JP4683295B2 - Liquid discharge head, liquid discharge apparatus, and liquid discharge method - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出方法に係り、特にノズルから微小サイズの液滴を吐出させる液滴吐出技術に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge apparatus, and a liquid discharge method, and more particularly, to a droplet discharge technique that discharges a droplet of a minute size from a nozzle.
近年、デジタルスチルカメラにより撮影された画像などを印刷記録する記録装置としてインクジェット記録装置(インクジェットプリンター)が普及している。インクジェット記録装置はヘッドに複数のノズルを備え、このノズルから記録媒体にインク液滴を吐出して記録媒体上に所望の画像が記録される。このようなインクジェット記録装置ではノズルから吐出させるインク液滴を微小化し、微小サイズのインク液滴によって形成される微小サイズのドットを高密度に配置することで記録画像の画質向上が実現されている。このような微小サイズのインク液滴によるドットを高密度に配置するために、インク液滴を吐出するノズルのサイズを微小化するとともに、インクジェットヘッド内においてノズルを高密度に配置することがなされている。 In recent years, inkjet recording apparatuses (inkjet printers) have become widespread as recording apparatuses that print and record images taken by digital still cameras. An ink jet recording apparatus includes a plurality of nozzles in a head, and ink droplets are ejected from the nozzles onto a recording medium to record a desired image on the recording medium. In such an ink jet recording apparatus, the ink droplets ejected from the nozzles are miniaturized, and minute size dots formed by the minute size ink droplets are arranged at high density, thereby improving the image quality of the recorded image. . In order to arrange the dots of such small-sized ink droplets at high density, the size of the nozzles for discharging the ink droplets is miniaturized and the nozzles are arranged at high density in the inkjet head. Yes.
また、一般的なインクジェット記録装置では、ノズルと連通する圧力室内部のインクを圧力発生素子で加圧してノズルから外部にインク液柱が形成され、このインク液柱は力の相互作用を利用して分断されインク液滴が形成される。このようにして形成されたインク液滴の体積が数plから10pl(サテライトを含む)程度となるインク液滴の形成技術が実現されている。 Further, in a general ink jet recording apparatus, ink in a pressure chamber communicating with a nozzle is pressurized with a pressure generating element to form an ink liquid column from the nozzle to the outside, and this ink liquid column utilizes the interaction of force. In this way, ink droplets are formed. An ink droplet forming technique is realized in which the volume of ink droplets formed in this way is about several pl to 10 pl (including satellites).
特許文献1に記載された発明は、圧力室内のインクを加熱することで圧力室内にバブルを発生させてインク液滴を吐出するサーマル方式において、オリフィスプレートを変形させて圧力室を変形させることでノズルから吐出させるインク液滴の大きさを変化させて、グレー諧調の記録を実現している。具体的には、インク吐出口の形成面に設けた圧電体をヒータ(吐出力発生源)と同期させて駆動することで圧力室の体積を直接的に変化させて、インク液滴の大きさを数十plから百数十plの範囲で変化させている。
しかしながら、更なる画質向上や諧調変調を行うためには更にインク液滴サイズを小さくする必要があり、1pl未満のインク液滴体積(但し、メイン液滴のみでサテライトを含まない)を実現することが必要である。また、吐出後にインク液滴の加速などを行わずにインク液滴を記録媒体に着弾させるには、ある程度の大きさの速度でインク液滴を吐出する、即ち、ある程度の大きさの速度を持った液柱を分断する必要があり、分断されるまでの液柱の形状は経時的に細く長く変化するので、液柱の分断タイミングが遅れるとサテライトの発生が懸念される。サテライトがインクジェットヘッドの吐出面に付着すると吐出異常の原因となり、また、サテライトが記録媒体に付着すると画質の低下を招いてしまう。 However, in order to further improve image quality and gradation modulation, it is necessary to further reduce the ink droplet size, and to realize an ink droplet volume of less than 1 pl (however, only main droplets do not include satellites). is required. In addition, in order to land an ink droplet on a recording medium without accelerating the ink droplet after ejection, the ink droplet is ejected at a certain speed, that is, at a certain speed. It is necessary to divide the liquid column, and the shape of the liquid column until it is divided is thin and long with time. Therefore, if the liquid column division timing is delayed, there is a concern about the generation of satellites. If the satellite adheres to the ejection surface of the ink jet head, it causes a discharge abnormality, and if the satellite adheres to the recording medium, the image quality deteriorates.
1pl未満の微小体積を有する液滴(微小液滴)を吐出後の加速なしに媒体に着弾させて画像記録を行うには、ノズルから外部へ細く長く形成された液柱をノズル外部に出た後の早いタイミングで分断してインク液滴を形成する必要がある。また、画質向上のために高粘度液を用いる場合には、形成される液柱は粘度の影響でより細くより長く形成されるのでより分断しにくくなる傾向にある。このように細く長く形成された液柱を早いタイミングで分断することは非常に困難である。 In order to perform image recording by causing a droplet (micro droplet) having a minute volume of less than 1 pl to land on a medium without acceleration after ejection, a liquid column formed thin and long from the nozzle to the outside is exposed to the outside of the nozzle. It is necessary to divide at an early timing later to form ink droplets. Further, when a high viscosity liquid is used to improve the image quality, the liquid column to be formed tends to be more difficult to break because it is formed thinner and longer due to the effect of viscosity. It is very difficult to divide such a thin and long liquid column at an early timing.
特許文献1に記載された発明では、数十plから百数十plの液滴サイズを実現しているが、1pl未満の体積を持つ更に微小サイズの液滴についての記載はなく、また、特許文献1に記載された技術ではメイン液滴のみでサテライトを含まない1pl未満の液滴サイズを持つインク液滴を実現することは困難であると考えられる。 In the invention described in Patent Document 1, a droplet size of several tens of pl to one hundred and several tens of pl is realized, but there is no description of a droplet of a further minute size having a volume of less than 1 pl, In the technique described in Document 1, it is considered difficult to realize an ink droplet having a droplet size of less than 1 pl that includes only main droplets and does not include satellites.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サテライトを含まないメイン液滴が1pl未満の体積を持つ微小液滴を形成することが可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a liquid discharge head, a liquid discharge apparatus, and a liquid discharge method capable of forming a fine liquid droplet in which a main liquid droplet that does not contain satellites has a volume of less than 1 pl. The purpose is to provide.
前記目的を達成するために本発明に係る液体吐出ヘッドは、ノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、3つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、を備え、前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記アクチュエータの変形によって分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge head according to the present invention includes a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle, a pressure generating element that pressurizes the liquid in the pressure chamber, and three or more actuators having the same shape. And an opening corresponding to the center of the nozzle opening between the actuators and a slit-like gap from the opening toward the periphery, and disposed on the liquid discharge side of the nozzle so as to cover the nozzle opening. An actuator block, and the liquid that has been pressurized by the pressure generating element and discharged from the opening is divided by deformation of the actuator to form a droplet having a predetermined volume.
本発明によれば、圧力発生素子の加圧によってノズルから出された柱状の液体(液柱)が細く長く形成される前の早いタイミングで分断されるので、1pl未満の微小体積を持つ液滴を形成可能である。 According to the present invention, since the columnar liquid (liquid column) ejected from the nozzle by the pressurization of the pressure generating element is divided at an early timing before being formed thin and long, a droplet having a minute volume of less than 1 pl Can be formed.
液体吐出ヘッドは、被吐出媒体の搬送方向に略直交する方向の全域にわたってノズルが配置されているフルライン型のヘッドでもよいし、印字ヘッドを吐出媒体搬送方向に略直交する方向に移動しながら液体を吐出させるシャトルスキャン型印字ヘッドでもよい。 The liquid discharge head may be a full-line head in which nozzles are arranged over the entire region in a direction substantially perpendicular to the conveyance direction of the discharge medium, or while moving the print head in a direction substantially orthogonal to the discharge medium conveyance direction. A shuttle scan type print head for discharging liquid may also be used.
被吐出媒体には、液体吐出ヘッドによって吐出される液体を受ける媒体であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フイルム、布、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。 The medium to be ejected is a medium that receives the liquid ejected by the liquid ejection head, and is not limited to a continuous sheet, a cut sheet, a seal sheet, a resin sheet such as an OHP sheet, a film, a cloth, or any other material or shape. Includes media.
圧力発生素子には、PZTやPVDFなどの圧電素子(圧電アクチュエータ)が好適に用いられる。 A piezoelectric element (piezoelectric actuator) such as PZT or PVDF is preferably used as the pressure generating element.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記アクチュエータの変形部分と前記ノズルとの間に空間部を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the liquid ejection head according to the first aspect, wherein a space is provided between the deformed portion of the actuator and the nozzle.
請求項2に記載の発明によれば、アクチュエータの変形部分とノズルとの間に空間部を設けることでアクチュエータの変形部分の変形が拘束されない。 According to the second aspect of the present invention, the deformation of the deformed portion of the actuator is not constrained by providing the space between the deformed portion of the actuator and the nozzle.
ノズルが形成されるノズル形成面とアクチュエータとの間に薄板状部材を備え、該薄板状部材のノズルに対応する位置に開口を設けることで該空間部を形成する態様がある。この空間部の幅(最小幅)は、ノズルの半径を超えノズルの直径の2倍未満とする態様が好ましい。 There is a mode in which a thin plate member is provided between the nozzle forming surface on which the nozzle is formed and the actuator, and the space portion is formed by providing an opening at a position corresponding to the nozzle of the thin plate member. It is preferable that the width (minimum width) of the space portion is greater than the nozzle radius and less than twice the nozzle diameter.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズルの液体吐出側面及び前記アクチュエータの接液部分に撥液膜を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the liquid discharge head according to the first or second aspect, wherein a liquid repellent film is provided on a liquid discharge side surface of the nozzle and a liquid contact portion of the actuator. .
請求項3に記載の発明によれば、ノズル形成面及びアクチュエータの接液部分に撥液膜を形成することで、液体の分断を容易にするとともに該接液面をメンテナンスフリーにすることができる。 According to the third aspect of the present invention, by forming the liquid repellent film on the nozzle forming surface and the liquid contact portion of the actuator, the liquid can be easily divided and the liquid contact surface can be made maintenance-free. .
請求項4に記載の発明は、請求項1、2又は3記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記アクチュエータは、圧電式バイモルフアクチュエータを含むことを特徴とする。 A fourth aspect of the invention relates to an aspect of the liquid discharge head according to the first, second, or third aspect, wherein the actuator includes a piezoelectric bimorph actuator.
圧電式バイモルフアクチュエータは簡易な構造で制御性がよく、また、そのサイズに対して比較的大きな力を得ることができる。 The piezoelectric bimorph actuator has a simple structure and good controllability, and can obtain a relatively large force with respect to its size.
また、上記目的を達成するために請求項5に記載の発明に係る液体吐出装置は、ノズルと、前記ノズルと連通し、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、3つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を備え、前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記駆動信号供給手段から供給される駆動信号によって前記アクチュエータを変形させて分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid ejecting apparatus according to the invention described in claim 5 includes a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle and containing a liquid ejected from the nozzle, and a liquid in the pressure chamber. A pressure generating element that pressurizes the pressure sensor and three or more actuators having the same shape, each having an opening corresponding to the center of the nozzle opening and a slit-shaped gap from the opening toward the periphery, between the actuators, An actuator block disposed on the liquid ejection side of the nozzle so as to cover the nozzle opening, and a drive signal supply means for supplying a drive signal to the actuator, and is pressurized by the pressure generating element from the opening. The discharged liquid is deformed and divided by the drive signal supplied from the drive signal supply means to form a droplet having a predetermined volume. Characterized in that it.
駆動信号供給手段は、駆動信号の波形を生成する波形生成部と、所定の電圧に変換する電圧変換部と、所定の電圧に変換された駆動信号を出力する出力部と、を備える態様がある。 There is an aspect in which the drive signal supply unit includes a waveform generation unit that generates a waveform of the drive signal, a voltage conversion unit that converts the drive signal into a predetermined voltage, and an output unit that outputs the drive signal converted into the predetermined voltage. .
圧力発生素子に駆動信号(制御信号)を供給する加圧駆動信号供給手段を供え、アクチュエータブロックに供給される駆動信号と、圧力発生素子に供給される駆動信号と、を関連させて制御する制御手段を備える態様がある。 Control that provides pressure drive signal supply means for supplying a drive signal (control signal) to the pressure generating element and controls the drive signal supplied to the actuator block and the drive signal supplied to the pressure generating element in association with each other. There exists an aspect provided with a means.
請求項6に記載の発明は、請求項5記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータは、前記駆動信号供給手段から供給される共通の駆動信号によって略同時駆動されることを特徴とする。 A sixth aspect of the invention relates to an aspect of the liquid ejection apparatus according to the fifth aspect, wherein all the actuators of the actuator block are substantially simultaneously driven by a common drive signal supplied from the drive signal supply means. It is characterized by that.
請求項6に記載の発明によれば、アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータを共通駆動信号により略同時駆動することで、すべてのアクチュエータの変形量が略同一となり、アクチュエータにより分断されて形成されたインク液滴の飛翔方向に曲がりが生じない。また、共通駆動信号を用いる態様では、駆動信号供給手段の制御負荷の低減化が見込まれる。 According to the sixth aspect of the present invention, all the actuators of the actuator block are driven substantially simultaneously by the common drive signal, so that the deformation amounts of all the actuators become substantially the same, and the ink liquid formed by being divided by the actuators. No bending occurs in the direction of drop flight. Moreover, in the aspect using a common drive signal, reduction of the control load of a drive signal supply means is anticipated.
アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータを共通駆動信号で駆動する態様には、すべてのアクチュエータに供給される駆動信号を伝送する駆動信号伝送部材を共通化する態様がある。 In an aspect in which all actuators of the actuator block are driven with a common drive signal, there is an aspect in which a drive signal transmission member that transmits a drive signal supplied to all the actuators is made common.
請求項7に記載の発明は、請求項5記載の液体吐出装置一態様に係り、前記アクチュエータブロックの少なくとも1つのアクチュエータは、前記駆動信号供給手段から供給される個別の駆動信号により駆動されることを特徴とする。 A seventh aspect of the invention relates to an aspect of the liquid ejection apparatus according to the fifth aspect, wherein at least one actuator of the actuator block is driven by an individual drive signal supplied from the drive signal supply means. It is characterized by.
請求項7に記載の発明によれば、アクチュエータブロックのアクチュエータを個別駆動可能に構成すると、液滴の飛翔方向の偏向制御や液滴の体積制御が可能になる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the actuators of the actuator block are configured to be individually driven, deflection control in the droplet flying direction and droplet volume control are possible.
また、本発明は前記目的を達成する方法発明を提供する。即ち、請求項8に記載の発明に係る液体吐出方法は、ノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、を備えた液体吐出ヘッドの液体吐出方法であって、前記圧力室内の液体を加圧する加圧工程と、3つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックの前記開口部から外部に出された液体を、前記アクチュエータを変形させて分断して所望の体積の液滴を形成する液滴形成工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention also provides a method invention for achieving the above object. That is, a liquid discharge method according to an eighth aspect of the present invention is a liquid discharge method of a liquid discharge head including a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating element that pressurizes the liquid in the pressure chamber. In the method, a pressurizing step of pressurizing a liquid in the pressure chamber, and three or more identically shaped actuators are arranged between the actuator and an opening corresponding to the center of the nozzle opening and the opening toward the periphery. A liquid having a slit-like gap and outside the actuator block disposed on the liquid ejection side of the nozzle so as to cover the nozzle opening is divided by deforming the actuator. Forming a droplet having a desired volume.
アクチュエータを変形させて液体の通路となる開口部を形成した(開口部形成工程)後に圧力室内の液体を加圧してノズルを介して該開口部から外部に所定量の液体を出し(加圧工程)、アクチュエータをオフして柱状の液体を分断し液滴を形成(液滴形成工程)する態様が好ましい。 After the actuator is deformed to form an opening serving as a liquid passage (opening forming process), the liquid in the pressure chamber is pressurized and a predetermined amount of liquid is discharged from the opening through the nozzle (pressurizing process) ), An embodiment in which the actuator is turned off to divide the columnar liquid to form droplets (droplet forming step).
本発明によれば、圧力発生素子の加圧によってノズルから出された柱状の液体(液柱)は細く長く形成される前の早いタイミングで分断されるので、1pl未満の微小体積を持つ液滴を形成可能である。 According to the present invention, the columnar liquid (liquid column) ejected from the nozzle by the pressurization of the pressure generating element is divided at an early timing before being formed thin and long, so that the droplet having a minute volume of less than 1 pl. Can be formed.
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図1は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置10は、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面、図1には不図示)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、印字部12による印字結果を読み取る印字検出部24と、印画済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給し
てもよい。
In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。 When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Therefore, it is preferable to automatically determine the type of paper to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the type of paper.
給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
The
ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター(第1のカッター)28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。
In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the
デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸着ベルト搬送部22は、ローラ31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。
After the decurling process, the
ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラ31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ34が設けられており、この吸着チャンバ34をファン35で吸引して負圧にすることによってベルト33上の記録紙16が吸着保持される。
The
ベルト33が巻かれているローラ31、32の少なくとも一方にモータ(図1中不図示,図6中符号88として記載)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1上の時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は図1の左から右へと搬送される。なお、ベルト33の詳細は後述する。
When the power of a motor (not shown in FIG. 1, described as
縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
Since ink adheres to the
なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction
吸着ベルト搬送部22により形成される用紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹き付け、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
A
印字部12は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向(主走査方向)に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。詳細な構造例は後述するが、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yは、図2に示したように、本インクジェット記録装置10が対象とする最大サイズの記録紙16の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口(ノズル)が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
The
記録紙16の送り方向(以下、紙搬送方向という。)に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に各色インクに対応した印字ヘッド12K,12C,12M,12Yが配置されている。記録紙16を搬送しつつ各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙16上にカラー画像を形成し得る。
A
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色ごとに設けられてなる印字部12によれば、副走査方向について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を一回行うだけで(即ち、1回の副走査で)、記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
Thus, according to the
なお、本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。 In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a print head that discharges light ink such as light cyan and light magenta.
図1に示したように、インク貯蔵/装填部14は、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは不図示の管路を介して各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yと連通されている。また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段等)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
As shown in FIG. 1, the ink storage /
印字検出部24は、印字部12の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
The
本例の印字検出部24は、少なくとも各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yによるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤(R)の色フィルタが設けられた光電変換素子(画素)がライン状に配列されたRセンサ列と、緑(G)の色フィルタが設けられたGセンサ列と、青(B)の色フィルタが設けられたBセンサ列と、からなる色分解ラインCCDセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
The
印字検出部24は、各色の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。また、印字検出部24には、打滴されたドットに光を照射させる光源(不図示)を備えている。
The
印字検出部24の後段には、後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
A
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。 When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by blocking the paper holes by pressurization. There is an effect to.
後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
A heating /
こうして生成されたプリント物は排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であり、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成される。
The printed matter generated in this manner is outputted from the
また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダ別に画像を集積するソーターが設けられる。なお、符号26Bはテスト印字排出部である。 Although not shown in FIG. 1, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders. Reference numeral 26B denotes a test print discharge unit.
次に、印字ヘッド50の構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によって印字ヘッドを示すものとする。
Next, the structure of the
図3(a) は印字ヘッド50の構造例を示す平面透視図であり、図3(b) はその一部の拡大図である。また、図3(c) は印字ヘッド50の他の構造例を示す平面透視図である。記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド50におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド50は、図3(a) 〜(c)に示すように、インクが出されるノズル51と、各ノズル51に対応する圧力室52等からなる複数のインク室ユニット53を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。
FIG. 3 (a) is a plan perspective view showing an example of the structure of the
即ち、本実施形態における印字ヘッド50は、図3(a),(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル51が印字媒体送り方向(紙送り方向)と略直交する方向に印字媒体の全幅に対応する長さにわたって配列された1列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
また、図3(c) に示すように、短尺の2次元に配列された印字ヘッド50’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。また、図示は省略するが短尺のヘッドを直線状につなぎ合わせてもよい。なお、図3(a),(b)ではノズル51、圧力室52、供給口54は破線で図示されている。
Further, as shown in FIG. 3 (c), short two-dimensionally arranged print heads 50 'may be arranged in a staggered manner and connected to form a length corresponding to the entire width of the print medium. Although not shown, short heads may be connected linearly. 3A and 3B, the
図3(a)〜(c)示すように、各ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル51と供給口54が設けられている。また、各圧力室52は供給口54を介して共通流路55と連通されている(図4(a)参照)。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
かかる構造を有する多数のインク室ユニット53を図3(b)に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット53を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはd× cosθとなる。
As shown in FIG. 3B, a large number of
即ち、主走査方向については、各ノズル51が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向(主走査方向)に沿って各ノズル51が一定の間隔(ピッチP)で直線状に配列されているものとして説明する。
That is, in the main scanning direction, each
なお、用紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、(1)全ノズルを同時に駆動する、(2)ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、(3)ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向(用紙の搬送方向と直交する方向)に1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るラインを印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。 When the nozzles are driven by a full line head having a nozzle row corresponding to the full width of the paper, (1) all the nozzles are driven simultaneously, (2) the nozzles are sequentially driven from one side to the other (3) ) The nozzles are divided into blocks, and each block is sequentially driven from one side to the other, etc., and a line or a plurality of rows by one row of dots in the paper width direction (direction perpendicular to the paper transport direction) The driving of the nozzle that prints a line composed of dots is defined as main scanning.
特に、図3(a)〜(c)に示すようなマトリクスに配置されたノズル51を駆動する場合は、上記(3)のような主走査が好ましい。一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るラインの印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
In particular, when the
即ち、用紙の幅方向に1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るラインを印字するようなノズル駆動を主走査といい、前記主走査で形成された1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るラインの印字を繰り返し行うことを副走査という。なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。 That is, nozzle driving that prints a line formed by a single line of dots or a line formed by a plurality of lines in the width direction of the paper is referred to as main scanning, and a line or a plurality of lines formed by a single line formed by the main scanning. Repeatedly printing a line made up of dots is called sub-scanning. In the implementation of the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example.
図4(a)は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図(図3(a),(b) 中の4−4線に沿う断面図)、図4(b)は、印字ヘッド50をインク吐出側面からみた概略平面図、図4(c)は圧電式バイモルフ型アクチュエータの構造を説明する図である。 4A is a sectional view showing a three-dimensional configuration of the ink chamber unit (a sectional view taken along line 4-4 in FIGS. 3A and 3B), and FIG. FIG. 4C is a diagram for explaining the structure of the piezoelectric bimorph actuator.
図4(a)に示すように、圧力室52の天面を構成している加圧板56には個別電極57を備えた圧力発生素子(圧電素子)58が接合されており、個別電極57に駆動電圧を印加することによって圧力発生素子58にたわみ変形が生じて圧力室52が変形し、インク液柱がノズル51の開口部から外部に出される(図5(b)参照)。
As shown in FIG. 4A, a pressure generating element (piezoelectric element) 58 having an
ノズル51の開口部から外部に出されたインク液柱はノズル51の圧力室52と反対側(インク吐出側)に設けられたアクチュエータ102及びアクチュエータ104(図4(b)参照)により分断され1pl未満の体積を有する微小サイズのインク液滴が形成される。この微小サイズのインク液滴を記録紙16上に着弾させて微小サイズのドットが形成される。
The liquid column of the ink discharged from the opening of the
インク液滴を吐出させた後に圧力発生素子58による圧力室52内のインクの加圧を終了すると、共通流路55から供給口54を通って新しいインクが圧力室52に供給される。
When the pressurization of the ink in the
図4(b)に示すように、本例に示すアクチュエータブロック100は略二等辺三角形の平面形状の圧電活性部(変形部分)を有する同一形状及び同一サイズの4つの圧電式バイモルフ型アクチュエータ102,104、106、108から構成される。図4(b)は、アクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部が非変形の状態を示している。
As shown in FIG. 4 (b), the
ノズル51の開口部の中心を通る垂線がアクチュエータブロック100の中心を通るようにアクチュエータブロック100は配置され、このアクチュエータブロック100の中心にはノズル51の開口部から真っ直ぐに出されたインク液柱が通る開口部113が形成される。
The
即ち、各アクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部の角度が略90°となる頂角がアクチュエータブロック100の中心から等距離となるようにアクチュエータ102、104、106、108が配置され、アクチュエータ102、104、106、108の静定状態における幅がwとなる開口部113が形成される。アクチュエータ102、104、106、108が静定状態における開口部113の幅wがノズル51の直径Dよりも小さくなるように(w<D)アクチュエータ102、104、106、108が配置される。
That is, the
本例に適用されるノズル51の直径Dは、1μm≦D≦100μmである。より好ましくは50μm≦D≦100μmである。即ち、本例ではアクチュエータ102、104、106、108駆動時の開口部(図5の符号113)の最小幅(w’、図5(b),(c)参照)で実質的なインク吐出口の開口径を規定しているので、ノズル51の直径Dはw’よりも大きな値とすることができ、ノズル開口の製造容易性の向上が見込まれる。
The diameter D of the
また、アクチュエータ102の角度が略90°となる頂角と、アクチュエータ104の角度が略90°となる頂角と、はアクチュエータブロック100の略中心部で対向し、アクチュエータ106の角度が略90°となる頂角と、アクチュエータ108の角度が略90°となる頂角と、はアクチュエータブロック100の略中心部で対向する。
The apex angle at which the angle of the
アクチュエータ102は、アクチュエータ106及びアクチュエータ108と隣接するとともにアクチュエータ104と対向するように配置され、アクチュエータ104は、アクチュエータ106及びアクチュエータ108と隣接するとともにアクチュエータ102と対向するように配置される。
The
同様に、アクチュエータ106は、アクチュエータ102及びアクチュエータ104と隣接するとともにアクチュエータ104と対向するように配置され、アクチュエータ108は、アクチュエータ102及びアクチュエータ104と隣接するとともにアクチュエータ108と対向するように配置されている。
Similarly, the
また、アクチュエータ102、104、106、108はそれぞれが物理的に干渉しないように、所定の距離sだけ離れて配置される。即ち、隣接アクチュエータの間には幅sの空間(溝部)110が形成されるといえる。
Further, the
図4(b)に示すアクチュエータブロック100は、ノズル51の開口の略中心部で交差する2本のスリット状の隙間110によって、略正方形形状のアクチュエータブロック100が略同一形状、略同一面積を持つ4つのアクチュエータ102、104、106、108に分割されているともいえる。言い換えると、アクチュエータ102、104、106、108は略正方形のアクチュエータブロック100を2本対角線によって4分割した構造を有し、アクチュエータブロック100を分割する際の分割溝(符号110)の幅がsとなっている。
In the
上述したアクチュエータブロック100とノズル51(ノズル51が形成されるノズルプレート)との間には、アクチュエータブロック100の動作を拘束しないようにアクチュエータ102、104、106、108の変形部分(圧電活性部)に対応する空間部112(図4(b)に破線で図示する略正方形)が設けられている。
Between the
即ち、図4(a)に示すように、ノズル51が形成されるノズルプレートとアクチュエータ102、104、106、108との間には、図4(b)に示す空間部112となる開口(穴)を有する空間部プレート114が設けられている。この空間部プレート114の厚みをアクチュエータ102、104、106、108の厚みと略同一とする態様が好ましい。
That is, as shown in FIG. 4A, an opening (hole) serving as a
アクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部には駆動信号が印加される個別電極(不図示)が形成されており、この個別電極に駆動信号を印加するとアクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部はたわみ変形を生じ、アクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部はインク吐出方向と略平行方向に変形する。
Individual electrodes (not shown) to which drive signals are applied are formed in the piezoelectric active portions of the
図4(b)に示すスリット状の隙間110の幅sをノズル51の半径以下(s≦D/2)とすることで、ノズル51の開口部の少なくとも一部がアクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部で覆われるので、ノズル51から出されたインク液柱を確実に分断することができる。
By setting the width s of the slit-shaped
また、2本のスリット状の隙間110が交差するアクチュエータブロック100の中心部に形成される開口部113の最小幅(アクチュエータ102、104、106、108の静定時(非変形時)の幅)wは、w=s×21/2で表され、アクチュエータ102、104、106、108を変形させると開口部113の幅w(開口部113の開口面積)は大きくなる。各アクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部の最大長さL(略二等辺三角形形状の高さに相当)は、D/2<Lであり、その変位量と応答周波数により決められる。なお、本例のアクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部の最大長さLは、ノズル51の直径Dとノズル51の配置ピッチd(図3(b)参照)を用いて、D/2<L<(d×sinθ)/2(但し、D<d)である。
Further, the minimum width of the
また、図3(b)に示すマトリクス状にノズルを配置したノズル配置において、ノズルの配置方向と略平行の斜め方向(主走査方向と角度θをなす方向)にアクチュエータ102、104、106、108を配置する場合には、アクチュエータ102、104、106、108の圧電活性部の最大長さLは、D/2<L<d/2となる。
In the nozzle arrangement in which the nozzles are arranged in a matrix form as shown in FIG. 3B, the
図4(c)には、アクチュエータブロック100に適用される圧電式バイモルフ型アクチュエータブロック100の構造を示す断面図である。図4(c)に示すように、アクチュエータブロック100は、d31モードの2層の圧電体層100A及び圧電体層100Bを積層し、これらの間に共通電極として機能する電極層100Cをはさみ、更に、圧電体層100A及び圧電体層100Bの電極層100Cと反対側の面には個別電極として機能する電極層100D及び電極層100Eがそれぞれ形成されている。
FIG. 4C is a cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric
圧電体層100Aと圧電体層100Bとは分極方向が逆方向になるように分極されている。例えば、圧電体層100Aは、電極層100Cを基準として電極層100Dに正電圧を印加すると圧電体層100Aが伸長するように分極させると、圧電体層100Bは、電極層100Cを基準として電極層100Eに正電圧を印加すると圧電体層100Bが収縮するように分極させる。
The
即ち、電極層100Cを基準として電極層100D及び電極層100Eに正電圧(駆動信号)を印加すると、圧電体層100Aが伸長方向にたわみ変形するとともに圧電体層100Bが収縮方向にたわみ変形し、アクチュエータブロック100は圧電体層100Aの方向(図4(c)の上方向)へ凸となるように屈曲(変形)する。上記駆動信号を非印加状態にするとアクチュエータブロック100は非変形状態(静定状態)となる。図4(c)にはアクチュエータブロック100の静定状態を示している。
That is, when a positive voltage (drive signal) is applied to the electrode layer 100D and the electrode layer 100E with the electrode layer 100C as a reference, the
アクチュエータブロック100のアクチュエータ102、104、106、108は、圧力発生素子58により加圧されたインク液柱の進行方向と反対方向に変形しながら該インク液柱を分断するので、インク液柱の圧力よりも大きな力を発生する必要がある。また、ノズル51の面積の略1/4未満の面積の圧電活性部によりインク液柱の圧力よりも大きな力を発生し、インクの吐出周波数(数十kHz〜100kHz)に対して同程度の応答周波数に対応する必要がある。図4(c)に示す圧電式バイモルフ型アクチュエータ1は、大きさ、発生力、応答周波数の条件をすべて満たす素子であり、本発明のアクチュエータブロック100に好適である。
The
また、本実施形態では、ピエゾ素子(圧電素子)に代表される圧力発生素子58の変形によってインクを加圧する方式が採用されている。本発明の実施に際して、圧力発生素子58にはピエゾ素子以外の他のアクチュエータを適用できる。また、圧力室52の内部に設けられたヒータによって圧力室52内部のインクを加熱してバブルを発生させて、このバブルによって圧力室52内のインク液滴を加熱するサーマル方式を適用してもよい。
In the present embodiment, a method is employed in which ink is pressurized by deformation of a
〔インク液柱の分断構造(アクチュエータブロック100の詳細構造)の説明、第1実施形態〕
図5(a)〜(d)は、アクチュエータ102,104(図5(a)〜(d)にはアクチュエータブロック100のうちアクチュエータ102、104のみを図示)によるインク液柱130を分断してインク液滴132を形成する過程を説明する図であり、ノズル51の近傍(図4(b)に○で図示した部分)を拡大した拡大図である。
[Description of Ink Liquid Column Splitting Structure (Detailed Structure of Actuator Block 100), First Embodiment]
FIGS. 5A to 5D show ink by separating the
図5(a)〜(d)に示すように、インクと接触する接液部分であるノズル51が形成されるノズルプレートの外側(圧力室52と反対側)の空間部112を形成する面と、スリット状の隙間110を形成する面と、アクチュエータ102、104、106、108の外側面(空間部プレート114と反対側の面)には撥液膜120(太線で図示)が形成される。なお、図5(a)〜(d)では、アクチュエータ106及びアクチュエータ108は図示されていない。
As shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d), a surface that forms a
即ち、インク接触面であるノズルプレートの外側面(ノズル51の近傍で空間部プレート114の開口部に対応する部分)、アクチュエータ102、104、106、108の内側面、アクチュエータ102、104、106、108の側面、アクチュエータ102、104、106、108の外側面には所定の撥液性能を有する撥液膜120が形成されるので、インク液柱130(図5(b)〜(d)参照)の分断を容易にするとともに吐出面(アクチュエータ102、104、106、108の外側面)をメンテナンスフリーにする。
That is, the outer surface of the nozzle plate that is the ink contact surface (the portion corresponding to the opening of the
ここで、アクチュエータ102、104、106、108によりインク液柱を分断する仕組みについて説明する。
Here, a mechanism for dividing the ink liquid column by the
図5(a)は、アクチュエータ102、104、106、108の静定状態であり、吐出待機状態である。図5(a)に示す吐出待機状態は、圧力室52(図5(a)では不図示)内に負圧を発生させてノズル51の内側にメニスカス面122を形成し、アクチュエータ102、104、106、108はすべて駆動信号の非印加状態となっている。
FIG. 5A shows the static state of the
図5(b),(c)は、アクチュエータ102、104、106、108の最大変形状態である。図5(b) ,(c)に示すアクチュエータ102、104、106、108の最大変形状態では、アクチュエータ102、104、106、108に同一の駆動信号が印加され、アクチュエータ102、104、106、108の側面により形成される開口部113は静定時の中心の位置を維持したまま放射状に均等に広げられる。
5B and 5C show the maximum deformation state of the
図5(b),(c)に示すアクチュエータ102、104、106、108の最大変形状態における開口部113の最小幅w’はノズル51の直径D以下である(w<w’≦D)。
The minimum width w ′ of the
アクチュエータ102、104、106、108の最大変形状態で図4(a)に示す圧力発生素子58を動作させて圧力室52内のインクを加圧すると、インク液柱130がノズル51を介して外部に押し出される。図5(b)は、ノズル51の外部に突出したインク液柱130が開口部113に入り込んだ状態であり、図5(c)は、開口部113からインク液柱130の先端部が突出した状態である。
When the
このようにして、4つのアクチュエータ102、104、106、108を略同時に、略同一量変形させることで開口部113の開口面積を大きくして、インク液柱130がノズル形成面と略垂直方向に押し出される。
In this way, the four
図5(c)に示すインク液柱130が開口部113の外部に突出し、インク液柱130の突出部分の体積が所望のインク液滴の体積になると、アクチュエータ102、104、106、108の駆動信号を非印加としてアクチュエータ102、104、106、108をオフし、アクチュエータ102、104、106、108が最大変形状態から図5(a)の静定状態に戻る過程でインク液柱130が分断され、微小サイズのインク液滴132が形成される。
When the
図5(d)は、開口部113から突出したインク液柱130の先端部(所定の吐出体積部分)が分断されて、微小サイズのインク液滴132が形成された(吐出された)状態である。
FIG. 5D shows a state in which the tip portion (predetermined ejection volume portion) of the
本例におけるインク液滴の微小サイズとは、サテライトを含まないメイン滴のみの体積が1pl未満のことをいう。図5(a)〜(d)に示すように、インク液柱130を分断する手段(機構)として、アクチュエータ102、104、106、108(アクチュエータブロック100)を有する態様では、サテライトの発生を抑制し1pl未満の体積を有する微小サイズのインク液滴132が実現される。
The minute size of the ink droplet in this example means that the volume of only the main droplet not containing satellite is less than 1 pl. As shown in FIGS. 5A to 5D, in the aspect having the
また、4つのアクチュエータ102、104、106、108を略同一タイミングでオフすることによってインク液柱130を分断するので、インク液滴132をノズル形成面と略垂直方向(本来の吐出方向)に吐出させることができる。
In addition, since the
〔供給系の説明〕
図6はインクジェット記録装置10におけるインク供給系の構成を示した概要図である。
[Description of supply system]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the
インク供給タンク60はインクを供給するための基タンクであり、図1で説明したインク貯蔵/装填部14に設置される。インク供給タンク60の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。
The ink supply tank 60 is a base tank for supplying ink, and is installed in the ink storage /
図6に示したように、インク供給タンク60と印字ヘッド50の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ62が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下(一般的には、20μm程度)とすることが好ましい。
As shown in FIG. 6, a
なお、図6には示さないが、印字ヘッド50の近傍又は印字ヘッド50と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパ効果及びリフィルを改善する機能を有する。
Although not shown in FIG. 6, a configuration in which a sub tank is provided in the vicinity of the
サブタンクにより内圧を制御する態様には、大気開放されたサブタンクとヘッド50内のインク室ユニット53とのインク水位の差によりインク室ユニット53内の内圧を制御する態様や、密閉されたサブタンクに接続されたポンプによりサブタンク及びインク室の内圧を制御する態様などがあり、何れの態様を適用してもよい。
The mode in which the internal pressure is controlled by the sub tank includes a mode in which the internal pressure in the
また、インクジェット記録装置10には、ノズル51の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ64が設けられている。
Further, the
キャップ64含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。
The maintenance unit including the
キャップ64は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップ64を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド50に密着させることにより、インク吐出面(アクチュエータブロック100の外側面)をキャップ64で覆う。
The
印字中又は待機中において、特定のノズル51の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧力発生素子58が動作してもノズル51からインクを吐出できなくなってしまう。
During printing or standby, if the frequency of use of a
このような状態になる前に(圧力発生素子58の動作により吐出が可能な粘度の範囲で)圧力発生素子58を動作させ、その劣化インク(粘度が上昇したノズル近傍のインク)を排出すべくキャップ64(インク受け)に向かって予備吐出(パージ、空吐出、つば吐き)が行われる。
Before such a state is reached, the
また、印字ヘッド50内のインク(圧力室52内)に気泡が混入した場合、圧力発生素子58が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド50にキャップ64を当て、吸引ポンプ67で圧力室52内のインク(気泡が混入したインク)を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク68へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室52内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
Further, when air bubbles are mixed in the ink in the print head 50 (in the pressure chamber 52), the ink cannot be ejected from the nozzle even if the
〔制御系の説明〕
図7はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78、プリント制御部80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84、アクチュエータドライバ85等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 7 is a principal block diagram showing the system configuration of the
通信インターフェース70は、ホストコンピュータ86から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース70にはUSB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ86から送出された画像データは通信インターフェース70を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦画像メモリ74に記憶される。画像メモリ74は、通信インターフェース70を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ72を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ74は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
The communication interface 70 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 86. As the communication interface 70, a serial interface such as USB (Universal Serial Bus), IEEE 1394, Ethernet (registered trademark), a wireless network, or a parallel interface such as Centronics can be applied. In this part, a buffer memory (not shown) for speeding up communication may be mounted. Image data sent from the host computer 86 is taken into the
システムコントローラ72は、通信インターフェース70、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ72は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ86との間の通信制御、画像メモリ74の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ88やヒータ89を制御する制御信号を生成する。
The system controller 72 is a control unit that controls each unit such as the communication interface 70, the
モータドライバ76は、システムコントローラ72からの指示にしたがってモータ88を駆動するドライバー(駆動回路)である。なお、図7にはモータドライバ76及びモータ88のみ示したが、システムコントローラ72は複数のモータドライバ及びモータを制御している。
The
一例を挙げると、図1に示すローラ31(32)を回動させるモータや、上述したキャップ移動機構のモータなどがある。 As an example, there are a motor for rotating the roller 31 (32) shown in FIG. 1, a motor for the cap moving mechanism described above, and the like.
また、ヒータドライバ78は、システムコントローラ72からの指示にしたがって後乾燥部42等のヒータ89を駆動するドライバーである。
The heater driver 78 is a driver that drives the heater 89 such as the
プリント制御部80は、システムコントローラ72の制御に従い、画像メモリ74内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号(印字データ)をヘッドドライバ84に供給する制御部である。プリント制御部80において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ84を介して印字ヘッド50のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
The
プリント制御部80には画像バッファメモリ82が備えられており、プリント制御部80における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ82に一時的に格納される。なお、図7において画像バッファメモリ82はプリント制御部80に付随する態様で示されているが、画像メモリ74と兼用することも可能である。また、プリント制御部80とシステムコントローラ72とを統合して一つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The
ヘッドドライバ84はプリント制御部80から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド50の圧力発生素子58を駆動する。ヘッドドライバ84にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
The head driver 84 drives the
アクチュエータドライバ85は、圧力発生素子58の制御に対応してアクチュエータブロック100のアクチュエータ102、104、106、108(図7には不図示)を動作させる駆動信号を生成し、不図示の駆動信号配線を介して該駆動信号をのアクチュエータ102、104、106、108へ送出する機能ブロックである。
The
即ち、プリント制御部80は、圧力発生素子58による圧力室52の加圧制御に対応してアクチュエータドライバ85を介してアクチュエータ102、104、106、108を制御する。アクチュエータドライバ85は、プリント制御部80から送られる制御信号に基づいてアクチュエータ102、104、106、108を駆動する駆動信号を生成する。言い換えると、アクチュエータドライバ85は、プリント制御部80かから送られる制御信号からアクチュエータ102、104、106、108の駆動信号波形を生成するブロックと、該駆動信号波形を所定の電圧に変換するブロックと、駆動信号を出力するブロックと、を有して構成される。
That is, the
〔駆動信号の説明〕
次に、圧力発生素子58に印加される駆動信号(加圧用駆動信号)と、アクチュエータブロック100に印加される駆動信号(分断用駆動信号)と、を説明する。図8(a)には、アクチュエータブロック100のアクチュエータ102、104、106、108に印加される分断用駆動信号200を示し、図8(b)には、圧力発生素子58に印加される加圧用駆動信号220を示す。なお、吐出待機時には圧力室52内に負圧を発生させてノズル51の内部にメニスカス面を形成するが(図5(a)参照)、図8(b)に示す加圧用駆動信号220では、吐出待機時に圧力室52に負圧を発生させる波形要素は省略している。
[Explanation of drive signal]
Next, a drive signal (pressurization drive signal) applied to the
図8(a)に示す分断用駆動信号200は、アクチュエータ102、104、106、108を静定状態(図5(a)参照)から最大変形状態(図5(b),(c)参照)まで変形させて開口部113の開口面積を拡大させる拡大波形202と、アクチュエータ102、104、106、108の最大変形状態を維持して開口部113の最大開口面積を維持する維持波形204と、アクチュエータ102、104、106、108を最大変形状態から静定状態に戻す過程でインク液柱130を分断する分断波形206と、を含んで構成される。
The dividing
また、図8(b)に示す加圧用駆動信号220は、1回の加圧動作に対して圧力発生素子58の発生圧力を所定の圧力まで上昇させる加圧波形222と、圧力発生素子58の発生圧力を上述した所定の圧力に保つ定圧波形224と、圧力発生素子58の発生圧力を上述した所定の圧力から減圧する減圧波形226を含んで構成される。
In addition, a pressurizing
図8(a)に示す分断用駆動信号200の開始タイミングt1は、図8(b)に示す加圧用駆動信号220の開始タイミングt11よりも所定の期間だけ早くなっている。即ち、アクチュエータ102、104、106、108を動作させて開口部113の開口面積を最大にしてから、圧力発生素子58を動作させて圧力室52内のインクを加圧するように、アクチュエータ102、104、106、108及び圧力発生素子58が制御される。
Start timing t 1 of
また、分断用駆動信号200の分断波形206の開始タイミングt2は、加圧用駆動信号220の定圧波形224の期間内であり、圧力発生素子58の発生圧力を所定の圧力に維持した状態でアクチュエータブロック100のインク液柱130の分断動作が開始される。
Further, the start timing t 2 of the divided
分断用駆動信号200の分断波形206の開始タイミングt2を変えると、開口部113から外部に出るインク液柱130の体積を変えることができ、分断波形206の開始タイミングt2によってインク液柱130から分断されて形成されるインク液滴132の体積が制御される。
Changing the start timing t 2 of the divided
加圧用駆動信号220の終了タイミングt21は、分断用駆動信号200の終了タイミングt3よりも遅くなっている。即ち、インク液柱130の分断動作が終了した後に、圧力発生素子58による圧力室52の減圧が行われる。なお、分断用駆動信号200の分断波形は、図8(a)符号206’や符号206”で示す波形としてもよい。図8(a)の分断波形206’では、分断波形206’の終了タイミングt3’は加圧用駆動信号220の終了タイミングt21と略同一タイミングであり、分断波形206”の終了タイミングt3”は加圧用駆動信号220の終了タイミングt21よりも遅いタイミングである。
The end timing t 21 of the pressurizing
なお、上述した圧力発生素子58及びアクチュエータ102、104、106、108に供給される駆動信号はあくまでも一例であり、圧力発生素子58による圧力室52内のインクの加圧開始よりも先にアクチュエータ102、104、106、108を動作させて開口部113の開口面積が所定の面積になるように、圧力発生素子58及びアクチュエータ102、104、106、108が制御されればよい。
The drive signals supplied to the
また、開口部113の開口面積を変えることでインク液滴132の体積を可変させることも可能である。即ち、圧力発生素子58による加圧開始時における開口部113の開口面積を大きくするとインク液滴132の体積は大きくなり、圧力発生素子58による加圧開始時における開口部113の開口面積を小さくするとインク液滴132の体積は小さくなる。
It is also possible to vary the volume of the
上記の如く構成されたインクジェット記録装置10は、ノズル51から外部に出されたインク液柱130を、ノズル51が形成されるノズルプレートの外側(印字ヘッド50の最外面)に設けられたアクチュエータブロック100を用いて分断するように構成されるので、インク液柱が細く長く形成される前に該インク液柱を分断することができ、1pl未満の体積を有する微小サイズのインク液滴を形成可能である。
In the ink
また、アクチュエータブロック100は、略同一面積の圧電活性部を有する4つのアクチュエータ102、104、106、108から構成され、該4つのアクチュエータ102、104、106、108は、ノズル51の開口の外周にそって均等に配置され、アクチュエータ102、104、106、108を略同時に略同一量動作インクジェットヘッドさせるので、インク液柱130を分断して形成されるインク液滴132をインク吐出面と略垂直に飛翔させることができる。
The
本例では、アクチュエータブロック100を4つのアクチュエータ102、104、106、108から構成する態様を示したが、アクチュエータブロック100を構成するアクチュエータの数は4つに限定されず3つでもよいし5つ以上でもよく、ノズル51の開口部の外周円に沿って各アクチュエータが物理的に干渉しないように均等配置(アクチュエータブロック100の中心を基準に所定角度回転させてもアクチュエータブロックを構成するアクチュエータの対称性が維持される配置)されればよい。なお、製造上の観点や制御上の観点からアクチュエータブロックを構成するアクチュエータの数を4とする態様が好ましい。
In this example, the aspect in which the
また、本例では4つのアクチュエータ102、104、106、108を略同時に略同一駆動信号(図8(a)の加圧用駆動信号220)で動作させるので、これらの個別電極へ該駆動信号を供給する駆動信号用配線を共通化してもよい。
In this example, the four
また、ノズルプレートの外側面及びアクチュエータ102、104、106、108の内側面、側面(開口部113形成面)、外側面に撥液膜120が形成されるので、インク液柱の分断を容易にし、撥液膜120が形成された部分のメンテナンスフリーとすることができる。
Further, the
上述した印字ヘッド50の製造方法には、複数のキャビティプレートを積層し、加圧加熱、接合部材によりこれらのキャビティプレートを接合する製造方法が好適に用いられる。
As the above-described method for manufacturing the
なお、アクチュエータブロック100を構成するアクチュエータ102、104、106、108は、一体物のバイモルフ型圧電素子を所定の位置に形成したのちに、ダイシングや半導体プロセスにより4分割して形成される。このような製造方法を用いることで、アクチュエータ102、104、106、108及びスリット状の隙間110、開口部113を高精度に形成することができる。
The
〔第2実施形態、インク液滴の体積制御〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係るインク液滴の吐出制御を説明する図である。なお、図9中、図4(a)と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment, Volume Control of Ink Droplet]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating ink droplet ejection control according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, parts that are the same as or similar to those in FIG. 4A are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
同図に示すように、アクチュエータブロック100を構成するアクチュエータ102、104、106、108のうち、アクチュエータ102とアクチュエータ104には共通の駆動信号が印加され、アクチュエータ106及びアクチュエータ108には共通の駆動信号が印加される。アクチュエータ102及びアクチュエータ104の対とアクチュエータ106及びアクチュエータ108の対には別々の駆動信号が印加される。
As shown in the figure, a common drive signal is applied to the
即ち、対向する2つのアクチュエータから成る2つのアクチュエータ対の駆動信号がそれぞれ共通化され、2対のアクチュエータ対を個別駆動可能に構成することで、開口部113の開口面積を可変させてインク液滴の吐出体積を可変させることができる。
That is, the drive signals of two actuator pairs composed of two opposing actuators are made common, and the two actuator pairs can be individually driven, so that the opening area of the
具体的には、アクチュエータ102及びアクチュエータ104から成るアクチュエータ対を共通の駆動信号で同時駆動させ、アクチュエータ106及びアクチュエータ108から成るアクチュエータ対を非駆動とすると(または、アクチュエータ106及びアクチュエータ108変形量を小さくするように共通の駆動信号で同時駆動すると)、4つのアクチュエータ102、104、106、108を共通の駆動信号で同時駆動する場合に比べて開口部113の開口面積が小さくなり、4つのアクチュエータ102、104、106、108を共通の駆動信号で同時駆動する場合と圧力発生素子58による加圧圧力とアクチュエータ102及びアクチュエータ104の動作タイミングを略同一とすると、4つのアクチュエータ102、104、106、108を共通の駆動信号で同時駆動する場合に比べてインク液滴の吐出体積は小さくなる。
Specifically, when the actuator pair including the
また、2つのアクチュエータ対はそれぞれ共通の駆動信号で同時駆動されるので、インク液滴に飛翔方向曲がりを生じることなく吐出させることができる。 Further, since the two actuator pairs are simultaneously driven by a common drive signal, the ink droplets can be ejected without causing a flight direction curve.
なお、共通の駆動信号で同時駆動されるアクチュエータ(本例では、アクチュエータ102とアクチュエータ104及びアクチュエータ106とアクチュエータ108)へ駆動信号を供給する駆動信号配線を共通化してもよい。
Note that the drive signal wiring that supplies the drive signal to the actuators (in this example, the
上述した第2実施形態によれば、対向する2つのアクチュエータから成るアクチュエータ対を共通の駆動信号で同時駆動するとともに、2つのアクチュエータ対をそれぞれ個別駆動することで開口部113の開口面積を可変させて、インク液滴の体積を可変させることができる。また、2つのアクチュエータ対はそれぞれ共通の駆動信号で同時駆動されるので、インク液滴の飛翔方向には曲がりが生じない。
According to the second embodiment described above, the actuator pair composed of two opposing actuators is simultaneously driven by a common drive signal, and the two actuator pairs are individually driven to vary the opening area of the
即ち、2対のアクチュエータ対の変形量を異ならせることでインク液滴の体積を制御することができる。また、それぞれのアクチュエータ対を共通の駆動信号で同時駆動するとこでインク液滴の吐出方向に飛翔曲がりを生じない。 That is, the volume of ink droplets can be controlled by making the deformation amounts of the two pairs of actuators different. Further, when the actuator pairs are simultaneously driven with a common drive signal, no flying bend occurs in the ink droplet ejection direction.
〔第3実施形態、インク液滴の飛翔方向制御〕
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図10(a),(b)は本発明の第3実施形態に係るインク液滴の吐出制御を説明する図である。なお、図10(a)中、図4(a)及び図9と同一または類似する部分には同一の符号を付し、図10(b)中、図5と同一または類似する部分には同一の符号を付し、これらの説明は省略する。
[Third embodiment, control of flying direction of ink droplets]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating ink droplet ejection control according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10 (a), the same or similar parts as in FIGS. 4 (a) and 9 are denoted by the same reference numerals, and in FIG. 10 (b), the same or similar parts as in FIG. The description thereof will be omitted.
第3実施形態に係るインク液滴の吐出制御では、対向するアクチュエータ(本例では、アクチュエータ102及びアクチュエータ104または、アクチュエータ106とアクチュエータ108)をそれぞれ個別駆動することで、インク液滴の飛翔方向を偏向可能である。
In the ink droplet ejection control according to the third embodiment, the opposing actuators (in this example, the
図10(a)に示すように、アクチュエータ102とアクチュエータ104は個別の駆動信号で個別制御され、アクチュエータ106とアクチュエータ108は共通の駆動信号で同時駆動される。なお、共通の駆動信号で駆動されるアクチュエータ106及びアクチュエータ108の駆動信号配線を共通化してもよい。
As shown in FIG. 10A, the
図10(b)は、アクチュエータ102とアクチュエータ104とを個別駆動することによってインク液滴の飛翔方向を偏向させた状態を表している。図10(b)に示すように、アクチュエータ102を非駆動とし、アクチュエータ104を所定の駆動信号で駆動すると、インク液柱130の形成方向がアクチュエータ102側に曲がり、アクチュエータ104によりインク液柱130を分断して形成されたインク液滴132の飛翔方向を、鉛直方向(飛翔方向を偏向させない場合のインク液滴132の飛翔方向)からアクチュエータ102側(図10(b)における左側)に偏向させることができる。
FIG. 10B shows a state in which the flying direction of the ink droplet is deflected by individually driving the
なお、アクチュエータ102とアクチュエータ104とを個別駆動する際にアクチュエータ106及びアクチュエータ108(図10(b)では、ともに不図示)は共通の駆動信号で同時駆動されてもよいし、ともに非駆動としてもよい。
Note that when the
図10(b)には、アクチュエータ102を非駆動としアクチュエータ104を駆動してアクチュエータ102側にインク液滴132の飛翔方向を偏向させる態様を示したが、アクチュエータ102を駆動しアクチュエータ104を非駆動とすると、インク液滴132の飛翔方向をアクチュエータ104側へ偏向させることができる。
FIG. 10B shows a mode in which the
また、図示は省略するが、アクチュエータ102及びアクチュエータ104を非駆動または共通駆動信号で同時駆動し、アクチュエータ106及びアクチュエータ108を個別駆動信号で個別駆動すると、インク液滴の飛翔方向をアクチュエータ106側或いはアクチュエータ108側へ偏向させてもよい。
Although not shown, when the
このようにして、対向する2つのアクチュエータから成る2つのアクチュエータ対のうち、一方のアクチュエータ対では2つのアクチュエータを個別駆動し、他方のアクチュエータ対では2つのアクチュエータを共通の駆動信号で同時駆動(または、非駆動)とすることで、インク液滴の飛翔方向を偏向させることができる。 In this way, of the two actuator pairs composed of two opposing actuators, one actuator pair individually drives two actuators, and the other actuator pair simultaneously drives two actuators with a common drive signal (or , Non-driving), the flying direction of the ink droplet can be deflected.
アクチュエータ102とアクチュエータ104とを個別駆動するとともに、アクチュエータ106とアクチュエータ108とを共通駆動信号で同時駆動すると、図3(a)に示す主走査方向と略平行方向にインク液滴132の飛翔方向を偏向させることができ、アクチュエータ102とアクチュエータ104とを共通駆動信号で同時駆動するとともに、アクチュエータ106とアクチュエータ108とを個別駆動すると、図3(a)に示す副走査方向にインク液滴132の飛翔方向を偏向させることができる。
When the
また、アクチュエータ102、104、106、108をそれぞれ個別制御してもよい。例えば、隣り合うアクチュエータ102及びアクチュエータ106を駆動し、アクチュエータ104及びアクチュエータ106を非駆動とすると、インク液滴132の飛翔方向を主走査方向及び副走査方向と略45度の角度をなす斜め方向に偏向させることができる。
The
即ち、4つのアクチュエータ102、104、106、108を選択的に1〜3個駆動することでインク液滴132の飛翔方向を2次元平面上で制御可能である。また、4つのアクチュエータ102、104、106、108の変形量を可変させることで、インク液滴132の体積を可変させることができる。
That is, by selectively driving one to three of the four
駆動するアクチュエータとインク液滴の飛翔方向との関係及び、駆動するアクチュエータの変形量とインク液滴の体積との関係を予めデータテーブル化して記憶しておき、インク液滴の吐出時(インク液滴の吐出制御実行時)に該データテーブルから必要なデータを読み出すように構成する態様が好ましい。 The relationship between the driving actuator and the flying direction of the ink droplets and the relationship between the deformation amount of the driving actuator and the volume of the ink droplets are stored in advance as a data table. A mode in which necessary data is read from the data table at the time of droplet discharge control) is preferable.
上述したインク液滴の飛翔方向制御を用いると、ノズル51の直径D(図4(b)参照)を大きくし、ノズル51の配置密度を疎にする態様においても、同一ノズルから複数の着弾位置(ドット形成位置)にインク液滴を着弾させることができるので、ドット密度を高密度にすることができる。
When the above-described ink droplet flight direction control is used, even in a mode in which the diameter D of the nozzle 51 (see FIG. 4B) is increased and the arrangement density of the
上述した本発明の実施形態では、記録紙16上にインク液滴を吐出させて記録紙16上のカラー画像を形成するインクジェット記録装置10を示したが、本発明の適用範囲はインクジェット記録装置に限定されず、ヘッドに設けられた吐出孔(ノズル)から水、薬液、処理液等の液類を吐出させる液吐出装置に適用可能である。
In the embodiment of the present invention described above, the ink
本発明は、機能性物質を含有することにより粘度が高くなる高粘度液体を吐出させる液体吐出ヘッド及び該液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置において特に大きな効果を得ることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can obtain a particularly great effect in a liquid discharge head that discharges a high-viscosity liquid whose viscosity increases by containing a functional substance, and a liquid discharge apparatus that includes the liquid discharge head.
10…インクジェット記録装置、50,50’…印字ヘッド、51…ノズル、52…圧力室、58…圧力発生素子、80…プリント制御部、84…ヘッドドライバ、85…アクチュエータドライバ、100…アクチュエータブロック、102,104,106,108…アクチュエータ、113…開口部、200…分断用駆動信号、220…加圧用駆動信号
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノズルと連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、
3つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、
を備え、
前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記アクチュエータの変形によって分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle,
A pressure chamber communicating with the nozzle;
A pressure generating element that pressurizes the liquid in the pressure chamber;
Three or more actuators having the same shape have an opening corresponding to the center of the nozzle opening between the actuators and a slit-like gap from the opening toward the periphery, and cover the nozzle opening. An actuator block disposed on the liquid discharge side of
With
A liquid discharge head, wherein the liquid pressurized by the pressure generating element and discharged from the opening is divided by deformation of the actuator to form droplets having a predetermined volume.
前記ノズルと連通し、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、
前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、
3つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
を備え、
前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記駆動信号供給手段から供給される駆動信号によって前記アクチュエータを変形させて分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする液体吐出装置。 A nozzle,
A pressure chamber communicating with the nozzle and containing a liquid to be discharged from the nozzle;
A pressure generating element that pressurizes the liquid in the pressure chamber;
Three or more actuators having the same shape have an opening corresponding to the center of the nozzle opening between the actuators and a slit-like gap from the opening toward the periphery, and cover the nozzle opening. An actuator block disposed on the liquid discharge side of
Drive signal supply means for supplying a drive signal to the actuator;
With
The liquid pressurized by the pressure generating element and discharged from the opening is deformed and divided by the drive signal supplied from the drive signal supply means to form a droplet having a predetermined volume. A liquid ejecting apparatus.
前記圧力室内の液体を加圧する加圧工程と、
3つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックの前記開口部から外部に出された液体を、前記アクチュエータを変形させて分断して所望の体積の液滴を形成する液滴形成工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出方法。
A liquid discharge method for a liquid discharge head comprising a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating element that pressurizes the liquid in the pressure chamber,
A pressurizing step of pressurizing the liquid in the pressure chamber;
Three or more actuators having the same shape have an opening corresponding to the center of the nozzle opening between the actuators, and a slit-like gap from the opening toward the periphery, and cover the nozzle opening. A liquid droplet forming step of forming a liquid droplet of a desired volume by deforming the actuator and deforming the liquid discharged outside from the opening of the actuator block disposed on the liquid discharge side of
A liquid discharge method comprising:
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