JP7501629B2 - インクジェットヘッドの駆動制御方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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このばらつきの影響を低減するために、ノズル内のインクに圧力変動を付与する駆動素子を駆動させる電気信号(駆動パルス)を駆動素子ごとに各々調整する技術がある。特許文献1では、さらに、各駆動素子の駆動パルスにおける駆動波形の立ち下りタイミングを調整することで、インクの液滴量と着弾タイミングとを合わせる技術が開示されている。
インクを吐出するノズルと、印加される駆動パルスに応じて前記ノズルに供給されるインクに圧力変動を付与する駆動素子と、を含む記録素子を複数備えるインクジェットヘッドの駆動制御方法であって、
前記駆動素子に印加される駆動パルスに応じて前記記録素子の各々により吐出されるインク液滴に係る所定の特性値が前記駆動パルスのパルス幅の変化に対して極大となる前記駆動パルスの基準パルス幅は、所定の基準以上のばらつきを有し、
2以上の所定数の前記駆動パルスに応じてそれぞれ吐出される当該所定数のインク液滴を同一の画素範囲に着弾させる場合に、前記複数の記録素子の各々について、前記基準パルス幅よりもパルス幅の長い第1駆動パルスと、前記基準パルス幅よりもパルス幅の短い第2駆動パルスとを前記所定数個組み合わせて、前記複数の記録素子の各々に対して出力させるパルス幅設定ステップ
を含み、
前記パルス幅設定ステップでは、前記第1駆動パルス及び前記第2駆動パルスの順番は、前記複数の記録素子に係る前記極大の前記特性値のうち最小のものに応じた前記基準パルス幅により近いパルス幅のものが最後の駆動パルスとなるように定められる。
前記パルス幅設定ステップでは、前記複数の記録素子の各々に係る前記基準パルス幅のいずれよりもパルス幅の長い前記第1駆動パルスと、前記基準パルス幅のいずれよりもパルス幅の短い前記第2駆動パルスとを定める。
前記パルス幅設定ステップでは、前記第1駆動パルスのパルス幅及び前記第2駆動パルスのパルス幅は、前記複数の記録素子に対して共通に定められる。
前記所定の特性値は、吐出されるインクの液滴速度である。
前記所定の特性値は、吐出されるインクの液滴量である。
前記ばらつきに係る前記所定の基準は、3%である。
前記所定数は偶数であり、
前記パルス幅設定ステップでは、前記第1駆動パルスと前記第2駆動パルスとが交互に出力されるように定められる。
インクを吐出するノズルと、印加される駆動パルスに応じて前記ノズルに供給されるインクに圧力変動を付与する駆動素子と、を含む記録素子を複数有するインクジェットヘッドと、
前記駆動素子に対して印加する前記駆動パルスの前記記録素子への出力を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動素子に印加される駆動パルスに応じて前記記録素子の各々により吐出されるインク液滴に係る所定の特性値が前記駆動パルスのパルス幅の変化に対して極大となる前記駆動パルスの基準パルス幅は、所定の基準以上のばらつきを有し、
前記制御部は、2以上の所定数の前記駆動パルスに応じてそれぞれ吐出される当該所定数のインク液滴を同一の画素範囲に着弾させる場合に、前記複数の記録素子の各々について、前記基準パルス幅よりもパルス幅の長い第1駆動パルスと、前記基準パルス幅よりもパルス幅の短い第2駆動パルスとを前記所定数個組み合わせて、前記複数の記録素子の各々に対して出力させ、
前記第1駆動パルス及び前記第2駆動パルスの順番は、前記複数の記録素子に係る前記極大の前記特性値のうち最小のものに応じた前記基準パルス幅により近いパルス幅のものが最後の駆動パルスとなるように定められる、
インクジェット記録装置である。
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置1の概略構成を示す斜視図である。
インクジェット記録装置1は、上述の搬送部10、記録動作部20、制御部40及び撮像部50に加えて、駆動波形信号生成部29と、記憶部30と、通信部70と、操作受付部81と、表示部82と、電力供給部90などを備える。
図4A及び図4Bは、吐出パルスについて説明する図である。
図4Aに示すように、インク吐出動作は、ここでは、圧電素子26に対して台形波(又は矩形波)の駆動パルスが印加されてノズル27に供給されるインクをノズル27手前のインク流路(インク室)で一時的に圧縮又は膨張させてその後戻す動作によりインクに圧力変動を付与することで行われる。なお、ここでは説明のため、台形波の電圧の初期電圧からの立ち上がり及び初期電圧への立ち下がりを分かりやすい長さで示しているが、駆動電圧の維持期間に比した立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、適切に定められてよい。
図5Aに示すように、インクジェット記録装置1では、複数回(2以上の所定数)続けて吐出されたインク(マルチドロップのインク)を飛翔中に合一させて、又は媒体M上の所定の画素範囲内に各々着弾させることで、各画素範囲のインク濃度(階調)を多段階に定める。パルス幅Pw1がALと等しい場合、その2倍の吐出周期Pe1で複数回の吐出動作を行うと、2回目以降の吐出時にその前の吐出動作に係るインクの振幅の残響により振動が増幅されて(共振して)吐出速度が上昇する。一方、パルス幅Pw1がALと等しくない場合や、吐出周期Pe1がパルス幅Pw1やALの2倍ではない場合には、2回目以降の吐出速度が上昇せず、更には振動が弱められて吐出速度が低下する場合もある。すなわち、単発吐出の場合と比較して、複数回の連続吐出では、設定されたパルス幅と各ノズルの実際のALとの関係に応じて吐出速度のばらつきが増大され得る。
図6Aの線Lk1に示すように、あるパルス幅Pwm(例えば、代表値Pw0より8.6%短い)に固定して1画素分の吐出動作(ここでは2回の吐出)を行った場合に、ノズル番号が55以降のノズルで吐出速度(複数の液滴の合一後)が大きく、ノズル番号が45以前のノズルで吐出速度が小さい。一方で、線Lk2に示すように、あるパルス幅Pwp(>Pwm、例えば、代表値Pw0よりも8.6%長い)に固定して同様の吐出動作を行った場合には、ノズル番号が45以前のノズルでは、パルス幅Pwmの場合よりも吐出速度が大きく、ノズル番号が55以降のノズルでは、パルス幅Pwmの場合よりも吐出速度が低い。すなわち、ノズル番号が45以前のノズルについては、ALがパルス幅Pwpに近く、ノズル番号55以降のノズルについては、ALがパルス幅Pwmに近いと推測される。
図7Aでは、上記パルス幅Pwcで固定して1画素に対し4回吐出動作を行った場合の吐出速度の分布(線Lra、Lrb)に対し、2回目、4回目のパルス幅を約9%伸ばした場合の吐出速度の分布(線Laa、Lab)を比較している。線Lra、Laaでは、吐出周期はパルス幅Pwcの2倍であり、線Lrb、Labでは、吐出周期は2、4回目のパルス幅の2倍である。この程度の振幅の差では、大きな変化にはならないが、固定パルス幅の場合よりも若干ばらつきが減少する傾向はみられる。
図8A及び図8Bは、ノズル間の感度のばらつきについて説明する図である。
上述のように、パルス幅の設定は、ヘッドユニット21内でALのばらつきが十分小さければ不要であり、ALのばらつきが大きい場合に、そのヘッドユニット21を廃棄する代わりに行われる。各ノズル27でのALは、理論値からのずれがあるので、パルス幅をずらしながら吐出速度を計測してフィッティングし、当該フィッティングにより吐出速度が極大になるパルス幅(基準パルス幅)と等しいものとして特定される。ヘッドユニット21(インクジェットヘッド211)内でのALの分布は、上述のように、所定数の計測データに基づいて推測されてよい。
このような駆動制御方法によれば、複数発の液滴を連続的に吐出して同一画素範囲に着弾させるインクジェット記録装置1において、ノズル27間の特性のばらつきが大きく複数発の連続吐出ではこの影響が特に大きくなってインクジェットヘッド211の規格を従来満たさないような場合であっても、より効果的にばらつきの悪影響を低減することができる。したがって、従来廃棄されていたようなインクジェットヘッド211も使用可能となり、製造上の歩留まりを上昇させて製造コストを削減することができる。
このようなインクジェット記録装置1によれば、従来廃棄されていた規格外のインクジェットヘッド211を安定したインク吐出速度でインク吐出可能として利用することができる。したがって、インクジェット記録装置1は、製造/メンテナンスのコストを低減しつつ安定した画像の記録動作を行うことができる。
例えば、上記実施の形態では、インクジェットヘッド211の全ての記録素子200に対して共通の駆動信号を出力することとしたが、各々別個に、又はインクジェットヘッド211内の記録素子200をいくつかのグループに分けた当該グループごとに、駆動信号が設定されてもよい。この場合には、ある駆動信号が出力される記録素子200について、当該記録素子200のALのいずれよりも長いパルス幅Pw1及び短いパルス幅Pw2がそれぞれ設定されてよい。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、処理動作の内容及び手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。
10 搬送部
11 駆動ローラー
12 搬送ベルト
13 従動ローラー
14 搬送モーター
15 ローラー
20 記録動作部
21、21C、21M、21Y、21K ヘッドユニット
25 ヘッド駆動部
26 圧電素子
27 ノズル
27a 開口
29 駆動波形信号生成部
30 記憶部
31 AL計測データ
32 波形設定データ
40 制御部
41 CPU
42 RAM
50 撮像部
70 通信部
81 操作受付部
82 表示部
90 電力供給部
200 記録素子
210 キャリッジ
211 インクジェットヘッド
Claims (8)
- インクを吐出するノズルと、印加される駆動パルスに応じて前記ノズルに供給されるインクに圧力変動を付与する駆動素子と、を含む記録素子を複数備えるインクジェットヘッドの駆動制御方法であって、
前記駆動素子に印加される駆動パルスに応じて前記記録素子の各々により吐出されるインク液滴に係る所定の特性値が前記駆動パルスのパルス幅の変化に対して極大となる前記駆動パルスの基準パルス幅は、所定の基準以上のばらつきを有し、
2以上の所定数の前記駆動パルスに応じてそれぞれ吐出される当該所定数のインク液滴を同一の画素範囲に着弾させる場合に、前記複数の記録素子の各々について、前記基準パルス幅よりもパルス幅の長い第1駆動パルスと、前記基準パルス幅よりもパルス幅の短い第2駆動パルスとを前記所定数個組み合わせて、前記複数の記録素子の各々に対して出力させるパルス幅設定ステップ
を含み、
前記パルス幅設定ステップでは、前記第1駆動パルス及び前記第2駆動パルスの順番は、前記複数の記録素子に係る前記極大の前記特性値のうち最小のものに応じた前記基準パルス幅により近いパルス幅のものが最後の駆動パルスとなるように定められる、
駆動制御方法。 - 前記パルス幅設定ステップでは、前記複数の記録素子の各々に係る前記基準パルス幅のいずれよりもパルス幅の長い前記第1駆動パルスと、前記基準パルス幅のいずれよりもパルス幅の短い前記第2駆動パルスとを定める、請求項1記載の駆動制御方法。
- 前記パルス幅設定ステップでは、前記第1駆動パルスのパルス幅及び前記第2駆動パルスのパルス幅は、前記複数の記録素子に対して共通に定められる、請求項2記載の駆動制御方法。
- 前記所定の特性値は、吐出されるインクの液滴速度である、請求項1~3のいずれか一項に記載の駆動制御方法。
- 前記所定の特性値は、吐出されるインクの液滴量である、請求項1~3のいずれか一項に記載の駆動制御方法。
- 前記ばらつきに係る前記所定の基準は、3%である、請求項1~5のいずれか一項に記載の駆動制御方法。
- 前記所定数は偶数であり、
前記パルス幅設定ステップでは、前記第1駆動パルスと前記第2駆動パルスとが交互に出力されるように定められる、
請求項1~6のいずれか一項に記載の駆動制御方法。 - インクを吐出するノズルと、印加される駆動パルスに応じて前記ノズルに供給されるインクに圧力変動を付与する駆動素子と、を含む記録素子を複数有するインクジェットヘッドと、
前記駆動素子に対して印加する前記駆動パルスの前記記録素子への出力を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動素子に印加される駆動パルスに応じて前記記録素子の各々により吐出されるインク液滴に係る所定の特性値が前記駆動パルスのパルス幅の変化に対して極大となる前記駆動パルスの基準パルス幅は、所定の基準以上のばらつきを有し、
前記制御部は、2以上の所定数の前記駆動パルスに応じてそれぞれ吐出される当該所定数のインク液滴を同一の画素範囲に着弾させる場合に、前記複数の記録素子の各々について、前記基準パルス幅よりもパルス幅の長い第1駆動パルスと、前記基準パルス幅よりもパルス幅の短い第2駆動パルスとを前記所定数個組み合わせて、前記複数の記録素子の各々に対して出力させ、
前記第1駆動パルス及び前記第2駆動パルスの順番は、前記複数の記録素子に係る前記極大の前記特性値のうち最小のものに応じた前記基準パルス幅により近いパルス幅のものが最後の駆動パルスとなるように定められる、
インクジェット記録装置。
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