JP5605457B2 - Liquid ejecting apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置、及び、その制御方法に関するものであり、特に、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変動を与えて、圧力発生室内の液体をノズル開口から吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、及び、その制御方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus such as an ink jet printer and a control method thereof, and in particular, discharges liquid from the nozzle opening by applying pressure fluctuation to the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening. The present invention relates to a liquid discharge apparatus including a liquid discharge head to be controlled, and a control method thereof.
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体(着弾対象物)に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター(以下、単にプリンターという。)等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。 The liquid ejection apparatus is an apparatus that includes a liquid ejection head capable of ejecting liquid and ejects various liquids from the liquid ejection head. As a representative example of this liquid ejection apparatus, for example, an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head) as a liquid ejection head is provided, and liquid ink is ejected from the nozzle of this recording head to a recording medium such as recording paper. An image recording apparatus such as an ink jet printer (hereinafter simply referred to as a printer) that records an image or the like by discharging and landing on a (landing target) can be given. In recent years, liquid ejecting apparatuses have been applied not only to the image recording apparatus but also to various manufacturing apparatuses such as a manufacturing apparatus for a color filter such as a liquid crystal display.
上記液体吐出装置には、駆動パルス(吐出パルス)を圧力発生素子(例えば、圧電振動子や発熱素子等)に印加してこれを駆動することにより圧力発生室内の液体に圧力変化を与え、この圧力変化を利用して圧力発生室に連通したノズルから液体を吐出させるように構成されたものがある。このような液体吐出装置では、圧力発生室内の液体に与える圧力振動の振幅を大きくすることで、吐出される液体の量を増加させることができる。言い換えれば、吐出駆動パルスの駆動電圧を大きくすることで、吐出される液体の量を増やすことができる(例えば、特許文献1を参照)。 In the liquid ejection device, a drive pulse (ejection pulse) is applied to a pressure generating element (for example, a piezoelectric vibrator or a heating element) and driven to change the pressure in the liquid in the pressure generating chamber. There is one configured to discharge liquid from a nozzle communicating with a pressure generation chamber using a pressure change. In such a liquid ejecting apparatus, the amount of ejected liquid can be increased by increasing the amplitude of pressure vibration applied to the liquid in the pressure generating chamber. In other words, it is possible to increase the amount of liquid ejected by increasing the drive voltage of the ejection drive pulse (see, for example, Patent Document 1).
近年、この液体吐出装置では、例えばUVインク(紫外線硬化型インク)等の従来扱われていた液体よりも粘度の高い液体(以下、高粘度液体ともいう。)を吐出する試みがなされている。すなわち、従来は水のように粘度が低い液体を対象にしていたが、近年では8ミリパスカル秒以上の高粘度液体を吐出する試みがなされている。この高粘度液体を吐出する際に十分な吐出量を得るためには、吐出量に応じた大きさの圧力変化を圧力発生室内の液体に与える必要がある。しかし、圧力変化を大きくすると液体の飛行速度も高くなり、この液体の後端部分が尾のように伸びる現象が生じ易くなる傾向にある。そして、この尾の部分が液滴本体から分離して飛翔し、着弾対象物において正規の位置(望ましい位置)に着弾しない虞があった。例えば、インクジェットプリンターでは、尾の部分がミストになって正規の位置からずれて着弾してドットが分離し、これにより、画質の劣化が生じるという問題があった。特に、高粘度液体では、尾の部分が幾つにも分離することにより、これらの複数に分離した部分(サテライトインク滴或いはミスト)が画質を著しく低下させる原因となっていた。 In recent years, attempts have been made to discharge a liquid (hereinafter also referred to as a high-viscosity liquid) having a higher viscosity than a conventionally treated liquid such as UV ink (ultraviolet curable ink), for example. That is, in the past, liquids having a low viscosity such as water were targeted, but in recent years, attempts have been made to eject high viscosity liquids of 8 millipascal seconds or more. In order to obtain a sufficient discharge amount when discharging the high-viscosity liquid, it is necessary to give the liquid in the pressure generation chamber a pressure change having a magnitude corresponding to the discharge amount. However, when the pressure change is increased, the flying speed of the liquid also increases, and a phenomenon in which the rear end portion of the liquid extends like a tail tends to occur. Then, there is a possibility that the tail portion separates from the droplet main body and flies and does not land on the regular position (desired position) on the landing target. For example, an ink jet printer has a problem in that the tail part becomes a mist and is displaced from a normal position and landed to separate dots, thereby causing deterioration in image quality. In particular, in a high-viscosity liquid, the tail part is separated into several parts, and these separated parts (satellite ink droplets or mist) cause a significant deterioration in image quality.
一方で、ノズル開口内における高粘度液体の尾の部分が、メニスカスから分離し始めているときに、最初の圧力変化よりも圧力変化量の小さい圧力変化を圧力発生室内の液体に与えると、吐出されずにメニスカス側に残った尾の部分が圧力発生室側に引き込まれて、メニスカスから千切れた尾の部分の長さは短くなる現象が発生する。このとき、尾の部分が伸びている途中で千切れるために、この千切れた反動によってメニスカスの残留振動が励起されることがあった。これにより、これらのメニスカス側に残った尾の部分同士が丸くまとまって分離してしまうと、その分離した部分が付随して吐出されるという問題があった。 On the other hand, when the tail portion of the high-viscosity liquid in the nozzle opening begins to separate from the meniscus, if a pressure change that is smaller than the first pressure change is applied to the liquid in the pressure generation chamber, the liquid is discharged. Instead, the tail portion remaining on the meniscus side is drawn into the pressure generating chamber side, and a phenomenon occurs in which the length of the tail portion cut off from the meniscus is shortened. At this time, since the tail portion is broken while the tail portion is extending, the residual vibration of the meniscus may be excited by the broken reaction. As a result, when the tail portions remaining on the meniscus side are rounded together and separated, there is a problem that the separated portions are accompanied and discharged.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高粘度液体を吐出する場合にミスト等の発生を抑えて、ドットの分離を防止することが可能な液体吐出装置、及び、その制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid ejection device capable of preventing the separation of dots by suppressing the generation of mist and the like when ejecting a highly viscous liquid. And providing a control method thereof.
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、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の作動によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体吐出装置であって、
前記液体の粘度は、8ミリパスカル秒以上であり、
前記駆動信号発生手段が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む膨張要素と、膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる収縮要素と、該収縮要素による収縮の後に前記圧力発生室を再度膨張させてメニスカスを引き込む再膨張要素と、再度膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる再収縮要素とを含み、
前記再収縮要素は、第1再収縮要素と、当該第1再収縮要素とは異なる電圧変化率で再度膨張した圧力発生室を収縮させる第2再収縮要素とを含み、
前記第2再収縮要素の電圧変化率を、前記第1再収縮要素の電圧変化率よりも小さく設定し、
前記再膨張要素と前記第1再収縮要素との間に、前記再膨張要素の後端で電圧を一定時間維持する再膨張ホールド要素を含み、
前記再膨張要素の電圧変化量を、前記駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したことを特徴とする。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and includes a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening, and a pressure generation element that causes a pressure fluctuation in the liquid of the pressure generation chamber. A liquid discharge head capable of discharging liquid from the nozzle opening by the operation of the generating element;
Drive signal generating means for generating a series of drive signals including a drive pulse for driving the pressure generating element;
A liquid ejection device comprising:
The liquid has a viscosity of 8 millipascal seconds or more;
The drive pulse generated by the drive signal generating means includes an expansion element that expands the pressure generation chamber to draw a meniscus, a contraction element that changes a voltage to contract the expanded pressure generation chamber, and the contraction element A re-expansion element that re-expands the pressure generation chamber after contraction by the above and draws in a meniscus, and a re-contraction element that changes a voltage so as to contract the pressure expansion chamber expanded again,
The re-contraction element includes a first re-contraction element and a second re-contraction element that contracts the pressure generating chamber that has been expanded again at a voltage change rate different from that of the first re-contraction element.
A voltage change rate of the second re-shrink element is set smaller than a voltage change rate of the first re-shrink element;
Wherein during the re-expansion element and the first re-contraction element, it viewed including the re-expansion hold element for maintaining the rear end a fixed time the voltage at the re-expansion element,
The voltage change amount of the re-expansion element is set to 30% or more of the potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse .
この構成によれば、駆動信号発生手段が発生する駆動パルスには、圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む膨張要素と、膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させて液滴を吐出させる収縮要素と、該収縮要素の後で圧力発生室を再度膨張させてメニスカスを引き込む再膨張要素と、再度膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる再収縮要素とを含み、再収縮要素は、第1再収縮要素と、第1再収縮要素とは異なる電圧変化率で再度膨張した圧力発生室を収縮させる第2再収縮要素とを含むので、粘度が比較的高い液体(高粘度液体)を吐出させる際に、再収縮要素を一定の電圧変化率で供給する場合と比べて、吐出された液体の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができ、可及的に球形に近い形状にすることができる。また、インク滴の吐出後のメニスカスの残留振動を抑えることで、メニスカス側に残った柱状部分が丸くなり、この部分が少量のインク滴として、余分に吐出されることを抑制できる。この結果、着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。 According to this configuration, the drive pulse generated by the drive signal generating means includes an expansion element that expands the pressure generation chamber and draws in the meniscus, and a droplet by changing the voltage to contract the expanded pressure generation chamber. A contraction element to be discharged, a re-expansion element that re-expands the pressure generation chamber after the contraction element and draws in the meniscus, and a re-contraction element that changes a voltage so as to contract the pressure expansion chamber again expanded, The re-shrink element includes a first re-shrink element and a second re-shrink element that contracts the pressure generating chamber that has been expanded again at a voltage change rate different from that of the first re-shrink element. When discharging high-viscosity liquid), it is possible to suppress the phenomenon that the rear end of the discharged liquid stretches like a tail compared to the case where the recontraction element is supplied at a constant voltage change rate. Almost spherical It can be. Further, by suppressing the residual vibration of the meniscus after the ink droplet is discharged, the columnar portion remaining on the meniscus side is rounded, and this portion can be suppressed from being excessively discharged as a small amount of ink droplet. As a result, it is possible to prevent the liquid from being separated and landing on the landing target.
また、第2再収縮要素の電圧変化率を、第1再収縮要素の電圧変化率よりも小さく設定したので、第1再収縮要素によって圧力発生室を急激に収縮させて、メニスカスを急激に圧力発生室側に引き込むことで、吐出された液体の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができる。そして、第2再収縮要素によって圧力発生室を緩やかに収縮させて、液体が吐出された後のメニスカスからメニスカス側に残った尾の部分が丸まって吐出することを抑制できる。 In addition, since the voltage change rate of the second recontraction element is set to be smaller than the voltage change rate of the first recontraction element, the pressure generating chamber is abruptly contracted by the first recontraction element, and the meniscus is rapidly pressurized. By drawing in the generation chamber side, it is possible to suppress a phenomenon in which the rear end portion of the discharged liquid extends like a tail. Then, the pressure generating chamber is gently contracted by the second recontraction element, and the tail portion remaining on the meniscus side from the meniscus after the liquid is discharged can be suppressed from being discharged.
さらに、再膨張要素の電圧変化量を、駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したので、収縮した圧力発生室を再び膨張させる際に、メニスカスを圧力発生室側に確実に引き込むことで、吐出される液体に付随する尾の成長を抑制することができ、高粘度液体を吐出する場合にミスト等の発生を抑えて、ドットの分離を防止することができる。
Furthermore , since the voltage change amount of the re-expansion element is set to 30% or more of the potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse, the meniscus is moved to the pressure generation chamber side when the contracted pressure generation chamber is expanded again. By reliably pulling in, tail growth associated with the liquid to be discharged can be suppressed, and when high-viscosity liquid is discharged, generation of mist or the like can be suppressed and dot separation can be prevented.
上記構成において、前記再膨張要素は、第1再膨張要素と、当該第1再膨張要素とは異なる電圧変化率で圧力発生室を再度膨張させる第2再膨張要素とを含み、
少なくとも第2再膨張要素の電圧変化量を、前記駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定することが望ましい。
In the above configuration, the re-expansion element includes a first re-expansion element and a second re-expansion element that expands the pressure generating chamber again at a voltage change rate different from that of the first re-expansion element ,
It is desirable that at least the voltage change amount of the second re-expansion element is set to 30% or more of the potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse.
この構成によれば、再膨張要素は、第1再膨張要素と、第1再収縮要素とは異なる電圧変化率で圧力発生室を再度膨張させる第2再膨張要素とを含み、少なくとも第2再膨張要素の電圧変化量を、駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したので、再膨張要素を一定の電圧変化率で供給する場合と比べて、吐出された液体の後端部を圧力発生室側に引き込むことができ、吐出された液体の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができる。 According to this configuration, the re-expansion element includes the first re-expansion element and the second re-expansion element that re-expands the pressure generation chamber at a voltage change rate different from that of the first re-contraction element, and at least the second re-expansion element. Since the voltage change amount of the expansion element is set to 30% or more of the potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse, compared with the case where the re-expansion element is supplied at a constant voltage change rate, The rear end portion can be drawn into the pressure generating chamber side, and the phenomenon that the rear end portion of the discharged liquid extends like a tail can be suppressed.
上記構成において、前記第2再収縮要素の供給時間を、前記圧力発生室内に充填された前記液体の固有振動周期Tc以下に設定することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the supply time of the second recontraction element is set to be equal to or less than the natural vibration period Tc of the liquid filled in the pressure generating chamber.
上記構成によれば、前記第2再収縮要素の供給時間を、前記圧力発生室内に充填された前記液体の固有振動周期Tc以下に設定したので、液体の吐出によるメニスカスの励起を抑えることができ、吐出された液体の後端部が尾のように伸びる現象をさらに抑制することができる。 According to the above configuration, since the supply time of the second recontraction element is set to be equal to or less than the natural vibration period Tc of the liquid filled in the pressure generating chamber, it is possible to suppress excitation of the meniscus due to liquid discharge. The phenomenon that the rear end of the discharged liquid extends like a tail can be further suppressed.
上記構成において、前記第1再収縮要素と前記第2再収縮要素との間に、前記第1再収縮要素の後端で電圧を一定時間維持する再収縮ホールド要素を含むことが望ましい。 In the above-described configuration, it is preferable that a reshrinkage hold element that maintains a voltage for a certain time at a rear end of the first reshrinkage element is preferably provided between the first reshrinkage element and the second reshrinkage element.
上記構成によれば、第1再収縮要素と第2再収縮要素との間に、第1再収縮要素の後端で電圧を一定時間維持する再収縮ホールド要素を含むので、第1再収縮要素によるメニスカスの残留振動を抑制することができる。 According to the above configuration, the first re-shrink element includes the re-shrink hold element that maintains the voltage for a certain time at the rear end of the first re-shrink element between the first re-shrink element and the second re-shrink element. The residual vibration of the meniscus can be suppressed.
また、本発明の液体吐出装置の制御方法は、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び、この圧力発生室の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子を有し、当該圧力発生素子の作動によって前記ノズル開口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体吐出装置の制御方法であって、
前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む膨張工程と、前記膨張工程で膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる収縮工程と、該収縮工程の後に前記圧力発生室を再度膨張させてメニスカスを引き込む再膨張工程と、前記再膨張工程で再度膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる再収縮要素とを含み、
前記再収縮工程には、第1再収縮工程と、当該第1再収縮工程とは異なる電圧変化率で再度膨張した圧力発生室を収縮させる第2再収縮工程とを含み、
前記再膨張工程における電圧変化量を、前記駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したことを特徴とする。
Further, the control method of the liquid ejection apparatus of the present invention includes a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening, and a pressure generation element that causes a pressure fluctuation in the liquid in the pressure generation chamber, and the operation of the pressure generation element A liquid discharge head capable of discharging liquid from the nozzle opening;
Drive signal generating means for generating a series of drive signals including a drive pulse for driving the pressure generating element;
A method for controlling a liquid ejection apparatus comprising:
An expansion step of expanding the pressure generation chamber to draw a meniscus, a contraction step of changing a voltage so as to contract the pressure generation chamber expanded in the expansion step, and expanding the pressure generation chamber again after the contraction step A re-expansion step for drawing in the meniscus, and a re-contraction element for changing the voltage so as to contract the pressure generating chamber expanded again in the re-expansion step,
Wherein the re-contraction process, a first re-contraction step, seen including a second re-contraction process for contracting a pressure generating chamber which is again expanded in a voltage variation ratio different from that of the first re-contraction process,
The amount of voltage change in the re-expansion step is set to 30% or more of the potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse .
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置(以下、プリンター)を例に挙げて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a printer) will be described as an example of the liquid ejection apparatus of the present invention.
図1はプリンターの電気的な構成を示すブロック図である。このプリンターは、プリンターコントローラー1とプリントエンジン2とで概略構成されている。プリンターコントローラー1は、ホストコンピューター等の外部装置との間でデータの授受を行う外部インターフェース(外部I/F)3と、各種データ等を記憶するRAM4と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したROM5と、各部の制御を行う制御部6と、クロック信号を発生する発振回路7と、記録ヘッド10へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路8と、ドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド10に出力するための内部インターフェース(内部I/F)9とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing the electrical configuration of the printer. This printer is schematically composed of a
制御部6は、各部の制御を行うほか、外部装置から外部I/F3を通じて受信した印刷データを、ドットパターンデータに変換し、このドットパターンデータを内部I/F9を通じて記録ヘッド10側に出力する。このドットパターンデータは、階調データをデコード(翻訳)することにより得られる印字データによって構成してある。また、制御部6は、発振回路7からのクロック信号に基づいて記録ヘッド10に対してラッチ信号やチャンネル信号等を供給する。これらのラッチ信号やチャンネル信号に含まれるラッチパルスやチャンネルパルスは、駆動信号を構成する各パルスの供給タイミングを規定する。
The
駆動信号発生回路8は、制御部6によって制御され、圧電振動子20(図2参照)を駆動するための駆動信号を発生する。本実施形態における駆動信号発生回路8は、インク滴(液滴の一種)を吐出して、吐出対象物の一種としての記録紙上にドットを形成するための吐出パルスや、ノズル開口32(図2参照)に露出したインク(液体の一種)の自由表面、即ちメニスカスを微振動させてインクを攪拌するための微振動パルス等を一記録周期内に含む駆動信号COMを発生するように構成されている。
The drive
次に、プリントエンジン2側の構成について説明する。プリントエンジン2は、記録ヘッド10と、キャリッジ移動機構12と、紙送り機構13と、リニアエンコーダ14とから構成されている。記録ヘッド10は、シフトレジスター(SR)15、ラッチ16、デコーダー17、レベルシフター18、スイッチ19、及び圧電振動子20を備えている。プリンターコントローラー1からのドットパターンデータ(SI)は、発振回路7からのクロック信号(CK)に同期して、シフトレジスター15にシリアル伝送される。このドットパターンデータは、2ビットのデータであり、例えば、非記録(微振動)、小ドット、中ドット、大ドットからなる4階調の記録階調(吐出階調)を表す階調情報によって構成されている。具体的には、非記録は階調情報「00」、小ドットは階調情報「01」、中ドットが階調情報「10」、大ドットが階調情報「11」と表される。
Next, the configuration on the
シフトレジスター15には、ラッチ16が電気的に接続されており、プリンターコントローラー1からのラッチ信号(LAT)がラッチ16に入力されると、シフトレジスター15のドットパターンデータをラッチする。このラッチ16にラッチされたドットパターンデータは、デコーダー17に入力される。このデコーダー17は、2ビットのドットパターンデータを翻訳してパルス選択データを生成する。このパルス選択データは、駆動信号COMを構成する各パルスに各ビットを夫々対応させることで構成されている。そして、各ビットの内容、例えば、「0」,「1」に応じて圧電振動子20に対する吐出パルスの供給又は非供給が選択される。
A
そして、デコーダー17は、ラッチ信号(LAT)又はチャンネル信号(CH)の受信を契機にパルス選択データをレベルシフター18に出力する。この場合、パルス選択データは、上位ビットから順にレベルシフター18に入力される。このレベルシフター18は、電圧増幅器として機能し、パルス選択データが「1」の場合、スイッチ19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。レベルシフター18で昇圧された「1」のパルス選択データは、スイッチ19に供給される。このスイッチ19の入力側には、駆動信号発生回路8からの駆動信号COMが供給されており、スイッチ19の出力側には、圧電振動子20が接続されている。
Then, the
そして、パルス選択データは、スイッチ19の作動、つまり、駆動信号中の駆動パルスの圧電振動子20への供給を制御する。例えば、スイッチ19に入力されるパルス選択データが「1」である期間中は、スイッチ19が接続状態になって、対応する吐出パルスが圧電振動子20に供給され、この吐出パルスの波形に倣って圧電振動子20の電位レベルが変化する。一方、パルス選択データが「0」である期間中は、レベルシフター18からはスイッチ19を作動させるための電気信号が出力されない。このため、スイッチ19は切断状態となり、圧電振動子20へは吐出パルスが供給されない。
The pulse selection data controls the operation of the
このような動作を行うデコーダー17、レベルシフター18、スイッチ19、制御部6、及び駆動信号発生回路8は、本発明における駆動手段として機能し、ドットパターンデータに基づき、駆動信号の中から必要な吐出パルスを選択して圧電振動子20に印加(供給)する。その結果、圧電振動子20が伸張又は収縮し、この圧電振動子20の伸縮に伴って圧力発生室35(図2参照)が膨張又は収縮することにより、ドットパターンデータを構成する階調情報に応じた量のインク滴がノズル開口32から吐出される。
The
図2は上記の記録ヘッド10の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド10は、圧電振動子群22、固定板23、及び、フレキシブルケーブル24等をユニット化した振動子ユニット25と、この振動子ユニット25を収納可能なヘッドケース26と、共通インク室(共通液体室)から圧力発生室35を通りノズル開口32に至る一連のインク流路(液体流路)を形成する流路ユニット27とを備えて構成される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the
まず、振動子ユニット25について説明する。圧電振動子群22を構成する圧電振動子20(本発明における圧力発生素子の一種)は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されており、数十μm程度の極めて細い幅に切り分けられている。そして、この圧電振動子20は縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子20は、固定端部を固定板23上に接合することにより、自由端部を固定板23の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態で固定されている。そして、各圧電振動子20における自由端部の先端は、後述するように、それぞれ流路ユニット27におけるダイヤフラム部38を構成する島部40に接合される。フレキシブルケーブル24は、固定板23とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子20と電気的に接続されている。また、各圧電振動子20を支持する固定板23は、圧電振動子20からの反力を受け止め得る剛性を備えた金属製の板材によって構成される。
First, the
次に、流路ユニット27について説明する。流路ユニット27は、ノズルプレート29、流路形成基板30、及び振動板31から構成され、ノズルプレート29を流路形成基板30の一方の表面に、振動板31をノズルプレート29とは反対側となる流路形成基板30の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで構成されている。ノズルプレート29は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口32を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、例えば、180個のノズル開口32を列状に開設し、これらのノズル開口32によってノズル列(ノズル群)を構成している。そして、このノズル列を横並びに2列設けている。なお、本実施形態のノズル開口32は、流路形成基板30に接合されたノズルプレート29における圧力発生室35とは反対側(吐出面側)に配されるストレート部と、当該ストレート部から圧力発生室35側に向って拡径する拡径部とから構成されている。
Next, the
流路形成基板30は、リザーバー33、インク供給口34、及び圧力発生室35からなる一連のインク流路(液体流路の一種)を形成する板状部材である。具体的には、この流路形成基板30は、各ノズル開口32に対応させて圧力発生室35となる空部を隔壁で区画した状態で複数形成すると共に、インク供給口34およびリザーバー33となる空部を形成した板状の部材である。そして、本実施形態の流路形成基板30は、シリコンウェハーをエッチング処理することで作製されている。上記の圧力発生室35は、ノズル開口32の列設方向(ノズル列方向)に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口34は、圧力発生室35とリザーバー33との間を連通する流路幅の狭い狭窄部として形成されている。また、リザーバー33は、インクカートリッジ(図示せず)に貯留されたインクを各圧力発生室35に供給するための室であり、インク供給口34を通じて対応する各圧力発生室35に連通している。
The flow
振動板31は、ステンレス鋼等の金属製の支持板36上にPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂フィルム37をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力発生室35の一方の開口面を封止してこの圧力発生室25の容積を変動させるためのダイヤフラム部38を有すると共に、リザーバー33の一方の開口面を封止するコンプライアンス部39が形成された部材である。そして、ダイヤフラム部38は、圧力発生室35に対応した部分の支持板36にエッチング加工を施し、当該部分を環状に除去して圧電振動子20の自由端部の先端を接合するための島部40を形成することで構成されている。この島部40は、圧力発生室35の平面形状と同様に、ノズル開口32の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であり、この島部40の周りの樹脂フィルム37が弾性体膜として機能する。また、コンプライアンス部39として機能する部分、すなわちリザーバー33に対応する部分は、このリザーバー33の開口形状に倣って支持板36がエッチング加工で除去されて樹脂フィルム37のみとなっている。
The diaphragm 31 is a composite plate material having a double structure in which a resin film 37 such as PPS (polyphenylene sulfide) is laminated on a metal support plate 36 such as stainless steel, and one opening surface of the
上記構成の記録ヘッド10では、圧電振動子20を変形させることで対応する圧力発生室35が収縮或いは膨張し、圧力発生室35内のインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル開口32からインク(インク滴)を吐出させることができる。インクを吐出するのに先だって定常容積の圧力発生室35を予備的に膨張させるとリザーバー33側からインク供給口34を通じて圧力発生室35内にインクが供給される。また、予備膨張の後に圧力発生室35を急激に収縮させるとノズル開口32からインクが吐出される。
In the
図3は、上記構成の駆動信号発生回路8が発生する駆動信号COMに含まれる吐出パルスDP1の構成を説明する波形図である。例示した吐出パルスDP1は、本実施形態におけるプリンターにおいて吐出可能なインク滴のうち、最もサイズの小さいインク滴と最もサイズの大きいインク滴との中間のサイズのインク滴(中ドット)を吐出するためのミドルドット吐出パルスである。このミドルドット吐出パルスDP1は、基準電位(最低電位)VHBから最高電位VHまで一定勾配(電圧変化率)θ1で電位を上昇させる第1膨張要素p1(本発明における膨張要素に相当)と、第1膨張要素p1の後端電位である最高電位VHを短い時間維持する第1ホールド要素p2と、最高電位VHから基準電位VHBまで一定勾配θ2(θ1≒θ2)で電位を降下させる第1収縮要素p3(本発明における収縮要素に相当)と、基準電位VHBを短い時間維持する第2ホールド要素p4と、基準電位VHBから第1中間電位VM1まで一定勾配(電圧変化率)θ3で電位を上昇させる再膨張要素p5と、再膨張要素p5の後端電位である第1中間電位VM1を一定時間維持する再膨張ホールド要素p6と、第2中間電位VM2まで比較的急峻な一定勾配θ4で電位を降下させる第1再収縮要素p7と、第2中間電位VM2を短い時間維持する再収縮ホールド要素p8と、第2中間電位VM2から基準電位VHBまで一定勾配θ5(θ5<θ4)で電位を降下させる第2再収縮要素p9とから構成されている。なお、第1収縮要素p3の勾配θ2は、第1膨張要素p1の勾配θ1と等しくなくても良い。
FIG. 3 is a waveform diagram illustrating the configuration of the ejection pulse DP1 included in the drive signal COM generated by the drive
上記ミドルドット吐出パルスDP1が圧電振動子20に供給されると次のように作用する。まず、第1膨張要素p1が圧電振動子20に供給されると、当該圧電振動子20が素子長手方向に収縮して、これにより、基準電位VHBに対応する基準容積から最高電位VHに対応する容積まで圧力発生室35が膨張する(膨張工程)。この膨張工程によって、図4(a)に示した状態のメニスカスが、図4(b)に示すように、圧力発生室35側に大きく引き込まれると共に、圧力発生室35内にはリザーバー33側からインク供給口34を通じてインクが供給される。そして、この膨張工程における圧力発生室35の膨張状態は、第1ホールド要素p2の供給期間t2中に亘って一定に維持される(膨張維持工程)。
When the middle dot ejection pulse DP1 is supplied to the
その後、第1収縮要素p3が圧電振動子20に供給されることにより当該圧電振動子20が伸長して最高電位VHに対応する容積から基準電位VHBに対応する容積まで圧力発生室35が収縮する(収縮工程)。この圧力発生室35の収縮によって圧力発生室35内のインクが加圧され、図4(c)に示すように、メニスカスの中央部分が吐出側(圧力発生室の反対側)に押し出される。これは、メニスカスの中央部分の方が、メニスカスの周縁部(ノズル開口32の内周に近い側)と比べて動き易く、圧力変動に追従し易いためである。続いて、第2ホールド要素p4が供給され、吐出容積が僅かの間t4維持される。続いて、再膨張要素p5により圧電振動子20が収縮することで、基準電位VHBに対応する容積から第1中間電位VM1に対応する容積まで圧力発生室35が再び膨張する(再膨張工程)。そして、この再膨張工程における圧力発生室35の再膨張状態は、再膨張ホールド要素p6の供給時間t6に亘って一定に維持される(再膨張維持工程)。この再膨張要素p5の電圧変化量Vh1は、基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差、即ちミドルドット吐出パルスDP1の駆動電圧Vdよりも小さく設定されている。これにより、再び膨張した圧力発生室35を収縮させる第1再収縮要素p7から第2再収縮要素p9を供給する期間t7〜t9中においても、圧力発生室35を再収縮させる際の圧力変動がメニスカスに励起されることを抑制し、インク滴を吐出させた後に残留振動するメニスカスからインク滴が分離してミスト等として吐出することを抑制している。
Thereafter, when the first contraction element p3 is supplied to the
その後、第1再収縮要素p7が圧電振動子20に供給されることにより当該圧電振動子20が再び伸長して第1中間電位VM1に対応する容積から第2中間電位VM2に対応する容積まで圧力発生室35が急激に収縮する(第1再収縮工程)。この圧力発生室35の急激な収縮によって圧力発生室35内のインクが加圧され、これにより、ノズル開口32における拡径部内のメニスカスの中央部分が柱状に盛り上がる。
Thereafter, when the first re-contraction element p7 is supplied to the
続いて、再収縮ホールド要素p8が圧電振動子20に供給されて、第2中間電位VM2が一定時間t8維持される(再収縮維持工程)。そして、この圧力発生室35の収縮状態は、再収縮ホールド要素p8の供給期間に亘って一定時間維持される。この再収縮ホールド要素p8の供給期間中に、図4(d)に示すように、メニスカスの柱状中央部分が途中で千切れ、この先端側の部分がミドルドットに対応する数plのインク滴としてノズル開口32から吐出される。また、この再収縮ホールド要素p8を供給することで、メニスカスの中央側と外周縁側との位相差を抑えることができ、柱状中央部分のメニスカス側に残った部分が丸くなり、少量のインク滴(ミストインク)として吐出することを抑制できる。
Subsequently, the reshrinkage hold element p8 is supplied to the
その後、第2再収縮要素p9が圧電振動子20に供給されることにより当該圧電振動子20がさらに伸長して第2中間電位VM2に対応する容積から基準電位VHBに対応する容積まで第1再収縮工程よりも緩やかに圧力発生室35が収縮して復帰する(第2再収縮工程)。ここで、第2中間電位VM2から基準電位VHBまでの勾配θ5を、第1中間電位VM1から第2中間電位VM2までの勾配θ4よりも小さく(緩く)設定している。これにより、第1再収縮要素p7によって圧力発生室35を急激に収縮させて、メニスカスを急激に圧力発生室側に引き込むことで、吐出された柱状インクの後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができる。そして、第2再収縮要素p9によって圧力発生室35を緩やかに収縮させて、インクが吐出された後のメニスカスの残留振動を抑制させることができる。
After that, the second re-contraction element p9 is supplied to the
また、本実施形態では、ミドルドット吐出パルスDP1の波形要素を最適化することにより、インク滴の吐出後の残留振動を抑制してインク滴を安定して吐出するようにしている。具体的には、上記ミドルドット吐出パルスDP1において、再膨張要素p5の電圧変化量Vh1を、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の30%以上に設定し、尚且つ、再膨張ホールド要素p6及び第1再収縮要素p7の供給時間t6+t7を、圧力発生室35内に充填されたインクの固有振動周期Tcの1/3以上に設定している。
Further, in the present embodiment, by optimizing the waveform element of the middle dot ejection pulse DP1, residual vibration after ejection of the ink droplet is suppressed, and the ink droplet is ejected stably. Specifically, in the middle dot ejection pulse DP1, the voltage change amount Vh1 of the reexpansion element p5 is set to 30% or more of the potential difference from the reference potential VHB to the maximum voltage VH of the middle dot ejection pulse DP1, and The supply time t6 + t7 of the re-expansion hold element p6 and the first re-contraction element p7 is set to 1/3 or more of the natural vibration period Tc of the ink filled in the
再膨張要素p5の電圧変化量Vh1に関し、前述したようにミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差よりも小さく設定することで、圧力発生室35を再収縮させる際の圧力変動がメニスカスに励起されることを抑制している。これに対して、電圧変化量Vh1を限りなく小さくしていくと、メニスカスから盛り上がった柱状のインク滴の後端が尾のように伸びたままとなり、尾の部分がインク滴本体から分離して飛翔する虞がある。そのため、インク滴の吐出の安定性を保つためには、電圧変化量Vh1をある範囲内に設定する必要がある。
As described above, the voltage change amount Vh1 of the re-expansion element p5 is set to be smaller than the potential difference from the reference potential VHB of the middle dot ejection pulse DP1 to the maximum voltage VH, so that the pressure when the
図5は、ミドルドット吐出パルスDP1における再膨張ホールド要素p6から第1再収縮要素p7までの供給時間t6+t7を変えてインク滴の吐出の安定性を観察する実験の結果を示す表である。なお、この実験では、再膨張要素p5の電圧変化量Vh1を、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の25%と、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の30%と、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の50%とに設定している。一方で、インク滴の吐出の安定性は、吐出タイミングにおけるメニスカスの状態、具体的には、メニスカスの位置や移動速度によって変化する。圧力発生室26内のインクに圧力振動を励起させる第1膨張要素p1によって圧力発生室26を膨張させることで発生した圧力振動の周期は、記録ヘッド2毎に定まる圧力発生室26の固有振動周期Tcと呼ばれ、メニスカスの状態は、圧力発生室26内のインクに励起される圧力振動に依存する。即ち、固有振動周期Tcに応じて、メニスカスが振動し、インクの飛翔速度は変化する。そして、このインク滴の吐出の安定性については、実際に吐出されるインク滴或いはこのインク滴が吐出された後に残留振動するメニスカスからに付随して生じるミストインクを観察し、ミストインクが飛翔する場合を×印とし、インク滴の尾曳きを低減される場合を△印とし、使用に耐えうる吐出安定性を確保できる場合を○印とし、安定性が良好である場合を◎印としている。
FIG. 5 is a table showing the results of an experiment in which the stability of ink droplet ejection is observed by changing the supply time t6 + t7 from the reexpansion hold element p6 to the first recontraction element p7 in the middle dot ejection pulse DP1. In this experiment, the voltage change amount Vh1 of the re-expansion element p5 is set to 25% of the potential difference from the reference potential VHB of the middle dot ejection pulse DP1 to the maximum voltage VH and from the reference potential VHB of the middle dot ejection pulse DP1 to the maximum voltage. It is set to 30% of the potential difference up to VH and 50% of the potential difference from the reference potential VHB of the middle dot ejection pulse DP1 to the maximum voltage VH. On the other hand, the stability of ink droplet ejection varies depending on the state of the meniscus at the ejection timing, specifically, the position and moving speed of the meniscus. The period of the pressure vibration generated by expanding the
まず、再膨張要素p5の電圧変化量Vh1を、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の25%に設定した場合を見ると、再膨張ホールド要素p6及び第1再収縮要素p7の供給時間t6+t7が、固有振動周期Tcの1/2以上でないと安定して吐出できないことが判る。これに対し、再膨張要素p5の電圧変化量Vh1を、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の30%に設定した場合、再膨張ホールド要素p6及び第1再収縮要素p7の供給時間t6+t7を、少なくとも固有振動周期Tcの1/3よりも大きく設定すれば、吐出安定性を得られることが判る。同様に、再膨張要素p5の電圧変化量Vh1を、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の50%に設定した場合、再膨張ホールド要素p6及び第1再収縮要素p7の供給時間t6+t7を、固有振動周期Tcの1/3以上に設定すれば、吐出安定性を得られることが判る。 First, when the voltage change amount Vh1 of the reexpansion element p5 is set to 25% of the potential difference from the reference potential VHB of the middle dot ejection pulse DP1 to the maximum voltage VH, the reexpansion hold element p6 and the first recontraction It can be seen that stable discharge is not possible unless the supply time t6 + t7 of the element p7 is equal to or greater than ½ of the natural vibration period Tc. On the other hand, when the voltage change amount Vh1 of the reexpansion element p5 is set to 30% of the potential difference from the reference potential VHB of the middle dot ejection pulse DP1 to the maximum voltage VH, the reexpansion hold element p6 and the first recontraction element It can be seen that discharge stability can be obtained if the supply time t6 + t7 of p7 is set to be at least larger than 1/3 of the natural vibration period Tc. Similarly, when the voltage change amount Vh1 of the reexpansion element p5 is set to 50% of the potential difference from the reference potential VHB to the maximum voltage VH of the middle dot ejection pulse DP1, the reexpansion hold element p6 and the first recontraction element p7. If the supply time t6 + t7 is set to 1/3 or more of the natural vibration period Tc, it can be seen that ejection stability can be obtained.
以上のことから、再膨張要素p5の電圧変化量Vh1を、ミドルドット吐出パルスDP1の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の30%以上であり、尚且つ、再膨張ホールド要素p6及び第1再収縮要素p7の供給時間t6+t7を、固有振動周期Tcの1/3以上に設定することで、ミドルドット吐出パルスDP1の波形全体の時間幅を最小限に抑えつつインク滴の尾曳きの低減及び吐出安定性が得られることが判った。 From the above, the voltage change amount Vh1 of the reexpansion element p5 is 30% or more of the potential difference from the reference potential VHB to the maximum voltage VH of the middle dot ejection pulse DP1, and the reexpansion hold element p6 and the first By setting the supply time t6 + t7 of the re-shrink element p7 to 1/3 or more of the natural vibration period Tc, the ink droplet tailing can be reduced while minimizing the time width of the entire waveform of the middle dot ejection pulse DP1. It was found that discharge stability can be obtained.
また、図6は、ミドルドット吐出パルスDP1における第2再収縮要素p9の供給時間t9を変えてインク滴の吐出の安定性を観察する実験の結果を示す表である。
前述したように、第2再収縮要素p9を供給する期間においては、吐出されたインク滴は、ノズル開口32内のインクのメニスカスからは分離しており、この吐出に伴ってメニスカスに残留振動が励起した状態となっている。そのため、このメニスカスの残留振動を抑制させるために、第2再収縮要素p9を供給することによって、第1再収縮要素p7による圧力発生室35の収縮よりもさらに圧力発生室35を収縮させる必要がある。なお、図6中では、インク滴の尾曳きが低減される場合を△印とし、使用に耐えうる吐出安定性を確保できる場合を○印とし、安定性が良好である場合を◎印としている。
FIG. 6 is a table showing the results of an experiment in which the stability of ink droplet ejection is observed by changing the supply time t9 of the second recontraction element p9 in the middle dot ejection pulse DP1.
As described above, during the period in which the second re-shrink element p9 is supplied, the ejected ink droplets are separated from the ink meniscus in the
図6に示された結果より、ミドルドット吐出パルスDP1における第2再収縮要素p9の供給時間t9は固有振動周期Tcよりも短く設定した方が、メニスカスの残留振動を抑制できることが判る。このため、固有振動周期Tc以下に設定することで、第2再収縮要素p9によって圧力発生室35を緩やかに収縮させて、インクが吐出された後のメニスカスの残留振動を抑制させることができることが判った。
From the results shown in FIG. 6, it can be seen that the residual vibration of the meniscus can be suppressed when the supply time t9 of the second recontraction element p9 in the middle dot ejection pulse DP1 is set shorter than the natural vibration period Tc. Therefore, by setting the natural vibration period Tc or less, the
以上のように説明した構成を採用することにより、例えば、紫外線等の光エネルギーの照射によって硬化する光硬化型インクのように従来のインクよりも粘度の高いインク(高粘度液体)を吐出する際に、再度膨張した圧力発生室35を再収縮させる際に、勾配θ4の変化率に設定された第1再収縮要素p7と、当該第1再収縮要素p7の勾配θ4よりも変化率が小さい勾配θ5に設定された第1再収縮要素p9と、を供給することで、再収縮要素を一定の電圧変化率で供給する場合と比べて、吐出されたインク滴の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができ、可及的に球形に近い形状にすることができる。また、インク滴の吐出後の残留振動を抑えることで、メニスカス側に残った柱状中央部分の残りの部分が丸くなり、少量のインク滴(ミストインク)としてさらに分離して吐出されることを抑制できる。この結果、着弾対象物上で液体が複数に分離して着弾することを防止することができる。
By adopting the configuration described above, for example, when ejecting ink (high viscosity liquid) having a higher viscosity than conventional ink, such as a photocurable ink that is cured by irradiation with light energy such as ultraviolet rays. Further, when the
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
図7は、スモールドット吐出パルスDP2を示す波形図である。上記実施形態では、本発明における吐出パルスの一例として、ミドルドット吐出パルスDP1を説明したが、吐出パルスの形状はこれには限られない。例えば、図7に示すスモールドット吐出パルスDP2は、第1膨張要素p1と、第1ホールド要素p2と、最高電位VHから第4中間電位VM4まで一定勾配θ2で電位を降下させる本パルスにおける第1収縮要素p10と、第1収縮要素p10の後端電位である第4中間電位VM4を一定時間維持する本パルスにおける第2ホールド要素p11と、第4中間電位VM4から第5中間電位VM5まで一定勾配(電圧変化率)θ6で電位を上昇させる再膨張要素p12と、再膨張要素p12の後端電位である第5中間電位VM5を一定時間維持する再膨張ホールド要素p13と、第6中間電位VM6まで比較的急峻な一定勾配θ7で電位を降下させる第1再収縮要素p14と、第6中間電位VM6を短い時間維持する再収縮ホールド要素p15と、第6中間電位VM6から基準電位VHBまで一定勾配θ8(θ8<θ7)で電位を降下させる第2再収縮要素p16とから構成されている。 FIG. 7 is a waveform diagram showing the small dot discharge pulse DP2. In the above embodiment, the middle dot ejection pulse DP1 has been described as an example of the ejection pulse in the present invention, but the shape of the ejection pulse is not limited thereto. For example, the small dot discharge pulse DP2 shown in FIG. 7 includes the first expansion element p1, the first hold element p2, and the first pulse in this pulse that drops the potential with a constant gradient θ2 from the highest potential VH to the fourth intermediate potential VM4. The contraction element p10, the second hold element p11 in this pulse for maintaining the fourth intermediate potential VM4, which is the rear end potential of the first contraction element p10, for a predetermined time, and a constant gradient from the fourth intermediate potential VM4 to the fifth intermediate potential VM5 (Voltage change rate) Re-expansion element p12 that raises the potential at θ6, re-expansion hold element p13 that maintains the fifth intermediate potential VM5 that is the rear end potential of the re-expansion element p12 for a certain time, and the sixth intermediate potential VM6 A first recontraction element p14 for lowering the potential with a relatively steep constant gradient θ7; and a recontraction hold element p15 for maintaining the sixth intermediate potential VM6 for a short time; And a second re-contraction element p16 Metropolitan lowering the potential at a constant gradient θ8 (θ8 <θ7) from the sixth intermediate potential VM6 to the reference potential VHB.
上記スモールドット吐出パルスDP2が圧電振動子20に供給されると、ミドルドット吐出パルスDP1を供給する場合よりも、メニスカスの柱状中央部分が細くなって、この柱状中央部分のうち途中で千切れた先端側の部分がスモールドットに対応する数plのインク滴としてノズル開口32から吐出される。
When the small dot discharge pulse DP2 is supplied to the
図8は、スモールドット吐出パルスの変形例を示す波形図である。このスモールドット吐出パルスDP2´は、前述したスモールドット吐出パルスDP2の再膨張要素p12が、第4中間電位VM4から第8中間電位VM8まで一定勾配(電圧変化率)θ9で電位を上昇させる第1再膨張要素p17と、第1再膨張要素p17の後端電位である第8中間電位VM8を一定時間維持する再膨張中間ホールド要素p18と、第8中間電位VM8から第5中間電位VM5まで一定勾配θ10(θ10<θ9)で電位を上昇させる第2再膨張要素p19とから構成されている。そして、第1再膨張要素p17の電圧変化量Vh8と第2再膨張要素p19の電圧変化量Vh9の和(Vh8+Vh9)を、スモールドット吐出パルスDP2´の基準電位VHBから最高電圧VHまでの電位差の30%以上に設定している。 FIG. 8 is a waveform diagram showing a modification of the small dot discharge pulse. The small dot discharge pulse DP2 ′ is a first voltage in which the re-expansion element p12 of the small dot discharge pulse DP2 increases in potential at a constant gradient (voltage change rate) θ9 from the fourth intermediate potential VM4 to the eighth intermediate potential VM8. The re-expansion element p17, the re-expansion intermediate hold element p18 that maintains the eighth intermediate potential VM8 that is the rear end potential of the first re-expansion element p17 for a predetermined time, and the constant gradient from the eighth intermediate potential VM8 to the fifth intermediate potential VM5 The second re-expansion element p19 increases the potential with θ10 (θ10 <θ9). Then, the sum (Vh8 + Vh9) of the voltage change amount Vh8 of the first re-expansion element p17 and the voltage change amount Vh9 of the second re-expansion element p19 is calculated as the potential difference from the reference potential VHB of the small dot discharge pulse DP2 ′ to the maximum voltage VH. It is set to 30% or more.
上記スモールドット吐出パルスDP2´が圧電振動子20に供給されると、スモールドット吐出パルスDP2を供給する場合よりも、メニスカスの中央側と外周縁側との位相差を抑えることができ、柱状中央部分のメニスカス側に残った部分が丸くなり、この部分が少量のインク滴として余分に吐出されることを抑制できる。
When the small dot discharge pulse DP2 ′ is supplied to the
なお、吐出パルスDPは、少なくとも、第1再収縮要素p7,p14と、第1再収縮要素p7,p14とは変化率の異なる第2再収縮要素p9,p16とを含む構成の吐出パルスであれば、任意の波形のものを用いることができる。
例えば、ミドルドット吐出パルスDP1に関し、図9に示す第2の実施形態のように、圧力発生室35の中間容積に対応する中間電位VCを始端電位及び終端電位とする駆動パルスを採用することもできる。本実施形態のミドルドット吐出パルスDP3は、圧力発生室35の中間容積(膨張又は収縮の基準となる容積)に対応する中間電位VC(基準電位)から膨張電位VHまで一定勾配θ11で電位を上昇させる第1膨張要素p21と、膨張電位VHを短い時間維持する第1ホールド要素p22と、膨張電位VHから収縮電位VHBまで急勾配θ12(θ12>θ11)で電位を降下させる第1収縮要素p23と、収縮電位VHBを短い時間維持する第2ホールド要素p24と、収縮電位VHBから第11中間電位VM11まで急勾配θ13(θ12≒θ13)で電位を上昇させる再膨張要素p25と、第11中間電位VM11で一定な再膨張ホールド要素p26と、第12中間電位VM12までインクを吐出させない程度の比較的急峻な一定勾配θ14で電位を降下させる第1再収縮要素p27と、第12中間電位VM12を短い時間維持する再収縮ホールド要素p28と、第2中間電位VM12から中間電位VCまでインクを吐出させない程度の一定勾配θ15(θ15<θ14)で電位を復帰させる第2再収縮要素p29とから構成されている。
The ejection pulse DP may be an ejection pulse having a configuration including at least the first recontraction elements p7 and p14 and the second recontraction elements p9 and p16 having different rates of change from the first recontraction elements p7 and p14. For example, an arbitrary waveform can be used.
For example, with respect to the middle dot ejection pulse DP1, as in the second embodiment shown in FIG. 9, a driving pulse having an intermediate potential VC corresponding to the intermediate volume of the
この第2の実施形態においても、再度膨張した圧力発生室35を再収縮させる際に、勾配θ14の変化率に設定された第1再収縮要素p27と、当該第1再収縮要素p27の勾配θ14よりも変化率が小さい勾配θ15に設定された第1再収縮要素p29と、を供給することで、再収縮要素を一定の電圧変化率で供給する場合と比べて、吐出されたインク滴の後端部が尾のように伸びる現象を抑えることができる。そのため、高粘度インクを吐出する場合にミスト等の発生を抑えて、ドットの分離を防止することが可能となる。
Also in the second embodiment, when the
また、上記実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動モードの圧電振動子20を例示したが、これには限られない。例えば、所謂撓み振動モードの圧電振動子を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。なお、この撓み振動モードの圧電振動子を採用する場合は、図3,7,8,9に示した吐出パルスDP1,DP2,DP2´,DP3の波形が上下反転する。
In the above embodiment, the
そして、本発明は、複数の駆動信号を用いて吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。 The present invention is not limited to a printer as long as it is a liquid ejection device that can perform ejection control using a plurality of drive signals, and other than various ink jet recording devices such as plotters, facsimile devices, copiers, and recording devices. The present invention can also be applied to a liquid ejecting apparatus such as a display manufacturing apparatus, an electrode manufacturing apparatus, and a chip manufacturing apparatus.
8…駆動信号発生回路,10…記録ヘッド,20…圧電振動子,32…ノズル開口,35…圧力発生室
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
を備える液体吐出装置であって、
前記液体の粘度は、8ミリパスカル秒以上であり、
前記駆動信号発生手段が発生する前記駆動パルスには、前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む膨張要素と、膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる収縮要素と、該収縮要素による収縮の後に前記圧力発生室を再度膨張させてメニスカスを引き込む再膨張要素と、再度膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる再収縮要素とを含み、
前記再収縮要素は、第1再収縮要素と、当該第1再収縮要素とは異なる電圧変化率で再度膨張した圧力発生室を収縮させる第2再収縮要素とを含み、
前記第2再収縮要素の電圧変化率を、前記第1再収縮要素の電圧変化率よりも小さく設定し、
前記再膨張要素と前記第1再収縮要素との間に、前記再膨張要素の後端で電圧を一定時間維持する再膨張ホールド要素を含み、
前記再膨張要素の電圧変化量を、前記駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したことを特徴とする液体吐出装置。 A pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a pressure generating element that causes a pressure fluctuation in the liquid in the pressure generating chamber, and a liquid discharging head capable of discharging the liquid from the nozzle opening by the operation of the pressure generating element; ,
Drive signal generating means for generating a series of drive signals including a drive pulse for driving the pressure generating element;
A liquid ejection device comprising:
The liquid has a viscosity of 8 millipascal seconds or more;
The drive pulse generated by the drive signal generating means includes an expansion element that expands the pressure generation chamber to draw a meniscus, a contraction element that changes a voltage to contract the expanded pressure generation chamber, and the contraction element A re-expansion element that re-expands the pressure generation chamber after contraction by the above and draws in a meniscus, and a re-contraction element that changes a voltage so as to contract the pressure expansion chamber expanded again,
The re-contraction element includes a first re-contraction element and a second re-contraction element that contracts the pressure generating chamber that has been expanded again at a voltage change rate different from that of the first re-contraction element.
A voltage change rate of the second re-shrink element is set smaller than a voltage change rate of the first re-shrink element;
Wherein during the re-expansion element and the first re-contraction element, it viewed including the re-expansion hold element for maintaining the rear end a fixed time the voltage at the re-expansion element,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein a voltage change amount of the re-expansion element is set to 30% or more of a potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse .
少なくとも第2再膨張要素の電圧変化量を、前記駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 The re-expansion element includes a first re-expansion element and a second re-expansion element that re-expands the pressure generating chamber at a voltage change rate different from that of the first re-expansion element,
2. The liquid ejection apparatus according to claim 1 , wherein at least a voltage change amount of the second re-expansion element is set to 30% or more of a potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse .
前記圧力発生素子を駆動する駆動パルスを含む一連の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、 Drive signal generating means for generating a series of drive signals including a drive pulse for driving the pressure generating element;
を備える液体吐出装置の制御方法であって、 A method for controlling a liquid ejection apparatus comprising:
前記液体の粘度は、8ミリパスカル秒以上であり、 The liquid has a viscosity of 8 millipascal seconds or more;
前記圧力発生室を膨張させてメニスカスを引き込む膨張工程と、前記膨張工程で膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる収縮工程と、該収縮工程の後に前記圧力発生室を再度膨張させてメニスカスを引き込む再膨張工程と、前記再膨張工程で再度膨張した圧力発生室を収縮させるように電圧を変化させる再収縮要素とを含み、 An expansion step of expanding the pressure generation chamber to draw a meniscus, a contraction step of changing a voltage so as to contract the pressure generation chamber expanded in the expansion step, and expanding the pressure generation chamber again after the contraction step A re-expansion step for drawing in the meniscus, and a re-contraction element for changing the voltage so as to contract the pressure generating chamber expanded again in the re-expansion step,
前記再収縮工程には、第1再収縮工程と、当該第1再収縮工程とは異なる電圧変化率で再度膨張した圧力発生室を収縮させる第2再収縮工程とを含み、 The re-shrinking step includes a first re-shrinking step and a second re-shrinking step of shrinking the pressure generating chamber expanded again at a voltage change rate different from that of the first re-shrinking step,
前記第2再収縮工程における電圧変化率を、前記第1再収縮工程における電圧変化率よりも小さく設定し、 The voltage change rate in the second reshrinking step is set smaller than the voltage change rate in the first reshrinking step,
前記再膨張工程と前記第1再収縮工程との間に、前記再膨張工程における後端の電圧を一定時間維持する再膨張維持工程を含み、 A re-expansion maintaining step of maintaining a voltage at a rear end in the re-expansion step for a certain period between the re-expansion step and the first re-contraction step;
前記再膨張工程における電圧変化量を、前記駆動パルスの最低電圧から最高電圧までの電位差の30%以上に設定したことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。 A method for controlling a liquid ejection apparatus, wherein the voltage change amount in the re-expansion step is set to 30% or more of a potential difference from the lowest voltage to the highest voltage of the drive pulse.
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