JP4069123B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
まず、インクジェットヘッドの構造について述べる。
図3に示すように、駆動回路は、インクを吐出させる圧力室9に印加する駆動信号ACT1〜ACT5の波形情報及びインクを吐出させない圧力室9に印加する駆動信号INAの波形情報を記憶した駆動波形メモリ21、この駆動波形メモリ21に記憶した駆動信号ACT1〜ACT5、INAをアナログ信号に変換するD/A変換器22、このD/A変換器22からの駆動信号を増幅する増幅器23を設けている。そして、前記増幅器23からの駆動信号ACT1〜ACT5、INAを駆動信号選択手段24に供給している。
図5に、駆動信号ACT1〜ACT5と、駆動信号INAの1印字周期分、すなわち、5サイクル分を示す。駆動信号ACT1〜ACT5は、W1,W2,W3の3つの駆動信号から構成され、駆動信号INAは駆動信号W4から構成される。駆動信号W1はインク滴を吐出する圧力室9の電極12に印加される駆動信号である。
駆動信号W1〜4は、図6に示すように、それぞれ体積が6plの第1ドロップを吐出させる期間にある駆動信号W1a、W2a、W3a、W4aと、体積が12plの第2ドロップを吐出させる期間にある駆動信号W1b、W2b、W3b、W4bと、体積が24plの第3ドロップを吐出させる期間にある駆動信号W1c、W2c、W3c、W4cとで構成されている。
駆動信号W1〜W4は、インクジェットヘッドの駆動信号に対する流速振動の応答特性と、インク吐出によるメニスカス後退を無視した仮想メニスカス振動とから、駆動信号を逆算することによって求めることができる。
応答特性Rは、テスト駆動信号VTに対するノズル内の流速振動UTから求める。具体的には、テスト駆動信号VT1〜VT10を各々の電極12a〜12jに印加する。駆動信号VT1は、図8に示すように低電圧の周期Tcのノイズ波形であり、駆動信号VT2〜VT10は0Vとする。Tcは、インク吐出動作の時間より十分長くすることが望ましい。さらに、電極12kに対しては電極12aと同じ駆動信号VT1を印加することで、多数の圧力室に対して10チャンネルおきの駆動パターンを適用する。そのような駆動パターンでヘッドを駆動するときのノズル10a〜10j内のメニスカスの流速を各々UT1〜UT10としたとき、図9に示すような周期Tcの流速振動が発生する。この流速振動は、市販のレーザードップラー振動計、例えば(株)小野測器のLV−1710を用い、インクジェットヘッドのノズル内のメニスカスに測定用レーザビームを照射することによって観測することができる。
続いて、下記の(1)式と(2)式を用いて、テスト駆動信号VTと、流速振動UTをフーリエ変換し、それぞれ電圧スペクトルFVTと流速スペクトルFUTに変換する。
Ri,k=FUTi,k/FVT1,k …(3)
Ri,kは、駆動信号VT1に対するノズル内のメニスカス流速Uiの周波数(k−1)/Tcにおける振幅と位相の変化を複素数の形で示している。Riを各チャンネルの応答特性とするとき、R1〜R10の絶対値を図10に示し、位相角を図11に示す。図10のfmaxは、ノズル10内のメニスカスが、駆動信号に対して低周波領域から連続して応答可能な周波数領域の上限の周波数である。
図12は仮想メニスカス振動の変位Xを示す図である。例えば、圧力室9cから第1〜第3ドロップを吐出させ、圧力室9hからはインクを吐出させない場合、ノズル10a〜10jの仮想メニスカス変位はそれぞれX1〜X10となる。仮想メニスカス変位のプラス側の山のピークが各ドロップのインクの吐出体積に相当する。
図13に、上記(4)式により求めた仮想メニスカス流速U1〜U10を示す。
仮想メニスカス流速Uは始点から終点まで実質的に連続な時系列データで、また始点と終点も実質的に連続である。仮想メニスカス流速を仮想メニスカス変位から演算する代わりに最初から仮想メニスカス流速を定義しても良い。
(7)式および(9)式で得られた電圧スペクトルFVAi,kは、仮想メニスカス流速Uiを発生させる駆動信号VAiの、周波数(k−1)/Tcにおける電圧振幅と位相を複素数の形で表している。また、(6)式で得られる[R]kのa行b列目の要素は、b番目のチャンネルの周波数(k−1)/Tcの電圧振動に対するa番目のノズル内のメニスカス流速振動の振幅と位相の変化を複素数の形で表している。[R]k −1は[R]kの逆行列である。逆行列の演算は、WOLFRAM RESEARCH社のMATHEMATICAなどの数式解析ソフトウエアにより行うことができる。
m′≦fmax・Tc
となる最も大きい整数である。このように逆フーリエ変換の周波数の上限をfmaxとすることにより、駆動信号VAの周波数成分の上限値がfmaxに定められる。
ここで、MIN[VB1,j,VB2,j,…]は、[]内の値のうち最小の値を示す関数である。この計算で求めた駆動信号VD3は駆動信号W1になり、駆動信号VD2またはVD4は駆動信号W2になり、駆動信号VD1またはVD5は駆動信号W3になり、駆動信号VD6〜VD10のいずれかは駆動信号W4になる。
a1/st1≒a2/st2≒a3/st3
としている。このように仮想メニスカス振動を定めることにより、異なる体積のインクドロップを略一定の速度で吐出できる。
Claims (5)
- 記録媒体に画像記録を行うためにインクを吐出させる複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この各圧力室にインクを供給するインク供給手段と、前記各圧力室に対応して配置した複数の電極と、前記各圧力室間を隔てる隔壁を形成し、インクを吐出させる圧力室に対応する電極とこの圧力室に隣接した2つの圧力室に対応する電極との間に供給される駆動信号に応じて変形するアクチュエータとを有し、前記駆動信号に応じて前記圧力室の容積を可変してインクを吐出させるインクジェットヘッドと、
前記圧力室を奇数の時分割数N(但し、N≧3)で時分割駆動する駆動信号を発生してそれぞれ対応する圧力室の電極に供給する駆動信号発生手段を備え、
前記駆動信号発生手段は、インクを吐出させる圧力室を中心とした(N+1)個の隣接するアクチュエータのうち最も外側のアクチュエータを挟む2つの電極間に電位差を与えることにより該最も外側のアクチュエータのインク圧力による変形を阻止する駆動信号を、インクを吐出可能な時分割タイミングにあるがインクを吐出させない圧力室を中心とした隣接するN個の圧力室のうち、少なくとも最も外側の圧力室の電極に供給することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記駆動信号発生手段は、駆動信号を、インクを吐出可能な時分割タイミングにあるがインクを吐出させない圧力室を中心とした隣接するN個の圧力室の電極に同時に供給することを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。
- 変形を阻止する駆動信号は、電圧信号に対するノズル内のメニスカス振動の測定によるメニスカス流速の応答特性と予め設定した仮想メニスカス流速とから演算された波形に基づいて作成され、仮想メニスカス流速は、流速振幅を有する流速波形と流速振幅を有しない流速波形とから成ることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット記録装置。
- メニスカス流速の応答特性と仮想メニスカス流速との演算は、複数のノズルの仮想メニスカス流速ベクトルを{U}、この仮想メニスカス流速ベクトル{U}のフーリエ変換結果の流速スペクトルを{FU}、駆動信号に対する各ノズル内のメニスカス流速の応答特性の行列を{R}としたとき、複数の電圧ベクトル{FVA}を、[R]−1・{FU}によって求め、さらに、この電圧ベクトル{FVA}を逆フーリエ変換する過程を含むことを特徴とする請求項3記載のインクジェット記録装置。
- メニスカス流速の応答特性と仮想メニスカス流速との演算は、電圧ベクトル{FVA}を逆フーリエ変換するとき、所定の周波数以上の周波数成分をカットすることを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録装置。
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