JP3965845B2

JP3965845B2 - Inkjet recording device

Info

Publication number: JP3965845B2
Application number: JP32846099A
Authority: JP
Inventors: 朋裕狭山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: JP2001146003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力室内の圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させて画像等を記録するインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置では、記録ヘッドを主走査方向に沿って移動させ、記録紙等の印刷記録媒体を副走査方向に沿って移動させ、これらの移動に連動して記録ヘッドからインク滴を吐出させることで記録紙上に画像や文字を記録する。このインクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッドは、インク滴を吐出させる複数のノズル開口と、各ノズル開口毎に設けられた複数の圧力室と、各圧力室に対応して形成されて圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる圧力発生素子とを備えている。そして、圧力発生素子に駆動パルスを印加すると、対応する圧力室内に圧力変動が生じてノズル開口からインク滴が吐出される。
【０００３】
このインクジェット式記録装置には、画像の高画質化と記録速度の向上とを両立させるため、異なる大きさのドットを形成し得るインク滴を同一のノズル開口から吐出させるようにしたものがある。この記録装置では、例えば、１ドットを形成するための時間として設定された一印刷周期内に、インク滴を吐出させるための駆動パルスを複数一連に含ませて駆動信号を構成し、駆動パルスを選択的に圧力発生素子に供給することで記録紙上に異なる大きさのドットを記録する。
【０００４】
また、上記の記録ヘッドは、ノズル開口でインクが空気に曝されているので、時間の経過に伴ってインク溶媒（例えば、水）が徐々に蒸発する。そして、インクの粘度が過度に上昇すると、吐出されたインク滴が正規の方向からずれた方向に飛翔してしまう。このため、インクジェット式記録装置では、インク滴が吐出しない程度にメニスカス（ノズル開口にて露出したインクの自由表面）を微振動させることでノズル開口付近のインクを攪拌し、インクの増粘を防止している。このようなインクの攪拌は記録動作に連動してなされ、１行の記録期間中においても印字内微振動として行われる。例えば、一印刷周期内に、メニスカスの微振動を生じさせる波形形状に設定された微振動パルスと上記の駆動パルスとを一連に含ませて駆動信号を構成し、インク滴を吐出しないノズル開口の圧力発生素子には微振動パルスを供給する。
【０００５】
上記の駆動パルスや微振動パルスの選択は、例えば、印字データに基づいてなされる。すなわち、駆動信号を複数のパルス信号から構成し、印字データに基づいて必要なパルス信号を選択的に圧力発生素子に供給する。
このため、圧力発生素子の作動制御に先立って当該ドットの階調データをラッチ回路にラッチさせている。
【０００６】
さらにまた、圧力発生素子として圧電振動子を用いた記録ヘッドでは、この圧電振動子に対して長時間に亘って駆動信号が供給されなかった場合、圧電振動子の電荷が放電により減少し、圧電振動子の電位レベルが下がってしまう。このため、一印刷周期の初期で充電指令信号を記録ヘッドに供給して圧電振動子を充電し、圧電振動子の電位レベルの過剰な低下を防止するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のインクジェット式記録装置では、記録速度の一層の向上が求められており、１ドットを記録するために設定された一印刷周期を短くする試みがなされている。
【０００８】
この場合、一印刷周期の全域に亘って上記の駆動パルスや微振動パルスを配置することにより周期を短くすることができるが、駆動パルスや微振動パルスを全域に亘って配置してしまうと、上記の充電指令信号や記録するドットのラッチ信号といった準備信号、つまり、圧電振動子の作動制御に先立って記録ヘッドに供給される信号の供給時間を確保することが困難となってしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、駆動信号の周期を短くでき、記録速度の一層の高速化が図れるインクジェット式記録装置提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子及びノズル開口に連通する圧力室とを備えた記録ヘッドと、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させる駆動パルス及びインク滴を吐出させない程度に圧力発生素子を作動させる微振動パルスを含んだ一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを有し、駆動パルスを圧力発生素子に印加することで圧力室に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録装置において、印刷周期内における作動制御であって、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させるための作動制御に先立って準備信号を記録ヘッドに供給する準備信号供給手段を設け、前記微振動パルスを、圧力室を定常状態から微振動状態に変化させる微振動変化要素と、微振動変化要素に続いて印加されて圧力室の微振動状態を維持させる微振動ホールド要素と、微振動ホールド要素に続いて印加されて圧力室を微振動状態から定常状態に復帰させる微振動復帰要素とを含ませて構成し、前記駆動信号発生手段は、微振動ホールド要素の少なくとも一部を印刷周期の初期に配置した駆動信号を発生し、前記準備信号供給手段は、印刷周期初期における微振動ホールド要素の発生期間中に前記準備信号を記録ヘッドに供給することを特徴とするインクジェット式記録装置であって、前記微振動パルスを微振動ホールド要素の途中で前後に二分割し、駆動信号発生手段は、微振動変化要素と微振動ホールド要素の前側部分とを含む第１微振動波形を一印刷周期における最後に配置すると共に、微振動ホールド要素の後側部分と微振動復帰要素とを含む第２微振動波形を一印刷周期における最初に配置した駆動信号を発生し、先の印刷周期における第１微振動波形と後の印刷周期における第２微振動波形を連続して圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子に微振動パルスを印加するように構成し、前記準備信号を、ドット毎の階調データを取得させるためのパルス信号であるラッチ信号としたことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、代表的なインクジェット式記録装置であるインクジェット式プリンタの機能ブロック図である。
【００１８】
例示したインクジェット式プリンタは、プリンタコントローラ１とプリントエンジン２とから構成されている。
【００１９】
プリンタコントローラ１は、図示しないホストコンピュータ等からの印刷データ等を受信するインターフェース（以下、外部Ｉ／Ｆという）３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ５と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、発振回路７と、記録ヘッド８に印加するための駆動信号（ＣＯＭ）を発生する駆動信号発生回路９と、階調データや駆動信号等をプリントエンジン２に送信するためのインターフェース（以下、内部Ｉ／Ｆという）１０とを備えている。
【００２０】
外部Ｉ／Ｆ３は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ３からは、ホストコンピュータに対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）等を出力することができる。
【００２１】
ＲＡＭ４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファには、外部Ｉ／Ｆ３が受信したホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部６によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、ドット毎の階調データ（ドットパターンデータ）が展開される。
【００２２】
ＲＯＭ５は、制御部６によって実行される各種制御ルーチンとフォントデータ、グラフィック関数、及び、各種手続き等を記憶している。
【００２３】
制御部６は、受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードデータに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。また、制御部６は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ５内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータをドット毎の階調データ（ドットパターンデータ）に展開する。本実施形態における階調データは、２ビットデータで構成してある。
【００２４】
この展開された階調データは出力バッファに記憶されて、記録ヘッド８の１行分に相当する階調データが得られると、この１行分の階調データは、内部Ｉ／Ｆ１０を介して記録ヘッド８にシリアル伝送される。出力バッファから１行分の階調データが出力されると、中間バッファの内容が消去されて、次の中間コードに対する変換処理が行われる。
【００２５】
また、制御部６は、本願発明の準備信号供給手段としても機能し、一印刷周期内における圧電振動子１３の作動制御に先立って準備信号を記録ヘッド８に供給する。詳しくは、制御部６は、シフトレジスタ１４にセットされた階調データをラッチ回路１５にラッチさせるためのラッチ信号（ＬＡＴ）と、圧電振動子１３の電位レベルの過剰な低下を防止するための充電指令信号（ＮＣＨＧ）とを発生し、記録ヘッド８に供給する。さらに、制御部６は、タイミング信号発生手段の一部を構成し、上記のラッチ信号やチャンネル信号（ＣＨ）を、駆動信号を構成する各パルスの供給開始タイミングで発生する。
【００２６】
駆動信号発生回路９は、本願発明における駆動信号発生手段として機能し、駆動パルスや微振動パルスを構成する複数のパルス信号を一連に接続した駆動信号を発生する。なお、この駆動信号については、後で詳しく説明する。
【００２７】
プリントエンジン２は、紙送り機構１７と、キャリッジ機構１８と、記録ヘッド８とを備えている。
【００２８】
紙送り機構１７は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙等の印刷記録媒体を副走査方向に順次送りだすものである。
【００２９】
キャリッジ機構１８は、記録ヘッド８を搭載するキャリッジと、このキャリッジを、タイミングベルト等を介して走行させるパルスモータ等からなり、記録ヘッド８を主走査方向に沿って移動させるものである。
【００３０】
記録ヘッド８は、例えば、図２に示すように、流路ユニット２１とアクチュエータユニット２２とから概略構成される。
【００３１】
流路ユニット２１は、インク供給口２３となる通孔及び第１ノズル連通孔２４となる通孔を開設したインク供給口形成基板２５と、インク室２６を形成する通孔及び第２ノズル連通孔２７となる通孔を開設したインク室形成基板２８と、複数（例えば、６４個）のノズル開口２９…を副走査方向に沿って開設したノズルプレート３０等から構成してある。そして、インク室形成基板２８の前面側（図では下側）にノズルプレート３０を、裏面側（図では上側）にインク供給口形成基板２５をそれぞれ配置して、インク室形成基板２８とノズルプレート３０との間、及び、インク室形成基板２８とインク供給口形成基板２５との間に接着層３１を挟み、これらのインク供給口形成基板２５、インク室形成基板２８及びノズルプレート３０を一体化してある。
【００３２】
アクチュエータユニット２２は、弾性板として機能する第１の蓋部材３４と、圧力室３５となる通孔を開設したスペーサ部材３６と、供給側連通孔３７を形成するための通孔及び第１ノズル連通孔２４を形成するための通孔を開設した第２の蓋部材３８と、本願発明の圧力発生素子の一種である圧電振動子１３等から構成してある。そして、スペーサ部材３６の裏面に第１の蓋部材３４を、前面に第２の蓋部材３８をそれぞれ配置して第１の蓋部材３４と第２の蓋部材３８とでスペーサ部材３６を挟んで一体化してある。
【００３３】
圧電振動子１３は、第１の蓋部材３４の裏面側に形成されている。例示した圧電振動子１３は、たわみ振動モードの圧電振動子１３であり、充電により収縮して容積を少なくするように圧力室３５を変形させ、放電により伸長して容積を増すように圧力室３５を変形させる。そして、この圧電振動子１３は、第１の蓋部材３４の裏面に形成された共通電極３９と、この共通電極３９の裏面に積層させて形成された圧電体層４０と、各圧電体層４０の裏面に形成された駆動電極４１とから構成される。この圧電振動子１３は、ノズル開口２９に対応して複数（例えば６４個）形成されている。
【００３４】
このような構成を有する記録ヘッド８では、インク室２６から圧力室３５を通ってノズル開口２９に至る一連のインク流路がノズル開口２９毎に形成される。そして、圧電振動子１３を充電したり放電したりすることで対応する圧力室３５が収縮或いは膨張し、圧力室３５内のインクには圧力変動が生じる。この圧力室３５内におけるインク圧力を制御することで、ノズル開口２９からインク滴を吐出させたり、或いは、メニスカスを微振動させたりすることができる。
【００３５】
簡単に説明すると、圧電振動子１３を充電すると圧電振動子１３は縮んで第１の蓋部材３４が変形し、この第１の蓋部材３４の変形に伴って圧力室３５が収縮する。一方、充電された圧電振動子１３を放電すると、圧電振動子１３が伸長して第１の蓋部材３４が戻り方向に変形し、圧力室３５を膨張させる。そして、駆動信号中の駆動パルス（後述）が印加されると、定常状態にある圧力室３５が一旦膨張された後に急激に収縮されるため、圧力室３５内におけるインク圧力が急激に上昇し、ノズル開口２９からインク滴が吐出される。また、駆動信号中の微振動パルスが印加されると、インク滴が吐出されない程度に圧力室３５が膨張・収縮されて、メニスカスがインク吐出方向、あるいはインク引き込み方向に僅かに移動して微振動し、ノズル開口２９付近のインクが攪拌されて、インクの増粘が防止される。
【００３６】
次に、図１及び図３を参照して記録ヘッド８の電気的構成について説明する。なお、図３では、図１に記載されている制御ロジック４９やレベルシフタ５０を省略している。
【００３７】
この記録ヘッド８は、第１シフトレジスタ４４及び第２シフトレジスタ４５からなるシフトレジスタ１４と、第１ラッチ回路４６及び第２ラッチ回路４７からなるラッチ回路１５と、デコーダ４８と、制御ロジック４９と、レベルシフタ５０と、第１スイッチ回路５１及び第２スイッチ回路５２からなるスイッチ回路５３と、オア（ＯＲ）ゲート５４と、圧電振動子１３とを備えている。
【００３８】
そして、シフトレジスタ１４、ラッチ回路１５、デコーダ４８、スイッチ回路５３、及び、圧電振動子１３は、それぞれ記録ヘッド８の各ノズル開口２９…に対応して複数設けられる。例えば、図３に示すように、第１シフトレジスタ素子４４Ａ〜４４Ｎと、第２シフトレジスタ素子４５Ａ〜４５Ｎ、第１ラッチ素子４６Ａ〜４６Ｎと、第２ラッチ素子４７Ａ〜４７Ｎと、デコーダ素子４８Ａ〜４８Ｎと、第１スイッチ素子５１Ａ〜５１Ｎと、第２スイッチ素子５２Ａ〜５２Ｎと、オアゲート５４Ａ〜５４Ｎと、圧電振動子１３Ａ〜１３Ｎとから構成される。
【００３９】
そして、この記録ヘッド８は、プリンタコントローラ１からの階調データ（ＳＩ）に基づいてインク滴を吐出したり、メニスカスを微振動させたりする。
【００４０】
即ち、プリンタコントローラ１からの階調データ（ＳＩ）は、発振回路７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、内部Ｉ／Ｆ１０から第１シフトレジスタ４４及び第２シフトレジスタ４５にシリアル伝送される。プリンタコントローラ１からの階調データは、例えば、（１０）、（０１）等の２ビットデータであり、各ドット毎、即ち、各ノズル開口２９毎に設定される。そして、全てのノズル開口２９…に関する下位ビット（ビット０）のデータが第１シフトレジスタ素子４４Ａ〜４４Ｎに入力され、全てのノズル開口２９…に関する上位ビット（ビット１）のデータが第２シフトレジスタ素子４５Ａ〜４５Ｎに入力される。
【００４１】
第１シフトレジスタ４４には第１ラッチ回路４６が電気的に接続され、第２シフトレジスタ４５には第２ラッチ回路４７が電気的に接続されている。そして、プリンタコントローラ１からのラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ回路１５に入力されると、第１ラッチ回路４６は階調データの下位ビットのデータをラッチし、第２ラッチ回路４７は階調データの上位ビットをラッチする。即ち、各シフトレジスタ素子４４Ａ〜４４Ｎ，４５Ａ〜４５Ｎに入力された階調データは、各ラッチ素子４６Ａ〜４６Ｎ，４７Ａ〜４７Ｎにラッチされる。
【００４２】
ここで、上記のラッチ信号は、階調データ（ドットパターンデータ）をラッチ回路１５にラッチさせるために圧電振動子１３の作動制御に先立って供給される信号であり、本願発明における準備信号の一種である。また、上記の動作を行う第１シフトレジスタ４４及び第１ラッチ回路４６と、第２シフトレジスタ４５及び第２ラッチ回路４７の組は、それぞれが記憶回路を構成し、デコーダ４８に入力される前の階調データを一時記憶する。
【００４３】
各ラッチ回路１５でラッチされた階調データは、デコーダ４８、詳しくは、デコーダ素子４８Ａ〜４８Ｎに入力される。このデコーダ４８は、２ビットの階調データを翻訳して５ビットの印字データを生成する。そして、このデコーダ４８は、印字データ生成手段として機能し、階調データから印字データを生成する。
【００４４】
この印字データの各ビットは、図４に示す駆動信号（ＣＯＭ）の第１パルス６１〜第５パルス６５に対応しており、各パルス信号を選択するためのパルス選択情報である。また、デコーダ４８には、制御ロジック４９からのタイミング信号も入力されている。この制御ロジック４９は、制御部６と共にタイミング信号発生手段として機能しており、ラッチ信号（ＬＡＴ）やチャンネル信号（ＣＨ）に基づいてタイミング信号を発生する。つまり、ラッチ信号やチャンネル信号を受信する毎にタイミング信号をデコーダ４８に出力する。
【００４５】
デコーダ４８によって翻訳された５ビットの印字データは、制御ロジック４９からのタイミング信号によって規定されるタイミングで上位ビット側から順次レベルシフタ５０に入力される。このレベルシフタ５０は、電圧増幅器として機能し、印字データが「１」の場合には、スイッチ回路５３を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の電圧に昇圧された電気信号を出力する。なお、印字データが「０」の場合には、昇圧された電気信号の出力は行わない。レベルシフタ５０で昇圧された「１」の印字データは、スイッチ手段として機能する第１スイッチ回路５１に供給される。この第１スイッチ回路５１の入力側には、駆動信号発生回路９からの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、第１スイッチ回路５１の出力側にはオアゲート５４を介して圧電振動子１３が接続されている。
【００４６】
この印字データは、第１スイッチ回路５１の作動を制御する。例えば、第１スイッチ回路５１に加わる印字データが「１」である期間中は、第１スイッチ回路５１が接続状態となって駆動信号が圧電振動子１３に印加され、この駆動信号に応じて圧電振動子１３が変形する。一方、第１スイッチ回路５１に加わる印字データが「０」の期間中は、レベルシフタ５０からは第１スイッチ回路５１を作動させるための電気信号が出力されないので、圧電振動子１３へは駆動信号が印加されない。要するに、印字データ「１」が設定された第１パルス６１〜第５パルス６５が選択的に圧電振動子１３に印加される。
【００４７】
そして、以上の説明から分かるように、本実施形態では、制御部６、シフトレジスタ１４、ラッチ回路１５、デコーダ４８、制御ロジック４９、レベルシフタ５０、及び、第１スイッチ回路５１が、パルス供給手段として機能しており、駆動信号を構成する各パルス（第１パルス６１〜第５パルス６５）を適宜選択し、この選択したパルスを圧電振動子１３に供給する。
【００４８】
また、第２スイッチ回路５２の入力側にも駆動信号発生回路９からの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、第２スイッチ回路５２の出力側にはオアゲート５４を介して圧電振動子１３が接続されている。そして、プリンタコントローラ１の制御部６からの充電指令信号（ＮＣＨＧ）が、図示しない電圧増幅器（例えば、レベルシフタ等）によって第２スイッチ回路５２を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧されて、第２スイッチ回路５２に入力される。
【００４９】
この充電指令信号（ＮＣＨＧ）は、上記したように圧電振動子１３を充電させるための制御信号、つまり、放電等によって減少した圧電振動子１３の電荷を補わせるための制御信号であり、本願発明における準備信号の一種である。例えば、印字データ「０」の状態が長時間に亘って続くなどにより駆動信号が印加されない状態が長時間続いた場合には、圧電振動子１３は少しずつ放電するため、振動子電位は時間の経過に伴って次第に降下する。そして、電位が過度に低くなった状態の圧電振動子１３に対して駆動信号を印加すると、圧電振動子１３の電位と駆動信号の電位との差が大きいので圧電振動子１３の電位が急激に上昇してしまい、インク滴の誤吐出や圧電振動子１３の破壊を引き起こす虞がある。このため、充電指令信号を記録ヘッド８の第２スイッチ回路５２に供給することにより、圧電振動子１３に駆動信号を印加して圧電振動子１３を駆動信号の電位レベルまで充電するようにしている。
【００５０】
次に、駆動信号及び階調表現方法について図４を参照して説明する。図４には、駆動信号の波形と駆動信号を用いた階調表現の方法が示されている。
【００５１】
駆動信号発生回路９が発生する駆動信号は、第１パルス６１から第５パルス６５までの各パルスを一連に接続することで構成される。
【００５２】
ここで、第２パルス６２、第３パルス６３及び第４パルス６４は、インク滴を吐出させるために圧電振動子１３を作動させる駆動パルスである。これらの各パルスは、何れも同一の波形形状をしており、基準電位である中間電位Ｖｍから最低電位ＶＬまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を降下させる膨張要素Ｐ１と、最低電位ＶＬを所定時間保持する膨張ホールド要素Ｐ２と、最低電位ＶＬから最大電位ＶＰまで急勾配で電位を上昇させる吐出要素Ｐ３と、最大電位ＶＰを所定時間保持する収縮ホールド要素Ｐ４と、最大電位ＶＰから中間電位Ｖｍまで電位を下降させる制振要素Ｐ５とを含んで構成されている。
【００５３】
また、第２パルス６２〜第４パルス６４の各パルスに関し、これらの各パルスは一定間隔で配置されている。即ち、パルス同士の間隔が同じである。例えば、第２パルス６２の膨張要素Ｐ１の始端から第３パルス６３の膨張要素Ｐ１の始端までの時間と、第３パルス６３の膨張要素Ｐ１の始端から第４パルス６４の膨張要素Ｐ１の始端までの時間とを比較した場合に、これらの時間が同じ時間となるように設定されている。そして、このようなパルス信号（駆動パルス信号）を圧電振動子１３に印加すると、各パルスが印加される毎に所定量の小インク滴がノズル開口２９から吐出される。
【００５４】
また、第２パルス６２よりも前に配置される第１パルス６１と、第４パルス６４よりも後に配置される第５パルス６５は、インク滴を吐出しない程度に圧電振動子１３を作動させる微振動パルスを構成するパルス信号である。この微振動パルスは、圧電振動子１３を作動させてインク滴を吐出させない程度に圧力室３５を膨張・収縮し、メニスカスを微振動させることでノズル開口２９付近のインクを攪拌し、この部分におけるインク粘度の過剰な増大を防止するために印加されるパルスである。
【００５５】
この微振動パルスは、圧力室３５の状態を定常状態（例えば、中間電位Ｖｍに対応する容積）から微振動状態（例えば、微振動電位ＶＰＮに対応する容積）まで比較的緩やかに変化させる第１微振動要素Ｐ１１（本願発明の微振動変化要素）と、微振動状態を所定時間に亘って保持する微振動ホールド要素Ｐ１２と、微振動ホールド要素Ｐ１２によって微振動状態が維持された圧力室３５を定常状態に復帰させる第２微振動要素Ｐ１３（本願発明の微振動復帰要素）とから構成される上に凸の台形状のパルスである。
【００５６】
本実施形態では、微振動パルスを微振動ホールド要素Ｐ１２の途中で前後に二分割している。そして、第１微振動要素Ｐ１１と微振動ホールド要素Ｐ１２の前側部分である第１微振動ホールド要素Ｐ１２ａとを含む第５パルス６５（本願発明の第１微振動波形）を一印刷周期における最後に配置している。従って、一印刷周期の終端部分には第１微振動ホールド要素Ｐ１２ａが配置される。一方、微振動ホールド要素Ｐ１２の後側部分である第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂと第２微振動要素Ｐ１３とを含む第１パルス６１（本願発明の第２微振動波形）を一印刷周期における最初に配置している。従って、一印刷周期の先頭部分には第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂが配置される。
【００５７】
上記の第１パルス６１の始端電位（第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂの電位）と第５パルス６５の終端電位（第１微振動ホールド要素Ｐ１２ａの電位）とは同電位であり、第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂの供給時間は、圧電振動子１３（圧力発生素子の一種）の作動制御に先立って供給される準備信号、例えば、上記のラッチ信号（ＬＡＴ）や充電指令信号（ＮＣＨＧ）を記録ヘッド８に供給するために必要な時間以上の長さに設定してある。
【００５８】
そして、印字内微振動を行わせる場合には、先の印刷周期における第５パルス６５と、後の印刷周期における第１パルス６１とを連続的に圧電振動子１３に印加する。言い換えれば、先の印刷周期における第５パルス６５（微振動パルスの前半部分）と、後の印刷周期における第１パルス６１（微振動パルスの後半部分）とを連結して微振動パルスを構成し、この微振動パルスを圧電振動子１３に供給する。
【００５９】
次に、各パルスを選択して多階調の記録を行う手順について図４〜図６に基づいて説明する。以下の説明では、ドットを記録しないで（つまり、インク滴の吐出を行わないで）メニスカスを微振動させる無ドット（階調値１）と、小インク滴を１回吐出させる小ドット（階調値２）と、小インク滴を２回吐出させる中ドット（階調値３）と、小インク滴を３回吐出させる大ドット（階調値４）の４パターンによって、階調表現を行う場合について説明する。
【００６０】
この場合、階調値１を（００）、階調値２を（０１）、階調値３を（１０）、階調値４を（１１）とすることで、各階調値を２ビットの階調データで表すことができる。
【００６１】
そして、階調値１の場合、つまり、メニスカスを微振動させる場合には、第１パルス６１と第５パルス６５とを順次圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値１を示す階調データ（００）をデコーダ４８によって翻訳させ、５ビットの印字データ（１０００１）を生成させる。そして、この印字データを構成する各ビットのデータを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。
【００６２】
この場合、まず、第１パルス６１の供給開始タイミングで制御部６（準備信号供給手段）はラッチ信号（ＬＡＴ）を発生して記録ヘッド８に供給する。このラッチ信号に基づいてラッチ回路１５はシフトレジスタ１４にセットされた階調データ（００）をラッチし、デコーダ４８はラッチされた階調データに基づいて印字データ（１０００１）を生成する。また、このラッチ信号を受信した制御ロジック４９は一印刷周期における１番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。制御ロジック４９からの１番目のタイミング信号を受信したデコーダ４８は、印字データの最上位ビットである印字データ（１）を出力し、この印字データ（１）に基づいて第１スイッチ回路５１は接続状態になる。これにより、第１パルス６１の供給が開始される。
【００６３】
次に、制御部６（準備信号供給手段）は、第１パルス６１の第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂが発生されている間に充電指令信号（ＮＣＨＧ）を発生し、記録ヘッド８に供給する。この充電指令信号により、全ての第２スイッチ回路５２が充電指令信号の供給期間に亘って接続状態になり、記録ヘッド８における全ての圧電振動子１３に駆動信号が印加される。従って、この充電指令信号により、階調データが与えられていない圧電振動子１３、例えば、モノクロ記録時におけるカラー記録用の圧電振動子１３など記録動作に関与していない圧電振動子１３が、第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂの電位レベルＶＰＮまで充電される。
【００６４】
第２パルス６２の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給する。このチャンネル信号に基づいて制御ロジック４９は一印刷周期における２番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。制御ロジック４９からの２番目のタイミング信号を受信したデコーダ４８は、印字データにおける上位から２ビット目の印字データ（０）を出力し、この印字データ（０）に基づいて第１スイッチ回路５１は非接続状態に切り替わる。これにより、駆動信号の圧電振動子１３への印加が停止されて圧電振動子１３の電位レベルは、第１パルス６１の終端電位である中間電位Ｖｍを保持する。
【００６５】
第３パルス６３の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給し、制御ロジック４９は３番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。そして、デコーダ４８は上位から３ビット目の印字データ（０）を出力し、第１スイッチ回路５１は非接続状態を維持する。従って、駆動信号の圧電振動子１３への印加が停止されたままとなり、圧電振動子１３の電位レベルは、第１パルス６１の終端電位である中間電位Ｖｍを保持する。
【００６６】
第４パルス６４の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給し、制御ロジック４９は４番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。そして、デコーダ４８は上位から４ビット目の印字データ（０）を出力し、第１スイッチ回路５１は非接続状態を維持する。従って、駆動信号の圧電振動子１３への印加が停止されたままとなり、圧電振動子１３の電位レベルは、第１パルス６１の終端電位である中間電位Ｖｍをさらに保持する。
【００６７】
第５パルス６５の供給開始タイミングが到来すると、制御部６はチャンネル信号（ＣＨ）を発生して記録ヘッド８に供給する。そして、制御ロジック４９は５番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給する。これにより、デコーダ４８は最下位ビットの印字データ（１）を出力するので、第１スイッチ回路５１は接続状態に切り替わり、駆動信号の圧電振動子１３への印加が再開される。つまり、圧電振動子１３に第５パルス６５が印加される。
【００６８】
このように、階調値１（階調データ００）の場合には、駆動信号の中から第１パルス６１と第５パルス６５とが選択的に圧電振動子１３に印加される。そして、先の印刷周期の第５パルス６５と後の印刷周期の第１パルス６１とが連続的に圧電振動子１３に印加されることで微振動パルスが圧電振動子１３に印加され、この微振動パルスによってメニスカスが微振動し、ノズル開口２９付近のインクが撹拌される。
【００６９】
また、階調値２の場合、つまり、小ドットの記録を行う場合には、第１パルス６１と第３パルス６３（２番目の駆動パルス）と第５パルス６５とを順次圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値２を示す階調データ（０１）をデコーダ４８によって翻訳させ、５ビットの印字データ（１０１０１）を生成させる。そして、この印字データの各ビットのデータを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。
【００７０】
この場合、第１パルス６１の供給開始タイミングで制御部６はラッチ信号（ＬＡＴ）を記録ヘッド８に供給し、ラッチ回路１５は階調データ（００）をラッチし、デコーダ４８はラッチされた階調データに基づいて印字データ（１０１０１）を生成する。また、制御ロジック４９はラッチ信号の受信により１番目のタイミング信号をデコーダ４８に供給し、デコーダ４８は１番目のタイミング信号の受信によって最上位ビットの印字データ（１）を出力する。この印字データ（１）に基づいて第１スイッチ回路５１は接続状態になり、第１パルス６１の供給が開始される。
【００７１】
第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂが供給されている間に制御部６は、充電指令信号（ＮＣＨＧ）を発生し、この充電指令信号によって階調データが与えられていない圧電振動子１３が微振動電位ＶＰＮとなる。
【００７２】
そして、この階調値２では、第２パルス６２の供給開始タイミングでデコーダ４８が出力する印字データが（０）となって第２パルス６２は圧電振動子１３に印加されず、第３パルス６３の供給開始タイミングで印字データが（１）となって第３パルス６３が圧電振動子１３に印加され、第４パルス６４の供給開始タイミングで印字データが（０）となって第４パルス６４は圧電振動子１３に印加されず、第５パルス６５の供給開始タイミングでデコーダ４８が出力する印字データが（１）となって第５パルス６５が圧電振動子１３に印加される。
【００７３】
これにより、駆動信号の中から第１パルス６１、第３パルス６３、及び、第５パルス６５が選択的に圧電振動子１３に印加されて、第３パルス６３に対応する小インク滴が吐出されて、記録紙上に小ドットが形成される。なお、このとき、第１パルス６１と第５パルス６５も印加されるが、インク滴の吐出には寄与しない。
【００７４】
同様に、階調値３の場合、つまり、中ドットの記録を行う場合には、例えば、第１パルス６１、第２パルス６２（１番目の駆動パルス）、第４パルス６４（３番目の駆動パルス）、及び、第５パルス６５を圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値３を示す階調データ（１０）をデコーダ４８によって翻訳させ、５ビットの印字データ（１１０１１）を生成させる。そして、この印字データの各ビットを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。これにより、駆動信号の中から第１パルス６１、第２パルス６２、第４パルス６４、及び、第５パルス６５が選択的に圧電振動子１３に印加されて、第２パルス６２と第４パルス６４とに対応して小インク滴が２回吐出し、記録紙上に中ドットが形成される。
【００７５】
同様に、階調値４の場合、つまり、大ドットの記録を行う場合には、例えば、第１パルス６１から第５パルス６５までの全てのパルスを圧電振動子１３に印加する。即ち、階調値４を示す階調データ（１１）をデコーダ４８によって翻訳させて５ビットの印字データ（１１１１１）を生成させる。そして、この印字データの各ビットを、第１パルス６１〜第５パルス６５の発生タイミングに同期させて順次デコーダ４８から出力させる。これにより、駆動信号を構成する全パルス（第１パルス６１〜第５パルス６５）が圧電振動子１３に印加され、第２パルス６２と第３パルス６３と第４パルス６４とに対応して小インク滴が３回吐出されて記録紙上に大ドットが形成される。
【００７６】
このように、本実施形態では、一印刷周期の初期に微振動ホールド要素Ｐ１２の一部を構成する一定電位の第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂを配置している。そして、この第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂは、圧電振動子１３を変形（すなわち作動）させない波形要素であるので、駆動信号発生回路９が第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂを発生している期間を、準備信号供給手段としての制御部６からの準備信号（ラッチ信号や充電指令信号）の発生期間、つまり準備信号を記録ヘッド８へ供給するための期間として使用することができる。これにより、一印刷周期の全域に亘って駆動パルスや微振動パルスを配置しても、準備信号供給用の時間を確保することができる。従って、一印刷周期を短くすることができ、ひいては、記録速度の一層の高速化を図ることができる。
【００７７】
なお、以上の実施形態では、微振動パルスとして、圧力室３５を定常状態から収縮させ、この収縮状態を所定時間保持した後、膨張させて定常状態にさせるものについて説明したが、微振動パルスはこれに限らない。例えば、圧力室３５を定常状態から膨張させ、この膨張状態を所定時間保持した後、収縮させて定常状態にさせる微振動パルスであってもよい。この場合も微振動パルスは、インク滴を吐出させない程度の微振動を与えるものであるから、当該微振動パルスの微振動電位は、駆動パルスにおける最低電位ＶＬよりも少し高い電位に設定される。
【００７８】
また、微振動ホールド要素Ｐ１２に関し、この微振動ホールド要素Ｐ１２を途中で２分割し、後半部分の第２微振動ホールド要素Ｐ１２ｂを一印刷周期の先頭に配置した駆動信号を例示したが、微振動ホールド要素Ｐ１２を分割せずに一印刷周期の先頭に配置するように構成してもよい。
【００７９】
また、準備信号に関し、ラッチ信号（ＬＡＴ）と充電指令信号（ＮＣＨＧ）とを例示したが、準備信号もこれらの信号に限定されるものではない。この準備信号は、一印刷周期における圧電振動子１３（圧力発生素子）の作動制御に先立って供給される信号であればよい。
【００８０】
なお、上述した本発明の要旨の範囲内で種々の追加、変更等が可能である。例えば、記録ヘッド８に温度センサ７１及びＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器７２等によって構成した温度検出手段を設けてインク温度や環境温度を検出し、この検出温度に基づいて微振動パルスの波形形状を最適化するさせるようにしてもよい。即ち、この種の記録ヘッド８に用いられるインクは、一般的に、温度が高くなると粘度が減少し、温度が低くなると粘度が増大するという特性を有している。
【００８１】
そこで、制御部６（波形最適化手段）は、駆動信号発生回路９に補正信号を出力し、検出温度に最適な波形形状の微振動パルスを発生させるようにする。例えば、検出温度が基準温度（例えば常温）よりも低い場合には、中間電位Ｖｍと微振動電位ＶＰＮの電位差を大きくするなどしてメニスカスを積極的に振動させる。一方、検出温度が基準温度よりも高い場合には中間電位Ｖｍと微振動電位ＶＰＮの電位差を小さくするなどして圧電振動子１３の変形量を少なくし、メニスカスの振動を抑え気味にする。その結果、インクの粘度に対して最適な微振動を与えることができる。
【００８２】
また、上記の実施形態では、デコーダ４８によって階調データを印字データに翻訳するようにしたものを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、出力バッファに展開するドットパターンデータを上記の印字データと同じ内容のデータとし、このドットパターンデータをシフトレジスタ１４にセットする構成としてもよい。この場合、各パルスの供給開始タイミング毎にラッチ信号を発生させ、ラッチ回路１５でラッチしたデータに基づいて第１スイッチ回路５１をオンオフ制御する。
【００８３】
また、上記の実施形態では、一印刷周期内に３つの駆動パルスを配置した駆動信号を例示したが、駆動パルスの数は３つに限定されるものではない。例えば、２つや５つなど複数の駆動パルスを配置した駆動信号であってもよいし、１つの駆動パルスを配置した駆動信号であってもよい。
【００８４】
また、圧力発生素子として、いわゆるたわみ振動モードの圧電振動子１３を使用したが、これに代えて縦振動モードの圧電振動子を使用してもよい。なお、この縦振動モードの圧電振動子は、充電すると圧力室３５を膨張させる方向に収縮し、放電すると圧力室３５を収縮させる方向に伸長する振動子である。また、圧力室３５の容積を変化させる圧力発生素子は、圧電振動子１３に限定されるものではなく、圧電振動子１３と同様な変形特性を有する素子であればよい。すなわち、電位に応じて作動状態が変化し、駆動信号の印加が停止された際には、最後に印加された駆動信号の電位を保持する素子であれば圧力発生素子として用いることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次の効果を発揮する。すなわち、駆動信号発生手段は、圧力室の微振動状態を維持させる微振動ホールド要素の少なくとも一部を印刷周期の初期に配置した駆動信号を発生し、準備信号供給手段は、印刷周期の初期における微振動ホールド要素の発生期間中に上記準備信号を記録ヘッドに供給するので、印刷周期の初期の微振動ホールド要素を発生している期間は、駆動信号によって圧力発生素子は作動されず、この微振動ホールド要素の発生期間を準備信号発生手段からの準備信号を供給するための期間として使用することができる。これにより、印刷周期の全域に亘って駆動パルスや微振動パルスを配置しても準備信号供給用の時間を確保することができる。従って、印刷周期を短くすることができ、ひいては、記録速度の一層の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式プリンタの全体構成を示す構成説明図である。
【図２】記録ヘッドの機械的構造を示す構成説明図である。
【図３】記録ヘッド駆動回路の要部を示す回路図である。
【図４】駆動信号と階調値等との関係を示す説明図である。
【図５】駆動信号の各駆動パルスと階調データの転送タイミング等との関係を示すタイムチャートである。
【図６】駆動パルスの選択パターンを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１プリンタコントローラ
２プリントエンジン
３外部インターフェース
４ＲＡＭ
５ＲＯＭ
６制御部
７発振回路
８記録ヘッド
９駆動信号発生回路
１０内部Ｉ／Ｆ
１３圧電振動子
１４シフトレジスタ
１５ラッチ回路
１７紙送り機構
１８キャリッジ機構
２１流路ユニット
２２アクチュエータユニット
２３インク供給口
２４第１ノズル連通孔
２５インク供給口形成基板
２６インク室
２７第２ノズル連通孔
２８インク室形成基板
２９ノズル開口
３０ノズルプレート
３１接着層
３４第１の蓋部材
３５圧力室
３６スペーサ部材
３７供給側連通孔
３８第２の蓋部材
３９共通電極
４０圧電体層
４１駆動電極
４４第１シフトレジスタ
４５第２シフトレジスタ
４６第１ラッチ回路
４７第２ラッチ回路
４８デコーダ
４９制御ロジック
５０レベルシフタ
５１第１スイッチ回路
５２第２スイッチ回路
５３スイッチ回路
５４オアゲート
６１第１パルス
６２第２パルス
６３第３パルス
６４第４パルス
６５第５パルス
７１温度センサ
７２Ａ／Ｄ変換器
Ｐ１２微振動ホールド要素
Ｐ１２ｂ第２微振動ホールド要素[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus that records an image or the like by ejecting ink droplets from nozzle openings due to pressure fluctuations in a pressure chamber.
[0002]
[Prior art]
In an ink jet recording apparatus such as an ink jet printer or plotter, a recording head is moved in the main scanning direction, and a print recording medium such as recording paper is moved in the sub scanning direction, and recording is performed in conjunction with these movements. By discharging ink droplets from the head, images and characters are recorded on the recording paper. A recording head used in this ink jet recording apparatus includes a plurality of nozzle openings for ejecting ink droplets, a plurality of pressure chambers provided for each nozzle opening, and a pressure chamber formed corresponding to each pressure chamber. A pressure generating element that causes pressure fluctuations in the ink. When a driving pulse is applied to the pressure generating element, pressure fluctuation occurs in the corresponding pressure chamber, and ink droplets are ejected from the nozzle openings.
[0003]
In some ink jet recording apparatuses, ink droplets capable of forming dots of different sizes are ejected from the same nozzle opening in order to achieve both high image quality and improved recording speed. In this recording apparatus, for example, a drive signal is formed by including a plurality of drive pulses for ejecting ink droplets in one printing cycle set as a time for forming one dot, By selectively supplying the pressure generating element, dots of different sizes are recorded on the recording paper.
[0004]
In the recording head, since the ink is exposed to the air through the nozzle openings, the ink solvent (for example, water) gradually evaporates over time. When the viscosity of the ink increases excessively, the ejected ink droplets fly in a direction deviating from the normal direction. For this reason, in an ink jet recording apparatus, the ink near the nozzle opening is agitated by slightly vibrating the meniscus (the free surface of the ink exposed at the nozzle opening) to the extent that no ink droplets are ejected, thereby preventing ink thickening. is doing. Such ink agitation is performed in conjunction with the recording operation, and is performed as fine vibration within printing even during the recording period of one line. For example, within one printing cycle, a drive signal is configured by including a series of micro-vibration pulses set in a waveform shape that causes micro-vibration of the meniscus and the above-described drive pulses, and nozzle openings that do not eject ink droplets. A fine vibration pulse is supplied to the pressure generating element.
[0005]
The selection of the drive pulse and the fine vibration pulse is made based on, for example, print data. That is, the drive signal is composed of a plurality of pulse signals, and necessary pulse signals are selectively supplied to the pressure generating element based on the print data.
For this reason, the gradation data of the dot is latched by the latch circuit prior to the operation control of the pressure generating element.
[0006]
Furthermore, in a recording head using a piezoelectric vibrator as a pressure generating element, when a drive signal is not supplied to the piezoelectric vibrator for a long time, the electric charge of the piezoelectric vibrator decreases due to discharge, and the piezoelectric vibrator The potential level of the vibrator is lowered. For this reason, a charging command signal is supplied to the recording head at the beginning of one printing cycle to charge the piezoelectric vibrator, thereby preventing an excessive decrease in the potential level of the piezoelectric vibrator.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this type of ink jet recording apparatus, further improvement in recording speed is required, and an attempt is made to shorten one printing cycle set for recording one dot.
[0008]
In this case, the period can be shortened by arranging the drive pulse and the fine vibration pulse over the whole area of one printing period, but if the drive pulse and the fine vibration pulse are arranged over the whole area, It becomes difficult to secure a supply time of a preparation signal such as the charge command signal and a dot latch signal to be recorded, that is, a signal supplied to the print head prior to the operation control of the piezoelectric vibrator.
[0009]
The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus that can shorten the cycle of the drive signal and further increase the recording speed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is a pressure generating element provided corresponding to each of the plurality of nozzle openings and a pressure communicating with the nozzle openings. Generating a series of drive signals including a recording head having a chamber, a drive pulse for operating the pressure generating element to discharge the ink droplets, and a minute vibration pulse for operating the pressure generating element to the extent that the ink droplets are not discharged. In an ink jet recording apparatus having a drive signal generating means, causing a pressure fluctuation in a pressure chamber by applying a drive pulse to a pressure generating element, and ejecting an ink droplet from a nozzle opening by the pressure fluctuation. In which the preparation signal is supplied to the recording head prior to the operation control for operating the pressure generating element to eject ink droplets. A signal supply means is provided, and the fine vibration pulse is applied to the fine vibration change element for changing the pressure chamber from the steady state to the fine vibration state, and the fine vibration change element is applied subsequently to the fine vibration change element to maintain the fine vibration state of the pressure chamber. A vibration hold element; and a fine vibration return element that is applied subsequent to the fine vibration hold element to return the pressure chamber from the fine vibration state to the steady state. Drive signal in which at least a part of the print signal is arranged at the beginning of the printing cycle, and the preparation signal supply means supplies the preparation signal to the recording head during the generation period of the fine vibration hold element at the beginning of the printing cycle. The fine vibration pulse is divided into two parts in the middle of the fine vibration holding element, and the drive signal generating means includes the fine vibration changing element and the fine vibration hoe. A first micro-vibration waveform including the front side portion of the first vibration element is disposed last in one printing cycle, and a second micro-vibration waveform including the rear side portion of the micro-vibration holding element and the micro-vibration return element is disposed in one printing cycle. The first arranged drive signal is generated, and the first micro-vibration waveform in the previous printing cycle and the second micro-oscillation waveform in the subsequent printing cycle are continuously applied to the pressure generation device, so that the micro-vibration is applied to the pressure generation device The inkjet recording apparatus is configured to apply a pulse, and the preparation signal is a latch signal that is a pulse signal for acquiring gradation data for each dot.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of an ink jet printer which is a typical ink jet recording apparatus.
[0018]
The illustrated inkjet printer includes a printer controller 1 and a print engine 2.
[0019]
The printer controller 1 includes an interface (hereinafter referred to as an external I / F) 3 that receives print data from a host computer (not shown), a RAM 4 that stores various data, a routine for various data processing, and the like. The stored ROM 5, a control unit 6 comprising a CPU, an oscillation circuit 7, a drive signal generation circuit 9 for generating a drive signal (COM) to be applied to the recording head 8, gradation data, a drive signal, etc. An interface (hereinafter referred to as an internal I / F) 10 for transmitting to the print engine 2 is provided.
[0020]
The external I / F 3 receives print data including, for example, any one or more of character code, graphic function, and image data from a host computer or the like. The external I / F 3 can output a busy signal (BUSY), an acknowledge signal (ACK), etc. to the host computer.
[0021]
The RAM 4 is used as a reception buffer, an intermediate buffer, an output buffer, a work memory (not shown), and the like. Print data from the host computer received by the external I / F 3 is temporarily stored in the reception buffer. The intermediate buffer stores intermediate code data converted into an intermediate code by the control unit 6. In the output buffer, gradation data (dot pattern data) for each dot is developed.
[0022]
The ROM 5 stores various control routines executed by the control unit 6, font data, graphic functions, various procedures, and the like.
[0023]
The control unit 6 reads the print data in the reception buffer, converts it into intermediate code data, and stores this intermediate code data in the intermediate buffer. In addition, the control unit 6 analyzes the intermediate code data read from the intermediate buffer, and develops the intermediate code data into gradation data (dot pattern data) for each dot by referring to the font data and graphic functions in the ROM 5. . The gradation data in this embodiment is composed of 2-bit data.
[0024]
The developed gradation data is stored in the output buffer, and when gradation data corresponding to one line of the recording head 8 is obtained, the gradation data for one line is obtained via the internal I / F 10. Serially transmitted to the recording head 8. When gradation data for one line is output from the output buffer, the contents of the intermediate buffer are erased, and conversion processing for the next intermediate code is performed.
[0025]
The control unit 6 also functions as a preparation signal supply unit of the present invention, and supplies a preparation signal to the recording head 8 prior to operation control of the piezoelectric vibrator 13 within one printing cycle. Specifically, the control unit 6 prevents a latch signal (LAT) for causing the latch circuit 15 to latch the gradation data set in the shift register 14 and an excessive decrease in the potential level of the piezoelectric vibrator 13. A charge command signal (NCHG) is generated and supplied to the recording head 8. Further, the control unit 6 constitutes a part of the timing signal generation means, and generates the latch signal and the channel signal (CH) at the supply start timing of each pulse constituting the drive signal.
[0026]
The drive signal generation circuit 9 functions as drive signal generation means in the present invention, and generates a drive signal in which a plurality of pulse signals constituting a drive pulse and a fine vibration pulse are connected in series. This drive signal will be described in detail later.
[0027]
The print engine 2 includes a paper feed mechanism 17, a carriage mechanism 18, and a recording head 8.
[0028]
The paper feed mechanism 17 includes a paper feed motor, a paper feed roller, and the like, and sequentially feeds print recording media such as recording paper in the sub-scanning direction.
[0029]
The carriage mechanism 18 includes a carriage on which the recording head 8 is mounted and a pulse motor that moves the carriage through a timing belt or the like, and moves the recording head 8 along the main scanning direction.
[0030]
For example, the recording head 8 includes a flow path unit 21 and an actuator unit 22 as shown in FIG.
[0031]
The flow path unit 21 includes an ink supply port forming substrate 25 having a through hole to be the ink supply port 23 and a through hole to be the first nozzle communication hole 24, and a through hole and a second nozzle communication hole to form the ink chamber 26. 27, an ink chamber forming substrate 28 having a through hole 27, and a plurality of (for example, 64) nozzle openings 29... Are formed of a nozzle plate 30 opened along the sub-scanning direction. Then, the nozzle plate 30 is disposed on the front side (lower side in the drawing) of the ink chamber forming substrate 28 and the ink supply port forming substrate 25 is disposed on the rear side (upper side in the drawing). 30 and between the ink chamber forming substrate 28 and the ink supply port forming substrate 25, the adhesive layer 31 is sandwiched, and the ink supply port forming substrate 25, the ink chamber forming substrate 28 and the nozzle plate 30 are integrated. It is.
[0032]
The actuator unit 22 includes a first lid member 34 functioning as an elastic plate, a spacer member 36 having a through hole serving as a pressure chamber 35, a through hole for forming a supply side communication hole 37, and a first nozzle communication. The second lid member 38 having a through hole for forming the hole 24, the piezoelectric vibrator 13 which is a kind of the pressure generating element of the present invention, and the like. The first lid member 34 is disposed on the back surface of the spacer member 36, and the second lid member 38 is disposed on the front surface, and the spacer member 36 is sandwiched between the first lid member 34 and the second lid member 38. It is integrated.
[0033]
The piezoelectric vibrator 13 is formed on the back side of the first lid member 34. The illustrated piezoelectric vibrator 13 is a piezoelectric vibrator 13 in a flexural vibration mode, and the pressure chamber 35 is deformed so as to be contracted by charging to reduce the volume, and is expanded by discharging to increase the volume. Deform. The piezoelectric vibrator 13 includes a common electrode 39 formed on the back surface of the first lid member 34, a piezoelectric layer 40 formed by being laminated on the back surface of the common electrode 39, and each piezoelectric layer 40. And a drive electrode 41 formed on the back surface. A plurality of (for example, 64) piezoelectric vibrators 13 are formed corresponding to the nozzle openings 29.
[0034]
In the recording head 8 having such a configuration, a series of ink flow paths from the ink chamber 26 to the nozzle opening 29 through the pressure chamber 35 is formed for each nozzle opening 29. Then, when the piezoelectric vibrator 13 is charged or discharged, the corresponding pressure chamber 35 contracts or expands, and pressure fluctuation occurs in the ink in the pressure chamber 35. By controlling the ink pressure in the pressure chamber 35, ink droplets can be ejected from the nozzle openings 29, or the meniscus can be slightly vibrated.
[0035]
Briefly, when the piezoelectric vibrator 13 is charged, the piezoelectric vibrator 13 contracts and the first lid member 34 is deformed, and the pressure chamber 35 contracts as the first lid member 34 is deformed. On the other hand, when the charged piezoelectric vibrator 13 is discharged, the piezoelectric vibrator 13 extends and the first lid member 34 is deformed in the return direction, and the pressure chamber 35 is expanded. When a drive pulse (described later) in the drive signal is applied, the pressure chamber 35 in a steady state is once expanded and then rapidly contracted, so that the ink pressure in the pressure chamber 35 rapidly increases, Ink droplets are ejected from the nozzle openings 29. Further, when a fine vibration pulse in the drive signal is applied, the pressure chamber 35 is expanded and contracted to such an extent that an ink droplet is not ejected, and the meniscus slightly moves in the ink ejection direction or the ink drawing direction to cause slight vibration. Then, the ink in the vicinity of the nozzle opening 29 is agitated to prevent the ink from thickening.
[0036]
Next, the electrical configuration of the recording head 8 will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the control logic 49 and the level shifter 50 described in FIG. 1 are omitted.
[0037]
The recording head 8 includes a shift register 14 including a first shift register 44 and a second shift register 45, a latch circuit 15 including a first latch circuit 46 and a second latch circuit 47, a decoder 48, a control logic 49, , A level shifter 50, a switch circuit 53 including a first switch circuit 51 and a second switch circuit 52, an OR gate 54, and the piezoelectric vibrator 13.
[0038]
A plurality of shift registers 14, latch circuits 15, decoders 48, switch circuits 53, and piezoelectric vibrators 13 are provided corresponding to the respective nozzle openings 29 of the recording head 8. For example, as shown in FIG. 3, the first shift register elements 44A to 44N, the second shift register elements 45A to 45N, the first latch elements 46A to 46N, the second latch elements 47A to 47N, and the decoder elements 48A to 48A. 48N, first switch elements 51A to 51N, second switch elements 52A to 52N, OR gates 54A to 54N, and piezoelectric vibrators 13A to 13N.
[0039]
The recording head 8 ejects ink droplets or slightly vibrates the meniscus based on the gradation data (SI) from the printer controller 1.
[0040]
That is, the gradation data (SI) from the printer controller 1 is serially transmitted from the internal I / F 10 to the first shift register 44 and the second shift register 45 in synchronization with the clock signal (CK) from the oscillation circuit 7. The The gradation data from the printer controller 1 is, for example, 2-bit data such as (10) and (01), and is set for each dot, that is, for each nozzle opening 29. The lower bit (bit 0) data relating to all the nozzle openings 29... Is input to the first shift register elements 44A to 44N, and the upper bit (bit 1) data relating to all the nozzle openings 29. Input to the elements 45A to 45N.
[0041]
A first latch circuit 46 is electrically connected to the first shift register 44, and a second latch circuit 47 is electrically connected to the second shift register 45. When the latch signal (LAT) from the printer controller 1 is input to the latch circuit 15, the first latch circuit 46 latches the lower bit data of the gradation data, and the second latch circuit 47 stores the gradation data. Latch upper bits. That is, the gradation data input to the shift register elements 44A to 44N and 45A to 45N are latched by the latch elements 46A to 46N and 47A to 47N.
[0042]
Here, the latch signal is a signal supplied prior to the operation control of the piezoelectric vibrator 13 in order to cause the latch circuit 15 to latch gradation data (dot pattern data), and is a kind of preparation signal in the present invention. It is. The first shift register 44 and the first latch circuit 46, and the second shift register 45 and the second latch circuit 47 that perform the above operation constitute a memory circuit before being input to the decoder 48. Is temporarily stored.
[0043]
The gradation data latched by each latch circuit 15 is input to the decoder 48, specifically, the decoder elements 48A to 48N. The decoder 48 translates 2-bit gradation data to generate 5-bit print data. The decoder 48 functions as print data generation means, and generates print data from the gradation data.
[0044]
Each bit of the print data corresponds to the first pulse 61 to the fifth pulse 65 of the drive signal (COM) shown in FIG. 4 and is pulse selection information for selecting each pulse signal. The decoder 48 also receives a timing signal from the control logic 49. The control logic 49 functions as a timing signal generating means together with the control unit 6 and generates a timing signal based on the latch signal (LAT) and the channel signal (CH). That is, a timing signal is output to the decoder 48 every time a latch signal or channel signal is received.
[0045]
The 5-bit print data translated by the decoder 48 is sequentially input to the level shifter 50 from the upper bit side at the timing defined by the timing signal from the control logic 49. The level shifter 50 functions as a voltage amplifier. When the print data is “1”, the level shifter 50 outputs an electric signal boosted to a voltage capable of driving the switch circuit 53, for example, a voltage of about several tens of volts. When the print data is “0”, the boosted electrical signal is not output. The print data “1” boosted by the level shifter 50 is supplied to a first switch circuit 51 that functions as a switch means. A drive signal (COM) from the drive signal generation circuit 9 is applied to the input side of the first switch circuit 51, and the piezoelectric vibrator 13 is connected to the output side of the first switch circuit 51 via an OR gate 54. It is connected.
[0046]
This print data controls the operation of the first switch circuit 51. For example, during a period in which the print data applied to the first switch circuit 51 is “1”, the first switch circuit 51 is in a connected state, and a drive signal is applied to the piezoelectric vibrator 13. The vibrator 13 is deformed. On the other hand, since the electrical signal for operating the first switch circuit 51 is not output from the level shifter 50 while the print data applied to the first switch circuit 51 is “0”, a drive signal is not supplied to the piezoelectric vibrator 13. Not applied. In short, the first pulse 61 to the fifth pulse 65 in which the print data “1” is set are selectively applied to the piezoelectric vibrator 13.
[0047]
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the control unit 6, the shift register 14, the latch circuit 15, the decoder 48, the control logic 49, the level shifter 50, and the first switch circuit 51 serve as pulse supply means. Each of the pulses (the first pulse 61 to the fifth pulse 65) constituting the drive signal is appropriately selected, and the selected pulse is supplied to the piezoelectric vibrator 13.
[0048]
The drive signal (COM) from the drive signal generation circuit 9 is also applied to the input side of the second switch circuit 52, and the piezoelectric vibrator 13 is connected to the output side of the second switch circuit 52 via an OR gate 54. It is connected. The charge command signal (NCHG) from the control unit 6 of the printer controller 1 is a voltage that can drive the second switch circuit 52 by a voltage amplifier (for example, a level shifter) (not shown), for example, a predetermined voltage value of about several tens of volts. And is input to the second switch circuit 52.
[0049]
The charge command signal (NCHG) is a control signal for charging the piezoelectric vibrator 13 as described above, that is, a control signal for compensating for the electric charge of the piezoelectric vibrator 13 reduced by discharge or the like. Is a kind of preparation signal. For example, if the state in which the print signal “0” continues for a long time and the drive signal is not applied continues for a long time, the piezoelectric vibrator 13 is discharged little by little. It descends gradually as time passes. When a drive signal is applied to the piezoelectric vibrator 13 whose potential is excessively low, the difference between the potential of the piezoelectric vibrator 13 and the potential of the drive signal is large, so the potential of the piezoelectric vibrator 13 suddenly increases. As a result, the ink droplets may rise and cause ink droplets to be erroneously discharged or the piezoelectric vibrator 13 to be destroyed. For this reason, by supplying a charge command signal to the second switch circuit 52 of the recording head 8, a drive signal is applied to the piezoelectric vibrator 13 to charge the piezoelectric vibrator 13 to the potential level of the drive signal. .
[0050]
Next, a drive signal and a gradation expression method will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a waveform of a drive signal and a gradation expression method using the drive signal.
[0051]
The drive signal generated by the drive signal generation circuit 9 is configured by connecting each pulse from the first pulse 61 to the fifth pulse 65 in series.
[0052]
Here, the second pulse 62, the third pulse 63, and the fourth pulse 64 are drive pulses that actuate the piezoelectric vibrator 13 in order to eject ink droplets. Each of these pulses has the same waveform shape, the expansion element P1 that drops the potential with a constant gradient that does not cause ink droplets to be ejected from the intermediate potential Vm that is the reference potential to the lowest potential VL, and the lowest potential. From the expansion hold element P2 that holds VL for a predetermined time, the discharge element P3 that rapidly increases the potential from the minimum potential VL to the maximum potential VP, the contraction hold element P4 that holds the maximum potential VP for a predetermined time, and the maximum potential VP And a damping element P5 that lowers the potential to the intermediate potential Vm.
[0053]
Further, regarding each pulse of the second pulse 62 to the fourth pulse 64, these pulses are arranged at regular intervals. That is, the interval between pulses is the same. For example, the time from the start of the expansion element P1 of the second pulse 62 to the start of the expansion element P1 of the third pulse 63 and the start of the expansion element P1 of the third pulse 63 to the start of the expansion element P1 of the fourth pulse 64 These times are set to be the same time when compared with the times. When such a pulse signal (drive pulse signal) is applied to the piezoelectric vibrator 13, a predetermined amount of small ink droplets are ejected from the nozzle opening 29 each time each pulse is applied.
[0054]
Further, the first pulse 61 arranged before the second pulse 62 and the fifth pulse 65 arranged after the fourth pulse 64 are fine operations that operate the piezoelectric vibrator 13 to such an extent that ink droplets are not ejected. It is a pulse signal which constitutes a vibration pulse. This fine vibration pulse expands and contracts the pressure chamber 35 to such an extent that the ink vibrator 13 is not actuated to eject ink droplets, and the meniscus is finely vibrated to stir the ink in the vicinity of the nozzle opening 29. A pulse applied to prevent an excessive increase in ink viscosity.
[0055]
The fine vibration pulse is a first that changes the pressure chamber 35 relatively slowly from a steady state (for example, a volume corresponding to the intermediate potential Vm) to a fine vibration state (for example, a volume corresponding to the fine vibration potential VPN). A fine vibration element P11 (a fine vibration change element of the present invention), a fine vibration hold element P12 that holds the fine vibration state for a predetermined time, and a pressure chamber 35 in which the fine vibration state is maintained by the fine vibration hold element P12 are provided. This is an upwardly convex trapezoidal pulse composed of the second microvibration element P13 (the microvibration return element of the present invention) that returns to the steady state.
[0056]
In the present embodiment, the fine vibration pulse is divided into two parts in the middle of the fine vibration hold element P12. Then, the fifth pulse 65 (the first micro-vibration waveform of the present invention) including the first micro-vibration element P11 and the first micro-vibration hold element P12a which is the front side portion of the micro-vibration hold element P12 is finally applied in one printing cycle. It is arranged. Accordingly, the first micro-vibration hold element P12a is disposed at the end portion of one printing cycle. On the other hand, the first pulse 61 (second micro-vibration waveform of the present invention) including the second micro-vibration hold element P12b and the second micro-vibration element P13, which is the rear portion of the micro-vibration hold element P12, is first applied in one printing cycle. Is arranged. Accordingly, the second micro-vibration hold element P12b is arranged at the head portion of one printing cycle.
[0057]
The starting potential of the first pulse 61 (the potential of the second micro-vibration hold element P12b) and the terminal potential of the fifth pulse 65 (the potential of the first micro-vibration hold element P12a) are the same potential, and the second micro-vibration. As for the supply time of the hold element P12b, a preparation signal supplied prior to the operation control of the piezoelectric vibrator 13 (a kind of pressure generating element), for example, the latch signal (LAT) or the charge command signal (NCHG) is supplied to the recording head. 8 is set to a length longer than the time required for supplying to 8.
[0058]
When performing fine vibration in printing, the fifth pulse 65 in the previous printing cycle and the first pulse 61 in the subsequent printing cycle are continuously applied to the piezoelectric vibrator 13. In other words, the fifth pulse 65 (the first half of the fine vibration pulse) in the previous printing cycle and the first pulse 61 (the second half of the fine vibration pulse) in the subsequent printing cycle are connected to form the fine vibration pulse. The fine vibration pulse is supplied to the piezoelectric vibrator 13.
[0059]
Next, the procedure for selecting each pulse and performing multi-gradation recording will be described with reference to FIGS. In the following description, no dots are recorded (that is, ink droplets are not ejected), no dots (gradation value 1) that slightly vibrates the meniscus, and small dots (gradations that eject small ink droplets once). When gradation expression is performed with 4 patterns of 2), medium dots that eject small ink droplets twice (gradation value 3), and large dots that eject small ink droplets 3 times (gradation value 4) Will be described.
[0060]
In this case, the gradation value 1 is (00), the gradation value 2 is (01), the gradation value 3 is (10), and the gradation value 4 is (11). It can be expressed by gradation data.
[0061]
When the gradation value is 1, that is, when the meniscus is slightly vibrated, the first pulse 61 and the fifth pulse 65 are sequentially applied to the piezoelectric vibrator 13. That is, the gradation data (00) indicating the gradation value 1 is translated by the decoder 48 to generate 5-bit print data (10001). Then, the data of each bit constituting the print data is sequentially output from the decoder 48 in synchronization with the generation timing of the first pulse 61 to the fifth pulse 65.
[0062]
In this case, first, at the supply start timing of the first pulse 61, the control unit 6 (preparation signal supply means) generates a latch signal (LAT) and supplies it to the recording head 8. Based on this latch signal, the latch circuit 15 latches the gradation data (00) set in the shift register 14, and the decoder 48 generates print data (10001) based on the latched gradation data. The control logic 49 that has received this latch signal supplies the first timing signal in one printing cycle to the decoder 48. The decoder 48 that has received the first timing signal from the control logic 49 outputs print data (1) that is the most significant bit of the print data, and the first switch circuit 51 is connected based on this print data (1). It becomes a state. Thereby, the supply of the first pulse 61 is started.
[0063]
Next, the control unit 6 (preparation signal supply means) generates a charge command signal (NCHG) while the second micro-vibration hold element P12b of the first pulse 61 is generated, and supplies it to the recording head 8. With this charge command signal, all the second switch circuits 52 are connected over the supply period of the charge command signal, and a drive signal is applied to all the piezoelectric vibrators 13 in the recording head 8. Accordingly, the piezoelectric vibrator 13 to which gradation data is not given by this charge command signal, for example, the piezoelectric vibrator 13 not involved in the recording operation, such as the piezoelectric vibrator 13 for color recording at the time of monochrome recording, is changed. 2 Charged to the potential level VPN of the fine vibration hold element P12b.
[0064]
When the supply start timing of the second pulse 62 comes, the control unit 6 generates a channel signal (CH) and supplies it to the recording head 8. Based on this channel signal, the control logic 49 supplies the decoder 48 with the second timing signal in one printing cycle. The decoder 48 that has received the second timing signal from the control logic 49 outputs the second bit of print data (0) from the top in the print data, and the first switch circuit 51 based on this print data (0). Switch to disconnected state. As a result, the application of the drive signal to the piezoelectric vibrator 13 is stopped, and the potential level of the piezoelectric vibrator 13 holds the intermediate potential Vm that is the terminal potential of the first pulse 61.
[0065]
When the supply start timing of the third pulse 63 comes, the control unit 6 generates a channel signal (CH) and supplies it to the recording head 8, and the control logic 49 supplies the third timing signal to the decoder 48. Then, the decoder 48 outputs the third bit print data (0) from the upper order, and the first switch circuit 51 maintains the non-connected state. Accordingly, the application of the drive signal to the piezoelectric vibrator 13 remains stopped, and the potential level of the piezoelectric vibrator 13 maintains the intermediate potential Vm that is the terminal potential of the first pulse 61.
[0066]
When the supply start timing of the fourth pulse 64 comes, the control unit 6 generates a channel signal (CH) and supplies it to the recording head 8, and the control logic 49 supplies the fourth timing signal to the decoder 48. Then, the decoder 48 outputs print data (0) of the fourth bit from the upper order, and the first switch circuit 51 maintains the non-connected state. Therefore, the application of the drive signal to the piezoelectric vibrator 13 remains stopped, and the potential level of the piezoelectric vibrator 13 further holds the intermediate potential Vm that is the terminal potential of the first pulse 61.
[0067]
When the supply start timing of the fifth pulse 65 arrives, the control unit 6 generates a channel signal (CH) and supplies it to the recording head 8. Then, the control logic 49 supplies the fifth timing signal to the decoder 48. Thus, since the decoder 48 outputs the least significant bit print data (1), the first switch circuit 51 is switched to the connected state, and the application of the drive signal to the piezoelectric vibrator 13 is resumed. That is, the fifth pulse 65 is applied to the piezoelectric vibrator 13.
[0068]
Thus, in the case of the gradation value 1 (gradation data 00), the first pulse 61 and the fifth pulse 65 are selectively applied to the piezoelectric vibrator 13 from the drive signal. Then, the fifth pulse 65 of the previous printing cycle and the first pulse 61 of the subsequent printing cycle are continuously applied to the piezoelectric vibrator 13, whereby a fine vibration pulse is applied to the piezoelectric vibrator 13. The meniscus is vibrated slightly by the vibration pulse, and the ink near the nozzle opening 29 is stirred.
[0069]
When the gradation value is 2, that is, when small dots are recorded, the first pulse 61, the third pulse 63 (second drive pulse), and the fifth pulse 65 are sequentially applied to the piezoelectric vibrator 13. Apply. That is, the gradation data (01) indicating the gradation value 2 is translated by the decoder 48 to generate 5-bit print data (10101). Then, the data of each bit of the print data is sequentially output from the decoder 48 in synchronization with the generation timing of the first pulse 61 to the fifth pulse 65.
[0070]
In this case, the control unit 6 supplies the latch signal (LAT) to the recording head 8 at the supply start timing of the first pulse 61, the latch circuit 15 latches the gradation data (00), and the decoder 48 latches the level of the latch. Print data (10101) is generated based on the key data. The control logic 49 supplies the first timing signal to the decoder 48 upon receipt of the latch signal, and the decoder 48 outputs the most significant bit print data (1) upon receipt of the first timing signal. Based on the print data (1), the first switch circuit 51 enters a connected state, and the supply of the first pulse 61 is started.
[0071]
While the second fine vibration hold element P12b is supplied, the control unit 6 generates a charge command signal (NCHG), and the piezoelectric vibrator 13 to which no gradation data is given by the charge command signal is applied to the fine vibration potential. VPN.
[0072]
At this gradation value 2, the print data output by the decoder 48 at the supply start timing of the second pulse 62 becomes (0), and the second pulse 62 is not applied to the piezoelectric vibrator 13, and the third pulse 63. The print data becomes (1) at the supply start timing and the third pulse 63 is applied to the piezoelectric vibrator 13, and the print data becomes (0) at the supply start timing of the fourth pulse 64 and the fourth pulse 64 becomes The print data output from the decoder 48 at the supply start timing of the fifth pulse 65 without being applied to the piezoelectric vibrator 13 becomes (1), and the fifth pulse 65 is applied to the piezoelectric vibrator 13.
[0073]
Accordingly, the first pulse 61, the third pulse 63, and the fifth pulse 65 are selectively applied to the piezoelectric vibrator 13 from the drive signal, and a small ink droplet corresponding to the third pulse 63 is ejected. Thus, small dots are formed on the recording paper. At this time, the first pulse 61 and the fifth pulse 65 are also applied, but do not contribute to the ejection of ink droplets.
[0074]
Similarly, when the gradation value is 3, that is, when recording a medium dot, for example, the first pulse 61, the second pulse 62 (first drive pulse), and the fourth pulse 64 (third drive). Pulse) and the fifth pulse 65 are applied to the piezoelectric vibrator 13. That is, the gradation data (10) indicating the gradation value 3 is translated by the decoder 48 to generate 5-bit print data (11011). Then, each bit of the print data is sequentially output from the decoder 48 in synchronization with the generation timing of the first pulse 61 to the fifth pulse 65. As a result, the first pulse 61, the second pulse 62, the fourth pulse 64, and the fifth pulse 65 are selectively applied to the piezoelectric vibrator 13 from the drive signal, and the second pulse 62 and the fourth pulse are applied. 64, small ink droplets are ejected twice to form medium dots on the recording paper.
[0075]
Similarly, when the gradation value is 4, that is, when recording a large dot, for example, all the pulses from the first pulse 61 to the fifth pulse 65 are applied to the piezoelectric vibrator 13. That is, the gradation data (11) indicating the gradation value 4 is translated by the decoder 48 to generate 5-bit print data (11111). Then, each bit of the print data is sequentially output from the decoder 48 in synchronization with the generation timing of the first pulse 61 to the fifth pulse 65. As a result, all pulses (first pulse 61 to fifth pulse 65) constituting the drive signal are applied to the piezoelectric vibrator 13, and small pulses corresponding to the second pulse 62, the third pulse 63, and the fourth pulse 64. Ink droplets are ejected three times to form large dots on the recording paper.
[0076]
Thus, in the present embodiment, the second fine vibration hold element P12b having a constant potential that constitutes a part of the fine vibration hold element P12 is disposed at the beginning of one printing cycle. Since the second slight vibration hold element P12b is a waveform element that does not deform (that is, actuate) the piezoelectric vibrator 13, the period during which the drive signal generation circuit 9 generates the second fine vibration hold element P12b is It can be used as a generation period of a preparation signal (latch signal or charge command signal) from the control unit 6 as a preparation signal supply means, that is, a period for supplying a preparation signal to the recording head 8. As a result, the time for supplying the preparation signal can be ensured even if the drive pulse and the micro-vibration pulse are arranged over the entire area of one printing cycle. Therefore, one printing cycle can be shortened, and as a result, the recording speed can be further increased.
[0077]
In the above embodiment, as the minute vibration pulse, the pressure chamber 35 is contracted from the steady state, the contracted state is held for a predetermined time, and then expanded to be in the steady state. Not limited to this. For example, it may be a fine vibration pulse that expands the pressure chamber 35 from a steady state, holds the expanded state for a predetermined time, and then contracts to a steady state. In this case as well, the micro-vibration pulse gives micro-vibration to such an extent that ink droplets are not ejected. Therefore, the micro-oscillation potential of the micro-vibration pulse is set to a potential slightly higher than the lowest potential VL in the drive pulse.
[0078]
Further, regarding the fine vibration hold element P12, a drive signal in which the fine vibration hold element P12 is divided into two in the middle and the second fine vibration hold element P12b in the latter half portion is arranged at the head of one printing cycle is illustrated. The hold element P12 may be arranged at the head of one printing cycle without being divided.
[0079]
Moreover, regarding the preparation signal, the latch signal (LAT) and the charge command signal (NCHG) are illustrated, but the preparation signal is not limited to these signals. This preparation signal may be a signal supplied prior to the operation control of the piezoelectric vibrator 13 (pressure generating element) in one printing cycle.
[0080]
Various additions and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described above. For example, the recording head 8 is provided with temperature detecting means constituted by a temperature sensor 71, an A / D (analog / digital) converter 72, and the like to detect ink temperature and environmental temperature. The waveform shape may be optimized. That is, the ink used for this type of recording head 8 generally has a characteristic that the viscosity decreases as the temperature increases, and the viscosity increases as the temperature decreases.
[0081]
Therefore, the control unit 6 (waveform optimization means) outputs a correction signal to the drive signal generation circuit 9 so as to generate a micro-vibration pulse having a waveform shape optimum for the detected temperature. For example, when the detected temperature is lower than a reference temperature (for example, room temperature), the meniscus is vibrated positively by increasing the potential difference between the intermediate potential Vm and the slight vibration potential VPN. On the other hand, when the detected temperature is higher than the reference temperature, the deformation amount of the piezoelectric vibrator 13 is reduced by reducing the potential difference between the intermediate potential Vm and the fine vibration potential VPN, thereby suppressing the vibration of the meniscus. As a result, an optimum fine vibration can be given to the viscosity of the ink.
[0082]
In the above embodiment, the decoder 48 is used to translate gradation data into print data. However, the present invention is not limited to this. For example, the dot pattern data developed in the output buffer may be data having the same contents as the print data, and the dot pattern data may be set in the shift register 14. In this case, a latch signal is generated at each pulse supply start timing, and the first switch circuit 51 is on / off controlled based on the data latched by the latch circuit 15.
[0083]
In the above embodiment, the drive signal in which three drive pulses are arranged in one printing cycle is illustrated, but the number of drive pulses is not limited to three. For example, it may be a drive signal in which a plurality of drive pulses such as two or five are arranged, or a drive signal in which one drive pulse is arranged.
[0084]
Further, although the so-called flexural vibration mode piezoelectric vibrator 13 is used as the pressure generating element, a longitudinal vibration mode piezoelectric vibrator may be used instead. The longitudinal vibration mode piezoelectric vibrator is a vibrator that contracts in a direction to expand the pressure chamber 35 when charged, and expands in a direction to contract the pressure chamber 35 when discharged. In addition, the pressure generating element that changes the volume of the pressure chamber 35 is not limited to the piezoelectric vibrator 13, and may be an element having the same deformation characteristics as the piezoelectric vibrator 13. In other words, when the operating state changes according to the potential and the application of the drive signal is stopped, any element that holds the potential of the drive signal applied last can be used as the pressure generating element.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects are exhibited. That is, the drive signal generating means generates a drive signal in which at least a part of the fine vibration hold element that maintains the fine vibration state of the pressure chamber is arranged at the beginning of the printing cycle, and the preparation signal supply means is at the initial stage of the printing cycle. Since the preparation signal is supplied to the recording head during the generation period of the fine vibration hold element, the pressure generation element is not activated by the drive signal during the period in which the fine vibration hold element at the initial stage of the printing cycle is generated. The generation period of the vibration hold element can be used as a period for supplying the preparation signal from the preparation signal generating means. As a result, it is possible to secure the time for supplying the preparation signal even if the drive pulse and the fine vibration pulse are arranged over the entire printing cycle. Therefore, the printing cycle can be shortened, and as a result, the recording speed can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the overall configuration of an ink jet printer.
FIG. 2 is a configuration explanatory view showing a mechanical structure of a recording head.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a main part of a recording head driving circuit.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between drive signals and gradation values.
FIG. 5 is a time chart showing the relationship between each drive pulse of a drive signal and gradation data transfer timing and the like.
FIG. 6 is a time chart showing a drive pulse selection pattern;
[Explanation of symbols]
1 Printer controller
2 Print engine
3 External interface
4 RAM
5 ROM
6 Control unit
7 Oscillator circuit
8 Recording head
9 Drive signal generation circuit
10 Internal I / F
13 Piezoelectric vibrator
14 Shift register
15 Latch circuit
17 Paper feed mechanism
18 Carriage mechanism
21 Channel unit
22 Actuator unit
23 Ink supply port
24 1st nozzle communication hole
25 Ink supply port forming substrate
26 Ink chamber
27 Second nozzle communication hole
28 Ink chamber forming substrate
29 Nozzle opening
30 Nozzle plate
31 Adhesive layer
34 First lid member
35 Pressure chamber
36 Spacer member
37 Supply side communication hole
38 Second lid member
39 Common electrode
40 Piezoelectric layer
41 Drive electrode
44 First shift register
45 Second shift register
46 First latch circuit
47 Second latch circuit
48 decoder
49 Control logic
50 level shifter
51 First switch circuit
52 Second switch circuit
53 Switch circuit
54 or gate
61 1st pulse
62 Second pulse
63 3rd pulse
64 4th pulse
65 5th pulse
71 Temperature sensor
72 A / D converter
P12 Slight vibration hold element
P12b Second fine vibration hold element

Claims

複数のノズル開口の各々に対応して設けられた圧力発生素子及びノズル開口に連通する圧力室とを備えた記録ヘッドと、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させる駆動パルス及びインク滴を吐出させない程度に圧力発生素子を作動させる微振動パルスを含んだ一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを有し、駆動パルスを圧力発生素子に印加することで圧力室に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録装置において、
印刷周期内における作動制御であって、インク滴を吐出させるべく圧力発生素子を作動させるための作動制御に先立って準備信号を記録ヘッドに供給する準備信号供給手段を設け、
前記微振動パルスを、圧力室を定常状態から微振動状態に変化させる微振動変化要素と、微振動変化要素に続いて印加されて圧力室の微振動状態を維持させる微振動ホールド要素と、微振動ホールド要素に続いて印加されて圧力室を微振動状態から定常状態に復帰させる微振動復帰要素とを含ませて構成し、
前記駆動信号発生手段は、微振動ホールド要素の少なくとも一部を印刷周期の初期に配置した駆動信号を発生し、
前記準備信号供給手段は、印刷周期初期における微振動ホールド要素の発生期間中に前記準備信号を記録ヘッドに供給することを特徴とするインクジェット式記録装置であって、
前記微振動パルスを微振動ホールド要素の途中で前後に二分割し、
駆動信号発生手段は、微振動変化要素と微振動ホールド要素の前側部分とを含む第１微振動波形を一印刷周期における最後に配置すると共に、微振動ホールド要素の後側部分と微振動復帰要素とを含む第２微振動波形を一印刷周期における最初に配置した駆動信号を発生し、
先の印刷周期における第１微振動波形と後の印刷周期における第２微振動波形を連続して圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子に微振動パルスを印加するように構成し、
前記準備信号を、ドット毎の階調データを取得させるためのパルス信号であるラッチ信号としたことを特徴とするインクジェット式記録装置。A recording head having a pressure generating element provided corresponding to each of the plurality of nozzle openings and a pressure chamber communicating with the nozzle opening, and a driving pulse and an ink drop for operating the pressure generating element to discharge the ink drop Drive signal generating means for generating a series of drive signals including micro-vibration pulses that actuate the pressure generating element to such an extent that the pressure generating element is not discharged, and applying the driving pulse to the pressure generating element causes pressure fluctuations in the pressure chamber. In the ink jet recording apparatus that ejects ink droplets from the nozzle opening due to this pressure fluctuation,
Provided with a preparation signal supplying means for supplying a preparation signal to the recording head prior to the operation control for operating the pressure generating element to discharge the ink droplets during operation control within the printing cycle;
A fine vibration change element that changes the pressure chamber from a steady state to a fine vibration state, a fine vibration hold element that is applied following the fine vibration change element to maintain the fine vibration state of the pressure chamber, Including a fine vibration return element that is applied subsequent to the vibration hold element to return the pressure chamber from the fine vibration state to the steady state;
The drive signal generating means generates a drive signal in which at least a part of the micro-vibration hold element is arranged at the initial stage of the printing cycle,
The preparation signal supply means is an ink jet recording apparatus that supplies the preparation signal to a recording head during a generation period of a micro-vibration hold element in an initial printing cycle,
The fine vibration pulse is divided into two parts in the middle of the fine vibration hold element,
The drive signal generating means arranges the first micro-vibration waveform including the micro-vibration changing element and the front part of the micro-vibration hold element at the end in one printing cycle, and the rear part of the micro-vibration hold element and the micro-vibration return element Generating a drive signal in which a second fine vibration waveform including
A first vibration waveform in the previous printing cycle and a second vibration waveform in the subsequent printing cycle are continuously applied to the pressure generating element, so that the micro vibration pulse is applied to the pressure generating element;
An ink jet recording apparatus, wherein the preparation signal is a latch signal which is a pulse signal for acquiring gradation data for each dot.