WO2024181187A1 - Droplet-discharging head and drive control method - Google Patents

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WO2024181187A1
WO2024181187A1 PCT/JP2024/005644 JP2024005644W WO2024181187A1 WO 2024181187 A1 WO2024181187 A1 WO 2024181187A1 JP 2024005644 W JP2024005644 W JP 2024005644W WO 2024181187 A1 WO2024181187 A1 WO 2024181187A1
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Inventor
大輝 石黒
宏之 森
太弥 宗仲
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コニカミノルタ株式会社
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Abstract

Provided is a droplet-discharging head and drive control method whereby image recording operations can be more flexibly implemented while suppressing reductions in image quality. An inkjet head (1), which is a droplet-discharging head, comprises: an individual flow channel (F) through which ink passes and which includes a pressure chamber (P) that stores the ink and applies pressure fluctuations; and a nozzle (N) that communicates with the individual flow channel (F) and discharges droplets of a liquid to which the pressure fluctuations have been applied. The inkjet head (1) has a structure configured such that the refill Q value related to the vibration of the liquid surface at the nozzle (N) is 1.17 or greater in a case in which the viscosity of the liquid is 5.7 mPa·s, the liquid density is 1080 kg/m3, the speed of sound in the liquid is 1521 m/s, and the surface tension is 42 mN/m.

Description

液滴吐出ヘッド及び駆動制御方法Droplet ejection head and drive control method
　この発明は、液滴吐出ヘッド及び駆動制御方法に関する。 This invention relates to a droplet ejection head and a drive control method.
　ノズルからインクなどの液滴を吐出して対象の記録媒体に着弾させて画像を記録する液滴吐出ヘッドでは、吐出対象の液滴に加えて、サテライトと呼ばれる微液滴が生じる場合がある。ここでいう画像には、被膜や平面構造物を含む。このサテライトが記録媒体や液滴吐出ヘッドなど周囲に付着することで、形成画像の画質が低下したり、液滴吐出ヘッドによる正常な液滴吐出に悪影響を及ぼしたりする場合がある。 In droplet ejection heads, which eject droplets of ink or other liquid from nozzles and land them on a target recording medium to record an image, microdroplets called satellites may be generated in addition to the droplets being ejected. The image referred to here includes coatings and flat structures. If these satellites adhere to the surroundings, such as the recording medium or the droplet ejection head, they may reduce the quality of the formed image or adversely affect the normal ejection of droplets by the droplet ejection head.
　特許文献１では、複数の吐出液滴を合一化して対象の同一位置（画素）に到達させるマルチドロップ方式のインクジェット記録装置において、駆動波形を工夫することでサテライトの抑制を図る技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technology for suppressing satellites by optimizing the drive waveform in a multi-drop type inkjet recording device that combines multiple ejected droplets and causes them to reach the same target position (pixel).
特開２０２１－０２０３３８号公報JP 2021-020338 A
　液滴吐出装置では、ノズル面と記録媒体とが非接触かつ至近距離で液滴を吐出、着弾させることから、ノズル面と記録媒体の距離を調整精度が要求される。しかしながら、この距離を広げると、サテライトが画質に与える影響がより大きくなり、画質の低下が生じやすいという課題がある。 In a droplet ejection device, droplets are ejected and landed at close range and without contact between the nozzle face and the recording medium, so the distance between the nozzle face and the recording medium must be precisely adjusted. However, increasing this distance increases the effect that satellites have on image quality, which can lead to a deterioration in image quality.
　この発明の目的は、画質の低下を抑制しつつ、より柔軟に画像記録動作を行うことのできる液滴吐出ヘッド及び駆動制御方法を提供することにある。 The object of this invention is to provide a droplet ejection head and drive control method that can perform image recording operations more flexibly while suppressing degradation of image quality.
　上記目的を達成するため、本発明は、
　液体を通し、前記液体を貯留して圧力変動を付与する圧力室を有する液体流路と、
　前記液体流路に連通し、前記圧力変動が付与された液体の液滴を吐出するノズルと、
　を備え、
　前記ノズルにおける液面の振動に係るリフィルＱ値が、液体の粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、液体密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、液体中の音速が１５２１ｍ／ｓ、表面張力が４２ｍＮ／ｍである場合に１．１７以上となる構造を有する液滴吐出ヘッドである。 In order to achieve the above object, the present invention provides
a liquid flow path having a pressure chamber for storing a liquid and applying a pressure fluctuation to the liquid;
a nozzle communicating with the liquid flow path and configured to eject droplets of the liquid to which the pressure fluctuation is applied;
Equipped with
The droplet ejection head has a structure in which the refill Q value related to the vibration of the liquid surface in the nozzle is 1.17 or more when the liquid viscosity is 5.7 mPa·s, the liquid density is 1080 kg/m 3 , the sound speed in the liquid is 1521 m/s, and the surface tension is 42 mN/m.
　本発明に従うと、画質の低下を抑制しつつ、より柔軟に画像記録動作を行うことができるという効果がある。 The present invention has the advantage of being able to perform image recording operations more flexibly while minimizing degradation of image quality.
本実施形態のインクジェットヘッドのインク流路の断面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross section of an ink flow path of the inkjet head of the present embodiment. インクジェットヘッドのインク流路の等価回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of an ink flow path of an inkjet head. インクを吐出するための駆動動作について説明する図である。5A to 5C are diagrams illustrating a driving operation for ejecting ink. 駆動波形の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a driving waveform. 画質判定に用いられる形成対象画像の例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of a formation target image used for image quality determination. 画質判定に用いられる形成対象画像の例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of a formation target image used for image quality determination. 画質判定に係る規格の一部を示す図表である。1 is a table showing some of the standards related to image quality judgment. リフィルＱ値に応じた等価回路の値の組み合わせ例を示す図表である。11 is a table showing an example of combinations of equivalent circuit values according to refill Q values. 画質検査の結果の例を示す図表である。11 is a chart showing an example of the result of an image quality inspection. 画質検査の結果の例を示す図表である。11 is a chart showing an example of the result of an image quality inspection. マルチドロップ方式でのインク吐出によるリフィルＱ値と最大の液滴速度との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the refill Q value and the maximum droplet velocity when ink is ejected in a multi-drop system. ２回のインク吐出のうち１回目のインク吐出によるメニスカスの残響振動が２回目のインク吐出に係る液滴速度に及ぼす影響を示す図である。13 is a diagram showing the effect that reverberation vibration of a meniscus caused by a first ink ejection of two ink ejections has on the droplet velocity caused by a second ink ejection. FIG. インク吐出に係る駆動電圧波形の他の例を示す図である。13 is a diagram showing another example of a driving voltage waveform related to ink ejection. FIG. インク流路の他の例を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating another example of an ink flow path. インク流路の他の例の等価回路を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an equivalent circuit of another example of an ink flow path. インク流路の他の例を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating another example of an ink flow path. インク流路の他の例の等価回路を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an equivalent circuit of another example of an ink flow path. インク流路の他の例を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating another example of an ink flow path. インク流路の他の例の等価回路を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an equivalent circuit of another example of an ink flow path.
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態のインクジェットヘッド１のインク流路について説明する図である。
　図１Ａには、インク流路の断面図に示す。インクジェットヘッド１（液滴吐出ヘッド）では、インク（液体）は、インクタンクから共通のインク流路又はマニホールドなどを経て個別のノズルＮに連通する個別流路Ｆ（液体流路）に流入する。流入したインクは、当該個別流路Ｆを通ってノズルＮに供給される。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are diagrams illustrating an ink flow path of an ink-jet head 1 according to the present embodiment.
1A shows a cross-sectional view of an ink flow path. In an inkjet head 1 (droplet ejection head), ink (liquid) flows from an ink tank through a common ink flow path or a manifold, etc., into an individual flow path F (liquid flow path) that communicates with an individual nozzle N. The ink that has flowed in passes through the individual flow path F and is supplied to the nozzle N.
　個別流路Ｆには、圧力室Ｐが含まれる。圧力室Ｐは、その変形により圧力室Ｐ内のインクに圧力変動を付与する部分であり、個別流路Ｆの他の部分に比して幅が広くなって適宜な容積を有し、インクを一時的に貯留する。圧力室Ｐは、例えば、平面視円形又は角を丸めた矩形などであるが、特にこれらに限られない。このような平面視形状の圧力室Ｐの上面に沿って振動板及び圧電素子が位置する。圧電素子に対してインクに与える圧力変動パターンに応じた電圧パターンで電圧を印加して変形させることで、圧力室Ｐが変形する。 The individual flow path F includes a pressure chamber P. The pressure chamber P is a portion that applies pressure fluctuations to the ink in the pressure chamber P by its deformation, and has a wider width compared to other portions of the individual flow path F, giving it an appropriate volume and temporarily storing ink. The pressure chamber P is, for example, circular or rectangular with rounded corners in a plan view, but is not limited to these shapes. A vibration plate and piezoelectric element are located along the upper surface of the pressure chamber P, which has such a shape in a plan view. The pressure chamber P is deformed by applying a voltage to the piezoelectric element in a voltage pattern that corresponds to the pressure fluctuation pattern to be given to the ink, causing it to deform.
　ノズルＮは、特には限られないが、先端のインク射出口（ノズル開口）に向けて径が細くなるテーパー形状（円錐台形状）であってもよい。ノズル開口は、平面視（底面視）で直径Ｄ０の円形である。ノズルＮ内のノズル開口からノズル開口面に垂直な方向への距離をｘとしたときの当該ｘでのノズル径（直径）をＤ（ｘ）と表す。Ｄ（ｘ）は、Ｄ０以上であり、ここでは、ｘに依存して変化する一次関数となる。Ｄ０は、記録画像の解像度や吐出させるインク液滴量などに応じて定められる。本実施形態のインクジェットヘッド１が対象とするギャップを広く取った画像記録動作では、インク液滴量が少ないと、飛翔中に空気抵抗などを受けて大きく減速しやすくなる。したがって、ここでは、１画素辺りに１回のインク吐出、すなわち１ドット当たりで吐出される液滴量は、例えば、１０ｐＬ以上であることが好ましい。後述のマルチドロップ方式の場合には、ここでいう液滴量は、当該マルチドロップ一周期分の合計である。 Nozzle N is not particularly limited, but may be a tapered shape (frustum shape) that narrows toward the ink ejection port (nozzle opening) at the tip. The nozzle opening is a circle with a diameter D0 in a plan view (bottom view). When the distance from the nozzle opening in nozzle N in the direction perpendicular to the nozzle opening surface is x, the nozzle diameter (diameter) at that point x is expressed as D(x). D(x) is equal to or greater than D0, and is a linear function that varies depending on x. D0 is determined according to the resolution of the recorded image and the amount of ink droplets to be ejected. In the image recording operation with a wide gap that is the target of the inkjet head 1 of this embodiment, if the amount of ink droplets is small, they are likely to be significantly decelerated due to air resistance during flight. Therefore, here, it is preferable that the amount of ink ejected once per pixel, that is, the amount of droplets ejected per dot, is, for example, 10 pL or more. In the case of the multi-drop method described below, the amount of droplets referred to here is the total amount of droplets for one cycle of the multi-drop.
　これら以外の部分の個別流路Ｆは、基本的に一様な太さの角柱又は円柱形状である。ここでは、個別流路Ｆは、積層された基板内に延びており、概ね各基板の部分ごとに断面積、断面形状及び長さで表されるサイズが定まっている。例えば、ノズルＮはノズル基板１１に位置する。ノズル基板１１は、例えば、金属や樹脂などであるが、これに限られない。圧力室Ｐは、圧力室基板１４に位置する。 The individual flow paths F in the other parts are basically rectangular or cylindrical in shape and of uniform thickness. Here, the individual flow paths F extend within the stacked substrates, and the size, represented by the cross-sectional area, cross-sectional shape, and length, is generally fixed for each part of the substrate. For example, the nozzle N is located in the nozzle substrate 11. The nozzle substrate 11 is made of, for example, metal or resin, but is not limited to this. The pressure chamber P is located in the pressure chamber substrate 14.
　ノズル基板１１と圧力室基板１４との間には、流路基板１２や中間基板１３などが位置している。これらは、例えば、ガラス（二酸化ケイ素）基板及び／又はＳＵＳ、４２アロイなどの金属基板である。流路基板１２及び中間基板１３には、ノズルＮと圧力室Ｐとの間をつなぐ下流側個別流路Ｌが延びている。 Between the nozzle substrate 11 and the pressure chamber substrate 14 are the flow path substrate 12 and intermediate substrate 13. These are, for example, glass (silicon dioxide) substrates and/or metal substrates such as SUS and 42 alloy. A downstream individual flow path L that connects the nozzle N and the pressure chamber P extends through the flow path substrate 12 and intermediate substrate 13.
　圧力室基板１４の上側には、スペーサー基板１５が位置している。スペーサー基板１５は、空洞部分を有し、当該空洞部分が平面視位置で圧力室Ｐを内包している。スペーサー基板１５の圧力室Ｐとの境界には、振動板５１が位置している。振動板５１の上面側の上記空洞部分内には、電極に挟まれた圧電素子５２が位置する。圧電素子５２に電圧が印加されて変形すると、この変形に応じて振動板５１が変形して、圧力室Ｐの容積を変化させる。これにより、圧力室Ｐ内の印加に圧力変動が付与される。なお、振動板５１は、導電性の金属部材であって圧電素子５２を挟む一方の電極を兼用していてもよい。圧電素子５２は、特には限られないが、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）である。 A spacer substrate 15 is located above the pressure chamber substrate 14. The spacer substrate 15 has a hollow portion, which contains the pressure chamber P in a plan view. A vibration plate 51 is located at the boundary between the spacer substrate 15 and the pressure chamber P. A piezoelectric element 52 sandwiched between electrodes is located in the hollow portion on the upper surface side of the vibration plate 51. When a voltage is applied to the piezoelectric element 52 and it deforms, the vibration plate 51 deforms in response to this deformation, changing the volume of the pressure chamber P. This causes a pressure fluctuation to be applied to the pressure chamber P. The vibration plate 51 may be a conductive metal member and may also serve as one of the electrodes that sandwich the piezoelectric element 52. The piezoelectric element 52 is not particularly limited, but may be, for example, lead zirconate titanate (PZT).
　スペーサー基板１５の上側には、配線基板１６が位置している。圧電素子５２を挟む電極は、バンプなどを介して配線基板１６の配線に接続されている。配線基板１６は、上面で駆動基板に接続されて、当該駆動基板から圧電素子５２に対する印加電圧に係る駆動電圧信号が入力される。駆動基板は、特には限られないが、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などであってもよい。圧力室基板１４、スペーサー基板１５及び配線基板１６には、圧力室Ｐに連通する上流側個別流路Ｕが延びている。上流側個別流路Ｕは、配線基板１６の上面で、複数のノズルＮに対して供給されるインクを貯留、送出するマニホールドや共通インク流路などに接続している。上記基板間は、それぞれ接着剤などにより接合されていてもよい。 The wiring board 16 is located above the spacer substrate 15. The electrodes sandwiching the piezoelectric elements 52 are connected to the wiring of the wiring board 16 via bumps or the like. The wiring board 16 is connected to a drive board on its upper surface, and a drive voltage signal related to the voltage applied to the piezoelectric elements 52 is input from the drive board. The drive board is not particularly limited, and may be an FPC (Flexible Printed Circuits) or the like. Upstream individual flow paths U that communicate with the pressure chambers P extend through the pressure chamber substrate 14, the spacer substrate 15, and the wiring board 16. The upstream individual flow paths U are connected to a manifold or a common ink flow path that stores and delivers ink supplied to the multiple nozzles N on the upper surface of the wiring board 16. The above substrates may be joined together by adhesive or the like.
　個別流路Ｆの内部では、圧力室Ｐの変形によりインクに付与された圧力変動が伝わり、又反射して振動となる。これに応じてインクがノズルＮから突出、分離してインク液滴が吐出される。一方で、ノズルＮ内では、上記圧力変動に応じて、及びインク液滴の分離によるインクの減少や、これを補うインク供給などに応じて、インク液面位置が変化する。このインク液面位置（メニスカス）は、表面張力により適宜な位置と形状が維持される方向に力がかかる。 Inside the individual flow paths F, the pressure fluctuations applied to the ink due to the deformation of the pressure chambers P are transmitted and reflected as vibrations. In response to this, the ink protrudes from the nozzles N, separates, and ink droplets are ejected. Meanwhile, inside the nozzles N, the ink level position changes in response to the above pressure fluctuations, as well as the reduction in ink due to the separation of ink droplets and the supply of ink to compensate for this. Surface tension applies a force in a direction that maintains the appropriate position and shape of this ink level position (meniscus).
　図１Ｂに示すインク流路の等価回路では、振動のパラメーターが抵抗素子、容量性素子（キャパシター）及び誘導性素子（コイル）の電気素子の組み合わせで表される。上記のように、圧力室Ｐを挟んで、上流側個別流路Ｕ、下流側個別流路Ｌ及びノズルＮが直列につながっている。上流側個別流路Ｕ及び下流側個別流路Ｌは、それぞれ各基板内の流路ごとに更に細かく分割されて表されてもよい。等価回路全体としては、複数の抵抗素子の合成抵抗や複数の誘導性素子の合成イナータンスなどが求められればよい。 In the equivalent circuit of the ink flow path shown in Figure 1B, the vibration parameters are represented by a combination of electrical elements, namely, resistive elements, capacitive elements (capacitors), and inductive elements (coils). As described above, the upstream individual flow path U, downstream individual flow path L, and nozzle N are connected in series on either side of the pressure chamber P. The upstream individual flow path U and downstream individual flow path L may each be further divided and represented for each flow path within each substrate. For the equivalent circuit as a whole, it is sufficient to determine the combined resistance of multiple resistive elements and the combined inertance of multiple inductive elements, etc.
　この等価回路で表される振動特性のうち、インクの正常な吐出、特にサテライトの抑制には、ノズルＮにおけるインク液面（メニスカス）の振動が重要である。一度印加された圧力変動は、振動特性に応じてある期間減衰しながら残留する。減衰振動がインクを吐出した後に適度な大きさで残ることで、サテライトの発生が抑えられる。一方で、減衰振動が残り過ぎると、当該残りの振動が次の周期のインク吐出に係る振動に重畳されるので、継続的な吐出に悪影響が生じ得る。 Among the vibration characteristics represented by this equivalent circuit, the vibration of the ink liquid surface (meniscus) in nozzle N is important for normal ink ejection, particularly for suppressing satellites. Once applied, pressure fluctuations remain for a certain period of time while attenuating according to the vibration characteristics. If the damped vibration remains at an appropriate magnitude after ink is ejected, the occurrence of satellites is suppressed. On the other hand, if the damped vibration remains for too long, the remaining vibration will be superimposed on the vibration related to the next cycle of ink ejection, which can have a negative effect on continuous ejection.
　この液面振動に係る共振周波数などの振動特性は、個別流路Ｆの構造とインクの特性（粘性など）に応じた変数である。上記のように、液面（メニスカス）は、その形状及び位置がインクの表面張力により維持される。すなわち、インク吐出後の液面の復元力には、表面張力が影響する。したがって、吐出対象のインクの特性に応じて適切な振動特性を有する構造の個別流路Ｆを有するインクジェットヘッドにより、安定したインク吐出が可能となるといえる。 The vibration characteristics, such as the resonant frequency, associated with this liquid surface vibration are variables that depend on the structure of the individual flow paths F and the characteristics (such as viscosity) of the ink. As described above, the shape and position of the liquid surface (meniscus) are maintained by the surface tension of the ink. In other words, the surface tension affects the restoring force of the liquid surface after ink ejection. Therefore, it can be said that stable ink ejection is possible by using an inkjet head that has individual flow paths F with a structure that has appropriate vibration characteristics according to the characteristics of the ink to be ejected.
　振動（その減衰）に係るパラメーターとして、Ｑ値が知られている。Ｑ値は、系のエネルギーのうち振動１サイクルで失われるエネルギーが大きいほど小さくなる無次元量パラメーターである。Ｑ値が小さすぎると、エネルギーの損失が大きく、素早く振動が収束するだけではなく、本来のインクの吐出に係る圧力変動自体を抑制する。Ｑ値が大きすぎると、エネルギーの損失が小さく、一回の駆動パルスに対して振動が長く残留する。本開示では、上記液面振動に係るＱ値をリフィルＱ値とする。 The Q value is known as a parameter related to vibration (and its damping). The Q value is a dimensionless parameter that becomes smaller as the amount of energy lost in one cycle of vibration in the system increases. If the Q value is too small, the energy loss is large, and not only does the vibration converge quickly, but the pressure fluctuations actually related to the ejection of ink are suppressed. If the Q value is too large, the energy loss is small, and vibrations remain for a long time in response to one drive pulse. In this disclosure, the Q value related to the above-mentioned liquid surface vibration is referred to as the refill Q value.
　リフィルＱ値の値Ｑは、個別流路Ｆについて、以下のように求められる。
　Ｑ　＝　ω・Ｌｎ／Ｒｎ　…　（数式１）
　ここで、Ｌｎは、上記等価回路に含まれるｍ個のインダクターＬｍの合成イナータンスであり、すなわち、インダクターＬｍが直列の場合には、
　Ｌｎ＝Σ（ｊ＝１～ｍ）Ｌｊ　…　（数式２）
　であり、インダクターＬｍが並列の場合には、
　１／Ｌｎ＝Σ（ｊ＝１～ｍ）（１／Ｌｊ）　…　（数式３）
　である。
　Ｒｎは、等価回路に含まれるｋ個の抵抗Ｒｋの合成抵抗であり、すなわち、抵抗Ｒｋが直列の場合には、
　Ｒｎ＝Σ（ｊ＝１～ｋ）Ｒｊ　…　（数式４）
　であり、抵抗Ｒｋが並列の場合には、
　１／Ｒｎ＝Σ（ｊ＝１～ｋ）（１／Ｒｊ）　…　（数式５）
　である。
　Ｃｎはインク液面のコンプライアンスである。 The refill Q value Q for the individual flow path F is calculated as follows.
Q = ω · Ln / Rn ... (Formula 1)
Here, Ln is the composite inertance of the m inductors Lm included in the above equivalent circuit. In other words, when the inductors Lm are in series,
Ln=Σ (j=1 to m) Lj ... (Formula 2)
and when the inductor Lm is in parallel,
1/Ln=Σ (j=1 to m) (1/Lj) (Formula 3)
It is.
Rn is the combined resistance of k resistors Rk included in the equivalent circuit. In other words, when resistors Rk are in series,
Rn=Σ (j=1~k) Rj... (Formula 4)
and when resistor Rk is in parallel,
1/Rn=Σ (j=1~k) (1/Rj)... (Formula 5)
It is.
Cn is the compliance of the ink surface.
　角振動数ωは、ＲＬＣ直列回路で生じる減衰振動における値であり、以下のとおりである。
　ω＝２π／Ｔ＝（１／（Ｌｎ・Ｃｎ）－（Ｒｎ／（２Ｌｎ））２）１／２　…　（数式６）
　Ｔは、ノズルＮにおける液面（メニスカス）の振動周期であり、すなわち、ＲＬＣ直列回路における減衰振動の振動周期である。したがって、リフィルＱ値は、以下の通りとなる。
　Ｑ　＝　１／Ｒｎ・（Ｌｎ／Ｃｎ－（Ｒｎ／２）２）１／２　…　（数式７） The angular frequency ω is a value at which the damped oscillation occurs in the RLC series circuit, and is given by:
ω=2π/T=(1/(Ln·Cn)−(Rn/(2Ln)) 2 ) 1/2 … (Formula 6)
T is the oscillation period of the liquid surface (meniscus) at the nozzle N, that is, the oscillation period of the damped oscillation in the RLC series circuit. Therefore, the refill Q value is given by:
Q=1/Rn·(Ln/Cn−(Rn/2) 2 ) 1/2 … (Formula 7)
　上記のようにテーパー形状のノズルＮでは、液面の位置は、液滴の表面張力に起因する毛細管力を復元力として変化する。この場合のノズルＮ内でのインク液面に係るコンプライアンスＣｎは、Ｃｎ（ｘ）＝π・Ｄ（ｘ）４／（１２８・σ）の振動周期における平均により求められる。すなわち、コンプライアンスＣｎは、ｘ＝０のときの値Ｄ（０）＝Ｄ０の４乗に対して定数であるπ／（１２８・σ）を乗じて表される。σはインクの表面張力であり、インクに応じて定まる値である。ｘは、ノズルＮの開口端からの距離である。したがって、リフィルＱ値は、
　Ｑ　＝　１／Ｒｎ・（Ａ・Ｌｎ／Ｄ０４－Ｒｎ２／４）１／２　…　（数式８）
　となる。Ａは、上記定数の逆数であり、Ａ＝１２８・σ／πである。 In the tapered nozzle N as described above, the position of the liquid surface changes with the capillary force resulting from the surface tension of the droplets acting as a restoring force. In this case, the compliance Cn related to the ink liquid surface in the nozzle N is calculated by averaging the oscillation period of Cn(x)=π·D(x) 4 /(128·σ). In other words, the compliance Cn is expressed by multiplying the value D(0)=D0 to the fourth power when x=0 by a constant π/(128·σ). σ is the surface tension of the ink, and is a value determined according to the ink. x is the distance from the opening end of the nozzle N. Therefore, the refill Q value is
Q=1/Rn·(A·Ln/D0 4 −Rn 2 /4) 1/2 (Formula 8)
A is the reciprocal of the above constant, and A=128·σ/π.
　個別流路Ｆのある部分が円柱形状である場合、当該部分の抵抗値Ｒ及びイナータンスＬは、解析的に以下の通り求められる。
　Ｒ　＝　４・ρ・ｌ／（π・ｄ２）　…　（数式９）
　Ｌ　＝　１２８・η・ｌ／（π・ｄ４）　…　（数式１０）
　ηはインクの粘度、ρはインクの密度、ｄは円柱の半径、ｌは円柱の長さである。 When a certain portion of the individual flow path F has a cylindrical shape, the resistance value R and inertance L of that portion can be analytically determined as follows.
R = 4・ρ・l/(π・d 2 )... (Formula 9)
L = 128・η・l/(π・d 4 ) … (Formula 10)
is the viscosity of the ink, ρ is the density of the ink, d is the radius of the cylinder, and l is the length of the cylinder.
　また、個別流路Ｆのある部分が角柱形状である場合、当該部分の抵抗値Ｒ及びイナータンスＬは、解析的に以下の通り求められる。
　Ｒ　＝　８・η・（ａ＋ｂ）２・ｗ／（ａ３・ｂ３）　…　（数式１１）
　Ｌ　＝　ρ・ｗ／（ａ・ｂ）　…　（数式１２）
　ａ、ｂは角柱の流路断面の２辺の長さ、ｗは角柱の流路長である。 Furthermore, when a portion of the individual flow path F has a rectangular column shape, the resistance value R and inertance L of that portion can be analytically determined as follows.
R = 8・η・(a+b) 2・w/(a 3・b 3 ) … (Formula 11)
L = ρ・w/(a・b)… (Formula 12)
a and b are the lengths of two sides of the cross section of the passage of the rectangular prism, and w is the passage length of the rectangular prism.
　あるいは、個別流路Ｆのある部分がテーパー形状（円錐台）である場合、当該部分の抵抗値Ｒ及びイナータンスＬは、解析的に以下の通り求められる。
　Ｒ　＝　１２８・η／（３π）・（ｗ／（φ２－φ１）・（φ１－３－φ２－３））　…　（数式１３）
　Ｌ　＝　４・ρ／π・ｗ／（φ２－φ１）・（φ１－１－φ２－１）　…　（数式１４）
　φ１、φ２は、それぞれ円錐台の底面直径及び上面直径である。 Alternatively, when a certain portion of the individual flow path F has a tapered shape (a truncated cone), the resistance value R and inertance L of that portion can be analytically determined as follows.
R = 128・η/(3π)・(w/(φ2−φ1)・(φ1 −3 −φ2 −3 )) … (Formula 13)
L = 4・ρ/π・w/(φ2−φ1)・(φ1 −1 −φ2 −1 ) … (Formula 14)
φ1 and φ2 are the bottom and top diameters of the truncated cone, respectively.
　圧力室Ｐのように形状が複雑な部分の抵抗値Ｒ及びイナータンスＬは、数値シミュレーションを用いて得ることができる。これらここでは直列に並んでいる各部の抵抗値Ｒ及びイナータンスＬを合成して、個別流路Ｆの合成抵抗Ｒｎ及び合成イナータンスＬｎが得られる。以上の通り、個別流路Ｆの形状に係るパラメーター（ａ、ｂ、ｗ、φ１、φ２、Ｄ０）と、インクの特性に係るパラメーター（σ、η、ρ）とにより、個別流路ＦのリフィルＱ値が得られる。
　なお、上記の他、インク流路の折れ曲がり部分などでも流路抵抗などが生じ得るが、一般的な個別流路Ｆでは上記に比して小さいので、ここでは考慮しない。しかしながら、このような流路抵抗を考慮してリフィルＱ値を得ることも可能である。 The resistance value R and inertance L of a part with a complex shape such as the pressure chamber P can be obtained by using a numerical simulation. The resistance values R and inertance L of each part arranged in series here are combined to obtain the combined resistance Rn and combined inertance Ln of the individual flow path F. As described above, the refill Q value of the individual flow path F is obtained from the parameters (a, b, w, φ1, φ2, D0) related to the shape of the individual flow path F and the parameters (σ, η, ρ) related to the ink characteristics.
In addition to the above, flow path resistance may occur at bent portions of the ink flow path, but this is not taken into consideration here since it is smaller than the above in a typical individual flow path F. However, it is also possible to obtain the refill Q value by taking such flow path resistance into consideration.
　インクの種別、すなわち特性は、インクジェットヘッドとは独立に定められ得る。しかしながら、多くのインクジェットヘッド、特に工業用のインクジェットヘッドでは、利用される対応インクが概ね定められている。したがって、当該対応インクの特性が考慮されればよい。 The type of ink, i.e., the characteristics, can be determined independently of the inkjet head. However, for many inkjet heads, particularly industrial inkjet heads, the compatible inks used are generally determined. Therefore, it is sufficient to take into account the characteristics of the compatible ink.
　インクジェットヘッドの上記リフィルＱ値を変更しながらインクを吐出させてその吐出特性を調べることで、適切なリフィルＱ値の範囲が特定される。 The appropriate range of refill Q values can be identified by ejecting ink while changing the refill Q value of the inkjet head and examining the ejection characteristics.
　図２Ａ及び図２Ｂは、インクを吐出するための駆動動作について説明する図である。
　図２Ａには、駆動信号の流れを示す。インクジェットヘッド１を有するインクジェット記録装置では、ヘッド駆動制御部４の信号制御部４１の制御に基づいて、ヘッド駆動部５が圧電素子５２を変形させる動作を行う。信号制御部４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサーを有し、画像記録動作に係る制御動作を行う。信号制御部４１は、インクジェット記録装置の汎用ＣＰＵであってもよいし、これとは別の専用ＣＰＵなどであってもよい。この場合には、信号制御部４１は、駆動基板上に駆動回路５０とまとめて位置していてもよい。 2A and 2B are diagrams for explaining a driving operation for ejecting ink.
2A shows the flow of the drive signal. In an inkjet recording device having an inkjet head 1, the head drive unit 5 performs an operation of deforming the piezoelectric element 52 based on the control of the signal control unit 41 of the head drive control unit 4. The signal control unit 41 has a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and performs control operations related to the image recording operation. The signal control unit 41 may be a general-purpose CPU of the inkjet recording device, or may be a separate dedicated CPU. In this case, the signal control unit 41 may be located together with the drive circuit 50 on the drive board.
　ヘッド駆動部５は、駆動基板上の駆動回路５０と、圧電素子５２とを含む。駆動回路５０が圧電素子５２へ駆動電圧信号を適切な波形（駆動波形）で出力することで、インクを吐出させるための圧力変動をインクに生じさせるように圧電素子５２が変形する。 The head drive unit 5 includes a drive circuit 50 on a drive board and a piezoelectric element 52. The drive circuit 50 outputs a drive voltage signal with an appropriate waveform (drive waveform) to the piezoelectric element 52, which causes the piezoelectric element 52 to deform so as to generate pressure fluctuations in the ink to eject the ink.
　駆動回路５０は、信号生成部５３を有する。信号生成部５３は、信号制御部４１の制御に基づいて、デジタル波形を適宜なアナログ波形に変換し、電力（電圧及び電流）増幅して出力する。出力された駆動電圧信号は、画像データに基づいてインクを吐出させるノズルＮに対応する圧電素子５２に対して選択的に出力される。 The drive circuit 50 has a signal generation unit 53. Based on the control of the signal control unit 41, the signal generation unit 53 converts the digital waveform into an appropriate analog waveform, amplifies the power (voltage and current), and outputs it. The output drive voltage signal is selectively output to a piezoelectric element 52 corresponding to the nozzle N that ejects ink based on image data.
　図２Ｂは、駆動波形の例を示す図である。
　本実施形態のインク吐出に係る圧電素子５２の駆動方法では、インクの吐出には、ワンドロップ方式と、マルチドロップ方式とがある。ワンドロップ方式では、一回の駆動パルスで１発の液滴を吐出させる。マルチドロップ方式では、複数回の駆動パルスにより各々ノズルＮから吐出される複数の液滴を合一させて同一画素位置に着弾させる駆動波形が用いられる。インクジェットヘッド１は、どちらの方式でも利用可能であってもよいし、主にいずれか一方での利用に特化していてもよい。ここでは、マルチドロップ方式の駆動波形について説明する。 FIG. 2B is a diagram showing an example of a driving waveform.
In the driving method of the piezoelectric element 52 for ink ejection in this embodiment, there are a one-drop method and a multi-drop method for ejecting ink. In the one-drop method, one droplet is ejected with one drive pulse. In the multi-drop method, a drive waveform is used that combines multiple droplets ejected from each nozzle N by multiple drive pulses and causes them to land on the same pixel position. The inkjet head 1 may be usable with either method, or may be specialized for use mainly in one of the methods. Here, the drive waveform of the multi-drop method will be described.
　例えば、一画素（ドット）当たり３回の駆動パルスがＡＬ（Acoustic Length）の２倍の間隔で出力される。ＡＬは、圧力室Ｐ内のインクに生じる圧力振動の共振周期（音響的共振周期）の半分である。共振周期に同期して３回の駆動パルスが出力されることで、それぞれのインクの液面振動を利用して効率的にインクが吐出される。共振周期は、インクジェットヘッドに要求されるインク吐出周波数などに応じて定められる。具体的な共振周波数は、例えば、１０－２５０μｓなど、現在一般的な範囲では、７０μｓ以下などである。実際には、駆動パルスの立ち上がりの間隔、すなわち隣り合う駆動パルスの立ち上がり開始タイミングの間の時間は、２ＡＬから多少ずれがあってもよい。例えば、この間隔は、１．８ＡＬ以上２．３ＡＬ以下程度とされる。 For example, three drive pulses are output per pixel (dot) at intervals twice the AL (Acoustic Length). AL is half the resonance period (acoustic resonance period) of the pressure vibrations occurring in the ink in the pressure chamber P. By outputting three drive pulses in synchronization with the resonance period, ink is ejected efficiently by utilizing the vibrations of the liquid surface of each ink. The resonance period is determined according to the ink ejection frequency required for the inkjet head. A specific resonance frequency is, for example, 10-250 μs, and in the currently common range, 70 μs or less. In reality, the interval between the rising edges of the drive pulses, i.e., the time between the start timing of the rising edges of adjacent drive pulses, may deviate slightly from 2 AL. For example, this interval is set to be approximately 1.8 AL or more and 2.3 AL or less.
　一方で、各駆動パルスの幅、すなわち電圧の立ち上がり開始タイミングから駆動電圧の終了タイミングまでの時間は、１．２ＡＬであり、ＡＬよりも若干長い。これにより、先行する駆動パルスによる液面の振動が大きく残り過ぎるのを抑制する。ただし、駆動パルスの幅が１．０ＡＬから大きくずれると、適切にインクに圧力変動が付与されなくなる。したがって、駆動パルスの幅は、０．８ＡＬ以上１．３以下程度の範囲が好ましい。駆動パルスは、例えば、それぞれ矩形波であるが、台形波であってもよい。台形波の場合には、電圧の変化期間と一定の駆動電圧の期間との比は、適宜定められてよい。 On the other hand, the width of each drive pulse, i.e., the time from when the voltage starts to rise to when the drive voltage ends, is 1.2 AL, which is slightly longer than AL. This prevents the vibration of the liquid surface caused by the preceding drive pulse from remaining too large. However, if the width of the drive pulse deviates significantly from 1.0 AL, pressure fluctuations will not be applied appropriately to the ink. Therefore, it is preferable that the width of the drive pulse is in the range of 0.8 AL or more and 1.3 or less. The drive pulses are, for example, rectangular waves, but may also be trapezoidal waves. In the case of trapezoidal waves, the ratio between the period of voltage change and the period of constant drive voltage may be determined appropriately.
　これら３回の駆動パルスのうち、３回目のパルスの電圧振幅Ｖ１は、１、２回目のパルスの電圧振幅Ｖ２より大きい。これにより、最後に吐出されるインク液滴が確実に先行するインク液滴に追いついて合一化される。電圧振幅Ｖ１、Ｖ２の絶対値は、インク吐出に異常が生じない範囲で大きい、すなわち、液滴速度が大きくなる方が好ましい。 Of these three drive pulses, the voltage amplitude V1 of the third pulse is greater than the voltage amplitude V2 of the first and second pulses. This ensures that the last ink droplet ejected catches up with the preceding ink droplet and merges into one. The absolute values of the voltage amplitudes V1 and V2 are preferably large within a range that does not cause abnormalities in the ink ejection, i.e., it is preferable for the droplet speed to be high.
　このような駆動パルスにより、サテライトが抑制されてインクが安定吐出される。しかしながら、どの程度サテライトの画質への影響が抑制されるのかは、最終的には、インクジェットヘッド１の構造及びインクの特性などに依存する。実際にどの程度画質の低下の少ない好ましいインク吐出がなされているかは、当該インク吐出によって形成される画像の画質により判断が可能である。 Such driving pulses suppress satellites and allow stable ejection of ink. However, the extent to which the effect of satellites on image quality is suppressed ultimately depends on the structure of the inkjet head 1 and the characteristics of the ink. The degree to which desirable ink ejection with minimal degradation in image quality is actually achieved can be determined by the image quality of the image formed by the ink ejection.
　図３Ａ～図３Ｃは、画質判定について説明する図である。
　図３Ａ及び図３Ｂは、画質判定に用いられる形成対象画像の例である。図３Ａは、一次元バーコード（コード１）を示し、図３Ｂは、二次元コード（コード２）を示している。これらは、正確に表示されていないと、その読み取りに問題を生じ得ることから、評価基準が定められている。一次元バーコードに関する品質評価基準は、ＩＳＯ１５４１６（ＪＩＳ　Ｘ　０５２０）で規定されている。二次元コードに関する品質評価基準は、ＩＳＯ１５４１５（ＪＩＳ　Ｘ　０５２１）で規定されている。 3A to 3C are diagrams for explaining image quality determination.
3A and 3B are examples of images to be formed that are used for image quality assessment. FIG. 3A shows a one-dimensional barcode (Code 1), and FIG. 3B shows a two-dimensional code (Code 2). If these are not displayed accurately, problems may occur in reading them, and therefore evaluation standards have been established. The quality evaluation standards for one-dimensional barcodes are stipulated in ISO 15416 (JIS X 0520). The quality evaluation standards for two-dimensional codes are stipulated in ISO 15415 (JIS X 0521).
　図３Ｃには、ＩＳＯ１５４１５の内容の一部を示す。検査内容には、白セルと黒セルのコントラスト、偏り、ファインダーパターン、クワイエットゾーン、アライメントパターンやタイミングパターンなど、白セル及び黒セルの位置がそれぞれ固定されている範囲でのエラーの割合、読み取り異常、二次元コード自体の歪み量、各セルのサイズなどのばらつき（比均一性）、及びシミや欠損部分などの読み取りの際に利用される誤り訂正符号（データ修復符号）の利用率などが含まれる。各項目は、０．０～４．０の数値（２０１６年改訂版）、又はＡ－Ｄ、Ｆのアルファベットによる５段階（２０００年版）での評価がなされる。総合判定は、各項目の評価のうち最低評価の段階とされる。 Figure 3C shows part of the contents of ISO15415. The inspection contents include the contrast between white and black cells, bias, finder pattern, quiet zone, alignment pattern, timing pattern, etc., the percentage of errors within the range where the positions of white and black cells are fixed, reading abnormalities, the amount of distortion of the 2D code itself, the variation in the size of each cell (relative uniformity), and the utilization rate of error correction codes (data recovery codes) used when reading stains and missing parts. Each item is evaluated using a numerical value of 0.0 to 4.0 (2016 revised version) or a five-level alphabetical scale of A-D and F (2000 version). The overall evaluation is determined by the lowest evaluation level among the evaluations of each item.
　図４は、上記コード１及びコード２の検査規格に従った検査を行った各リフィルＱ値に対応する等価回路の合成イナータンスＬｎ、合成抵抗Ｒｎ及びコンプライアンスＣｎを示す図表である。リフィルＱ値は、それぞれ上記（数式８）などに基づいて求められる。リフィルＱ値を上げるためには、例えば、上記のように合成抵抗Ｒｎを低下又は合成イナータンスＬｎを上昇させるように個別流路Ｆの形状を変更すればよい。 FIG. 4 is a diagram showing the composite inertance Ln, composite resistance Rn, and compliance Cn of the equivalent circuit corresponding to each refill Q value tested according to the test standards of Code 1 and Code 2 above. The refill Q value can be calculated based on the above (Equation 8) or the like. To increase the refill Q value, for example, the shape of the individual flow path F can be changed so as to decrease the composite resistance Rn or increase the composite inertance Ln as described above.
　図５Ａは、上記コード１の検査規格に従った検査の結果を示す図表である。図５Ｂは、コード２の検査規格に従った検査の結果を示す図表である。これらの検査結果は、リフィルＱ値に関係する上記構造パラメーターの異なるインクジェットヘッドでそれぞれインク吐出面からインク着弾面（画像記録面）までの距離を変化させながら各々行って得ている。この距離、すなわちヘッド／メディアギャップを、以下ではギャップと記載する。ここでは、単純化のため、総合評価がＣ以上であればＯＫとしている。総合評価がＤ以下であっても、一概に画質がＮＧとは言い切れないが、安定して適正な品質の画像（画質）を得るには、総合評価がＣ以上であることが好ましい。 Fig. 5A is a chart showing the results of an inspection according to the inspection standard of Code 1. Fig. 5B is a chart showing the results of an inspection according to the inspection standard of Code 2. These inspection results were obtained by varying the distance from the ink ejection surface to the ink landing surface (image recording surface) for each inkjet head with different structural parameters related to the refill Q value. This distance, i.e., the head/media gap, will be referred to as the gap below. For simplicity, an overall rating of C or higher is considered to be OK. Even if the overall rating is D or lower, it cannot be said that the image quality is necessarily NG, but in order to obtain images (image quality) of consistent and appropriate quality, it is preferable for the overall rating to be C or higher.
　この検査で画像の記録に用いられたインクは、粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、密度（液体密度）が１０８０ｋｇ／ｍ３、インク中の音速が１５２１ｍ／ｓ、表面張力が４２ｍＮ／ｍである。記録されたコード１及びコード２は、キーエンス（登録商標）のコードリーダー「ＳＲ－１０００」により読み取られた。当該コードリーダーは、上記総合評価を出力する。 The ink used to record the image in this test has a viscosity of 5.7 mPa·s, a density (liquid density) of 1080 kg/m 3 , a sound velocity in the ink of 1521 m/s, and a surface tension of 42 mN/m. The recorded Code 1 and Code 2 were read by a Keyence (registered trademark) code reader "SR-1000". The code reader outputs the above overall evaluation.
　コード１、コード２のいずれも、リフィルＱ値が１．０５では、適正な品質での画像は記録されなかった。ギャップが５ｍｍでは、リフィルＱ値が１．１７で適正な品質の画像が得られた。リフィルＱ値が１．８５以上になると、ギャップが１０ｍｍ、１５ｍｍであっても適正な品質の画像が得られた。 For both Code 1 and Code 2, when the refill Q value was 1.05, images of adequate quality were not recorded. When the gap was 5 mm, images of adequate quality were obtained at a refill Q value of 1.17. When the refill Q value was 1.85 or higher, images of adequate quality were obtained even when the gap was 10 mm or 15 mm.
　一方、リフィルＱ値が２．４４の場合には、ギャップが１５ｍｍにおいて適正な品質が得られなかった。リフィルＱ値が２．３２以下であれば、ギャップ１５ｍｍであっても適正な品質の画像が得られた。すなわち、サテライトに係る画質の低下の観点からは、リフィルＱ値が１．１７以上であることが好ましく、リフィルＱ値が１．８５以上であることがより好ましい。これに加えて、リフィルＱ値が２．３２以下であることが更に好ましい。 On the other hand, when the refill Q value was 2.44, appropriate quality was not obtained at a gap of 15 mm. When the refill Q value was 2.32 or less, images of appropriate quality were obtained even with a gap of 15 mm. In other words, from the viewpoint of image quality degradation due to satellites, it is preferable that the refill Q value be 1.17 or more, and it is even more preferable that the refill Q value be 1.85 or more. In addition, it is even more preferable that the refill Q value be 2.32 or less.
　図６は、リフィルＱ値と、上記マルチドロップ方式でのインク吐出により安定に吐出可能な最大の液滴速度との関係を示す図である。 Figure 6 shows the relationship between the refill Q value and the maximum droplet speed that can be stably ejected using the multi-drop method.
　ここで示される安定して吐出可能な最大の液滴速度は、インク吐出面から０．５ｍｍの位置における速度である。最大の液滴速度は、リフィルＱ値に対して正の相関があることが分かる。リフィルＱ値が１．３１以上では、最大の液滴速度が５ｍ／ｓ以上であるのに対し、１．３１未満の点では、最大の液滴速度が５ｍ／ｓ以下となり、実用上不足気味となる。すなわち、マルチドロップ方式でリフィルＱ値が低いと、駆動パルス間の間隔が短くＡＬが小さい高速射出においてインクのノズルＮへの補給が追い付かないと考えられる。その結果、吐出が不安定になり得る。したがって、特にマルチドロップ方式の場合には、上記のリフィルＱ値の範囲に加えて、リフィルＱ値が１．３１以上である条件が追加されるのが好ましい。マルチドロップ方式に応じた周波数でインクを吐出する場合にも同様に、リフィルＱ値が１．３１以上であることが好ましい。特に、高速吐出の場合には、ギャップ５ｍｍの地点で７ｍ／ｓ以上の液滴速度が得られることが好ましい。したがって、このようなインクジェットヘッド１は、リフィルＱ値が１．３８以上であることがより好ましい。 The maximum droplet velocity that can be stably ejected shown here is the velocity at a position 0.5 mm from the ink ejection surface. It can be seen that the maximum droplet velocity has a positive correlation with the refill Q value. When the refill Q value is 1.31 or more, the maximum droplet velocity is 5 m/s or more, whereas when the refill Q value is less than 1.31, the maximum droplet velocity is 5 m/s or less, which is insufficient for practical use. In other words, if the refill Q value is low in the multi-drop method, it is thought that the supply of ink to the nozzle N cannot keep up with the high-speed ejection in which the interval between drive pulses is short and the AL is small. As a result, ejection may become unstable. Therefore, in the case of the multi-drop method in particular, in addition to the above-mentioned range of refill Q values, it is preferable to add the condition that the refill Q value is 1.31 or more. Similarly, when ejecting ink at a frequency corresponding to the multi-drop method, it is preferable that the refill Q value is 1.31 or more. In particular, in the case of high-speed ejection, it is preferable to obtain a droplet velocity of 7 m/s or more at a point with a gap of 5 mm. Therefore, it is more preferable for such an inkjet head 1 to have a refill Q value of 1.38 or more.
　一方、ワンドロップ方式でのインク吐出でも、高周波数でのインク吐出の場合には、駆動パルスの間隔が狭くなる。その結果、先のインク吐出時の液面振動の残響が残って次のインク吐出に影響を及ぼす場合がある。したがって、インクの吐出方式によらず、液滴速度が適切に得られる上記リフィルＱ値を有するインクジェットヘッド１であることがより好ましい。 On the other hand, even when ink is ejected using the one-drop method, the interval between drive pulses becomes narrower when ejecting ink at high frequencies. As a result, reverberations from the liquid surface vibrations of the previous ink ejection may remain and affect the next ink ejection. Therefore, it is more preferable for the inkjet head 1 to have the above refill Q value that allows an appropriate droplet speed to be obtained regardless of the ink ejection method.
　図７は、２回のインク吐出のうち１回目のインク吐出によるメニスカスの残響振動が２回目のインク吐出に係る液滴速度に及ぼす影響を示す図である。２回のインク吐出に係る駆動周期に対して、１回目のインクの液滴速度に対する２回目のインクの液滴速度の差が示されている。各線は、それぞれ異なる６種類のリフィルＱ値に対応している。駆動周期は、ＡＬを基準にして示している。 Fig. 7 shows the effect of reverberation vibration of the meniscus caused by the first of two ink ejections on the droplet velocity of the second ink ejection. The difference in the ink droplet velocity of the second ink ejection relative to the ink droplet velocity of the first ink ejection is shown for the drive cycles for the two ink ejections. Each line corresponds to six different refill Q values. The drive cycle is shown based on the AL.
　リフィルＱ値が大きくなるほど、インク吐出液滴速度の差が大きくなりやすく、かつ駆動周期がその影響が後に残りやすい傾向がみられる。リフィルＱ値が２．１２以下であれば、差が１ｍ／ｓ以下程度で収まる。上記のように、液滴速度が５ｍ／ｓ程度又はそれ以上とされるので、１ｍ／ｓの差は、液滴速度の２０％以下となる。ギャップの大きさや記録媒体の搬送速度などにも依存するが、この程度の液滴速度のずれであれば、画質に対する影響を許容可能な場合が想定され得る。したがって、上記のリフィルＱ値の範囲に加えて、リフィルＱ値が２．１２以下であることがより好ましい。 The larger the refill Q value, the greater the difference in ink ejection droplet speed, and the more likely the effects of the drive cycle will remain. If the refill Q value is 2.12 or less, the difference will be kept to about 1 m/s or less. As mentioned above, the droplet speed is set to about 5 m/s or more, so a difference of 1 m/s will be 20% or less of the droplet speed. Although it depends on factors such as the size of the gap and the transport speed of the recording medium, it is possible to imagine cases where the effect on image quality is tolerable for droplet speed deviations of this magnitude. Therefore, in addition to the above range of refill Q values, it is more preferable for the refill Q value to be 2.12 or less.
　図８は、インク吐出に係る駆動電圧波形の他の例を示す図である。
　インクジェットヘッド１の構造にかかわらず、インク吐出波形、特にマルチドロップ方式では、サテライトが生じにくく、かつ安定してインクを継続吐出可能な駆動電圧波形が用いられることが好ましい。この他の例の駆動電圧波形では、図２Ｂに示した最後のパルス波形の更に後ろに、通常の間隔の２倍である４．０ＡＬの間隔で、最後のパルス波形の電圧振幅Ｖ１よりも更に大きい電圧振幅Ｖ３のパルス波形が追加される。この場合、最後に追加されたパルス波形の幅（パルス長）が１．０ＡＬとなっている。また、最後のパルス波形ではなくなった電圧振幅Ｖ１のパルス波形のパルス長は、その前のパルス波形のパルス長と同じ１．３ＡＬとされている。このような駆動電圧波形によれば、マルチドロップ方式において、より安定したインク吐出を継続的に行うことができる。 FIG. 8 is a diagram showing another example of the driving voltage waveform related to ink ejection.
Regardless of the structure of the inkjet head 1, it is preferable to use a driving voltage waveform that is less likely to produce satellites and can stably and continuously eject ink in the multi-drop method. In this other example of the driving voltage waveform, a pulse waveform with a voltage amplitude V3 larger than the voltage amplitude V1 of the last pulse waveform is added after the last pulse waveform shown in FIG. 2B at an interval of 4.0 AL, which is twice the normal interval. In this case, the width (pulse length) of the last added pulse waveform is 1.0 AL. In addition, the pulse length of the pulse waveform with the voltage amplitude V1 that is no longer the last pulse waveform is 1.3 AL, which is the same as the pulse length of the previous pulse waveform. With such a driving voltage waveform, more stable ink ejection can be continuously performed in the multi-drop method.
　図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂは、インク流路の他の例を説明する図である。
　図９Ａに示すように、具体的なインク流路の構造は、上記実施形態に示された構造以外であってもよい。このインクジェットヘッド１ａでは、個別流路Ｆａは、ノズル基板１１ａと圧力室基板１４ａの間の流路基板１２ａに共通インク流路Ｓｃが位置している。 9A, 9B, 10A, 10B, 11A and 11B are diagrams for explaining other examples of ink flow paths.
9A, the specific structure of the ink flow path may be other than that shown in the above embodiment. In this inkjet head 1a, the individual flow paths Fa are each formed in a common ink flow path Sc located in a flow path substrate 12a between a nozzle substrate 11a and a pressure chamber substrate 14a.
　共通インク流路Ｓｃから分離した上流側個別流路Ｕを介してインクが圧力室Ｐへ流入する。圧力変動を付与されたインクは、下流側個別流路Ｌを介してノズルＮから吐出される。図９Ｂは、このインク流路の等価回路を示す図である。流側個別流路Ｕ、圧力室Ｐ、下流側個別流路Ｌ及びノズルＮの各構造部分に対して対応する抵抗値ＲやイナータンスＬなどが適用される。構造が異なっていても、これらが合成されることで、上記と同様にリフィルＱ値が求められる。 Ink flows into the pressure chamber P through an upstream individual flow path U separated from the common ink flow path Sc. The ink subjected to pressure fluctuations is ejected from the nozzle N through the downstream individual flow path L. Figure 9B is a diagram showing an equivalent circuit of this ink flow path. Corresponding resistance values R and inertance L are applied to each structural part of the upstream individual flow path U, pressure chamber P, downstream individual flow path L, and nozzle N. Even if the structures are different, by combining these, the refill Q value can be found in the same manner as above.
　あるいは、図１０Ａに示すように、インクジェットヘッド１ｂは、せん断モードで変形する圧電素子５２により圧力変化が付与される構造であってもよい。個別流路Ｆｂに流入したインクは、上流側個別流路Ｕ、圧力室基板１４ｂの圧力室Ｐ、及び中間基板１３ｂの下流側個別流路Ｌを通ってノズルＮへ供給される。圧電素子は、圧力室Ｐの側面に位置する。圧電素子の個別供給流路Ｓに沿った方向への変形であるせん断モードでの変形により、圧力室基板１４ｂにおいて個別流路Ｆｂ内のインクに圧力変動が付与される。このように、圧電素子５２の変形モードが異なるインクジェットヘッド１ａであっても、図１０Ｂに示した各構造部分のパラメーターに応じてリフィルＱ値が求められ得る。 Alternatively, as shown in FIG. 10A, the inkjet head 1b may have a structure in which a pressure change is applied by a piezoelectric element 52 that deforms in shear mode. Ink that flows into the individual flow path Fb is supplied to the nozzle N through the upstream individual flow path U, the pressure chamber P of the pressure chamber substrate 14b, and the downstream individual flow path L of the intermediate substrate 13b. The piezoelectric element is located on the side of the pressure chamber P. A pressure change is applied to the ink in the individual flow path Fb in the pressure chamber substrate 14b by deformation in shear mode, which is deformation of the piezoelectric element in a direction along the individual supply flow path S. In this way, even if the inkjet head 1a has a different deformation mode of the piezoelectric element 52, the refill Q value can be found according to the parameters of each structural part shown in FIG. 10B.
　図１１Ａには、他の例のインクジェットヘッド１ｃのインク流路を示す。共通インク流路Ｓｃから上流側個別流路Ｕに流入したインクは、圧力室基板１４ｃの圧力室Ｐ及び中間基板１３ｃの下流側個別流路Ｌを経てノズル基板１１ｃのノズルＮから吐出される。これに加えて、インクは、流路基板１２ｃ及び中間基板１３ｃにおいて個別排出流路Ｅ１、Ｅ２に分離してもよい。共通排出流路Ｅｃ１、Ｅｃ２を経たインクは、インクタンクに戻されればよい。このような循環流路を有するインクジェットヘッド１ｃでは、インクが上流側個別流路Ｕ、圧力室Ｐ及び下流側個別流路Ｌを含む個別供給流路Ｓ内などで淀むことによる成分の分離や、混入した気泡や塵などの速やかな排出が可能となる。したがって、インクジェットヘッド１ｃは、より安定した画像の記録動作を行うことができる。 FIG. 11A shows the ink flow path of another example of an inkjet head 1c. The ink that flows from the common ink flow path Sc into the upstream individual flow path U passes through the pressure chamber P of the pressure chamber substrate 14c and the downstream individual flow path L of the intermediate substrate 13c, and is ejected from the nozzle N of the nozzle substrate 11c. In addition, the ink may be separated into individual discharge flow paths E1, E2 in the flow path substrate 12c and the intermediate substrate 13c. The ink that passes through the common discharge flow paths Ec1, Ec2 may be returned to the ink tank. In the inkjet head 1c having such a circulation flow path, the components of the ink can be separated due to stagnation in the individual supply flow paths S including the upstream individual flow path U, the pressure chamber P, and the downstream individual flow path L, and mixed air bubbles and dust can be quickly discharged. Therefore, the inkjet head 1c can perform a more stable image recording operation.
　このようなインクジェットヘッド１ｃにおいても、各ノズルＮに対応したインクの個別流路Ｆｃに含まれる個別供給流路Ｓ、及び個別排出流路Ｅ１、Ｅ２、並びにノズルＮに対応する上記等価回路が考慮され得る。図１１Ｂに示すように、この場合、個別流路Ｆｃにおいて個別供給流路Ｓに対して個別排出流路Ｅ１、Ｅ２が並列に位置する。この回路構成の抵抗素子、キャパシター及び誘導性素子の各パラメーター並びにインクの特性を用いて、リフィルＱ値が求められる。
　なお、個別排出流路Ｅ１、Ｅ２及び共通排出流路Ｅｃ１、Ｅｃ２は、せん断モードで変形してインクに圧力変動を付与する個別流路Ｆｃへの適用に限られない。これらは、上記のたわみモード変形によりインクに圧力変動を付与する個別流路Ｆ、Ｆａなどに適用されてもよい。 In this inkjet head 1c as well, the individual supply flow paths S and individual discharge flow paths E1, E2 included in the individual flow paths Fc of ink corresponding to each nozzle N, and the above-mentioned equivalent circuit corresponding to the nozzle N can be taken into consideration. As shown in Fig. 11B, in this case, the individual discharge flow paths E1, E2 are located in parallel to the individual supply flow path S in the individual flow path Fc. The refill Q value can be found using the parameters of the resistive elements, capacitors, and inductive elements of this circuit configuration as well as the characteristics of the ink.
The individual discharge channels E1, E2 and the common discharge channels Ec1, Ec2 are not limited to being applied to the individual channels Fc that deform in a shear mode to impart pressure fluctuations to ink, but may be applied to the individual channels F, Fa that impart pressure fluctuations to ink by the above-mentioned flexure mode deformation.
　以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド１は、液体（インク）を通し、インクを貯留して圧力変動を付与する圧力室Ｐを有する個別流路Ｆと、個別流路Ｆに連通し、圧力変動が付与されたインクの液滴を吐出するノズルＮと、を備える。インクジェットヘッド１は、ノズルＮにおける液面の振動に係るリフィルＱ値が、液体の粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、液体密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、液体中の音速が１５２１ｍ／ｓ、表面張力が４２ｍＮ／ｍである場合に１．１７以上となる構造を有する。
　このような構造を有するインクジェットヘッド１であれば、ノズル開口と記録媒体との間を従来の１ｍｍ程度よりも広く、５ｍｍ程度まで広げてもサテライトによる画質の影響を低減させながらインクを吐出させることができる。これにより、インクジェットヘッド１は、記録する画像の画質の低下を抑えることができる。よって、このインクジェットヘッド１は、従来よりも柔軟に、種々の画像記録動作に用いることができる。
　なお、上記のように、このインクジェットヘッド１の構造は、基準となる液体の特性に基づいて定められている。したがって、液体の特性が異なると、実際のリフィルＱ値も変化する。しかしながら、本開示のインクジェットヘッド１を用いることで、一般的に使用されるインクの範囲においては、ノズル開口と記録媒体との間を広げつつ、サテライトの画質への影響を低減させる効果を多少なりとも得ることができる。 As described above, the inkjet head 1 of this embodiment includes an individual flow path F having a pressure chamber P that allows a liquid (ink) to pass and stores the ink to impart pressure fluctuation, and a nozzle N that communicates with the individual flow path F and ejects droplets of the ink to which the pressure fluctuation has been imparted. The inkjet head 1 has a structure in which the refill Q value associated with the vibration of the liquid surface in the nozzle N is 1.17 or more when the liquid viscosity is 5.7 mPa·s, the liquid density is 1080 kg/m 3 , the sound speed in the liquid is 1521 m/s, and the surface tension is 42 mN/m.
With the inkjet head 1 having such a structure, ink can be ejected while reducing the effect of satellites on image quality even when the distance between the nozzle opening and the recording medium is increased to about 5 mm, which is wider than the conventional distance of about 1 mm. This allows the inkjet head 1 to suppress deterioration in image quality of the recorded image. Therefore, the inkjet head 1 can be used more flexibly for various image recording operations than before.
As described above, the structure of the inkjet head 1 is determined based on the characteristics of the reference liquid. Therefore, if the characteristics of the liquid differ, the actual refill Q value also changes. However, by using the inkjet head 1 of the present disclosure, it is possible to obtain, to some extent, the effect of reducing the influence of satellites on image quality while widening the gap between the nozzle opening and the recording medium within the range of commonly used inks.
　また、より好ましくは、リフィルＱ値が１．３８以上であるとよい。リフィルＱ値をこの程度まで上げると、５ｍｍ程度のギャップをより適切に高速飛翔させることができる。したがって、インクジェットヘッド１は、更に安定して広いギャップでのインク吐出を柔軟に行うことができる。 More preferably, the refill Q value is 1.38 or more. Increasing the refill Q value to this level allows for more appropriate high-speed flying over a gap of about 5 mm. Therefore, the inkjet head 1 can flexibly eject ink over a wider gap with even greater stability.
　また、更に好ましくは、リフィルＱ値が１．８５以上であるとよい。このリフィルＱ値であれば、ノズル開口と記録媒体との間を更に１５ｍｍ程度まで広げることができる。したがって、このインクジェットヘッド１によれば、凹凸を有するような立体的な記録媒体に対してもトラブルなく安定して画質の低下を抑えながら画像の記録動作を行うことができる。 More preferably, the refill Q value is 1.85 or more. With this refill Q value, the distance between the nozzle opening and the recording medium can be increased to approximately 15 mm. Therefore, with this inkjet head 1, image recording can be performed stably without trouble, even on three-dimensional recording media with unevenness, while minimizing deterioration in image quality.
　一方で、インクジェットヘッド１は、上記と同一の構成及びインク条件で、リフィルＱ値が２．３２以下となる構造を有する。これにより、マルチドロップ方式及びワンドロップ方式を問わず、安定して広いギャップでの画像記録動作が画質の低下を抑えつつ可能となる。したがって、このインクジェットヘッド１は、幅広い記録媒体に対して柔軟に画像記録が可能である。 On the other hand, the inkjet head 1 has a structure that provides a refill Q value of 2.32 or less under the same configuration and ink conditions as above. This enables stable image recording over a wide gap while minimizing degradation of image quality, regardless of whether the method is multi-drop or one-drop. Therefore, this inkjet head 1 is capable of flexibly recording images on a wide range of recording media.
　また、より好ましくは、リフィルＱ値が２．１２以下であるとよい。上記幅広いギャップでの安定したサテライトの画質への影響の抑制に加え、さらに、連続して液滴を吐出する場合でも後続の液滴速度への影響を抑制することができる。したがって、特に高速吐出時でも画質の低下を適切に抑制することができる。 More preferably, the refill Q value is 2.12 or less. In addition to suppressing the impact on the image quality of stable satellites in the wide gap described above, it is also possible to suppress the impact on the speed of subsequent droplets even when droplets are ejected continuously. Therefore, degradation of image quality can be appropriately suppressed, especially during high-speed ejection.
　また、本実施形態のインクジェットヘッド１の駆動制御方法は、複数の駆動パルスにより液滴をそれぞれ同一画素位置に向けて吐出するマルチドロップ方式の駆動波形において、複数の駆動パルスの幅は、それぞれＡＬの０．８以上１．３以下であり、駆動パルスの立ち上がりの間隔は、ＡＬの１．８以上２．３以下である。このような駆動パルス幅とすることで、マルチドロップ方式で確実に各液滴を合一化させ、かつサテライトの画質への影響を抑えて、所望の位置に適切なインク液滴量を安定して着弾させることができる。このような駆動制御方法により本実施形態のインクジェットヘッド１からインクを吐出させることで、ギャップを広げても、従来に比してより確実にサテライトの影響の小さい安定したインク吐出を行わせることができる。これにより、この駆動制御方法では、より柔軟に、画質の低下を抑えながら画像を記録させることができる。 In addition, in the drive control method of the inkjet head 1 of this embodiment, in a drive waveform of a multi-drop system in which droplets are ejected toward the same pixel position by multiple drive pulses, the width of the multiple drive pulses is AL 0.8 or more and 1.3 or less, and the interval between the rising edges of the drive pulses is AL 1.8 or more and 2.3 or less. By using such drive pulse widths, the droplets can be reliably merged in the multi-drop system, the effect of satellites on image quality is suppressed, and an appropriate amount of ink droplets can be stably deposited at the desired position. By ejecting ink from the inkjet head 1 of this embodiment using such a drive control method, stable ink ejection with less effect of satellites can be performed more reliably than before, even if the gap is widened. As a result, this drive control method allows images to be recorded more flexibly while suppressing deterioration of image quality.
　また、マルチドロップ方式の駆動波形において、複数の駆動パルスのうち最後の駆動パルスは、当該最後の駆動パルスの１つ前の駆動パルスの立ち上がりからＡＬの４．０以上の間隔で立ち上がることとしてもよい。マルチドロップ方式では、各駆動パルスの影響が後発の駆動パルスに重畳することで、吐出液滴間にサテライトが生じやすくなる。この駆動制御方法では、最後の２回の駆動パルス間で通常よりも大きく間隔をとることで、最終的にサテライトが残るのを抑制する。したがって、吐出した大部分のインクを合一化させて記録媒体に着弾させることができる。このような吐出制御方法を本実施形態のインクジェットヘッド１に適用することで、ギャップを広げた場合でもより安定してサテライトの抑制を抑えつつ適正な画像を記録することが可能となる。 In addition, in the drive waveform of the multi-drop method, the last drive pulse of the multiple drive pulses may rise at an interval of AL 4.0 or more from the rising edge of the drive pulse immediately before the last drive pulse. In the multi-drop method, the influence of each drive pulse is superimposed on the subsequent drive pulse, making it easier for satellites to occur between the ejected droplets. In this drive control method, a larger interval than usual is provided between the last two drive pulses, thereby preventing satellites from remaining in the end. Therefore, most of the ejected ink can be coalesced and landed on the recording medium. By applying such an ejection control method to the inkjet head 1 of this embodiment, it is possible to more stably record appropriate images while suppressing the suppression of satellites even when the gap is widened.
　また、この駆動制御方法では、駆動波形は、ノズルＮの開口端から０．５ｍｍの位置での液滴速度が７ｍ／ｓ以上となるように定められてもよい。低速での飛翔では、特にギャップが広い場合にインクの飛翔時間が長くなる。その結果、飛翔中に外気の流れなどの影響がより大きくなりやすい。したがって、液滴速度が７ｍ／ｓ以上程度得られることで、より安定して吐出インクを適正な位置に着弾させて、好適な画質の記録画像を得ることができる。 Furthermore, in this drive control method, the drive waveform may be determined so that the droplet speed at a position 0.5 mm from the opening end of the nozzle N is 7 m/s or more. When flying at a low speed, the ink flight time becomes long, especially when the gap is wide. As a result, the influence of external air currents and the like during flight is likely to become greater. Therefore, by achieving a droplet speed of about 7 m/s or more, the ejected ink can be more stably landed at the appropriate position, and a recorded image of suitable quality can be obtained.
　また、この駆動制御方法では、駆動波形は、吐出される１ドット当たりの液滴量が１０ｐＬ以上となるように定められてもよい。液滴量が少ないと、特に広いギャップの間を飛翔している間に空気抵抗などにより大きく減速しやすくなる。液滴量が１０ｐＬ以上となるように駆動波形を定めることで、空気抵抗などを受けても減速の度合を抑えることができる。これにより、この駆動制御方法では、本実施形態のインクジェットヘッド１を用いて幅広いギャップでインクを記録媒体に着弾させても、画質の低下が抑えられる。 In addition, in this drive control method, the drive waveform may be determined so that the amount of droplets ejected per dot is 10 pL or more. If the droplet amount is small, it is likely to be significantly decelerated due to air resistance, especially while flying across a wide gap. By determining the drive waveform so that the droplet amount is 10 pL or more, the degree of deceleration can be suppressed even when subjected to air resistance, etc. As a result, in this drive control method, even when ink is landed on a recording medium across a wide gap using the inkjet head 1 of this embodiment, degradation of image quality is suppressed.
　なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、様々な変更が可能である。
　例えば、上記のように、ギャップを広げた場合の画質の低下要因には、サテライトの発生に加えて、液滴サイズや液滴速度なども関係する。したがって、記録画像や記録媒体に対して要求されるギャップ、液滴サイズ、マルチドロップ方式の利用有無などに基づいて、優先する条件を考慮し、リフィルＱ値の下限値及び／又は上限値を各々定めてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
For example, as described above, factors that cause degradation of image quality when the gap is widened include, in addition to the occurrence of satellites, droplet size, droplet speed, etc. Therefore, the lower limit and/or upper limit of the refill Q value may be determined in consideration of the conditions that take precedence, such as the gap, droplet size, and whether or not the multi-drop method is used, required for the recorded image and recording medium.
　また、上記で示したマルチドロップ方式での駆動波形は例示である。その他の駆動波形の駆動信号が生成、出力されてもよい。また、上記実施の形態では、台形型の駆動パルスを組み合わせる例を説明したが、これに限られない。矩形波パルスであってもよい。また、上記では、基準電圧から＋側に変化する駆動パルスのみを示したが、これに限られない。－側のみに変化する駆動パルスであってもよいし、±両方の側に変化する駆動パルスが組み合わされてもよい。 Furthermore, the drive waveforms in the multi-drop method shown above are examples. Drive signals of other drive waveforms may be generated and output. Furthermore, in the above embodiment, an example in which trapezoidal drive pulses are combined is described, but this is not limited to this. Square wave pulses may also be used. Furthermore, in the above, only drive pulses that change from the reference voltage to the + side are shown, but this is not limited to this. Drive pulses that change only to the - side may also be used, or drive pulses that change to both the + and + sides may be combined.
　また、ノズルＮは、テーパー形状を有していなくてもよい。短い円筒形状などであってもよい。また、その他のインク流路の形状も適宜定められてよい。各部分の合成抵抗及びイナータンスなどは、形状に応じて解析的に又は数値シミュレーションによって各々求められればよい。また、求められる合成抵抗及びイナータンスなどは、インク流路の形状のみに応じていなくてもよい。すなわち、フィルタなどが位置する場合には、これらも考慮されて合成抵抗やイナータンスなどが算出されてもよい。 Furthermore, the nozzle N does not have to have a tapered shape. It may be a short cylindrical shape, for example. Other shapes of the ink flow path may also be determined as appropriate. The combined resistance and inertance of each part may be found analytically or by numerical simulation according to the shape. Furthermore, the found combined resistance and inertance do not have to depend only on the shape of the ink flow path. In other words, if a filter or the like is located, this may also be taken into consideration when calculating the combined resistance and inertance.
　また、上記では、圧電素子の変形を用いてインクに圧力変動を付与する例を説明したが、これに限られない。インク流路中でインクに圧力変動が付与されることで、ノズルＮからインクが吐出されるインクジェットヘッド１であればよい。また、この場合には、上記とは異なる基準で駆動信号が生成されてもよい。 In addition, while the above describes an example in which pressure fluctuations are applied to the ink using deformation of a piezoelectric element, this is not limited to this. Any inkjet head 1 may be used in which ink is ejected from a nozzle N by applying pressure fluctuations to the ink in the ink flow path. In this case, the drive signal may be generated based on a different standard than that described above.
　また、信号制御部４１や信号生成部５３などの具体的な構成は任意である。適切な駆動信号が生成されて、画像データに応じて出力先の選択がなされる構成であればよい。
　その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、処理動作の内容及び手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。 Furthermore, the specific configuration of the signal control unit 41 and the signal generation unit 53 is arbitrary, as long as an appropriate drive signal is generated and an output destination is selected according to image data.
In addition, the specific configurations, contents and procedures of the processing operations, etc. shown in the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. The scope of the present invention includes the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
　この発明は、液滴吐出ヘッド及び駆動制御方法に利用することができる。 This invention can be used in droplet ejection heads and drive control methods.
１、１ａ～１ｃ インクジェットヘッド
４ ヘッド駆動制御部
４１ 信号制御部
５ ヘッド駆動部
５０ 駆動回路
５１ 振動板
５２ 圧電素子
５３ 信号生成部
１１、１１ａ～１１ｃ ノズル基板
１２、１２ａ～１２ｃ 流路基板
１３、１３ｂ、１３ｃ 中間基板
１４、１４ａ～１４ｃ 圧力室基板
１５ スペーサー基板
１６ 配線基板
Ｅ１、Ｅ２個別排出流路
Ｅｃ１、Ｅｃ２ 共通排出流路
Ｆ、Ｆａ～Ｆｃ 個別流路
Ｌ 下流側個別流路
Ｎ ノズル
Ｐ 圧力室
Ｓ 個別供給流路
Ｓｃ 共通インク流路
Ｕ 上流側個別流路
Ｖ１～Ｖ３電圧振幅 1, 1a to 1c Inkjet head 4 Head drive control section 41 Signal control section 5 Head drive section 50 Drive circuit 51 Vibration plate 52 Piezoelectric element 53 Signal generation section 11, 11a to 11c Nozzle substrate 12, 12a to 12c Flow path substrate 13, 13b, 13c Intermediate substrate 14, 14a to 14c Pressure chamber substrate 15 Spacer substrate 16 Wiring substrate E1, E2 Individual discharge flow path Ec1, Ec2 Common discharge flow path F, Fa to Fc Individual flow path L Downstream individual flow path N Nozzle P Pressure chamber S Individual supply flow path Sc Common ink flow path U Upstream individual flow paths V1 to V3 Voltage amplitude

Claims (10)

  1. 　液体を通し、前記液体を貯留して圧力変動を付与する圧力室を有する液体流路と、
    　前記液体流路に連通し、前記圧力変動が付与された液体の液滴を吐出するノズルと、
    　を備え、
    　前記ノズルにおける液面の振動に係るリフィルＱ値が、液体の粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、液体密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、液体中の音速が１５２１ｍ／ｓ、表面張力が４２ｍＮ／ｍである場合に１．１７以上となる構造を有する液滴吐出ヘッド。     a liquid flow path having a pressure chamber for storing a liquid and applying a pressure fluctuation to the liquid;
    a nozzle communicating with the liquid flow path and configured to eject droplets of the liquid to which the pressure fluctuation is applied;
    Equipped with
    The droplet ejection head has a structure in which the refill Q value associated with the vibration of the liquid surface in the nozzle is 1.17 or more when the liquid viscosity is 5.7 mPa·s, the liquid density is 1080 kg/m 3 , the sound speed in the liquid is 1521 m/s, and the surface tension is 42 mN/m.
  2. 　前記リフィルＱ値が１．３８以上である請求項１記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet ejection head according to claim 1, wherein the refill Q value is 1.38 or more.
  3. 　前記リフィルＱ値が１．８５以上である請求項１記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet ejection head according to claim 1, wherein the refill Q value is 1.85 or more.
  4. 　前記リフィルＱ値が、２．３２以下である請求項１記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet ejection head according to claim 1, wherein the refill Q value is 2.32 or less.
  5. 　前記リフィルＱ値が、２．３２以下である請求項２又は３記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet ejection head according to claim 2 or 3, wherein the refill Q value is 2.32 or less.
  6. 　前記リフィルＱ値が、２．１２以下である請求項４記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet ejection head according to claim 4, wherein the refill Q value is 2.12 or less.
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動制御方法であって、
    　複数の駆動パルスにより液滴をそれぞれ同一画素位置に向けて吐出するマルチドロップ方式の駆動波形において、前記複数の駆動パルスの幅は、それぞれＡＬ（Ａｃоｕｓｔｉｃ　Ｌｅｎｇｔｈ）の０．８以上１．３以下であり、前記駆動パルスの立ち上がりの間隔は、ＡＬの１．８以上２．３以下である駆動制御方法。     A method for controlling the drive of a droplet ejection head according to any one of claims 1 to 6, comprising:
    A drive control method in which a multi-drop type drive waveform in which multiple drive pulses are used to eject droplets toward the same pixel position, the width of each of the multiple drive pulses is 0.8 to 1.3 times the acoustic length (AL), and the interval between rising edges of the drive pulses is 1.8 to 2.3 times the AL.
  8. 　前記マルチドロップ方式の駆動波形において、複数の前記駆動パルスのうち最後の駆動パルスは、当該最後の駆動パルスの１つ前の前記駆動パルスの立ち上がりからＡＬの４．０以上の間隔で立ち上がる、請求項７記載の駆動制御方法。 The drive control method according to claim 7, wherein in the multi-drop drive waveform, the last drive pulse of the plurality of drive pulses rises at an interval of AL 4.0 or more from the rising edge of the drive pulse immediately preceding the last drive pulse.
  9. 　前記駆動波形は、前記ノズルの開口端から０．５ｍｍの位置での液滴速度が７ｍ／ｓ以上となる前記液体を吐出する請求項７又は８記載の駆動制御方法。 The drive control method according to claim 7 or 8, wherein the drive waveform ejects the liquid such that the droplet speed at a position 0.5 mm from the opening end of the nozzle is 7 m/s or more.
  10. 　前記駆動波形は、吐出される１ドット当たりの液滴量が１０ｐＬ以上となるように定められる請求項７～９のいずれか一項に記載の駆動制御方法。 The drive control method according to any one of claims 7 to 9, wherein the drive waveform is determined so that the amount of droplets ejected per dot is 10 pL or more.
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