JP5821305B2 - Drop ejection device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えばインクジェット方式の画像形成装置などに用いられる滴吐出装置に係り、特に液滴を吐出するノズルの位置に依存する滴吐出特性の補正技術に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge device used in, for example, an inkjet image forming apparatus, and more particularly to a technique for correcting a droplet discharge characteristic depending on the position of a nozzle that discharges a droplet.
近年のインクジェット方式の画像形成装置では、高速/高解像度印刷に対応するため、インクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッドと略称する)1個当りに集積するノズル数が増加する傾向にあり、これに伴い記録ヘッドの長尺化が進んでいる。記録ヘッドが長尺化すると、ノズル配列の中央部と端部での機械的剛性の差異が顕著になり、ノズル位置に依ってインク滴吐出特性が異なるという問題が発生し、画質が劣化する場合がある。 Recent inkjet image forming apparatuses tend to increase the number of nozzles accumulated per inkjet recording head (hereinafter abbreviated as recording head) in order to support high-speed / high-resolution printing. The recording head is becoming longer. When the print head is lengthened, the difference in mechanical rigidity between the center and end of the nozzle array becomes significant, causing the problem that ink droplet ejection characteristics differ depending on the nozzle position, resulting in degradation of image quality There is.
ノズル位置に依存するインク滴吐出特性を補正する方法として、列状に配置されたノズルを、複数のノズル群に分類して、各ノズル群毎に異なる駆動波形を供給する方法が既に知られている(特開2005−88436号公報)。
また、ノズル位置に依存する吐出特性差異を相殺するように、予め印刷画像に補正を加えておく方法が既に知られている(特開2003−48314号公報)。
As a method of correcting ink droplet ejection characteristics depending on the nozzle position, a method of classifying nozzles arranged in a row into a plurality of nozzle groups and supplying different drive waveforms for each nozzle group is already known. (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-88436).
In addition, there is already known a method in which a print image is corrected in advance so as to cancel out the discharge characteristic difference depending on the nozzle position (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-48314).
しかし、今までの複数のノズル群毎に異なる駆動波形を供給する方法では、駆動波形の生成回路をノズル群毎に準備する必要があるため、制御装置が大型化し、高コストになるという問題があった。また、印刷画像に補正を加える方法では、1画素未満の位置補正ができないという問題があった。 However, in the conventional methods of supplying different drive waveforms for each of the plurality of nozzle groups, it is necessary to prepare a drive waveform generation circuit for each nozzle group, which increases the size of the control device and increases the cost. there were. In addition, the method of correcting a printed image has a problem that position correction of less than one pixel cannot be performed.
本発明の目的は、ノズルの位置に依存する滴吐出特性の補正が簡略にできる滴吐出装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a droplet discharge device that can simplify correction of droplet discharge characteristics depending on the position of a nozzle, and an image forming apparatus including the droplet discharge device.
前記目的を達成するために本発明の第1の手段は、
列状に並んだ多数の液滴吐出ノズルと、
各ノズルに連通してインクを蓄える多数の圧力室と、
各圧力室内を加圧する多数の圧力発生素子と、
前記圧力発生素子で共通に使用する印加電圧を生成する駆動電圧生成部と、
前記駆動電圧生成部と前記各圧力発生素子間の導通、非導通を切り替える多数のスイッチと、
前記スイッチの導通、非導通を制御するスイッチ制御部と、
列状に並んだ多数のノズルからなるノズル列を、そのノズル列の端部からの距離に応じた複数のノズル群に分類し、各ノズル群毎の吐出データに該ノズル群を識別するための拡張ビットを付加するデータ変換部を備え、
前記駆動電圧生成部は、1つの着弾跡を形成する周期内において、1滴を吐出可能な駆動電圧パルスを複数回繰り返し生成し、
前記スイッチ制御部は、前記データ変換部が付加した拡張ビットに基づいて、複数回繰り返し生成している駆動電圧パルスのうち、前記拡張ビットの値に対応する駆動電圧パルスの生成タイミングに同期して、各ノズル群毎に前記スイッチの切り替えタイミングを制御することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first means of the present invention includes:
A number of droplet discharge nozzles arranged in a row,
A number of pressure chambers that communicate with each nozzle and store ink;
A number of pressure generating elements that pressurize each pressure chamber;
A driving voltage generating unit that generates an applied voltage commonly used in the pressure generating elements;
A number of switches for switching between conduction and non-conduction between the drive voltage generator and each pressure generating element;
A switch control unit for controlling conduction and non-conduction of the switch ;
A nozzle row composed of a large number of nozzles arranged in a row is classified into a plurality of nozzle groups according to the distance from the end of the nozzle row , and the nozzle group is identified in the discharge data for each nozzle group It has a data converter that adds extension bits,
The drive voltage generation unit repeatedly generates a drive voltage pulse capable of ejecting one drop a plurality of times within a period of forming one landing track,
The switch control unit synchronizes with the generation timing of the drive voltage pulse corresponding to the value of the extension bit among the drive voltage pulses repeatedly generated a plurality of times based on the extension bit added by the data conversion unit. The switching timing of the switch is controlled for each nozzle group .
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、
当該滴吐出装置は液滴の複数回の吐出によって1つの着弾跡の階調を表現することを特徴とするものである。
According to a second means of the present invention, in the first means,
The droplet discharge device is characterized by expressing the gradation of one landing track by discharging a plurality of droplets .
本発明の第3の手段は前記第1または第2の手段において、
前記ノズル群のうち、n番目のノズル群の平均吐出速度Vjn_aveと、[n+1]番目のノズル群の平均吐出速度Vj [n+1]_ave と、ノズルと液滴被着体間のギャップdと、吐出タイミング補正量ΔTの間に、
ΔT=| d/Vjn _ave−d/Vj [n+1]_ave |
の関係が成り立つように、前記ノズル群の分類を決定することを特徴とするものである。
A third means of the present invention is the first or second means,
Among the nozzle groups, the average discharge speed Vjn_ave of the nth nozzle group, the average discharge speed Vj [n + 1] _ave of the [n + 1] th nozzle group, and the gap between the nozzle and the droplet adherend between d and the discharge timing correction amount ΔT,
ΔT = | d / Vjn _ave−d / Vj [n + 1] _ave |
The nozzle group classification is determined so that the above relationship is established.
本発明の第4の手段は前記第1ないし第3の手段において、
前記ノズル列を、少なくとも、ノズル列の一方の端部と、ノズル列の他方の端部と、前記ノズル列の一方の端部と他方の端部の間にある中央部の3つのノズル群に分類して、
前記ノズル列の一方の端部と他方の端部のノズル群の吐出タイミングを、前記ノズル列の中央部のノズル群の吐出タイミングよりも遅くなるように制御することを特徴とするものである。
A fourth means of the present invention is the first to third means ,
The nozzle row is divided into at least three nozzle groups at one end portion of the nozzle row, the other end portion of the nozzle row, and a central portion between the one end portion and the other end portion of the nozzle row. Classify
The discharge timing of the nozzle group at one end and the other end of the nozzle row is controlled to be later than the discharge timing of the nozzle group at the center of the nozzle row .
本発明の第5の手段は前記第4の手段において、
前記ノズル列の一方の端部のノズル群と他方の端部のノズル群の吐出タイミングが同じであることを特徴とするものである。
According to a fifth means of the present invention, in the fourth means,
The discharge timings of the nozzle group at one end of the nozzle row and the nozzle group at the other end are the same .
本発明の第6の手段は、
インク滴を吐出する滴吐出装置と、
その滴吐出装置のノズルと対向するように搬送される記録媒体を備え、
前記滴吐出装置と前記記録媒体を相対移動させて、前記記録媒体上に前記インクによる滴画像を形成する画像形成装置において、
前記滴吐出装置が前記第1ないし第5の手段の滴吐出装置であることを特徴とするものである。
The sixth means of the present invention includes
A droplet ejection device for ejecting ink droplets;
A recording medium that is conveyed so as to face the nozzle of the droplet discharge device,
In the image forming apparatus for forming a droplet image with the ink on the recording medium by relatively moving the droplet discharge device and the recording medium,
The droplet discharge device is a droplet discharge device of the first to fifth means .
本発明は前述したような構成になっており、ノズルの位置に依存する滴吐出特性の補正が簡略にできる滴吐出装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。 The present invention is configured as described above, and can provide a droplet discharge device capable of simplifying correction of droplet discharge characteristics depending on the position of the nozzle and an image forming apparatus including the droplet discharge device.
インクジェット方式の画像形成装置では、記録ヘッドの長手方向に沿って多数本のノズルが一列あるいは複数列にわたって配置されている。図1は、この記録ヘッドにおけるノズル位置とインク滴の吐出速度との相関例を示す図である。
この図に示すように、インク滴の吐出速度は、ノズル配列の端部で速く、ノズル配列の中央部で遅くなる傾向がある。インクジェット記録装置のように記録ヘッドと記録媒体が相対移動している系では、滴吐出速度の差が、インク滴の着弾位置差として現れ、画質を劣化させる。
In an inkjet image forming apparatus, a large number of nozzles are arranged in one or more rows along the longitudinal direction of the recording head. FIG. 1 is a diagram showing an example of the correlation between the nozzle position and the ink droplet ejection speed in this recording head.
As shown in this figure, the ink droplet ejection speed tends to be faster at the end of the nozzle array and slower at the center of the nozzle array. In a system in which the recording head and the recording medium move relative to each other as in an ink jet recording apparatus, a difference in droplet ejection speed appears as a difference in landing position of ink droplets, thereby degrading image quality.
ここで、ノズル配列の中央部のインク滴速度をVjc[m/s]、ノズル配列の端部のインク滴速度をVje[m/s]、記録ヘッドと記録媒体間のギャップをd[m]、記録ヘッドと記録媒体の相対速度をVr[m/s]、ノズル配列の中央部のインク滴とノズル配列の端部のインク滴の着弾位置ずれをΔD[m]とおき、インク滴速度が時間によらず一定であると考えると、
ΔD[m]={ノズル配列の中央部のインク滴が着弾するまでの時間[s]−ノズル配列の端部のインク滴が着弾するまでの時間[s]}×Vr[m/s]=(d/Vjc−d/Vje)×Vr ・・・・・・式(1)
で表される。このとき、ノズル配列の中央部の滴吐出タイミングとノズル配列の端部の滴吐出タイミングにΔT[s]の差を設けると、前記式(1)は
ΔD[m]=(d/Vjc−d/Vje−ΔT)×Vr ・・・・・・式(2)
で表され、適切な滴吐出タイミングの差ΔT[s]を設定することにより、着弾位置ずれΔD[m]をゼロにできることが分かる。
Here, the ink droplet velocity at the center of the nozzle array is Vjc [m / s], the ink droplet velocity at the end of the nozzle array is Vje [m / s], and the gap between the recording head and the recording medium is d [m]. The relative velocity between the recording head and the recording medium is Vr [m / s], the landing position deviation of the ink droplet at the center of the nozzle array and the ink droplet at the end of the nozzle array is ΔD [m], and the ink droplet speed is Given that it is constant over time,
ΔD [m] = {Time until ink droplets land at the center of the nozzle array [s] −Time until ink droplets land at the end of the nozzle array [s]} × Vr [m / s] = (d / Vjc−d / Vje) × Vr Equation (1)
It is represented by At this time, if a difference ΔT [s] is provided between the droplet discharge timing at the center of the nozzle array and the droplet discharge timing at the end of the nozzle array, the equation (1) is expressed as ΔD [m] = (d / Vjc−d / Vje−ΔT) × Vr ・ ・ ・ ・ ・ ・ Formula (2)
It can be seen that the landing position deviation ΔD [m] can be made zero by setting an appropriate drop ejection timing difference ΔT [s].
ノズル位置に依存するインク滴吐出速度の差をゼロにするためには、全ノズル毎に独立に吐出タイミングを制御する必要があるが、全ノズル毎の吐出タイミング制御をしなくとも、ノズル列を複数のノズル群に分類し、各ノズル群毎の吐出タイミングを制御することで、着弾位置ずれを軽減することができる。 In order to make the difference in the ink droplet ejection speed dependent on the nozzle position zero, it is necessary to control the ejection timing independently for all nozzles. By classifying into a plurality of nozzle groups and controlling the discharge timing for each nozzle group, it is possible to reduce landing position deviation.
すなわち、ノズル配列の端部の吐出開始タイミングを遅らせ、ノズル配列の中央部の吐出開始タイミングを早めることにより、記録媒体への着弾位置(着弾時刻)のばらつきを軽減できる。 In other words, by delaying the discharge start timing at the end of the nozzle array and advancing the discharge start timing at the center of the nozzle array, variations in the landing position (landing time) on the recording medium can be reduced.
図2に、1画素を2値(インク滴を吐出する/吐出しない)で表現し、ノズル列を3つのノズル群(左端部/中央部/右端部)に分類する場合の駆動波形例を示す。 FIG. 2 shows an example of a driving waveform when one pixel is expressed by binary values (ink droplet ejection / no ejection) and the nozzle row is classified into three nozzle groups (left end / center / right end). .
駆動波形は、ノズル列の「中央部駆動用の部分」と「端部駆動用の部分」を時分割で含み、インク滴吐出速度が遅くなるノズル配列の中央部分には前半波形を選択供給し、吐出速度が速くなるノズル配列の端部には後半波形を選択供給するようにする。なお、ノズル配列の左端部とノズル配列の右端部は滴吐出速度が同じなので、共通の駆動波形を使用することができる。 The drive waveform includes the “central part drive part” and “end part drive part” of the nozzle row in a time-sharing manner, and the first half waveform is selectively supplied to the central part of the nozzle array where the ink droplet ejection speed is slow. The second half waveform is selectively supplied to the end of the nozzle array where the discharge speed is increased. Since the left end portion of the nozzle array and the right end portion of the nozzle array have the same droplet discharge speed, a common drive waveform can be used.
このように各ノズル群の駆動波形を時分割で含むようにすることで、ノズル列で共通の駆動波形生成回路を使用でき、装置が大型化、高コスト化することを抑えつつ、ノズル位置に依る着弾位置ずれを軽減することができる。 By including the drive waveforms of each nozzle group in a time-sharing manner in this way, a common drive waveform generation circuit can be used in the nozzle row, and the size of the device can be suppressed and the cost can be suppressed while suppressing the nozzle position. This makes it possible to reduce the landing position deviation.
また、各ノズル群の駆動波形は、1画素間隔相当の印刷周期内に時分割で配置するため、その補正精度は1画素未満となる。ここで、吐出タイミングの補正量はΔT[s]で固定であるが、この補正量に合わせてノズル列を分類することにより、適切な補正を実施することができる。 In addition, since the drive waveforms of each nozzle group are arranged in a time-sharing manner within a printing cycle corresponding to one pixel interval, the correction accuracy is less than one pixel. Here, the correction amount of the ejection timing is fixed at ΔT [s], but appropriate correction can be performed by classifying the nozzle rows according to the correction amount.
例えば、ノズル配列の端部の平均吐出速度Vje_ave[m/s]と、ノズル配列の中央部の平均吐出速度Vjc_ave[m/s]と、記録ヘッドと記録媒体間のギャップd[m]と、吐出タイミング補正量ΔT[s]の間に、
ΔT=(d/Vjc_ave−d/Vje_ave) ・・・・・・式(3)
の関係が成り立つ場合に、前記式(2)の着弾位置ずれΔD[m]がゼロになり、適切な補正を実施することができる。
For example, the average ejection speed Vje_ave [m / s] at the end of the nozzle array, the average ejection speed Vjc_ave [m / s] at the center of the nozzle array, and the gap d [m] between the recording head and the recording medium, During the discharge timing correction amount ΔT [s],
ΔT = (d / Vjc_ave−d / Vje_ave) (3)
When the above relationship is established, the landing position deviation ΔD [m] in the equation (2) becomes zero, and appropriate correction can be performed.
図3に、ノズル列を3つのノズル群に分類した場合の、ノズル位置と平均吐出速度の関係例を示す。この図から、Vje_aveとVjc_ave の値は、ノズル列の分類の仕方に依存することが分かる。すなわち、ノズル列の分類の仕方により、式(3)を満足するようなVje_aveとVjc_aveの値を設定することができる場合がある。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the nozzle position and the average discharge speed when the nozzle row is classified into three nozzle groups. From this figure, it can be seen that the values of Vje_ave and Vjc_ave depend on how the nozzle rows are classified. That is, there are cases where the values of Vje_ave and Vjc_ave that satisfy Equation (3) can be set depending on the way of classifying the nozzle rows.
図2、図3の例では、ノズル列を3つのノズル群に分類したが、分類数を増やすことで、補正精度をさらに向上することができる。 In the example of FIGS. 2 and 3, the nozzle row is classified into three nozzle groups. However, the correction accuracy can be further improved by increasing the number of classifications.
ここまで述べた方法を応用することにより、装置を大型化、高コスト化することなく、1画素未満の精度で、ノズル列の中央部と端部のインク滴吐出速度差に起因する着弾位置ずれを補正し、インクジェット方式の画像形成装置の画質を向上することができる。 By applying the method described so far, the landing position shift caused by the difference in the ink droplet ejection speed between the center and the end of the nozzle row can be achieved with an accuracy of less than one pixel without increasing the size and cost of the apparatus. The image quality of the inkjet image forming apparatus can be improved.
図4は、ライン型インクジェット方式の画像形成装置におけるヘッドモジュールの配置例を説明するための図ある。 FIG. 4 is a diagram for explaining an arrangement example of the head module in the line-type inkjet image forming apparatus.
本実施例に係る画像形成装置では、1色分の印刷に10個のヘッドモジュールを使用し、フルカラー画像を印刷するために40個のヘッドモジュールを搭載している。ヘッドモジュール50〜59はブラックインク滴を吐出し、ヘッドモジュール60〜118はシアンインク滴を吐出し、ヘッドモジュール70〜79はマゼンダインク滴を吐出し、ヘッドモジュール80〜89はイエローインク滴を吐出する。
In the image forming apparatus according to the present embodiment, ten head modules are used for printing one color, and 40 head modules are mounted to print a full color image. The
これらヘッドモジュール50〜59、ヘッドモジュール60〜118、ヘッドモジュール70〜79、ヘッドモジュール80〜89は図4に示すように配置され、互いに連結されて記録ヘッド10を構成している。
各ヘッドモジュールは、インク滴吐出面と記録媒体9が対向するように設置されている。各色10個のヘッドモジュールを千鳥状に配列することで、記録媒体9の全幅に印刷可能なだけの印刷領域を確保している。記録媒体9は矢印で示すように千鳥状に配列されたヘッドモジュール群と直交する方向に搬送され、搬送速度に同期して、インク滴の吐出が行われる。
The
Each head module is installed so that the ink droplet ejection surface and the recording medium 9 face each other. By arranging 10 head modules for each color in a staggered manner, a print area capable of printing over the entire width of the recording medium 9 is secured. The recording medium 9 is transported in a direction orthogonal to the head module group arranged in a staggered manner as indicated by arrows, and ink droplets are ejected in synchronization with the transport speed.
図5は、ヘッドモジュールのノズル配列を説明するためのヘッドモジュールの拡大底面図である。
本実施例ではヘッドモジュール1はそれの長手方向に沿って320個のノズルNを有し、ノズルNは一列に並んでいる。左端のノズルNからN1、N2、N3、・・・・・・N318、N319、N320とおくと、右端のノズルNがN320になる。図6に示すように各ノズルN毎にインクを加圧する圧力室と、圧力発生素子であるピエゾ素子を備えており、ピエゾ素子に印加する電圧によりインク滴の吐出が制御される。
FIG. 5 is an enlarged bottom view of the head module for explaining the nozzle arrangement of the head module.
In this embodiment, the
図6は、ヘッドモジュールの拡大断面図である。
ヘッドモジュール1は、流路基板41と、高剛性プレート42と、ピエゾ素子43とから主に構成されている。
前記流路基板41は、前述のように多数のノズルNを1列に形成したノズルプレート44と、前記ノズルNと連通する連通流路45を有するチャンバープレート46と、圧力室47とリストリクタ48を兼ねた開口穴49を有するリストリクタプレート16と、前記圧力室47とリストリクタ48を封止する薄板のダイアフラムプレート17の積層体から構成されている。前記ダイアフラムプレート17は、振動板18を有している。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the head module.
The
The
前記高剛性プレート42は、前記流路基板41を保持するとともに、外部からのインクを導入して貯留する共通インク室19が形成され、共通インク室19の流路基板41側はインク供給のため開口している。共通インク室19の隣に開口溝20が形成され、そこに前記ピエゾ素子43が挿入されて、前記ダイアフラムプレート17(振動板18)に固着されている。
The high-
このヘッドモジュール1は、前記ピエゾ素子43に後述するような駆動波形を印加することにより、前記振動板18を介して、前記圧力室47の容積を膨張・収縮させて、前記圧力室47からインク滴を吐出し、記録媒体9(図4参照)上に着弾して、所望の画像を形成する。
The
図7は、本発明の実施例に係るインクジェット方式の画像形成装置Xの概略構成図である。
同図に示すように画像形成装置Xは、記録媒体供給部111と記録媒体回収部112の間に配置されている。記録媒体供給部111から高速で繰り出された連続した長尺状の記録媒体9は画像形成装置Xで所望のカラー画像が形成され、その後記録媒体回収部112で巻き取り回収される。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an inkjet image forming apparatus X according to an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the image forming apparatus X is disposed between the recording
画像形成装置X内の記録媒体搬送装置は、記録媒体供給部111から供給された記録媒体9の幅方向の位置決めを行なう規制ガイド113、駆動ローラと従動ローラで構成されたインフィード部114、記録媒体9の張力に応じて上下動して位置信号を出力するダンサローラ115、記録媒体9の蛇行を制御するEPC(Edge Position Control)116、蛇行量のフィードバックに使用する蛇行量検出器117、記録媒体9を設定された速度で搬送するために一定速度で回転する駆動ローラと従動ローラで構成されたアウトフィード部120、記録媒体9を装置外に排出する駆動ローラと従動ローラからなるプラー121などを有している。
The recording medium conveyance device in the image forming apparatus X includes a
この記録媒体搬送装置は、前記ダンサローラ115の位置検出を行い、前記インフィード部114の回転を制御して搬送中の記録媒体9の張力を一定に保つ張力制御型の搬送装置である。
This recording medium conveying apparatus is a tension control type conveying apparatus that detects the position of the
また画像形成装置X内には、図4に示す記録ヘッド10と、記録媒体9を介して記録ヘッド10と対向するように設けられたプラテン118と、乾燥手段119が設けられている。乾燥手段119は、記録ヘッド10により印刷されたインクが他の部分に付着することを防止するためにインクの乾燥・定着を行なう。
In the image forming apparatus X, a
図8は、ヘッドモジュールを含む滴吐出装置と上位装置(コントローラ)の概略接続について説明するための図である。
滴吐出装置は1個のヘッドモジュールを含み、ピエゾ素子43(図6参照)に印加する電圧を制御する。本実施例では総数40個の滴吐出装置を備えている。各滴吐出装置は、上位装置であるコントローラ4にそれぞれ接続されている。
FIG. 8 is a diagram for explaining a schematic connection between a droplet discharge device including a head module and a host device (controller).
The droplet discharge device includes one head module and controls the voltage applied to the piezo element 43 (see FIG. 6). In this embodiment, a total of 40 droplet ejection devices are provided. Each droplet discharge device is connected to a
滴吐出装置群5,6,7,8は、それぞれ10個の滴吐出装置で構成される。滴吐出装置群5は前記ヘッドモジュール50〜59(図4参照)を含みブラックインク滴の吐出制御に使用し、滴吐出装置群6は前記ヘッドモジュール60〜68(図4参照)を含みシアンインク滴の吐出制御に使用し、滴吐出装置群7は前記ヘッドモジュール70〜79(図4参照)を含みマゼンダインク滴の吐出制御に使用し、滴吐出装置群8は前記ヘッドモジュール80〜89(図4参照)を含みイエローインク滴の吐出制御に使用する。
Each of the droplet
コントローラ4は、記録媒体9の搬送制御を実施しており(搬送制御手段は図7参照)、記録媒体9の速度(位置)制御と滴吐出装置制御の同期用の信号を生成し、それぞれの滴吐出装置群5,6,7,8へ送信する。
The
コントローラ4は、各種画像を印刷用のC、M、Y、K画像(Cyan、Magenta、Yellow、Black)に変換し、ガンマ変換等の画像処理を実施した後、それぞれの滴吐出装置に対して印刷データを送信する。また、各ピエゾ素子43(図6参照)に印加する電圧を生成するためのピエゾ駆動波形データを、それぞれの滴吐出装置群5,117,8に対して送信する。
The
図9は、滴吐出装置と上位装置(コントローラ)の接続、および滴吐出装置の内部構成を説明するための概略構成図である。
滴吐出装置100はヘッドモジュール1とデータ変換部2と駆動波形生成部3で構成され、データ変換部2と駆動波形生成部3がヘッドモジュール1とコントローラ4に接続されている。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram for explaining the connection between the droplet discharge device and the host device (controller) and the internal configuration of the droplet discharge device.
The
データ変換部2は、コントローラ4が出力する1画素あたり2bitの印刷データを、1画素あたり3bitの吐出データに変換し、ヘッドモジュール1へ送信する。このときに追加する1bitに、ノズル配列の位置情報が含まれている。
The
コントローラ4は、3本の信号線(prt_data[1:0]とprt_clk)を使用して印刷データを送信する。データ変換部2は、4本の信号線(jet_data[2:0]とjet_clk)を使用して吐出データを送信し、送信終了後にjet_lach信号をアサートする。ヘッドモジュール1がjet_lachのアサートを検出すると、直前までに転送されたデータを有効にする。印刷データ送信シーケンスなどデータ変換部2の動作については、図13、図14を用いて後述する。
The
駆動波形生成部3は、ピエゾ素子43に印加する電圧(駆動波形Vcom)を生成する。through_data[7:0]とthrough_lachは1画素を形成する印刷周期内で、ピエゾ素子に駆動波形Vcomを印加するか、しないか、を切り替えるために使用する。駆動波形生成部3の動作については、図10、図11、図12を用いて説明する。
The
コントローラ4は、記録媒体9の搬送速度と滴吐出装置の制御タイミングの同期をとるための同期信号(line)を生成する。データ変換部2と駆動波形生成部3は、同期信号lineのアサート契機で動作を開始する。コントローラ4と滴吐出装置100の間には汎用バスを設け、データ変換部2で使用する設定データと、駆動波形生成部3で使用するピエゾ駆動波形データを送信する。
The
ヘッドモジュール1は320個のノズルNと、各ノズルNに対応する320個のピエゾ素子43と、各ピエゾ素子43に対応するバス幅3bitの吐出データ記憶レジスタを有し、このレジスタに設定された3bit吐出データとthrough_data[7:0]の値から、それぞれのピエゾ素子43に電圧(駆動波形Vcom)を印加するか、しないか、を決定する。
The
吐出データは印刷周期内で変化しないが、320個のピエゾ素子43それぞれに独立に設定可能であり、一方、through_data[7:0]は印刷周期内で変化可能であるが、320個のノズルNで共通に設定するデータである。ヘッドモジュール1の詳細は図15、図16、図17を用いて後述する。
The ejection data does not change within the printing cycle, but can be set independently for each of the 320
図10は、駆動波形生成部3の概略構成図である。
同図に示すように駆動波形生成部3は、バスIF38、波形記憶メモリ34、パターン記憶メモリ35、タイミング記憶メモリ36、印刷周期カウンタ37、駆動波形制御部33、D/A変換器32ならびに増幅器31を備えており、図に示すような接続関係になっている。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the drive
As shown in the figure, the drive
バスIF38は、コントローラ4から送信されるデータを判別し、データを適切な記憶領域に格納する。波形記憶メモリ34には、駆動波形Vcomを生成するためのデータを記憶する。パターン記憶メモリ35は印刷周期内で使用する数種類のthrough_data[7:0]の値を記憶する。タイミング記憶メモリ36は、パターン記憶メモリ35に記憶したデータを切り替えるタイミングを記憶する。印刷周期カウンタ37はline信号のアサートタイミングでクリアされ、line信号アサートからの経過時間を計測する。
The bus IF 38 determines the data transmitted from the
駆動波形制御部33は、印刷周期カウンタの値で動作タイミングを判別し、波形記憶メモリ34からのデータリードとパターン記憶メモリ35からのデータリードを制御する。
また、駆動波形制御部33は、波形記憶メモリ34から順次データをリードし、D/A変換器32へ出力する。D/A変換器32は入力されたデータに従がってアナログ電圧を出力する。増幅器31は、D/A変換器32のアナログ電圧出力を、ピエゾ素子43の駆動に必要な電圧レベルまで増幅し、駆動波形Vcomを生成する。また、増幅器31は320個のピエゾ素子43を駆動するのに十分な電流供給能力を有している。
The drive
The drive
図11(a),(b)は、駆動波形生成部3のパターン記憶メモリ35と、タイミング記憶メモリ36の記憶内容を説明するための図である。
本実施例の場合、パターン記憶メモリ35はアドレス3bit、データ8bitで構成されている。8bitのデータはthrough_data[7:0]の値として使用する。同期信号(line)アサート直後は、アドレス0に記憶されたデータ(0001_0001)がthrough_data[7:0]として出力される。タイミング記憶メモリ36に設定したタイミングでリードアドレスがインクリメントされ、through_data[7:0]の値も更新される。through_data[7:0]の各bitは、3bitの吐出データが表現する8状態に対応しており(後述の図16参照)、パターン記憶メモリ35の内容は、データ変換部2(図9参照)で追加するbitの値に合わせる必要がある。
FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining the storage contents of the
In the case of the present embodiment, the
本実施例の場合、タイミング記憶メモリ36は、アドレス3bit、データ16bitで構成されている。タイミング記憶メモリ36に記憶した値は、印刷周期カウンタ37の出力値と比較するために使用する。タイミング記憶メモリ36に記憶してあるいずれかの値と、印刷周期カウンタ37の出力値が等しくなった場合に、through_lachをアサートし、through_lachネゲート後に、パターン記憶メモリ35のリードアドレスをインクリメントする。
In the case of the present embodiment, the
図12は、駆動波形生成部3の動作を説明するための図である。
同期信号lineがアサートすると、駆動波形生成部3の動作が開始する。lineがアサートすると、パターン記憶メモリ35のアドレス0に記憶されたデータ(0001_0001)をthrough_data[7:0]として出力する。また、印刷周期カウンタ37の出力値がゼロにクリアされ、ゼロからカウントアップ動作を再開する。
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the drive
When the synchronization signal line is asserted, the operation of the
印刷周期カウンタ37のカウントアップ動作が進み、その出力値がタイミング記憶メモリ36のアドレス0に記憶してある“時刻A相当の値”と等しくなると、through_lachをアサートし、through_lachネゲート後に、パターン記憶メモリ35のリードアドレスをインクリメントして”1”にする。この結果through_data[7:0]の出力が “1110_0000” になる。また、時刻A以降から波形記憶メモリ34のリードが開始し、駆動波形Vcomの生成が開始する。
When the count-up operation of the
印刷周期カウンタ37の出力値がタイミング記憶メモリ36のアドレス1に記憶してある”時刻B相当の値”と等しくなると、through_lachをアサートし、through_lachネゲート後に、パターン記憶メモリ35のリードアドレスをインクリメントして”2”にする。この結果through_data[7:0]の出力が “1100_1110” になる。
When the output value of the
印刷周期カウンタ37の出力値がタイミング記憶メモリ36のアドレス2に記憶してある”時刻C相当の値”と等しくなると、through_lachをアサートし、through_lachネゲート後に、パターン記憶メモリ35のリードアドレスをインクリメントして”3”にする。この結果through_data[7:0]の出力が “1000_1100” になる。
When the output value of the
印刷周期カウンタ37の出力値がタイミング記憶メモリ36のアドレス3に記憶してある”時刻D相当の値”と等しくなると、through_lachをアサートし、through_lachネゲート後に、パターン記憶メモリ35のリードアドレスをインクリメントして”4”にする。この結果through_data[7:0]の出力が “0000_1000” になる。
When the output value of the
印刷周期カウンタ37の出力値がタイミング記憶メモリ36のアドレス4に記憶してある”時刻E相当の値”と等しくなると、through_lachをアサートし、through_lachネゲート後に、パターン記憶メモリ35のリードアドレスをインクリメントして”5”にする。この結果through_data[7:0]の出力が “0001_0001” になる。
When the output value of the
本実施例で使用する駆動波形Vcomは、5つに時分割した部分で構成し、最初の部分は”微駆動波形”であり、残り4つの部分は”1滴吐出波形”である。“微駆動波形”はインクを固まりにくくするために設けており、ピエゾ素子に印加した場合にもインク滴の吐出はない。 The drive waveform Vcom used in this embodiment is composed of five time-divided portions, the first portion is a “fine drive waveform”, and the remaining four portions are “one drop ejection waveform”. The “fine drive waveform” is provided to make it difficult for the ink to solidify, and no ink droplets are ejected even when applied to the piezo element.
一方、“1滴吐出波形”をピエゾ素子に印加すると、ある量のインク滴が吐出される。本実施例では1画素を4階調(ブラックインクの例では、白色、薄灰色、濃灰色、黒色の4色)で表現するにあたり、1滴吐出の回数で階調を表現している。具体的には、”黒”を表現する場合は3滴吐出し、 “濃灰色”を表現する場合は2滴吐出し、 “薄灰色”を表現する場合は1滴吐出し、 “白色”を表現する場合は吐出しない(微駆動のみ)。 On the other hand, when “one-drop ejection waveform” is applied to the piezo element, a certain amount of ink droplets are ejected. In this embodiment, when expressing one pixel with four gradations (in the example of black ink, four colors of white, light gray, dark gray, and black), gradation is expressed by the number of times of one droplet ejection. Specifically, if “black” is expressed, 3 drops are discharged, if “dark gray” is expressed, 2 drops are discharged, if “light gray” is expressed, 1 drop is discharged, and “white” is output. When expressing, do not discharge (only fine driving).
ここで、タイミング記憶メモリ36に設定した”時刻A相当の値”、”時刻B相当の値”、”時刻C相当の値”、”時刻D相当の値”、”時刻E相当の値”は、駆動波形Vcomを5つに時分割した部分の、それぞれの部分の開始時刻に対応している。すなわち、”時刻A”は微駆動の開始タイミングであり、”時刻B”と”時刻C”と”時刻D“と”時刻E”は1滴吐出の開始タイミングである。
Here, “value corresponding to time A”, “value corresponding to time B”, “value corresponding to time C”, “value corresponding to time D”, and “value corresponding to time E” set in the
今、ノズル配列の端部とノズル配列の中央部の滴吐出速度差を補正するために、ノズル配列の中央部に位置するピエゾ素子に電圧印加する場合には”時刻B”、 “時刻C”、 “時刻D”から開始する”1滴吐出波形”を使用し、ノズル配列の端部に位置するピエゾ素子に電圧印加する場合には”時刻C”、“時刻D”、“時刻E”から開始する”1滴吐出波形”を使用するように制御を実行したいが、この制御は、駆動波形生成部3のthrough_data[7:0]の制御と、データ変換部2の1画素あたり2bitの印刷データを、1画素あたり3bitの吐出データ に変換する制御を組み合わせることにより実現できる。
Now, when applying a voltage to the piezo element located at the center of the nozzle array to correct the difference in droplet ejection speed between the end of the nozzle array and the center of the nozzle array, “time B” and “time C” When “One drop ejection waveform” starting from “Time D” is used and voltage is applied to the piezo element located at the end of the nozzle array, from “Time C”, “Time D”, “Time E” I want to execute the control to use the “one drop ejection waveform” that starts, this control is the control of through_data [7: 0] of the
図13は、データ変換部2の概略構成図である。
データ変換部2は、バスIF27、レジスタA25、レジスタB26、データ数カウンタ24、追加bit生成部22、追加bit連結部21ならびに画像ラッチ契機生成部23を備えており、図に示すような接続関係になっている。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the
The
バスIF27は、コントローラ4から送信されるデータを判別し、データを適切なレジスタに格納する。レジスタA25には、ノズル配列の左端部とノズル配列の中央部の境界にあたるノズルの番号を設定し、レジスタB26には、ノズル配列の中央部とノズル配列の右端部の境界にあたるノズル番号を設定する。
The bus IF 27 determines the data transmitted from the
例えば、ヘッド左端から数えて1番目から32番目までの32個のノズルをノズル配列の左端部に分類し、33番目から288番目までの256個のノズルをノズル配列の中央部に分類し、289番目から320番目のノズルをノズル配列の右端部に分類する場合には、レジスタA25には “32” を設定し、レジスタB26には“288”を設定する。このレジスタ設定は、ノズル配列の中央部とノズル配列の端部の滴吐開始タイミング補正時間を考慮して設定すると効果的である。 For example, 32 nozzles from the 1st to 32nd counting from the left end of the head are classified into the left end of the nozzle array, and 256 nozzles from the 33rd to 288th are classified into the center of the nozzle array, and 289 When the 3rd to 320th nozzles are classified into the right end portion of the nozzle array, “32” is set in the register A25 and “288” is set in the register B26. It is effective to set this register in consideration of the droplet ejection start timing correction time at the center of the nozzle array and the end of the nozzle array.
データ数カウンタ24は、同期信号lineがアサートするとゼロにクリアされ、prt_clkの立ち下がりエッジをカウントする。データ数カウンタ24の出力値により、prt_data[1:0]で送信中のデータが、ノズル配列のどの部分に使われるデータかを判別することができる。
The
追加bit生成部22は、データ数カウンタ24の出力値と、レジスタA25の値と、レジスタB26の値を使用して、コントローラ4から送られてくるprt_data[1:0]に追加するadd_bitを生成する。 add_bitはノズル配列のどの部分で使われるかの位置情報である。
The additional bit generation unit 22 generates an add_bit to be added to prt_data [1: 0] sent from the
追加bit連結部21は、prt_data[1:0]とadd_bit を連結し、3bitのjet_data[2:0] を生成する。
画像ラッチ契機生成部23は、データ数カウンタ24の出力値がゼロにクリアされたことを検出してjet_lach信号をアサートする。
jet_clk信号は、prt_clk信号は同じ信号であり、名称のみが異なる。
The additional
The image latch
The jet_clk signal is the same signal as the prt_clk signal, and only the name is different.
図14は、データ変換部2の動作を説明するための図である。
同期信号lineがアサートすると、データ数カウンタ24の出力値がゼロにクリアされる。データ数カウンタ24の出力値がゼロになった後、画像ラッチ契機生成部23がjet_lach信号をアサートする。
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the
When the synchronization signal line is asserted, the output value of the
コントローラ4は、同期信号lineをアサートした後に印刷データの送信を開始する。1クロックで2bitのデータ(prt_data[1:0])を送信可能であり、1クロックで1ノズル分のデータを送信する。ヘッド左端ノズル用のデータから順番に送信を開始し、320クロックを費やして、320個のノズル用のデータを送信する。コントローラ4はヘッド左端ノズル用のデータから順番に送ってくるので、データ転送クロック(prt_clk)をカウントすることにより、現在送信中の印刷データ(prt_data[1:0])がノズル配列のどの部分で使われるデータかを判別することができる。
The
add_bitは、データ数カウント値がレジスタA25の値よりも小さい場合にLowレベル(ゼロ)であり、データ数カウント値がレジスタA25の値以上で、かつ、レジスタB26の値より小さい場合にHighレベル(1)であり、データ数カウント値がレジスタB26の値より大きい場合にLowレベル(0)である。ここでは、レジスタA25の値が”32”、レジスタB26の値が”288”の場合について説明している。
吐出データ(jet_data[2:0])は、コントローラ4が出力する2bit印刷データ(prt_data[1:0])に、最上位bitとしてadd_bitを連結したデータである。
The add_bit is low level (zero) when the data count value is smaller than the value of the register A25, and high level (zero) when the data count value is greater than or equal to the value of the register A25 and smaller than the value of the register B26. 1), and when the data count value is larger than the value of the register B26, it is at the low level (0). Here, a case where the value of the register A25 is “32” and the value of the register B26 is “288” is described.
The ejection data (jet_data [2: 0]) is data obtained by connecting add_bit as the most significant bit to the 2-bit print data (prt_data [1: 0]) output from the
ヘッドモジュール1は、データ変換部2から転送される320個のノズル用吐出データ(jet_data[2:0])を、シフトレジスタに順番に記憶していき、jet_lach信号がアサートするタイミングで、シフトレジスタの内容を実際に制御で使用する記憶領域に一括転送する。すなわち、本実施例では、Nライン目の印刷周期で送信した吐出データ(jet_data[2:0])は、[N+1]ライン目の吐出動作で使用されることになる。
The
図15は、ヘッドモジュール1の構成を説明するための図である。
ヘッドモジュール1は320個のピエゾ素子を内蔵しており、本実施例では、これらのピエゾ素子を、ノズル配列の左端部のピエゾ素子群101、ノズル配列の中央部のピエゾ素子群102、ノズル配列の右端部のピエゾ素子群103の3つの部分に分類する。この分類を設定するのは、データ変換部2から出力する吐出データ(jet_data[2:0])である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the configuration of the
The
駆動波形生成部3が出力する駆動波形Vcomは、320個のアナログスイッチ群11を介して、それぞれのピエゾ素子に供給される。アナログスイッチ群11のオン/オフは、それぞれ320個のスイッチに対応するアナログスイッチ制御レジスタ群12のデジタル出力(“0”あるいは“1”)で決定される。アナログスイッチ制御レジスタ群12の各レジスタの出力が”0”の場合にアナログスイッチが”オフ”し、“1”の場合にはアナログスイッチが”オン”する。
The drive waveform Vcom output from the drive
アナログスイッチ制御レジスタ群12の入力には、それぞれのレジスタに対応する選択論理群13の出力が接続される。through_lach信号がアサートすると、選択論理群13の出力が、アナログスイッチ制御レジスタ群12に記憶され、その出力値が更新される。本実施例では、図12で説明したように、through_lach信号が印刷周期内に5回アサートすることにより、5つの部分で構成される駆動波形Vcomが時分割でピエゾ素子に印加される。
To the input of the analog switch
選択論理群13の入力には、それぞれの論理に対応する吐出データ記憶レジスタ群14の出力と、それぞれの論理で共通に使用するthrough_data[7:0]信号が接続される。この2系統の入力から、選択論理群13の出力値が決定する。選択論理の動作は図16を用いて後述する。
The input of the
吐出データ記憶レジスタ群14の入力には、それぞれのレジスタに対応するシフトレジスタ群15の出力が接続される。 et_lach信号がアサートすると、シフトレジスタ群15の出力が、吐出データ記憶レジスタ群14に記憶され、その出力値が更新される。吐出データ記憶レジスタ群14のreg1[2:0]〜reg32[2:0]には端部用の吐出データが記憶され、reg33[2:0]〜reg288[2:0]には中央部用の吐出データが記憶され、reg289[2:0]〜reg320[2:0]には端部用の吐出データが記憶される。
The output of the
シフトレジスタ群15の入力には、吐出データ(jet_data[2:0])とjet_clk信号が接続され、jet_clk信号の立ち上りエッジ契機で、吐出データ(jet_data[2:0])の取り込みと、データシフトが実行される。
Discharge data (jet_data [2: 0]) and a jet_clk signal are connected to the input of the
図16は、ヘッドモジュール1の選択論理群13のうち1つの選択論理の動作を説明するための図である。
選択論理は、3bit入力信号(吐出データ記憶レジスタの出力)に応じて、through_data[7:0]信号のうち、1bitを選択して出力する。
FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of one selection logic in the
The selection logic selects and
吐出データ記憶レジスタ出力が“000”である場合には、アナログスイッチ制御レジスタ群12の対応するレジスタに対して、through_data[0]の値を出力する。すなわち、ピエゾ素子へ駆動波形(Vcom)を供給する/供給しないの切り替えは、through_data[0]の値で制御される。ここで、through_data[0]の値は、パターン記憶メモリ35とタイミング記憶メモリ36の内容に従がって、印刷周期内で時間変化させることが可能であるので、駆動波形(Vcom)の適切な部分(ここでは微駆動波形部分)をピエゾ素子に選択的に供給することができる。
When the discharge data storage register output is “000”, the value of through_data [0] is output to the corresponding register of the analog switch
同様に、吐出データ記憶レジスタ出力が“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”、“111”の場合にも、アナログスイッチ制御レジスタ群12の対応するレジスタに対して、through_data [1] または [2] または [3] または [4] または [5] または [6] または [7] の値を出力するので、パターン記憶メモリ35とタイミング記憶メモリ36の内容に従がって、駆動波形の適切な部分をピエゾ素子に選択的に供給することができる。
Similarly, when the discharge data storage register output is “001”, “010”, “011”, “100”, “101”, “110”, “111”, the analog switch
図17は、ピエゾ素子に供給される駆動波形を説明するための図である。
同期信号(line)がアサート後、jet_lach信号がアサートし、Nライン目の印刷周期で使用する吐出データが決定する。図17の”駆動波形(1)”は、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶したデータが“000”のレジスタに対応するピエゾ素子に供給される駆動電圧波形である。
FIG. 17 is a diagram for explaining a drive waveform supplied to the piezo element.
After the synchronization signal (line) is asserted, the jet_lach signal is asserted, and ejection data to be used in the printing cycle of the Nth line is determined. “Drive waveform (1)” in FIG. 17 is a drive voltage waveform supplied to the piezoelectric element corresponding to the register whose stored data is “000” in the ejection data
同様に、”駆動波形(2)”、”駆動波形(3)”、”駆動波形(4)”、”駆動波形(5)”、”駆動波形(6)”、”駆動波形(7)”、”駆動波形(8)”は、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶したデータが“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”、“111”のレジスタに対応するピエゾ素子に供給される駆動電圧波形である。
Similarly, “driving waveform (2)”, “driving waveform (3)”, “driving waveform (4)”, “driving waveform (5)”, “driving waveform (6)”, “driving waveform (7)”. , “Drive waveform (8)” is stored in the ejection data
“駆動波形(1)”と“駆動波形(2)”と“駆動波形(3)”と“駆動波形(4)”は、ノズル配列の端部に配置されたピエゾ素子に供給し、 “駆動波形(5)”と“駆動波形(6)”と“駆動波形(7)”と“駆動波形(8)”は、ノズル配列の中央部に配置されたピエゾ素子に供給する。 “Drive waveform (1)”, “drive waveform (2)”, “drive waveform (3)”, and “drive waveform (4)” are supplied to the piezo elements arranged at the end of the nozzle array, and “drive” The “waveform (5)”, “drive waveform (6)”, “drive waveform (7)”, and “drive waveform (8)” are supplied to the piezo elements arranged in the center of the nozzle array.
jet_lach信号アサートの後に、時刻Aのタイミングでthrough_lach信号がアサートし、駆動波形(Vcom)の生成が開始すると同時に、through_data[7:0]の値 “0001_0001” に従がって、アナログスイッチ群11のオン/オフが切り替わる。ここで、through_data[4] と through_data[0] の値が “1”なので、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶されたデータが“100”または“000”の場合に、対応するアナログスイッチがオンし、それぞれのピエゾ素子に駆動波形(Vcom)が供給される。
After the jet_lach signal is asserted, the through_lach signal is asserted at the timing of time A, and the generation of the drive waveform (Vcom) starts. At the same time, according to the value “0001_0001” of the through_data [7: 0], the
次に、時刻Bのタイミングでthrough_lach信号がアサートし、through_data[7:0]の値 “1110_0000” に従がって、アナログスイッチ群11のオン/オフが切り替わる。ここで、through_data[7]とthrough_data[6]とthrough_data[5]の値が“1”なので、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶されたデータが“111”または“110”または“101”の場合に、対応するアナログスイッチがオンし、それぞれのピエゾ素子に駆動波形(Vcom)が供給される。
Next, the through_lach signal is asserted at the timing of time B, and the
次に、時刻Cのタイミングでthrough_lach信号がアサートし、through_data[7:0]の値 “1100_1110” に従がって、アナログスイッチ群11のオン/オフが切り替わる。ここで、through_data[7]とthrough_data[6]とthrough_data[3]とthrough_data[2]とthrough_data[1]の値が“1”なので、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶されたデータが“111”または“110”または“011”または“010”または“001”の場合に、対応するアナログスイッチがオンし、それぞれのピエゾ素子に駆動波形(Vcom)が供給される。
Next, the through_lach signal is asserted at the timing of time C, and the
次に、時刻Dのタイミングでthrough_lach信号がアサートし、through_data[7:0]の値 “1000_1100” に従がって、アナログスイッチ群11のオン/オフが切り替わる。ここで、through_data[7]とthrough_data[3]とthrough_data[2]の値が“1”なので、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶されたデータが“111”または“011”または“010”の場合に、対応するアナログスイッチがオンし、それぞれのピエゾ素子に駆動波形(Vcom)が供給される。
Next, the through_lach signal is asserted at the timing of time D, and the
次に、時刻Eのタイミングでthrough_lach信号がアサートし、through_data[7:0]の値“0000_1000” に従がって、アナログスイッチ群11のオン/オフが切り替わる。ここで、 through_data[3]の値が“1”なので、吐出データ記憶レジスタ群14のうち、記憶されたデータが“011”の場合に、対応するアナログスイッチがオンし、それぞれのピエゾ素子に駆動波形(Vcom)が供給される。
Next, the through_lach signal is asserted at the timing of time E, and the
以上述べた制御により、ノズル配列の端部の吐出開始タイミングを遅らせ、ノズル配列の中央部の吐出開始タイミングを早めることが可能となり、記録媒体へのインク滴の着弾位置ばらつきを軽減することができる。 With the control described above, it is possible to delay the ejection start timing at the end of the nozzle array, to advance the ejection start timing at the center of the nozzle array, and to reduce variations in the landing positions of the ink droplets on the recording medium. .
本実施例では、ノズル列を3つのノズル群に分類し、2種類の吐出開始タイミング(“時刻B”と”時刻C”)を使用したが、印刷周期内の駆動波形Vcomを構成する”1滴吐出波形”の繰り返し数を増やし、連続する3個の”1滴吐出波形”を1組として使用することにより、吐出開始タイミングの調整分解能を向上することができる。 In this embodiment, the nozzle rows are classified into three nozzle groups, and two types of ejection start timings (“time B” and “time C”) are used, but the drive waveform Vcom within the printing cycle is configured as “1”. By increasing the number of repetitions of the “droplet discharge waveform” and using three consecutive “one-droplet discharge waveforms” as a set, it is possible to improve the adjustment resolution of the discharge start timing.
本実施例では、図5に示すようにヘッドモジュール1に1列のノズル列を設けたが、複数列(例えば2,3列)のノズル列であっても構わない。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the
本実施例では滴吐出装置を画像形成装置に使用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば産業用途などに使われるディスペンサー、インクジェット方式の三次元造形装置など他の用途にも適用可能である。 In the present embodiment, the case where the droplet discharge device is used in the image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a dispenser used for industrial use, an inkjet type three-dimensional modeling apparatus, etc. It is applicable to other uses.
本発明の請求項別の効果をまとめれば、下記の通りである。
請求項1に記載の発明は、
列状に並んだ多数の液滴吐出ノズルと、
各ノズルに連通してインクを蓄える多数の圧力室と、
各圧力室内を加圧する多数の圧力発生素子と、
前記圧力発生素子で共通に使用する印加電圧を生成する駆動電圧生成部と、
前記駆動電圧生成部と前記各圧力発生素子間の導通、非導通を切り替える多数のスイッチと、
前記スイッチの導通、非導通を制御するスイッチ制御部と、
列状に並んだ多数のノズルからなるノズル列を、そのノズル列の端部からの距離に応じた複数のノズル群に分類し、各ノズル群毎の吐出データに該ノズル群を識別するための拡張ビットを付加するデータ変換部を備え、
前記駆動電圧生成部は、1つの着弾跡を形成する周期内において、1滴を吐出可能な駆動電圧パルスを複数回繰り返し生成し、
前記スイッチ制御部は、前記データ変換部が付加した拡張ビットに基づいて、複数回繰り返し生成している駆動電圧パルスのうち、前記拡張ビットの値に対応する駆動電圧パルスの生成タイミングに同期して、各ノズル群毎に前記スイッチの切り替えタイミングを制御することを特徴とするものである。
このような構成にすることにより、吐出データ(印刷データ)の処理により、ノズル群の分類を設定して、同一ノズル列内の複数のノズル群毎に吐出タイミングを補正でき、ノズルの位置に依存する滴吐出特性の補正が簡略にできるという効果がある。
The effects according to the claims of the present invention are summarized as follows.
The invention described in
A number of droplet discharge nozzles arranged in a row,
A number of pressure chambers that communicate with each nozzle and store ink;
A number of pressure generating elements that pressurize each pressure chamber;
A driving voltage generating unit that generates an applied voltage commonly used in the pressure generating elements;
A number of switches for switching between conduction and non-conduction between the drive voltage generator and each pressure generating element;
A switch control unit for controlling conduction and non-conduction of the switch ;
A nozzle row composed of a large number of nozzles arranged in a row is classified into a plurality of nozzle groups according to the distance from the end of the nozzle row , and the nozzle group is identified in the discharge data for each nozzle group It has a data converter that adds extension bits,
The drive voltage generation unit repeatedly generates a drive voltage pulse capable of ejecting one drop a plurality of times within a period of forming one landing track,
The switch control unit synchronizes with the generation timing of the drive voltage pulse corresponding to the value of the extension bit among the drive voltage pulses repeatedly generated a plurality of times based on the extension bit added by the data conversion unit. The switching timing of the switch is controlled for each nozzle group .
With such a configuration, it is possible to set the classification of nozzle groups by processing the ejection data (print data), and to correct the ejection timing for each of the plurality of nozzle groups in the same nozzle row , depending on the position of the nozzles. This has the effect of simplifying the correction of the droplet ejection characteristics.
請求項2に記載の発明は、
当該滴吐出装置は液滴の複数回の吐出によって1つの着弾跡の階調を表現することを特徴とするものである。
このような構成にすることにより、複数回の滴吐出によって1つの液滴後(1画素)の階調を表現する画像形成装置の場合に、吐出データ(印刷データ)の処理によりノズル群の分類を設定し、同一ノズル列に共通の駆動波形を供給しつつ、同一ノズル列内の複数のノズル群毎に吐出タイミングを補正できるという効果がある。
The invention described in
The droplet discharge device is characterized by expressing the gradation of one landing track by discharging a plurality of droplets .
With this configuration, in the case of an image forming apparatus that expresses the gradation after one droplet (one pixel) by a plurality of droplet ejections, the nozzle group is classified by processing ejection data (print data). And the ejection timing can be corrected for each of a plurality of nozzle groups in the same nozzle row while supplying a common drive waveform to the same nozzle row.
請求項3に記載の発明は、
前記ノズル群のうち、n番目のノズル群の平均吐出速度Vjn_aveと、[n+1]番目のノズル群の平均吐出速度Vj [n+1]_ave と、ノズルと液滴被着体間のギャップdと、吐出タイミング補正量ΔTの間に、
ΔT=| d/Vjn _ave−d/Vj [n+1]_ave |
の関係が成り立つように、前記ノズル群の分類を決定することを特徴とするものである。
このような構成にすることにより、同一ノズル列に共通の駆動波形を供給しつつ、同一ノズル列内の複数のノズル群毎に吐出タイミングを補正する際に、補正効果が高くなるようにノズル群の分類を決定することができるという効果がある。
The invention according to
Among the nozzle groups, the average discharge speed Vjn_ave of the nth nozzle group, the average discharge speed Vj [n + 1] _ave of the [n + 1] th nozzle group, and the gap between the nozzle and the droplet adherend between d and the discharge timing correction amount ΔT,
ΔT = | d / Vjn _ave−d / Vj [n + 1] _ave |
The nozzle group classification is determined so that the above relationship is established.
By adopting such a configuration, when correcting the ejection timing for each of a plurality of nozzle groups in the same nozzle row while supplying a common drive waveform to the same nozzle row, the nozzle group has a higher correction effect. There is an effect that it is possible to determine the classification .
請求項4に記載の発明は、
前記ノズル列を、少なくとも、ノズル列の一方の端部と、ノズル列の他方の端部と、前記ノズル列の一方の端部と他方の端部の間にある中央部の3つのノズル群に分類して、
前記ノズル列の一方の端部と他方の端部のノズル群の吐出タイミングを、前記ノズル列の中央部のノズル群の吐出タイミングよりも遅くなるように制御することを特徴とするものである。
このような構成にすることにより、ノズル列の中央部とノズル列の端部の機械的剛性などの差異による滴吐出速度の差を補正できるという効果がある。
The invention according to
The nozzle row is divided into at least three nozzle groups at one end portion of the nozzle row, the other end portion of the nozzle row, and a central portion between the one end portion and the other end portion of the nozzle row. Classify
The discharge timing of the nozzle group at one end and the other end of the nozzle row is controlled to be later than the discharge timing of the nozzle group at the center of the nozzle row .
With such a configuration, there is an effect that a difference in droplet discharge speed due to a difference in mechanical rigidity between the central portion of the nozzle row and the end portion of the nozzle row can be corrected .
請求項5に記載の発明は、
前記ノズル列の一方の端部のノズル群と他方の端部のノズル群の吐出タイミングが同じであることを特徴とするものである。
このような構成にすることにより、共通の駆動波形を使用することができ、構成ならびに制御の簡略化が図れるという効果がある。
The invention described in
The discharge timings of the nozzle group at one end of the nozzle row and the nozzle group at the other end are the same .
By adopting such a configuration, a common drive waveform can be used, and there is an effect that the configuration and control can be simplified .
請求項6に記載の発明は、
インク滴を吐出する滴吐出装置と、
その滴吐出装置のノズルと対向するように搬送される記録媒体を備え、
前記滴吐出装置と前記記録媒体を相対移動させて、前記記録媒体上に前記インクによる滴画像を形成する画像形成装置において、
前記滴吐出装置が請求項1ないし5のいずれか1項に記載の滴吐出装置であることを特徴とするものである。
このような構成にすることにより、高精密な画像を形成することができるという効果がある。
The invention described in
A droplet ejection device for ejecting ink droplets;
A recording medium that is conveyed so as to face the nozzle of the droplet discharge device,
In the image forming apparatus for forming a droplet image with the ink on the recording medium by relatively moving the droplet discharge device and the recording medium,
The droplet discharge device is the droplet discharge device according to any one of
With such a configuration, there is an effect that a highly precise image can be formed .
1・・・ヘッドモジュール、2・・・データ変換部、3・・・駆動波形生成部、4・・・コントローラ、5〜8・・・滴吐出装置、9・・・記録媒体、10・・・記録ヘッド、11・・・アナログスイッチ群、12・・・アナログスイッチ制御レジスタ群、13・・・選択論理群、14・・・吐出データ記憶レジスタ群、15・・・シフトレジスタ群、18・・・振動板、21・・・追加bit連結部、22・・・追加bit生成部、23・・・画像ラッチ契機生成部、24・・・データ数カウンタ、25・・・レジスタA、26・・・レジスタB、27・・・バスIF、31・・・増幅器、32・・・D/A変換器、33・・・駆動波形制御部、34・・・波形記憶メモリ、35・・・パターン記憶メモリ、36・・・タイミング記憶メモリ、37・・・印刷周期カウンタ、38・・・バスIF、41・・・流路基板、43・・・ピエゾ素子、44・・・ノズルプレート、47・・・圧力室、100・・・滴吐出装置、101・・・ノズル配列の左端部のピエゾ素子群、102・・・ノズル配列の中央部のピエゾ素子群、103・・・ノズル配列の右端部のピエゾ素子群、N・・・ノズル、X・・・画像形成装置。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
各ノズルに連通してインクを蓄える多数の圧力室と、
各圧力室内を加圧する多数の圧力発生素子と、
前記圧力発生素子で共通に使用する印加電圧を生成する駆動電圧生成部と、
前記駆動電圧生成部と前記各圧力発生素子間の導通、非導通を切り替える多数のスイッチと、
前記スイッチの導通、非導通を制御するスイッチ制御部と、
列状に並んだ多数のノズルからなるノズル列を、そのノズル列の端部からの距離に応じた複数のノズル群に分類し、各ノズル群毎の吐出データに該ノズル群を識別するための拡張ビットを付加するデータ変換部を備え、
前記駆動電圧生成部は、1つの着弾跡を形成する周期内において、1滴を吐出可能な駆動電圧パルスを複数回繰り返し生成し、
前記スイッチ制御部は、前記データ変換部が付加した拡張ビットに基づいて、複数回繰り返し生成している駆動電圧パルスのうち、前記拡張ビットの値に対応する駆動電圧パルスの生成タイミングに同期して、各ノズル群毎に前記スイッチの切り替えタイミングを制御することを特徴とする滴吐出装置。 A number of droplet discharge nozzles arranged in a row,
A number of pressure chambers that communicate with each nozzle and store ink;
A number of pressure generating elements that pressurize each pressure chamber;
A driving voltage generating unit that generates an applied voltage commonly used in the pressure generating elements;
A number of switches for switching between conduction and non-conduction between the drive voltage generator and each pressure generating element;
A switch control unit for controlling conduction and non-conduction of the switch ;
A nozzle row composed of a large number of nozzles arranged in a row is classified into a plurality of nozzle groups according to the distance from the end of the nozzle row , and the nozzle group is identified in the discharge data for each nozzle group It has a data converter that adds extension bits,
The drive voltage generation unit repeatedly generates a drive voltage pulse capable of ejecting one drop a plurality of times within a period of forming one landing track,
The switch control unit synchronizes with the generation timing of the drive voltage pulse corresponding to the value of the extension bit among the drive voltage pulses repeatedly generated a plurality of times based on the extension bit added by the data conversion unit. A droplet discharge device that controls the switching timing of the switch for each nozzle group .
当該滴吐出装置は液滴の複数回の吐出によって1つの着弾跡の階調を表現することを特徴とする滴吐出装置。 The droplet discharge device according to claim 1,
The droplet discharge device expresses the gradation of one landing mark by discharging droplets a plurality of times .
前記ノズル群のうち、n番目のノズル群の平均吐出速度Vjn_aveと、[n+1]番目のノズル群の平均吐出速度Vj [n+1]_ave と、ノズルと液滴被着体間のギャップdと、吐出タイミング補正量ΔTの間に、
ΔT=| d/Vjn _ave−d/Vj [n+1]_ave |
の関係が成り立つように、前記ノズル群の分類を決定することを特徴とする滴吐出装置。 The droplet discharge device according to claim 1 or 2,
Among the nozzle groups, the average discharge speed Vjn_ave of the nth nozzle group, the average discharge speed Vj [n + 1] _ave of the [n + 1] th nozzle group, and the gap between the nozzle and the droplet adherend between d and the discharge timing correction amount ΔT,
ΔT = | d / Vjn _ave−d / Vj [n + 1] _ave |
A droplet discharge device , wherein the classification of the nozzle group is determined so that
前記ノズル列を、少なくとも、ノズル列の一方の端部と、ノズル列の他方の端部と、前記ノズル列の一方の端部と他方の端部の間にある中央部の3つのノズル群に分類して、
前記ノズル列の一方の端部と他方の端部のノズル群の吐出タイミングを、前記ノズル列の中央部のノズル群の吐出タイミングよりも遅くなるように制御することを特徴とする滴吐出装置。 The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3,
The nozzle row is divided into at least three nozzle groups at one end portion of the nozzle row, the other end portion of the nozzle row, and a central portion between the one end portion and the other end portion of the nozzle row. Classify
2. A droplet discharge apparatus , comprising: controlling a discharge timing of a nozzle group at one end and the other end of the nozzle row to be later than a discharge timing of a nozzle group at a central portion of the nozzle row .
前記ノズル列の一方の端部のノズル群と他方の端部のノズル群の吐出タイミングが同じであることを特徴とする滴吐出装置。 The droplet discharge device according to claim 4,
2. A droplet discharge device according to claim 1, wherein the discharge timings of the nozzle group at one end of the nozzle row and the nozzle group at the other end are the same .
その滴吐出装置のノズルと対向するように搬送される記録媒体を備え、
前記滴吐出装置と前記記録媒体を相対移動させて、前記記録媒体上に前記インクによる滴画像を形成する画像形成装置において、
前記滴吐出装置が請求項1ないし5のいずれか1項に記載の滴吐出装置であることを特徴とする画像形成装置。 A droplet ejection device for ejecting ink droplets;
A recording medium that is conveyed so as to face the nozzle of the droplet discharge device,
In the image forming apparatus for forming a droplet image with the ink on the recording medium by relatively moving the droplet discharge device and the recording medium,
An image forming apparatus, wherein the droplet discharge device is the droplet discharge device according to claim 1 .
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