動波形W2とを含む(以下では、第1の単位駆動波形W1及び第2の単位駆動波形W2のうち任意の一方を指す場合には「単位駆動波形Wn」と記す)。したがって、図5の複合駆動波形WFは、6つの単位駆動波形Wnを含んでおり、この複合駆動波形WFを圧電素子160に印加することで、ノズルNから吐出される6つのインクの液滴を合一させて記録媒体Mに着弾させることができる。以下では、このように6つのインクの液滴を合一させたものを「大液滴」とも記す。
 最初の第1の単位駆動波形W1の印加前に振動波形W0を印加してノズルNのメニスカスを振動させることで、インクの液面の乾燥(増粘)によりインクの吐出特性が変動するのを抑えることができる。
 また、図6に示すように、最初の2つの第1の単位駆動波形W1を省略し、残りの4つの単位駆動波形(W1、W2)を含む複合駆動波形WFを印加することで、4つの液滴を合一させて記録媒体Mに着弾させることができる。以下では、このように4つのインクの液滴を合一させたものを「中液滴」とも記す。
 また、図7に示すように、最初の4つの第1の単位駆動波形W1を省略し、残りの2つの第2の単位駆動波形W2を含む複合駆動波形WFを印加することで、2つの液滴を合一させて記録媒体Mに着弾させることができる。以下では、このように2つのインクの液滴を合一させたものを「小液滴」とも記す。
 図5の複合駆動波形WFのうち最初の2つの第1の単位駆動波形W1により、繰り返し波形WAが構成される。また、3つ目及び4つ目の第1の単位駆動波形W1により、同様に繰り返し波形WAが構成される。この2つの繰り返し波形WAは、同一である。したがって、複合駆動波形WFでは、同一形状の複数の繰り返し波形WAが連続して印加されるようになっている。
 また、複合駆動波形WFのうち最後の2つの第2の単位駆動波形W2により、終端波形WBが構成されている。よって、複合駆動波形WFにおける最後の単位駆動波形は、第2の単位駆動波形W2となっている。
 このような構成の本実施形態の複合駆動波形WFによれば、ノズルNから吐出されるインクの各液滴を、吐出された段階で合一した状態とすることができる。すなわち、6つの液滴が柱状に連なった状態でノズルNから吐出され、飛翔中に分離することなく記録媒体Mに着弾する。以下では、このような態様でのインク吐出を可能とするための、繰り返し波形WA及び終端波形WBの構成及び作用についてそれぞれ説明する。
 (繰り返し波形WA)
 図8は、繰り返し波形WAを拡大して示す図である。
 繰り返し波形WAに含まれる2つの第1の単位駆動波形W1はそれぞれ、ノズルNからインクの液滴を吐出させるメインパルスP1(第1のパルス波形)と、メインパルスP1により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す引き戻しパルスP2(第2のパルス波形)と、を含む。メインパルスP1及び引き戻しパルスP2の組み合わせにより1つのインクの液滴がノズルNから吐出される。
 メインパルスP1は、電位が下降する膨張部分S1と、膨張部分S1の後に電位が上昇する収縮部分S2とを含む。メインパルスP1のうち膨張部分S1では、圧力室121が膨張するように圧電素子160が変動し、その後の収縮部分S2では、圧力室121が元の形状に戻る方向に収縮するように圧電素子160が変動する。このような圧力室121の膨張及び収縮を、圧力室121内の圧力波の共振が生じるタイミングで行うことで、圧力室121内のインクに圧力が加えられてノズルNからインクが吐出される。
 メインパルスP1における膨張部分S1の開始タイミングから収縮部分S2の開始タイミングまでの長さを、メインパルスP1のパルス幅と定義する。メインパルスP1のパルス幅は、0.7AL以上AL以下、より好ましくは0.7AL以上0.9AL以下の範囲内で設定される。本実施形態では、2つの第1の単位駆動波形W1におけるメインパルスP1のパルス幅pw11、pw12は、いずれも0.8ALとなっている。
 一方、引き戻しパルスP2も、メインパルスP1と同様に膨張部分S1及び収縮部分S2を含む。引き戻しパルスP2における膨張部分S1の開始タイミングから収縮部分S2の開始タイミングまでの長さを、引き戻しパルスP2のパルス幅と定義する。引き戻しパルスP2のパルス幅は、0.3AL以上0.6AL以下であり、かつメインパルスP1のパルス波形のパルス幅より短い範囲内で設定される。本実施形態では、1つ目の第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2のパルス幅pw21は0.4AL、2つ目の第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2のパルス幅pw22は0.5ALとなっている。
 また、パルス幅pw11とパルス幅pw21との間の待機時間wt1は0.2ALであり、パルス幅pw21とパルス幅pw12との間の待機時間wt2は0.3ALであり、パルス幅pw12とパルス幅pw22との間の待機時間wt3は0.4ALである。
 メインパルスP1による残響振動を抑制するタイミングで引き戻しパルスP2の膨張部分S1を印加して圧力室121を膨張させることで、吐出されるインクの液滴を引き戻す方向に、インクの液滴に対して力を及ぼすことができる。これにより、メインパルスP1により吐出されるインクの液滴を減速させることができる。
 また、引き戻しパルスP2によりインクの液滴が引き戻されるのに伴って、メインパルスP1の影響でノズルNの奥側(吐出方向とは反対側)に後退したメニスカスをノズルNの開口部方向に前進させることができる。このようにメニスカスを前進させることで、次の単位駆動波形Wnにより吐出されるインクの液滴の量を増大させることができ、また液滴量の増大に応じて当該液滴の速度を抑えることができる。また、メニスカスの前進により、メニスカスの位置が定常位置に近くなるため、高周波数でインクを吐出する場合であっても安定して所望の量及び速度の液滴を吐出することができる。
 また、第1の単位駆動波形W1は、基準電位以下の範囲内で電位が変化する波形となっている。詳しくは、繰り返し波形WAの最初のメインパルスP1の膨張部分S1で電圧比率-1.0まで低下させた後、2つの第1の単位駆動波形W1にかけて電位を右上がりに徐々に大きくして、繰り返し波形WAの終了時点で基準電位に戻す電位推移となっている。各収縮部分S2の最大電位に着目した場合には、繰り返し波形WAのうち最初のメインパルスP1における収縮部分S2の最大電位が最も低く、続く引き戻しパルスP2、メインパルスP1、及び引き戻しパルスP2における収縮部分S2の最大電位が順に大きくなっており、最後の引き戻しパルスP2における収縮部分S2が基準電位で終わるようになっている。
 このような繰り返し波形WA内の電位推移により、第1の単位駆動波形W1では、引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV1(図5)が小さく抑えられている。これにより、引き戻しパルスP2の収縮部分S2に応じた圧力室121の収縮によるインクの加速が抑えられる。この結果、第1の単位駆動波形W1におけるメインパルスP1及び引き戻しパルスP2の組み合わせにより吐出されるインクの液滴の速度を極めて低くすることが可能となる。第1の単位駆動波形W1により吐出されるインクの液滴の速度は、例えば約1m/secである。
 繰り返し波形WAの各々の終了時点における電位は、いずれも基準電位となっている。このように基準電位に戻すことで、同一の繰り返し波形WAを容易に2以上繰り返し印加することができる。
 また、繰り返し波形WAは、全体の長さが3.5AL以上4.5AL未満の範囲内となるように、より好ましくは4ALに近くなるように、波形が調整される。本実施形態では、繰り返し波形WAの長さは4ALである。これにより、前段の繰り返し波形WAの終了時におけるノズルN内の圧力波が、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクを加速する状態となるため、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクの液滴速度が低過ぎて合一できなくなる不具合の発生を抑制することができる。
 なお、繰り返し波形WAの長さが上記条件を満たしていれば、繰り返し波形WAに含まれる各第1の単位駆動波形W1の長さは均等でなくてもよい。
 図9は、第1の単位駆動波形W1により吐出されるインクの挙動を説明する図である。
 図9の左側には、本実施形態の第1の単位駆動波形W1により吐出されるインクの挙動が描かれており、右側には、比較例の単位駆動波形により吐出されるインクの挙動が描かれている。比較例の単位駆動波形は、メインパルスP1を含み、引き戻しパルスP2を含まない波形となっている。
 図9の上段には、最初の単位駆動波形に応じてノズルNから1つ目のインクの液滴D1が吐出されているタイミングT1の様子が描かれている。
 本実施形態では、タイミングT1において、引き戻しパルスP2の印加に応じて、吐出されたインクの液滴D1がノズルN側に引き戻されている。よって、比較例と比較して、液滴D1の位置がノズルNの開口部に近くなっている。
 また、本実施形態では、液滴D1がノズルN側に引き戻されたことに伴ってメニスカスmが吐出方向に前進している。これにより、本実施形態のメニスカスmの位置は、比較例のメニスカスmの位置よりノズルNの開口部に近くなっている。
 図9の下段には、2つめの単位駆動波形のメインパルスP1に応じてノズルNから2つ目のインクの液滴D2が吐出されているタイミングT2の様子が描かれている。
 本実施形態では、タイミングT2において吐出される液滴D2の速度が低く抑えられている。これは、タイミングT1でメニスカスmが前進した結果、2つ目の液滴D2の量が多くなり、これに応じて速度が低くなるためである。本実施形態では、このように液滴D1、D2がいずれも低速で吐出されるため、液滴D1、D2が連なって合一した状態でノズルNから吐出される。同様に、3つ目及び4つ目の第1の単位駆動波形W1により吐出されるインクも同様に低速となるため、3つ目及び4つ目のインクの液滴D3、D4も、前段で吐出されている液滴D1、D2に連なって合一した状態で吐出される。
 一方、比較例では、2つ目のインクの液滴D2の速度が本実施形態より大きく、タイミングT2の時点で本実施形態より遠方まで飛翔している。これは、引き戻しパルスP2が印加されず、タイミングT1においてメニスカスmが後退した状態で2つ目のインクの液滴D2が吐出されるため、液滴D2の量が少なくなりやすく、これに応じて2つ目の液滴の速度が上がるためである。このように、比較例では、液滴D1、D2がいずれも本実施形態より高速で飛翔するため、図9の段階では液滴D1、D2が連なっているものの、時間の経過とともに液滴D1、D2が分離しやすく、記録媒体M上の着弾位置がずれやすい。
 (終端波形WB)
 図10は、終端波形WBを拡大して示す図である。
 終端波形WBに含まれる2つの第2の単位駆動波形W2はそれぞれ、第1の単位駆動波形W1と同様にメインパルスP1及び引き戻しパルスP2を含む。第2の単位駆動波形W2のメインパルスP1及び引き戻しパルスP2も、それぞれ膨張部分S1及び収縮部分S2を含む。第2の単位駆動波形W2においても、メインパルスP1及び引き戻しパルスP2の組み合わせにより1つのインクの液滴がノズルNから吐出される。
 第2の単位駆動波形W2におけるメインパルスP1のパルス幅も、第1の単位駆動波形W1と同様、0.7AL以上AL以下、より好ましくは0.7AL以上0.9AL以下の範囲内で設定される。さらに、第2の単位駆動波形W2におけるメインパルスP1のパルス幅は、第1の単位駆動波形W1におけるメインパルスP1のパルス幅以上となるように定められている。本実施形態では、1つ目の第2の単位駆動波形W2におけるメインパルスP1のパルス幅pw13は0.8AL、2つ目の第2の単位駆動波形W2におけるメインパルスP1のパルス幅pw14は0.9ALとなっている。
 なお、各第2の単位駆動波形W2におけるメインパルスP1のパルス幅を、第1の単位駆動波形W1におけるメインパルスP1のパルス幅のいずれよりも大きくしてもよい。
 また、1つ目の第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2のパルス幅pw23は0.5AL、2つ目の第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2のパルス幅pw24は0.4ALとなっている。
 また、パルス幅pw13とパルス幅pw23との間の待機時間wt4は0.5ALであり、パルス幅pw23とパルス幅pw14との間の待機時間wt5は0.6ALであり、パルス幅pw14とパルス幅pw24との間の待機時間wt6は0.5ALである。終端波形WBにおける各待機時間wt4~wt6は、繰り返し波形WAにおける待機時間wt1~wt3のいずれよりも長くなっている。
 また、第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV2(図5)は、第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV1より大きくなっている。具体的には、ΔV1が0.73であるのに対し、ΔV2は1.1となっている。
 また、このような電圧振幅ΔV2を確保するために、第2の単位駆動波形W2では、引き戻しパルスP2の一部が基準電位より高くなっている。詳しくは、引き戻しパルスP2のうち収縮部分S2が、基準電位を超える電位まで変位するようになっている。
 このように電圧振幅ΔV2を大きくすることで、メインパルスP1により吐出されるインクが、引き戻しパルスP2の収縮部分S2に応じた圧力室121の収縮により大きく加速される。よって、第2の単位駆動波形W2により吐出されるインクの液滴の速度を高めることができ、第1の単位駆動波形W1によって先に吐出されているインクの液滴に追い付きやすくすることができる。第2の単位駆動波形W2により吐出されるインクの液滴の速度は、例えば約7m/secである。
 図11は、複合駆動波形WFにより吐出されたインクの液滴の写真である。
 図11では、複合駆動波形WFにより1つのノズルNから吐出されたインクの液滴を連続して撮影したものを、時間軸方向に並べたものである。
 時間t1では、1つ目の第1の単位駆動波形W1により1つ目のインクの液滴D1が吐出されている。
 時間t2では、2つ目の第1の単位駆動波形W1により2つ目のインクの液滴D2が吐出され、液滴D1、D2が柱状に合一している。
 時間t3では、3つ目の第1の単位駆動波形W1により3つ目のインクの液滴D3が吐出され、液滴D1~D3が柱状に合一している。
 時間t4では、4つ目の第1の単位駆動波形W1により4つ目のインクの液滴D4が吐出され、液滴D1~D4が柱状に合一している。
 この時間t4までは、第1の単位駆動波形W1により速度が低く抑えられたインクの液滴が吐出される結果、合一後の液滴の速度も低く抑えられている。
 時間t5では、1つ目の第2の単位駆動波形W2により5つ目のインクの液滴D5が吐出され、液滴D1~D5が柱状に合一している。
 時間t6では、最後の第2の単位駆動波形W2により6つ目のインクの液滴D6が吐出され、液滴D1~D6が柱状に合一している。
 時間t6までに、第2の単位駆動波形W2により吐出された高速のインクの液滴D5、D6が液滴D1~D4に追い付いて合一するため、時間t7以降における、全ての液滴が合一した大液滴Dの速度は、時間t4までの各液滴の速度より大きくなっている。また、液滴D5、D6が後ろから高速で追い付いたことにより、時間t9以降、大液滴Dが略球状にまとまって飛翔する。これにより、記録媒体M上で液滴D1~D6の一部の着弾位置がずれる不具合の発生が抑制される。
 図10に戻り、終端波形WBに含まれる2つ目の第2の単位駆動波形W2(すなわち、複合駆動波形WFにおける最後の第2の単位駆動波形W2)の引き戻しパルスP2は、電位が基準電位より高い部分(以下、キャンセル波形と記す)の長さがALとなっている。引き戻しパルスP2にこのような長さALのキャンセル波形を設けることで、AL周期で揺動しているノズルN内の圧力振動をキャンセルすることができる。これにより、次の複合駆動波形WFの印加時におけるノズルN内の圧力振動を抑えて、適切な量及び速度のインクの液滴を吐出することができる。
 (メディアギャップに応じた複合駆動波形WFの調整)
 次に、インクジェットヘッド10のノズルNの開口部から記録媒体Mまでの距離(以下、メディアギャップと記す)に応じた複合駆動波形WFの調整方法について説明する。
 ノズルNから吐出されたインクは、大きさ(例えば直径等)が小さいほど空気抵抗の影響を受けて減速しやすい。よって、図5に示す複合駆動波形WFにより吐出される大液滴のインクよりも、図7に示す複合駆動波形WFにより吐出される小液滴のインクの方が、飛翔中に減速しやすい。この小液滴の減速は、メディアギャップが小さい場合には問題とならないが、メディアギャップが大きくなってインクの飛翔時間が延びると、異なるノズルNから吐出された大液滴と小液滴の着弾位置のずれが大きくなって画質の低下に繋がる。
 この問題に対し、本実施形態のインクジェットヘッド10の駆動方法では、メディアギャップの大きさに応じて複合駆動波形WFを調整することで、大液滴、中液滴及び小液滴の着弾位置を揃えることができる。
 メディアギャップは、例えば記録媒体Mが薄いほど大きくなる。メディアギャップの特定方法は特には限られないが、例えばユーザーからの入力操作又はプリントジョブの設定から取得した記録媒体Mの種別に基づいて特定してもよいし、搬送ベルト2c上の記録媒体Mの表面の高さを直接検出して特定してもよい。
 図12は、メディアギャップに応じた複合駆動波形WFの調整方法を説明する図である。
 この調整方法では、メディアギャップが大きいほど複合駆動波形WFの時間方向の長さが長くなるように、メディアギャップの大きさに応じて複合駆動波形WFを時間方向に伸長又は収縮させる。すなわち、複合駆動波形WFの長さが、基準の長さに対してメディアギャップの大きさに応じた伸縮率を乗じた長さとなるように、複合駆動波形WFの全体を一様に伸縮させる。ここで、基準の長さは、メディアギャップが標準である場合の通常の複合駆動波形WFの長さである。
 図13は、複合駆動波形WFの伸縮率に応じたインクの速度を示す図である。
 図13に示すように、複合駆動波形WFの基準の長さ(100%)に対する伸縮率がおおよそ95%から105%の範囲では、複合駆動波形WFを伸長するほど中液滴及び大液滴の速度が低減していく。これは、複合駆動波形WFの長さを長くするほど、圧力室121内で繰り返し波形WAにより生じる共振の、最適な共振条件からのずれが大きくなるためである。このような効果は、図5に示すように、繰り返し波形WAが終端波形WBと比較して短い時間範囲に詰まっている(すなわち、メインパルスP1のパルス幅が小さく待機時間が少ない)場合により得られやすい。
 他方で、当該範囲における小液滴の速度はほぼ一定である。
 よって、メディアギャップが大きいほど伸縮率を大きくすることで、メディアギャップが大きい場合における中液滴及び大液滴の速度を、空気抵抗による小液滴の減速を考慮した速度に低減させることができる。よって、小液滴、中液滴及び大液滴をほぼ均等な速度で飛翔させることができ、インクの着弾位置ずれによる画質の低下を抑制することができる。
 なお、上記の複合駆動波形WFの伸縮率の調整は、メディアギャップが変更された場合に限られず、ノズルNから吐出されるインクの粘度が変更された場合に行ってもよい。インク粘度が低いと、圧力室121内の残留振動が増大する影響で液滴の吐出効率が上がるため、特に中液滴、大液滴の速度が、小液滴の速度に対して相対的に上昇する。このため、複合駆動波形WFの伸縮率を変更して共振条件を調整することで、中液滴、大液滴の相対的な速度上昇を抑え、各液滴の着弾位置を揃えることができる。具体的には、インクの粘度が低くなるに従って伸縮率を増大させて複合駆動波形WFの時間方向の長さを長くすることで、中液滴、大液滴の速度を抑えて着弾を揃えることができる。
 インクの粘度は、インクの温度に応じて変化するため、複合駆動波形WFの伸縮率の調整は、インクの温度に応じて行ってもよい。この場合のインクの温度は、ヘッドユニット3内でインクを加熱する場合にはヘッドユニット3内において検出すればよい。また、インクを加熱せずに吐出する場合には、インクジェット記録装置1の環境温度をインクの温度として代用してもよい。
 (変形例)
 次に、上記実施形態の変形例について説明する。
 上記実施形態では、2つの第1の単位駆動波形W1により繰り返し波形WAを構成し、この繰り返し波形WAを4AL周期で繰り返したが、繰り返し波形WAに含める第1の単位駆動波形W1の数は1つであってもよい。すなわち、全ての第1の単位駆動波形W1の長さを均等にして、この第1の単位駆動波形W1を繰り返し波形WAとして繰り返してもよい。この場合の繰り返し波形WA(第1の単位駆動波形W1)の長さは、2ALとすることが最も好ましい。これにより、前段の繰り返し波形WAの終了時におけるノズルN内の圧力波が、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクを加速する状態となるため、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクの液滴速度が低過ぎて合一できなくなる不具合の発生を抑制することができる。
 以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド10の駆動方法は、インクを吐出するノズルNと、所定の単位駆動波形Wnの電圧信号の印加に応じて、ノズルNに連通する圧力室121のインクに圧力変化を与えてノズルNからインクの液滴を吐出させる圧電素子160と、を有するインクジェットヘッドの圧電素子160に対し、複数の単位駆動波形Wnを含む複合駆動波形WFの電圧信号を印加して、当該複合駆動波形WFの電圧信号に応じてノズルNから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体Mに着弾させるインクジェットヘッド10の駆動方法であって、単位駆動波形Wnは、ノズルNからインクの液滴を吐出させる第1のパルス波形としてのメインパルスP1と、メインパルスP1により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す第2のパルス波形としての引き戻しパルスP2と、を含み、メインパルスP1及び引き戻しパルスP2は、圧力室121を膨張させる膨張部分S1と、膨張部分S1の後に印加され圧力室121を収縮させる収縮部分S2とを含み、複合駆動波形WFは、第1の単位駆動波形W1と、第1の単位駆動波形W1の後に印加される第2の単位駆動波形W2とを含み、第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅が、第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅より大きい。
 このような駆動方法によれば、第1の単位駆動波形W1において、メインパルスP1によりノズルNからインクが吐出されるタイミングで引き戻しパルスP2の膨張部分S1を印加して圧力室121を膨張させることで、吐出されるインクの液滴を引き戻す方向に、インクの液滴に対して力を及ぼすことができる。これにより、第1の単位駆動波形W1によりインクの液滴を低速で吐出することができ、次に吐出されるインクと合一させやすくすることができる。
 また、第1の単位駆動波形W1の引き戻しパルスP2によりインクの液滴が引き戻されるのに伴って、メインパルスP1によりノズルNの奥側に後退したメニスカスをノズルNの開口部方向に前進させることができる。このようにメニスカスを前進させることで、次の単位駆動波形Wnにより吐出されるインクの液滴の量を増大させることができ、この液滴量の増大によって当該液滴の速度を抑えることができる。また、メニスカスの前進により、メニスカスの位置が定常位置に近くなるため、高周波数でインクを吐出する場合であっても安定して所望の量及び速度の液滴を吐出することができる。
 これらの特徴により、第1の単位駆動波形W1によりインクを低速で吐出して、より合一しやすい状態で(典型的には、吐出時点で既に合一した状態で)飛翔させることができる。
 また、第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV2を、第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV1より大きくすることで、第2の単位駆動波形W2により吐出されるインクの液滴の速度を相対的に大きくすることができる。これにより、第2の単位駆動波形W2による液滴が、第1の単位駆動波形W1によって先に吐出されているインクの液滴に追い付きやすくなり、容易に一まとまりの液滴を形成することができる。また、追い付いたインクの運動量によって、上記一まとまりの液滴を適切な速度に加速することができる。
 このように、本実施形態の駆動方法によれば、複数の第1の単位駆動波形W1及び第2の単位駆動波形W2によりそれぞれ吐出されるインクの液滴を一まとまりに合一させて適切な速度で飛翔させることができるため、複数の液滴が分離して記録媒体M上での着弾位置がずれる不具合の発生を抑制することができる。よって、画質の低下を効果的に抑制することができる。
 また、複合駆動波形WFにおける最後の単位駆動波形Wnが第2の単位駆動波形W2である。これによれば、高速の液滴を最後に吐出することができるため、より確実に複数のインクの液滴を一まとまりに合一させることができる。
 また、第1の単位駆動波形W1は、所定の基準電位以下の範囲内で電位が変化する波形であり、第2の単位駆動波形W2は、引き戻しパルスP2の一部が基準電位より高い。このように、第1の単位駆動波形W1を基準電位以下とすることで、第1の単位駆動波形W1の引き戻しパルスP2の収縮部分S2に応じた圧力室121の収縮によるインクの加速が抑えられる。この結果、第1の単位駆動波形W1により吐出されるインクの液滴の速度を極めて低くすることが可能となる。
 また、第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2の収縮部分S2を基準電位より高い電位まで引き上げることで、当該収縮部分S2に応じた圧力室121の収縮によりインクを大きく加速することができる。よって、第2の単位駆動波形W2により吐出されるインクの液滴の速度を高めることができ、第1の単位駆動波形W1によって先に吐出されているインクの液滴に追い付きやすくすることができる。
 また、複合駆動波形WFにおける最後の単位駆動波形Wnが第2の単位駆動波形W2であり、複合駆動波形WFにおける最後の第2の単位駆動波形W2の引き戻しパルスP2は、圧力室121における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、基準電位より高い部分の長さがALである。これによれば、AL周期で揺動しているノズルN内の圧力振動をキャンセルすることができる。これにより、次の複合駆動波形WFの印加時におけるノズルN内の圧力振動を抑えて、適切な量及び速度のインクの液滴を吐出することができる。
 また、複合駆動波形WFは、所定数の第1の単位駆動波形W1を各々含む、連続する複数の繰り返し波形WAを含み、複数の繰り返し波形WAの各々の終了時点における電位が基準電位である。このように、繰り返し波形WAの終了時点で基準電位に戻すことで、同一の繰り返し波形WAを容易に2以上繰り返して印加することができる。
 また、複数の繰り返し波形WAの各々は、2つの第1の単位駆動波形W1を含み、複数の繰り返し波形WAの各々の長さは、3.5AL以上4.5AL未満である。これによれば、前段の繰り返し波形WAの終了時におけるノズルN内の圧力波が、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクを加速する状態となるため、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクの液滴速度が低過ぎて合一できなくなる不具合の発生を抑制することができる。
 また、複数の繰り返し波形WAの各々の長さを4ALとすることで、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクの液滴速度が低過ぎて合一できなくなる不具合の発生を、より確実に抑制することができる。
 また、変形例に係る複数の繰り返し波形WAの各々は、単一の第1の単位駆動波形W1を含み、第1の単位駆動波形W1の長さは2ALである。この構成によっても、後段の繰り返し波形WAにより吐出されるインクの液滴速度が低過ぎて合一できなくなる不具合の発生を抑制することができる。また、第1の単位駆動波形W1を単位として繰り返し波形WAの数を簡易に変更できるため、複合駆動波形WFにより吐出されるインクの吐出量をより細かく調整することができる。
 また、ノズルNの開口部から記録媒体Mまでの距離が大きいほど時間方向の長さが長くなるように、当該距離に応じて複合駆動波形WFを時間方向に伸長又は収縮させる。このように複合駆動波形WFを伸縮させる簡易な調整により、メディアギャップが大きい場合における中液滴及び大液滴の速度を、空気抵抗による小液滴の減速を考慮した速度に低減させることができる。よって、小液滴、中液滴及び大液滴をほぼ均等な速度で飛翔させることができ、インクの着弾位置ずれによる画質の低下を抑制することができる。
 また、ノズルNから吐出されるインクの粘度が低いほど時間方向の長さが長くなるように、インクの粘度に応じて複合駆動波形WFを時間方向に伸長又は収縮させる。これにより、インクの粘度が低い場合における中液滴及び大液滴の相対的な速度上昇を抑えることができる。よって、小液滴、中液滴及び大液滴をほぼ均等な速度で飛翔させることができ、インクの着弾位置ずれによる画質の低下を抑制することができる。
 また、第2の単位駆動波形W2におけるメインパルスP1のパルス幅は、第1の単位駆動波形W1におけるメインパルスP1のパルス幅以上である。これによれば、メディアギャップに応じた伸縮率で複合駆動波形WFを伸縮させる場合に、小液滴の速度変動を抑えつつ、中液滴及び大液滴を効果的に減速させることができる。
 また、メインパルスP1のパルス幅を0.7AL以上AL以下とすることで、メインパルスP1の長さを必要最小限として駆動時間を短く抑え、駆動効率(電圧振幅当たりに吐出可能な液量)を維持しつつ、高周波駆動においても効果的にインクを確実に合一させて画質の低下を抑制することができる。
 また、メインパルスP1のパルス幅を0.7AL以上0.9AL以下とすることで、駆動時間をより短く抑えることができる。
 また、各引き戻しパルスP2のパルス幅は0.3AL以上0.6AL以下であり、かつ当該引き戻しパルスP2を含む第1の単位駆動波形W1におけるメインパルスP1のパルス幅より短い。これによれば、引き戻しパルスP2によって液滴が形成されないようにすることができる。また、引き戻しパルスP2により効果的に液滴を引き戻し、かつメニスカスmを適切に前進させることができる。
 また、複合駆動波形WFは、最初の単位駆動波形Wnの前に、ノズルNにおけるインクの液面を振動させる振動波形W0を含む。これによれば、ノズルNのメニスカスを振動させることで、インクの液面の乾燥(増粘)によりインクの吐出特性が変動するのを抑えることができる。
 また、本実施形態に係るインクジェット記録装置1は、インクを吐出するノズルNと、所定の単位駆動波形の電圧信号の印加に応じて、ノズルNに連通する圧力室121のインクに圧力変化を与えてノズルNからインクの液滴を吐出させる圧電素子160と、を有するインクジェットヘッド10と、圧電素子160に印加する電圧信号を制御するヘッド駆動制御部20と、を備え、ヘッド駆動制御部20は、圧電素子160に対し、複数の単位駆動波形Wnを含む複合駆動波形WFの電圧信号を印加させて、当該複合駆動波形WFの電圧信号に応じてノズルNから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体Mに着弾させ、単位駆動波形Wnは、ノズルNからインクの液滴を吐出させる第1のパルス波形としてのメインパルスP1と、メインパルスP1により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す第2のパルス波形としての引き戻しパルスP2とを含み、メインパルスP1及び引き戻しパルスP2は、圧力室121を膨張させる膨張部分S1と、膨張部分S1の後に印加され圧力室121を収縮させる収縮部分S2とを含み、複合駆動波形WFは、第1の単位駆動波形W1と、第1の単位駆動波形W1の後に印加される第2の単位駆動波形W2とを含み、第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅が、第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅より大きい。これによれば、第1の単位駆動波形W1によりインクを低速で吐出して、より合一しやすい状態で(典型的には、吐出時点で既に合一した状態で)飛翔させることができる。また、第2の単位駆動波形W2によりインクの液滴を相対的に高速で吐出することができ、当該液滴が先に吐出されているインクの液滴に追い付いつくことで、一まとまりの液滴を形成しつつ適切な速度に加速することができる。よって、複数の液滴が分離して記録媒体M上での着弾位置がずれる不具合の発生を抑制することができ、画質の低下を効果的に抑制することができる
 なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
 例えば、繰り返し波形WAは2つに限られず、吐出して合一させるインクの液滴数に応じて1つ又は3つ以上としてもよい。
 また、連続する複数の繰り返し波形WAの各々は、必ずしも完全に同一でなくてもよく、互いに僅かに異なる形状であってもよい。
 また、繰り返し波形WAに含まれる第1の単位駆動波形W1は、2つ(上記実施形態)又は1つ(上記変形例)に限られず、3つ以上であってもよい。この場合には、繰り返し波形WAの長さを、第1の単位駆動波形W1の数の2AL倍とすることが好ましい。
 また、終端波形WBに含まれるW2の数は2つに限られず、1つ又は3つ以上であってもよい。
 また、複合駆動波形WFは、終端波形WBの後に他の用途の波形を有していてもよい。
 また、最後の第2の単位駆動波形W2に、長さALのキャンセル波形を含める例を用いて説明したが、これに限られず、最後の第2の単位駆動波形W2のうち基準電位以上となる部分の長さはALと異なっていてもよい。
 また、上記実施形態では、第2の単位駆動波形W2の一部が基準電位以上となる例を用いて説明したが、これに限られない。例えば、第1の単位駆動波形W1及び第2の単位駆動波形W2をいずれも基準電位以下とした上で、第2の単位駆動波形W2における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV2が、第1の単位駆動波形W1における引き戻しパルスP2の収縮部分S2の電圧振幅ΔV1より大きくなるように波形を調整してもよい。
 また、上記実施形態では、圧電素子160を変形させることで圧力室121内のインクの圧力を変動させてインクを吐出させるベントモードのインクジェットヘッド10を例に挙げて説明したが、これに限定する趣旨ではない。例えば、圧電体の内部に圧力室を設け、圧力室の壁面の圧電体にシアモード型の変位を生じさせて圧力室内のインクの圧力を変動させるシアモードのインクジェットヘッドに対して本発明を適用してもよい。
 また、上記実施形態では、搬送ベルト2cにより記録媒体Mを搬送する例を用いて説明したが、これに代えて、例えば回転する搬送ドラムの外周面上で記録媒体Mを保持して搬送してもよい。
 また、上記実施形態では、シングルパス形式のインクジェット記録装置1を例に挙げて説明したが、インクジェットヘッド10を走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置に本発明を適用してもよい。
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
 本発明は、インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置に利用することができる。
1 インクジェット記録装置
2 搬送部
2a、2b 搬送ローラー
2c 搬送ベルト
3 ヘッドユニット
10 インクジェットヘッド
11 ヘッドチップ
12 吐出選択スイッチング素子
110 ノズル基板
120 圧力室基板
121 圧力室
130 振動板
140 スペーサー基板
150 配線基板
160 圧電素子
20 ヘッド駆動制御部(駆動制御部)
21 ヘッド制御部
211 CPU
212 記憶部
212a 波形パターンデータ
22 DAC
23 駆動波形増幅回路
30 本体制御部
31 CPU
32 RAM
33 記憶部
41 搬送制御部
42 通信部
43 操作表示部
44 バス
D 合一液滴
M 記録媒体
N ノズル
P1 メインパルス(第1のパルス波形)
P2 引き戻しパルス(第2のパルス波形)
S1 膨張部分
S2 収縮部分
D1~D6 液滴
W0 振動波形
W1 第1の単位駆動波形
W2 第2の単位駆動波形
WA 繰り返し波形
WB 終端波形
WF 複合駆動波形
Wn 単位駆動波形
m メニスカス

Claims (16)

  1.  インクを吐出するノズルと、所定の単位駆動波形の電圧信号の印加に応じて、前記ノズルに連通する圧力室のインクに圧力変化を与えて前記ノズルからインクの液滴を吐出させる圧力発生部と、を有するインクジェットヘッドの前記圧力発生部に対し、複数の前記単位駆動波形を含む複合駆動波形の電圧信号を印加して、当該複合駆動波形の電圧信号に応じて前記ノズルから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体に着弾させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
     前記単位駆動波形は、前記ノズルからインクの液滴を吐出させる第1のパルス波形と、前記第1のパルス波形により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す第2のパルス波形と、を含み、
     前記第1のパルス波形及び前記第2のパルス波形は、前記圧力室を膨張させる膨張部分と、前記膨張部分の後に印加され前記圧力室を収縮させる収縮部分とを含み、
     前記複合駆動波形は、第1の前記単位駆動波形と、前記第1の単位駆動波形の後に印加される第2の前記単位駆動波形とを含み、
     前記第2の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅が、前記第1の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅より大きい、インクジェットヘッドの駆動方法。
  2.  前記複合駆動波形における最後の単位駆動波形が前記第2の単位駆動波形である、請求項1に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  3.  前記第1の単位駆動波形は、所定の基準電位以下の範囲内で電位が変化する波形であり、
     前記第2の単位駆動波形は、前記第2のパルス波形の一部が前記基準電位より高い、請求項1又は2に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  4.  前記複合駆動波形における最後の単位駆動波形が前記第2の単位駆動波形であり、
     前記複合駆動波形における最後の前記第2の単位駆動波形の前記第2のパルス波形は、前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記基準電位より高い部分の長さがALである、請求項3に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  5.  前記複合駆動波形は、所定数の前記第1の単位駆動波形を各々含む、連続する複数の繰り返し波形を含み、
     前記複数の繰り返し波形の各々の終了時点における電位が前記基準電位である、請求項3又は4に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  6.  前記複数の繰り返し波形の各々は、2つの前記第1の単位駆動波形を含み、
     前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記複数の繰り返し波形の各々の長さは、3.5AL以上4.5AL未満である、請求項5に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  7.  前記複数の繰り返し波形の各々の長さは4ALである、請求項6に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  8.  前記複数の繰り返し波形の各々は、単一の前記第1の単位駆動波形を含み、
     前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記第1の単位駆動波形の長さは2ALである、請求項5に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  9.  前記ノズルの開口部から前記記録媒体までの距離が大きいほど時間方向の長さが長くなるように、前記距離に応じて前記複合駆動波形を時間方向に伸長又は収縮させる、請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  10.  前記ノズルから吐出されるインクの粘度が低いほど時間方向の長さが長くなるように、前記インクの粘度に応じて前記複合駆動波形を時間方向に伸長又は収縮させる、請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  11.  前記第2の単位駆動波形における前記第1のパルス波形のパルス幅は、前記第1の単位駆動波形における前記第1のパルス波形のパルス幅以上である、請求項9又は10に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  12.  前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記第1のパルス波形のパルス幅は、0.7AL以上AL以下である、請求項1~11のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  13.  前記第1のパルス波形のパルス幅は、0.7AL以上0.9AL以下である、請求項12に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  14.  前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとした場合に、前記第2のパルス波形のパルス幅は0.3AL以上0.6AL以下であり、かつ当該第2のパルス波形を含む前記単位駆動波形における前記第1のパルス波形のパルス幅より短い、請求項1~13のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  15.  前記複合駆動波形は、最初の前記単位駆動波形の前に、前記ノズルにおけるインクの液面を振動させる振動波形を含む、請求項1~14のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
  16.  インクを吐出するノズルと、所定の単位駆動波形の電圧信号の印加に応じて、前記ノズルに連通する圧力室のインクに圧力変化を与えて前記ノズルからインクの液滴を吐出させる圧力発生部と、を有するインクジェットヘッドと、
     前記圧力発生部に印加する電圧信号を制御する駆動制御部と、
     を備え、
     前記駆動制御部は、前記圧力発生部に対し、複数の前記単位駆動波形を含む複合駆動波形の電圧信号を印加させて、当該複合駆動波形の電圧信号に応じて前記ノズルから吐出される複数のインクの液滴を合一した状態で記録媒体に着弾させ、
     前記単位駆動波形は、前記ノズルからインクの液滴を吐出させる第1のパルス波形と、前記第1のパルス波形により吐出されるインクの液滴を吐出方向とは反対側に引き戻す第2のパルス波形と、を含み、
     前記第1のパルス波形及び前記第2のパルス波形は、前記圧力室を膨張させる膨張部分と、前記膨張部分の後に印加され前記圧力室を収縮させる収縮部分とを含み、
     前記複合駆動波形は、第1の前記単位駆動波形と、前記第1の単位駆動波形の後に印加される第2の前記単位駆動波形とを含み、
     前記第2の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅が、前記第1の単位駆動波形における前記第2のパルス波形の前記収縮部分の電圧振幅より大きい、インクジェット記録装置。
PCT/JP2019/050837 2019-12-25 2019-12-25 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置 WO2021130899A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980103299.4A CN114845876B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 喷墨头的驱动方法以及喷墨记录装置
PCT/JP2019/050837 WO2021130899A1 (ja) 2019-12-25 2019-12-25 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
EP19957131.6A EP4082797A4 (en) 2019-12-25 2019-12-25 INKJET HEAD DRIVE METHOD AND INKJET RECORDING DEVICE
JP2021566636A JP7355117B2 (ja) 2019-12-25 2019-12-25 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
US17/788,937 US20230044536A1 (en) 2019-12-25 2019-12-25 Inkjet head driving method and inkjet recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/050837 WO2021130899A1 (ja) 2019-12-25 2019-12-25 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021130899A1 true WO2021130899A1 (ja) 2021-07-01

Family

ID=76574105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/050837 WO2021130899A1 (ja) 2019-12-25 2019-12-25 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230044536A1 (ja)
EP (1) EP4082797A4 (ja)
JP (1) JP7355117B2 (ja)
CN (1) CN114845876B (ja)
WO (1) WO2021130899A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024171545A1 (ja) * 2023-02-14 2024-08-22 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002079668A (ja) * 2000-09-06 2002-03-19 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置、ヘッド駆動制御装置及び記憶媒体
JP2004098566A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Seiko Epson Corp インクジェットプリンタの制御方法、これを実現させるためのプログラム、記録媒体およびインクジェットプリンタ
JP2007144659A (ja) 2005-10-25 2007-06-14 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置
US8353567B1 (en) * 2010-09-08 2013-01-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Drive waveform generation
JP2014233961A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 株式会社リコー 液体吐出ヘッドの制御方法および液体吐出装置
JP2017001232A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 株式会社リコー インクジェット記録装置、気泡排出方法、及びプログラム
JP2018122477A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 ローランドディー.ジー.株式会社 液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3978753B2 (ja) * 1997-12-17 2007-09-19 ソニー株式会社 インクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法
JP2001150672A (ja) * 1999-01-29 2001-06-05 Seiko Epson Corp インクジェット式記録装置、及び、インクジェット式記録ヘッドの駆動方法
JP4442976B2 (ja) * 2000-01-28 2010-03-31 セイコーエプソン株式会社 印刷ヘッドの駆動素子を駆動させるための駆動波形の生成
JP2002264312A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Seiko Epson Corp 液体噴射装置
JP5251562B2 (ja) * 2009-02-04 2013-07-31 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法
JP6311358B2 (ja) * 2013-05-02 2018-04-18 株式会社リコー 制御装置、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの制御方法
CN106335279B (zh) * 2015-07-06 2018-02-06 株式会社东芝 喷墨头以及喷墨打印机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002079668A (ja) * 2000-09-06 2002-03-19 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置、ヘッド駆動制御装置及び記憶媒体
JP2004098566A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Seiko Epson Corp インクジェットプリンタの制御方法、これを実現させるためのプログラム、記録媒体およびインクジェットプリンタ
JP2007144659A (ja) 2005-10-25 2007-06-14 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置
US8353567B1 (en) * 2010-09-08 2013-01-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Drive waveform generation
JP2014233961A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 株式会社リコー 液体吐出ヘッドの制御方法および液体吐出装置
JP2017001232A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 株式会社リコー インクジェット記録装置、気泡排出方法、及びプログラム
JP2018122477A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 ローランドディー.ジー.株式会社 液体吐出装置およびそれを備えたインクジェットプリンタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024171545A1 (ja) * 2023-02-14 2024-08-22 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4082797A4 (en) 2022-12-07
US20230044536A1 (en) 2023-02-09
CN114845876B (zh) 2023-09-15
CN114845876A (zh) 2022-08-02
EP4082797A1 (en) 2022-11-02
JP7355117B2 (ja) 2023-10-03
JPWO2021130899A1 (ja) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6209939B2 (ja) 画像形成装置
JP4321563B2 (ja) 液体噴射装置、及び液体噴射装置の制御方法
JP3427923B2 (ja) インクジェット記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
US8864263B2 (en) Inkjet recording device and method for generating drive waveform signal
US11440315B2 (en) Ink jet recording apparatus and ink jet recording method
US20070200885A1 (en) Ink-jet recording apparatus
JP6769436B2 (ja) インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法
JP7355117B2 (ja) インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
EP4011627B1 (en) Inkjet head
JP2007098798A (ja) 液滴吐出ヘッドの駆動方法、圧電素子の駆動回路及び液滴吐出装置
JP2004042414A (ja) インクジェットヘッドの駆動方法およびその駆動方法を用いたインクジェット印刷装置
JP4529515B2 (ja) 液体噴射装置
JP7322947B2 (ja) インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
WO2024171545A1 (ja) インクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
JP2007098796A (ja) 液滴吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置
JP2020055213A (ja) 液体吐出ヘッド
JP6540302B2 (ja) インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法
JP2004195792A (ja) インクジェット記録装置
WO2023175924A1 (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
US20240294008A1 (en) Liquid Discharge Apparatus And Liquid Discharge Method
WO2007063671A1 (ja) 圧電インクジェットヘッドの駆動方法およびインクジェットプリンタ
JPH10217460A (ja) インクジェット記録装置および方法
JP2000071453A (ja) インクジェットヘッド用駆動装置及び該駆動装置を備えたインクジェットヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19957131

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021566636

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019957131

Country of ref document: EP

Effective date: 20220725