JP2006240049A - Liquid droplet ejecting head and liquid droplet ejector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge head and a droplet discharge device that discharge droplets from nozzles.
微小なインク滴を用いて画像を記録するためのインクジェット記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという場合がある)のようにノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドでは圧力付与手段を駆動して、圧力発生室内に圧力を付与することでノズルから液滴を吐出させ、記録紙等の記録媒体上に着弾させる。 In a liquid droplet ejection head that ejects liquid droplets from a nozzle, such as an ink jet recording head for recording an image using minute ink droplets (hereinafter sometimes simply referred to as a recording head), the pressure applying means is driven, By applying pressure in the pressure generating chamber, droplets are ejected from the nozzle and landed on a recording medium such as recording paper.
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上にドットを記録し、それらドットからなる画像を記録するように構成されている。 A recording apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile is configured to record dots on a recording material such as paper or a plastic thin plate based on image information, and to record an image composed of the dots.
インクジェットプリンタは、記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出飛翔させ、これを被記録材に付着させて画像を記録するように構成されている。 The ink jet printer is configured to record an image by ejecting and ejecting ink droplets from nozzles of a recording head and attaching them to a recording material.
近年、各種プリンタで階調記録が行われるようになり、インクジェットプリンタにおいても他のプリンタと同様に行われるようになった。階調記録の1つとして、吐出ノズル径を小さくして、インク液滴1個の大きさを小さくし、1画素に対して吐出するドットの数を変化させる方法がある。この方法によれば、吐出させるドット数を変えることにより、吐出時のドットの大きさを変えるのと同等の効果が得られる。 In recent years, gradation recording has been performed by various printers, and ink jet printers have also been performed in the same manner as other printers. As one of gradation recordings, there is a method in which the ejection nozzle diameter is reduced, the size of one ink droplet is reduced, and the number of dots ejected per pixel is changed. According to this method, by changing the number of dots to be ejected, the same effect as changing the size of the dots at the time of ejection can be obtained.
また、印画速度を上げるため、すぐに重ね打ちがされてもインク同士が混じり合わないように、速乾性があるインクが用いられるようになっている。 In addition, in order to increase the printing speed, ink having a quick drying property is used so that the inks do not mix even if they are overprinted immediately.
ところで、このように吐出ノズル径が小さくなり、速乾性のインクが用いられるようになると、インクの吐出直後から急激に吐出ノズルのインク表面の乾燥が始まる。 By the way, when the diameter of the discharge nozzle is reduced in this way and quick-drying ink is used, drying of the ink surface of the discharge nozzle starts abruptly immediately after the ink is discharged.
このため、次のインク吐出までの時間が長い場合には、駆動信号を与えても吐出が行われない、あるいは、吐出が行われても速度,軌道が不安定となって正常な液滴が得られない、といった問題も生じている。この結果、形成された画像にかすれを伴うことになり、画像品質の低下を招く。 For this reason, when the time until the next ink discharge is long, the discharge is not performed even if the drive signal is given, or even if the discharge is performed, the speed and trajectory become unstable and normal droplets are not generated. There is also a problem that it cannot be obtained. As a result, the formed image is blurred, resulting in a decrease in image quality.
このような問題を回避するために、駆動信号により液体収容室に圧力を加えてノズル先端から液滴を吐出するヘッドと、画像形成領域内で画像データに応じた画素毎の駆動信号を生成するドライブ手段とを備え、このドライブ手段は、インク吐出を行わない画素に対してノズルから液滴を吐出させずにノズル先端の液体表面を振動させるためのパルスを含んだ駆動信号を生成することを特徴とするインクジェットプリンタが開示されている。(特許文献1参照)
すなわち、特許文献1の発明では、インク吐出を行わない画素に対してノズルから液滴を吐出させずにノズル先端の液体表面を振動させるためのパルスを含んだ駆動信号を生成するようにしている。このような駆動信号によって画像形成領域内でインク液滴を吐出しない画素に対しても液滴表面を振動させることにより、各画素毎にインク液滴の吐出の如何にかかわらずノズルから液滴を吐出させずにノズル先端のインク表面が振動する状態に保たれるため、インクの乾燥が防止されることになる。
That is, in the invention of
特許文献1に開示された従来技術では、インク滴を吐出パルスとは別に吐出パルスの前又は後にノズル先端の液体表面を振動させるための非吐出パルスを含んだ駆動信号で駆動するので、振動させるためのパルスを印加する間は、吐出が行えず、記録速度が低下する。
In the prior art disclosed in
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で記録速度を低下させることなく、非吐出波形を印加することができ、ひいては、非吐出波形により、液滴を吐出しない画素に対しても液滴表面を振動させることにより、各画素毎に液滴の吐出の如何にかかわらずノズルから液滴を吐出させずにノズル先端の液体表面が振動する状態に保たれるため、液体の乾燥が防止される、また、非吐出波形による圧力付与手段の駆動での発熱により液体を加熱することが可能な液滴吐出ヘッド、並びに液滴吐出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and can apply a non-ejection waveform with a simple configuration without reducing the recording speed. As a result, a droplet is ejected by the non-ejection waveform. By vibrating the droplet surface even for pixels that do not, the liquid surface at the tip of the nozzle is kept in a vibrating state without ejecting droplets from the nozzle regardless of whether droplets are ejected for each pixel. Therefore, an object of the present invention is to provide a droplet discharge head and a droplet discharge device that can prevent the liquid from drying and that can heat the liquid by the heat generated by driving the pressure applying means using a non-discharge waveform. To do.
本発明の目的は、以下のような構成により達成される。
(請求項1)
液滴を吐出するためのノズルと、前記ノズルに連通する圧力発生室と、吐出データに基づいて駆動されて前記圧力発生室内に圧力を付与することにより前記ノズルから液滴を吐出させる圧力付与手段とを有する液滴吐出ヘッド本体と、前記圧力付与手段を駆動する駆動回路とを有する液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動回路は、前記吐出データを記憶する第1の記憶手段と、前記吐出データと前記圧力付与手段を駆動する駆動波形に対応した駆動波形パターンデータとの関係を規定した情報を記憶する第2の記憶手段とを有し、
前記駆動波形は、非動作波形、非吐出波形、吐出波形のいずれかであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
(請求項2)
前記第2の記憶手段は、書き換え可能であることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
(請求項3)
前記液滴吐出ヘッド本体は、前記ノズルを複数備えるノズル列を有し、前記駆動回路は、前記ノズル列のノズルをM(Mは2以上の整数)個の組に分割して、前記分割された組毎に、順次にノズルから液滴を吐出させる制御手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。
(請求項4)
前記圧力付与手段は、前記圧力発生室の隔壁の少なくとも一部を形成し、且つ、前記駆動波形の印加によりせん断モードで変形する圧電材料により構成され、前記Mは3であり、前記非吐出波形がGND波形であることを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。
(請求項5)
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする液滴吐出装置。
(請求項6)
請求項2に記載の液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置であって、前記第2の記憶手段は、装置の電源投入時にプリセット値にセットされることを特徴とする液滴吐出装置。
The object of the present invention is achieved by the following configurations.
(Claim 1)
A nozzle for discharging a droplet, a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a pressure applying unit that is driven based on discharge data and discharges the droplet from the nozzle by applying pressure to the pressure generation chamber A liquid droplet discharge head having a liquid droplet discharge head main body having a driving circuit for driving the pressure applying unit,
The drive circuit stores a first storage unit that stores the discharge data, and a second unit that stores information defining a relationship between the discharge data and drive waveform pattern data corresponding to a drive waveform for driving the pressure applying unit. Storage means,
The liquid droplet ejection head, wherein the drive waveform is any one of a non-operation waveform, a non-ejection waveform, and an ejection waveform.
(Claim 2)
The droplet discharge head according to
(Claim 3)
The droplet discharge head main body has a nozzle row including a plurality of the nozzles, and the drive circuit divides the nozzles of the nozzle row into M (M is an integer of 2 or more) sets, and The droplet discharge head according to
(Claim 4)
The pressure applying means is formed of a piezoelectric material that forms at least a part of a partition wall of the pressure generating chamber and is deformed in a shear mode by application of the driving waveform, and the M is 3, and the non-ejection waveform The droplet discharge head according to
(Claim 5)
A liquid droplet ejection apparatus using the liquid droplet ejection head according to
(Claim 6)
3. A droplet discharge apparatus using the droplet discharge head according to
本発明者は、液滴を吐出するためのノズルと、前記ノズルに連通する圧力発生室と、吐出データに基づいて駆動されて前記圧力発生室内に圧力を付与することにより前記ノズルから液滴を吐出させる圧力付与手段とを有する液滴吐出ヘッド本体と、前記圧力付与手段を駆動する駆動回路とを有する液滴吐出ヘッドであって、前記駆動回路は、前記吐出データを記憶する第1の記憶手段と、前記吐出データと前記圧力付与手段を駆動する駆動波形に対応した駆動波形パターンデータとの関係を規定した情報を記憶する第2の記憶手段とを有し、前記駆動波形は、非動作波形、非吐出波形、吐出波形のいずれかであることを特徴とする液滴吐出ヘッドを用いることにより、吐出データに応じて非動作波形、非吐出波形、吐出波形のいずれかを選択することができ、簡単な構成で記録速度を低下させることなく、非吐出波形を印加することができ、ひいては、非吐出波形により、液滴を吐出しない画素に対しても液滴表面を振動させることにより、各画素毎に液滴の吐出の如何にかかわらずノズルから液滴を吐出させずにノズル先端の液体表面が振動する状態に保たれるため、液体の乾燥が防止される、また、非吐出波形による圧力付与手段の駆動での発熱により液体を加熱することが可能になると考え、本発明に至った。 The inventor includes a nozzle for discharging a droplet, a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a droplet generated from the nozzle by being driven based on discharge data to apply pressure to the pressure generation chamber. A droplet discharge head having a droplet discharge head main body having a pressure applying unit for discharging and a drive circuit for driving the pressure applying unit, wherein the drive circuit stores a first memory for storing the discharge data. And second storage means for storing information defining a relationship between the ejection data and drive waveform pattern data corresponding to a drive waveform for driving the pressure applying means, the drive waveform being non-operating Select a non-operating waveform, non-ejection waveform, or ejection waveform according to the ejection data by using a droplet ejection head that is either a waveform, non-ejection waveform, or ejection waveform It is possible to apply a non-ejection waveform with a simple configuration without reducing the recording speed. As a result, the non-ejection waveform causes the droplet surface to vibrate even for pixels that do not eject the droplet. As a result, the liquid surface at the tip of the nozzle is kept in a vibrating state without discharging a droplet from the nozzle regardless of whether the droplet is discharged for each pixel, so that drying of the liquid is prevented. The present inventors have considered that the liquid can be heated by the heat generated by the driving of the pressure applying means by the non-ejection waveform.
ここで非吐出波形による圧力付与手段の駆動とは、ノズルから液滴が吐出しない程度の圧力を圧力発生室に付与するようにして、圧力付与手段を駆動することを意味する。 Here, the driving of the pressure applying means by the non-ejection waveform means that the pressure applying means is driven such that a pressure is applied to the pressure generating chamber so as not to eject the liquid droplets from the nozzles.
請求項1に記載の発明によれば、簡単な構成で記録速度を低下させることなく、非吐出波形を印加することができ、ひいては、非吐出波形により、液滴を吐出しない画素に対しても液体表面を振動させることにより、各画素毎に液滴の吐出の如何にかかわらずノズルから液滴を吐出させずにノズル先端の液体表面が振動する状態に保たれるため、液体の乾燥が防止される、また、非吐出波形による圧力付与手段の駆動での発熱により液体を加熱することが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to apply a non-ejection waveform with a simple configuration without reducing the recording speed. As a result, even for a pixel that does not eject droplets due to the non-ejection waveform. By vibrating the liquid surface, the liquid surface at the tip of the nozzle is kept in a vibrating state without ejecting liquid droplets from the nozzle regardless of whether liquid droplets are ejected for each pixel. In addition, the liquid can be heated by the heat generated by driving the pressure applying means by the non-ejection waveform.
請求項2に記載の発明によれば、必要に応じて吐出データと駆動波形パターンデータの組み合わせを自由に書き換えて設定できる。 According to the second aspect of the present invention, the combination of the ejection data and the drive waveform pattern data can be freely rewritten and set as necessary.
請求項3に記載の発明によれば、同時に駆動する圧力付与手段の数を軽減でき、駆動回路の負担を軽減できる。
According to invention of
請求項4に記載の発明によれば、圧力付与手段が、圧力発生室の隔壁の少なくとも一部を形成し、且つ、駆動波形の印加によりせん断モードで変形する圧電材料により構成されたヘッドにおいて、ノズル列を3つの組に分割駆動して、非吐出波形にGND波形を用いることにより、駆動に係るすべての波形を単一極の波形で構成することが可能になる。従って電源コストを低減できる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜4に記載の液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置により請求項1〜4と同様な効果が得られる。 According to the fifth aspect of the present invention, the same effects as in the first to fourth aspects can be obtained by the droplet discharge device using the droplet discharge head according to any one of the first to fourth aspects.
請求項6に記載の発明によれば、第2の記憶手段を書き換える動作がない場合は、第2の記憶手段の情報が、装置の電源投入時に自動的にプリセット値にセットされるので、第2の記憶手段を書き換える動作が不要の場合などでは、操作手順を省略できる。 According to the sixth aspect of the present invention, when there is no operation for rewriting the second storage means, the information in the second storage means is automatically set to the preset value when the apparatus is turned on. In the case where the operation of rewriting the second storage means is unnecessary, the operation procedure can be omitted.
以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。 Although the example of embodiment regarding this invention is shown below, the aspect of this invention is not limited to these.
本発明に係る液滴吐出ヘッド本体は、液滴を吐出するためのノズルと、このノズルに連通する圧力発生室と、この圧力発生室内に圧力を付与してノズルから液滴を吐出させる圧力付与手段とを備えた液滴吐出ヘッド本体であれば、どのようなタイプの液滴吐出ヘッド本体にも適用でき、また、圧力発生室内に満たされる液体はどのような液体であっても良い。以下の説明では、圧力発生室内の容積を膨張又は収縮させることによって圧力を変化させる圧力付与手段を備え、圧力発生室内に満たされる液体としてインクを使用した液滴吐出ヘッド本体であるせん断モード(シェアモード)タイプのインクジェットヘッド本体を用いて説明する。 The droplet discharge head body according to the present invention includes a nozzle for discharging a droplet, a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a pressure application for applying a pressure to the pressure generation chamber and discharging the droplet from the nozzle. As long as the liquid droplet ejection head body is provided with the means, the liquid ejection head body can be applied to any type of liquid droplet ejection head body, and the liquid filled in the pressure generation chamber may be any liquid. In the following description, the shear mode (share mode) is a droplet discharge head body that includes pressure applying means that changes pressure by expanding or contracting the volume in the pressure generating chamber, and uses ink as the liquid that fills the pressure generating chamber. A mode) type ink jet head main body will be described.
せん断モードタイプのヘッド本体では、圧力発生室の隔壁の少なくとも一部を圧力付与手段である圧電素子により構成し、この圧電素子を変形することによりノズルからインク滴を吐出する。 In the shear mode type head main body, at least a part of the partition wall of the pressure generating chamber is constituted by a piezoelectric element as pressure applying means, and ink droplets are ejected from the nozzle by deforming the piezoelectric element.
また、液滴吐出ヘッド本体と駆動回路を併せて液滴吐出ヘッドと定義する。 The droplet discharge head body and the drive circuit are collectively defined as a droplet discharge head.
このような液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置として、インクジェットプリンタを用いて説明する。 As a droplet discharge device using such a droplet discharge head, an ink jet printer will be described.
<インクジェットプリンタの機械的構成>
以下、図1のシリアル型インクジェットプリンタ1の主要部の機械的構成の図面に基づいて説明するが、この発明はこの実施の形態に限定されない。
<Mechanical configuration of inkjet printer>
Hereinafter, the mechanical configuration of the main part of the serial type
この実施形態では、各色当たり2列のノズル列を有し、Y,M,C,K4色分のノズル列を備えたインクジェットヘッド本体を備えたプリンタの例を示しているが、1列のノズル列を備えたヘッド本体や単色のヘッド本体で記録を行うプリンタにおいても本発明は適用できる。 In this embodiment, an example of a printer having an inkjet head body having two nozzle rows for each color and having nozzle rows for Y, M, C, and K colors is shown. The present invention can also be applied to a head body having a row or a printer that performs recording with a single-color head body.
なお、以下、ヘッド本体17や駆動回路16に関する構成は、Y,M,C,K各色で共通なので、個々の色に関する構成を表示するアルファベットの添え字は省略して、総括的に表記する場合がある。
In the following description, since the configuration relating to the
キャリッジ2は後述するヘッド本体17とヘッド本体17の圧力付与手段を駆動する4色分の駆動回路16とインクカートリッジ(不図示)を納めた樹脂性のケースである。キャリッジ2に納められた駆動回路16はICで構成してあり、キャリッジ2から引き出されたフレキシブルケーブル5で制御基板9と接続されている。
The
液滴吐出ヘッド本体であるヘッド本体17は、17Y,17M,17C,17Kの4色のヘッド本体で構成され、各色のヘッド本体17は、記録媒体に対する主走査方向であるX方向に配置した2列のノズル列を有している。ノズル数は、1列当たり256個であり、副走査方向であるY方向に配列している。また、ノズル列毎に駆動回路16を有している。
The head
キャリッジ2はキャリッジ駆動機構6によって図中矢印Xで示した主走査方向に往復移動される。キャリッジ駆動機構6は、モータ6a、プーリ6b、歯付きベルト6c、ガイドレール6dを含んで構成されていて、キャリッジ2は歯付きベルト6cに固着されている。
The
モータ6aによりプーリ6bが回転すると、歯付きベルト6cに固着されたキャリッジ2は図中矢印Xの方向に沿って移動させられる。ガイドレール6dは互いに平行な2本の円柱で、かつキャリッジ2の挿通穴を貫通していてキャリッジ2が滑走するようにしてある。
When the
このため歯付きベルト6cはキャリッジ2の自重では撓まないし、キャリッジ2の往復移動の方向は一直線上となる。モータ6aの回転方向を逆転すればキャリッジ2が移動する向きを変更でき、回転数を変更すればキャリッジ2の移動速度を変更することも可能である。
For this reason, the
インクカートリッジは内部にインクタンクを有している。インクタンクのインク供給口はインクカートリッジをキャリッジ2にセットしてインク供給パイプと接続されると開口し、接続が解除されると閉鎖され、ヘッド本体17にインクが供給される。
The ink cartridge has an ink tank inside. The ink supply port of the ink tank opens when the ink cartridge is set in the
キャリッジ2にはインクカートリッジの取り付け部が設けてあり、吐出用のY、M、C、Kの各色のインクを納めたインクカートリッジを着脱できるようになっている。
The
フレキシブルケーブル5は、吐出データである画像データ等を転送するデータ転送手段であり、可撓性を有するフィルムに、データ信号線、電源線等を含む配線パターンをプリントしたもので、駆動回路16と制御基板9との間でデータを転送し、キャリッジ2の移動に追従する。
The
エンコーダ7は樹脂の透明なフィルムに所定の間隔で目盛りをつけたもので、この目盛りをキャリッジ2に設けた光センサにより検出して、キャリッジ2の移動速度を検知する。
The
紙搬送機構8は図中矢印Yで示した副走査方向に記録紙Pを搬送させる機構で、搬送モータ8a、搬送ローラー対8b、8cを含んで構成される。搬送ローラー対8bと搬送ローラー対8cは搬送モータ8aにより駆動されて、図示せぬギア列によって略等しいが搬送ローラー対8cが極わずかに速い周速で回転するローラー対である。
The
記録紙Pは給紙機構(図示せず)から送り出されてから一定速度で回転させられている搬送ローラー対8bに挟持され、給紙ガイド(図示せず)によって副走査方向に搬送の向きを修正させられたうえで搬送ローラー対8cに挟持されて搬送される。
The recording paper P is sandwiched between a pair of
搬送ローラー対8cの周速は搬送ローラー対8bよりも極わずか速いので、記録紙Pは弛みを発生させずに記録部を通過する。また記録紙Pが副走査方向に移動する速度は一定の速度に設定する。
Since the peripheral speed of the
このようにして記録紙Pを副走査方向に一定速度で移動させつつ、キャリッジ2を主走査方向に一定速度で移動させ、ヘッド17から吐出したインクを付着させて記録紙Pの片面の所定範囲に画像を記録する。
In this way, while moving the recording paper P at a constant speed in the sub-scanning direction, the
なお、本プリンタは、その記録速度を向上するために、主走査方向における往復双方向の走査時においてインク滴を吐出させ画像を記録することができる。(以下、かかる記録方法を双方向記録と呼ぶ場合がある。)。 The printer can record an image by ejecting ink droplets during reciprocal bidirectional scanning in the main scanning direction in order to improve the recording speed. (Hereinafter, such a recording method may be referred to as bidirectional recording.)
<インクジェットヘッド本体の構成>
以下、図1のインクジェットプリンタにおけるヘッド本体の実施の形態を図面に基づいて説明するが、この発明はこの実施の形態に限定されない。
<Configuration of inkjet head body>
Hereinafter, an embodiment of a head body in the ink jet printer of FIG. 1 will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this embodiment.
図2は図1におけるインクジェットヘッド本体17を記録紙Pの方向からみたノズル部の拡大図である。この図では、1色当たり512個のノズルの一部に相当する1色当たり15個のノズルが示してある。
FIG. 2 is an enlarged view of the nozzle portion when the ink jet head
インクジェットヘッド本体17を構成する17Y、17M,17C,17Kのノズル部は、この順に主走査方向Xに所定距離離れて並んでいる。各色のインクジェットヘッド本体は、記録媒体に対する主走査方向Xに対して、例えば17Yは、ノズル18Y1の第1ノズル列102Yとノズル18Y2の第2ノズル列103Yを有している。即ち、合計で8列のノズル列が主走査方向に配置されていることになる。これらのノズル列は、同一色内でのノズル列間距離L1、色間の距離L2だけ離れている。これらの8列のノズル列から吐出されたインク滴を所定の位置に着弾させ、副走査方向の直線のライン像を形成するには、各ノズル列からのインク滴の吐出タイミングを調整する必要がある。画像の印画開始はヘッドの主走査方向の先行ノズル列に対して後行ノズル列は、記録ヘッドの主走査速度及び前述の距離とで定まる吐出周期に合わせて駆動され、所定周期分遅れて印画開始する。往復印画する場合には復路では往路の逆順でノズル列間の駆動波形印加タイミングをずらす。詳細は後述する。
The nozzle portions of 17Y, 17M, 17C, and 17K constituting the inkjet head
前述のような少なくとも一部が圧電材料で構成された隔壁によって隔てられた複数の圧力発生室を有するせん断モード型記録ヘッドを駆動する場合、一つの圧力発生室の隔壁が吐出の動作をすると、隣の圧力発生室が影響を受けるため、複数の圧力発生室(ノズル)のうち、互いに1本以上の圧力発生室(ノズル)を挟んで離れている圧力発生室(ノズル)をまとめて1つの組となすようにして、M個(Mは2以上の整数)の組に分割し、各組毎にインク吐出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。本実施形態では、全圧力発生室(ノズル)を2つおきに選んで3組に分けて吐出する、いわゆる3サイクル吐出法を採用している。 When driving a shear mode type recording head having a plurality of pressure generating chambers separated by a partition wall made of a piezoelectric material as described above, when the partition wall of one pressure generation chamber performs an ejection operation, Since the adjacent pressure generation chambers are affected, of the plurality of pressure generation chambers (nozzles), one pressure generation chamber (nozzle) separated from each other with one or more pressure generation chambers (nozzles) interposed therebetween It is divided into M groups (M is an integer of 2 or more) so as to form a set, and drive control is performed so that the ink discharge operation is sequentially performed in time division for each set. In this embodiment, a so-called three-cycle discharge method is employed in which every two pressure generation chambers (nozzles) are selected and discharged in three sets.
本実施形態では、各ノズル列は256ノズルからなり、各列内のノズルは3ノズル周期で隣接ノズルが主走査方向に最小画素ピッチの1/3ずつずれて配置される。各列内は2ノズルおきにA組、B組、C組の3サイクルで、記録ヘッドの主走査速度及び最小画素ピッチの1/3のずれ量とで定まる吐出周期に合わせて駆動される。これよりA組,B組,C組の各ノズルから吐出されるインク滴の着弾位置を揃えて、副走査方向に直線のライン像を形成する。 In this embodiment, each nozzle row is composed of 256 nozzles, and the nozzles in each row are arranged with a period of 3 nozzles and adjacent nozzles are shifted by 1/3 of the minimum pixel pitch in the main scanning direction. Each row is driven in three cycles of A set, B set, and C set every two nozzles in accordance with the discharge cycle determined by the main scanning speed of the recording head and the shift amount of 1/3 of the minimum pixel pitch. Thus, the landing positions of the ink droplets ejected from the nozzles of the A group, the B group, and the C group are aligned, and a linear line image is formed in the sub-scanning direction.
このようにノズル列内を分割駆動することで、同時に駆動する圧力付与手段の数が軽減でき、駆動回路の負担が小さくなり、駆動回路の駆動能力を抑え、小容量の駆動源を用いることでコスト削減が可能である。 By dividing the nozzle row in this way, the number of pressure applying means that are driven simultaneously can be reduced, the load on the drive circuit is reduced, the drive capability of the drive circuit is suppressed, and a small-capacity drive source is used. Cost reduction is possible.
また、列内のノズル列方向のノズルピッチは180dpi(141μm)であり、2列は平行に配列し、互いのノズルに対してノズル列方向に70.5μm(360dpi相当)ずらして、2列全体でノズル列方向のノズル密度が360dpiで、512個のノズル群を構成している。即ち、各ノズル列102,103のノズル位置が、互いに補間し画像格子に対応するようにノズル列方向にずらして配置され、1走査で全画素が記録されるように構成される。 The nozzle pitch in the nozzle row direction within the row is 180 dpi (141 μm), the two rows are arranged in parallel, and are shifted by 70.5 μm (equivalent to 360 dpi) in the nozzle row direction with respect to each nozzle. The nozzle density in the nozzle row direction is 360 dpi, and 512 nozzle groups are configured. That is, the nozzle positions of the nozzle arrays 102 and 103 are arranged so as to be interpolated and shifted in the nozzle array direction so as to correspond to the image grid, and all pixels are recorded in one scan.
図3は1色分のせん断モードタイプのインクジェットヘッド本体及びその製造工程を示す概略図である。
を示す概略図である。ここでは、ヘッド本体17Yの構成を示すが、ヘッド17M〜17Kについても同様な構成になっている。
FIG. 3 is a schematic view showing a shear mode type ink jet head main body for one color and a manufacturing process thereof.
FIG. Here, the configuration of the head
まず、互いに分極方向が異なる第1の圧電性材料基板10aと第2の圧電性材料基板10bとが用意され、第1の圧電性材料基板10aは、厚基板26aと薄基板22aとからなり、同様に第2の圧電性材料基板10bも厚基板26bと薄基板22bとからなる(図3(a))。
First, a first
第1の圧電性材料基板10aの薄基板22a上にドライフィルム130aを貼り、このドライフィルム130aに露光現像処理して圧力発生室となるインクチャネルや電極の加工位置を設定するマスクを作成する(図3(b))。第1の圧電性材料基板10aには、マスクにより設定された位置にダイヤモンドブレード等により258本の溝加工を行ない、インクチャネルである圧力発生室28aを形成する。これにより隣接する圧力発生室は、圧電材料の隔壁により区画される。アルミ蒸着により圧力発生室28aに駆動電極25aを形成するとともに、この駆動電極25aに接続した取出電極160aを形成する(図3(c))。
A
ここで、258個の圧力発生室のち、両端の2個の圧力発生室は、ノズルからのインク吐出を伴わないダミーの圧力発生室である。このようにインクを吐出する256個の圧力発生室の両外側に圧電物質の隔壁を介してインク吐出を伴わないダミーの圧力発生室を設けることにより、256本の圧力発生室の両端に位置する圧力発生室からのインク吐出量の低下を防ぐ。後述するように、このダミーの圧力発生室には、インクは供給されるが、対応するノズルを設けていない。 Here, after the 258 pressure generating chambers, the two pressure generating chambers at both ends are dummy pressure generating chambers that are not accompanied by ink ejection from the nozzles. In this way, dummy pressure generation chambers that do not discharge ink are provided on both outer sides of the 256 pressure generation chambers that discharge ink through the partition walls of the piezoelectric material, so that they are positioned at both ends of the 256 pressure generation chambers. Prevents a drop in ink discharge from the pressure generation chamber As will be described later, ink is supplied to the dummy pressure generation chamber, but no corresponding nozzle is provided.
同様に、第2の圧電性材料基板10bの薄基板22b上にドライフィルム130bを貼り、このドライフィルム130bに露光現像処理してインクチャネルや電極の加工位置を設定するマスクを作成する。第2の圧電性材料基板10bには、マスクにより設定された位置にダイヤモンドブレード等により258本の溝加工を行ない、圧力発生室28bを形成する。これにより隣接する圧力発生室は、圧電材料の隔壁により区画される。アルミ蒸着により圧力発生室28bに駆動電極25bを形成するとともに、この駆動電極25bに接続した取出電極160bを形成する。
Similarly, a
次に、第1の圧電性材料基板10a及び第2の圧電性材料基板10bに、圧力発生室28a、28bを覆うカバー基板24a、24bを取出電極160a,160bを残して設け(図3(d))、第1の圧電性材料基板10aと第2の圧電性材料基板10bとを、カバー基板24a,24bを設けた側と反対側を貼り合わせて中央部を切断し(図3(e))、圧力発生室28a,28bに対応する部分に256個×2列のノズル18a、18bを有するノズルプレート180を設けて2個のヘッド本体17Yを製造する(図3(f))。
Next,
貼り合わせの際、各ヘッドの圧力発生室が、相互に1/2ピッチずらされ、千鳥状に配置するように貼り合わせることより、各ヘッドのそれぞれが180dpiのヘッドであるので、ノズルのピッチを互いに1/2ずらせることで、360dpiの記録ヘッドとして使用することが可能となり、ノズル数を増やし、高密度の記録ヘッドとすることができる。 At the time of bonding, the pressure generating chambers of the heads are shifted from each other by ½ pitch, and the heads are 180 dpi by bonding them so that they are arranged in a staggered manner. By shifting each other by ½, it can be used as a 360 dpi recording head, the number of nozzles can be increased, and a high-density recording head can be obtained.
その後に、それぞれの2個のヘッド本体には、第1の圧電性材料基板10aと第2の圧電性材料基板10bとに、インクを圧力発生室28a,28bに供給するマニホールド19b、19bを接続すると共に、取出電極160a,160bに駆動回路16a,16bを備えた配線基板であるフレキシブルケーブル5a,5bを接続して同時に2個のインクジェットヘッドを製造する(図3(g))。同時に2個の2列ヘッドを作製できるので、ヘッドの製造コストを低減できる。この2列ヘッドの圧力発生室には、同一色のイエローインクが供給されて、ノズルから吐出される。
Thereafter,
この実施の形態では、複数のノズル列のノズル18a、18bを1枚のノズルプレート基板に一体的に形成しており、複数のノズル列のノズル18a、18bの位置決めが正確で、誤差を小さくして、高精度にインク滴を吐出させることができる。
In this embodiment, the
圧電性材料基板10に使用される圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じるものであれば特に限定されず、公知のものが用いられ、有機材料からなる基板であっても良いが、圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この圧電性非金属材料からなる基板として、例えば成形、焼成等の工程を経て形成されるセラミックス基板、又は塗布や積層の工程を経て形成される基板等がある。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。 The piezoelectric material used for the piezoelectric material substrate 10 is not particularly limited as long as it deforms when a voltage is applied, and a known material may be used, and a substrate made of an organic material may be used. A substrate made of a piezoelectric non-metallic material is preferable, and a substrate made of a piezoelectric non-metallic material such as a ceramic substrate formed through a process such as molding or firing, or a substrate formed through a coating or lamination process, etc. There is. Examples of the organic material include organic polymers and hybrid materials of organic polymers and inorganic materials.
セラミックス基板としては、PZT(PbZrO3−PbTiO3)、第三成分添加PZTがあり、第三成分としてはPb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(Mn1/3Sb2/3)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3等があり、さらにBaTiO3、ZnO、LiNbO3、LiTaO3等を用いて形成することができる。 Ceramic substrates include PZT (PbZrO 3 —PbTiO 3 ) and third component added PZT. The third component includes Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Mn 1/3 Sb 2 / 3 ) O 3 , Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3, and the like, and further, BaTiO 3 , ZnO, LiNbO 3 , LiTaO 3, and the like can be used.
また、塗布や積層の工程を経て形成される基板として、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コーティング等で形成することができる。 Moreover, as a board | substrate formed through the process of application | coating or lamination, it can form by the sol-gel method, laminated substrate coating, etc., for example.
カバー基板24の材料は、特に限定されず、有機材料からなる基板であっても良いが、非圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この非圧電性非金属材料からなる基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、分極されていないPZTの少なくとも1つから選ばれることが好ましい。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
The material of the
また、ノズルプレート180の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。
Further, as a material of the
駆動電極25、取出電極160に用いられる金属としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウム、銅、ニッケルが好ましく、めっき、蒸着、スパッタで形成される。 Platinum, gold, silver, copper, aluminum, palladium, nickel, tantalum, and titanium can be used as the metal used for the drive electrode 25 and the extraction electrode 160. In particular, from the viewpoint of electrical characteristics and workability, gold Aluminum, copper, and nickel are preferable, and are formed by plating, vapor deposition, or sputtering.
この実施形態では、圧力発生室の隔壁が、分極方向が異なる2枚の圧電性材料基板である薄基板と厚基板によって構成されているが、圧電性材料基板は例えば薄基板の部分のみであってもよく、隔壁の少なくとも一部にあればよい。 In this embodiment, the partition wall of the pressure generation chamber is constituted by a thin substrate and a thick substrate, which are two piezoelectric material substrates having different polarization directions. For example, the piezoelectric material substrate is only a portion of the thin substrate. It may be at least part of the partition wall.
せん断モードタイプの記録ヘッドは、以上のように圧電材料に圧力発生室を形成して、その隔壁に金属電極を形成するだけで、ヘッドの主要部分を構成できるので、製造が簡単で、多数の圧力発生室を高密度に配置できるために、高精細な画像記録を行う上で好ましい態様である。 The shear mode type recording head is easy to manufacture because the main part of the head can be constructed simply by forming the pressure generating chamber in the piezoelectric material and forming the metal electrode on the partition wall as described above. Since the pressure generating chambers can be arranged at high density, this is a preferable mode for recording high-definition images.
以上のようにして、各色のヘッド本体17Y,17M,17C,17Kを作製し、ヘッド本体17となる。
As described above, the head
なお、かかるヘッド本体17では、以上のように、隔壁の変形によって圧力発生室内のインクに正負の圧力が付与されるものであり、この隔壁は圧力付与手段を構成している。
In the head
<インクジェットプリンタ全体の電気的構成>
図4は図1に示した本発明の実施の形態例のインクジェットプリンタ全体の電気的構成の一例を示すブロック図である。
<Electrical configuration of the entire inkjet printer>
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the entire inkjet printer according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
図4において、破線で示された制御基板9はインクジェットプリンタ1全体の制御を行う制御手段としてのCPU11が実装されており、先に説明したとおりフレキシブルケーブル5によってキャリッジ2の駆動回路16と接続されている。
In FIG. 4, a control board 9 indicated by a broken line is mounted with a
この制御基板9は、ノズル列に対応した吐出データである画像データをノズル列に対応した駆動回路の第1の記憶手段であるシフトレジスタに格納するタイミングを複数のノズル列間で共通とし、ノズル列から液滴を吐出させるタイミングを複数のノズル列毎に独立とする制御手段でもある。 The control board 9 uses the same timing for storing the image data, which is the ejection data corresponding to the nozzle row, in the shift register, which is the first storage means of the drive circuit corresponding to the nozzle row, among the plurality of nozzle rows. It is also a control means that makes the timing for ejecting droplets from a row independent for each of a plurality of nozzle rows.
ページメモリ12は、インクジェットプリンタ1自体を周辺機器として利用するパーソナルコンピュータ等から受け取った吐出データである画像データを記憶するものである。ページメモリ12の記憶容量は、パーソナルコンピュータ等の扱う画像データのビット数、ドット数、信号の転送速度、CPUの処理速度等によって決めればよい。
The
ラインメモリ13a及び13bは、記録紙Pに記録する際に副走査方向に一列に並べて記録される各画素の画像データを記憶するラインメモリとして使用していて、各画像データは数ビットの階調データでページメモリ12から転送される。本実施形態では12ビット処理のラインメモリ13a及び13bを2個パラレルに使用しているが、24ビット処理の一つのラインメモリで構成してもよい。
The
ページメモリ12からのデータ信号線(データBUS)は24ビットで、各ラインメモリ13に12ビットずつ分岐している。ラインメモリ13a及び13bの画像データはフレキシブルケーブル5を介して駆動回路16に転送される。
The data signal line (data BUS) from the
インタフェース14a及び14bは、外部のパーソナルコンピュータとデータの授受を行う手段であり、各種シリアルインタフェース,各種パラレルインタフェースのいずれかで構成される。
The
また、表示と入力の両方の機能を有し、片道記録(往方向)か双方向記録の設定や後述のアウトプットパターンレジスタ34のテーブルの設定データをはじめとする各種の設定や記録指令等の指示操作を制御基板9に行う操作入力手段(不図示)を有している。 In addition, it has both display and input functions, such as one-way recording (forward direction) or bidirectional recording setting, various settings such as setting data in a table of an output pattern register 34 to be described later, recording commands, etc. Operation input means (not shown) for performing an instruction operation on the control board 9 is provided.
駆動回路16Y1、16Y2〜16K1、16K2はICで構成されており、この実施の形態例ではYMCKの4色について、各ノズル列毎に1個(計8個)設けられている。
各駆動回路16は、カスケード接続された128チャネル×3ビットの2つのシフトレジスタを備え、ラインメモリ13a及び13bからの画像データは一旦このシフトレジスタに格納される。このシフトレジスタは、第1の記憶手段を構成する。
The drive circuits 16Y1, 16Y2 to 16K1, 16K2 are constituted by ICs. In this embodiment, one (total 8) is provided for each nozzle row for four colors of YMCK.
Each
本実施の形態では、イエロー(Y)の第1ノズル列の画像データはラインメモリ13aから3ビットのデータ信号線で駆動回路16Y1へ、イエロー(Y)の第2ノズル列の画像データは同様に駆動回路16Y2へ転送される。そして駆動回路16Y1、16Y2に転送されたイエローの512個の画像データは並列的に処理されて、ヘッド本体17Yによる記録が実行される。
In the present embodiment, the image data of the first nozzle row of yellow (Y) is transferred from the
以下同様にマゼンタ(M)の画像データはラインメモリ13aから駆動回路16M1、16M2へ転送されヘッド本体17Mで記録が実行される。シアン(C)の画像データはラインメモリ13bから駆動回路16C1,16C2に転送されてヘッド本体17Cによる記録が実行される。ブラック(K)の画像データはラインメモリ13bから駆動回路16K1,16K2に転送されてヘッド本体17Kによる記録が実行される。尚、これら駆動回路16の詳しい動作は後述する。なお、前述のように制御基板9により、ノズル列に対応した画像データをノズル列に対応した各駆動回路16のシフトレジスタに転送、格納するタイミングは、複数のノズル列間で共通、すなわち、同一のタイミングになるように制御される。このことにより、複数のノズル列に対応した複数の駆動回路のシフトレジスタへのデータ転送を同時に行うことができ、データ転送のトリガー処理を効率的に行うことのできる。また、制御系の構成を簡略化できる。
Similarly, the magenta (M) image data is transferred from the
ANDゲート200は、エンコーダ7の検出した情報を基にキャリッジ2が一往復移動を開始して往路上または復路上で所定の位置に達した時点で、インク吐出を開始させるためのTRGIN信号を制御回路23を介して各駆動回路16に出力する。各駆動回路16はこのTRGIN信号を受けて駆動波形を送出し、各ノズル列からインクの吐出を行う。
The AND
なお、前述のように制御基板9により、各ノズル列から液滴を吐出させるタイミングは、複数のノズル列毎に独立に制御される。このことにより、ノズル列毎の液滴の着弾位置を画素ピッチより細かく調整することが可能なる。 As described above, the timing at which droplets are ejected from each nozzle row is controlled independently for each of the plurality of nozzle rows by the control substrate 9. As a result, the landing position of the droplet for each nozzle row can be adjusted more finely than the pixel pitch.
駆動回路16Y1〜16K2のそれぞれは、256ビットのデータ信号線によってヘッド本体17Y〜17Kのそれぞれのノズルに設けられたせん断モード圧電素子に駆動波形を供給し、この駆動波形を受けてせん断モード圧電素子が変形することにより各色のヘッド内のインクが吐出される。
Each of the drive circuits 16Y1 to 16K2 supplies a drive waveform to a shear mode piezoelectric element provided in each nozzle of the
駆動信号発生回路15は、後述するように複数の駆動波形で構成された単一の駆動信号を発生させて各駆動回路16に供給するようになっている。駆動波形は画像データにより変える必要があるので、3種類の駆動信号(基本波形として非吐出波形を含むpulse_timing0の駆動信号、基本波形として非動作波形を含むpulse_timing1の駆動信号、基本波形として吐出波形を含むpulse_timing2の駆動信号の3種類)を駆動信号発生回路15内のラインメモリ(図示せず)にデジタルデータとして記憶してある。このラインメモリは、SRAM等を用いて構成できる。
The drive
本実施の形態では色当たり3ビット(8階調)のデータを出力するので、ラインメモリに記憶した波形データは、先頭にGND波形を加えて、基本波形を7回くりかえす波形をデジタルデータ化したものである。これらの基本波形の詳細は後述するが、吐出波形、非動作波形はいずれも矩形波パルスである。 In this embodiment, since data of 3 bits (8 gradations) per color is output, the waveform data stored in the line memory is converted to digital data by adding a GND waveform to the head and repeating the basic waveform seven times. Is. Although details of these basic waveforms will be described later, both the ejection waveform and the non-operation waveform are rectangular wave pulses.
複数個の吐出波形により、1画素周期内で、複数個のインク液滴は記録紙P上に記録され、画像データにより、液滴数に応じた面積の記録が可能となり、階調記録が行える。 With a plurality of ejection waveforms, a plurality of ink droplets are recorded on the recording paper P within one pixel period, and an area corresponding to the number of droplets can be recorded by image data, and gradation recording can be performed. .
さらに、吐出波形に異なる波形を用いれば、吐出するインク適量を変えることができ、さらに階調性を高めることができる。 Furthermore, if a different waveform is used for the ejection waveform, the appropriate amount of ink to be ejected can be changed, and the gradation can be further improved.
尚、ここでは3ビット(8階調)を例にしているが、これ以外にすることも可能であり、各データのビット数(階調数)やラインメモリのデータを連動させて変更すればよい。 In this example, 3 bits (eight gradations) are used as an example, but other numbers are possible. If the number of bits (number of gradations) of each data and the data in the line memory are changed in conjunction with each other, they can be changed. Good.
また、本発明は、1ビット(2階調)の画像データで2値の記録を行う場合においても適用できる。 The present invention can also be applied to binary recording with 1-bit (two gradations) image data.
<インクジェットヘッドの駆動回路の電気的構成>
以下、本発明の特徴的構成であるヘッドの駆動回路16の電気的構成を図5、図6に示す駆動回路の詳細を示すブロック図によって説明する。
<Electrical Configuration of Inkjet Head Drive Circuit>
Hereinafter, the electrical configuration of the
図5は、図4に示した各色ヘッドの1列分、即ち、256ノズル分の駆動回路16の詳細を示す図である。図6は、図5における128ノズル分の駆動ICの詳細を示すブロック図である。尚、ここでは、ヘッド本体17Yの駆動回路16Y1の構成を示すが、16Y2やヘッド本体17M〜17Kの駆動回路16M1〜16K2についても同様な構成になっている。
FIG. 5 is a diagram showing details of the driving
本実施の形態の駆動回路16Y1は、図5に示す様に128チャネル(ノズル)の駆動ICを2つ備えており、各駆動IC内の3ビット×128チャネル(ノズル)のシフトレジスタ31がカスケード接続されており。256チャネル(ノズル)分の圧電素子を駆動する。また両端に位置するダミーの圧力発生室の駆動電極と駆動回路が接続されており(outーDがこれに相当)、後述する駆動波形パターンが印加される。
As shown in FIG. 5, the drive circuit 16Y1 of this embodiment includes two 128-channel (nozzle) drive ICs, and the 3-bit × 128-channel (nozzle)
この2つの駆動ICは、基本的に同一の構成であるので、1つについて図6に詳細を示す。 Since these two drive ICs have basically the same configuration, one of them is shown in detail in FIG.
図6に示す128チャネルの駆動ICは、第1のラッチ手段である3ビット×128チャネル(ノズル)の第1のラッチ回路32A、第2のラッチ手段である3ビット×128チャネル(ノズル)の第2のラッチ回路32B、第1のラッチ回路32Aに画像データを出力する第1の記憶手段であるシフトレジスタ31、吐出データに基づいて圧力付与手段を駆動する駆動手段であるグレイスケールコントローラ33、第2の記憶手段であるアウトプットパターンレジスタ34、3相バッファーアンプ35等を含んで構成される。第2の記憶手段としては、アウトプットパターンレジスタ34のようなレジスタを用いることが好ましい。
The 128-channel driver IC shown in FIG. 6 has a
本実施の形態では1画素あたり8階調からなる画像データを処理するために、駆動回路16を構成する各手段は3ビットに対応する構成となっている。制御回路23から入力される転送クロックDCLKに同期して、ラインメモリ13から1画素が複数ビット、ここでは3ビットからなる画像データが、画素単位でシリアルに駆動回路16のシフトレジスタ31へ転送されてくる。この転送タイミングは、各ノズル列間で共通である。
In this embodiment, in order to process image data consisting of 8 gradations per pixel, each means constituting the
図6では、第一番目の3ビットの画素データSin0、Sin1、Sin2が3ビットのデータ信号線を経由して転送されている状態を示した。また、このシフトレジスタに格納しきれなかった画像データは、Sout0,Sout1,Sout2としてカスケード接続されている後段のシフトレジスタに出力され、格納される様になっている。 FIG. 6 shows a state in which the first 3-bit pixel data Sin0, Sin1, and Sin2 are transferred via a 3-bit data signal line. The image data that could not be stored in the shift register is output to and stored in a subsequent shift register that is cascade-connected as Sout0, Sout1, and Sout2.
シフトレジスタ31はノズルヘッド17での128ノズルの1回の吐出に相当する数の画素の画像データを記憶できる容量を持っている。このシフトレジスタ31を2つ連結することにより、本実施の形態では副走査方向に並んだ1列分のノズルに対応する256画素分の画像データを記憶する。キャリッジ2が予め定められた所定位置に達すると、制御回路23は、ラッチタイミングを指示する第1のトリガー信号であるLAT1信号を出力し、第1のラッチ回路32AはこのLAT1信号を受けるとシフトレジスタ31から並列に出力された画像データをラッチする。
The
キャリッジ2が予め定められた所定位置に達すると、制御回路23はラッチタイミングを指示する第2のトリガー信号であるLAT2信号を出力し、第2のラッチ回路32BはこのLAT2信号を受けると第1のラッチ回路32Aから並列に出力された画像データをラッチする。
When the
第1のトリガー信号と第2のトリガー信号は、共通のトリガー信号とすることが好ましい。このことにより、ラッチタイミングのトリガー入力の信号線を削減できる。 The first trigger signal and the second trigger signal are preferably a common trigger signal. As a result, the signal line for the trigger input of the latch timing can be reduced.
具体的には、共通のトリガー信号を立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの2つのエッジを有するパルス信号とし、2つのエッジのうちの、一方のエッジは、第1のトリガー信号とし、他方のエッジは、前記第2のトリガー信号とすればよい。このことにより、簡易な構成で、ラッチタイミングの共通トリガー信号ができる。また、パルス幅を変更することにより2つのラッチタイミングを容易に変えることができる。 Specifically, a common trigger signal is a pulse signal having two edges, a rising edge and a falling edge, one of the two edges is a first trigger signal, and the other edge is The second trigger signal may be used. This makes it possible to generate a common trigger signal for latch timing with a simple configuration. Further, the two latch timings can be easily changed by changing the pulse width.
このように、シフトレジスタ31から出力された画像データは、第1のラッチ回路32Aを経由して、第2のラッチ回路32Bにラッチされる。
As described above, the image data output from the
キャリッジ2が記録に適した位置に達すると、制御回路23は、インク吐出を開始させるためのTRGIN信号を出力し、第2のラッチ回路32Bは、このTRGIN信号を受けると、第2のラッチ回路32Bにラッチされた画像データは、グレイスケールコントローラ33に出力される。
When the
このように、ラッチ手段を2つ有することにより、データ転送の速度を必要以上に向上させることなく、また記録速度を落とすことなく、複数のノズル列に対応した複数の駆動回路のシフトレジスタへのデータ転送を同時に行うことができ、データ転送のトリガー処理を効率的に行うことのできる。また、制御系の構成を簡略化したり、ノズル列毎の液滴の着弾位置を画素ピッチより細かく調整することが可能なる。 As described above, by providing two latch means, the data transfer speed is not increased more than necessary, and the recording speed is not lowered. Data transfer can be performed simultaneously, and data transfer trigger processing can be performed efficiently. Further, the configuration of the control system can be simplified, and the landing position of the droplet for each nozzle row can be adjusted more finely than the pixel pitch.
グレイスケールコントローラ33には、駆動信号発生回路から3種類の駆動信号(非吐出波形を含むpulse_timing0の駆動信号、非動作波形を含むpulse_timing1の駆動信号、吐出波形を含むpulse_timing2の駆動信号の3種類)が入力端子を通じて入力される。
The
また、グレイスケールコントローラ33は、入力端子から供給される選択信号STB−1,2,3により、256個のノズルに対応した圧力発生室をA組、B組、C組の3個の組に分割して、対応する圧電素子を順次に分割駆動させる制御手段を構成する。STB−1ではA組が選択され,STB−2ではB組が選択され,STB−3ではC組が選択され、それぞれ対応するノズルから順次にインク滴が吐出される。
Further, the
また、グレイスケールコントローラ33は、駆動波形パターンにおける何番目の波形を出力するのかをカウントするカウント手段50を有しており、このカウント手段50のカウント値であるGSC(グレイスケールカウント)を0〜7までカウントする。
Further, the
また、グレイスケールコントローラ33は、吐出データである画像データと圧力付与手段を駆動する駆動波形に対応した駆動波形パターンデータとの関係を規定した情報である変換テーブルを記憶したアウトプットパターンレジスタ34を有している。この実施形態では、複数の駆動波形に対応した駆動波形パターンデータを示している。
Further, the
まず、入力されたLOAD信号により、カウント手段がリセットされる。STB−1が選択され、A組の圧力発生室(ノズル)が選択される。A組の各圧力発生室(各ノズル)に対応した画像データから、アウトプットパターンレジスタ34に記憶されている変換テーブルにより、駆動波形パターンデータが決定する。なお、駆動されないB組、C組の圧力発生室には、予め定められた駆動波形パターンデータが選択される。前記カウント手段のカウント値であるGSCが0から1ずつカウントアップされ、出力する駆動波形を決定する。駆動波形は、画像データとカウント手段のカウント値に応じて、非動作波形、非吐出波形、吐出波形の3種類の駆動波形の中から選択される。これらの波形は、入力されたGSCLKのタイミング信号に同期して、前述の3種類の駆動信号から、スイッチング手段(不図示)により選択され、出力される。
First, the counting means is reset by the input LOAD signal. STB-1 is selected, and A set of pressure generation chambers (nozzles) are selected. The drive waveform pattern data is determined from the image data corresponding to each pressure generation chamber (each nozzle) of A set by the conversion table stored in the
3相バッファーアンプ35は、グレイスケールコントローラ33から出力された駆動波形を圧電素子の駆動に必要な電源電圧迄にレベルシフトする。この際、入力端子から入力された電圧値VH1により、吐出波形の駆動電圧が、同様に入力された電圧値VH2により、非動作波形の駆動電圧が決定され、それぞれレベルシフトされた後、対応する圧電素子に出力され、対応するノズルからインク滴が吐出される。VH1、VH2の電圧値を変えることで、吐出波形、非動作波形の駆動電圧を最適値に変更できる。
The three-
カウント手段のカウント値がGSC=7に達すると、A組の圧力発生室(ノズル)からのインク滴の吐出が終了したと判断し、カウント手段50がLOAD信号により、リセットされ、STB−2信号によりB組が選択され、B組について同様にインク滴の吐出が行われる。B組が終了すると、同様にC組についてのインク吐出が行われる。これで、1列分の全ノズルについてのインク吐出が終了し、再度、次の画像データに基づいて、記録が繰り返される。 When the count value of the counting means reaches GSC = 7, it is determined that the ejection of ink droplets from the A set of pressure generating chambers (nozzles) has been completed, the counting means 50 is reset by the LOAD signal, and the STB-2 signal The group B is selected by the above, and ink droplets are similarly ejected from the group B. When the B set is completed, the ink discharge for the C set is similarly performed. This completes the ink ejection for all the nozzles for one row, and the recording is repeated again based on the next image data.
<画像データと駆動波形パターンの関係>
図7は画像データと駆動波形パターンデータの変換テーブルの一例を示す図である。
<Relationship between image data and drive waveform pattern>
FIG. 7 is a diagram showing an example of a conversion table between image data and drive waveform pattern data.
画像データは、3ビットで8階調なので、階調値0を(0、0、0)、階調値1を(0、0、1)、階調値2を(0,1,0)、階調値3を(0、1、1)、階調値4を(1,0,0)、階調値5を(1,0,1)、階調値6を(1,1,0)、階調値7を(1,1,1)のように表されている。
Since the image data is 3 bits and 8 gradations,
駆動波形パターンデータは、前述のカウント手段のカウント値のGSC=0〜7に対応した、第1の駆動波形から第8の駆動波形の8個の駆動波形に対応したデータであり、0,1、2の3通りの値をとりうる。 The drive waveform pattern data is data corresponding to eight drive waveforms from the first drive waveform to the eighth drive waveform corresponding to GSC = 0 to 7 of the count value of the counting means described above. 2 can take three values.
また、データは後に位置するビットから出力されるので、例えば、図7の表中の階調値(0,1,1)の場合は、(1,1,1,2,2,2,1,0)なる駆動波形パターンデータが選択され、(0,1,2,2,2,1,1,1)なる駆動波形パターンデータが出力される。出力された駆動波形パターンは、前述のカウント値GSC=0〜7に対応しており、この場合、前述のカウント手段のカウント値が、GSC=0の場合は0が、GSC=1の場合は1が、そしてGSC=2の場合は2が、GSC=3の場合は2が、GSC=4の場合は2が、GSC=5の場合は1が、GSC=6の場合は1が、GSC=7の場合は1が、それぞれ駆動波形データとして出力される。 Further, since the data is output from the bit positioned later, for example, in the case of the gradation value (0, 1, 1) in the table of FIG. 7, (1, 1, 1, 2, 2, 2, 1 , 0) is selected and drive waveform pattern data (0, 1, 2, 2, 2, 1, 1, 1) is output. The output drive waveform pattern corresponds to the count value GSC = 0 to 7 described above. In this case, the count value of the count means is 0 when GSC = 0, and when GSC = 1. 1 if GSC = 2, 2 if GSC = 3, 2 if GSC = 4, 1 if GSC = 5, 1 if GSC = 6, 1 if GSC = 6 In the case of = 7, 1 is output as drive waveform data.
前述のように、STB信号は、STB−1,STB−2,STB−3の3つの分割信号に従って、256個のノズルに対応した圧力発生室をA,B,Cの3つの組に分割して、対応する圧電素子を順次に分割駆動させるものである。 As described above, the STB signal divides the pressure generating chamber corresponding to 256 nozzles into three groups A, B, and C according to the three divided signals STB-1, STB-2, and STB-3. Thus, the corresponding piezoelectric elements are sequentially divided and driven.
図7の表において、n=1で、Aの組の圧力発生室の圧電素子を駆動する際は、Aの組の圧力発生室は、前述のように画像データに応じて駆動波形パターンデータが選択されるが、n=2,3に該当するB組,C組の圧力発生室は、画像データにかかわらず、(1,1,1,1,1,1,1,0)の駆動波形パターンデータが選択され、(0,1,1,1,1,1,1,1)が出力される。 In the table of FIG. 7, when n = 1 and driving the piezoelectric elements of the A set of pressure generating chambers, the A waveform of the pressure generating chambers of the A set of pressure generating chambers has drive waveform pattern data according to the image data as described above. Although selected, the B and C pressure generation chambers corresponding to n = 2 and 3 have a drive waveform of (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0) regardless of the image data. The pattern data is selected and (0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) is output.
同様に、n=2で、Bの組の圧力発生室の圧電素子を駆動する際は、Bの組の圧力発生室は、前述のように画像データに応じて駆動波形パターンデータが選択されるが、n=1,3に該当するA組,C組の圧力発生室は、画像データにかかわらず、(1,1,1,1,1,1,1,0)の駆動波形パターンデータが選択され、(0,1,1,1,1,1,1,1)が出力される。 Similarly, when driving the piezoelectric elements of the pressure generation chambers of the group B with n = 2, the drive waveform pattern data is selected for the pressure generation chambers of the group B according to the image data as described above. However, the A and C pressure generation chambers corresponding to n = 1, 3 have (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0) drive waveform pattern data regardless of the image data. Is selected and (0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) is output.
同様に、n=3で、Cの組の圧力発生室の圧電素子を駆動する際は、Cの組の圧力発生室は、前述のように画像データに応じて駆動波形パターンデータが選択されるが、n=1,2に該当するA組,B組の圧力発生室は、画像データにかかわらず、(1,1,1,1,1,1,1,0)の駆動波形パターンデータが選択され、(0,1,1,1,1,1,1,1)が出力される。 Similarly, when driving the piezoelectric elements of the C pressure generating chambers with n = 3, the driving waveform pattern data is selected for the C generating pressure chambers according to the image data as described above. However, the A, B pressure generation chambers corresponding to n = 1, 2 have (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0) drive waveform pattern data regardless of the image data. Is selected and (0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1) is output.
従って、カウント手段のカウント値がGSC=0の状態では、A組,B組,C組のいずれの圧力発生室において、0の駆動波形データが選択され、圧電素子は、駆動されないが、GSC=1〜7においては、駆動波形データに応じて、以下に示すように圧電素子が駆動される。 Therefore, when the count value of the counting means is GSC = 0, the driving waveform data of 0 is selected in any pressure generation chamber of the A group, the B group, and the C group, and the piezoelectric element is not driven, but the GSC = In 1 to 7, the piezoelectric element is driven as shown below according to the drive waveform data.
また、前述のダミーの圧力発生室の駆動電極には、out−Dとして、(1,1,1,1,1,1,1,0)の駆動波形パターンデータが選択され、(0,1,1,1,1,1,1,1)が出力される。このことにより、256個の圧力発生室の両端の圧力発生室の画像データに対応して電極に印加される駆動波形に応じて、ダミーの圧力発生室の隔壁が駆動される。 In addition, drive waveform pattern data of (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0) is selected as out-D for the drive electrode of the dummy pressure generation chamber described above, and (0, 1 , 1, 1, 1, 1, 1, 1) is output. As a result, the partition walls of the dummy pressure generating chambers are driven in accordance with the driving waveform applied to the electrodes corresponding to the image data of the pressure generating chambers at both ends of the 256 pressure generating chambers.
図8には、駆動波形データと圧電素子に出力される駆動波形とタイミングを示す。 FIG. 8 shows drive waveform data, a drive waveform output to the piezoelectric element, and timing.
図8において、横軸は時間、駆動波形の縦軸は駆動電圧を表す。また、図では、駆動波形1個分、すなわち、GSCの1カウント分に相当する区間を表している。 In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis of the drive waveform represents the drive voltage. In the figure, a section corresponding to one drive waveform, that is, one count of GSC is shown.
図9は、駆動波形によるせん断モードヘッドの基本動作を示す図である。ここでは、17Yのヘッド本体のノズル1列分の一部である28A、28B、28Cの3つの圧力発生室を示してあり、28Bの圧力発生室が、分割駆動信号であるSTB信号で選択された組の圧力発生室であり画像データに応じて駆動され、28Aと28Cはそれぞれ選択されていない組の圧力発生室であるとする。
図10は、せん断モードインクジェットヘッドの分割駆動の動作を示す図であり、図では、圧力発生室の容積が収縮した状態を示している。
FIG. 9 is a diagram showing the basic operation of the shear mode head by the drive waveform. Here, three
FIG. 10 is a diagram showing the split drive operation of the shear mode inkjet head, and shows the state in which the volume of the pressure generating chamber is contracted.
尚、図9、図10においてはヘッド本体の断面を示してあり、ノズルの記載を省略してある。また、図10においては、駆動電極を省略してある。また、図中の参照番号は、図3における部材と同一部材については同一の番号を付してあり、27は隔壁を表している。 9 and 10 show a cross section of the head main body, and the description of the nozzles is omitted. In FIG. 10, the drive electrodes are omitted. Moreover, the same reference numerals in the figure denote the same members as those in FIG. 3, and 27 denotes a partition.
ここでは、17Yの1つのノズル列について示すが、他の各ノズル列についても同様である。 Here, one nozzle row of 17Y is shown, but the same applies to the other nozzle rows.
図8において、前述の駆動波形データが「0」の期間中には、非吐出波形に相当するpulse_timing0の駆動信号が選択され、非吐出波形であるGND(アース)が画像データに対応した圧力発生室の圧電素子に印加される。選択されない組の圧力発生室には、前述のように駆動波形データ「1」が、選択され、非動作波形に相当するpulse_timing1の駆動信号が選択され、非動作波形である電圧値VH2の正電圧の矩形波パルスが圧力発生室の圧電素子に印加される。 In FIG. 8, during the period in which the drive waveform data is “0”, the pulse_timing0 drive signal corresponding to the non-ejection waveform is selected, and the GND (earth) which is the non-ejection waveform generates pressure corresponding to the image data. Applied to the piezoelectric element of the chamber. As described above, the drive waveform data “1” is selected for the pressure generation chambers of the unselected group, the drive signal of pulse_timing1 corresponding to the non-operation waveform is selected, and the positive voltage of the voltage value VH2 which is the non-operation waveform Are applied to the piezoelectric element in the pressure generating chamber.
これにより、かかる記録ヘッド本体17Yは、図9(a)に示す状態において、画像データに対応した圧力発生室の電極25Bがアースに接続されると共に、選択されない組の圧力発生室の電極25A,25Cに、非動作波形である電圧値VH2の正電圧の矩形波パルスが印加されると、まず、パルスの最初の立ち上がりによって、隔壁27B、27Cを構成する圧電性材料27a、27bの分極方向に直角な方向の電界が生じ、27a、27bともに隔壁の接合面にズリ変形を生じ、図9(c)に示すように、隔壁27B及び27Cは互いに内側に変形し、圧力発生室28Bの容積が収縮する。この収縮により圧力発生室28B内のインク滴を吐出しない程度の圧力が掛かる。
Accordingly, in the recording head
所定時間経過すると、パルスの立ち下がりにより、電極25A,25Cの電位が0に戻り、隔壁27B、27Cは収縮位置から図9の(a)の中立位置に戻る、
従って、画像データに対応する圧力発生室28Bの圧電素子の隔壁27B,27Cは駆動波形に応じてノズルからインク滴を吐出しない程度に変形し、ノズルから液滴を吐出させずにノズル先端のインク表面が振動する状態に保たれるため、インクの乾燥が防止される。また、非吐出波形による圧力付与手段の駆動での発熱によりインクを加熱することが可能になる。加熱によりインク粘度が低下し、吐出しやすくなる。また、圧力発生室間でインクの温度分布がある場合、これを補正できる。
When a predetermined time elapses, the potential of the
Accordingly, the
図8において、駆動波形データが「1」の期間中には、非動作波形に相当するpulse_timing1の駆動信号が選択され、非動作波形である電圧値VH2の正電圧の矩形波パルスが画像データに対応した圧力発生室の圧電素子に印加される。選択されない組の圧力発生室には、前述のように駆動波形データ「1」が、選択され、非動作波形に相当するpulse_timing1の駆動信号が選択され、同様に、非動作波形である電圧値VH2の正電圧の矩形波パルスが圧力発生室の圧電素子に印加される。 In FIG. 8, during the period in which the drive waveform data is “1”, the drive signal of pulse_timing1 corresponding to the non-operation waveform is selected, and a positive voltage rectangular wave pulse having the voltage value VH2 that is the non-operation waveform is displayed in the image data. Applied to the piezoelectric element of the corresponding pressure generating chamber. As described above, the drive waveform data “1” is selected for the pressure generation chambers of the unselected group, and the drive signal of pulse_timing1 corresponding to the non-operation waveform is selected. Similarly, the voltage value VH2 which is the non-operation waveform is selected. A square wave pulse of positive voltage is applied to the piezoelectric element in the pressure generating chamber.
これにより、かかる記録ヘッド本体17Yは、図9(a)に示す状態において、画像データに対応した圧力発生室の電極25B及び、選択されない組の圧力発生室の電極25A,25Cともに、非動作波形である電圧値VH2の正電圧の矩形波パルスが印加される、従って、画像データに対応する圧力発生室28Bの圧電素子の隔壁27B,27Cは、電位差が発生しないため、駆動されず、変形しない。
As a result, in the state shown in FIG. 9A, the recording head
図8において、駆動波形データが「2」の期間中には、吐出波形に相当するpulse_timing2の駆動信号が選択され、吐出波形である電圧値VH1の矩形波パルスが画像データに対応した圧力発生室の圧電素子に印加される。駆動しない組の圧力発生室には、前述のように駆動波形データ「1」が、選択され、非動作波形に相当するpulse_timing1の駆動信号が選択され、非動作波形である電圧値VH2の正電圧の矩形波パルスが圧力発生室の圧電素子に印加される。この吐出波形の矩形波パルスと非動作波形の矩形波パルスはタイミングがずれており、吐出波形の矩形波パルスに引き続いて非動作波形の矩形波パルスが出力されるようになっている。 In FIG. 8, during the period in which the drive waveform data is “2”, the drive signal of pulse_timing2 corresponding to the discharge waveform is selected, and the rectangular wave pulse of the voltage value VH1 which is the discharge waveform corresponds to the image data. Applied to the piezoelectric element. As described above, the drive waveform data “1” is selected for the pressure generation chambers of the set that is not driven, the drive signal of pulse_timing1 corresponding to the non-operation waveform is selected, and the positive voltage of the voltage value VH2 that is the non-operation waveform Are applied to the piezoelectric element in the pressure generating chamber. The rectangular waveform pulse of the ejection waveform and the rectangular waveform pulse of the non-operation waveform are shifted in timing, and the rectangular waveform pulse of the non-operation waveform is output following the rectangular waveform pulse of the ejection waveform.
これにより、かかる記録ヘッド本体17Yは、図9(a)に示す状態において、画像データに対応した圧力発生室の電極25Bに電圧値VH1の矩形波パルスが印加されるとともに、駆動しない組の圧力発生室の電極25A,25Cに、非動作波形の最初のアース部分が印加されると、まず、パルスの最初の立ち上がりによって、隔壁27B、27Cを構成する圧電性材料27a、27bの分極方向に直角な方向の電界が生じ、27a、27bともに隔壁の接合面にズリ変形を生じ、図9(b)に示すように、隔壁27B及び27Cは互いに外側に変形し、圧力発生室28Bの容積が膨張する。これにより圧力発生室28B内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む。所定時間後にパルスの電位を0に戻すと、隔壁27B,27Cは膨張位置から図9(a)に示す中立位置に戻り、圧力発生室28B内のインクに高い圧力が掛かる。
As a result, in the state shown in FIG. 9A, the recording head
引き続いて、画像データに対応した圧力発生室の電極25Bがアースに接続された状態で、駆動しない組の圧力発生室の電極25A,25Cに、VH2の矩形波パルスが印加されると、パルスの立ち上がりによって、図9(c)に示すように、隔壁27B及び27Cは互いに内側に変形し、圧力発生室28Bの容積が収縮する。この収縮により圧力発生室28B内のインクに更に高い圧力を掛け、ノズル28からインク滴を吐出させる。所定時間経過すると、パルスの電位を0に戻し、隔壁27B、27Cを収縮位置から図9の(a)の中立位置に戻す。
Subsequently, when a rectangular wave pulse of VH2 is applied to the
本実施形態では、8階調で、駆動波形パターンには、先頭のアース部分を除いて、駆動波形が、7つ含まれているので、上記の動作を7回繰り返して、1つの画素周期内に最大で7滴のインク滴を吐出してマルチドロップ吐出を行う。 In this embodiment, since the drive waveform pattern includes 8 drive gradation patterns except for the leading earth portion, the above operation is repeated 7 times within one pixel period. A multi-drop ejection is performed by ejecting a maximum of 7 ink droplets.
本発明は、1ビットの画像データで、駆動波形パターンとして、1つの駆動波形を選択するようにして、1つの画素周期内に1滴のインク滴を吐出してを行う様にしてもよい。この際、画像データにより、非吐出波形と吐出波形と非動作波形のうちのいずれかが選択される。非吐出波形を印加している間も吐出が行えるので、記録速度の低下がなく、非吐出波形を印加できる。 In the present invention, one drive waveform may be selected as a drive waveform pattern with 1-bit image data, and one ink droplet may be ejected within one pixel period. At this time, any one of the non-ejection waveform, the ejection waveform, and the non-operation waveform is selected based on the image data. Since the ejection can be performed while the non-ejection waveform is applied, the recording speed does not decrease and the non-ejection waveform can be applied.
この多チャネルの剪断モードインクジェットヘッドを駆動するには前述のように、A組,B組,C組の3周期をもって行う。 As described above, the multi-channel shear mode ink jet head is driven in three cycles of A group, B group, and C group.
かかる3サイクル吐出動作について図10を用いて更に説明する。図10に示す例ではヘッド本体17Yは、1列の256個の圧力発生室の一部であるA1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3の9個の圧力発生室を示してある。
Such a three-cycle discharge operation will be further described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 10, the head
インク吐出時には、まずA組(A1、A2、A3)の各圧力発生室28の電極に画像データに応じて駆動波形を印加し、B組(B1、B2、B3)の各圧力発生室及びC組(C1、C2、C3)圧力発生室には、非動作波形を印加する。
At the time of ink ejection, first, a drive waveform is applied to the electrodes of the
続いてB組(B1、B2、B3)の各圧力発生室28、更に続いてC組(C1、C2、C3)の各圧力発生室28へと上記同様に動作する。
Subsequently, the operation is performed in the same manner as described above for each
かかるせん断モードタイプのインクジェット記録ヘッドでは、隔壁27の変形は壁の両側に設けられる電極に掛かる電圧差で起こるので、本実施形態のように、インク吐出を行う圧力発生室の電極に負電圧を掛ける代わりに、インク吐出を行う圧力発生室の電極を接地して、その両隣の圧力発生室の電極に正電圧を掛けるようにしても動作させることは、正電圧だけで駆動できるため、電源コストの点で好ましい態様である。 In such a shear mode type ink jet recording head, the deformation of the partition wall 27 is caused by a voltage difference applied to the electrodes provided on both sides of the wall. Therefore, as in this embodiment, a negative voltage is applied to the electrode of the pressure generating chamber for discharging ink. Instead of applying the voltage, it is possible to operate the device by grounding the electrode of the pressure generating chamber for discharging ink and applying a positive voltage to the electrodes of the pressure generating chambers on both sides. This is a preferred embodiment.
また、吐出波形、非動作波形は、一定電圧波高値の矩形波パルスであり、0Vを0%、波高値電圧を100%とした場合に、パルス幅とは、電圧の0Vからの電圧の立ち上がり始め又は立ち下がり始めの10%から波高値電圧からの立ち下がり始め又は立ち上がり始めの10%との間の時間として定義する。更に、矩形波とは、電圧の10%と90%との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもが0.5μsec以下であるような波形を指す。矩形波を用いることにより、応答性よくインクジェットヘッドを駆動して液滴を吐出させることができ、圧力波の共振により液滴を吐出する方式において、より効率的に高感度にインクジェットヘッドを駆動させることができる。 The discharge waveform and non-operation waveform are rectangular wave pulses with a constant voltage peak value. When 0V is 0% and the peak voltage is 100%, the pulse width is the rise of the voltage from 0V. It is defined as the time between 10% at the beginning or the beginning of falling and 10% at the beginning of falling or rising from the peak voltage. Further, the rectangular wave refers to a waveform in which both the rise time and fall time between 10% and 90% of the voltage are 0.5 μsec or less. By using a rectangular wave, the inkjet head can be driven with good responsiveness to eject droplets. In the method of ejecting droplets by resonance of pressure waves, the inkjet head is driven more efficiently and with high sensitivity. be able to.
なお、AL(Acoustic Length)とは、圧力発生室の音響的共振周期の1/2である。このALは、圧力付与手段である隔壁27に矩形波のパルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。 Note that AL (Acoustic Length) is ½ of the acoustic resonance period of the pressure generating chamber. This AL is obtained when a rectangular wave pulse is applied to the partition wall 27 which is a pressure applying unit to measure the speed of an ink droplet to be ejected, and the rectangular wave voltage value is made constant to change the pulse width of the rectangular wave. The pulse width at which the flying speed of the ink droplet is maximized is obtained.
また、上記実施形態のように、吐出波形の矩形波パルスの駆動電圧VH1(V)と非動作波形の矩形波パルスの駆動電圧VH2(V)の比を|VH1|>|VH2|の関係とすると、インク滴吐出後の残留圧力波のキャンセルが容易になり、高周波駆動での安定射出を図ることができると共に、非動作波形により適度にノズル内のインクを揺らすことができるので好ましい。 Further, as in the above embodiment, the ratio of the drive voltage VH1 (V) of the rectangular wave pulse having the ejection waveform to the drive voltage VH2 (V) of the rectangular wave pulse having the non-operating waveform is expressed by the relationship of | VH1 |> | VH2 | Then, it is easy to cancel the residual pressure wave after discharging the ink droplet, and stable ejection by high frequency driving can be achieved, and the ink in the nozzle can be appropriately shaken by the non-operation waveform, which is preferable.
また、吐出波形の矩形波パルスのパルス幅は、1ALの近傍である0.5AL〜1.4ALとすることが好ましい。このことにより、液滴の吐出圧力(吐出速度)が高まり、最も効率の良い吐出力が得られる。 The pulse width of the rectangular wave pulse of the ejection waveform is preferably 0.5AL to 1.4AL, which is in the vicinity of 1AL. This increases the discharge pressure (discharge speed) of the droplets, and the most efficient discharge force can be obtained.
また、非動作波形の矩形波パルスのパルス幅は、2ALの近傍である1.6〜2.5ALが好ましい。このことにより、残留圧力波のキャンセルが容易になる。 In addition, the pulse width of the non-operating waveform rectangular wave pulse is preferably 1.6 to 2.5 AL in the vicinity of 2 AL. This facilitates cancellation of the residual pressure wave.
なお、この電圧VH1と電圧VH2の基準電圧は0とは限らない。この電圧VH1と電圧VH2は、それぞれ差分の電圧である。 Note that the reference voltage of the voltage VH1 and the voltage VH2 is not necessarily zero. The voltage VH1 and the voltage VH2 are differential voltages.
図11に図7のテーブルに対応した駆動波形のパターンと駆動波形の出力とタイミングチャートを示す。ここでは、分割駆動で選択された圧力発生室、例えばA組の1画素分の駆動を示している。ダミーの圧力発生室に印加する駆動波形パターンは省略してあるが、ダミーの圧力発生室の駆動電極には、図11の画像データが(H,I,J)の場合の駆動波形パターンが印加される。 FIG. 11 shows a drive waveform pattern, drive waveform output, and timing chart corresponding to the table of FIG. Here, the driving for one pixel of the pressure generation chamber selected by the division driving, for example, A set is shown. Although the drive waveform pattern applied to the dummy pressure generation chamber is omitted, the drive waveform pattern when the image data of FIG. 11 is (H, I, J) is applied to the drive electrode of the dummy pressure generation chamber. Is done.
まず、入力されたLOAD信号により、カウント手段がリセットされる。例えばSTBー1が選択され、A組の圧力発生室が選択される。A組に対応した画像データから、アウトプットパターンレジスタ34に記憶されている変換テーブルにより、駆動波形パターンデータが決定する。なお、駆動されないB組、C組の圧力発生室には、予め定められた駆動波形パターンが選択される。前記カウント手段のカウント値であるGSCが0から7まで1ずつカウントアップされ、出力する駆動波形を決定する。駆動波形は、画像データとカウント手段のカウント値に応じて、非動作波形、非吐出波形、吐出波形の3種類の駆動波形の中から選択される。これらの波形は、入力されたGSCLKのタイミング信号に同期して、前述の3種類の駆動信号から、スイッチング手段(不図示)により選択され、出力される。
First, the counting means is reset by the input LOAD signal. For example, STB-1 is selected and A set of pressure generation chambers are selected. The drive waveform pattern data is determined from the image data corresponding to the A set by the conversion table stored in the
本実施形態では、画像データが(0,0,0)の階調値0の場合に、GSC=3のカウント、すなわち、4番目の波形で非吐出波形が印加される。非吐出画素のほぼ中央で、ノズル先端のインク表面が振動させることができ、効果的かつ効率的にインクの乾燥が防止される。
In the present embodiment, when the image data has a
また、画像データが(0,0,1)で、階調値が1の場合に、GSC=3のカウント、4番目の駆動波形でインクが吐出されるので、1滴目のドットを1画素のほぼ中央に配置させることができる。そして、画像データが(0,1,0)で、階調値が2の場合に、GSC=3のカウントである4番目の駆動波形とGSC=4のカウントである5番目の駆動波形でインクが吐出されるので、計2滴のドットを1画素のほぼ中央に配置させることができる。同様に階調値の増加と共に画素の中央から周辺へドットを配置させることで、低階調のドットと高階調のドットでドットの重心を揃えることができる。 In addition, when the image data is (0, 0, 1) and the gradation value is 1, the ink is ejected with the count of GSC = 3 and the fourth drive waveform, so the first dot is one pixel. Can be arranged in the approximate center. When the image data is (0, 1, 0) and the gradation value is 2, ink is generated with the fourth drive waveform with a count of GSC = 3 and the fifth drive waveform with a count of GSC = 4. Is discharged, so that a total of two drops of dots can be arranged almost at the center of one pixel. Similarly, by arranging dots from the center to the periphery of the pixel as the gradation value increases, the center of gravity of the dots can be made uniform between the low gradation dots and the high gradation dots.
上述のように、各駆動波形毎にビットデータを割り当てて駆動波形パターンデータを構成すれば、各ビットの値によって所望の波形を選択することができ、簡単な構成で吐出データと駆動波形パターンデータの組み合わせを自由に設定することができ、また、非吐出波形を印加している間も吐出が行えるので、記録速度の低下がなく、非吐出波形を印加できる。 As described above, if the drive waveform pattern data is configured by assigning bit data to each drive waveform, a desired waveform can be selected according to the value of each bit, and the ejection data and the drive waveform pattern data can be easily configured. These combinations can be freely set, and since the ejection can be performed while the non-ejection waveform is applied, the recording speed is not lowered and the non-ejection waveform can be applied.
また、プリンタの電源がONされる毎に、CPU11内の不揮発メモリ(不図示)の値をアウトプットパターンレジスタ34にアップロードするようにプログラムされている。
The program is programmed to upload the value of a nonvolatile memory (not shown) in the
よって、アウトプットパターンレジスタ34は、書き換える動作がない場合は、プリンタの電源投入時に自動的にプリセット値にセットされるので、アウトプットパターンレジスタを書き換える動作が不要の場合などでは、操作手順を省略できる。 Therefore, the output pattern register 34 is automatically set to a preset value when the printer is turned on when there is no rewriting operation. Therefore, the operation procedure is omitted when the operation for rewriting the output pattern register is unnecessary. it can.
また、必要に応じて、CPU11内の不揮発メモリ(不図示)の値を書き換えることにより、アウトプットパターンレジスタのテーブルを書き換えることができる。
If necessary, the output pattern register table can be rewritten by rewriting the value of a nonvolatile memory (not shown) in the
また、同じ波形を複数個連続させた駆動波形パターンから複数液滴を吐出させる場合は、単位波形のみを駆動回路のメモリーにより作成してもよい。 In the case where a plurality of droplets are ejected from a drive waveform pattern in which a plurality of the same waveforms are continued, only the unit waveform may be created by the memory of the drive circuit.
また、本実施形態では、駆動信号は、制御基板9の駆動信号発生回路15から入力しているが、駆動回路内のメモリーにより作成してもよい。
In this embodiment, the drive signal is input from the drive
<インクジェットヘッドの複数列ノズルのドット位置調整>
以下、図1のインクジェトプリンタにおけるインクジェットヘッドの複数列ノズルのドット位置調整について説明する。
<Adjusting the dot position of multiple rows of nozzles in inkjet head>
Hereinafter, the dot position adjustment of a plurality of nozzles of the inkjet head in the inkjet printer of FIG. 1 will be described.
本実施形態のヘッド本体において、8列のノズル列から吐出されたインク滴を所定の位置に着弾させ、副走査方向の直線のライン像を形成するには、各ノズル列からのインク滴の吐出タイミングを調整する必要がある。 In the head main body of this embodiment, in order to land ink droplets ejected from the eight nozzle rows at predetermined positions and form a straight line image in the sub-scanning direction, ink droplet ejection from each nozzle row Timing needs to be adjusted.
また、図1に示した本実施形態のインクジェットプリンタでは、その記録速度を向上するために、主走査方向における往復双方向の走査時においてドットを形成するモードを有している。このようなインクジェットプリンタにおいては、良好な画像を印刷するために、往動時に形成されたドットと復動時に形成されたドットとの主走査方向の位置を一致させる必要が生じる。往動時に形成されたドットと復動時に形成されたドットに相対的なズレが生じると画像にざらつきが生じ、画質が低下することになるからである。 Further, the ink jet printer of the present embodiment shown in FIG. 1 has a mode in which dots are formed during reciprocal bidirectional scanning in the main scanning direction in order to improve the recording speed. In such an ink jet printer, in order to print a good image, it is necessary to match the positions in the main scanning direction between the dots formed during the forward movement and the dots formed during the backward movement. This is because if the relative deviation between the dots formed during the forward movement and the dots formed during the backward movement occurs, the image becomes rough and the image quality deteriorates.
双方向記録を行う場合には、ドットの形成位置のわずかなズレが画質に大きく影響しやすい。例えば、記録ヘッドが左から右に主走査する場合にはドットの位置が左側にずれる特性を有している場合、復路では逆方向に主走査するからドットの位置は右側にずれることになる。この結果、往復いずれか一方で生じるズレは、双方向記録を行うことで倍増してしまう。このように、双方向記録では、往復のドット位置の調整不良による画質の劣化が激しくなるため、容易且つ精度良くドットの形成タイミングを調整する必要がある。 When bidirectional recording is performed, a slight shift in the dot formation position tends to greatly affect the image quality. For example, when the recording head performs main scanning from left to right, if the dot position has a characteristic of shifting to the left side, the main scanning is performed in the reverse direction on the return path, so the dot position is shifted to the right side. As a result, the deviation that occurs in either one of the reciprocations is doubled by performing bidirectional recording. As described above, in bidirectional recording, image quality deterioration due to poor adjustment of the reciprocating dot position becomes severe, so it is necessary to adjust the dot formation timing easily and accurately.
従って、このようなズレを補正するために、本実施形態のインクジェットプリンタにおいては、以下に説明する所謂テストパターンを用いた調整を行う。 Therefore, in order to correct such a deviation, the ink jet printer according to the present embodiment performs adjustment using a so-called test pattern described below.
テストパターンでは、往動で各ノズル列からドットを形成する。基準となるノズル列以外のノズル列からは、各画素にインクを吐出するタイミングを数段階にずらし、その相対的な位置関係を変化させてドットを形成する。復動についても同様に行う。 In the test pattern, dots are formed from each nozzle row by forward movement. From nozzle rows other than the reference nozzle row, the timing for ejecting ink to each pixel is shifted in several stages, and the relative positional relationship is changed to form dots. The same goes for the backward movement.
また、基準となるノズル列について、往動でノズル列からドットを形成し、副走査を行わずに復動でドットを形成する。この際、復動時には、各画素にインクを吐出するタイミングを数段階にずらし、往動時と復動時のドットの相対的な位置関係を変化させてドットを形成する。 Further, with respect to the reference nozzle row, dots are formed from the nozzle row by forward movement, and dots are formed by backward movement without performing sub-scanning. At this time, at the time of backward movement, the timing of ejecting ink to each pixel is shifted in several stages, and dots are formed by changing the relative positional relationship of dots during forward movement and backward movement.
こうして印刷されたテストパターンを見て、最適なタイミングを選択することにより、各ノズル列からの往復のドットの位置ズレがないようにインクの吐出タイミングを調整することができる。 By looking at the test pattern printed in this way and selecting the optimum timing, the ink ejection timing can be adjusted so that there is no positional deviation of the reciprocating dots from each nozzle row.
本実施形態のインクジェットプリンタでは、画素単位でのタイミング調整は、ページメモリ12内の画像データをずらすことにより調整し、画素単位より細かい範囲の調整は、先述の第1のラッチ回路32Aと第2のラッチ回路32Bを利用して、ノズルからのインク滴の吐出タイミングを独立に設定することで調整している。
In the ink jet printer of this embodiment, the timing adjustment in units of pixels is adjusted by shifting the image data in the
まず、前者について説明する。 First, the former will be described.
図4のCPU11の不揮発性メモリ(不図示)内には、インクジェットプリンタの製造時に測定した各ノズル列毎の画素単位での位置ズレデータ(基準位置からのシフト量)が、それぞれ主走査方向Xの往方向及び復方向について記憶されている。
In the non-volatile memory (not shown) of the
図4のページメモリ12には、例えばインクジェットプリンタの電源オン時に、CPU11から位置ズレデータが読み出され、それに対応した数だけ、いかなるインクも吐出しないという画像データすなわちゼロ値(以下、補正データという)が記憶されるようになっている。ゼロ値は、3ビットで表すと(0,0,0)である。
In the
ここで、Y色の第1ノズル列は、主走査方向往方向の先頭即ち前基準位置にあるため、補正データを前(ここでは往方向において画像データより先にくるという意味)に付加する必要はない。Y色の第2ノズル列やそれ以外の色のノズル列については、ノズルの位置ズレに応じて長くなっている補正データを画像データの前に付加する。これに対し、Kの第2ノズル列以外のノズル列の画像データの後(ここでは往方向において画像データより後にくるという意味)には、後データを付加する。K色の第2ノズル列は、キャリッジが最も右に移動したときに、後基準位置に位置することとなるため、後データを付加する必要はない。後データは補正データと同じゼロ値からなるが、位置ズレに厳密に対応する必要はなく、データ長を一定にするために用いられるものである。以上で、ノズルを駆動するための往方向の合成画像データが作成されたこととなる。 Here, since the first nozzle row of Y color is at the head in the forward direction of the main scanning direction, that is, at the front reference position, it is necessary to add correction data to the front (in this case, meaning to come before the image data in the forward direction). There is no. For the second nozzle row of Y color and the nozzle rows of other colors, correction data that becomes longer according to the positional deviation of the nozzles is added before the image data. On the other hand, after the image data of the nozzle rows other than the K second nozzle row (here, meaning that the data comes after the image data in the forward direction), post-data is added. Since the second nozzle row for K color is positioned at the rear reference position when the carriage moves to the rightmost, it is not necessary to add rear data. The post data consists of the same zero value as that of the correction data, but does not need to correspond exactly to the positional deviation, and is used to make the data length constant. Thus, the forward direction composite image data for driving the nozzle is created.
復方向の合成画像データの作成について説明する。K色の第2列ノズルは、主走査方向復方向の先頭即ち後基準位置にあるため、補正データを前(ここでは復方向において画像データより先にくるという意味)に付加する必要はない。K色の第1列ノズルとそれ以外の色のノズル列については、ノズルの位置ズレに応じて長くなっている補正データを画像データの前に付加する。一方、Yの第1ノズル列以外のノズル列の画像データの後(ここでは復方向において画像データより後にくるという意味)には、後データを付加する。これで、ノズルを駆動するための復方向の合成画像データが作成されたこととなる。 The creation of composite image data in the backward direction will be described. Since the second row nozzle of K color is at the head, that is, the rear reference position in the backward direction in the main scanning direction, it is not necessary to add correction data to the front (in this case, meaning to come before the image data in the backward direction). For the K-color first row nozzle and the other color nozzle rows, correction data that is longer in accordance with the displacement of the nozzle is added to the front of the image data. On the other hand, after the image data of the nozzle rows other than the Y first nozzle row (in this case, meaning to come after the image data in the backward direction), post-data is added. Thus, backward composite image data for driving the nozzles is created.
このようにして形成された各ノズル列の画像データは、1ライン毎に図4のラインメモ13a、13bに送られ、8つのノズル列において同一のタイミングで、駆動回路16Y1〜16K2に入力され、圧電素子に供給されるタイミングを待つこととなる。キャリッジ2即ちヘッド本体17が往方向に移動を開始し、それぞれのノズル列が吐出位置に到達したことをエンコーダーからの信号に基づき判断した場合、CPU11は、制御回路23を駆動し、タイミング信号を各駆動回路16送信する。
The image data of each nozzle row formed in this way is sent to the
すると、各駆動回路16は、合成画像データを各圧電素子に出力する。ここで、合成画像データのうち、Y色の第1ノズル列に出力されたものは、補正データが付加されていないので、直ちに画像データに基づき、Y色の第1ノズル列はインク吐出を開始する。しかしながら、他のノズル列は、まず補正データに基づき駆動されているため、インクを吐出しない状態に維持されたまま、ヘッド本体17が往方向に移動する。
Then, each
その後、前基準位置からY色の第2ノズル列の位置ズレ分だけヘッド本体17が往方向に移動すると、補正データに基づく駆動が終了するので、画像データに基づき、Y色の第2ノズル列はインク吐出を開始する。更に、前基準位置からM色の第1ノズル列の位置ズレ分だけヘッド17が往方向に移動すると、補正データに基づく駆動が終了するので、画像データに基づき、ノズル列はインク吐出を開始する。以降、M色の第2列ノズル列からK色の第2ノズル列の順に順次、前基準位置から位置ズレ分だけヘッド17が往方向に移動すると、補正データに基づく駆動が終了するので、画像データに基づき、ノズルはインク吐出を開始する。
After that, when the head
最後に、Kの第2ノズル列の画像データに基づくノズル列のインク吐出が終了すると、キャリッジ2は、後基準位置に到達するので、その後、復方向へと走査方向を逆転させることとなる。復方向においても、上述と同様にして合成画像データに基づきノズルの駆動制御が行われるようになっている。
Finally, when the ink ejection of the nozzle row based on the image data of the K second nozzle row is completed, the
このことにより、画素ピッチ単位で、ノズル列毎の着弾位置を調整できる
次に、画素単位より細かい調整について説明する。図12は、17Yを例にして2列のノズル列のデータ処理タイミングチャートの一例を示している。図12の横軸は時間を表している。17M,17C、17Kについても同様な処理方法をとる。
This makes it possible to adjust the landing position for each nozzle row in pixel pitch units. Next, adjustment that is finer than pixel units will be described. FIG. 12 shows an example of a data processing timing chart of two nozzle rows taking 17Y as an example. The horizontal axis of FIG. 12 represents time. A similar processing method is used for 17M, 17C, and 17K.
本実施の形態では、転送クロックDCLKに従って、イエロー(Y)の第1ノズル列の画像データはラインメモリ13aから3ビットのデータ信号線で駆動回路16Y1のシフトレジスタへ、イエロー(Y)の第2ノズル列の画像データは同様に駆動回路16Y2のシフトレジスタへ同じタイミングで転送される。マゼンタ(M)の画像データはラインメモリ13aから駆動回路16M1、16M2のシフトレジスタへ転送され、シアン(C)の画像データはラインメモリ13bから駆動回路16C1,16C2のシフトレジスタに転送される。ブラック(K)の画像データはラインメモリ13bから駆動回路16K1,16K2のシフトレジスタに転送される。
In this embodiment, according to the transfer clock DCLK, the yellow (Y) first nozzle row image data is transferred from the
なお、前述のように制御基板9により、ノズル列に対応した画像データをノズル列に対応した各駆動回路16のシフトレジスタに転送、格納するタイミングは、複数のノズル列(ここでは8列)間で共通、すなわち、同一のタイミングになるように制御される。このことにより、複数のノズル列に対応した複数の駆動回路のシフトレジスタへのデータ転送を同時に行うことができ、データ転送のトリガー処理を効率的に行うことのできる。また、制御系の構成を簡略化できる。
As described above, the control board 9 transfers the image data corresponding to the nozzle row to the shift register of each
キャリッジ2が予め定められた所定位置に達すると、ここでは、256チャネル分のデータ転送が終了すると、制御回路23は、ラッチタイミングを指示する第1のトリガー信号であるLAT1信号(図中の矢印で示す立ち上がりエッジ)を出力し、第1のラッチ回路32AはこのLAT1信号を受けるとシフトレジスタ31から並列に出力された画像データをラッチする。この実施形態では、LAT1の信号の出力タイミングは、8列のノズル列間で共通としている。すなわち、8列間で同時にシフトレジスタに転送された画像データが8列間で同時に第1のラッチ回路32Aにラッチされる。
When the
ここで、図4のCPU11の不揮発性メモリ(不図示)内には、インクジェットプリンタの製造時に測定した各ノズル列間の画素ピッチより細かい単位での吐出タイミングズレ時間データが、それぞれ主走査方向Xの往方向及び復方向について記憶されている。
Here, in the non-volatile memory (not shown) of the
図4のCPU11は、例えばインクジェットプリンタの電源オン時に、不揮発メモリからズレ時間データを読み出し、制御回路23は、このズレ時間を基に、各ノズル列毎にラッチタイミング信号LAT2(立ち下がりエッジ)の出力タイミングを独立に制御してノズル列に対応した各駆動回路に出力する。
4 reads out the deviation time data from the nonvolatile memory when the ink jet printer is turned on, for example, and the
第2のラッチ回路32BはこのLAT2信号を受けると第1のラッチ回路32Aから並列に出力された画像データをラッチする。
When receiving the LAT2 signal, the
キャリッジ2が記録に適した位置に達すると、制御回路23は、インク吐出を開始させるためのTRGIN信号を出力し、第2のラッチ回路32Bは、このTRGIN信号を受けると、第2のラッチ回路32Bにラッチされた画像データは、A組のノズル列から順にグレイスケールコントローラ33に出力された後、圧力付与手段が駆動され、インク滴を吐出する。
When the
このように、ラッチ手段を2つ有することにより、データ転送の速度を必要以上に向上させることなく、また記録速度を落とすことなく、複数のノズル列に対応した複数の駆動回路のシフトレジスタへのデータ転送を同時に行うことができ、データ転送のトリガー処理を効率的に行うことのできる。また、制御系の構成を簡略化したり、各ノズル列から液滴を吐出させるタイミングを、複数のノズル列毎に独立に制御して、ノズル列毎の液滴の着弾位置を画素ピッチより細かく調整することが可能なる。 As described above, by providing two latch means, the data transfer speed is not increased more than necessary, and the recording speed is not lowered. Data transfer can be performed simultaneously, and data transfer trigger processing can be performed efficiently. In addition, the control system configuration is simplified, and the timing at which droplets are ejected from each nozzle array is controlled independently for each nozzle array, and the droplet landing position for each nozzle array is adjusted more finely than the pixel pitch. It becomes possible to do.
図13は、17Yを例にして2列のノズル列のデータ処理タイミングチャートの好ましい一例を示している。図12の横軸は時間を表している。17M,17C、17Kについても同様な処理方法をとる。 FIG. 13 shows a preferred example of a data processing timing chart of two nozzle rows, taking 17Y as an example. The horizontal axis of FIG. 12 represents time. A similar processing method is used for 17M, 17C, and 17K.
この例では、各列の第1のトリガー信号LAT1(立ち上がりエッジ)と第2のトリガー信号LAT2(立ち下がりエッジ)は、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの2つのエッジを有するパルス信号からなる共通のトリガー信号としている。このことにより、簡易な構成で、ラッチタイミングの共通トリガー信号ができる。また、ラッチタイミングのトリガー入力の信号線を削減できるとともに、パルス幅を変更することにより2つのラッチタイミングを容易に変えることができる。 In this example, the first trigger signal LAT1 (rising edge) and the second trigger signal LAT2 (falling edge) of each column are common triggers composed of pulse signals having two edges, a rising edge and a falling edge. It is a signal. This makes it possible to generate a common trigger signal for latch timing with a simple configuration. In addition, the signal line for the trigger input of the latch timing can be reduced, and the two latch timings can be easily changed by changing the pulse width.
前記パルス信号を下向きパルスとして、立ち下がりエッジをLAT1信号と立ち上がり
エッジをLAT2信号としてもよい。
The pulse signal may be a downward pulse, the falling edge may be the LAT1 signal, and the rising edge may be the LAT2 signal.
<ライン型インクジェットプリンタ>
図14は本発明をラインヘッド本体を有するインクジェットプリンタ100に適用した例の主要部を示す斜視図である。図中の参照番号は、前記シリアルヘッドの場合の手段あるいは部材と同一部材については同一の番号を付してある。
<Line-type inkjet printer>
FIG. 14 is a perspective view showing a main part of an example in which the present invention is applied to an
図1に示す一色あたり512個のノズルを有するヘッド本体17を副走査方向のY方向に沿って4個配列したラインヘッド本体117(ノズル数は1色当たり512×4個)は、各色ヘッドを117Y、117M、117C、117Kの順に、主走査方向のX方向に4個重ねて外ケース117a中に納めてある。同じく外ケース117a中に納めた本発明の駆動回路16によってインク滴の吐出動作を制御される。
A line head main body 117 (the number of nozzles is 512 × 4 per color) in which four head
紙搬送機構8はインクジェットプリンタ1と同じく搬送モータ8a搬送ローラー対8b、搬送ローラー対8cによって記録紙Pを主走査方向であるX方向に搬送する。その他の、制御基板9、IC化した駆動回路16等の基本的構成は、512×4ノズルに対応できるように変更する以外は、インクジェットプリンタ1と同様である。
The
インクジェットプリンタ100はインクジェットプリンタ1と同様にパーソナルコンピュータ等から転送された画像データをラインメモリ13a,13bに転送し、ラインメモリ13a,13bからは1画素あたり3ビットの階調で表現される画像データをフレキシブルケーブル5によって接続した駆動回路16に転送する。そして駆動回路16はトリガーイン信号TRGINが入力されると、インクジェットプリンタ1の駆動回路16と同様にノズルヘッド17からインクを吐出させて記録紙Pに記録を実行する。
As with the
以上、上記実施形態では、ALに比べて十分に短い立ち上がり時間及び立ち下がり時間を持った矩形波の駆動波形を圧電素子に印加している。矩形波を用いることで、圧力波の音響的共振をより有効に利用した駆動を行なうことができる。台形波を使用する方法に比べてインク滴を吐出させる効率が良く、低い駆動電圧で駆動させることができる上に、簡単なデジタル回路で駆動回路を設計できる効果がある。また、パルス幅の設定が容易になるという利点を有する。 As described above, in the above embodiment, a rectangular waveform having a sufficiently short rise time and fall time as compared with AL is applied to the piezoelectric element. By using the rectangular wave, it is possible to perform driving using the acoustic resonance of the pressure wave more effectively. Compared with a method using a trapezoidal wave, the ink droplets are ejected more efficiently, and can be driven with a lower drive voltage. In addition, the drive circuit can be designed with a simple digital circuit. In addition, the pulse width can be easily set.
また、上記実施形態では、圧力付与手段として電界を印加することによりせん断モードで変形するせん断モード型の圧電素子を用いた。せん断モード型の圧電素子では、矩形波の駆動パルスをより効果的に利用することができ、駆動電圧が下げられ、より効率的な駆動が可能となるため好ましい。また、圧力発生室であるインクチャネルが隔壁を隔てて連続しているヘッドの例を示したが、インクチャネルとダミーチャネルとを交互に配列して、インクチャネルが1つおきに配置されており、インクチャネルからインクを吐出するようにしたダミーチャネル型ヘッドにも本発明は適用できる。この場合、インクチャネルの隔壁がせん断変形しても、隣接した他のインクチャネルに影響することがなく、インクチャネルの駆動が容易である。 In the above embodiment, a shear mode type piezoelectric element that deforms in a shear mode by applying an electric field is used as the pressure applying means. The shear mode type piezoelectric element is preferable because a rectangular-wave drive pulse can be used more effectively, the drive voltage is lowered, and more efficient drive is possible. In addition, an example of a head in which ink channels that are pressure generation chambers are continuous across a partition wall has been shown. However, ink channels and dummy channels are alternately arranged so that every other ink channel is arranged. The present invention can also be applied to a dummy channel head that discharges ink from an ink channel. In this case, even if the partition wall of the ink channel is shear-deformed, the ink channel is easily driven without affecting other adjacent ink channels.
但し、本発明はこれらに限られるものではなく、例えば、圧電素子を単板型の圧電アクチュエータや縦振動タイプの積層型圧電素子等、別の形態の圧電素子を用いてもかまわない。また、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や、沸騰現象を利用して圧力を付与させるための電気熱変換素子等、他の圧力付与手段を用いてもかまわない。 However, the present invention is not limited to these, and other types of piezoelectric elements such as a single plate type piezoelectric actuator and a longitudinal vibration type stacked piezoelectric element may be used as the piezoelectric element. Also, other pressure applying means such as an electromechanical conversion element using electrostatic force or magnetic force, or an electrothermal conversion element for applying pressure using a boiling phenomenon may be used.
また、以上の説明では、液滴吐出装置としてインクジェットプリンタの適用例を示し、液滴吐出ヘッドとして画像記録を行うためのインクジェット記録ヘッドを用いたが、本発明は、これに限定されるものではなく、液滴を吐出するためのノズルと、前記ノズルに連通する圧力発生室と、吐出データに基づいて駆動されて前記圧力発生室内に圧力を付与することにより前記ノズルから液滴を吐出させる圧力付与手段とを有する液滴吐出ヘッド本体と、圧力付与手段を駆動する駆動回路を備え、圧力発生室内の液体を液滴としてノズルから吐出させる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置として広く適用可能である。例えば、液晶用カラーフィルターの作製用途などの産業用途においても有効である。特に、径の小さいノズルや、速乾性の液体が用いられ、液滴の吐出直後から急激に吐出ノズルの液体表面の乾燥が生じやすい液体を吐出する場合に特に有効である。 In the above description, an application example of an inkjet printer is shown as a droplet discharge device, and an inkjet recording head for performing image recording is used as a droplet discharge head. However, the present invention is not limited to this. And a nozzle for discharging droplets, a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a pressure that is driven based on discharge data to discharge the droplets from the nozzle by applying pressure to the pressure generation chamber A droplet discharge head main body having an application unit and a drive circuit for driving the pressure application unit, and can be widely applied as a droplet discharge head and a droplet discharge device that discharge liquid from a pressure generating chamber as droplets from a nozzle. is there. For example, it is also effective in industrial applications such as liquid crystal color filter manufacturing applications. In particular, this is particularly effective when a nozzle having a small diameter or a quick-drying liquid is used, and a liquid in which the liquid surface of the discharge nozzle is likely to dry rapidly is generated immediately after the liquid droplet is discharged.
1 シリアル型インクジェットプリンタ
2 キャリッジ
5 フレキシブルケーブル
7 エンコーダ
9 制御基板
10、10a、10b 圧電性材料基板
11 CPU
12 ページメモリ
13,13a、13b ラインメモリ
14,14a、14b インタフェース
15 駆動信号発生回路
16、16Y1、16Y2、16M1、16M2、16C1、16C2、16K1、16K2 駆動回路
17、17Y,17M,17C,17K ヘッド本体
18、18a、18b、18Y1、18Y2、18M1、18M2、18C1、18C2,18K1、18K2 ノズル
19,19a,19b マニホールド
20 ROM
23 制御回路
24,24a,24b カバー基板
25、25a、25b、25A、25B、25C 駆動電極
28、28a、28b、28A、28B、28C 圧力発生室
31 シフトレジスタ
32A 第1のラッチ回路
32B 第2のラッチ回路
33 グレイスケールコントローラ
34 アウトプットパターンレジスタ
35 3相バッファーアンプ
50 カウント手段
100 ライン型インクジェットプリンタ
102、102Y,102M、102C,102K 第1ノズル列,
103、103Y,103M,103C、103K 第2ノズル列
117、117Y,117M、117C,117K ラインヘッド本体
160、160a、160b 取出電極
180 ノズルプレート
200 ANDゲート
L1 ノズル列間距離
L2 ヘッド間距離
X 主走査方向
Y 副走査方向
DESCRIPTION OF
12
23
103, 103Y, 103M, 103C, 103K
Claims (6)
前記駆動回路は、前記吐出データを記憶する第1の記憶手段と、前記吐出データと前記圧力付与手段を駆動する駆動波形に対応した駆動波形パターンデータとの関係を規定した情報を記憶する第2の記憶手段とを有し、
前記駆動波形は、非動作波形、非吐出波形、吐出波形のいずれかであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A nozzle for discharging a droplet, a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and a pressure applying unit that is driven based on discharge data and discharges the droplet from the nozzle by applying pressure to the pressure generation chamber A liquid droplet discharge head having a liquid droplet discharge head main body having a driving circuit for driving the pressure applying unit,
The drive circuit stores a first storage unit that stores the discharge data, and a second unit that stores information defining a relationship between the discharge data and drive waveform pattern data corresponding to a drive waveform for driving the pressure applying unit. Storage means,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein the drive waveform is any one of a non-operation waveform, a non-discharge waveform, and a discharge waveform.
Priority Applications (1)
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