JP2011031443A - Droplet ejection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。 The present invention relates to a droplet ejecting apparatus that ejects droplets.
被記録媒体に向けてインクの液滴を着弾させて画像等を記録するインクジェットプリンタ等、従来から様々な分野で使用されている液滴噴射装置は、一般に、一方向に配列された複数のノズルを有し、これら複数のノズルからそれぞれ液滴を噴射させるように構成されている(例えば、特許文献1参照)。 In general, a liquid droplet ejecting apparatus used in various fields such as an ink jet printer for recording an image by landing ink droplets on a recording medium generally includes a plurality of nozzles arranged in one direction. And droplets are respectively ejected from the plurality of nozzles (see, for example, Patent Document 1).
ところで、本願発明者らは、上述した液滴噴射装置の、一列に配列された複数のノズルのうち、配列方向端側に位置するノズル(以下、端側ノズルという)と、配列方向中央側に位置するノズル(以下、中央側ノズルという)とで、それぞれのノズルから噴射された液滴の速度が異なる傾向にあることを見出した。端側ノズルと中央側ノズルとで液滴速度が異なる理由としては、構造や製造工程等に起因する様々な要因が考えられるが、それらのうちのいくつかを以下に挙げる。 By the way, the inventors of the present application, among the plurality of nozzles arranged in a row in the above-described droplet ejecting apparatus, have a nozzle located on the end side in the arrangement direction (hereinafter referred to as an end side nozzle) and a central side in the arrangement direction. It has been found that the velocity of the droplets ejected from each nozzle tends to be different between the nozzles positioned (hereinafter referred to as the center nozzle). The reason why the droplet velocity is different between the end-side nozzle and the center-side nozzle may be various factors due to the structure, the manufacturing process, and the like. Some of them are listed below.
1)液滴噴射装置の製造工程中に、線膨張係数の異なる異種材料を加熱接合する工程が含まれていると、上述した問題が生じる可能性がある。例えば、前記特許文献1のインクジェットヘッドは、ノズルに連通するインク流路が形成された流路ユニットと、この流路ユニットに接合された強誘電性の圧電材料からなる圧電層を含み、圧電層に生じる変形(圧電歪)を利用してインクに圧力を付与する圧電アクチュエータを有する。また、特許文献1には、金属製の流路ユニットと圧電層とを熱硬化性の接着剤で接合することが開示されているが、この接着剤による接合工程においては、流路ユニットと圧電層を、熱硬化性接着剤の硬化温度まで加熱することが必要となる。 1) If the manufacturing process of the droplet ejecting apparatus includes a process of heat-bonding different materials having different linear expansion coefficients, the above-described problem may occur. For example, the inkjet head of Patent Document 1 includes a flow path unit in which an ink flow path communicating with a nozzle is formed, and a piezoelectric layer made of a ferroelectric piezoelectric material joined to the flow path unit. A piezoelectric actuator that applies pressure to the ink using deformation (piezoelectric strain) generated in the ink. Patent Document 1 discloses that a metal channel unit and a piezoelectric layer are bonded with a thermosetting adhesive. In the bonding step using the adhesive, the channel unit and the piezoelectric layer are disclosed. It is necessary to heat the layer to the curing temperature of the thermosetting adhesive.
このように、線膨張係数の異なる金属製の流路ユニットと圧電層とが加熱された状態で接合される場合、加熱接合後の圧電層には金属との線膨張係数の違いに起因する残留応力が発生する。ここで、ノズル配列方向中央部においては圧電層の拘束条件がほぼ均一で圧電層の残留応力も均一になるのに対して、ノズル配列方向端部(ヘッドの縁に近い領域)では、圧電層の拘束条件が中央部とは異なるため、圧電層に生じる残留応力は中央部とは異なりやすくなる。さらに、圧電層に生じる残留応力は圧電層の変形量に影響を及ぼすため、圧電層の変形量が異なると、ノズル内の液体に実際に与えられるエネルギー(液滴速度)が異なることになる。また、前述した線膨張係数の違いによってヘッド全体にわずかな反りが発生することも考えられる。この場合には、ヘッドのノズル配列方向端部は中央部に対して少し傾斜するように変形することから、このことも、端側ノズルと中央側ノズルの液滴噴射特性が異なる要因となり得る。 As described above, when the metal channel unit having a different linear expansion coefficient and the piezoelectric layer are bonded in a heated state, the piezoelectric layer after the heat bonding has a residual due to the difference in the linear expansion coefficient with the metal. Stress is generated. Here, the constraint condition of the piezoelectric layer is substantially uniform and the residual stress of the piezoelectric layer is uniform at the central portion in the nozzle array direction, whereas the piezoelectric layer is at the end in the nozzle array direction (region close to the edge of the head). Therefore, the residual stress generated in the piezoelectric layer is likely to be different from that in the central portion. Furthermore, since the residual stress generated in the piezoelectric layer affects the deformation amount of the piezoelectric layer, if the deformation amount of the piezoelectric layer is different, the energy (droplet velocity) actually given to the liquid in the nozzle is different. It is also conceivable that slight warpage occurs in the entire head due to the difference in the linear expansion coefficient described above. In this case, since the end of the head in the nozzle arrangement direction is deformed so as to be slightly inclined with respect to the center, this can also be a factor that causes the droplet ejection characteristics of the end-side nozzle and the center-side nozzle to be different.
2)また、液滴噴射装置の剛性が、ノズル配列方向端部と中央部で若干異なっていることも、端側ノズルと中央側ノズルの噴射特性が異なる1つの要因と考えられる。例えば、上述した特許文献1のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニット内に、複数のノズルに連通するインク流路が形成されている。ここで、多数のノズルが密集する、流路ユニットのノズル配列方向中央部においては、これら多数のノズルにそれぞれ対応する流路構造が配置されるために、流路ユニットの剛性は低めになるのに対して、配列方向端部においては配置される流路構造が少ないために流路ユニットの剛性が高めになる傾向にある。流路ユニットの剛性は、インク流路内のインクへの圧力付与やインク流路内での圧力伝播等に影響を及ぼすため、配列方向端部と中央部で剛性が異なることによって、端側ノズルと中央側ノズルの噴射特性が異なってしまうことは十分に考えられる。 2) Further, the fact that the rigidity of the droplet ejection device is slightly different between the end portion and the center portion in the nozzle arrangement direction is considered to be one factor that the ejection characteristics of the end side nozzle and the center side nozzle are different. For example, in the ink jet head of Patent Document 1 described above, an ink flow path communicating with a plurality of nozzles is formed in the flow path unit. Here, in the central portion of the flow path unit in the nozzle arrangement direction where a large number of nozzles are densely arranged, the flow path structure corresponding to each of the large number of nozzles is arranged, so the rigidity of the flow path unit becomes lower. On the other hand, since there are few flow path structures arranged at the end in the arrangement direction, the rigidity of the flow path unit tends to increase. The rigidity of the flow path unit affects the application of pressure to the ink in the ink flow path, the pressure propagation in the ink flow path, etc. It is fully conceivable that the jet characteristics of the nozzle on the center side are different.
上に挙げたように、端側ノズルと中央側ノズルとでは液滴噴射に関する条件に違いが生じやすく、そのために、それぞれのノズルから噴射された液滴の速度が異なりやすい。このように、端側ノズルと中央側ノズルとの間で液滴速度が異なると、それぞれのノズルから噴射された液滴が被記録媒体等の噴射対象に着弾したときに着弾位置ずれが発生する。 As mentioned above, the end-side nozzle and the center-side nozzle are likely to have different conditions regarding droplet ejection, and for this reason, the velocity of the droplet ejected from each nozzle is likely to be different. In this way, if the droplet velocity is different between the end nozzle and the center nozzle, the landing position shift occurs when the droplets ejected from the nozzles land on the ejection target such as a recording medium. .
本発明の目的は、一方向に配列された複数のノズルの、端側ノズルと中央側ノズルの間で生じる液滴の着弾位置ずれを低減できる、液滴噴射装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a droplet ejecting apparatus that can reduce a landing position deviation of droplets generated between an end-side nozzle and a center-side nozzle among a plurality of nozzles arranged in one direction.
第1の発明の液滴噴射装置は、一方向に沿って配列された複数のノズルと、前記複数のノズル内の液体に噴射エネルギーをそれぞれ付与するエネルギー付与手段と、前記エネルギー付与手段を制御して、前記複数のノズルからそれぞれ液滴を噴射させる噴射制御手段を備え、前記噴射制御手段は、前記複数のノズルのうち、それらの配列方向における両端側のうち少なくとも一端側に位置する端側ノズルの噴射タイミングを、前記端側ノズルよりも中央側に位置する中央側ノズルの噴射タイミングと異ならせることを特徴とするものである。 According to a first aspect of the invention, there is provided a droplet ejecting apparatus that controls a plurality of nozzles arranged along one direction, an energy applying unit that applies ejection energy to the liquid in the plurality of nozzles, and the energy applying unit. And an ejection control unit that ejects droplets from the plurality of nozzles, and the ejection control unit is an end-side nozzle that is located at least on one end side of both end sides in the arrangement direction of the plurality of nozzles. The injection timing is made different from the injection timing of the central nozzle located closer to the center than the end nozzle.
本発明によれば、一方向に沿って配列された複数のノズルのうち、端側ノズルの噴射タイミングを、中央側ノズルの噴射タイミングと異ならせることにより、端側ノズルと中央側ノズルの間での、液滴速度の違いに起因する着弾位置ずれを低減することができる。 According to the present invention, among the plurality of nozzles arranged along one direction, the injection timing of the end-side nozzle is made different from the injection timing of the central-side nozzle, whereby the end-side nozzle and the central-side nozzle are arranged. This makes it possible to reduce the landing position deviation caused by the difference in droplet velocity.
第2の発明の液滴噴射装置は、前記端側ノズルとして、前記配列方向における前記一端から順に配列されている複数のノズルが設定され、前記噴射制御手段は、前記複数の端側ノズルの間においても噴射タイミングを異ならせることを特徴とするものである。 In the droplet ejecting apparatus of the second invention, a plurality of nozzles arranged in order from the one end in the arrangement direction are set as the end side nozzles, and the ejection control means is arranged between the plurality of end side nozzles. Also, the injection timing is varied.
また、第3の発明の液滴噴射装置は、前記第1の発明において、前記端側ノズルとして、前記配列方向における前記一端から順に配列されている複数のノズルが設定され、前記噴射制御手段は、複数の前記端側ノズルを、前記一端から各ノズルの配置位置までの距離に応じて複数のノズル群に区分した上で、前記複数のノズル群の間においても噴射タイミングを異ならせることを特徴とするものである。 Further, in the liquid droplet ejecting apparatus according to a third aspect, in the first aspect, the plurality of nozzles arranged in order from the one end in the arrangement direction are set as the end-side nozzle, The plurality of the end-side nozzles are divided into a plurality of nozzle groups according to the distance from the one end to the arrangement position of each nozzle, and the injection timing is varied among the plurality of nozzle groups. It is what.
端側ノズルとして、ノズル列の一端から順に配列された複数のノズルが設定される場合、中央側ノズルに近いノズルの方が、中央側ノズルとの液滴速度の差は小さく、着弾位置ずれも小さくなると考えられる。そこで、複数の端側ノズルについて噴射タイミングを同じにするのではなく、端側ノズル毎、あるいは、複数の端側ノズルを区分したノズル群毎で噴射タイミングを個々に設定し、互いの噴射タイミングを異ならせることが好ましい。 When a plurality of nozzles arranged in sequence from one end of the nozzle row are set as the end side nozzles, the nozzle closer to the center side nozzle has a smaller difference in droplet velocity from the center side nozzle, and the landing position deviation is also smaller. It will be smaller. Therefore, rather than making the injection timing the same for a plurality of end-side nozzles, the injection timing is individually set for each end-side nozzle or for each nozzle group into which the plurality of end-side nozzles are divided, and the respective injection timings are set. It is preferable to make them different.
第4の発明の液滴噴射装置は、前記第1〜第3の何れかの発明において、前記噴射制御手段は、前記複数のノズルのうち、それらの配列方向における両端側にそれぞれ位置する端側ノズルの噴射タイミングを、前記中央側ノズルの噴射タイミングと異ならせることを特徴とするものである。 In the liquid droplet ejecting apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the invention, the ejection control means is an end of each of the plurality of nozzles positioned on both ends in the arrangement direction. The nozzle injection timing is different from the injection timing of the central nozzle.
本発明によれば、配列方向両端側にそれぞれ位置する端側ノズルの、中央側ノズルに対する着弾位置ずれを共に小さくすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce both the landing position deviations of the end side nozzles located on both ends in the arrangement direction with respect to the center side nozzle.
第5の発明の液滴噴射装置は、前記第4の発明において、前記複数のノズルが開口する液滴噴射面を有し、前記液滴噴射面と平行で且つ前記複数のノズルの配列方向と直交する走査方向に往復移動可能な液滴噴射ヘッドと、前記液滴噴射面と対向して配置されて、前記複数のノズルから噴射された液滴が着弾する被噴射体を、前記液滴噴射ヘッドに対して、前記配列方向に平行な搬送方向に搬送する搬送手段を備え、前記噴射制御手段は、前記液滴噴射ヘッドの往動時と復動時の両方において、前記複数のノズルからそれぞれ前記被噴射体に対して液滴を噴射させ、前記搬送手段は、前記液滴噴射ヘッドの往動と復動の間に、前記被噴射体を、前記液滴噴射ヘッドに対して相対的に前記複数のノズルの配列長さだけ前記搬送方向に搬送することを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, the liquid droplet ejecting apparatus according to the fourth aspect of the present invention has a liquid droplet ejecting surface in which the plurality of nozzles open, and is parallel to the liquid droplet ejecting surface and the arrangement direction of the plurality of nozzles. A liquid droplet ejecting head capable of reciprocating in an orthogonal scanning direction and an object to be ejected on which liquid droplets ejected from the plurality of nozzles are disposed are opposed to the liquid droplet ejecting surface. A transport unit that transports the head in a transport direction parallel to the arrangement direction, and the ejection control unit is configured so that each of the plurality of nozzles is in both the forward movement and the backward movement of the droplet ejection head. The droplets are ejected onto the ejected body, and the conveying means moves the ejected body relative to the droplet ejecting head between the forward and backward movements of the droplet ejecting head. Transport in the transport direction by the arrangement length of the plurality of nozzles. The one in which the features.
被噴射体の広い範囲に液滴を着弾させるために、ノズルから液滴を噴射させながら液滴噴射ヘッドの走査方向に関する往動と復動とを交互に繰り返すとともに、このヘッドの往復動の間に、被噴射体をノズル列長さ分だけ搬送する手法を採用できる。この場合、液滴噴射ヘッドの往動時に配列方向一端側のノズルから噴射された液滴と、移動方向が逆である復動時に反対側(他端側)のノズルから噴射された液滴の、被噴射体上における着弾位置が搬送方向に関して隣接する。 In order to land droplets on a wide area of the ejected object, the forward and backward movements in the scanning direction of the droplet ejecting head are alternately repeated while ejecting the droplets from the nozzle, and during the reciprocating motion of the head. In addition, it is possible to adopt a method of conveying the ejected object by the length of the nozzle row. In this case, the droplet ejected from the nozzle on one end side in the arrangement direction during the forward movement of the droplet ejecting head and the droplet ejected from the nozzle on the opposite side (the other end side) in the backward movement in which the moving direction is opposite. The landing positions on the ejection target are adjacent to each other in the transport direction.
ここで、配列方向の一端側に位置するノズルと、他端側に位置するノズルとでは、中央側ノズルに対する液滴速度のずれの傾向(高い又は低い)は一致すると考えられる。尚、端側ノズルの液滴速度が中央側ノズルと比べて高い場合には、端側ノズルから噴射された液滴の着弾位置は、中央側ノズルの着弾位置に対してヘッドの移動方向上流側に着弾位置がずれ、液滴速度が低い場合にはヘッドの移動方向下流側に着弾位置がずれる。さらに、液滴噴射ヘッドの往動時と復動時では、ヘッドの移動方向が互いに逆になることから、往動時と復動時にそれぞれ端側ノズルから噴射された液滴の、中央側ノズルに対する着弾位置ずれの方向は逆になる。従って、往動時と復動時にそれぞれ噴射されて、被噴射体上で搬送方向に隣接して着弾する2つの液滴間の着弾位置ずれは、端側ノズルと中央側ノズルとの間の着弾位置ずれのほぼ2倍となってしまう。そこで、このような液滴噴射手法を採用する場合には、端側ノズルの着弾位置を中央側ノズルの着弾位置に近づけることのできる、本発明は非常に有効になる。 Here, it is considered that the tendency (high or low) of the droplet velocity shift with respect to the central nozzle coincides between the nozzle located on one end side in the arrangement direction and the nozzle located on the other end side. When the droplet speed of the end nozzle is higher than that of the central nozzle, the landing position of the droplet ejected from the end nozzle is upstream of the moving direction of the head with respect to the landing position of the central nozzle. When the landing position is shifted and the droplet velocity is low, the landing position is shifted downstream in the moving direction of the head. Furthermore, since the head movement directions are opposite to each other during the forward movement and backward movement of the liquid droplet ejection head, the central nozzle of the liquid droplets ejected from the end side nozzle during forward movement and backward movement, respectively. The direction of landing position deviation with respect to is reversed. Accordingly, the landing position deviation between two droplets that are ejected at the time of forward movement and at the time of backward movement and land adjacent to each other in the transport direction on the ejection target is the landing between the end side nozzle and the center side nozzle. This is almost twice the displacement. Therefore, when such a droplet ejection method is employed, the present invention is very effective because the landing position of the end side nozzle can be brought close to the landing position of the central nozzle.
第6の発明の液滴噴射装置は、前記第1〜第5の何れかの発明において、前記噴射制御手段は、各ノズルに対応した駆動信号を前記エネルギー付与手段に供給することにより、前記エネルギー付与手段に、前記駆動信号に対応した前記ノズルから液滴を噴射させるものであり、さらに、前記噴射制御手段は、前記端側ノズルに対応する駆動信号の前記エネルギー付与手段への供給タイミングを、前記中央側ノズルに対応する駆動信号の供給タイミングと異ならせることを特徴とするものである。 In any one of the first to fifth inventions, the droplet ejection device according to a sixth aspect of the present invention is configured such that the ejection control unit supplies the energy applying unit with a drive signal corresponding to each nozzle, so that the energy is applied. The applying unit causes the droplets to be ejected from the nozzle corresponding to the driving signal, and the ejection control unit further supplies a timing of supplying the driving signal corresponding to the end-side nozzle to the energy applying unit. The timing is different from the supply timing of the drive signal corresponding to the central nozzle.
本発明によれば、端側ノズルに対応する駆動信号の、エネルギー付与手段への供給タイミングを、中央側ノズルに対応する駆動信号の供給タイミングと異ならせることで、端側ノズルと中央側ノズルの噴射タイミングを異ならせることができる。 According to the present invention, the supply timing of the drive signal corresponding to the end-side nozzle to the energy applying unit is different from the supply timing of the drive signal corresponding to the center-side nozzle, so that the end-side nozzle and the center-side nozzle The injection timing can be varied.
第7の発明の液滴噴射装置は、前記第1〜第6の何れかの発明において、前記複数のノズルと、これら複数のノズルにそれぞれ連通し且つ前記一方向に沿って配列された複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路ユニットを備え、前記エネルギー付与手段は、前記流路ユニットに前記複数の圧力室を覆うように接合される圧電層を含む、圧電アクチュエータであることを特徴とするものである。 In any one of the first to sixth inventions, the droplet ejecting apparatus according to a seventh aspect is the plurality of nozzles, the plurality of nozzles respectively communicating with the plurality of nozzles and arranged along the one direction. The piezoelectric actuator includes a flow path unit including a pressure chamber in which a liquid flow path is formed, and the energy applying unit includes a piezoelectric layer bonded to the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers. It is characterized by this.
液体流路が形成される流路ユニットとしては、液体に効果的に圧力を付与できるように、また、高い液体圧力に耐えうるように、金属材料やシリコン等の剛性の高い材料が一般的に使用される。一方、流路ユニットに接合される圧電層は、強誘電体の圧電材料からなる層である。このように、それぞれ異なる材料からなる流路ユニットと圧電層を、熱硬化性接着剤を用いて接合する際に加熱すると、熱膨張係数の差に起因して、接合後の圧電層に残留応力が発生する。 As a flow path unit in which a liquid flow path is formed, a highly rigid material such as a metal material or silicon is generally used so that pressure can be effectively applied to the liquid and high liquid pressure can be endured. used. On the other hand, the piezoelectric layer bonded to the flow path unit is a layer made of a ferroelectric piezoelectric material. In this way, if the flow path unit and the piezoelectric layer made of different materials are heated when bonded using a thermosetting adhesive, residual stress is applied to the bonded piezoelectric layer due to the difference in thermal expansion coefficient. Occurs.
さらに、中央側ノズルに連通する圧力室が配置された、配列方向中央側領域においては、圧電層の拘束条件がほぼ均一で残留応力が均一になるのに対して、端側ノズルに連通する圧力室が配置された、配列方向端側領域では、圧電層の拘束条件が中央部とは異なる傾向にあるため、圧電層の残留応力は中央部とは異なりやすくなる。そして、この残留応力の違いによって、端側ノズルに連通する圧力室と中央側ノズルに連通する圧力室とで圧電層の変形量に差が生じ、端側ノズルと中央側ノズルとで液滴の速度(着弾位置)が異なることになる。従って、このような液滴噴射装置に対して、端側ノズルの着弾位置を中央側ノズルの着弾位置に近づけることのできる、本発明は非常に有効になる。 Further, in the central region in the arrangement direction where the pressure chamber communicating with the central nozzle is disposed, the pressure condition communicating with the end nozzle is in contrast to the constraint conditions of the piezoelectric layer being almost uniform and the residual stress being uniform. In the arrangement direction end region where the chambers are arranged, the constraint condition of the piezoelectric layer tends to be different from that in the central portion, and therefore the residual stress in the piezoelectric layer tends to be different from that in the central portion. The difference in residual stress causes a difference in the deformation amount of the piezoelectric layer between the pressure chamber communicating with the end-side nozzle and the pressure chamber communicating with the center-side nozzle, and droplets are generated between the end-side nozzle and the center-side nozzle. The speed (landing position) will be different. Therefore, the present invention, which can bring the landing position of the end-side nozzle closer to the landing position of the central-side nozzle, is very effective for such a droplet ejecting apparatus.
第8の発明の液滴噴射装置は、一方向に沿って配列された複数のノズルと、前記複数のノズル内の液体に噴射エネルギーをそれぞれ付与するエネルギー付与手段と、前記エネルギー付与手段を制御して、前記複数のノズルからそれぞれ液滴を噴射させる噴射制御手段を備え、前記噴射制御手段は、前記複数のノズルのうち、それらの配列方向における両端側のうち少なくとも一端側に位置する端側ノズルに対して前記エネルギー付与手段から付与されるエネルギーを、この端側ノズルよりも中央側に位置する中央側ノズルに付与されるエネルギーと異ならせることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a liquid droplet ejecting apparatus comprising: a plurality of nozzles arranged along one direction; an energy applying unit that applies ejection energy to the liquid in the nozzles; and the energy applying unit. And an ejection control unit that ejects droplets from the plurality of nozzles, and the ejection control unit is an end-side nozzle that is located at least on one end side of both end sides in the arrangement direction of the plurality of nozzles. On the other hand, the energy applied from the energy applying means is made different from the energy applied to the central nozzle located closer to the center than the end nozzle.
本発明によれば、一方向に沿って配列された複数のノズルのうち、端側ノズルに対して付与されるエネルギーを、中央側ノズルに対して付与されるエネルギーと異ならせることにより、端側ノズルと中央側ノズルの間での、液滴速度の違いに起因する着弾位置ずれを低減することができる。 According to the present invention, among the plurality of nozzles arranged along one direction, the energy applied to the end nozzle is made different from the energy applied to the center nozzle, whereby the end side Landing position deviation due to the difference in droplet velocity between the nozzle and the central nozzle can be reduced.
本発明によれば、一方向に配列された複数のノズルのうちの、端側のノズルと中央側のノズルの間での、液滴速度の違いに起因する着弾位置ずれを低減することができる。 According to the present invention, of a plurality of nozzles arranged in one direction, it is possible to reduce landing position deviation caused by a difference in droplet velocity between an end-side nozzle and a central-side nozzle. .
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。 Next, an embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an inkjet printer including an inkjet head that ejects ink droplets onto a recording sheet.
まず、本実施形態のインクジェットプリンタ1(液滴噴射装置)の概略構成について説明する。図1は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。この図1に示すように、プリンタ1は、所定の走査方向(図1の左右方向)に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ2と、このキャリッジ2に搭載されたインクジェットヘッド3(液滴噴射ヘッド)と、インクジェットヘッド3の液滴噴射面3a(図1の紙面向こう側の面)と対向する記録用紙100(被噴射体)を、液滴噴射面3aに平行で且つ前記走査方向と直交する、搬送方向(図1の下方)に搬送する搬送機構4(搬送手段)等を備えている。
First, a schematic configuration of the ink jet printer 1 (droplet ejecting apparatus) of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic plan view of the ink jet printer of the present embodiment. As shown in FIG. 1, a printer 1 includes a
キャリッジ2は、走査方向(図1の左右方向)に平行に延びる2本のガイド軸17に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ2には、無端ベルト18が連結されており、キャリッジ駆動モータ19によって無端ベルト18が走行駆動されたときに、キャリッジ2は、無端ベルト18の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。
The
このキャリッジ2には、インクジェットヘッド3が搭載されている。インクジェットヘッド3は、その下面(図1の紙面向こう側の面:液滴噴射面3a)に開口する複数のノズル30(図2〜図4参照)を備えている。このインクジェットヘッド3は、搬送機構4により図1の下方(搬送方向)に搬送される記録用紙100に対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを複数のノズル30から噴射するように構成されている。
An
搬送機構4は、インクジェットヘッド3よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ12と、インクジェットヘッド3よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ13とを有する。給紙ローラ12と排紙ローラ13は、それぞれ、給紙モータ14と排紙モータ15により回転駆動される。そして、この搬送機構4は、給紙ローラ12により、記録用紙100を図1の上方からインクジェットヘッド3へ搬送するとともに、排紙ローラ13により、インクジェットヘッド3によって画像や文字等が記録された記録用紙100を図1の下方へ排出する。
The transport mechanism 4 includes a
次に、インクジェットヘッド3について説明する。図2はインクジェットヘッドの平面図、図3は図2の一部拡大図、図4は図3のIV-IV線断面図である。図2〜図4に示すように、インクジェットヘッド3は、ノズル30や圧力室24を含むインク流路が形成された流路ユニット6と、圧力室24内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ7とを備えている。
Next, the
まず、流路ユニット6について説明する。図4に示すように、流路ユニット6はキャビティプレート20、ベースプレート21、マニホールドプレート22、及びノズルプレート23を備えており、これら4枚のプレート20〜23が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート20、ベースプレート21及びマニホールドプレート22は、それぞれ、ステンレス鋼等の金属材料からなる平面視で略矩形状の板である。そのため、これら3枚のプレート20〜22に、後述するマニホールド27や圧力室24等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート23は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート22の下面に接着剤で接合される。
First, the
図2〜図4に示すように、4枚のプレート20〜23のうち、最も上方に位置するキャビティプレート20には、平面に沿って配列された複数の圧力室24がプレート20を貫通する孔により形成されている。また、複数の圧力室24は、搬送方向(図2の上下方向)に千鳥状に2列に配列されている。また、図4に示すように、複数の圧力室24は上下両側から後述の振動板40及びベースプレート21によりそれぞれ覆われている。さらに、各圧力室24は、平面視で走査方向(図2の左右方向)に長い、略楕円形状に形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, among the four
図3、図4に示すように、ベースプレート21の、平面視で圧力室24の長手方向両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔25,26が形成されている。また、マニホールドプレート22には、平面視で、2列に配列された圧力室24の連通孔25側の部分と重なるように、搬送方向に延びる2つのマニホールド27が形成されている。これら2つのマニホールド27は、後述の振動板40に形成されたインク供給口28に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口28を介してマニホールド27へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート22の、平面視で複数の圧力室24のマニホールド27と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔26に連なる複数の連通孔29も形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, communication holes 25 and 26 are respectively formed at positions where the
さらに、ノズルプレート23の、平面視で複数の連通孔29にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル30が形成されており、このノズルプレート23の下面は、複数のノズル30がそれぞれ開口する液滴噴射面3aとなっている。図2に示すように、複数のノズル30は、搬送方向に沿って2列に配列された複数の圧力室24の、マニホールド27と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されている。別の言い方をすれば、複数のノズル30が所定の一方向(ここでは搬送方向)に配列され、さらに、これら複数のノズル30にそれぞれ連通する複数の圧力室24もノズル30の配列方向に沿って配列されている。
Furthermore, a plurality of
そして、図4に示すように、マニホールド27は連通孔25を介して圧力室24に連通し、さらに、圧力室24は、連通孔26,29を介してノズル30に連通している。このように、流路ユニット6内には、マニホールド27から圧力室24を経てノズル30に至る個別インク流路31が複数形成されている。
As shown in FIG. 4, the manifold 27 communicates with the
尚、図2においては、説明の簡単のため、1つのインク供給口28に連なる1種類の流路構造(マニホールド27、圧力室24、ノズル30等)のみが描かれているが、実際は、本実施形態のインクジェットヘッド3は、図2に示されている流路構造が走査方向に複数並べて設けられた構成を備え、複数色(例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの4色)のインクをそれぞれ噴射可能な、カラーインクジェットヘッドである。
In FIG. 2, only one type of flow path structure (
次に、圧電アクチュエータ7について説明する。図2〜図4に示すように、圧電アクチュエータ7は、複数の圧力室24を覆うように流路ユニット6(キャビティプレート20)の上面に接合された振動板40と、この振動板40の上面に、複数の圧力室24と対向するように配置された圧電層41と、圧電層41の上面に配置された複数の個別電極42とを備えている。
Next, the piezoelectric actuator 7 will be described. As shown in FIGS. 2 to 4, the piezoelectric actuator 7 includes a
振動板40は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板40は、キャビティプレート20の上面に複数の圧力室24を覆うように配設された状態で、キャビティプレート20に接合されている。また、導電性を有する振動板40の上面は、圧電層41の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極42との間で圧電層41に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板40は、圧電アクチュエータ7を駆動するドライバIC47のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。
The
圧電層41は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とする圧電材料からなる。図2に示すように、この圧電層41は、振動板40の上面において、複数の圧力室24に跨って連続的に形成されている。また、この圧電層41は、少なくとも圧力室24と対向する領域において厚み方向に分極されている。尚、本実施形態においては、圧電層41は、グリーンシートを焼成して得られた圧電シートであり、エポキシ系接着剤等の熱硬化性接着剤により接着される。より詳細には、振動板40と圧電シートとを両者の間に接着剤を介在させて積層し、圧電層41と振動板40を加熱しつつ、圧電層41を振動板40に押圧することにより、接着剤を硬化させて両者を接合する。
The
圧電層41の上面の、複数の圧力室24と対向する領域には、複数の個別電極42がそれぞれ配置されている。各々の個別電極42は圧力室24よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室24の中央部と対向している。また、複数の個別電極42の端部からは、複数の接点部45が個別電極42の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。
A plurality of
圧電アクチュエータ7(圧電層41)上の複数の接点部45は、図示しない配線部材によってドライバIC47と電気的に接続されている。そして、ドライバIC47は、個別電極42の電位を所定の駆動電位とグランド電位の間で切り替えて、個別電極42に対応するノズル30からインクの液滴を噴射させる。
The plurality of
次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ7の作用について説明する。ある個別電極42に対して、ドライバIC47から所定の駆動電位が付与されたときには、この駆動電位が付与された個別電極42とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板40との間に電位差が生じ、個別電極42と振動板40の間に挟まれた圧電層41に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は圧電層41の分極方向と平行であるから、個別電極42と対向する領域(活性領域)の圧電層41が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層41の下側の振動板40はキャビティプレート20に固定されているため、この振動板40の上面に位置する圧電層41が面方向に収縮するのに伴って、振動板40の圧力室24を覆う部分が圧力室24側に凸となるように変形する(ユニモルフ変形)。このとき、圧力室24内の容積が減少するために圧力室24内のインク圧力が上昇し、この圧力室24に連通するノズル30からインクが噴射される。
Next, the operation of the piezoelectric actuator 7 during ink ejection will be described. When a predetermined drive potential is applied to a certain
さらに、ドライバIC47による圧電アクチュエータ7の駆動について詳細に説明する。インクジェットヘッド3がキャリッジ2とともに走査方向に移動する際に、ドライバIC47は、時間的に連続する所定の時間単位(以下、駆動周期という)の各々において、圧電アクチュエータ7の複数の個別電極42に対して、所定の駆動波形を有する駆動信号を供給することにより、前述した個別電極42の電位の切り替えを行う。
Furthermore, driving of the piezoelectric actuator 7 by the
図5に、駆動信号の2種類の駆動波形を示す。図5(a)の波形は、駆動パルスPを有しない、電位一定(グランド電位)の非噴射波形である。この非噴射波形を有する駆動信号がドライバIC47から個別電極42に印加された駆動周期においては、個別電極42の電位がグランド電位から変化しないため、圧力室24内のインクに圧力は付与されず、ノズル30からインクの液滴は噴射されない。一方、図5(b)の波形は駆動パルスPを有する噴射波形である。この噴射波形を有する駆動信号がドライバIC47から個別電極42に印加された駆動周期においては、駆動パルスPによって個別電極42の電位がグランド電位と駆動電位の間で切り替えられるため、圧力室24内のインクに圧力が付与されて、ノズル30からインクの液滴が噴射される。
FIG. 5 shows two types of drive waveforms of the drive signal. The waveform shown in FIG. 5A is a non-ejection waveform with a constant potential (ground potential) that does not have the drive pulse P. In the drive cycle in which the drive signal having this non-ejection waveform is applied to the
ところで、先にも述べたように、図2に示すように、一方向(本実施形態では搬送方向と平行な方向)に配列された複数のノズル30のうち、配列方向端側に位置するノズル30(以下、端側ノズル30aともいう)と、ノズル30よりも配列方向中央側に位置するノズル30との間で、液滴噴射特性(液滴速度)が異なる傾向にある。本実施形態のインクジェットヘッド3においては、以下の1)〜3)に示すような要因が考えられる。
By the way, as described above, as shown in FIG. 2, among the plurality of
1)本実施形態では、金属製のキャビティプレート10と、圧電材料からなる圧電層41とが、熱硬化性接着剤で接合されている。この場合には、キャビティプレート10と圧電層41を、熱硬化性接着剤の硬化温度まで加熱して接合することになる。ところで、線膨張係数の異なる金属製の流路ユニットと圧電層41とが加熱接合される場合、加熱接合後の圧電層41には線膨張係数の違いに起因する残留応力が発生する。
1) In the present embodiment, the metal cavity plate 10 and the
ここで、ノズル配列方向中央部においては圧電層41の拘束条件がほぼ均一で圧電層41の残留応力も均一になるのに対して、ノズル配列方向端部では、圧電層41の拘束条件が中央部とは異なる傾向にあり、圧電層41に生じる残留応力は中央部とは異なりやすくなる。具体例を挙げると、ノズル配列方向端部の圧電層41、即ち、端側ノズル30aに連通する圧力室24を覆う部分の圧電層41は、縁に近いために中央部に比べて拘束力が弱く、その分、多少の変形が許容される。そのため、加熱接合後における端部側の残留応力は中央側に比べて小さくなる。この残留応力の違いは圧電層41の変形量に影響を及ぼし、端部と中央部とで圧電層41の変形量が異なると、ノズル30内の液体に実際に与えられるエネルギー(液滴速度)が端側ノズル30aと中央側ノズル30bとで異なることになる。
Here, the constraint condition of the
また、前述した線膨張係数の違いによって、加熱接合後のインクジェットヘッド3全体にわずかな反りが発生することも考えられる。この場合には、インクジェットヘッド3の流路ユニット6や圧電アクチュエータ7は、それらのノズル配列方向端部が中央部に対して少し傾斜するように変形することから、端側ノズル30aと中央側ノズル30bの液滴噴射特性が異なる要因となり得る。
It is also conceivable that slight warpage occurs in the
2)流路ユニット6に圧電アクチュエータ7を接合する際には、流路ユニット6側の、複数のノズル30に対応して1列に配列された複数の圧力室24と、これらに対応する圧電アクチュエータ7側の複数の個別電極42とを位置合わせする必要がある。ここで、1列に配列された複数の圧力室24のうちの、中央側に位置するある1つの圧力室24を基準に位置合わせをした場合、配列方向端側においては、圧力室24や個別電極42の寸法及び位置の公差が積み重なり、圧力室24と個別電極42の位置関係が正規の位置関係に対して多少ずれることになる。このように、端側において圧力室24と個別電極42の位置ずれがあると、圧力室24内のインクに付与されるエネルギー(圧力)が設計値からずれてしまうことから、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとで液滴速度が異なることになる。また、この圧電アクチュエータ7を圧電材料のグリーンシートと電極材料を積層して焼成し形成する場合には、グリーンシートが焼成される際に収縮することで、個別電極42の位置ずれが生じやすい。この場合において、1列に配列された複数の圧力室24のうちの、中央側に位置するある1つの圧力室24を基準に位置合わせをして圧電アクチュエータ7を接合する場合に、端側において圧力室24と個別電極42の位置ずれがより顕著となる。
2) When the piezoelectric actuator 7 is joined to the
3)流路ユニット6内には、ノズル配列方向に配列された複数の圧力室24等、多数のインク流路が形成されている。ところで、図2に示すように、多数のノズル30が密集する、流路ユニット6のノズル配列方向中央部においては、圧力室24等のインク流路も多数密集して配置されるために、流路ユニット6の剛性は低めになるのに対して、ノズル配列方向端部においては配置される圧力室24等が少ないために流路ユニット6の剛性が高めになる傾向にある。そして、ノズル配列方向端部と中央部で流路ユニット6の剛性が異なることで、端側ノズル30aと中央側ノズル30bの液滴噴射特性が異なってしまう。例えば、ノズル配列方向端部に配置される圧力室24の周囲領域における流路ユニット6の剛性が、配列方向中央部の圧力室24と比べて大きいと、端側の方が圧力室24内のインクに大きな圧力が付与されやすくなり、端側の圧力室24に連通する端側ノズル30aの液滴速度が高くなる。
3) A large number of ink flow paths such as a plurality of
4)流路ユニット6は、キャビティプレート20、ベースプレート21、マニホールドプレート22及びノズルプレート23を備えており、これら4枚のプレート20〜23が積層状態で接合されている。これらのプレートを積層して接合する際に、1列に配列された複数の圧力室24のうちの、中央側に位置するある1つの圧力室24を基準に位置合わせをした場合、配列方向端側においては、圧力室24や連通孔25,26,29、及びノズル30の寸法及び位置の公差が積み重なり、圧力室24と連通孔25,26,29、及びノズル30の位置関係が正規の位置関係に対して多少ずれることになる。このように、端側において圧力室24と連通孔25,26,29、及びノズル30の位置ずれがあると、端側の流路が設計値からずれてしまうことから、圧力室24内のインクに同じ圧力を付与しても、端側の圧力室24に連通する端側ノズル30aの液滴速度が中央側ノズル30bに比べて低くなる。
4) The
5)インクジェットヘッド3は、液滴を噴射するために付与されるエネルギーのすべてを液滴噴射に使用できるわけではなく、そのエネルギーの一部は熱エネルギーに変換され、インクジェットヘッド3に蓄熱される。流路ユニット6のノズル配列方向中央部においては、圧力室24等のインク流路も多数密集して配置されるのに対して、ノズル配列方向端部においては配置される圧力室24等が少ないために、端側ノズル30aと中央側ノズル30bでは放熱特性が異なり、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとで液滴速度が異なることになる。
5) The
上に挙げたように、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとは液滴噴射に関する条件に違いが生じやすく、そのために、それぞれのノズル30から噴射された液滴の速度が異なりやすい。このように、端側ノズル30aと中央側ノズル30bの間で液滴速度が異なっていると、それぞれのノズル30から噴射された液滴の、記録用紙100上の着弾位置にずれが生じてしまう。
As mentioned above, the end-
図6は、記録用紙100上での液滴の着弾位置ずれを説明する図であり、(a)は液滴噴射中のインクジェットヘッド3を記録用紙の搬送方向下流側から見た図、(b)は1列に配列された複数のノズル30から噴射された液滴の、記録用紙上での着弾位置を示す図である。図6(a)に示すように、インクジェットヘッド3が図中右方へ移動しているときに、1列に配列された複数のノズル30から記録用紙100へ向けて同じタイミングで液滴Dが噴射されたとする。ここで、端側ノズル30aから噴射された液滴Daの速度が、中央側ノズル30bから噴射された液滴Dbよりも大きいとすると、端側ノズル30aの液滴Daは、中央側ノズル30bの液滴Dbよりも、インクジェットヘッド3の移動方向上流側にずれた位置に着弾する。また、ノズル配列方向の一端側に位置する端側ノズル30aと、他端側に位置する端側ノズル30aとでは、中央側ノズル30bに対する液滴速度のずれの傾向(高い又は低い)は一致すると考えられる。従って、図6(b)に示すように、1列に配列された複数のノズル30からそれぞれ噴射された液滴は直線を描くはずであるのに、実際には、両端側において、それぞれヘッド移動方向上流側へ曲がった線を描くことになってしまう。
6A and 6B are diagrams for explaining the displacement of the landing positions of the droplets on the
また、上で説明した図6(b)は、インクジェットヘッド3が走査方向の一方向に移動しながら液滴を噴射する場合(いわゆる、片方向印字)の液滴の着弾位置を示すものであったが、走査方向の両方向に往復移動しながら液滴を噴射する、いわゆる、両方向印字の場合には、上述した着弾位置ずれの問題が印字品質に及ぼす影響は一層深刻である。
FIG. 6B described above shows the landing position of the droplet when the
図7は、両方向印字における記録用紙100上での液滴の着弾位置を示す図である。尚、ここでいう「両方向印字」とは、以下のような印字手法を言う。インクジェットヘッド3が走査方向に往復移動する際に、その走査方向一方への移動(往動)と、走査方向他方への移動(復動)の両方において、複数のノズル30から記録用紙100に対してそれぞれ液滴を噴射させる。さらに、インクジェットヘッド3の往動と復動の間に、搬送機構4により、記録用紙100を、複数のノズル30の配列長さだけ搬送方向に搬送する。このとき、図7に示すように、往動時(図中右方への移動時)に、ノズル列の一端(図中下端)に位置する端側ノズル30aから噴射された液滴Daの着弾位置と、復動時(図中左方への移動時)に、ノズル列の他端(図中上端)に位置する端側ノズル30aから噴射された液滴Da’の着弾位置とが、搬送方向に関して隣接することになる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the landing positions of droplets on the
この両方向印字においては、インクジェットヘッド3の往動時と復動時では、インクジェットヘッド3の移動方向が互いに逆になることから、往動時と復動時にそれぞれ端側ノズル30aから噴射された液滴Da,Da’の、中央側ノズル30bに対する着弾位置ずれの方向は逆になる。従って、往動時と復動時にそれぞれ噴射されて、記録用紙100上で搬送方向に隣接して着弾する2つの液滴Da,Da’間の着弾位置ずれは、端側ノズル30aの液滴Da(Da’)と中央側ノズル30bの液滴Dbの間の着弾位置ずれのほぼ2倍となってしまう。
In this bidirectional printing, the movement direction of the
そこで、本実施形態では、端側ノズル30aから液滴を噴射するタイミングと、中央側ノズル30bから液滴を噴射するタイミングとを異ならせることにより、それぞれのノズル30から噴射された液滴の着弾位置ずれを小さくことが可能に構成されている。この具体的構成については後で詳述する。
Therefore, in the present embodiment, the landing timing of the liquid droplets ejected from the
次に、プリンタ1の電気的な構成について、図8のブロック図を参照して説明する。図8に示すように、制御装置8は、中央処理装置であるCPU(Central Processing Unit)50、ROM(Read Only Memory)51、RAM(Random Access Memory)52、及び、これらを接続するバス53からなるマイクロコンピュータを有する。また、バス53には、インクジェットヘッド3のドライバIC47、キャリッジ2を駆動するキャリッジ駆動モータ19、搬送機構4の給紙モータ14及び排紙モータ15等を制御する、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)54が接続されている。また、このASIC54は、入出力インターフェイス(I/F)58を介して外部装置であるPC(パーソナルコンピュータ)59とデータ通信可能に接続されている。
Next, the electrical configuration of the printer 1 will be described with reference to the block diagram of FIG. As shown in FIG. 8, the
また、ASIC54には、PC59から入力された印刷データに基づいてインクジェットヘッド3のドライバIC47とキャリッジ駆動モータ19をそれぞれ制御するヘッド制御回路61と、同じく前記印刷データに基づいて搬送機構4の給紙モータ14と排紙モータ15をそれぞれ制御する搬送制御回路62等が組み込まれている。
Further, the
次に、ヘッド制御回路61(噴射制御手段)について詳細に説明する。ヘッド制御回路61は、キャリッジ駆動モータ19を制御してインクジェットヘッド3を走査方向に往復移動させながら、その往復移動中にドライバIC47を制御して、インクジェットヘッド3のノズル30から搬送方向に搬送される記録用紙100に向けて、インクの液滴を噴射させる。
Next, the head control circuit 61 (ejection control means) will be described in detail. The
また、図8に示すように、ヘッド制御回路61は、駆動波形選択部63を備えている。この駆動波形選択部63は、PC59から入力された印刷データに基づいて、時間的に連続する駆動周期の各々に対して、前述した2種類の波形(非噴射波形と噴射波形:図5参照)の何れかを選択して決定する。そして、ヘッド制御回路61は、各駆動周期に対して選択された駆動波形をドライバIC47に送信し、ドライバIC47に、駆動波形を増幅した所定電圧の駆動信号を生成させる。この駆動信号が圧電アクチュエータ7の複数の個別電極42に供給されることで、インクジェットヘッド3の各駆動周期において、複数の個別電極42にそれぞれ対応する複数のノズル30から選択的にインクが噴射される。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、前述したように、1列に配列された複数のノズル30のうち、端側ノズル30aから噴射された液滴の速度が、中央側ノズル30bから噴射された液滴の速度と異なる傾向にあることから端側ノズル30aと中央側ノズル30bの噴射タイミングを同じにしておくと、記録用紙100上での着弾位置がずれてしまうという問題が生じる。そこで、ヘッド制御回路61は、端側ノズル30aの噴射タイミングを、中央側ノズル30bの噴射タイミングと異ならせる、タイミング変更部64を備えている。
Further, as described above, among the plurality of
制御装置8のROM51には、タイミング変更部64で実行される、噴射タイミング変更に関する情報が保持される。このROM51に記憶される情報としては、例えば、どのノズル30が、噴射タイミングを変更すべき端側ノズル30aであるのかを特定するための情報(例えば、ノズル30の番号)や、端側ノズル30aの噴射タイミングを、他のノズル30(中央側ノズル30b)に対してどの程度ずらすのか(噴射タイミングの変更量)に関する情報等が記憶される。
The
尚、端側ノズル30aのタイミング変更量の決定は、出荷前検査の際などに検出された、端側ノズル30aの液滴速度と中央側ノズル30bの液滴速度に基づいて行われ、ここで決定された情報が制御装置8のROM51に記憶される。
The timing change amount of the end-
そして、タイミング変更部64は、ROM51に記憶された、噴射タイミング変更に関する情報に基づいて、端側ノズル30aの噴射タイミングを、中央側ノズル30bの噴射タイミングと異ならせる。具体的には、端側ノズル30aの液滴速度が中央側ノズル30bに対して小さい場合には、端側ノズル30aの噴射タイミングを早くし、逆に液滴速度が大きい場合には噴射タイミングを遅らせる。
And the
また、噴射タイミングを変更する方法としては、ドライバIC47から圧電アクチュエータ7に駆動信号を供給するタイミング、即ち、前述した駆動周期(図5参照)を、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとで時間的にずらすという方法を採用できる。この駆動周期をどのぐらいの時間ずらすかは、液滴速度のずれの度合に応じて決定されるものであり、例えば、駆動周期1つ分であってもよいし、2以上の駆動周期分の時間であってもよい。あるいは、1駆動周期未満の時間(例えば、半周期の時間)だけずらすようにしてもよい。
Further, as a method of changing the injection timing, the timing at which the drive signal is supplied from the
または、図5(b)に示す噴射波形の、1駆動周期内における駆動パルスPの印加タイミングを時間的にずらしてもよい。言い換えれば、端側ノズル30a用の噴射波形と、中央側ノズル30b用の噴射波形とで、駆動パルスPのエッジ(図5(b)においては、立ち上がりのエッジ)の位置を異ならせてもよい。
Alternatively, the application timing of the drive pulse P within one drive cycle of the ejection waveform shown in FIG. In other words, the position of the edge of the drive pulse P (the rising edge in FIG. 5B) may be different between the ejection waveform for the end-
以上のように、一方向に沿って配列された複数のノズル30のうち、端側ノズル30aの噴射タイミングを、中央側ノズル30bの噴射タイミングと異ならせることで、端側ノズル30aと中央側ノズル30bの間での、液滴速度の違いに起因する着弾位置ずれを低減することができる。
As described above, among the plurality of
また、ノズル配列方向における両端側にそれぞれ位置する端側ノズル30aの噴射タイミングを、それぞれ中央側ノズル30bの噴射タイミングと異ならせることで、両端側の端側ノズル30aの着弾位置ずれを共に小さくすることができる。
In addition, by making the ejection timing of the
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, modified embodiments in which various modifications are made to the embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the above embodiment are given the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.
1]前記実施形態の図6では、1列に配列された複数のノズル30のうちの、両端に位置する2つの端側ノズル30aの液滴速度が中央側ノズル30bと比べてずれるとして、これら2つの端側ノズル30aの噴射タイミングを中央側ノズル30bと異ならせていた。しかし、実際には、図9に示すように、最も端に位置するノズル30だけでなく、それよりも中央側に位置するノズル30においても、液滴速度が中央側ノズル30bと異なって着弾位置ずれが生じることは十分あり得る。このような場合には、ノズル列の一端から順に配列された複数のノズル30を、噴射タイミングを変更すべき端側ノズル30aとして設定する。
1] In FIG. 6 of the above-described embodiment, it is assumed that the droplet velocities of the two end-
また、端側ノズル30aとして複数のノズル30が設定された場合、図9に示すように、複数の端側ノズル30aの中でも、中央側ノズル30bに近いノズル30の方が、中央側ノズル30bとの液滴速度の差は小さく、着弾位置ずれも小さくなると考えられる。そこで、複数の端側ノズル30aについて噴射タイミングの変更量をある値に一律に決定するのではなく、端側ノズル30aの各々について、噴射タイミングの変更量を個々に設定し、互いの噴射タイミングを異ならせてもよい。
In addition, when a plurality of
あるいは、端側ノズル30aとして設定された複数のノズル30毎に、噴射タイミングの変更量をそれぞれ設定するのではなく、図10に示すように、複数の端側ノズル30aを、ノズル列の端から各ノズル30の配置位置までの距離に応じて複数のノズル群31(31a〜30c)に区分した上で、ノズル群31毎に噴射タイミングの変更量を個々に設定し、ノズル群31の間で噴射タイミングを互いに異ならせてもよい。尚、図10において、1列に配列された複数のノズル30のうちの、一部のノズル30しか図示しておらず、残りのノズル30は破線で示すことによって図示を省略している。このように複数の端側ノズル30aをノズル群31に区分することで、特に端側ノズル30aの数が多い場合に、多数の端側ノズル30aのそれぞれに対して噴射タイミングを個々に設定する必要がなく、噴射タイミングの変更に関してROM51に記憶すべき情報量が少なく済む。
Alternatively, instead of setting the change amount of the injection timing for each of the plurality of
また、端から順に配列されている複数のノズル30のうち、実際に、中央側ノズル30bに対して液滴速度のずれが発生するノズル30がどの範囲までかということについては、構造が異なるインクジェットヘッド3間では言うに及ばず、基本構造が例え同じであっても、製造条件や材料ロットの違い等によって、個々のインクジェットヘッド3で異なることもある。そこで、以下のような噴射タイミングの設定の仕方も可能である。
In addition, among the plurality of
まず、端側ノズル30aとして、実際に液滴速度のずれが生じるか否かに関係なく、端から順に配列された所定数のノズル30を設定しておく。そして、個々のインクジェットヘッド3について検査を行い、実際に、どの範囲まで液滴速度のずれが生じているかを判定する。その上で、端側ノズル30aとして設定された複数のノズル30のうち、液滴速度のずれが生じると判定されたノズル30についてのみ、噴射タイミングの変更量を設定する。つまり、当初、端側ノズル30aとして設定されていても、実際に液滴速度のずれが生じていないノズル30(又はノズル群31)がある場合には、そのノズル30(ノズル群31)については噴射タイミングの変更は行わず、中央側ノズル30bと噴射タイミングは同じとする。このように、端側ノズル30a毎、あるいは、複数の端側ノズル30aを区分したノズル群31毎で噴射タイミングを個々に設定することができれば、実際に噴射特性のずれが生じている範囲において最適な噴射タイミングを決定することができる。
First, as the end-
2]前記実施形態では、1列に配列された複数のノズル30のうち、両端側にそれぞれ位置する端側ノズル30aの噴射タイミングを変更していた。しかし、ノズル配列方向両端で液滴噴射特性に影響する条件が異なることもあり、その場合、両端側にそれぞれ位置する2種類の端側ノズル30a間で、液滴速度が異なることもあり得る。例えば、前記実施形態の図2においては、図中下側にインク供給口28の配置領域を確保するために、圧電層41の図中下端からインクジェットヘッド3の下側の縁までは距離があるのに対して、圧電層41の図中上端とインクジェットヘッド3の上側の縁とは重なっている。このために、圧電層41の残留応力の条件等がノズル配列方向両端で互いに異なり、両端側にそれぞれ配置されたノズル30の間で液滴速度の差が生じる可能性がある。そこで、両端側にそれぞれ配置された端側ノズル30aのうち、中央側ノズル30bに対する液滴速度のずれが大きい、一方の端側ノズル30aについてのみ、中央側ノズル30bと噴射タイミングを異ならせるようにしてもよい。
2] In the above embodiment, the injection timing of the end-
3]前記実施形態では、端側ノズル30aの噴射タイミングの変更量は、検査によって得られた液滴速度の差から設定された値が、ROM51に予め記憶されるようになっている。しかし、ROM51には、各ノズル30の液滴速度の情報が記憶され、噴射タイミングの変更量は、ROM51に記憶された液滴速度の情報から演算により算出されてもよい。
3] In the above-described embodiment, the amount of change in the ejection timing of the
4]図11に示すように、インクジェットヘッド3が、ノズル配列方向と直交する方向(ここでは走査方向)に並ぶ、4列以上のノズル列32(32a〜32d)を有する場合に、1列のノズル列32内で端側ノズル30aと中央側ノズル30bとの間で液滴速度が異なる理由と同じ理由から、ノズル列32の配置方向(走査方向)に関して中央側に位置するノズル列32b,32cと、端側に位置するノズル列32a,32dとの間でも、液滴速度の差が生じることが考えられる。そこで、各ノズル列32の中で端側ノズル30aと中央側ノズル30bとの間で噴射タイミングを異ならせるとともに、さらに、端側に位置するノズル列32a,32dの噴射タイミングと中央側に位置するノズル列32b,32cとの間でも、噴射タイミングを異ならせてもよい。
4] As shown in FIG. 11, when the
5]前記実施形態及びその変更形態では、端側ノズル30aのタイミング変更量の決定は、出荷前検査の際などに検出された、端側ノズル30aの液滴速度と中央側ノズル30bの液滴速度に基づいて行っていたが、液滴速度を測定することなく、例えば圧電アクチュエータ7の特性であるキャパシタンスや、個別電極42のそれぞれの実寸法や、ノズル30の直径などの流路の実寸法、あるいは実際に印字した結果の着弾位置ずれから液滴速度を算出してもよい。
5] In the above-described embodiment and its modification, the timing change amount of the end-
6]前記実施形態及びその変更形態では、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとの間で噴射タイミングを異ならせることにより、液滴速度の違いに起因する着弾位置のずれを低減していたが、圧電アクチュエータ7からインクに付与されるエネルギー量を、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとの間で異ならせることでも同様の効果を実現できる。
6] In the embodiment and the modified embodiment thereof, the deviation of the landing position due to the difference in droplet velocity is reduced by making the ejection timing different between the end-
圧電アクチュエータ7からノズル30内のインクに対して付与される噴射エネルギーを、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとの間で異ならせるには、例えば、ドライバIC47から圧電アクチュエータ7へ、各ノズル30に対応して供給される駆動信号の、1駆動周期内の駆動パルスP(図5(b)参照)の数を、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとで変えればよい。あるいは、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとで、駆動信号の駆動電圧Vを変えてもよい。
In order to make the ejection energy applied to the ink in the
7]ノズル30内のインクに噴射エネルギーを付与するエネルギー付与手段は、前記実施形態の圧電アクチュエータ7には限られない。即ち、アクチュエータの型式が異なっても、ノズル配列方向端側と中央側とで、流路構造の密集度が異なる(ヘッド剛性がばらつく)ということに起因して、端側ノズル30aと中央側ノズル30bとの間に液滴噴射特性の違いが生じ得る。
7] The energy applying means for applying the ejection energy to the ink in the
8]前記実施形態のインクジェットプリンタ1は、インクジェットヘッド3が走査方向に往復移動するとともに、記録用紙100をインクジェットヘッド3に対して走査方向と直交する搬送方向に搬送することで、記録用紙100に印刷を行う、いわゆるシリアルプリンタであるが、印刷中の記録用紙100の位置は固定で、ノズルを有するインクジェットヘッドを記録用紙100に対して直交する2方向に移動させることにより、記録用紙100に印刷を行うものであってもよい。
8] In the ink jet printer 1 of the above embodiment, the
あるいは、記録用紙100の幅方向に沿って配列された複数のノズルを有し、所定位置に位置決め固定された状態で液滴を噴射する、ライン型のインクジェットヘッドを備え、このライン型インクジェットヘッドに対して、記録用紙100をノズル列と直交する方向に搬送することで印刷を行う、いわゆる、ラインプリンタであってもよい。
Alternatively, a line-type inkjet head having a plurality of nozzles arranged along the width direction of the
以上説明した実施形態及びその変更形態は、記録用紙にインクの液滴を噴射して画像等を形成するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用対象はこのようなインクジェットプリンタには限られない。即ち、高い着弾精度が要求されるものであれば、プリンタ以外の様々な技術分野で用いられる液滴噴射装置に適用することも可能である。 The above-described embodiment and its modifications are examples in which the present invention is applied to an ink jet printer that forms an image or the like by ejecting ink droplets onto a recording sheet. It is not limited to printers. That is, as long as high landing accuracy is required, it can be applied to a droplet ejecting apparatus used in various technical fields other than a printer.
1 インクジェットプリンタ
3 インクジェットヘッド
3a 液滴噴射面
4 搬送機構
6 流路ユニット
7 圧電アクチュエータ
24 圧力室
30 ノズル
30a 端側ノズル
30b 中央側ノズル
31 ノズル群
61 ヘッド制御回路
100 記録用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記複数のノズル内の液体に噴射エネルギーをそれぞれ付与するエネルギー付与手段と、
前記エネルギー付与手段を制御して、前記複数のノズルからそれぞれ液滴を噴射させる噴射制御手段を備え、
前記噴射制御手段は、
前記複数のノズルのうち、それらの配列方向における両端側のうち少なくとも一端側に位置する端側ノズルの噴射タイミングを、前記端側ノズルよりも中央側に位置する中央側ノズルの噴射タイミングと異ならせることを特徴とする液滴噴射装置。 A plurality of nozzles arranged along one direction;
Energy applying means for applying spray energy to the liquid in the plurality of nozzles,
An ejection control unit that controls the energy applying unit to eject droplets from the plurality of nozzles;
The injection control means includes
Among the plurality of nozzles, the injection timing of the end nozzle located on at least one end side of the both end sides in the arrangement direction is different from the injection timing of the center nozzle located closer to the center than the end nozzle. A liquid droplet ejecting apparatus.
前記噴射制御手段は、
前記複数の端側ノズルの間においても噴射タイミングを異ならせることを特徴とする請求項1に記載の液滴噴射装置。 A plurality of nozzles arranged in order from the one end in the arrangement direction is set as the end-side nozzle,
The injection control means includes
2. The droplet ejecting apparatus according to claim 1, wherein the ejection timing is different among the plurality of end-side nozzles.
前記噴射制御手段は、
複数の前記端側ノズルを、前記一端から各ノズルの配置位置までの距離に応じて複数のノズル群に区分した上で、前記複数のノズル群の間においても噴射タイミングを異ならせることを特徴とする請求項1に記載の液滴噴射装置。 As the end side nozzle, a plurality of nozzles arranged in order from the one end in the arrangement direction is set,
The injection control means includes
The plurality of the end-side nozzles are divided into a plurality of nozzle groups according to the distance from the one end to the arrangement position of each nozzle, and the injection timing is made different among the plurality of nozzle groups. The droplet ejecting apparatus according to claim 1.
前記複数のノズルのうち、それらの配列方向における両端側にそれぞれ位置する端側ノズルの噴射タイミングを、前記中央側ノズルの噴射タイミングと異ならせることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液滴噴射装置。 The injection control means includes
The injection timing of the end side nozzles respectively positioned on both ends in the arrangement direction among the plurality of nozzles is different from the injection timing of the central side nozzle. The liquid droplet ejecting apparatus described.
前記液滴噴射面と対向して配置されて、前記複数のノズルから噴射された液滴が着弾する被噴射体を、前記液滴噴射ヘッドに対して、前記配列方向に平行な搬送方向に搬送する搬送手段を備え、
前記噴射制御手段は、前記液滴噴射ヘッドの往動時と復動時の両方において、前記複数のノズルからそれぞれ前記被噴射体に対して液滴を噴射させ、
前記搬送手段は、前記液滴噴射ヘッドの往動と復動の間に、前記被噴射体を、前記液滴噴射ヘッドに対して相対的に前記複数のノズルの配列長さだけ前記搬送方向に搬送することを特徴とする請求項4に記載の液滴噴射装置。 A liquid droplet ejecting head having a liquid droplet ejecting surface in which the plurality of nozzles are open, and capable of reciprocating in a scanning direction parallel to the liquid droplet ejecting surface and perpendicular to the arrangement direction of the plurality of nozzles;
An object to be ejected, which is disposed opposite to the droplet ejection surface and on which droplets ejected from the plurality of nozzles land, is conveyed in a conveyance direction parallel to the arrangement direction with respect to the droplet ejection head. A conveying means for
The ejection control unit ejects droplets from the plurality of nozzles to the ejected body at both the forward and backward movements of the droplet ejection head,
The transport means moves the ejected body in the transport direction by an arrangement length of the plurality of nozzles relative to the liquid droplet ejecting head during the forward and backward movements of the liquid droplet ejecting head. The droplet ejecting apparatus according to claim 4, wherein the droplet ejecting apparatus is transported.
各ノズルに対応した駆動信号を前記エネルギー付与手段に供給することにより、前記エネルギー付与手段に、前記駆動信号に対応した前記ノズルから液滴を噴射させるものであり、
さらに、前記噴射制御手段は、
前記端側ノズルに対応する駆動信号の前記エネルギー付与手段への供給タイミングを、前記中央側ノズルに対応する駆動信号の供給タイミングと異ならせることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の液滴噴射装置。 The injection control means includes
By supplying a driving signal corresponding to each nozzle to the energy applying unit, the energy applying unit causes the liquid droplets to be ejected from the nozzle corresponding to the driving signal,
Further, the injection control means includes
The supply timing of the drive signal corresponding to the end-side nozzle to the energy applying unit is made different from the supply timing of the drive signal corresponding to the center-side nozzle. Droplet ejector.
前記エネルギー付与手段は、前記流路ユニットに前記複数の圧力室を覆うように接合される圧電層を含む、圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の液滴噴射装置。 A flow path unit in which a liquid flow path is formed, including the plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers communicating with the plurality of nozzles and arranged along the one direction;
The liquid droplet according to claim 1, wherein the energy applying unit is a piezoelectric actuator including a piezoelectric layer bonded to the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers. Injection device.
前記複数のノズル内の液体に噴射エネルギーをそれぞれ付与するエネルギー付与手段と、
前記エネルギー付与手段を制御して、前記複数のノズルからそれぞれ液滴を噴射させる噴射制御手段を備え、
前記噴射制御手段は、
前記複数のノズルのうち、それらの配列方向における両端側のうち少なくとも一端側に位置する端側ノズルに対して前記エネルギー付与手段から付与されるエネルギーを、この端側ノズルよりも中央側に位置する中央側ノズルに付与されるエネルギーと異ならせることを特徴とする液滴噴射装置。 A plurality of nozzles arranged along one direction;
Energy applying means for applying spray energy to the liquid in the plurality of nozzles,
An ejection control unit that controls the energy applying unit to eject droplets from the plurality of nozzles;
The injection control means includes
Among the plurality of nozzles, the energy applied from the energy applying means to the end-side nozzle located on at least one end side of the both end sides in the arrangement direction is positioned closer to the center than the end-side nozzle. A liquid droplet ejecting apparatus, wherein the energy is different from energy applied to a central nozzle.
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