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JP2018043370A - 液体吐出装置 - Google Patents

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JP2018043370A
JP2018043370A JP2016178290A JP2016178290A JP2018043370A JP 2018043370 A JP2018043370 A JP 2018043370A JP 2016178290 A JP2016178290 A JP 2016178290A JP 2016178290 A JP2016178290 A JP 2016178290A JP 2018043370 A JP2018043370 A JP 2018043370A
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JP2016178290A
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小澤 欣也
Kinya Ozawa
欣也 小澤
博彦 中村
Hirohiko Nakamura
博彦 中村
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】非吐出期間にインクの成分が沈降するなどにより吐出不良となることが抑制された液体吐出装置を提供する。【解決手段】プリンター100は、インクを吐出するノズル74、ノズル74に連通するキャビティ73、キャビティ73内の圧力変動を誘発させる圧力変動誘発部72を有する印刷ヘッド13と、ノズル74からインクを吐出させるように圧力変動誘発部72を駆動する吐出駆動波形およびノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72を駆動する非吐出駆動波形を生成する駆動信号生成回路37と、を備え、非吐出駆動波形が、ノズル74からインクを吐出させる方向に沿う方向にノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形である。【選択図】図10

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。
液体吐出装置としての例えばインクジェットプリンターは、インク(液体)を吐出しない非吐出期間にインクが増粘してしまうことに起因して、インクの吐出が正常に行われなくなってしまう場合がある。これに対し、例えば、特許文献1に記載のインクジェット記録装置のように、非吐出期間にインクを吐出させない程度にノズル先端に形成されるインクのメニスカスを微振動させることにより、インクがノズル先端で増粘し固着することを抑制し、吐出不良の発生を防止するように構成された液体吐出装置が知られている。
特開2004−181676号公報
しかしながら、特許文献1に記載のインクジェット記録装置では、インクがノズル先端で増粘し固着することの抑制はできるが、使用するインクの仕様によっては、時間の経過とともにインク貯留室内のインク中の成分が沈降し、その結果、粘度むらなどにより吐出不良に至ってしまう場合があるという課題があった。また、インク貯留室内のインクを再撹拌できない場合、その状態を解消するためには、インク貯留室内のインクを全て排出する必要があり、復帰するまでに時間を要したり、復帰のために消費(廃棄)されるインク量が増えてしまったりするという課題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
[適用例1] 本適用例に係る液体吐出装置は、液体を吐出するノズル、前記ノズルに連通する圧力室、前記圧力室内の圧力変動を誘発させる圧力変動誘発部を有する液体吐出ヘッドと、前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記圧力変動誘発部を駆動する吐出駆動波形および前記ノズルから前記液体を吐出させない程度に前記圧力変動誘発部を駆動する非吐出駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、を備え、前記非吐出駆動波形が、前記ノズルから前記液体を吐出させる方向に沿う方向に前記ノズルに形成された前記液体のメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、前記第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形であることを特徴とする。
本適用例によれば、ノズルから液体を吐出させない程度に圧力変動誘発部を駆動する非吐出駆動波形が、ノズルから液体を吐出させる方向に沿う方向にメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形である。つまり、この非吐出駆動波形によって圧力変動誘発部を駆動することにより、ノズルから液体が吐出しない程度にメニスカスを振動させ、また、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体に対し、第1の周波数および第1の周波数より高い第2の周波数の波形の振動を伝播させることができる。その結果、メニスカス近傍の液体が増粘しノズルに固着することを抑制することができると共に、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体をより効果的に攪拌することができる。すなわち、例えば、液体に沈降成分が含まれる場合であっても、より効果的な撹拌によって沈降が抑制されることにより、沈降に起因する液体の吐出不良の発生を抑制することができる。また、圧力室から液体を排出することによって液体の吐出不良を解消する(復帰させる)頻度が減るため、復帰のために消費(廃棄)される液体量を減少させることができる。
[適用例2] 上記適用例に係る液体吐出装置において、前記第2の周波数の波形は、前記メニスカスの表面を面内振動させる波形であることを特徴とする。
本適用例によれば、ノズルから液体を吐出させない程度に圧力変動誘発部を駆動する非吐出駆動波形が、ノズルから液体を吐出させる方向に沿う方向にメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、メニスカスの表面を面内振動させる第2の周波数の波形を重畳させた波形である。つまり、この非吐出駆動波形によって圧力変動誘発部を駆動することにより、メニスカスの表面を面内振動させながら、ノズルから液体が吐出しない程度にメニスカスを振動させることができる。ここで、第2の周波数が、メニスカスの表面を面内振動させるほどに高い周波数であるため(すなわち、第2の周波数の波形がより大きなエネルギーを有するため)圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体をより効果的に攪拌させることができる。また、振動するメニスカスの表面を面内振動させることにより、メニスカス近傍の液体の振動が、ノズル先端領域の空気に触れる界面近傍の局所的な範囲において行われるため、例えば、液体に含まれる揮発成分の揮発によりメニスカスにおいて液体が増粘した場合であっても、増粘する範囲がメニスカス近傍の範囲に留められる。つまり、液体の増粘による固着が抑制されると共に、増粘した液体をメニスカスの近傍に留め置くことができる。その結果、増粘した液体によって所定の吐出が行われない吐出不良に至った場合であっても、メニスカスの近傍に留め置かれ増粘した液体を排出するだけで良いため、より容易に吐出不良の状態を解消(復帰)することができる。また、復帰のために消費(廃棄)される液体量をより少量に抑えることができる。
[適用例3] 上記適用例に係る液体吐出装置において、前記第2の周波数の波形の振幅は、前記第1の周波数の波形の振幅より小さいことを特徴とする。
本適用例によれば、第2の周波数の波形(メニスカスを振動させる周波数より高い周波数の波形)の振動の振幅は、第1の周波数の波形(メニスカスを振動させる波形)の振動の振幅より小さい。つまり、第2の周波数の波形の振動を、メニスカスを振動させる波形の振幅より小さく、且つ、周波数を高くすることで、液体が吐出されることが抑制されると共に、メニスカスの振動に影響されることなく、第2の周波数の波形の振動を液体中に伝播させることができる。
[適用例4] 上記適用例に係る液体吐出装置において、前記吐出駆動波形は、前記第2の周波数の波形が重畳された波形であることを特徴とする。
本適用例のように、吐出駆動波形も第2の周波数の波形が重畳された波形とすることで、液体吐出時においても第2の周波数の波形の効果により、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体を攪拌すること(第2の周波数の波形による随時撹拌)ができる。
[適用例5] 上記適用例に係る液体吐出装置において、前記第2の周波数は、前記吐出駆動波形の周波数の自然数倍であることを特徴とする。
本適用例によれば、第2の周波数が、吐出駆動波形の周波数の自然数倍であることにより、吐出駆動波形を生成するタイミング制御がより容易となり、より再現性高く吐出駆動波形を生成することができる。その結果、より高い精度で液体の吐出制御を行うことができる。
[適用例6] 上記適用例に係る液体吐出装置において、前記吐出駆動波形の前記第2の周波数の波形に基づく振動の振幅は、前記非吐出駆動波形の前記第2の周波数の波形に基づく振動の振幅より小さいことを特徴とする。
本適用例によれば、吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅が、非吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅より小さいため、液体吐出時においても第2の周波数の波形の効果により、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体を攪拌することができる中で、液体の吐出制御に与える第2の周波数の波形の振動の影響を抑えることができる。
[適用例7] 本適用例に係る液体吐出装置は、液体を吐出するノズル、前記ノズルに連通する圧力室、前記圧力室内の圧力変動を誘発させる圧力変動誘発部を有する液体吐出ヘッドと、前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記圧力変動誘発部を駆動する吐出駆動波形および前記ノズルから前記液体を吐出させない程度に前記圧力変動誘発部を駆動する非吐出駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、を備え、前記吐出駆動波形は、前記非吐出駆動波形を重畳させた波形であることを特徴とする。
本適用例によれば、ノズルから液体を吐出させるように圧力変動誘発部を駆動する吐出駆動波形に、非吐出駆動波形が重畳されているため、圧力変動誘発部に吐出駆動波形を印加するだけで、液体の吐出期間および非吐出期間において、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体に対して、非吐出駆動波形に基づいた振動を伝播させることができる。その結果、液体の非吐出期間においてメニスカス近傍の液体が増粘しノズルに固着することを抑制することができると共に、液体の吐出期間においても非吐出駆動波形の効果により、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体を攪拌することができる。また、圧力変動誘発部に吐出駆動波形を印加するだけで良いため、圧力変動誘発部に対する駆動制御をより簡単にすることができる。
[適用例8] 上記適用例に係る液体吐出装置において、前記非吐出駆動波形は、前記ノズルに形成された前記液体のメニスカスの表面を面内振動させる波形であることを特徴とする。
本適用例によれば、ノズルから液体を吐出させるように圧力変動誘発部を駆動する吐出駆動波形に、ノズルに形成された液体のメニスカスの表面を面内振動させる非吐出駆動波形が重畳されているため、圧力変動誘発部に吐出駆動波形を印加するだけで、液体の吐出期間および非吐出期間において、圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体に対して、非吐出駆動波形に基づいた振動を伝播させることができ、またノズルに形成されるメニスカスに対してその表面を面内振動させることができる。ここで、非吐出駆動波形が、メニスカスの表面を面内振動させるほどに高い周波数であるため(すなわち、非吐出駆動波形がより大きなエネルギーを有するため)圧力室(および圧力室からノズル先端までの領域)に収容される液体をより効果的に攪拌させることができる。また、振動するメニスカスの表面を面内振動させることにより、メニスカス近傍の液体の振動が、ノズル先端領域の空気に触れる界面近傍の局所的な範囲において行われるため、例えば、液体に含まれる揮発成分の揮発によりメニスカスにおいて液体が増粘した場合であっても、増粘する範囲がメニスカス近傍の範囲に留められる。つまり、液体の増粘による固着が抑制されると共に、増粘した液体をメニスカスの近傍に留め置くことができる。その結果、増粘した液体によって所定の吐出が行われない吐出不良に至った場合であっても、メニスカスの近傍に留め置かれ増粘した液体を排出するだけで良いため、より容易に吐出不良の状態を解消(復帰)することができる。また、復帰のために消費(廃棄)される液体量をより少量に抑えることができる。
実施形態1に係る液体吐出装置としてのプリンターの構成を示す正面図 実施形態1に係る液体吐出装置としてのプリンターの構成を示すブロック図 プリンタードライバーの基本機能の説明図 印刷ヘッドの下面から見た、ノズルの配列の例を示す模式図 印刷ヘッドの要部断面図 印刷ヘッドを駆動する駆動制御系統の構成の例を説明するブロック図 従来技術における駆動信号生成回路が生成する駆動信号を示すタイミングチャート 第1の周波数の波形および第2の周波数の波形を説明するためのタイミングチャート 本実施形態における実施例1の駆動信号の例を示すタイミングチャート 実施例1に係る駆動信号の例を示すタイミングチャート 本実施形態における実施例2の駆動信号の例を示すタイミングチャート 実施例2に係る駆動信号の例を示すタイミングチャート メニスカスの面内振動を説明する概念図 メニスカス表面の振動を概念的に示す図 変形例1に係る駆動信号の例を示すタイミングチャート 変形例2に係る駆動信号の例を示すタイミングチャート 変形例2に係る駆動信号の例を示すタイミングチャート
以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。また、図面に付記する座標においては、Z軸方向が上下方向、+Z方向が上方向、X軸方向が前後方向、−X方向が前方向、Y軸方向が左右方向、+Y方向が左方向、X−Y平面が水平面としている。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る「液体吐出装置」としてのプリンター100の構成を示す正面図、図2は、同ブロック図である。
プリンター100は、プリンター100に接続される画像処理装置110と共に印刷システム1を構成している。プリンター100は、画像処理装置110から受信する画素データを含む印刷データに基づいて、ロール状に巻かれた状態で供給される長尺状の印刷媒体としてのロール紙5に所望の画像を印刷するインクジェットプリンターである。
<画像処理装置の基本構成>
画像処理装置110は、プリンター制御部111、入力部112、表示部113、記憶部114などを備え、プリンター100に印刷を行わせる印刷ジョブの制御を行う。画像処理装置110は、好適例としてパーソナルコンピューターを用いて構成している。
画像処理装置110が動作するソフトウェアには、印刷する画像データを扱う一般的な画像処理アプリケーションソフトウェア(以下アプリケーションと言う)や、プリンター100の制御や、プリンター100に印刷を実行させるための印刷データを生成するプリンタードライバーソフトウェア(以下プリンタードライバーと言う)が含まれる。
プリンター制御部111は、CPU(Central Processing Unit)115や、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)116、DSP(Digital Signal Processor)117、メモリー118、プリンターインターフェイス部119などを備え、印刷システム1全体の集中管理を行う。
入力部112は、ヒューマンインターフェイスとして情報入力手段である。具体的には、例えば、キーボードや情報入力機器が接続されるポートなどである。
表示部113は、ヒューマンインターフェイスとしての情報表示手段(ディスプレー)であり、プリンター制御部111の制御の基に、入力部112から入力される情報や、プリンター100に印刷する画像、印刷ジョブに関係する情報などが表示される。
記憶部114は、ハードディスクドライブ(HDD)やメモリーカードなどの書き換え可能な記憶媒体であり、画像処理装置110が動作するソフトウェア(プリンター制御部111で動作するプログラム)や、印刷する画像、印刷ジョブに関係する情報などが記憶される。
メモリー118は、CPU115が動作するプログラムを格納する領域や動作する作業領域などを確保する記憶媒体であり、RAM、EEPROMなどの記憶素子によって構成される。
<プリンター100の基本構成>
プリンター100は、印刷部10、移動部20、制御部30などから構成されている。画像処理装置110から印刷データを受信したプリンター100は、制御部30によって印刷部10、移動部20を制御し、ロール紙5に画像を印刷(画像形成)する。
印刷データは、例えば、デジタルカメラなどによって得られた一般的な画像データ(例えば、RGBのデジタル画像情報)を、画像処理装置110が備えるアプリケーションおよびプリンタードライバーによってプリンター100で印刷できるように変換処理した画像形成用のデータであり、プリンター100を制御するコマンドを含んでいる。
印刷部10は、ヘッドユニット11、インク供給部12などから構成されている。
移動部20は、走査部40、搬送部50などから構成されている。走査部40は、キャリッジ41、ガイド軸42、キャリッジモーター(図示省略)などから構成されている。搬送部50は、供給部51、収納部52、搬送ローラー53、プラテン55などから構成されている。
ヘッドユニット11は、「液体」としての印刷用インク(以下インクと言う)をインク滴として吐出する複数のノズル(ノズル列)を有する「液体吐出ヘッド」としての印刷ヘッド13およびヘッドドライバー14を備えている。ヘッドユニット11は、キャリッジ41に搭載され、走査方向(図1に示すX軸方向)に移動するキャリッジ41に伴って走査方向に往復移動する。ヘッドユニット11(印刷ヘッド13)が走査方向に移動しながら制御部30の制御の下に、プラテン55に支持されるロール紙5にインク滴を吐出することによって、走査方向に沿ったドットの列(ラスタライン)がロール紙5に形成される。
インク供給部12は、インクタンクおよびインクタンクから印刷ヘッド13にインクを供給するインク供給路(図示省略)などを備えている。
インクには、例えば、濃インク組成物からなるインクセットとして、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の3色のインクセットにブラック(K)を加えた4色のインクセットなどがある。また、例えば、それぞれの色材の濃度を淡くした淡インク組成物からなるライトシアン(Lc)、ライトマゼンタ(Lm)、ライトイエロー(Ly)、ライトブラック(Lk)などのインクセットを加えた8色のインクセットなどがある。インクタンク、インク供給路、および同一インクを吐出するノズルまでのインク供給経路は、インク毎に独立して設けられている。
インク滴を吐出する方式(インクジェット方式)には、ピエゾ方式を用いている。ピエゾ方式は、圧力室に貯留されたインクに圧電素子(ピエゾ素子)を利用したアクチュエーターにより印刷情報信号に応じた圧力を加え、圧力室に連通するノズルからインク滴を噴射(吐出)し印刷する方式である。
移動部20(走査部40、搬送部50)は、制御部30の制御の下に、ロール紙5を印刷部10に対し相対移動させる。
ガイド軸42は、走査方向に延在しキャリッジ41を摺接可能な状態で支持し、また、キャリッジモーターは、キャリッジ41をガイド軸42に沿って往復移動させる際の駆動源となる。つまり、走査部40(キャリッジ41、ガイド軸42、キャリッジモーター)は、制御部30の制御の下にキャリッジ41を(つまりは、印刷ヘッド13を)ガイド軸42に沿って走査方向に移動させる。
供給部51は、ロール紙5がロール状に巻かれたリールを回転可能に支持し、ロール紙5を搬送経路に送り出す。収納部52は、ロール紙5を巻き取るリールを回転可能に支持し、印刷が完了したロール紙5を搬送経路から巻き取る。
搬送ローラー53は、ロール紙5を走査方向と交差する搬送方向(図1に示すY軸方向)に移動させる駆動ローラーやロール紙5の移動に伴って回転する従動ローラーなどから成り、ロール紙5を供給部51から印刷部10の印刷領域(プラテン55の上面で印刷ヘッド13が走査移動する領域)を経由し、収納部52に搬送する搬送経路を構成する。
制御部30は、インターフェイス部31、CPU(Central Processing Unit)32、メモリー33、駆動制御部34などを備え、プリンター100の制御を行う。
インターフェイス部31は、画像処理装置110のプリンターインターフェイス部119に接続され、画像処理装置110とプリンター100との間でデータの送受信を行う。
CPU32は、プリンター100全体の制御を行うための演算処理装置である。
メモリー33は、CPU32が動作するプログラムを格納する領域や動作する作業領域などを確保する記憶媒体であり、RAM、EEPROMなどの記憶素子によって構成される。
CPU32は、メモリー33に格納されているプログラム、および画像処理装置110から受信した印刷データに従って、駆動制御部34を介して印刷部10、移動部20を制御する。
駆動制御部34は、CPU32の制御に基づいて、印刷部10(ヘッドユニット11、インク供給部12)、移動部20(走査部40、搬送部50)の駆動を制御する。駆動制御部34は、移動制御信号生成回路35、吐出制御信号生成回路36、「駆動波形生成手段」としての駆動信号生成回路37を備えている。
移動制御信号生成回路35は、CPU32からの指示に従って、移動部20(走査部40、搬送部50)を制御する信号を生成する回路である。
吐出制御信号生成回路36は、印刷データに基づき、CPU32からの指示に従って、インクを吐出するノズルの選択、吐出する量の選択、吐出するタイミングの制御などをするためのヘッド制御信号を生成する回路である。
駆動信号生成回路37は、アクチュエーター77(後述)を駆動する駆動信号を生成する回路である。駆動信号については後述する。
以上の構成により、制御部30は、搬送部50(供給部51、搬送ローラー53)によって印刷領域に供給されたロール紙5に対し、ガイド軸42に沿って印刷ヘッド13を支持するキャリッジ41を走査方向(X軸方向)移動させながら印刷ヘッド13からインク滴を吐出する動作と、搬送部50(搬送ローラー53)により走査方向と交差する搬送方向(+Y方向)にロール紙5を移動させる動作とを繰り返すことにより、ロール紙5に所望の画像を形成(印刷)する。
<プリンタードライバーの基本機能>
図3は、プリンタードライバーの基本機能の説明図である。
ロール紙5への印刷は、画像処理装置110からプリンター100に印刷データが送信されることにより開始される。印刷データは、プリンタードライバーによって生成される。
以下、印刷データの生成処理について、図3を参照しながら説明する。
プリンタードライバーは、アプリケーションから画像データ(例えば、テキストデータやフルカラーのイメージデータなど)を受け取り、プリンター100が解釈できる形式の印刷データに変換し、印刷データをプリンター100に出力する。アプリケーションからの画像データを印刷データに変換する際に、プリンタードライバーは、解像度変換処理、色変換処理、ハーフトーン処理、ラスタライズ処理、コマンド付加処理などを行う。
解像度変換処理は、アプリケーションから出力された画像データを、ロール紙5に印刷する際の解像度(印刷解像度)に変換する処理である。例えば、印刷解像度が720×720dpiに指定されている場合、アプリケーションから受け取ったベクター形式の画像データを720×720dpiの解像度のビットマップ形式の画像データに変換する。解像度変換処理後の画像データの各画素データは、マトリクス状に配置された画素から構成されている。各画素はRGB色空間の例えば256階調の階調値を有している。つまり、解像度変換後の画素データは、対応する画素の階調値を示すものである。
マトリクス状に配置された画素の内の所定の方向に並ぶ1列分の画素に対応する画素データを、ラスタデータと言う。なお、ラスタデータに対応する画素が並ぶ所定の方向は、画像を印刷するときの印刷ヘッド13の移動方向(走査方向)と対応している。
色変換処理は、RGBデータをCMYK色系空間のデータに変換する処理である。CMYK色とは、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)であり、CMYK色系空間の画像データは、プリンター100が有するインクの色に対応したデータである。従って、例えば、プリンター100がCMYK色系の10種類のインクを使用する場合には、プリンタードライバーは、RGBデータに基づいて、CMYK色系の10次元空間の画像データを生成する。
この色変換処理は、RGBデータの階調値とCMYK色系データの階調値とを対応づけたテーブル(色変換ルックアップテーブルLUT)に基づいて行われる。なお、色変換処理後の画素データは、CMYK色系空間により表される例えば256階調のCMYK色系データである。
ハーフトーン処理は、高階調数(256階調)のデータを、プリンター100が形成可能な階調数のデータに変換する処理である。このハーフトーン処理により、256階調を示すデータが、例えば、2階調(ドット有り、無し)を示す1ビットデータや、4階調(ドット無し、小ドット、中ドット、大ドット)を示す2ビットデータに変換される。具体的には、階調値(0〜255)とドット生成率が対応したドット生成率テーブルから、階調値に対応するドットの生成率(例えば、4階調の場合は、ドット無し、小ドット、中ドット、大ドットのそれぞれの生成率)を求め、得られた生成率において、ディザ法・誤差拡散法などを利用して、ドットが分散して形成されるように画素データが作成される。
ラスタライズ処理は、マトリクス状に並ぶ画素データ(例えば上記のように1ビットや2ビットのデータ)を、印刷時のドット形成順序に従って並べ替える処理である。ラスタライズ処理には、ハーフトーン処理後の画素データによって構成される画像データを、印刷ヘッド13(ノズル列)が走査移動しながらインク滴を吐出する各パスに割り付けるパス割り付け処理が含まれる。パス割り付けが完了すると、印刷画像を構成する各ラスタラインを形成する実際のノズルが割り付けられる。
コマンド付加処理は、ラスタライズ処理されたデータに、印刷方式に応じたコマンドデータを付加する処理である。コマンドデータとしては、例えば媒体の搬送仕様(搬送方向への移動量や速度など)に関わる搬送データなどがある。
プリンタードライバーによるこれらの処理は、CPU115の制御の元にASIC116およびDSP117(図2参照)によって行われ、生成された印刷データは、プリンターインターフェイス部119を介してプリンター100に送信される。
<ノズル列>
図4は、印刷ヘッド13の下面から見た、ノズルの配列の例を示す模式図である。
図4に示すように、印刷ヘッド13は、各色のインクを吐出するための複数のノズル74が並んで形成されたノズル列(図4に示す例は、それぞれ♯1〜♯400の400個のノズルから成るブラックインクノズル列K、シアンインクノズル列C、マゼンタインクノズル列M、イエローインクノズル列Y、グレーインクノズル列LK、ライトシアンインクノズル列LC)を備えている。
各ノズル列の複数のノズル74は、搬送方向(Y軸方向)に沿って、一定の間隔(ノズルピッチ)でそれぞれ整列して並んでいる。図4において、各ノズル列のノズル74は、下流側のノズル74ほど若い番号が付されている(♯1〜♯400)。つまり、♯1のノズル74は、♯400のノズル74よりも搬送方向の下流側に位置している。各ノズル74には、各ノズル74を駆動してインク滴を吐出させるための圧力変動誘発部72(図5参照)が設けられている。
図5は、印刷ヘッド13の要部断面図である。
印刷ヘッド13は、インクを吐出するノズル74、ノズル74に連通する「圧力室」としてのキャビティ73、キャビティ73内の圧力変動を誘発させる圧力変動誘発部72などから構成されている。また、圧力変動誘発部72は、振動板71、アクチュエーター77などから構成されている。
振動板71は、キャビティ73を構成する面の少なくとも一部を構成しており(図5に示す例では、キャビティ73の天井面を構成している。)、振動板71の変位(撓み)によりキャビティ73の容積(つまりは内部圧力)が増減する。
アクチュエーター77は、圧電薄膜77a(ピエゾ素子)、圧電薄膜77aの表裏の一方の面を覆うように設けられた電極77b、圧電薄膜77aの表裏の他方の面を覆うように設けられた電極77cなどによって構成されている。アクチュエーター77は、キャビティ73との間に振動板71を挟むように、振動板71に積層して設けられており、振動板71を撓ませる(撓み振動させる)ことができる。
ノズル74はノズルプレート75に形成されている。また、ノズルプレート75と振動板71とによって挟まれるように位置するキャビティ基板76に、キャビティ73およびこれにインク供給口83を介して連通するリザーバ78とが形成されている。リザーバ78は、インク供給路を介してインクタンク(図示省略)に連通している。
このような構成からなる圧力変動誘発部72において、電極77b,77cとの間に駆動信号を印加することにより、図5の矢印で示すように振動板71を撓み振動させることで、キャビティ73内部の圧力変動を誘発させ、キャビティ73内部のインクを振動させたり、ノズル74からインク滴を吐出させたりすることができる。
<印刷ヘッドの駆動制御>
次に、図6を参照し、印刷ヘッド13の駆動制御について説明する。図6は、印刷ヘッド13を駆動する駆動制御系統の構成の例を説明するブロック図である。
前述したように、ヘッドユニット11は、印刷ヘッド13、ヘッドドライバー14などにより構成されている。また、駆動制御部34は、吐出制御信号生成回路36および駆動信号生成回路37を備え、ヘッドドライバー14を介して、印刷ヘッド13を駆動制御する。
より具体的には、駆動制御部34は、吐出制御信号生成回路36が生成するヘッド制御信号と駆動信号生成回路37が生成する駆動信号とに基づいて、ヘッドドライバー14を介し、各ノズル74のそれぞれに対応する圧力変動誘発部72(アクチュエーター77)を選択的に駆動する。
駆動信号生成回路37が生成する駆動信号の波形には、ノズル74からインクを吐出させるように圧力変動誘発部72(アクチュエーター77)を駆動する吐出駆動波形およびノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72(アクチュエーター77)を駆動する非吐出駆動波形などがある。
吐出駆動波形は、ヘッドドライバー14が、アクチュエーター77を駆動してキャビティ73内のインクに圧力変動を生じさせることによりノズル74からインクを吐出させるための信号である。
非吐出駆動波形は、ヘッドドライバー14が、アクチュエーター77を駆動してキャビティ73内のインクに微振動(ノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動)させるための信号である。
ヘッドドライバー14は、ヘッド制御信号に基づき、吐出駆動波形と非吐出駆動波形とを選択し、また、タイミングを制御して、アクチュエーター77を駆動する。
ヘッド制御信号には、インク滴を吐出させるべきノズル74に対応したアクチュエーター77を指定する画素データに基づく信号、吐出する量に係る吐出駆動波形の波形パターンデータ、吐出駆動波形のタイミングを定める制御信号(クロック信号、ラッチ信号、チャンネル信号)などを含んでいる。
<インクの吐出駆動>
次に、駆動信号生成回路37が生成する駆動信号について説明する。
図7は、従来技術における駆動信号生成回路37が生成する駆動信号を示すタイミングチャートである。
図7において、駆動パルスPS1〜PS3は、ノズル74からインクを吐出させるように圧力変動誘発部72(アクチュエーター77)を振幅V1で駆動する吐出駆動波形を示している。また、駆動パルスMS1〜MS4は、ノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72(アクチュエーター77)を振幅V1より小さな振幅V2で駆動する非吐出駆動波形を示している。
図7において、繰り返し周期である期間T(周期T)は、ノズル74が1画素分走査方向に移動する期間に対応する。例えば、印刷解像度が720dpiの場合、期間Tは、ノズル74がロール紙5に対して1/720インチ移動するための期間に相当する。
吐出駆動波形(駆動パルスPS1〜PS3)は、インク滴を吐出するタイミングおよび1回当たりの吐出量を精度良く制御する必要があるため、台形波、つまり、時間と共にその出力値を所定の値で変化させる(つまり所定の速度で変化させる)ことができる波形で構成している。また、キャビティ73内のインクに、インクが吐出される必要充分な圧力変動を生じさせる振幅になっている。
非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)は、インクが吐出されない程度にキャビティ73内のインクに圧力変動を生じさせる波形である。従って、吐出駆動波形(駆動パルスPS1〜PS3)よりも振幅が小さい。また、必ずしも台形波である必要はなく、例えば、サイン波や矩形波であっても良い。
駆動信号生成回路37は、図7に示す4種類の駆動信号を生成し、ヘッド制御信号と同期させて、ヘッドドライバー14に送る。
4種類の駆動信号とは、ドットを形成しない時(2ビットの画素データ(ドット階調値)が[00]の場合)の駆動信号0、小ドットの形成時(ドット階調値が[01]の場合)の駆動信号1、中ドットの形成時(ドット階調値が[10]の場合)の駆動信号2、大ドットの形成時(ドット階調値が[11]の場合)の駆動信号3である。
ドットを形成しない駆動信号0は、期間Tに亘って、吐出駆動波形が含まれない信号であり、期間T1に駆動パルスMS1、期間T2に駆動パルスMS2、期間T3に駆動パルスMS3、期間T4に駆動パルスMS4を発生させる信号である。
小ドットの形成時の駆動信号1は、期間T1に駆動パルスPS1を発生し、期間T2に駆動パルスMS2、期間T3に駆動パルスMS3、期間T4に駆動パルスMS4を発生させる信号である。
中ドットの形成時の駆動信号2は、期間T1に駆動パルスPS1、期間T2に駆動パルスPS2を発生し、期間T3に駆動パルスMS3、期間T4に駆動パルスMS4を発生させる信号である。
大ドットの形成時の駆動信号3は、期間T1に駆動パルスPS1、期間T2に駆動パルスPS2、期間T3に駆動パルスPS3を発生し、期間T4に駆動パルスMS4を発生させる信号である。
なお、期間T1〜期間T4の長さは、図7に示すようにそれぞれ同じ長さであり、期間Tの4分の1の長さである。
ヘッドドライバー14は、ヘッド制御信号に基づき、つまり画素データに基づき、駆動信号0〜3の中から該当する駆動信号を選択し、また、タイミングを制御して、該当するアクチュエーター77を選択して駆動する。その結果、画素データに基づく位置に、画素データに基づくインク滴が吐出され、印刷が行われる。
<インクの微振動駆動>
ところで、キャビティ73内部のインクは、静止状態が継続すると、その粘度が変化して、インクの吐出特性が変化してしまう場合がある。例えば、溶媒に水や揮発性の溶剤を用いたインクの場合には、ノズル74先端の空気に触れる部分(メニスカス領域)のインクは、溶媒の揮発により、その粘度が上昇する場合がある。また、インクにチキソ性液体を用いた場合においては、攪拌状態と静止状態では見かけ上の粘度が異なり、静止状態が継続すると、その粘度が上昇する。そこで、プリンター100は、安定してインクの吐出が行われるようにするために、吐出が行われない期間において常時、非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)によって、インクが吐出されない程度にキャビティ73内のインクに圧力変動を生じさせるようにしている。具体的には、非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)によって、ノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させることで、ノズル74先端におけるインクの増粘や固化を抑制し、また、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクに振動を伝播させることで、インクがチキソ性液体の場合であってもその粘度の上昇を抑制している。
ここまで説明した基本構成のプリンター100では、非吐出期間がより長期化することによって吐出不良に至る場合や、その場合において、それを容易に解消することができなくなる場合があるという課題があった。
具体的には、例えば、ノズル74の先端部において溶媒の揮発により、その粘度が上昇してノズル74の詰まりに至るような不具合に対しては、上述したように、キャビティ73内部のインクに微振動を付与することにより、ノズル74の先端部においてメニスカスが振動し、インクが攪拌され、メニスカス領域のインクが固化してしまうことを抑制できるようにしていた。しかしながら、インクを微振動させる周波数や振幅によっては、インク吐出が行われない状況が長く続くと、メニスカスの近傍で増粘したインクがノズルに連通するキャビティ73に継続的に拡散してしまい、その結果、キャビティ73の全体に亘ってインクが増粘してインク吐出不良に至ってしまうという場合があった。
また、インクを構成する溶質に沈降成分が含まれる場合、非吐出期間がより長期化した場合において、非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)によってもその沈降が進み、キャビティ73の全体に亘ってインクの粘度むらが生じ、吐出不良に至ってしまう場合があった。
これらの状態を解消するためには、キャビティ73に収容されたインクを全て排出する必要があり、復帰するまでに時間を要したり、復帰のために消費(廃棄)されるインク量が増えてしまったりするという課題があった。
そこで、本実施形態のプリンター100では、駆動信号生成回路37が生成する非吐出駆動波形が、ノズル74からインクを吐出させる方向に沿う方向にノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、更に、第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形としている。
以下に具体的に説明する。
図8は、第1の周波数の波形および第2の周波数の波形を説明するためのタイミングチャートである。
図8に示す波形W1は、期間T1〜T2における上述した駆動信号0の波形であり、これは、第1の周波数の非吐出駆動波形を示している。つまり、駆動パルスMS1〜MS4は、ノズル74からインクを吐出させる方向に沿う方向にノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させる波形を構成している。
なお、第1の周波数は、第1の周波数をf1としたとき、f1=4/Tである。
また、波形W2は、この第1の周波数の波形(駆動信号0の波形)に重畳させる第2の周波数の波形である。
第2の周波数は、第1の周波数より高い周波数である、つまり、波形W2は、ノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させる波形W1(駆動信号0の波形)より高い周波数の波形である。例えば、第1の周波数が10kHzであるのに対して、第2の周波数は、100kHzである。第2の周波数は、サイン波や矩形波であるが、台形波であっても良い。また、第2の周波数の波形(波形W2)の振幅V3は、第1の周波数の非吐出駆動波形(波形W1)の振幅V2より小さい。波形W2の振幅V3が大きくなると、ノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動に留まらず、インクが吐出してしまう場合があるからである。
図8に示す波形W3は、波形W1に波形W2を重畳させた波形である。ここで、第2の周波数の波形(非吐出駆動波形)の振動の振幅V3は、第1の周波数の波形(非吐出駆動波形)の振動の振幅V2より小さくなっている。
駆動信号生成回路37は2つの波形を重畳する重畳回路を有し、波形W1に波形W2を重畳させた波形W3を出力し、ヘッドドライバー14に送る。
上述した従来技術における駆動信号生成回路37では、図7に示すように、4種類の駆動信号を生成し、ヘッド制御信号と同期させて、ヘッドドライバー14に送ると説明したが、本実施形態の駆動信号生成回路37では、駆動信号0と同様に、駆動信号0〜3が有する非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)についても波形W2を重畳させた波形W3を出力し、ヘッドドライバーに送る。つまり、第1の周波数の波形とは、上述した非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)である。
(実施例1)
図9は、本実施形態における実施例1の駆動信号(駆動信号0〜3)の例を示すタイミングチャートである。また、図10は、実施例1に係る駆動信号1(波形W4)の例を示すタイミングチャートである。
本実施形態における実施例1としての駆動信号は、従来技術における駆動信号0〜3(図7参照)において、非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)の部分(図9に太線で示す部分)にのみ波形W2を重畳させている。
例えば、図10に示す実施例1の駆動信号(波形W4)は、従来技術における駆動信号1(図7参照)の駆動パルスMS2〜4の非吐出駆動波形に波形W2を重畳させた様子を示す波形であり、その内の期間T1〜T2を示している。波形W4は、非吐出駆動波形の駆動パルスMS2以降にのみ波形W2を重畳させた波形であり、吐出駆動波形(駆動パルスPS1)には、波形W2を重畳させていない。
図9に示すように、他の駆動信号(駆動信号0,2,3)に対しても同様で、非吐出駆動波形の駆動パルスMS1〜4の内、それぞれの駆動波形が有する非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜4)に波形W2を重畳させている。
実施例1の駆動波形は、駆動信号生成回路37において、波形W2を重畳させた非吐出駆動波形(駆動パルスMS1〜MS4)と、吐出駆動波形(駆動パルスPS1〜PS3)とを、選択的に組み合わせて出力することにより得られる。
(実施例2)
図11は、本実施形態における実施例2の駆動信号(駆動信号0〜3)の例を示すタイミングチャートである。また、図12は、実施例2に係る駆動信号1(波形W5)の例を示すタイミングチャートである。
本実施形態における実施例2としての駆動信号は、従来技術における駆動信号0〜3(図7参照)の全てに波形W2を重畳させている。つまり、駆動信号生成回路37が生成する非吐出駆動波形が第2の周波数の波形を重畳させた波形であり、また、吐出駆動波形も、第2の周波数の波形が重畳された波形である。
例えば、図12に示す実施例2の駆動信号(波形W5)は、従来技術における駆動信号1(図7参照)の全体に波形W2を重畳させた様子を示す波形であり、その内の期間T1〜T2を示している。
図11に示すように、他の駆動信号(駆動信号0,2,3)に対しても同様で、駆動信号0〜3(図7参照)の全体に波形W2を重畳させている。
実施例2の駆動信号は、駆動信号生成回路37において、駆動信号0〜3の全体に波形W2を重畳させて出力することにより得られる。
なお、実施例2においては、第2の周波数が、吐出駆動波形の周波数の自然数倍であることが好ましい。なぜならば、吐出駆動波形(駆動パルスPS1〜PS3)にも第2の周波数の波形(波形W2)を重畳させているため、第2の周波数が、吐出駆動波形の周波数の自然数倍であることにより、吐出駆動波形を生成する場合のタイミング制御(波形の立ち上がり、立下りの波形制御およびその発生タイミング制御)がより容易となり、より再現性高く吐出駆動波形を生成することができるからである。その結果、より高い精度でインクの吐出制御を行うことができる。
なお、吐出駆動波形の周波数は、第1の周波数と同じ周波数(f1=4/T)である。
(実施例3)
本実施形態における実施例3としての駆動信号は、上述した実施例1、実施例2の駆動信号生成回路37が出力する駆動信号において、メニスカスを振動させる第1の周波数の波形に重畳させる第2の周波数の波形が、メニスカスの表面を面内振動させる波形であることを特徴としている。
ここで、面内振動とは、図13に概念的に示すように、メニスカス表面に振動波が形成される振動を言う。これに対し、図14は、メニスカス表面の振動を概念的に示す図である。メニスカスを面内振動させる第2の周波数の波形の振幅V3(図10参照)は、第1の周波数の波形の振幅V2より極小さく、インクを吐出させることがない信号であり、また、その周波数は、第1の周波数の波形の周波数より高く、超音波帯以上の高周波振動である。
以上述べたように、本実施形態による液体吐出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
ノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72を駆動する非吐出駆動波形が、ノズル74からインクを吐出させる方向に沿う方向にメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形である。つまり、この非吐出駆動波形によって圧力変動誘発部72を駆動することにより、ノズル74からインクが吐出しない程度にメニスカスを振動させ、また、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクに対し、第1の周波数および第1の周波数より高い第2の周波数の波形の振動を伝播させることができる。その結果、メニスカス近傍のインクが増粘しノズル74に固着することを抑制することができると共に、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクをより効果的に攪拌することができる。すなわち、例えば、インクに沈降成分が含まれる場合であっても、より効果的な撹拌によって沈降が抑制されることにより、沈降に起因するインクの吐出不良の発生を抑制することができる。また、キャビティ73からインクを排出することによってインクの吐出不良を解消する(復帰させる)頻度が減るため、復帰のために消費(廃棄)されるインク量を減少させることができる。また、不具合を復帰させる頻度が減少するため、生産性を向上させることができる。特に、印刷ヘッド13がラインヘッドタイプのプリンター100においては、キャビティ73からインクを排出するフラッシングを行う際には、ラインヘッドもしくはフラッシングしたインクを受ける部材を動かす必要があり、生産性が落ちてしまう。これに対して、フラッシングを行う回数を減らせるので、生産性を向上させることができる。
また、第2の周波数の波形(非吐出駆動波形(メニスカスを振動させる周波数より高い周波数の波形))の振動の振幅は、第1の周波数の波形(非吐出駆動波形(メニスカスを振動させる波形))の振動の振幅より小さい。つまり、第2の周波数の波形の振動を、メニスカスを振動させる波形の振幅より小さく、且つ、周波数を高くすることで、インクが吐出されることが抑制されると共に、メニスカスの振動に影響されることなく、第2の周波数の波形の振動をインク中に伝播させることができる。
また、本実施形態の実施例2によれば、吐出駆動波形も第2の周波数の波形が重畳された波形とすることで、インク吐出時においても第2の周波数の波形の効果により、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクを攪拌すること(第2の周波数の波形による随時撹拌)ができる。
また、本実施形態の実施例2において、特に、第2の周波数を吐出駆動波形の周波数の自然数倍とすることで、吐出駆動波形を生成するタイミング制御がより容易となり、より再現性高く吐出駆動波形を生成することができる。その結果、より高い精度でインクの吐出制御を行うことができる。
また、本実施形態の実施例3によれば、ノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72を駆動する非吐出駆動波形が、ノズル74からインクを吐出させる方向に沿う方向にメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、メニスカスの表面を面内振動させる第2の周波数の波形を重畳させた波形である。つまり、この非吐出駆動波形によって圧力変動誘発部72を駆動することにより、メニスカスの表面を面内振動させながら、ノズル74からインクが吐出しない程度にメニスカスを振動させることができる。ここで、第2の周波数が、メニスカスの表面を面内振動させるほどに高い周波数であるため(すなわち、第2の周波数の波形がより大きなエネルギーを有するため)キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクをより効果的に攪拌させることができる。また、振動するメニスカスの表面を面内振動させることにより、メニスカス近傍のインクの振動が、ノズル74先端領域の空気に触れる界面近傍の局所的な範囲において行われるため、例えば、インクに含まれる揮発成分の揮発によりメニスカスにおいてインクが増粘した場合であっても、増粘する範囲がメニスカス近傍の範囲に留められる。つまり、インクの増粘による固着が抑制されると共に、増粘したインクをメニスカスの近傍に留め置くことができる。その結果、増粘したインクによって所定の吐出が行われない吐出不良に至った場合であっても、メニスカスの近傍に留め置かれ増粘したインクを排出するだけで良いため、より容易に吐出不良の状態を解消(復帰)することができる。また、復帰のために消費(廃棄)されるインク量をより少量に抑えることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。
(変形例1)
図15は、変形例1に係る駆動信号(波形W5a)の例を示すタイミングチャートである。
実施形態1の実施例2では、図12に示すように、駆動信号は、駆動信号生成回路37において、駆動信号0〜3の全体に波形W2を重畳させて出力することにより得られると説明した。この場合に、吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅は、非吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅と同じくV3であるが、吐出駆動波形の第2の周波数に基づく振動の振幅が、非吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅より小さくなるようにしても良い。つまり図15に示すように、吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅V2と、非吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅V3において、V2<V3であっても良い。
本変形例によれば、吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅V2が、非吐出駆動波形の第2の周波数の波形に基づく振動の振幅V3より小さいため、インク吐出時においても第2の周波数の波形の効果により、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクを攪拌することができる中で、インクの吐出制御に与える第2の周波数の波形に基づく振動の影響を抑えることができる。
(変形例2)
図16は、変形例2に係る駆動信号(駆動信号0〜3)の例を示すタイミングチャートである。また、図17は、変形例2に係る駆動信号1(波形W5b)の例を示すタイミングチャートである。図17は、波形W5bの期間T1〜T2を示している。
上述した実施形態では、駆動信号生成回路37が生成する非吐出駆動波形が、ノズル74からインクを吐出させる方向に沿う方向にノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、更に、第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形としているとして説明したが、変形例2では、駆動信号生成回路37が生成する吐出駆動波形に、非吐出駆動波形を重畳させている。
ここで、吐出駆動波形に重畳させる非吐出駆動波形とは、実施形態1における第2の周波数の波形(波形W2)である。また、本変形例では、ノズル74に形成されたインクのメニスカスを振動させる波形W1は使用していない。つまり、ノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72(アクチュエーター77)を駆動する非吐出駆動波形は、実施形態1における第2の周波数の波形(波形W2)である。
本変形例によれば、ノズル74からインクを吐出させるように圧力変動誘発部72を駆動する吐出駆動波形の全体に、非吐出駆動波形が重畳されているため、圧力変動誘発部72に吐出駆動波形を印加するだけで、インクの吐出期間および非吐出期間において、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクに対して、非吐出駆動波形に基づいた振動を伝播させることができる。その結果、インクの非吐出期間においてメニスカス近傍のインクが増粘しノズル74に固着することを抑制することができると共に、インクの吐出期間においても非吐出駆動波形の効果により、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクを攪拌することができる。また、圧力変動誘発部72に吐出駆動波形を印加するだけで良いため、圧力変動誘発部72に対する駆動制御をより簡単にすることができる。
また、本変形例において、吐出駆動波形の全体に重畳する非吐出駆動波形が、ノズル74に形成されたインクのメニスカスの表面を面内振動させる波形であることが好ましい。つまり、ノズル74からインクを吐出させるように圧力変動誘発部72を駆動する吐出駆動波形に、ノズル74に形成されたインクのメニスカスの表面を面内振動させる非吐出駆動波形が重畳されるため、圧力変動誘発部72に吐出駆動波形を印加するだけで、インクの吐出期間および非吐出期間において、キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクに対して、非吐出駆動波形に基づいた振動を伝播させることができ、またノズル74に形成されるメニスカスに対してその表面を面内振動させることができる。ここで、非吐出駆動波形が、メニスカスの表面を面内振動させるほどに高い周波数であるため(すなわち、非吐出駆動波形がより大きなエネルギーを有するため)キャビティ73(およびキャビティ73からノズル74先端までの領域)に収容されるインクをより効果的に攪拌させることができる。また、振動するメニスカスの表面を面内振動させることにより、メニスカス近傍のインクの振動が、ノズル74先端領域の空気に触れる界面近傍の局所的な範囲において行われるため、例えば、インクに含まれる揮発成分の揮発によりメニスカスにおいてインクが増粘した場合であっても、増粘する範囲がメニスカス近傍の範囲に留められる。つまり、インクの増粘による固着が抑制されると共に、増粘したインクをメニスカスの近傍に留め置くことができる。その結果、増粘したインクによって所定の吐出が行われない吐出不良に至った場合であっても、メニスカスの近傍に留め置かれ増粘したインクを排出するだけで良いため、より容易に吐出不良の状態を解消(復帰)することができる。また、復帰のために消費(廃棄)されるインク量をより少量に抑えることができる。
なお、上記の説明の中で、第1の周波数の波形に、更に、第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させるとして説明した部分においては、必ずしも、予め第1の周波数の波形と第2の周波数の波形を生成しておき、第1の周波数の波形に第2の周波数の波形を重畳させるという方法に限定するものではない。すなわち、第1の周波数の波形を生成する段階で、第1の周波数の波形に第2の周波数の波形成分が含まれる場合に、その第2の周波数の波形成分を残す方法であっても良い。
具体的には、例えば、第1の周波数の波形に残留する第2の周波数のリップルを残す方法であっても良い。より具体的には、例えば、PDM(Pulse Density Modulation)方式やPWM(Pulse Width Modulation)方式を用いてデジタルアンプを介して第1の周波数の波形を生成する場合において、第1の周波数より高い周波数の基本パルスによる残留リップル成分がある場合に、そのリップルを残すことにより、第2の周波数の波形成分を合わせ持った駆動信号を生成する方法であっても良い。
このような方法であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
ところで、上述した実施形態の実施例や変形例のように、駆動信号生成回路37が生成する駆動信号には、様々なタイプを組み合わせることができる。そこで、プリンター100が備えるノズル74の使用状態やインクの仕様など(例えば、インクを吐出させない時間、環境の温度、インクの粘度、インクの組成、など)に応じて、ノズル74からインクを吐出させない程度に圧力変動誘発部72を駆動する非吐出駆動波形を(つまりはインクの増粘や粘度むらの抑制に係わる振動(撹拌)モードを)変更する利用方法が考えられる。例えば、予め、振動(撹拌)モードとしていくつか設定しておき、その中から状況に応じて選択する、あるいは選択される方法などであっても良い。
予め設定しておく振動(撹拌)モードとしては、例えば、強、中、弱の3つのモードを準備する。
強のモードは、例えば、実施形態1における実施例2に実施例3を組み合わせたモードである。
中のモードは、例えば、実施形態1における実施例1のモードである。
弱のモードは、例えば、従来技術によるモードである。
また、モードに応じ、重畳させる第2の周波数の波形の振幅V3を変更可能としても良い。例えば、必要最小限の強度に留めることで、省電力化することができる。
1…印刷システム、5…ロール紙、10…印刷部、11…ヘッドユニット、12…インク供給部、13…印刷ヘッド、14…ヘッドドライバー、20…移動部、30…制御部、31…インターフェイス部、32…CPU、33…メモリー、34…駆動制御部、35…移動制御信号生成回路、36…吐出制御信号生成回路、37…駆動信号生成回路、40…走査部、41…キャリッジ、42…ガイド軸、50…搬送部、51…供給部、52…収納部、53…搬送ローラー、55…プラテン、71…振動板、72…圧力変動誘発部、73…キャビティ、74…ノズル、75…ノズルプレート、76…キャビティ基板、77…アクチュエーター、77a…圧電薄膜、77b,77c…電極、78…リザーバ、83…インク供給口、100…プリンター、110…画像処理装置、111…プリンター制御部、112…入力部、113…表示部、114…記憶部、115…CPU、116…ASIC、117…DSP、118…メモリー、119…プリンターインターフェイス部。

Claims (8)

  1. 液体を吐出するノズル、前記ノズルに連通する圧力室、前記圧力室内の圧力変動を誘発させる圧力変動誘発部を有する液体吐出ヘッドと、
    前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記圧力変動誘発部を駆動する吐出駆動波形および前記ノズルから前記液体を吐出させない程度に前記圧力変動誘発部を駆動する非吐出駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、を備え、
    前記非吐出駆動波形が、前記ノズルから前記液体を吐出させる方向に沿う方向に前記ノズルに形成された前記液体のメニスカスを振動させる第1の周波数の波形に、前記第1の周波数より高い第2の周波数の波形を重畳させた波形であることを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記第2の周波数の波形は、前記メニスカスの表面を面内振動させる波形であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記第2の周波数の波形の振幅は、前記第1の周波数の波形の振幅より小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記吐出駆動波形は、前記第2の周波数の波形が重畳された波形であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
  5. 前記第2の周波数は、前記吐出駆動波形の周波数の自然数倍であることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。
  6. 前記吐出駆動波形の前記第2の周波数の波形に基づく振動の振幅は、前記非吐出駆動波形の前記第2の周波数の波形に基づく振動の振幅より小さいことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の液体吐出装置。
  7. 液体を吐出するノズル、前記ノズルに連通する圧力室、前記圧力室内の圧力変動を誘発させる圧力変動誘発部を有する液体吐出ヘッドと、
    前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記圧力変動誘発部を駆動する吐出駆動波形および前記ノズルから前記液体を吐出させない程度に前記圧力変動誘発部を駆動する非吐出駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、を備え、
    前記吐出駆動波形は、前記非吐出駆動波形を重畳させた波形であることを特徴とする液体吐出装置。
  8. 前記非吐出駆動波形は、前記ノズルに形成された前記液体のメニスカスの表面を面内振動させる波形であることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115447285A (zh) * 2021-06-09 2022-12-09 松下知识产权经营株式会社 墨液喷出装置

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