JP4385843B2 - Electrostatic inkjet head driving method and inkjet printer - Google Patents

Description

本発明は、振動板電極と固定電極の間に駆動電圧パルスを印加して振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、このインク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法およびインクジェットプリンタに関するものである。更に詳しくは、１画素印字を複数回のインク液滴の吐出により行う多ショット／画素印字を、優れた印字品質を保持した状態で高速に行うことのできる静電式インクジェットヘッドの駆動方法およびインクジェットプリンタに関するものである。   In the present invention, an ink pressure fluctuation is generated by applying a driving voltage pulse between the diaphragm electrode and the fixed electrode to vibrate the diaphragm electrode, and ink droplets are ejected from ink nozzles using the ink pressure fluctuation. The present invention relates to a method for driving an electrostatic inkjet head to be ejected and an inkjet printer. More specifically, an electrostatic ink jet head driving method and ink jet capable of performing multi-shot / pixel printing in which one pixel printing is performed by discharging ink droplets a plurality of times at high speed while maintaining excellent print quality. It relates to printers.

インクジェットプリンタのインクジェットヘッドとしては、静電気力を利用してインクを貯留したインク室の容積を変化させて、インク室に連通しているインクノズルからインク液滴を吐出させる静電アクチュエータを備えた静電式インクジェットヘッドが知られている。静電アクチュエータは、インク室の一部を形成している振動板電極と、これに対向配置されている固定電極とを備え、これらの間に駆動電圧パルスを印加すると、振動板電極が固定電極に吸引され、駆動電圧パルスの印加を解除すると、振動板電極が固定電極から開放されて弾性復帰する。かかる振動板電極の振動によってインク室のインク圧力が変動して、振動板電極が固定電極から開放されて弾性復帰する過程で、インク室に連通しているインクノズルからインク液滴が吐出する。   As an inkjet head of an inkjet printer, a static actuator provided with an electrostatic actuator that discharges ink droplets from ink nozzles communicating with an ink chamber by changing the volume of an ink chamber that stores ink using electrostatic force. An electric inkjet head is known. The electrostatic actuator includes a diaphragm electrode that forms a part of the ink chamber and a fixed electrode that is disposed opposite to the diaphragm electrode. When a drive voltage pulse is applied between these electrodes, the diaphragm electrode is fixed to the fixed electrode. When the application of the drive voltage pulse is released, the diaphragm electrode is released from the fixed electrode and elastically returns. The ink pressure in the ink chamber fluctuates due to the vibration of the diaphragm electrode, and ink droplets are ejected from the ink nozzles communicating with the ink chamber in the process where the diaphragm electrode is released from the fixed electrode and elastically returns.

ここで、１画素印字を連続してインク液滴を吐出することにより行う多ショット／画素印字の場合、特に、かかる多ショト／画素印字を高い駆動周波数（高速）で行う場合には、インク圧力の残留振動の影響を受けて、インク液滴を連続して吐出した際に各吐出時のインク吐出特性が変化する。すなわち、インク液滴を吐出する圧力振動は振動板電極の駆動による圧力振動と、インク液滴吐出後の残留振動の重ね合わせになり、残留振動に起因して、振動板電極を固定電極に吸引する動作を開始する時点における振動板電極の変位状態が変化してしまう。この結果、インク吐出特性が大幅に変動してしまう。かかる変動は、残留振動の振幅が大きいほど顕著になり、印字品質が大幅に劣化するおそれがある。   Here, in the case of multi-shot / pixel printing in which one-pixel printing is performed by continuously ejecting ink droplets, particularly when such multi-shot / pixel printing is performed at a high drive frequency (high speed), the ink pressure The ink ejection characteristics at the time of each ejection change when ink droplets are ejected continuously under the influence of the residual vibration. That is, the pressure vibration that ejects ink droplets is the superposition of the pressure vibration caused by driving the diaphragm electrode and the residual vibration after ink droplet ejection, and the diaphragm electrode is attracted to the fixed electrode due to the residual vibration. The displacement state of the diaphragm electrode at the time when the operation to start is changed. As a result, the ink ejection characteristics vary greatly. Such fluctuations become more prominent as the amplitude of the residual vibration is larger, and the print quality may be greatly deteriorated.

インク圧力の残留振動形態は、主として振動板電極を固定側電極から開放した場合の固有振動に依存する。この固有振動は、静電式インクジェットヘッドの製造誤差などに起因して各静電式インクジェットヘッド毎に所定のばらつきがある。   The residual vibration form of the ink pressure mainly depends on the natural vibration when the diaphragm electrode is opened from the fixed electrode. This natural vibration has a predetermined variation for each electrostatic ink jet head due to a manufacturing error of the electrostatic ink jet head.

そこで、従来においては、連続したインク液滴の吐出により１画素分の印字を行う場合に、２回目以降の駆動電圧パルスを印加し終わった時点から次の駆動電圧パルスを印加するまでの駆動間隔を、静電式インクジェットヘッドの固有振動周期に基づき決定する方法が提案されている。また、駆動電圧パルスのパルス幅も固有振動周期に基づき決定する方法が提案されている。例えば、次の特許文献に開示されている。
特開２００２−６７３５８号公報 Therefore, in the prior art, when printing for one pixel is performed by continuous ink droplet ejection, the driving interval from when the second driving voltage pulse is applied until the next driving voltage pulse is applied. Is proposed based on the natural vibration period of the electrostatic inkjet head. Further, a method for determining the pulse width of the drive voltage pulse based on the natural vibration period has been proposed. For example, it is disclosed in the following patent document.
JP 2002-67358 A

ここで、インクジェットプリンタの印刷速度の向上が求められている中で、静電式インクジェットヘッドの駆動にはより一層の高駆動周波数化が求められている。高駆動周波数化のためには、静電式インクジェットヘッドのインク室の圧力変動の固有振動数を高める必要がある。しかしながら、固有振動数を高めると、その振動波形が急峻になるので、インク圧力変動に応じた適切なタイミングで駆動電圧パルスを印加するなどの駆動条件の範囲が狭くなる。この場合、静電式インクジェットヘッド毎に固有振動数にばらつきがあると、適切な駆動条件を設定することが更に困難になる。   Here, while an improvement in the printing speed of an ink jet printer is required, an even higher driving frequency is required for driving an electrostatic ink jet head. In order to increase the driving frequency, it is necessary to increase the natural frequency of the pressure fluctuation in the ink chamber of the electrostatic ink jet head. However, when the natural frequency is increased, the vibration waveform becomes steep, so that a range of driving conditions such as applying a driving voltage pulse at an appropriate timing according to the ink pressure fluctuation is narrowed. In this case, if there are variations in the natural frequency for each electrostatic ink jet head, it becomes more difficult to set appropriate driving conditions.

駆動条件が適切でないと、複数のインク液滴の吐出により１画素印字を行う場合には、後続のインク液滴の吐出速度が低下し、吐出質量が少なくなってしまう。この結果、インク液滴の記録紙上への着弾位置がずれ、また、１画素印字に必要な充分なインク吐出量を確保できないので、印字品質が大幅に劣化してしまう。   If the driving conditions are not appropriate, when one-pixel printing is performed by ejecting a plurality of ink droplets, the ejection speed of the subsequent ink droplets is reduced and the ejection mass is reduced. As a result, the landing positions of the ink droplets on the recording paper are shifted, and a sufficient ink discharge amount necessary for one-pixel printing cannot be secured, so that the printing quality is greatly deteriorated.

本発明の課題は、このような点に鑑みて、多ショット／画素印字を、各インク液滴の吐出特性をインク残留振動の影響を受けることなく良好に保持した状態で、高速化することのできる静電式インクジェットヘッドの駆動方法、および当該方法により静電式インクジェットヘッドを駆動するインクジェットプリンタを提案することにある。   In view of these points, an object of the present invention is to increase the speed of multi-shot / pixel printing while maintaining the ejection characteristics of each ink droplet well without being affected by residual ink vibration. An electrostatic ink jet head driving method that can be performed, and an ink jet printer that drives the electrostatic ink jet head by the method are proposed.

上記の課題を解決するために、本発明の静電式インクジェットヘッドの駆動方法は：一定間隔で対向配置されている振動板電極および固定電極の間に駆動電圧パルスを印加し、これらの間に発生する静電気力によって前記振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、当該インク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させ；１画素印字を、最大ｎ回（ｎは２以上の整数）の連続したインク液滴の吐出により行い；各インク液滴の吐出のために印加される第１〜第ｎ番目までの各駆動電圧パルスの各パルス間隔が、インク液滴吐出後の前記振動板電極の残留振動波形に基づき、個別に設定されていることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems, the driving method of the electrostatic ink jet head of the present invention includes: applying a driving voltage pulse between the diaphragm electrode and the fixed electrode opposed to each other at regular intervals, and between them Ink pressure fluctuation is generated by vibrating the diaphragm electrode by the generated electrostatic force, and ink droplets are ejected from the ink nozzle using the ink pressure fluctuation; one pixel printing is performed at most n times (n is (Integer of 2 or more) is performed by ejecting continuous ink droplets; each pulse interval of the first to nth drive voltage pulses applied for ejecting each ink droplet is determined by ink droplet ejection. It is characterized by being set individually based on the residual vibration waveform of the diaphragm electrode later.

本発明では、各駆動電圧パルスの各パルス間隔が、振動板電極の残留振動波形に基づき、個別に設定される。したがって、残留振動が残っている振動板電極を、第２番目から第ｎ番目までの各駆動電圧パルスによって、それぞれ適切なタイミングで駆動することができる。この結果、第２番目から第ｎ番目までの各駆動電圧パルスによる振動板電極の振動状態を、残留振動によって悪影響を受けることなく良好に保持することが可能になる。このようにすれば、２番目からｎ番目までの各インク液滴の吐出が、十分な吐出質量および吐出速度で行われるので、高速印字においても印字品質を良好に保持することが可能になる。   In the present invention, each pulse interval of each drive voltage pulse is individually set based on the residual vibration waveform of the diaphragm electrode. Therefore, the diaphragm electrode in which the residual vibration remains can be driven at an appropriate timing by each of the second to nth drive voltage pulses. As a result, it is possible to satisfactorily maintain the vibration state of the diaphragm electrode by the second to nth drive voltage pulses without being adversely affected by the residual vibration. In this way, each of the second to nth ink droplets is ejected with a sufficient ejection mass and ejection speed, so that it is possible to maintain good print quality even in high-speed printing.

かかる印字動作を実現するためには、第２〜第ｎ番目の各駆動電圧パルスの印加開始時点（立ち上がり時点）、すなわち、振動板電極の吸引動作を開始する駆動開始のタイミングにおける前記振動板電極の変位位置が同一となるように、前記第１〜第ｎ番目の各駆動電圧パルスの各パルス間隔を設定すればよい。   In order to realize such a printing operation, the diaphragm electrode at the application start time (rising time) of each of the second to n-th drive voltage pulses, that is, the drive start timing at which the diaphragm electrode suction operation starts. The pulse intervals of the first to n-th drive voltage pulses may be set so that the displacement positions are the same.

特に、第２〜第ｎ番目の各駆動電圧パルスの印加開始時点における前記振動板電極の変位位置が、第１番目の駆動電圧パルスの印加開始時点における前記振動板電極の変位位置と同一となるように、前記第１〜第ｎ番目の各駆動電圧パルスの各パルス間隔を設定することが望ましい。   In particular, the displacement position of the diaphragm electrode at the start of application of each of the second to nth drive voltage pulses is the same as the displacement position of the diaphragm electrode at the start of application of the first drive voltage pulse. Thus, it is desirable to set each pulse interval of the first to nth drive voltage pulses.

すなわち、前記駆動電圧パルスの印加開始時点における前記振動板電極の残留振動による変位位置を、当該振動板電極が前記固定電極の側に変位を開始する直前における変位零の中立位置となるように設定することが望ましい。   That is, the displacement position due to the residual vibration of the diaphragm electrode at the start of application of the drive voltage pulse is set to be a neutral position of zero displacement immediately before the diaphragm electrode starts displacement toward the fixed electrode. It is desirable to do.

また、このように、振動板電極が中立位置にある時点において駆動電圧パルスの印加を開始する場合において、第１ないし第ｎ番目までの各駆動電圧パルス間に含まれる前記振動板電極の残留振動波形の山の数がＮ（Ｎは正の整数）であるとき、１画素印字における最後の第ｎ番目の駆動電圧パルスから次の１画素印字のための第１番目の駆動電圧パルスまでの間に、前記振動板電極の残留振動波形の山が（Ｎ＋α）個（αは正の整数）含まれるように、第ｎ番目から第１番目までの駆動電圧パルスのパルス間隔を設定することが望ましい。   Further, in this way, when the application of the drive voltage pulse is started when the diaphragm electrode is in the neutral position, the residual vibration of the diaphragm electrode included between the first to nth drive voltage pulses. When the number of peaks of the waveform is N (N is a positive integer), from the last nth drive voltage pulse in one pixel printing to the first drive voltage pulse for the next one pixel printing In addition, it is desirable to set the pulse interval of the nth to first driving voltage pulses so that (N + α) peaks of the residual vibration waveform of the diaphragm electrode are included (α is a positive integer). .

ここで、静電式インクジェットヘッドの振動板電極の残留振動波形は、製造誤差などに起因して固体差がある。したがって、出荷前の時点などにおいて、各静電式インクジェットヘッドの前記振動板電極の残留振動波形、一般には残留振動数あるいは残留振動周波数を測定あるいは算出し、測定値あるいは算出値に基づき、前記静電式インクジェットヘッドの第１〜第ｎ番目までの各駆動電圧パルスの各パルス間隔を決定することが望ましい。   Here, the residual vibration waveform of the diaphragm electrode of the electrostatic ink-jet head has a solid difference due to a manufacturing error or the like. Therefore, at the time before shipment, etc., the residual vibration waveform of the diaphragm electrode of each electrostatic ink-jet head, generally the residual frequency or the residual vibration frequency, is measured or calculated, and the static value is calculated based on the measured value or the calculated value. It is desirable to determine each pulse interval of the first to nth drive voltage pulses of the electric ink jet head.

また、前記残留振動数あるいは残留振動周期を所定範囲毎に複数のグループに分け、各グループに前記駆動電圧パルスのパルス間隔を予め割り当てておき、測定あるいは算出した前記残留振動数あるいは残留振動周期が含まれる前記グループに割り当てられている前記駆動電圧パルスのパルス間隔を前記静電式インクジェットヘッドにおける第１〜第ｎ番目までの各駆動電圧パルスの各パルス間隔としてそれぞれ採用するようにすればよい。   Further, the residual frequency or residual vibration period is divided into a plurality of groups for each predetermined range, and a pulse interval of the drive voltage pulse is assigned in advance to each group, and the measured or calculated residual frequency or residual vibration period is determined. The pulse intervals of the drive voltage pulses assigned to the included group may be adopted as the pulse intervals of the first to nth drive voltage pulses in the electrostatic ink jet head.

次に、本発明は静電式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関するものであり、上記の駆動方法により静電式インクジェットヘッドを駆動することを特徴としている。   Next, the present invention relates to an ink jet printer provided with an electrostatic ink jet head, and is characterized in that the electrostatic ink jet head is driven by the above driving method.

以上説明したように、本発明の静電式インクジェットヘッドの駆動方法では、１画素印字のために印加される第１ないし第ｎ番目の駆動電圧パルスの各パルス間隔を、インク液滴吐出後の振動板電極の残留振動波形に基づき、それぞれ個別に設定している。したがって、残留振動している振動板電極を、第２番目から第ｎ番目までの各駆動電圧パルスによって、それぞれ適切なタイミングで駆動することができる。この結果、第２番目から第ｎ番目までの各駆動電圧パルスによる振動板電極の振動状態を、残留振動によって悪影響を受けることなく良好に保持することが可能になる。よって、本発明によれば、２番目からｎ番目までの各インク液滴の吐出を、十分な吐出質量および吐出速度で行うことができ、特に、高速印字においても印字品質を良好に保持することが可能になる。   As described above, according to the driving method of the electrostatic ink jet head of the present invention, the pulse intervals of the first to nth driving voltage pulses applied for one-pixel printing are determined after ink droplet discharge. Each is set individually based on the residual vibration waveform of the diaphragm electrode. Therefore, the diaphragm electrode that is oscillating residually can be driven at an appropriate timing by each of the second to nth driving voltage pulses. As a result, it is possible to satisfactorily maintain the vibration state of the diaphragm electrode by the second to nth drive voltage pulses without being adversely affected by the residual vibration. Therefore, according to the present invention, each of the second to nth ink droplets can be ejected with a sufficient ejection mass and ejection speed, and in particular, the print quality can be maintained well even in high-speed printing. Is possible.

したがって、本発明のインクジェットプリンタによれば、多ショット／画素印字を、高品質および高速で行うことが可能になる。   Therefore, according to the inkjet printer of the present invention, multi-shot / pixel printing can be performed with high quality and high speed.

以下に、図面を参照して、本発明を適用した静電式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の実施の形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of an inkjet printer including an electrostatic inkjet head to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

（インクジェットプリンタの全体構成）
図１は本実施の形態に係る静電式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を示す概略構成図である。 (Overall configuration of inkjet printer)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ink jet printer provided with an electrostatic ink jet head according to the present embodiment.

本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１００は、記録紙１０２を主走査方向Ｙに向けて搬送するプラテン１０３と、このプラテン１０３にインクノズル面が対峙しているインクジェットヘッド１１０と、このインクジェットヘッド１１０を副走査方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ１０５と、インクジェットヘッド１１０の各インクノズルにインクを供給するインクタンク１０６とを有している。プラテン１０３から副走査方向Ｘに外れた位置には、ノズルキャップ１０７が配置されており、このノズルキャップ１０７はインクポンプ１０８を介して廃インク回収部１０９に連通している。   The ink jet printer 100 according to the present embodiment includes a platen 103 that conveys the recording paper 102 in the main scanning direction Y, an ink jet head 110 that faces the ink nozzle surface of the platen 103, and the ink jet head 110. A carriage 105 for reciprocating in the sub-scanning direction X and an ink tank 106 for supplying ink to each ink nozzle of the inkjet head 110 are provided. A nozzle cap 107 is disposed at a position away from the platen 103 in the sub-scanning direction X, and the nozzle cap 107 communicates with the waste ink collection unit 109 via the ink pump 108.

（静電式インクジェットヘッド）
図２は、静電式インクジェットヘッド１１０を示す概略構成図である。静電式インクジェットヘッド１１０は、半導体からなるキャビティ基板１１２、同じく半導体からなるノズル基板１１３、およびガラス製の電極基板１１４を積層することにより構成されている。ノズル基板１１３には複数のインクノズル１１５が形成されている。ノズル基板１１３とキャビティ基板１１２の間には、各インクノズル１１５に連通する独立したインク室１１６が区画形成されており、各インク室１１６は細いインクオリフィス１１７を介して単一の共通インク室１１８に連通している。共通インク室１１８には外部から不図示のインク供給経路を介してインクが供給される。 (Electrostatic inkjet head)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the electrostatic inkjet head 110. The electrostatic ink jet head 110 is configured by laminating a cavity substrate 112 made of a semiconductor, a nozzle substrate 113 also made of a semiconductor, and an electrode substrate 114 made of glass. A plurality of ink nozzles 115 are formed on the nozzle substrate 113. An independent ink chamber 116 communicating with each ink nozzle 115 is defined between the nozzle substrate 113 and the cavity substrate 112, and each ink chamber 116 has a single common ink chamber 118 via a thin ink orifice 117. Communicating with Ink is supplied to the common ink chamber 118 from the outside via an ink supply path (not shown).

各インク室１１６の底壁部分には面外方向に振動可能な振動板電極１１９が形成されており、各振動板電極１１９が共通電極として機能する。各振動板電極１１９に対峙している電極基板１１４の表面部分には凹部１２０がそれぞれ形成され、各凹部１２０の底面には、振動板電極１１９に所定の間隔で対峙している個別電極１２１（固定電極）が形成されている。各振動板電極１１９と、それぞれに対峙している個別電極１２１とにより静電アクチュエータが構成されている。   A diaphragm electrode 119 that can vibrate in the out-of-plane direction is formed on the bottom wall portion of each ink chamber 116, and each diaphragm electrode 119 functions as a common electrode. Concave portions 120 are respectively formed on the surface portions of the electrode substrate 114 facing the respective diaphragm electrodes 119, and individual electrodes 121 (facing the diaphragm electrodes 119 at predetermined intervals on the bottom surface of the respective concave portions 120. (Fixed electrode) is formed. Each diaphragm electrode 119 and the individual electrode 121 facing each other constitute an electrostatic actuator.

この静電アクチュエータに駆動電圧パルスを印加することによって発生する静電気力を利用して、振動板電極１１９を振動させるようになっている。振動板電極１１９の振動によって、インク室１１６の容積が増減し、これによってインク室１１６内に発生するインク圧力の変動に基づき、インク室１１６に連通しているインクノズル１１５からインク液滴１２２が吐出する。   The diaphragm electrode 119 is vibrated using an electrostatic force generated by applying a driving voltage pulse to the electrostatic actuator. Due to the vibration of the diaphragm electrode 119, the volume of the ink chamber 116 is increased or decreased. As a result, the ink droplet 122 is discharged from the ink nozzle 115 communicating with the ink chamber 116 based on the fluctuation of the ink pressure generated in the ink chamber 116. Discharge.

本例の静電式インクジェットヘッド１１０は、例えば、ノズル基板１１３に一列に形成された６４個のインクノズル１１５を備えており、これら６４個のインクノズル１１５から選択的にインク液滴を吐出させることにより、所望の文字や画像を印刷することが可能となっている。   The electrostatic ink jet head 110 of this example includes, for example, 64 ink nozzles 115 formed in a row on a nozzle substrate 113, and ink droplets are selectively ejected from these 64 ink nozzles 115. Thus, it is possible to print a desired character or image.

なお、図示の静電式インクジェットヘッド１１０は、ノズル基板１１３の上面に設けたインクノズルからインク液滴を吐出させるフェイスエジェクトタイプであるが、本発明の制御対象となる静電式インクジェットヘッドは、インク液滴を基板の端部に設けたインクノズルから吐出させるエッジエジェクトタイプでもよい。   The illustrated electrostatic inkjet head 110 is a face eject type that ejects ink droplets from the ink nozzles provided on the upper surface of the nozzle substrate 113. However, the electrostatic inkjet head to be controlled in the present invention is An edge eject type in which ink droplets are ejected from an ink nozzle provided at an end of the substrate may be used.

（インクジェットプリンタの制御系）
図３は、インクジェットプリンタ１００の制御系を示す概略ブロック図である。この図を参照して、静電式インクジェットヘッド１１０を備えたインクジェットプリンタ１００の制御系を説明する。本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１００は、静電式インクジェットヘッド１１０を駆動制御するためのインクジェットヘッド駆動制御装置１を有しており、このインクジェットヘッド駆動制御装置１は、ＣＰＵ２ａを中心に構成されたインクジェットヘッド制御部２を備えている。ＣＰＵ２ａには外部装置３からバス３ａを介して印刷情報が供給され、また、内部バス２ｂを介してＲＯＭ４ａ、ＲＡＭ４ｂおよびキャラクタジェネレータ４ｃが接続されている。 (Inkjet printer control system)
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating a control system of the inkjet printer 100. With reference to this figure, the control system of the inkjet printer 100 provided with the electrostatic inkjet head 110 is demonstrated. The ink jet printer 100 according to the present embodiment has an ink jet head drive control device 1 for driving and controlling the electrostatic ink jet head 110, and this ink jet head drive control device 1 is configured around a CPU 2a. Inkjet head controller 2 is provided. Print information is supplied to the CPU 2a from the external device 3 via the bus 3a, and a ROM 4a, a RAM 4b and a character generator 4c are connected via the internal bus 2b.

インクジェットヘッド制御部２では、ＲＡＭ４ｂ内の記憶領域を作業領域として用いて、ＲＯＭ４ａ内に格納されている制御プログラムを実行し、キャラクタジェネレータ４ｃから発生するキャラクター情報に基づき、インクジェットヘッド駆動用の制御信号を生成する。制御信号は論理ゲートアレイ５および駆動パルス発生回路６を介して、印刷情報に対応した駆動制御信号となって、コネクタ７を経由して、ヘッド基板８に形成されたヘッドドライバＩＣ９に供給される。また、ヘッドドライバＩＣ９には、印字用の駆動電圧パルス信号Ｖ３、制御信号ＬＰ、極性反転制御信号ＲＥＶなども供給される。   The inkjet head control unit 2 executes a control program stored in the ROM 4a using the storage area in the RAM 4b as a work area, and based on the character information generated from the character generator 4c, a control signal for driving the inkjet head Is generated. The control signal becomes a drive control signal corresponding to the print information via the logic gate array 5 and the drive pulse generation circuit 6 and is supplied to the head driver IC 9 formed on the head substrate 8 via the connector 7. . The head driver IC 9 is also supplied with a drive voltage pulse signal V3 for printing, a control signal LP, a polarity inversion control signal REV, and the like.

ヘッドドライバＩＣ９では、供給された上記の各信号および電源回路１０から供給される駆動電圧Ｖｐに基づき、静電式インクジェットヘッド１１０の各振動板電極１１９、すなわち共通電極に印加すべき駆動電圧パルスをその共通出力端子ＣＯＭから出力し、各インクノズル１１５に対応する個別電極１２１に印加すべき駆動電圧パルスを、各個別電極１２１に対応した個数の個別出力端子ＳＥＧから出力する。共通出力端子ＣＯＭの出力と個別出力端子ＳＥＧの出力との電位差が各インクノズル１１５に対応した各振動板電極１１９と、それぞれに対峙している個別電極１２１の間に印加される。駆動時（インク液滴の吐出時）には指定された向きの駆動電位差波形を与え、非駆動時には駆動電位差を与えないようになっている。   In the head driver IC 9, based on the supplied signals and the drive voltage Vp supplied from the power supply circuit 10, drive voltage pulses to be applied to the diaphragm electrodes 119 of the electrostatic ink jet head 110, that is, the common electrode, are applied. Drive voltage pulses output from the common output terminal COM and to be applied to the individual electrodes 121 corresponding to the ink nozzles 115 are output from the number of individual output terminals SEG corresponding to the individual electrodes 121. A potential difference between the output of the common output terminal COM and the output of the individual output terminal SEG is applied between each diaphragm electrode 119 corresponding to each ink nozzle 115 and the individual electrode 121 facing each other. A driving potential difference waveform in a designated direction is given during driving (when ink droplets are ejected), and no driving potential difference is given when not driving.

図４は、ヘッドドライバＩＣ９の内部構成の一例を示す概略ブロック図である。ヘッドドライバＩＣ９は電源回路１０から高電圧系の駆動電圧Ｖｐおよび論理回路系の駆動電圧Ｖｃｃが供給されて動作するＣＭＯＳの６４ビット出力の高耐圧ドライバである。ヘッドドライバＩＣ９は、供給された駆動制御信号に応じて、駆動電圧パルスとＧＮＤ電位の一方を、インクジェットヘッド１１０の各インクノズル１１５に対応する対向電極間に印加する。   FIG. 4 is a schematic block diagram showing an example of the internal configuration of the head driver IC 9. The head driver IC 9 is a CMOS 64-bit output high withstand voltage driver which operates by being supplied with a high voltage drive voltage Vp and a logic circuit drive voltage Vcc from the power supply circuit 10. The head driver IC 9 applies one of the drive voltage pulse and the GND potential between the counter electrodes corresponding to each ink nozzle 115 of the inkjet head 110 in accordance with the supplied drive control signal.

ヘッドドライバＩＣ９における番号９１は６４ビットのシフトレジスタを示している。シフトレジスタ９１は、シリアルデータとして論理ゲートアレイ５より送信された６４ビット長のＤＩ信号入力を、ＤＩ信号に同期する基本クロックパルスであるＸＳＣＬパルス信号入力によりデータをシフトアップし、シフトレジスタ９１内のレジスタに格納するスタティクシフトレジスタとなっている。ＤＩ信号は、６４個のインクノズルのそれぞれを選択するための選択情報をオン／オフにより示す制御信号であり、この信号がシリアルデータとして送信される。   Number 91 in the head driver IC 9 indicates a 64-bit shift register. The shift register 91 shifts up the data of the 64-bit length DI signal input transmitted from the logic gate array 5 as serial data by the XSCL pulse signal input, which is a basic clock pulse synchronized with the DI signal. This is a static shift register stored in this register. The DI signal is a control signal indicating selection information for selecting each of the 64 ink nozzles by ON / OFF, and this signal is transmitted as serial data.

９２は６４ビットのラッチ回路であり、シフトレジスタ９１内に格納された６４ビットデータをラッチパルスＬＰによりラッチしてデータを格納し、格納されたデータを、６４ビット反転回路９３に信号出力するスタティクラッチである。ラッチ回路９２では、シリアルデータのＤＩ信号が、各インクノズルを駆動するための６４セグメント出力を行うための６４ビットのパラレル信号へと変換される。   A 64-bit latch circuit 92 latches 64-bit data stored in the shift register 91 with a latch pulse LP, stores the data, and outputs the stored data to the 64-bit inversion circuit 93 as a signal. It is a tea clutch. In the latch circuit 92, the DI signal of the serial data is converted into a 64-bit parallel signal for outputting 64 segments for driving each ink nozzle.

反転回路９３では、ラッチ回路９２から入力される信号と、ＲＥＶ信号との排他的論理和をレベルシフタ９４へ出力する。レベルシフタ９４は、反転回路９３からの信号の電圧レベルをロジック系の電圧レベル（５Ｖレベルまたは３．３Ｖレベル）からヘッド駆動系の電圧レベル（０Ｖ〜４５Ｖレベル）に変換するレベルインターフェイス回路である。   The inverting circuit 93 outputs an exclusive OR of the signal input from the latch circuit 92 and the REV signal to the level shifter 94. The level shifter 94 is a level interface circuit that converts the voltage level of the signal from the inverting circuit 93 from a logic system voltage level (5 V level or 3.3 V level) to a head drive system voltage level (0 V to 45 V level).

ＳＥＧドライバ９５は６４チャンネルのトランスミッションゲート出力となっていて、レベルシフタ９４の入力により、ＳＥＧ１〜ＳＥＧ６４のセグメント出力に対して、駆動電圧パルス入力かまたはＧＮＤ入力かの何れかを出力する。ＣＯＭドライバは、ＲＥＶ入力に対して、駆動電圧パルス入力かまたはＧＮＤ入力かの何れかをＣＯＭへ出力する。   The SEG driver 95 is a 64 channel transmission gate output, and outputs either a drive voltage pulse input or a GND input to the segment outputs SEG1 to SEG64 according to the input of the level shifter 94. The COM driver outputs either a driving voltage pulse input or a GND input to the COM in response to the REV input.

ＸＳＣＬ、ＤＩ、ＬＰとＲＥＶの各信号は、ロジック系の電圧レベルの信号であり、論理ゲートアレイ５よりヘッドドライバＩＣ９に送信される信号である。   The XSCL, DI, LP, and REV signals are logic system voltage level signals that are transmitted from the logic gate array 5 to the head driver IC 9.

このように、ヘッドドライバＩＣ９を構成することにより、駆動するセグメント数（ノズル数）が増加した場合においても容易にヘッドの各インクノズルの駆動する駆動電圧パルスとＧＮＤとを切り換え、かつ後述の正逆交互駆動を容易に実現することが可能となる。   By configuring the head driver IC 9 in this manner, even when the number of segments to be driven (number of nozzles) increases, the drive voltage pulse to be driven by each ink nozzle of the head and the GND are easily switched, and a positive polarity described later. Reverse alternating driving can be easily realized.

（印字動作）
このように構成したインクジェットヘッド駆動制御装置１では、印字１画素を、連続した複数回のインク液滴を吐出することにより形成するように、静電式インクジェットヘッド１１０を駆動制御可能となっている。例えば最大３回のインク液滴を吐出することにより１画素を印字するように制御している。また、１画素印字期間におけるインク液滴の吐出回数を変更することにより、各画素の階調制御を行うことも可能となっている。 (Printing operation)
In the ink jet head drive control apparatus 1 configured as described above, the electrostatic ink jet head 110 can be driven and controlled so that one print pixel is formed by discharging a plurality of continuous ink droplets. . For example, control is performed so that one pixel is printed by ejecting ink droplets up to three times. It is also possible to control the gradation of each pixel by changing the number of ink droplet ejections in one pixel printing period.

図５には、外部装置３からの印字モード指令信号により１画素を最大３回のインク液滴の吐出により形成する印字モード（３ショット／画素モード）が指定された場合のタイミングチャートを示してある。図において、Ｖ３は、インクジェットヘッド制御部２の駆動パルス発生回路６からヘッドドライバＩＣ９に供給される印字用の駆動電圧パルス信号である。ＬＰおよびＲＥＶは上述のようにインクジェットヘッド制御部２の論理ゲートアレイ５からヘッドドライバＩＣ９に供給される制御信号（ラッチパルス）および極性反転制御信号である。ドライバＣＯＭ出力は共通端子ＣＯＭの出力であり、ドライバＳＥＧ出力は各個別端子ＳＥＧの出力である。ＣＯＭ−ＳＥＧ電位差は、共通電極（振動板電極１１９）と個別電極１２１の間に発生する電位差（ノズル駆動電圧波形）である。なお、制御信号ＬＰによって１画素印字期間が規定され、１画素を３ショットで形成するように制御される。   FIG. 5 shows a timing chart when a print mode (3 shots / pixel mode) in which one pixel is formed by discharging ink droplets up to three times by a print mode command signal from the external device 3 is designated. is there. In the figure, V3 is a drive voltage pulse signal for printing supplied from the drive pulse generation circuit 6 of the inkjet head controller 2 to the head driver IC 9. LP and REV are control signals (latch pulses) and polarity inversion control signals supplied from the logic gate array 5 of the inkjet head control unit 2 to the head driver IC 9 as described above. The driver COM output is the output of the common terminal COM, and the driver SEG output is the output of each individual terminal SEG. The COM-SEG potential difference is a potential difference (nozzle drive voltage waveform) generated between the common electrode (diaphragm electrode 119) and the individual electrode 121. Note that a one-pixel printing period is defined by the control signal LP, and control is performed so that one pixel is formed in three shots.

また、ドライバＣＯＭ出力には、各１画素印字期間Ｔのそれぞれに現れる第１〜第３の印字用の駆動電圧パルスＰｗ（１）、Ｐｗ（２）、Ｐｗ（３）のうち、第２の駆動電圧パルスＰｗ（２）が現れ、それ以外はＧＮＤに保持される。これに対して、ドライバＳＥＧ出力には、１画素を３回のインク液滴の吐出により形成する３ショット／画素による印字の場合には、第１および第３の駆動電圧パルスＰｗ（１）、Ｐｗ（３）が現れ、１画素を２回のインク液滴の吐出により形成する２ショット／画素による印字の場合には第１の駆動電圧パルスＰｗ（１）のみが現れ、１画素を１回のインク液滴の吐出により形成する１ショット／画素による印字の場合には第１および第２の駆動電圧パルスＰｗ（１）およびＰｗ（２）が現れる。   The driver COM output includes the second of the first to third printing drive voltage pulses Pw (1), Pw (2), and Pw (3) that appear in each one-pixel printing period T. The drive voltage pulse Pw (2) appears, and the others are held at GND. On the other hand, the driver SEG output includes the first and third drive voltage pulses Pw (1) in the case of printing by three shots / pixel in which one pixel is formed by discharging ink droplets three times. In the case of printing by two shots / pixel in which one pixel is formed by discharging ink droplets twice, only the first drive voltage pulse Pw (1) appears and one pixel is displayed once. In the case of printing by one shot / pixel formed by discharging the ink droplets, the first and second drive voltage pulses Pw (1) and Pw (2) appear.

このように、本例では、複数のインク液滴の吐出により１画素印字を行う場合には、１画素印字用の複数のタイミング、図５の例では連続する３回の吐出タイミングのうち、先頭の吐出タイミングを基準として（先頭基準により）、階調表現を行うようになっている。   As described above, in this example, when one-pixel printing is performed by ejecting a plurality of ink droplets, a plurality of timings for one-pixel printing, of the three consecutive ejection timings in the example of FIG. The gradation expression is performed on the basis of the discharge timing (by the head reference).

また、振動板電極１１９と個別電極１２１の間に印加されるノズル駆動波形、すなわちＣＯＭ−ＳＥＧ電位差が、逆方向、正方向および逆方向の順序で切り替わる。よって、３ショット／画素による印字の場合（図５の最初の１画素印字期間Ｔ）には、逆駆動、正駆動および逆駆動による３回のインク液滴の吐出動作が行われ、２ショット／画素による印字の場合（図５の２番目の１画素印字期間Ｔ）には、第１および第２のインク液滴の吐出時点において逆駆動および正駆動の順序でインク液滴の吐出動作が行われ、１ショット／画素による印字の場合（図５の３番目の１画素印字期間Ｔ）には、第１のインク液滴の吐出時点において逆駆動によりインク液滴の吐出動作が行われる。   Further, the nozzle drive waveform applied between the diaphragm electrode 119 and the individual electrode 121, that is, the COM-SEG potential difference is switched in the reverse direction, the forward direction, and the reverse direction. Therefore, in the case of printing by 3 shots / pixel (the first one-pixel printing period T in FIG. 5), the ink droplet ejection operation is performed three times by reverse driving, normal driving, and reverse driving. In the case of printing by pixels (second one-pixel printing period T in FIG. 5), ink droplet ejection operations are performed in the reverse drive and forward drive order at the time of ejection of the first and second ink droplets. In the case of printing by one shot / pixel (the third one-pixel printing period T in FIG. 5), the ink droplet ejection operation is performed by reverse driving at the time of ejection of the first ink droplet.

また、極性反転信号ＲＥＶによって連続するインク液滴の吐出動作時には、逆駆動および正駆動の順序、あるいはその逆の順序により、インクジェットヘッド１１０を正逆交互駆動している。このように正逆交互通電を行うことにより、振動板電極１１９と個別電極１２１の間に残留電荷が発生することを抑制あるいは回避できる。   In addition, when the ink droplets are continuously ejected by the polarity reversal signal REV, the inkjet head 110 is alternately driven in the forward and reverse directions in the reverse drive and forward drive order or in the reverse order. Thus, by performing forward and reverse alternating energization, it is possible to suppress or avoid the generation of residual charges between the diaphragm electrode 119 and the individual electrode 121.

（駆動電圧パルスのパルス間隔の設定方法）
図６には駆動電圧パルス信号Ｖ３における駆動電圧パルスＰｗの電圧波形を示してある。この図に示すように、各駆動電圧パルスＰｗは台形波形であり、１周期分のパルス幅すなわち、駆動電圧パルスＰｗの立ち上がり時点（印加開始時点）から次の駆動電圧パルスＰｗの立ち上がり時点（印加開始時点）までの間隔がパルス間隔Ｐｗｉである。各駆動電圧パルスＰｗの電圧波形において、一定の勾配で立ち上がる充電部分の幅がＰｗｃｐであり、立ち上がり後に一定電圧に保持されるホールド部分の幅がＰｗｈｐであり、この後に一定の勾配で立ち下がる放電部分の幅がＰｗｄｐである。また、駆動電圧パルスＰｗの立ち上がり開始時点から立ち下がり開始時点までの幅、すなわちパルス幅がＰｗｂである。 (Setting method of pulse interval of drive voltage pulse)
FIG. 6 shows a voltage waveform of the drive voltage pulse Pw in the drive voltage pulse signal V3. As shown in this figure, each drive voltage pulse Pw has a trapezoidal waveform, and has a pulse width for one cycle, that is, the rise time (application start time) of the drive voltage pulse Pw to the rise time (application) of the next drive voltage pulse Pw. The interval until the start point) is the pulse interval Pwi. In the voltage waveform of each drive voltage pulse Pw, the width of the charged portion rising at a constant gradient is Pwcp, the width of the hold portion held at a constant voltage after the rising is Pwhp, and thereafter the discharge falling at a constant gradient The width of the part is Pwdp. The width from the rising start point to the falling start point of the drive voltage pulse Pw, that is, the pulse width is Pwb.

本例においては、１画素印字のための第１ないし第３番目までの各駆動電圧パルスＰｗ（１）ないしＰＷ（３）の各パルス間隔Ｐｗｉ１、Ｐｗｉ２、Ｐｗｉ３が、インク液滴吐出後の振動板電極１１９の残留振動波形に基づき、それぞれ個別に決定されている。   In this example, the pulse intervals Pwi1, Pwi2, and Pwi3 of the first to third drive voltage pulses Pw (1) to PW (3) for one-pixel printing are vibrations after ink droplet ejection. Each is determined individually based on the residual vibration waveform of the plate electrode 119.

図７には、駆動電圧パルス信号波形と振動板電極１１９の挙動（残留振動波形）を示してある。この図においては、理解を容易にするために、駆動電圧パルス波形のパルス間隔Ｐｗｉ１〜Ｐｗｉ３を広げた状態で示してある。   FIG. 7 shows the drive voltage pulse signal waveform and the behavior (residual vibration waveform) of the diaphragm electrode 119. In this figure, in order to facilitate understanding, the pulse intervals Pwi1 to Pwi3 of the drive voltage pulse waveform are shown widened.

この図に示すように、第１回目の駆動電圧パルスＰｗ（１）が電極間に印加されると（時点Ｔ１１）、変位零の中立位置にある振動板電極１１９が個別電極（固定電極）１２１の側（図においては負の側）に吸引されて、当該個別電極１２１に当接する。振動板電極１１９の変位に伴ってインク室１１６のインク圧力が負圧側に変化して、インクノズル１１５のインクメニスカスが大きく引き込まれる。駆動電圧パルスＰｗ（１）が立ち下がると、振動板電極１１９が個別電極１２１から開放されてその中立位置に向けて弾性変位を開始する（時点Ｔ１２）。振動板電極１１９は中立位置を通り過ぎて正の側に変位し、これにより、インク室１１６のインク圧力が急激に高まり、インクノズル１１５からインク液滴１２２が吐出される(時点Ｔ１３）。振動板電極１１９は、当該静電式インクジェットヘッド１１０の固有周期で残留振動するインク圧力に伴って残留振動を行う。   As shown in this figure, when the first drive voltage pulse Pw (1) is applied between the electrodes (time point T11), the diaphragm electrode 119 at the neutral position of zero displacement is the individual electrode (fixed electrode) 121. Is attracted to the negative electrode side (negative side in the figure) and contacts the individual electrode 121. With the displacement of the diaphragm electrode 119, the ink pressure in the ink chamber 116 changes to the negative pressure side, and the ink meniscus of the ink nozzle 115 is greatly drawn. When the drive voltage pulse Pw (1) falls, the diaphragm electrode 119 is released from the individual electrode 121 and starts elastic displacement toward its neutral position (time point T12). The diaphragm electrode 119 passes through the neutral position and is displaced to the positive side, whereby the ink pressure in the ink chamber 116 is rapidly increased, and the ink droplet 122 is ejected from the ink nozzle 115 (time T13). The diaphragm electrode 119 performs residual vibration with the ink pressure that vibrates in the natural period of the electrostatic inkjet head 110.

本例では、第１番目の駆動電圧パルスＰｗ（１）と第２番目の駆動電圧パルスＰｗ（２）のパルス間隔Ｐｗｉ１を、かかる振動板電極１１９のインク液滴吐出後の残留振動波形に基づき定めている。具体的には、第２番目の駆動電圧パルスＰｗ（２）の立ち上がり時点Ｔ２１（印加開始時点）が、振動板電極１１９が正側から負側に切り替わる中立位置となる時点に一致するように、当該パルス間隔Ｐｗｉ１が定められている。したがって、パルス間隔Ｐｗｉ１には残留振動波形の山がＮ個（Ｎは正の整数）含まれることになる。図示の例では２個の山が含まれ、２個目の山のゼロクロス点（中立位置）が第２番目の駆動電圧パルスＰｗ（２）の立ち上がり時点Ｔ２１となっている。   In this example, the pulse interval Pwi1 between the first drive voltage pulse Pw (1) and the second drive voltage pulse Pw (2) is based on the residual vibration waveform of the diaphragm electrode 119 after ink droplet ejection. It has established. Specifically, the rising time T21 (application start time) of the second drive voltage pulse Pw (2) coincides with the time when the diaphragm electrode 119 is at the neutral position where the vibration is switched from the positive side to the negative side. The pulse interval Pwi1 is determined. Accordingly, the pulse interval Pwi1 includes N peaks (N is a positive integer) of the residual vibration waveform. In the illustrated example, two peaks are included, and the zero cross point (neutral position) of the second peak is the rising time T21 of the second drive voltage pulse Pw (2).

このように、固有周期で残留振動する振動板電極１１９が、正側から負側に切り替わる中立位置の時点において第２番目の駆動電圧パルスＰｗ（２）の印加を開始すると、残留振動による振動板電極１１９の変位方向が駆動電圧パルスによる振動板電極１１９の変位方向に一致する。よって、駆動電圧パルスＰｗ（２）による振動板電極１１９の変位が残留振動によって阻害あるいは抑制されることが無い。したがって、第２番目のインク液滴の吐出（時点Ｔ２３）を十分な吐出質量および吐出速度で行うことができる。また、振動板電極１１９が中立位置の時点で駆動電圧パルスＰｗ（２）を印加すると、同じく振動板電極１１９が中立位置の状態で駆動電圧パルスＰｗ（１）を印加して第１回目のインク液滴を吐出させる場合と同様な挙動が再現されるので、第２回目のインク液滴の吐出特性を第１回目のインク液滴の吐出特性と実質的に同一に保持することができる。   As described above, when the diaphragm electrode 119 that vibrates in the natural period starts the application of the second drive voltage pulse Pw (2) at the neutral position where the positive electrode switches to the negative electrode, the diaphragm due to residual vibration. The displacement direction of the electrode 119 coincides with the displacement direction of the diaphragm electrode 119 caused by the drive voltage pulse. Therefore, the displacement of the diaphragm electrode 119 due to the drive voltage pulse Pw (2) is not inhibited or suppressed by the residual vibration. Therefore, the second ink droplet can be discharged (time T23) with a sufficient discharge mass and discharge speed. Further, when the driving voltage pulse Pw (2) is applied when the diaphragm electrode 119 is at the neutral position, the first ink is applied by applying the driving voltage pulse Pw (1) while the diaphragm electrode 119 is at the neutral position. Since the same behavior as that when the droplets are ejected is reproduced, the ejection characteristics of the second ink droplet can be kept substantially the same as the ejection characteristics of the first ink droplet.

同様にして、第２番目の駆動電圧パルスＰｗ（２）と第３番目の駆動電圧パルスＰｗ（３）のパルス間隔Ｐｗｉ２も決定されている。すなわち、第２番目のインク液滴吐出後における振動板電極１１９の残留振動波形が正側から負側に切り替わるゼロクロス点（変位零の中立位置）に、第３番目の駆動電圧パルスＰｗ（３）の立ち上がり時点Ｔ３１（印加開始時点）が一致するように、パルス間隔Ｐｗｉ２が定められている。図示の例ではパルス間隔Ｐｗｉ２に、残留振動波形における２個の山が含まれ、２個目の山のゼロクロス点（中立位置）が第３番目の駆動電圧パルスＰｗ（３）の立ち上がり時点Ｔ３１となっている。   Similarly, the pulse interval Pwi2 between the second drive voltage pulse Pw (2) and the third drive voltage pulse Pw (3) is also determined. That is, the third drive voltage pulse Pw (3) is at the zero cross point (neutral position of zero displacement) at which the residual vibration waveform of the diaphragm electrode 119 after the second ink droplet discharge is switched from the positive side to the negative side. The pulse interval Pwi2 is determined so that the rising time T31 (application start time) coincides. In the example shown in the figure, the pulse interval Pwi2 includes two peaks in the residual vibration waveform, and the zero cross point (neutral position) of the second peak is the rise time T31 of the third drive voltage pulse Pw (3). It has become.

次に、第３番目の駆動電圧パルスＰｗ（３）と、次の１画素印字のための第１番目の駆動電圧パルスＰｗ（４）のパルス間隔Ｐｗｉ３も、第３目のインク液滴吐出後における振動板電極１１９の残留振動波形が正側から負側に切り替わるゼロクロス点（変位零の中立位置）に、第１番目の駆動電圧パルスＰｗ（４）の立ち上がり時点Ｔ４１（印加開始時点）が一致するように、パルス間隔Ｐｗｉ３が定められている。   Next, the pulse interval Pwi3 between the third drive voltage pulse Pw (3) and the first drive voltage pulse Pw (4) for the next one-pixel printing is also determined after the third ink droplet is ejected. The rise time T41 (application start time) of the first drive voltage pulse Pw (4) coincides with the zero cross point (neutral position of zero displacement) at which the residual vibration waveform of the diaphragm electrode 119 in FIG. As described above, the pulse interval Pwi3 is determined.

ここで、第１番目および第２番目のパルス間隔Ｐｗｉ１、Ｐｗｉ２に含まれる振動板電極の残留振動波形の山の数は「２」であるが、第３番目のパルス間隔Ｐｗｉ３に含まれる残留振動波形の山の数を１個多い「３」となるように、当該パルス間隔Ｐｗｉ３が定められている。山の数が２個以上多くなるようにパルス間隔Ｐｗｉ３を定めても良い。すなわち、パルス間隔Ｐｗｉ１、Ｐｗｉ２に含まれる残留振動波形の山の数をＮ（Ｎは正の整数）とすると、最後の第３番目のパルス間隔Ｐｗｉ３に含まれる残留振動波形の山の数が（Ｎ＋α）（αは正の整数）となるように、パルス間隔Ｐｗｉ３を定めればよい。   Here, the number of peaks of the residual vibration waveform of the diaphragm electrode included in the first and second pulse intervals Pwi1 and Pwi2 is “2”, but the residual vibration included in the third pulse interval Pwi3. The pulse interval Pwi3 is determined so that the number of peaks in the waveform is “3”, which is one more. The pulse interval Pwi3 may be determined so that the number of peaks is two or more. That is, when the number of peaks of the residual vibration waveform included in the pulse intervals Pwi1 and Pwi2 is N (N is a positive integer), the number of peaks of the residual vibration waveform included in the last third pulse interval Pwi3 is ( The pulse interval Pwi3 may be determined so that N + α) (α is a positive integer).

次に、上記のように駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉ１〜Ｐｗｉ３を決定するために、本例では、静電式インクジェットヘッド１１０の出荷前の段階などにおいて、製造ロット毎にサンプリングを行い、インク液滴吐出後の振動板電極１１９の残留振動周波数あるいは残留振動周期を計測あるいは算出している。そして、計測あるいは算出された固有周期あるいは固有振動数に基づき、静電式インクジェットヘッド毎に最適な第１ないし第３番目のパルス間隔Ｐｗｉ１、Ｐｗｉ２およびＰｗｉ３をそれぞれ個別に決定している。   Next, in order to determine the pulse intervals Pwi1 to Pwi3 of the drive voltage pulse Pw as described above, in this example, sampling is performed for each production lot at a stage before shipment of the electrostatic ink jet head 110, etc. The residual vibration frequency or residual vibration period of the diaphragm electrode 119 after droplet discharge is measured or calculated. The optimum first to third pulse intervals Pwi1, Pwi2 and Pwi3 are determined individually for each electrostatic ink jet head based on the measured or calculated natural period or natural frequency.

また、本例のヘッド基板８には、図３に示すように、静電式インクジェットヘッド１１０のパルス間隔ランク識別回路１１が搭載されている。インクジェットヘッド制御部２には、パルス間隔ランク識別回路１１によって指定されるランクを判別するパルス間隔判別回路１２が搭載されている。静電式インクジェットヘッド１１０の出荷前の段階などにおいて計測あるいは算出された固有周期に基づき、パルス間隔ランク識別回路１１を外部から操作することにより、駆動電圧パルス信号Ｖ３における１画素形成用の各パルス間隔のランクが設定される。   Further, as shown in FIG. 3, a pulse interval rank identification circuit 11 of the electrostatic inkjet head 110 is mounted on the head substrate 8 of this example. The ink jet head control unit 2 is equipped with a pulse interval discriminating circuit 12 that discriminates the rank designated by the pulse interval rank discriminating circuit 11. Each pulse for forming one pixel in the drive voltage pulse signal V3 by operating the pulse interval rank identification circuit 11 from the outside based on the natural period measured or calculated in a stage before shipment of the electrostatic ink jet head 110 or the like. The interval rank is set.

例えば、図８に示すように、均等幅の各固有周期の区分毎に予めパルス間隔が割り当てられたテーブル１３が用意されており、計測あるいは算出された固有周期に対応するランク番号２０１〜３２４が、第１番目ないし第３番目のパルス間隔に対応付けした形態で、パルス間隔ランク識別回路１１に設定される。インクジェットヘッド駆動制御装置１は、パルス間隔ランク判別回路１２により、パルス間隔ランク識別回路１１に設定されている３種類のランクを読み込み、これに基づき、第１番目ないし第３番目のパルス間隔Ｐｗｉ１〜Ｐｗｉ３を設定している。   For example, as shown in FIG. 8, a table 13 in which a pulse interval is assigned in advance for each natural period of equal width is prepared, and rank numbers 201 to 324 corresponding to the measured or calculated natural periods are shown. The pulse interval rank discriminating circuit 11 is set in a form associated with the first to third pulse intervals. The inkjet head drive control device 1 reads the three kinds of ranks set in the pulse interval rank discriminating circuit 11 by the pulse interval rank discriminating circuit 12, and based on this, the first to third pulse intervals Pwi1 to Pwi1. Pwi3 is set.

また、図９に示すように、静電式インクジェットヘッド１１０の本体側面１１０ａなどの部位に、割り当てられたパルス間隔ランクが印刷される。最も左側の数字「２３８」が第１番目のパルス間隔Ｐｗｉ１のランクであり、次の数字「２３６」が第２番目のパルス間隔Ｐｗｉ２であり、最も左の数字「３１１」が第３番目のパルス間隔ｐｗｉ３である。また、これらの数字の下側位置には、製造ロット番号「ＡＢ−０４０２２６」が印刷されている。なお、このようにランクが印刷あるいは表示されている場合には、パルス間隔ランク判別回路１２、パルス間隔ランク識別回路１１を省略し、ディップスイッチなどにより、インクジェットヘッド駆動制御装置１に印刷されている各ランクを設定するようにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 9, the assigned pulse interval rank is printed on a portion such as the main body side surface 110 a of the electrostatic inkjet head 110. The leftmost number “238” is the rank of the first pulse interval Pwi1, the next number “236” is the second pulse interval Pwi2, and the leftmost number “311” is the third pulse. The interval pwi3. In addition, a production lot number “AB-040226” is printed below these numbers. When the rank is printed or displayed in this way, the pulse interval rank discriminating circuit 12 and the pulse interval rank identifying circuit 11 are omitted, and the rank is printed on the inkjet head drive control device 1 by a dip switch or the like. Each rank may be set.

なお、図１０（ａ）に示すように、本例では、多ショット／画素印字の場合には、先頭の吐出タイミングを基準として階調表現を行うようにしている。従って、インク液滴の吐出回数に拘わりなく、１画素印字における１回目のインク液滴の吐出は先頭の吐出タイミングで行われ、２回目のインク液滴の吐出は２番目の吐出タイミングで行われ、３回目のインク液滴の吐出は３番目の吐出タイミングで行われる。よって、各吐出タイミングにおける駆動電圧パルスのパルス幅Ｐｗｂ（１）〜Ｐｗｂ（３）をそれぞれ別個に適切な値に設定できる。   As shown in FIG. 10A, in this example, in the case of multi-shot / pixel printing, gradation expression is performed with reference to the leading ejection timing. Therefore, regardless of the number of ink droplet ejections, the first ink droplet ejection in one-pixel printing is performed at the first ejection timing, and the second ink droplet ejection is performed at the second ejection timing. The third ink droplet ejection is performed at the third ejection timing. Therefore, the pulse widths Pwb (1) to Pwb (3) of the drive voltage pulse at each ejection timing can be set to appropriate values separately.

これに対して、図１０（ｂ）に示すように、多ショット／画素印字を最後の吐出タイミングを基準として階調表現を行う場合には、各吐出タインミングで何番目のインク液滴の吐出が行われるのかが、各階調毎に異なってしまう。これでは、各吐出タイミングでの駆動電圧パルスのパルス幅Ｐｗｂを一律に規定できない。また、静電式インクジェットヘッドでは振動板電極１１９を共通電極として用いているので、同一の吐出タイミングでインクノズル毎に異なるパルス幅の駆動電圧パルスを印加することができない。よって、後端の吐出タイミングを基準とする場合には、各駆動電圧パルスのパルス幅を適切に設定することが不可能である。   On the other hand, as shown in FIG. 10B, when multi-shot / pixel printing is used to express gradation with reference to the last ejection timing, the number of ink droplets ejected at each ejection timing. What is performed is different for each gradation. In this case, the pulse width Pwb of the drive voltage pulse at each ejection timing cannot be defined uniformly. Further, since the diaphragm electrode 119 is used as a common electrode in the electrostatic ink jet head, it is impossible to apply drive voltage pulses having different pulse widths for each ink nozzle at the same ejection timing. Therefore, when the discharge timing at the rear end is used as a reference, it is impossible to appropriately set the pulse width of each drive voltage pulse.

次に、本例では、図５に示すように、正逆交互通電により駆動電圧パルスを印加している。正逆交互通電の場合には、通電方向（電界方向）によってもパルス幅特性が異なる。すなわち、インク吐出速度、インク吐出質量が最大となるパルス幅が異なる場合がある。この場合には、電界方向に応じて、駆動電圧パルスＰｗのパルス幅Ｐｗｂを変更することが望ましい。本例の場合には、逆、正、逆により駆動電圧パルスが印加されるので、１番目および３番目の駆動電圧パルスのパルス幅を同一とし、２番目の駆動電圧パルスのパルス幅を異なる幅にすればよい。   Next, in this example, as shown in FIG. 5, the drive voltage pulse is applied by forward and reverse alternating energization. In the case of forward / reverse alternating energization, the pulse width characteristic varies depending on the energization direction (electric field direction). That is, the ink discharge speed and the pulse width that maximizes the ink discharge mass may be different. In this case, it is desirable to change the pulse width Pwb of the drive voltage pulse Pw according to the electric field direction. In this example, since the drive voltage pulses are applied in the reverse, forward and reverse directions, the pulse widths of the first and third drive voltage pulses are the same, and the pulse widths of the second drive voltage pulse are different. You can do it.

勿論、多ショット／画素印字の場合に、１番目、２番目、３番目の駆動電圧パルスのパルス幅を異なるものとする場合には、通電方向によるパルス幅特性も考慮して、各パルス幅を決定すればよい。   Of course, in the case of multi-shot / pixel printing, if the pulse widths of the first, second, and third drive voltage pulses are different, each pulse width is set in consideration of the pulse width characteristics depending on the energization direction. Just decide.

なお、静電式インクジェットヘッドの出荷時前の段階においてその固有周期を計測あるいは算出する方法としては次ような方法を採用することができる。
（１）振動板電極１１９および固定側電極１２１の間の静電容量の変化に起因して変動する電流波形を測定し、これに基づき算出する方法。
（２）駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉとインクノズルから吐出されるインク質量の関係を測定し、この関係に基づき算出する方法。
（３）駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔Ｐｗｉとインクノズルから吐出されるインクの吐出速度の関係を測定し、この関係に基づき算出する方法。
（４）振動板電極１１９および固定側電極１２１の間の静電容量の変化に起因して変動する電圧波形を測定し、これに基づき算出する方法。 As a method for measuring or calculating the natural period in the stage before shipment of the electrostatic ink jet head, the following method can be employed.
(1) A method of measuring a current waveform that fluctuates due to a change in capacitance between the diaphragm electrode 119 and the fixed-side electrode 121, and calculating based on this.
(2) A method of measuring the relationship between the pulse interval Pwi of the drive voltage pulse Pw and the mass of ink ejected from the ink nozzles, and calculating based on this relationship.
(3) A method of measuring the relationship between the pulse interval Pwi of the drive voltage pulse Pw and the ejection speed of the ink ejected from the ink nozzles, and calculating based on this relationship.
(4) A method of measuring a voltage waveform that fluctuates due to a change in capacitance between the diaphragm electrode 119 and the fixed-side electrode 121 and calculating based on this.

（その他の実施の形態）
上記の実施の形態は３ショット／画素印字を行う場合の例であるが、本発明は、３ショット以外のショット数で１画素印字を行う場合における各パルス間隔の設定にも同様に適用できる。 (Other embodiments)
Although the above embodiment is an example in the case of performing 3 shots / pixel printing, the present invention can be similarly applied to setting of each pulse interval when performing 1 pixel printing with a number of shots other than 3 shots.

また、インクジェットプリンタの側においてｎショット／画素印字の駆動周期Ｔが定まっている場合には、最後のショットのための駆動電圧パルスと次の１画素印字のための最初の駆動電圧パルスとの間のパルス間隔Ｐｗｉ（ｎ）は、駆動周期Ｔから残留振動波形に基づき定めた各パルス間隔Ｐｗｉ１〜Ｐｗｉ（ｎ−１）の合計を減算した値とすればよい。   Further, when the driving period T for n shot / pixel printing is determined on the ink jet printer side, the interval between the driving voltage pulse for the last shot and the first driving voltage pulse for the next one pixel printing. The pulse interval Pwi (n) may be a value obtained by subtracting the sum of the pulse intervals Pwi1 to Pwi (n−1) determined based on the residual vibration waveform from the driving cycle T.

本発明を適用したインクジェットプリンタを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an inkjet printer to which the present invention is applied. 図１のインクジェットプリンタの静電式インクジェットヘッドの構成例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structural example of the electrostatic inkjet head of the inkjet printer of FIG. 図１のインクジェットプリンタの制御系を中心に示す概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram mainly showing a control system of the ink jet printer of FIG. 1. 図３におけるヘッドドライバＩＣの内部構成を示す概略ブロック図である。FIG. 4 is a schematic block diagram showing an internal configuration of the head driver IC in FIG. 3. 図１のインクジェットプリンタにおける１〜３ショット／画素による印字動作時における各部の信号波形を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart illustrating signal waveforms of respective units during a printing operation with 1 to 3 shots / pixel in the inkjet printer of FIG. 1. 図１のインクジェットプリンタにおける駆動電圧パルスの電圧波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the voltage waveform of the drive voltage pulse in the inkjet printer of FIG. 図１のインクジェットプリンタにおける駆動電圧パルスのパルス間隔と振動板電極の挙動（残留変位）との関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a pulse interval of driving voltage pulses and a behavior (residual displacement) of a diaphragm electrode in the ink jet printer of FIG. 1. 図１のインクジェットプリンタにおける３ショット／画素印字の場合のパルス間隔とランク番号の対応テーブルの例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a correspondence table between pulse intervals and rank numbers in the case of 3-shot / pixel printing in the inkjet printer of FIG. 1. パルス間隔のランク番号が印刷された静電式インクジェットヘッドの側面部分の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the side part of the electrostatic inkjet head on which the rank number of the pulse interval was printed. 多ショット／画素印字の場合における先頭基準による駆動が有利であることを示すための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating that the drive by the head reference | standard in the case of multi-shot / pixel printing is advantageous.

符号の説明Explanation of symbols

１ インクジェットヘッド駆動制御装置、２ インクジェットヘッド制御部、６ 駆動パルス発生回路、８ ヘッド基板、９ ヘッドドライバＩＣ、１１ パルス間隔ランク識別回路、１２ パルス間隔ランク判別回路、１００ インクジェットプリンタ、１０５ キャリッジ、１１０ インクジェットヘッド、１１５ インクノズル、１１６ インク室、１１７ インクオリフィス、１１８ 共通インク室、１１９ 振動板電極、１２１ 個別電極（固定側電極）、Ｖ３ 印字用の駆動電圧パルス信号、Ｐｗ 駆動電圧パルス、Ｐｗｉ、ＰＷｉ１、Ｐｗｉ２、Ｐｗｉ３ 駆動電圧パルスＰｗのパルス間隔（周期）、Ｐｗｂ 駆動電圧パルスＰｗのパルス幅、ＬＰ 制御信号、ＲＥＶ 極性反転制御信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 inkjet head drive control apparatus, 2 inkjet head control part, 6 drive pulse generation circuit, 8 head board | substrate, 9 head driver IC, 11 pulse interval rank identification circuit, 12 pulse interval rank discrimination circuit, 100 inkjet printer, 105 carriage, 110 Inkjet head, 115 ink nozzle, 116 ink chamber, 117 ink orifice, 118 common ink chamber, 119 diaphragm electrode, 121 individual electrode (fixed side electrode), V3 drive voltage pulse signal for printing, Pw drive voltage pulse, Pwi, PWi1, Pwi2, Pwi3 Pulse interval (cycle) of drive voltage pulse Pw, pulse width of Pwb drive voltage pulse Pw, LP control signal, REV polarity inversion control signal

Claims (3)

一定間隔で対向配置されている振動板電極および固定電極の間に駆動電圧パルスを印加し、これらの間に発生する静電気力によって前記振動板電極を振動させることによりインク圧力変動を発生させ、当該インク圧力変動を利用してインクノズルからインク液滴を吐出させ、
１画素印字を、最大ｎ回（ｎは２以上の整数）の連続したインク液滴の吐出により行い、
各インク液滴を吐出させるために印加される第１〜第ｎ番目までの各駆動電圧パルスの各パルス間隔を、
第２〜第ｎ番目の各駆動電圧パルスの印加開始時点における前記振動板電極の残留振動による変位位置が、当該振動板電極が前記固定電極の側に変位を開始する直前における変位零の中立位置である静電式インクジェットヘッドの駆動方法。
A drive voltage pulse is applied between the diaphragm electrode and the fixed electrode that are arranged to face each other at a constant interval, and the diaphragm electrode is vibrated by the electrostatic force generated between them, thereby generating ink pressure fluctuations. Ink droplets are ejected from ink nozzles using ink pressure fluctuations,
1-pixel printing is performed by discharging continuous ink droplets up to n times (n is an integer of 2 or more),
Each pulse interval of each of the first to nth driving voltage pulses applied to eject each ink droplet is expressed as follows:
The displacement position due to the residual vibration of the diaphragm electrode at the start of application of each of the second to n-th drive voltage pulses is a neutral position of zero displacement immediately before the diaphragm electrode starts to move toward the fixed electrode. A driving method for an electrostatic ink jet head.
請求項１において、
第１〜第ｎ番目までの各駆動電圧パルスの各パルス間隔に含まれる前記振動板電極の残留振動波形の山の数をＮ（Ｎは正の整数）とすると、
１画素印字における最後の第ｎ番目の駆動電圧パルスから次の１画素印字のための第１番目の駆動電圧パルスまでのパルス間隔に、前記振動板電極の残留振動波形の山が（Ｎ＋α）個（αは正の整数）含まれるように、当該パルス間隔を設定する静電式インクジェットヘッドの駆動方法。 In claim 1,
When the number of peaks of the residual vibration waveform of the diaphragm electrode included in each pulse interval of the first to nth drive voltage pulses is N (N is a positive integer),
There are (N + α) peaks of the residual vibration waveform of the diaphragm electrode in the pulse interval from the last nth drive voltage pulse in one pixel printing to the first drive voltage pulse for the next one pixel printing. (Α is a positive integer) A driving method of the electrostatic ink jet head for setting the pulse interval so as to be included. 請求項１または２の項において、
前記静電式インクジェットヘッドの前記振動板電極の残留振動数あるいは残留振動周期を測定あるいは算出し、
前記残留振動数あるいは残留振動周期を所定範囲毎に複数のグループに分け、各グループに前記駆動電圧パルスのパルス間隔を予め割り当てておき、
測定あるいは算出した前記残留振動数あるいは残留振動周期が含まれる前記グループに割り当てられている前記駆動電圧パルスのパルス間隔を前記静電式インクジェットヘッドにおける第１〜第ｎ番目までの各駆動電圧パルスの各パルス間隔としてそれぞれ採用する静電式インクジェットヘッドの駆動方法。 In claim 1 or 2,
Measuring or calculating a residual frequency or a residual vibration period of the diaphragm electrode of the electrostatic inkjet head;
The residual frequency or the residual vibration period is divided into a plurality of groups for each predetermined range, and a pulse interval of the drive voltage pulse is pre-assigned to each group,
The pulse interval of the drive voltage pulse assigned to the group including the measured or calculated residual frequency or residual vibration period is set to the first to nth drive voltage pulses in the electrostatic inkjet head. A method of driving an electrostatic ink jet head that is employed as each pulse interval.

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