JP3941823B2 - Liquid ejection apparatus and drive control method - Google Patents

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに駆動制御方法に係り、特に、インクジェット記録装置などに用いられる液体吐出ヘッドの構造及び吐出制御技術に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge apparatus, and a drive control method, and more particularly, to a structure of a liquid discharge head used in an ink jet recording apparatus and the like and a discharge control technique.

画像形成装置の一例として、多数のノズル(吐出素子)を配列させたインクジェットヘッド(吐出ヘッド)を有し、このインクジェットヘッドとメディア(被吐出媒体)を相対的に移動させながら、ノズルからインクを吐出することによりメディア上に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。   As an example of an image forming apparatus, an inkjet head (ejection head) in which a large number of nozzles (ejection elements) are arranged, and ink is ejected from the nozzles while relatively moving the inkjet head and the medium (ejection medium). An ink jet recording apparatus that forms an image on a medium by discharging is known.

このようなインクジェット記録装置のインクジェットヘッドにおけるインク吐出方式には、圧電素子の変形によって圧力室の一部を構成する振動板(加圧板)を変形させて圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インク室(圧力室)内のインクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。   In the ink ejection method in the ink jet head of such an ink jet recording apparatus, the volume of the pressure chamber is changed by deforming a vibration plate (pressure plate) constituting a part of the pressure chamber by deformation of the piezoelectric element. When the volume is increased, ink is introduced from the ink supply path into the pressure chamber, and when the volume of the pressure chamber is decreased, the ink in the pressure chamber is discharged as a droplet from the nozzle, or the ink in the ink chamber (pressure chamber) is heated. There is known a thermal ink jet method in which bubbles are generated and ink is ejected with expansion energy when the bubbles grow.

圧電素子やヒータなどノズルから吐出させるインクを加圧する加圧手段が画像データに対応した駆動信号を用いて駆動されると、該加圧手段からインクに与える吐出エネルギーが発生する。この吐出エネルギーが圧力室内のインクに作用して各ノズルからインクが吐出される。   When a pressurizing unit that pressurizes ink ejected from a nozzle, such as a piezoelectric element or a heater, is driven using a drive signal corresponding to image data, ejection energy applied to the ink from the pressurizing unit is generated. This ejection energy acts on the ink in the pressure chamber, and the ink is ejected from each nozzle.

インクジェット記録装置ではインクの吐出性能が得られる画像の品質や印字効率を左右する。高速で安定したインク吐出を実現するために、インクジェットヘッドには様々な工夫がなされている。例えば、圧電方式によってインクジェットヘッドからインクを吐出させる場合には、インクを加圧する加圧手段となる圧電素子の駆動方法を工夫して、高速で安定したインクの吐出を行う技術が提案されている。   Ink jet recording apparatuses affect the quality and printing efficiency of an image from which ink ejection performance can be obtained. In order to realize high-speed and stable ink ejection, various ideas have been made on the inkjet head. For example, when ink is ejected from an inkjet head by a piezoelectric method, a technique has been proposed in which a piezoelectric element driving method that pressurizes ink is devised to stably eject ink at high speed. .

特許文献1に記載されたインクジェット記録装置では、インクを噴出させるメインパルスに引き続いて、該メインパルスより小さい又は等しい電力値のサブパルスを発生させてメニスカスの振動変化を低減させるように構成され、液路に通じるオリフィス付近に発生するメニスカスの振動を除去することができ、液路駆動時以外での噴出口からのインク漏れ及び気泡混入を防止し、常に安定で良好な記録画像を得ることができる。   The ink jet recording apparatus described in Patent Document 1 is configured to reduce a meniscus vibration change by generating a sub-pulse having a power value smaller than or equal to the main pulse subsequent to the main pulse for ejecting ink. The vibration of the meniscus generated in the vicinity of the orifice that leads to the path can be removed, ink leakage from the jet outlet and the mixing of bubbles can be prevented when the liquid path is not driven, and a stable and good recorded image can always be obtained. .

また、特許文献2に記載されたインクジェット記録装置及びインク吐出制御方法では、供給段階でインク貯留室の容積を増加させた後、吐出段階でインク貯留室の容積を減少させてインクをノズルから吐出させるインク吐出サイクルにおいて、供給段階でインク貯留室の容積を第1の値まで増加させた後、吐出段階でインク貯留室の容積を第2の値まで減少させるとき、吐出段階の後段においてインク貯留室の容積を第1の値と第2の値との間の第3の値に維持した後、第2の値まで減少させるように構成され、吐出段階におけるインクの乱れが効果的に抑えられ、次のサイクルでのインク供給が速やかに実行される。
特開昭64−26454号公報 特開平11−42775号公報
Further, in the ink jet recording apparatus and the ink discharge control method described in Patent Document 2, after increasing the volume of the ink storage chamber in the supply stage, the volume of the ink storage chamber is decreased in the discharge stage to discharge ink from the nozzles. In the ink discharge cycle, when the volume of the ink storage chamber is increased to the first value in the supply stage and then the volume of the ink storage chamber is decreased to the second value in the discharge stage, the ink storage is performed in the latter stage of the discharge stage. After the chamber volume is maintained at a third value between the first value and the second value, the chamber volume is reduced to the second value, and ink disturbance in the ejection stage is effectively suppressed. Ink supply in the next cycle is executed promptly.
JP-A 64-26454 Japanese Patent Laid-Open No. 11-42775

特許文献1に記載されたインクジェット記録装置及び、特許文献2に記載されたインクジェット記録装置及びインク吐出制御方法では、メニスカス面の振動抑制を目的としており、特に、低粘度状態のインクを用いる場合には有効であるが、インクの粘度が高くなるとメニスカス面の振動減衰が大きくなり、吐出に影響を及ぼす程度にメニスカス面は振動しなくなるために、メニスカス面の振動抑制を行う必要がなくなる。   The ink jet recording apparatus described in Patent Document 1 and the ink jet recording apparatus and ink discharge control method described in Patent Document 2 are intended to suppress vibration of the meniscus surface, particularly when using low-viscosity ink. Is effective, but when the viscosity of the ink increases, the vibration attenuation of the meniscus surface increases, and the meniscus surface does not vibrate to the extent that it affects ejection, so there is no need to suppress vibration of the meniscus surface.

しかしながら、インクの粘度が高くなると粘性抵抗の影響によりリフィル時間(圧力室へのインク供給時間)が著しく上昇し、このリフィル終了までの待機時間が長くなることから、この待機時間が律速となり吐出速度(吐出周波数)の低下が懸念される。   However, as the viscosity of the ink increases, the refill time (ink supply time to the pressure chamber) increases significantly due to the effect of viscous resistance, and the standby time until the end of this refill becomes longer. There is concern about a decrease in (discharge frequency).

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高粘度液を用いる場合にもリフィル速度を落とすことなく吐出周波数を維持し、特に高粘度の液体を用いる際に好適な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに駆動制御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 maintains a discharge frequency without reducing the refill speed even when a high-viscosity liquid is used, and is particularly suitable when using a high-viscosity liquid. An object of the present invention is to provide a liquid ejection device and a drive control method.

前記目的を達成するために請求項1記載の発明は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、前記ノズルのイナータンスMn、前記ノズルの流体抵抗Rn、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスCn、前記供給口のイナータンスMs、前記供給口の流体抵抗Rnが{4×(Mn+Ms)}/Cn≦(Rn+Rs) の関係を満たす構造を有するとともに、5.5×10 −3 (Pa・s)以上の粘度を有する液体を使用する液体吐出ヘッドと、前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時おいて、前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsの間、前記加圧手段に駆動信号を印加して前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より体積Bだけ増加させるとともに前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsが経過すると前記圧力室の体積を初期状態の体積に戻すように前記加圧手段を駆動する駆動制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動信号を印加して前記圧力室の体積を初期状態よりも増加させる期間tsと前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAとの関係がtA=tsの関係を満たすとともに、前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAは、次式

Figure 0003941823
で表される前記ノズルの開口部の液体の体積速度v(t)、次式
Figure 0003941823
で表されるα、次式
Figure 0003941823
で表されるβ、次式
Figure 0003941823
で表され、t=0のときに−Fとなる前記ノズルの開口部の液体の変位体積x(t)、1回にリフィルされる液体の体積A+Bに対する次の吐出に必要な液体の体積の比A/(A+B)を用いて表される、次式
Figure 0003941823
及び次式
Figure 0003941823
の関係を満たすように前記加圧手段を制御することを特徴とする。 In order to achieve the object, the invention according to claim 1 is characterized in that a nozzle that discharges a liquid, a pressure chamber that stores a liquid that is discharged from the nozzle, and a pressure that pressurizes the liquid stored in the pressure chamber. A pressurizing means for changing the volume of the chamber; and a supply port for supplying a liquid to the pressure chamber. The inertance Mn of the nozzle, the fluid resistance Rn of the nozzle, and the compliance Cn due to the surface tension of the liquid in the nozzle inertance Ms of the supply port, which has the supply port of the fluid resistance Rn is {4 × (Mn + Ms) } / Cn ≦ (Rn + Rs) structure that meet the second relationship, 5.5 × 10 -3 (Pa · a liquid discharge head using a liquid having a viscosity of s) above, the refill time at which charging liquid to the pressure chamber through the supply port after the liquid has been ejected from the nozzle , During the period ts after the liquid is ejected from the nozzle, the increase from the initial state before the discharge operation starts the volume of the pressure chamber by applying a driving signal to the pressure means by the volume B Rutotomoni, the nozzle and a drive control means for the driving the pressurizing means such that the period ts has elapsed since the discharged liquid return the volume of the pressure chamber to the volume of the first period state from said control means, said drive signal Between the period ts in which the volume of the pressure chamber is increased from the initial state by applying the pressure and the period tA until the liquid A having the same volume as the volume A discharged in one discharge operation is refilled in the pressure chamber Satisfies the relationship of tA = ts, and the period tA until the liquid having the same volume as the volume A discharged in one discharge operation is refilled into the pressure chamber is expressed by the following equation:
Figure 0003941823
The volume velocity v (t) of the liquid at the opening of the nozzle represented by
Figure 0003941823
Α represented by
Figure 0003941823
Β represented by
Figure 0003941823
The displacement volume x (t) of the liquid at the opening of the nozzle that becomes −F when t = 0, and the volume of the liquid necessary for the next discharge with respect to the volume A + B of the liquid refilled at one time Expressed using the ratio A / (A + B),
Figure 0003941823
And the following formula
Figure 0003941823
The pressurizing means is controlled to satisfy the relationship .

即ち、ノズルから液体の吐出が行われた後に供給口を介して圧力室に液体を充填するリフィル時には、ノズル近傍に位置するメニスカスの振動を抑制するように、ノズルのイナータンスM、ノズルの流体抵抗R、ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスC、供給口のイナータンスM、供給口の流体抵抗Rの関係が決められるので、リフィル時間を長くすることなく、所定の吐出周波数を維持することができる。また、ノズルから液体の吐出が行われた後に供給口を介して圧力室に液体を充填するリフィル時には、吐出時及び初期状態よりも圧力室の体積を広げるように加圧手段が制御されるので、リフィル時に加圧手段が発生する力を用いてリフィルの高速化が実現される。特に本発明は、流体抵抗が大きい高粘度の液体を用いる場合に効果を発揮し、短時間でのリフィルが可能になる。更に、加圧手段が発生する力を用いてメニスカスの振動を抑制することができ、更なるリフィルの高速化が実現される。一般に用いられる液体よりも高い粘度を持った高粘度液を用いるとその粘性抵抗の影響を受けてリフィル時間が著しく長くなることがある。本発明は、このような高粘度液を用いる場合に特に効果を発揮する。 That is, when refilling the liquid into the pressure chamber through the supply port after the liquid is discharged from the nozzle, the nozzle inertance M n and the nozzle fluid are controlled so as to suppress the vibration of the meniscus located near the nozzle. resistor R n, compliance C n by the surface tension of the liquid in the nozzle, the inertance M s of the supply port, since the relationship between the fluid resistance R n of the supply port is determined, without increasing the refilling time, the predetermined ejection frequency Can be maintained. Also, when refilling the pressure chamber through the supply port after the liquid is discharged from the nozzle, the pressurizing means is controlled so that the volume of the pressure chamber is larger than at the time of discharge and the initial state. The refill speed can be increased by using the force generated by the pressurizing means during the refill. In particular, the present invention is effective when a high-viscosity liquid having a large fluid resistance is used, and refilling in a short time becomes possible. Furthermore, the vibration of the meniscus can be suppressed using the force generated by the pressurizing means, and the refill speed can be further increased. When a high-viscosity liquid having a higher viscosity than that of a generally used liquid is used, the refill time may be significantly increased due to the influence of the viscous resistance. The present invention is particularly effective when such a high viscosity liquid is used.

ここで言うノズルには、開口部と該開口部に連通される管路部や絞り部を含んでおり、該管路部は複数の管路から成る構造を有していてもよい。   The nozzle referred to here includes an opening, a pipe line part communicating with the opening part, and a throttle part, and the pipe part may have a structure including a plurality of pipe lines.

吐出ヘッドの構成例として、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたってインク吐出用の複数のノズルを配列させたノズル列を有するフルライン型のヘッドを用いることができる。   As a configuration example of the ejection head, a full-line head having a nozzle row in which a plurality of nozzles for ejecting ink are arranged over a length corresponding to the entire width of the ejection target medium can be used.

この場合、被吐出媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドブロックを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として被吐出媒体の全幅に対応する長さのノズル列を構成する態様がある。   In this case, a combination of a plurality of relatively short ejection head blocks having nozzle rows less than the length corresponding to the entire width of the medium to be ejected, and connecting them together, the length corresponding to the entire width of the medium to be ejected. There is a mode that constitutes the nozzle row.

フルライン型のヘッドは、通常、被吐出媒体の相対的な送り方向(相対的搬送方向)と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってインクジェットヘッドを配置する態様もあり得る。   A full-line type head is usually arranged along a direction orthogonal to the relative feed direction (relative transport direction) of the medium to be ejected, but at a certain angle with respect to the direction orthogonal to the transport direction. There may also be a mode in which the inkjet head is arranged along an oblique direction with a gap.

「吐出ヘッド」には、インクジェット記録装置などの画像形成装置に用いられるインクジェットヘッド、印字ヘッドなどと呼ばれ得るものを含んでいてもよい。   The “ejection head” may include what can be called an inkjet head, a print head, or the like used in an image forming apparatus such as an inkjet recording apparatus.

加圧手段は電気信号を圧力に変換する電気機械変換素子を含み、電気機械変換素子には駆動信号に応じた変位を発生させるアクチュエータがある。また、該アクチュエータは、駆動信号に応じて歪みを発生させる電歪素子と、該電歪素子の歪みに応じて変位する振動板と、を含む構成がある。   The pressurizing means includes an electromechanical conversion element that converts an electric signal into pressure, and the electromechanical conversion element includes an actuator that generates a displacement corresponding to the drive signal. In addition, the actuator includes a configuration including an electrostrictive element that generates a strain according to a drive signal and a diaphragm that is displaced according to the strain of the electrostrictive element.

ノズルから吐出される液体には、インクジェット記録装置に用いられるインクや、ディスペンサーなどの塗布装置などによってメディア上に吐出される処理液、薬液、水などがある。   Examples of the liquid ejected from the nozzle include an ink used for an ink jet recording apparatus, a treatment liquid ejected on a medium by a coating device such as a dispenser, a chemical liquid, and water.

なお、駆動制御手段には加圧手段に与える駆動信号を発生させる駆動信号発生手段を含む構成もある。   The drive control means may include a drive signal generating means for generating a drive signal to be given to the pressurizing means.

圧力室の大きさを広げている期間が長くなると吐出周期が長くなるので、圧力室の体積を初期状態より広げる期間(即ち、所定の期間)は、吐出された液体の量と略同一量の液体が前記供給口を介して前記圧力室へ供給されるまでの期間と同一とする態様が好ましい。   Since the discharge cycle becomes longer as the period of expanding the size of the pressure chamber becomes longer, the period of expanding the volume of the pressure chamber from the initial state (that is, the predetermined period) is approximately the same amount as the amount of liquid discharged. It is preferable that the period is the same as the period until the liquid is supplied to the pressure chamber through the supply port.

請求項記載の発明は、請求項記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記ノズルから液体が吐出された後前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より増加させる体積は、前記ノズルの半径をrとするときに、B≦(2×π×r)/3を満たすことを特徴とする。 According to a second aspect of the invention relates to an aspect of the liquid discharge apparatus according to claim 1, wherein the volume increases from the initial state before the discharge operation starts the volume of the pressure chamber after the liquid has been ejected from the nozzle B Is characterized by satisfying B ≦ (2 × π × r 3 ) / 3, where r is the radius of the nozzle.

即ち、液体吐出後に圧力室を広げる体積変化量は、圧力室の体積を初期状態の体積に戻す際に加圧手段を駆動させたときにノズルから液体が吐出されないように該体積変化量の上限が決められる。 In other words, the volume change amount B to expand the pressure chamber after the liquid ejection, said volume variation B so is not ejected liquid from the nozzle when the pressure means is driven when returning the volume of the pressure chamber to the volume of the initial state The upper limit of is determined.

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、請求項記載の発明に係る駆動制御方法は、液体を吐出させるノズルと、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、前記ノズルのイナータンスMn、前記ノズルの流体抵抗Rn、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスCn、前記供給口のイナータンスMs、前記供給口の流体抵抗Rnが{4×(Mn+Ms)}/Cn≦(Rn+Rs) の関係を満たす構造を有する液体吐出ヘッドを用いて、加圧手段を駆動することにより圧力室の体積を変化させて該圧力室に収容されている5.5×10 −3 (Pa・s)以上の粘度を有する液体を前記ノズルから吐出させる吐出工程と、前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時において、前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsの間、前記加圧手段に駆動信号を印加して前記圧力室の体積を前記吐出工程開始前の初期状態より体積Bだけ増加させる圧力室拡張工程と、前記リフィル時おいて、前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsが経過すると、前記圧力室拡張工程で体積Bだけ増加した前記圧力室の体積を初期状態の体積に戻す圧力室復元工程と、を含み、前記圧力室拡張工程において、前記駆動信号を印加して前記圧力室の体積を初期状態よりも増加させる期間tsと前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAとの関係がtA=tsの関係を満たすとともに、前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAは、次式

Figure 0003941823
で表される前記ノズルの開口部の液体の体積速度v(t)、次式
Figure 0003941823
で表されるα、次式
Figure 0003941823
で表されるβ、次式
Figure 0003941823
で表され、t=0のときに−Fとなる前記ノズルの開口部の液体の変位体積x(t)、1回にリフィルされる液体の体積A+Bに対する次の吐出に必要な液体の体積の比A/(A+B)を用いて表される、次式
Figure 0003941823
及び次式
Figure 0003941823
の関係を満たすように前記加圧手段を制御することを特徴とする。 The present invention also provides a method invention for achieving the above object. That is, the drive control method according to the third aspect of the invention includes a nozzle that discharges a liquid, a pressure chamber that stores a liquid that is discharged from the nozzle, and a pressure that pressurizes the liquid stored in the pressure chamber. A pressurizing means for changing the volume of the chamber; and a supply port for supplying a liquid to the pressure chamber. The inertance Mn of the nozzle, the fluid resistance Rn of the nozzle, and the compliance Cn due to the surface tension of the liquid in the nozzle The pressure unit is driven using a liquid discharge head having a structure in which the inertance Ms of the supply port and the fluid resistance Rn of the supply port satisfy a relationship of {4 × (Mn + Ms)} / Cn ≦ (Rn + Rs) 2 discharging Engineering a liquid having a volume viscosity of more than 5.5 × accommodated in the pressure chamber 10 -3 (Pa · s) by changing the pressure chamber to eject from the nozzle by When refilling the liquid into the pressure chamber through the supply port after the liquid is discharged from the nozzle, the pressure unit is driven for a period ts after the liquid is discharged from the nozzle. Applying a signal to increase the volume of the pressure chamber by a volume B from the initial state before the start of the discharge process, and at the time of refill , a period ts has elapsed since the liquid was discharged from the nozzle. then, it looks including a pressure chamber restoring step of returning to the volume of the first period state the volume of said pressure chamber which is increased by the volume B in the pressure chamber expanding step, in the pressure chamber expanding step, by applying the driving signal The relationship between the period ts during which the volume of the pressure chamber is increased from the initial state and the period tA until the liquid having the same volume as the volume A discharged by one discharge operation is refilled into the pressure chamber is tA = ts. Fulfills the relation, time tA until the liquid volume A and the same volume ejected by the ejection operation once the pressure chamber is refilled, the following equation
Figure 0003941823
The volume velocity v (t) of the liquid at the opening of the nozzle represented by
Figure 0003941823
Α represented by
Figure 0003941823
Β represented by
Figure 0003941823
The displacement volume x (t) of the liquid at the opening of the nozzle that becomes −F when t = 0, and the volume of the liquid necessary for the next discharge with respect to the volume A + B of the liquid refilled at one time Expressed using the ratio A / (A + B),
Figure 0003941823
And the following formula
Figure 0003941823
The pressurizing means is controlled to satisfy the relationship .

吐出工程に用いられる駆動信号には、加圧手段を押し出し方向或いは引き込み方向のうち何れか一方の方向に駆動して液体を吐出させる態様や、プッシュプル駆動など加圧手段を押し出し方向および引き込み方向に連続的に駆動して液体を吐出させる態様がある。   The driving signal used in the discharge process includes a mode in which the pressurizing unit is driven in either the pushing direction or the pulling direction to discharge the liquid, and the pressurizing unit such as push-pull driving in the pushing direction and the pulling direction. There is a mode in which the liquid is discharged by continuously driving.

本発明によれば、液体吐出後に供給口を介して圧力室へ液体が供給されるリフィル時に、ノズル近傍に位置するメニスカス面が振動しないように、ノズルのイナータンスM、ノズルの流体抵抗R、ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスC、供給口のイナータンスM、供給口の流体抵抗Rの関係が決められるので、リフィル時間を長くすることなく、安定して高い吐出周波数を維持することができる。 According to the present invention, the inertance M n of the nozzle and the fluid resistance R n of the nozzle are prevented so that the meniscus surface located in the vicinity of the nozzle does not vibrate during refilling when the liquid is supplied to the pressure chamber through the supply port after the liquid is discharged. Since the relationship between the compliance C n due to the surface tension of the liquid in the nozzle, the inertance M s of the supply port, and the fluid resistance R n of the supply port can be determined, a stable high discharge frequency can be maintained without increasing the refill time. can do.

また、リフィル時には、吐出動作前の初期状態よりも圧力室の体積を増加させ、所定の時間経過後に圧力室の体積を初期状態の体積に戻すように加圧手段を制御するので、高粘度液を用いる場合にもその粘性抵抗の影響でリフィル時間が著しく長くならず、所定の吐出周期を確保することができる。   Further, at the time of refilling, the pressure chamber is controlled so that the volume of the pressure chamber is increased from the initial state before the discharge operation and the volume of the pressure chamber is returned to the initial volume after a predetermined time has elapsed. In the case of using, the refill time is not significantly increased due to the influence of the viscous resistance, and a predetermined discharge cycle can be secured.

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(被吐出媒体)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)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 inkjet recording apparatus 10 includes a print unit 12 having a plurality of print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color, and each print head 12K, 12C, 12M, An ink storage / loading unit 14 for storing ink to be supplied to 12Y, a paper feeding unit 18 for supplying recording paper (discharged medium) 16, a decurling unit 20 for removing curl of the recording paper 16, and An adsorption belt conveyance unit 22 that is arranged to face the nozzle surface (ink ejection surface) of the printing unit 12 and conveys the recording paper 16 while maintaining the flatness of the recording paper 16, and printing that reads a printing result by the printing unit 12 A detection unit 24 and a paper discharge unit 26 that discharges printed recording paper (printed matter) to the outside are provided.

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 paper supply unit 18, but a plurality of magazines having different paper widths, paper quality, and the like may be provided side by side. Further, instead of the roll paper magazine or in combination therewith, the paper may be supplied by a cassette in which cut papers are stacked and loaded.

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 recording paper 16 delivered from the paper supply unit 18 retains curl due to having been loaded in the magazine. In order to remove this curl, heat is applied to the recording paper 16 by the heating drum 30 in the direction opposite to the curl direction of the magazine in the decurling unit 20. At this time, it is more preferable to control the heating temperature so that the printed surface is slightly curled outward.

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 cutter 28. The cutter 28 includes a fixed blade 28A having a length equal to or greater than the conveyance path width of the recording paper 16, and a round blade 28B that moves along the fixed blade 28A. The fixed blade 28A is provided on the back side of the print. The round blade 28B is disposed on the printing surface side with the conveyance path interposed therebetween. Note that the cutter 28 is not necessary when cut paper is used.

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 cut recording paper 16 is sent to the suction belt conveyance unit 22. The suction belt conveyance unit 22 has a structure in which an endless belt 33 is wound between rollers 31 and 32, and at least portions facing the nozzle surface of the printing unit 12 and the sensor surface of the printing detection unit 24 are horizontal ( Flat surface).

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孔(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 belt 33 has a width that is wider than the width of the recording paper 16, and a plurality of suction holes (not shown) are formed on the belt surface. As shown in FIG. 1, a suction chamber 34 is provided at a position facing the nozzle surface of the print unit 12 and the sensor surface of the print detection unit 24 inside the belt 33 spanned between the rollers 31 and 32. Then, the suction chamber 34 is sucked by the fan 35 to be a negative pressure, whereby the recording paper 16 on the belt 33 is sucked and held.

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7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。   When the power of a motor (not shown in FIG. 1, described as reference numeral 88 in FIG. 7) is transmitted to at least one of the rollers 31 and 32 around which the belt 33 is wound, the belt 33 rotates in the clockwise direction in FIG. , And the recording paper 16 held on the belt 33 is conveyed from left to right in FIG.

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 belt 33 when a borderless print or the like is printed, the belt cleaning unit 36 is provided at a predetermined position outside the belt 33 (an appropriate position other than the print area). Although details of the configuration of the belt cleaning unit 36 are not shown, for example, there are a method of niping a brush roll, a water absorbing roll, etc., an air blow method of blowing clean air, or a combination thereof. In the case where the cleaning roll is nipped, the cleaning effect is great if the belt linear velocity and the roller linear velocity are changed.

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 belt conveyance unit 22 is also conceivable, if the roller / nip conveyance is performed in the print area, the image easily spreads because the roller contacts the printing surface of the sheet immediately after printing. There is a problem. Therefore, as in this example, suction belt conveyance that does not bring the image surface into contact with each other in the print region is preferable.

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 heating fan 40 is provided on the upstream side of the printing unit 12 on the paper conveyance path formed by the suction belt conveyance unit 22. The heating fan 40 blows heated air on the recording paper 16 before printing to heat the recording paper 16. Heating the recording paper 16 immediately before printing makes it easier for the ink to dry after landing.

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(図3乃至図5)、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 printing unit 12 is a so-called full line type head in which line type heads having a length corresponding to the maximum paper width are arranged in a direction (main scanning direction) orthogonal to the paper feed direction (see FIG. 2). Although a detailed structural example will be described later (FIGS. 3 to 5), each of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y is a recording paper of the maximum size targeted by the inkjet recording apparatus 10 as shown in FIG. The line head includes a plurality of ink discharge ports (nozzles) arranged over a length exceeding at least one side of 16.

記録紙16の送り方向(以下、副走査方向という。)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 print head 12K corresponding to each color ink in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side along the feeding direction of the recording paper 16 (hereinafter referred to as the sub-scanning direction). , 12C, 12M, 12Y are arranged. A color image can be formed on the recording paper 16 by discharging the color inks from the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y while the recording paper 16 is conveyed.

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 printing unit 12 in which the full line head that covers the entire area of the paper width is provided for each ink color, the operation of relatively moving the recording paper 16 and the printing unit 12 in the sub-scanning direction is performed once. An image can be recorded on the entire surface of the recording paper 16 only by performing it (that is, by one sub-scan). Thereby, it is possible to perform high-speed printing as compared with a shuttle type head in which the print head reciprocates in the main scanning direction, and productivity can be improved.

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)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 / loading unit 14 has tanks that store inks of colors corresponding to the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y, and each tank is connected via a conduit (not shown). The print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y communicate with each other. Further, the ink storage / loading unit 14 includes notifying means (display means, warning sound generating means) for notifying when the ink remaining amount is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. ing.

印字検出部24は、印字部12の印字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 print detection unit 24 includes an image sensor for imaging the print result of the print unit 12, and functions as a unit for checking nozzle clogging and other ejection defects from an image read by the image sensor.

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 print detection unit 24 of this example is composed of a line sensor having a light receiving element array that is wider than at least the ink ejection width (image recording width) by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y. The line sensor includes an R sensor row in which photoelectric conversion elements (pixels) provided with red (R) color filters are arranged in a line, a G sensor row provided with green (G) color filters, The color separation line CCD sensor is composed of a B sensor array provided with a blue (B) color filter. Instead of the line sensor, an area sensor in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged can be used.

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。   The print detection unit 24 reads the test pattern printed by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color, and detects the ejection of each head. The ejection determination includes the presence / absence of ejection, measurement of dot size, measurement of dot landing position, and the like.

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 post-drying unit 42 is provided following the print detection unit 24. The post-drying unit 42 is means for drying the printed image surface, and for example, a heating fan is used. Since it is preferable to avoid contact with the printing surface until the ink after printing is dried, a method of blowing hot air is preferred.

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパー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 pressurizing the paper holes with pressure. 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 / pressurizing unit 44 is provided following the post-drying unit 42. The heating / pressurizing unit 44 is a means for controlling the glossiness of the image surface, and pressurizes with a pressure roller 45 having a predetermined surface uneven shape while heating the image surface to transfer the uneven shape to the image surface. To do.

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 paper output unit 26. It is preferable that the original image to be printed (printed target image) and the test print are discharged separately. The ink jet recording apparatus 10 is provided with a sorting means (not shown) that switches the paper discharge path so as to select the print product of the main image and the print product of the test print and send them to the discharge units 26A and 26B. Yes. Note that when the main image and the test print are simultaneously formed in parallel on a large sheet, the test print portion is separated by a cutter (second cutter) 48. The cutter 48 is provided immediately before the paper discharge unit 26, and cuts the main image and the test print unit when the test print is performed on the image margin. The structure of the cutter 48 is the same as that of the first cutter 28 described above, and includes a fixed blade 48A and a round blade 48B.

また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。   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.

〔ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッド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。
[Head structure]
Next, the structure of the print head will be described. Since the structures of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for the respective ink colors are common, the print heads are represented by reference numeral 50 in the following.

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、図4はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図(図3(a) 中の4−4線に沿う断面図)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) 及び図4に示したように、インク滴が吐出するノズル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 print head 50, and FIG. 3 (b) is an enlarged view of a part thereof. 3C is a perspective plan view showing another example of the structure of the print head 50, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the three-dimensional configuration of the ink chamber unit (along line 4-4 in FIG. 3A). FIG. In order to increase the dot pitch printed on the recording paper surface, it is necessary to increase the nozzle pitch in the print head 50. As shown in FIGS. 3A to 3C and FIG. 4, the print head 50 of this example includes a plurality of inks including nozzles 51 from which ink droplets are ejected and pressure chambers 52 corresponding to the nozzles 51. The chamber units 53 have a structure in which the chamber units 53 are arranged in a staggered matrix, thereby achieving an increase in the apparent nozzle pitch density.

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(記録紙16)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, the print head 50 according to the present embodiment prints a plurality of nozzles 51 for ejecting ink in a direction substantially perpendicular to the print medium (recording paper 16) feed direction, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). A full line head having one or more nozzle rows arranged over a length corresponding to the entire width of the medium.

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。   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.

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。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。   The pressure chamber 52 provided corresponding to each nozzle 51 has a substantially square planar shape, and the nozzle 51 and the supply port 54 are provided at both corners on the diagonal line. Each pressure chamber 52 communicates with a common flow channel 55 through a supply port 54.

圧力室52の天面を構成している加圧板(共通電極と兼用される振動板)56には個別電極57を備えたアクチュエータ(加圧手段)58が接合されている。個別電極57に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ58が変形して圧力室52の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル51からインクが吐出される。なお、アクチュエータ58には、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、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。   An actuator (pressurizing means) 58 having individual electrodes 57 is joined to a pressurizing plate (vibrating plate that also serves as a common electrode) 56 constituting the top surface of the pressure chamber 52. By applying a driving voltage to the individual electrode 57, the actuator 58 is deformed to change the volume of the pressure chamber 52, and ink is ejected from the nozzle 51 due to the pressure change accompanying this. For the actuator 58, a piezoelectric body such as a piezoelectric element is preferably used. After ink discharge, new ink is supplied from the common channel 55 to the pressure chamber 52 through the supply port 54.

詳細は後述するが、インク室ユニット53は、一般に用いられるインクよりも高い粘度を持った高粘度インクを用いる場合にも、リフィル時間が著しく長くならない条件を満たすように、ノズル51や供給口54などの形状、サイズ等が最適化されている。   Although the details will be described later, the ink chamber unit 53 also has a nozzle 51 and a supply port 54 so that the refill time is not significantly increased even when a high-viscosity ink having a higher viscosity than a commonly used ink is used. The shape, size, etc. are optimized.

図4に示すように、本例のノズル51には、開口部51Aの近傍に位置し管路径が絞られたノズル細管部51Bと、ノズル細管部51Bよりも管路の直径が大きくノズル細管部51Bと圧力室52との間に位置するノズル太管部51Cと、を有している。   As shown in FIG. 4, the nozzle 51 of this example includes a nozzle narrow tube portion 51 </ b> B located near the opening 51 </ b> A and having a narrow pipe diameter, and a nozzle narrow tube portion having a larger diameter than the nozzle thin tube portion 51 </ b> B. A nozzle thick pipe portion 51 </ b> C positioned between the pressure chamber 52 </ b> B and the pressure chamber 52.

図4に示す符号のうち、Ln1はノズル太管部51Cの管路長、Ln2はノズル細管部51Bの管路長 、Lは供給口54の管路長を表している。また、Dn1はノズル太管部51Cの直径(管路径)、Dn2はノズル細管部51Bの直径、Dは供給口54の直径を表している。 4, L n1 represents the pipe length of the nozzle large pipe section 51 </ b> C, L n2 represents the pipe length of the nozzle thin pipe section 51 </ b> B, and L s represents the pipe length of the supply port 54. Further, D n1 is the diameter of the nozzle thick tube portion 51C (Kanro径), D n2 is the diameter of the nozzle tube portion 51B, D s represents the diameter of the supply port 54.

本例では、ノズル細管部51Bの管路径が均一な態様を示したが、ノズル細管部51Bの管路径が圧力室52側から開口部51A側に向かって一定の割合で小さくなるテーパ形状を有していてもよい。この場合のノズル細管部51Bの管路径Dn2はテーパ形状部分の平均値としてもよい。また、ノズル細管部51Bとノズル太管部51Cとの管路径が同一でもよい。更に、ノズル細管部51B及びノズル太管部51Cの持つ管路径と異なる管路径を持った管路を備えてもよい。 In this example, the pipe diameter of the nozzle capillary 51B is uniform, but the nozzle diameter of the nozzle capillary 51B has a tapered shape that decreases at a constant rate from the pressure chamber 52 side toward the opening 51A. You may do it. In this case, the pipe diameter D n2 of the nozzle thin tube portion 51B may be an average value of the tapered portion. Further, the pipe diameters of the nozzle thin tube portion 51B and the nozzle thick tube portion 51C may be the same. Furthermore, you may provide the pipe line which has a pipe diameter different from the pipe line diameter which the nozzle thin tube part 51B and the nozzle large pipe part 51C have.

なお、本実施形態おいて「ノズル(51)」という用語は、開口部51を表すこともあるし、開口部51Aや細管部51Bを表すこともある。開口部51Aから太管部51Cまでを含めて「ノズル(51)」と記載することもある。   In the present embodiment, the term “nozzle (51)” may represent the opening 51 or the opening 51A or the thin tube 51B. It may be described as “nozzle (51)” including the opening 51A to the thick tube 51C.

また、本例で言う供給口54には、圧力室52の供給系側の開口部だけでなく、絞り機能を有するインク供給側の流路(管路)が含まれている。   Further, the supply port 54 in this example includes not only an opening on the supply system side of the pressure chamber 52 but also a flow path (pipe) on the ink supply side having a throttling function.

即ち、ノズル51や供給口54は、それぞれ吐出側及び供給側の絞り機能を有する開口部、管路、溝など流体抵抗やイナータンス算出の基礎となる流路を意味する。この絞り機能を有する流路は複数の流路から構成されていてもよいし、1つの流路の一部であってもよい。   That is, the nozzle 51 and the supply port 54 mean a flow path serving as a basis for calculating fluid resistance and inertance, such as an opening, a pipe, and a groove each having a throttle function on the discharge side and the supply side. The flow path having the throttle function may be composed of a plurality of flow paths, or may be a part of one flow path.

かかる構造を有する多数のインク室ユニット53を図5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. 5, a large number of ink chamber units 53 having such a structure are arranged in a row direction along the main scanning direction and an oblique column direction having a constant angle θ that is not orthogonal to the main scanning direction. The structure is arranged in a lattice pattern. With a structure in which a plurality of ink chamber units 53 are arranged at a constant pitch d along a certain angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch P of the nozzles projected so as to be aligned in the main scanning direction is d × cos θ. .

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 nozzle 51 can be handled equivalently as a linear arrangement with a constant pitch P. With such a configuration, it is possible to realize a high-density nozzle configuration in which 2400 nozzle rows are projected per inch (2400 nozzles / inch) so as to be aligned in the main scanning direction. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the nozzles 51 are linearly arranged at a constant interval (pitch P) along the longitudinal direction (main scanning direction) of the head.

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ライン(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 nozzle is divided into blocks, and each block is sequentially driven from one side to the other. One line is formed in the width direction of the paper (direction perpendicular to the paper conveyance direction). Or, repeated printing of a line consisting of a plurality of rows of dots is defined as main scanning.

特に、図5に示すようなマトリクス状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。即ち、ノズル51-11 、51-12 、51-13 、51-14 、51-15 、51-16 を1つのブロックとし(他にはノズル51-21 、…、51-26 を1つのブロック、ノズル51-31 、…、51-36 を1つのブロック、…として)、記録紙16の搬送速度に応じてノズル51-11 、51-12 、…、51-16 を順次駆動することで記録紙16の幅方向に1ラインを印字する。   In particular, when driving the nozzles 51 arranged in a matrix as shown in FIG. 5, the main scanning as described in (3) above is preferable. That is, the nozzles 51-11, 51-12, 51-13, 51-14, 51-15, 51-16 are made into one block (other nozzles 51-21,..., 51-26 are made into one block, Nozzles 51-31,..., 51-36 as one block,...), And the nozzles 51-11, 51-12,. One line is printed in 16 width directions.

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ライン(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。   On the other hand, by relatively moving the above-mentioned full line head and the paper, printing of one line (a line formed by one line of dots or a line composed of a plurality of lines) formed by the above-described main scanning is repeatedly performed. This is defined as sub-scanning.

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ず、主走査方向に沿う行方向及び副走査方向に沿う列方向にノズルを並べる配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。   In implementing the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example, and various nozzle arrangement structures such as an arrangement structure in which nozzles are arranged in the row direction along the main scanning direction and the column direction along the sub-scanning direction can be applied.

本実施形態では、印字媒体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を示したが、本発明適用範囲はこれに限定されず、印字媒体の全幅よりも短い長さの短尺ヘッドを印字媒体の送り方向と直交する主操作方向に移動しながら、印字媒体の幅方向に沿ったドット列を形成するシリアル型(シャトルスキャン型)ヘッドにも適用可能である。   In the present embodiment, a full line head having one or more nozzle rows arranged over a length corresponding to the entire width of the print medium in a direction substantially orthogonal to the print medium feed direction is shown. The serial type (which forms a dot row along the width direction of the print medium while moving a short head having a length shorter than the entire width of the print medium in the main operation direction orthogonal to the feed direction of the print medium) It can also be applied to a shuttle scan type head.

また、本実施形態では1層の圧電体層を有する単層圧電素子を示したが、本発明は2層以上の圧電体層が積層された多層圧電素子に適用してもよい。   In the present embodiment, a single-layer piezoelectric element having one piezoelectric layer is shown. However, the present invention may be applied to a multilayer piezoelectric element in which two or more piezoelectric layers are laminated.

本実施形態では、加圧板56と共通電極が兼用される態様を示したが、加圧板56と共通電極とを別々に備えてもよい。加圧板56と共通電極とを別々に備える態様では、加圧板56に金属材料などの導電性材料を用いる場合には加圧板56と共通電極との間に絶縁層が設けられる。   In the present embodiment, the aspect in which the pressure plate 56 and the common electrode are used together is shown, but the pressure plate 56 and the common electrode may be provided separately. In an aspect in which the pressure plate 56 and the common electrode are separately provided, an insulating layer is provided between the pressure plate 56 and the common electrode when a conductive material such as a metal material is used for the pressure plate 56.

〔インク供給系の構成〕
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。
[Configuration of ink supply system]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the inkjet recording apparatus 10.

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。なお、図6のインク供給タンク60は、先に記載した図1のインク貯蔵/装填部14と等価のものである。   The ink supply tank 60 is a base tank for supplying ink, and is installed in the ink storage / loading unit 14 described with reference to FIG. There are two types of ink supply tank 60: a system that replenishes ink from a replenishment port (not shown) and a cartridge system that replaces the entire tank when the remaining amount of ink is low. A cartridge system is suitable for changing the ink type according to the intended use. In this case, it is preferable that the ink type information is identified by a barcode or the like, and ejection control is performed according to the ink type. The ink supply tank 60 in FIG. 6 is equivalent to the ink storage / loading unit 14 in FIG. 1 described above.

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 filter 62 is provided between the ink supply tank 60 and the print head 50 in order to remove foreign substances and bubbles. The filter mesh size is preferably equal to or smaller than the nozzle diameter (generally about 20 μm).

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ー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 print head 50 or integrally with the print head 50 is also preferable. The sub-tank has a function of improving a damper effect and refill that prevents fluctuations in the internal pressure of the head.

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と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード66とが設けられている。   Further, the inkjet recording apparatus 10 is provided with a cap 64 as a means for preventing the nozzle 51 from drying or preventing an increase in ink viscosity near the nozzle, and a cleaning blade 66 as a nozzle surface cleaning means.

これらキャップ64及びクリーニングブレード66を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 cap 64 and the cleaning blade 66 can be moved relative to the print head 50 by a moving mechanism (not shown), and is moved from a predetermined retracted position to a maintenance position below the print head 50 as necessary. 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、ノズル面をキャップ64で覆う。   The cap 64 is displaced up and down relatively with respect to the print head 50 by an elevator mechanism (not shown). The cap 64 is raised to a predetermined raised position when the power is turned off or during printing standby, and is brought into close contact with the print head 50, thereby covering the nozzle surface with the cap 64.

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、アクチュエータ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 specific nozzle 51 is reduced and ink is not ejected for a certain period of time, the ink solvent near the nozzle evaporates and the ink viscosity increases. In such a state, ink cannot be ejected from the nozzle 51 even if the actuator 58 operates.

このような状態になる前に(アクチュエータ58の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で)アクチュエータ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、ダミー吐出)が行われる。   Before such a state is reached (within the range of the viscosity that can be discharged by the operation of the actuator 58), the actuator 58 is operated, and the cap 64 (ink near the nozzle whose viscosity has increased) is discharged. Preliminary ejection (purging, idle ejection, collar ejection, dummy ejection) is performed toward the ink receiver.

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、アクチュエータ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。   Further, when air bubbles are mixed into the ink in the print head 50 (in the pressure chamber 52), the ink cannot be ejected from the nozzle even if the actuator 58 is operated. In such a case, the cap 64 is applied to the print head 50, the ink in the pressure chamber 52 (ink mixed with bubbles) is removed by suction with the suction pump 67, and the suctioned and removed ink is sent to the collection tank 68. .

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。   In this suction operation, the deteriorated ink with increased viscosity (solidified) is sucked out when the ink is initially loaded into the head or when the ink is used after being stopped for a long time. Since the suction operation is performed on the entire ink in the pressure chamber 52, the amount of ink consumption increases. Therefore, it is preferable to perform preliminary ejection when the increase in ink viscosity is small.

クリーニングブレード66は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構(ワイパー)により印字ヘッド50のインク吐出面(ノズル板表面)に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード66をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル51内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。   The cleaning blade 66 is made of an elastic member such as rubber, and can slide on the ink discharge surface (surface of the nozzle plate) of the print head 50 by a blade moving mechanism (wiper) (not shown). When ink droplets or foreign substances adhere to the nozzle plate, the nozzle plate surface is wiped by sliding the cleaning blade 66 on the nozzle plate to clean the nozzle plate surface. It should be noted that when the ink ejection surface is cleaned by the blade mechanism, preliminary ejection is performed in order to prevent foreign matter from being mixed into the nozzle 51 by the blade.

〔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(駆動制御手段)80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 7 is a principal block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus 10. The inkjet recording apparatus 10 includes a communication interface 70, a system controller 72, an image memory 74, a motor driver 76, a heater driver 78, a print control unit (drive control means) 80, an image buffer memory 82, a head driver 84, and the like.

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、IEEE1394、USB(Universal serial Bus)、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。   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 IEEE1394, USB (Universal serial Bus), Ethernet (registered trademark), or 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 inkjet recording apparatus 10 via the communication interface 70 and temporarily stored in the image memory 74.

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 image memory 74 is a storage unit that temporarily stores an image input via the communication interface 70, and data is read and written through the system controller 72. The image memory 74 is not limited to a memory made of a semiconductor element, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.

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、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、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等の各部を制御し、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 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and functions as a control device that controls the entire inkjet recording apparatus 10 according to a predetermined program, and also functions as an arithmetic device that performs various calculations. . That is, the system controller 72 controls each part such as the communication interface 70, the image memory 74, the motor driver 76, the heater driver 78, etc., performs communication control with the host computer 86, read / write control of the image memory 74, etc. A control signal for controlling the motor 88 and the heater 89 of the transport system is generated.

画像メモリ74には、システムコントローラ72のCPUが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、画像メモリ74は、書換不能な記憶手段であってもよいし、EEPROMのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ74は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域としても利用される。   The image memory 74 stores programs executed by the CPU of the system controller 72 and various data necessary for control. Note that the image memory 74 may be a non-rewritable storage means, or may be a rewritable storage means such as an EEPROM. The image memory 74 is used as a temporary storage area for image data, and is also used as a program development area and a calculation work area for the CPU.

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(駆動回路)である。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である。   The motor driver 76 is a driver (drive circuit) that drives the motor 88 in accordance with an instruction from the system controller 72. The heater driver 78 is a driver that drives the heater 89 such as the post-drying unit 42 in accordance with an instruction from the system controller 72.

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(駆動信号)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、生成した印字データ(ドットデータ)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 print control unit 80 has a signal processing function for performing various processes such as processing and correction for generating a print control signal (drive signal) from the image data in the image memory 74 in accordance with the control of the system controller 72. The control unit supplies the generated print data (dot data) to the head driver 84. Necessary signal processing is performed in the print controller 80, and the ejection amount and ejection timing of the ink droplets of the print head 50 are controlled via the head driver 84 based on the image data. Thereby, a desired dot size and dot arrangement are realized.

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1つのプロセッサで構成する態様も可能である。   The print control unit 80 includes an image buffer memory 82, and image data, parameters, and other data are temporarily stored in the image buffer memory 82 when image data is processed in the print control unit 80. In FIG. 7, the image buffer memory 82 is shown in a mode associated with the print control unit 80, but it can also be used as the image memory 74. Also possible is an aspect in which the print controller 80 and the system controller 72 are integrated and configured with one processor.

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ヘッド12K,12C,12M,12Yの圧電素子を駆動する。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 piezoelectric elements of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y of the respective colors based on the print data provided from the print control unit 80. The head driver 84 may include a feedback control system for keeping the head driving conditions constant.

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース70を介して外部から入力され、画像メモリ74に蓄えられる。この段階では、RGBの画像データが画像メモリ74に記憶される。   Image data to be printed is input from the outside via the communication interface 70 and stored in the image memory 74. At this stage, RGB image data is stored in the image memory 74.

画像メモリ74に蓄えられた画像データは、システムコントローラ72を介してプリント制御部80に送られ、該プリント制御部80においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部80は、入力されたRGB画像データをKCMYの4色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部80で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ82に蓄えられる。   The image data stored in the image memory 74 is sent to the print controller 80 via the system controller 72, and is converted into dot data for each ink color by the print controller 80. That is, the print control unit 80 performs processing for converting the input RGB image data into dot data of four colors of KCMY. The dot data generated by the print controller 80 is stored in the image buffer memory 82.

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12K,12C,12M,12Yのアクチュエータを駆動する。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 actuators of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color based on the print data given from the print control unit 80. The head driver 84 may include a feedback control system for keeping the head driving conditions constant.

プログラム格納部(不図示)には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ72の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。前記プログラム格納部はROMやEEPROMなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやPCカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。   Various control programs are stored in a program storage unit (not shown), and the control programs are read and executed in accordance with commands from the system controller 72. The program storage unit may be a semiconductor memory such as a ROM or EEPROM, or a magnetic disk. An external interface may be provided and a memory card or PC card may be used. Of course, you may provide several recording media among these recording media.

なお、前記プログラム格納部は動作パラメータ等の記録手段(不図示)と兼用してもよい。   The program storage unit may also be used as a recording unit (not shown) for operating parameters.

印字検出部24は、図1で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙16に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、印字のばらつきなど)を検出し、その検出結果をプリント制御部80に提供する。   As described with reference to FIG. 1, the print detection unit 24 is a block including a line sensor. The print detection unit 24 reads an image printed on the recording paper 16, performs necessary signal processing, and the like to perform a printing situation (whether ejection is performed, printing is performed). Variation), and the detection result is provided to the print controller 80.

プリント制御部80は、必要に応じて印字検出部24から得られる情報に基づいて印字ヘッド50に対する各種補正を行う。   The print control unit 80 performs various corrections on the print head 50 based on information obtained from the print detection unit 24 as necessary.

なお、図1に示した例では、印字検出部24が印字面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの光源(不図示)によって印字面を照明し、その反射光をラインセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。   In the example shown in FIG. 1, the print detection unit 24 is provided on the print surface side, and the print surface is illuminated by a light source (not shown) such as a cold cathode tube disposed in the vicinity of the line sensor. Although the configuration is such that the reflected light is read by the line sensor, other configurations may be used in the implementation of the present invention.

〔アクチュエータの駆動制御〕
次に、本インクジェット記録装置10に用いられるアクチュエータ58の駆動制御について詳説する。
[Actuator drive control]
Next, drive control of the actuator 58 used in the inkjet recording apparatus 10 will be described in detail.

図8(a) には、アクチュエータ58に印加される駆動信号(駆動波形)の一例(符号100)を示し、図8(b) 及び(c) は、図8(a) に示した駆動信号100の変形例(符号102、104)を示す。   FIG. 8A shows an example (reference numeral 100) of a drive signal (drive waveform) applied to the actuator 58. FIGS. 8B and 8C show the drive signal shown in FIG. 100 modification examples (reference numerals 102 and 104) are shown.

図8(a) 〜(c) 中、横軸は時間、たて軸は駆動信号の電圧を表している。また、たて軸の上方向(押し方向)は図4に示した圧力室52の容積を収縮させる方向を示し、下方向(引き方向)は圧力室52の容積を広げる(拡張する)方向を示している。   8A to 8C, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage of the drive signal. Further, the upward direction (pushing direction) of the vertical axis indicates the direction in which the volume of the pressure chamber 52 shown in FIG. 4 is contracted, and the downward direction (pulling direction) indicates the direction in which the volume of the pressure chamber 52 is expanded (expanded). Show.

なお、駆動信号が0Vのときには圧力室52の収縮、拡張が起こらず初期状態(メニスカス静定状態)になる。もちろん、駆動信号にオフセットを持たせて、0V以外の電圧を印加すると初期状態になるように構成してもよい。   When the drive signal is 0 V, the pressure chamber 52 is not contracted or expanded, and is in an initial state (meniscus stabilization state). Of course, the drive signal may be offset so that the initial state is obtained when a voltage other than 0V is applied.

本インクジェット記録装置10では、インクを吐出させる駆動信号 (吐出駆動信号)100Aを用いてインク吐出を行った(吐出工程)後に、圧力室52の大きさ (容積)を吐出動作が開始される前の初期状態よりも広がった状態(即ち、容積が増えた状態)とし(圧力室拡張工程)、所定の時間tが経過した後に吐出動作が開始される前の初期状態に復元させる(圧力室復元工程)ようにアクチュエータ58が動作するリフィル駆動信号100Bを印加するように制御される。 In the inkjet recording apparatus 10, after the ink is ejected using the drive signal (ejection drive signal) 100 </ b> A for ejecting ink (ejection process), before the ejection operation of the size (volume) of the pressure chamber 52 is started. state spread than in the initial state (i.e., volume increased state) and (pressure chamber expansion step), to restore the initial state before the discharge operation after a predetermined time t s has elapsed is started (the pressure chamber The refill drive signal 100B for operating the actuator 58 is controlled to be applied as in the restoring step).

ここで言うインクを吐出させる駆動信号とは、図8(a) 〜(c) 中に破線で囲まれた部分(符号100A、102A、104A)を示し、インクを吐出させ、更に、インクが吐出された後にノズル51と圧力室52との共振などにより起こるメニスカス面の振動がほぼ静定している状態になるまでアクチュエータ58を動作させる駆動信号を意味している。   The drive signals for ejecting ink here indicate the portions (reference numerals 100A, 102A, 104A) surrounded by broken lines in FIGS. 8A to 8C, eject ink, and eject ink. This means a drive signal for operating the actuator 58 until the vibration of the meniscus surface caused by the resonance between the nozzle 51 and the pressure chamber 52 after being performed is almost stabilized.

また、リフィル駆動信号100B、102B、104Bは、リフィル時間を短縮するために、リフィル時にメニスカスが振動しないようにアクチュエータ58を動作させる駆動信号である。なお、リフィル駆動信号の詳細は後述する。   The refill drive signals 100B, 102B, and 104B are drive signals that operate the actuator 58 so that the meniscus does not vibrate during refill in order to shorten the refill time. Details of the refill drive signal will be described later.

即ち、図8(a) に示す態様では、タイミングt(アクチュエータ58の動作開始タイミング)からタイミングt(インク吐出タイミング)の期間では吐出駆動信号100Aがアクチュエータ58に印加され、インク吐出の後に、図6に示したインク供給タンクや不図示の供給流路などから成る供給系から圧力室52内にインクを充填するリフィル期間のうち、タイミングtからリフィル駆動電圧印加時間tの間、圧力室52を広げる方向にアクチュエータ58を動作させるようにリフィル駆動信号100Bがアクチュエータ58に印加される。 That is, in the mode shown in FIG. 8A, the ejection drive signal 100A is applied to the actuator 58 during the period from timing t 0 (operation start timing of the actuator 58) to timing t 1 (ink ejection timing), and after ink ejection. of the refill period of filling the ink into the pressure chamber 52 from the ink supply tank and the supply system consisting of a supply channel (not shown) shown in FIG. 6, between the timing t 1 of the refill driving voltage application time t s, The refill drive signal 100B is applied to the actuator 58 so as to operate the actuator 58 in the direction of expanding the pressure chamber 52.

なお、リフィル駆動信号を印加して圧力室52を広げた後に、圧力室52を元の初期状態に戻す際にインクが吐出されないように、圧力室52を元の状態に戻すときのアクチュエータ58の移動速度は小さい方がよい。これは、リフィル駆動信号の単位時間あたりの電圧変化量を小さく(電圧波形の傾きを小さく)すればよい。   In addition, after applying the refill drive signal and expanding the pressure chamber 52, the actuator 58 when the pressure chamber 52 is returned to the original state so that ink is not discharged when the pressure chamber 52 is returned to the original initial state. Smaller moving speed is better. This is achieved by reducing the amount of voltage change per unit time of the refill drive signal (decreasing the slope of the voltage waveform).

したがって、リフィル駆動信号は、図8(b) の符号102Bに示す、その電圧が徐々に下がる態様や、図8(c) の符号104Bに示す、tよりも短い期間一定電圧を維持した後、その電圧が徐々に下がる態様が好ましい。 Accordingly, the refill drive signal, shown at reference numeral 102B in FIG. 8 (b), and aspects its voltage gradually decreases, indicated by the reference numeral 104B in FIG. 8 (c), after maintaining a short period constant voltage than t s A mode in which the voltage gradually decreases is preferable.

図8(a) 〜(c) には、台形波形を持った吐出駆動信号100A、102A、104A(ここでは、吐出駆動信号100A、102A、104Aは同一波形)を用いて、初期状態から引き方向、押し方向の順にアクチュエータ58を動作させて(プルプッシュ動作させて)インクを吐出させる駆動信号100、102、104を示したが、図9(a) 〜(d) に示すような駆動信号を適用してもよい。なお、図9(a) 〜図9(d) 中、図8(a) 〜(c) と同一又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。   8A to 8C, the ejection drive signals 100A, 102A, and 104A having trapezoidal waveforms (here, the ejection drive signals 100A, 102A, and 104A have the same waveform) are used to pull from the initial state. The drive signals 100, 102, and 104 for ejecting ink by operating the actuator 58 in the order of the push direction (pull-push operation) are shown. The drive signals as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (d) are shown. You may apply. 9A to 9D, the same or similar parts as those in FIGS. 8A to 8C are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図9(a) には、初期状態に対して押し方向にアクチュエータ58を動作させてインク吐出を行う駆動信号110を示す。駆動信号110は吐出駆動信号110Aとリフィル駆動信号110Bとを含み、駆動信号110をアクチュエータ58に印加すると、タイミングtからタイミングtの期間では、アクチュエータ58は初期状態に対して押し方向に動作してインクを吐出させ、タイミングtから期間tの間、圧力室52の容積が吐出時よりも大きく、且つ、初期状態よりも大きくなるようにアクチュエータ58は初期状態に対して引き方向に動作する。 FIG. 9A shows a drive signal 110 for ejecting ink by operating the actuator 58 in the pushing direction with respect to the initial state. Drive signal 110 includes a discharge drive signal 110A and refill drive signal 110B, upon application of a drive signal 110 to the actuator 58, the period of time t 1 from the timing t 0, the actuator 58 is operated in the pushing direction from the initial state ink is ejected by, between the timing t 1 of the period t s, greater than when the volume of the pressure chamber 52 is discharged, and the actuator 58 to be greater than the initial state in the pulling direction with respect to the initial state Operate.

同様に、図9(b) には、引き方向にアクチュエータ58を動作させてインク吐出を行う駆動信号112を示し、駆動信号112をアクチュエータ58に印加すると、タイミングtからタイミングtの期間では、アクチュエータ58は引き方向に動作し、タイミングtでタイミングtの状態に対して押し方向(初期状態に対して引き方向)に動作してインクを吐出させる。更に、タイミングtから期間tの間、圧力室52が初期状態よりも大きい状態を維持するように、アクチュエータ58は駆動信号112Aが印加されている状態に対して押し方向(初期状態に対して引き方向)に動作する。 Similarly, in FIG. 9 (b) shows a driving signal 112 for ink discharge by operating the actuator 58 in the pull direction, upon application of a drive signal 112 to the actuator 58, the period of time t 1 from the timing t 0 is the actuator 58 operates to pull direction, operates in a direction (pulling direction with respect to initial state) press at timing t 1 with respect to the state of timing t 1 to eject ink. Furthermore, between the timing t 1 of the period t s, such that the pressure chamber 52 to maintain a greater state than the initial state, the actuator 58 is to press the direction (initial state with respect to state of the drive signal 112A is applied In the pulling direction).

また、図9(c) には、引き方向、押し方向の順にアクチュエータ58をプルプッシュ動作させてインク吐出を行う駆動信号114を示す。駆動信号114をアクチュエータ58に印加すると、タイミングtからタイミングtの期間では、アクチュエータ58は初期状態に対して引き方向、押し方向の順に動作してインクを吐出させ、タイミングtから期間tの間、圧力室52を広げるようにアクチュエータ58は初期状態に対して引き方向に動作する。なお、図9(c) に示す駆動信号114は、図8(a) に示す駆動信号100の吐出駆動信号100Aを台形波形から矩形波形に変更したものである。 FIG. 9C shows a drive signal 114 for ejecting ink by pull-pushing the actuator 58 in the order of the pulling direction and the pushing direction. When applying a drive signal 114 to the actuator 58, the period of time t 1 from the timing t 0, the actuator 58 ejects ink pulling direction, operate in the order of pushing direction with respect to the initial state, the period from the timing t 1 t During s , the actuator 58 operates in the pulling direction with respect to the initial state so as to widen the pressure chamber 52. The drive signal 114 shown in FIG. 9 (c) is obtained by changing the ejection drive signal 100A of the drive signal 100 shown in FIG. 8 (a) from a trapezoidal waveform to a rectangular waveform.

図9(d) には、図9(a) 〜(c) に示す駆動信号の更に他の態様を示す。図9(d) に示す駆動信号116を用いると、先ずアクチュエータ58を初期状態に対して引き方向に動作させた後に、この状態に対して段階的に押し方向(初期状態に対して引き方向)に動作させる。   FIG. 9 (d) shows still another aspect of the drive signals shown in FIGS. 9 (a) to 9 (c). When the drive signal 116 shown in FIG. 9 (d) is used, the actuator 58 is first moved in the pulling direction with respect to the initial state, and then the pushing direction is gradually applied to this state (the pulling direction with respect to the initial state). To work.

即ち、駆動信号116は、先ず、初期状態に対して引き方向にアクチュエータ58を動作させて圧力室52を広げ、この状態から先の引き方向駆動時よりも圧力室52の変位容積が小さくなるように相対的に押し方向にアクチュエータ58を動作させてインクを吐出させる吐出駆動信号116Aと、アクチュエータ58の変位がインク吐出時の変位から初期状態(変位ゼロ)までの間の変位量となるように、先の引き方向駆動時のアクチュエータ58の状態に対して押し方向(初期状態に対して引き方向)にアクチュエータ58を動作させるリフィル駆動信号116Bと、を有している。   That is, the drive signal 116 first expands the pressure chamber 52 by operating the actuator 58 in the pulling direction with respect to the initial state, so that the displacement volume of the pressure chamber 52 becomes smaller than that during the previous pulling direction driving from this state. The ejection drive signal 116A for ejecting ink by operating the actuator 58 relatively in the pushing direction, and the displacement of the actuator 58 between the displacement at the time of ink ejection and the initial state (no displacement). And a refill drive signal 116B for operating the actuator 58 in the pushing direction (the pulling direction with respect to the initial state) with respect to the state of the actuator 58 during the previous pulling direction driving.

このようにして、リフィル時に圧力室52が広がるようにアクチュエータ58を動作させることで、リフィル時のインクの供給速度を上げることができる。また、流体抵抗が大きい高粘度インクを用いる場合にも所定の供給速度を維持することができる。   In this way, by operating the actuator 58 so that the pressure chamber 52 expands during refilling, the ink supply speed during refilling can be increased. In addition, a predetermined supply speed can be maintained even when high viscosity ink having a large fluid resistance is used.

一方、アクチュエータ58を動作させることで、高粘度インクを用いる場合にもメニスカスを振動させてしまうことがあり、このようなメニスカスの振動によってリフィル時間が長くなることがある。したがって、メニスカスの振動を抑制する必要がある。   On the other hand, the operation of the actuator 58 may cause the meniscus to vibrate even when high viscosity ink is used, and the refill time may be prolonged due to such vibration of the meniscus. Therefore, it is necessary to suppress meniscus vibration.

〔インク室ユニットの構造〕
次に、先に述べたリフィル時にメニスカス面が振動しない条件について詳説する。
[Ink chamber unit structure]
Next, the condition that the meniscus surface does not vibrate during the refill described above will be described in detail.

図10は、図4に示したインク室ユニット53の機能を電気回路に置き換えたときに集中定数モデル (集中定数回路)200を示している。   FIG. 10 shows a lumped constant model (lumped constant circuit) 200 when the function of the ink chamber unit 53 shown in FIG. 4 is replaced with an electric circuit.

図10に示す集中定数モデルでは、Mはノズル51のイナータンス、Rはノズル51の抵抗、Cはノズル部分の表面張力によるコンプライアンス、Mは供給口54のイナータンス、Rは供給口54の抵抗を表している。 The lumped model shown in FIG. 10, the inertance of the M n is the nozzle 51, resistance R n is the nozzle 51, the inertance of C n compliance due to the surface tension of the nozzle portion, M s is the supply port 54, R s is the supply port 54 resistances are represented.

リフィル時における集中定数モデル200は以下の式で表される。   The lumped constant model 200 at the time of refilling is expressed by the following equation.

Figure 0003941823
Figure 0003941823

ここで、インクの密度をρ、インクの粘度をν、インクの表面張力をσ、ノズル太管部51Cの長さをLn1、ノズル太管部51Cの面積をAn1、ノズル太管部51Cの半径をrn1(=Dn1/2)、ノズル細管部51Bの長さをLn2、ノズル細管部51Bの面積をAn2、ノズル細管部51Bの半径をrn2(Dn2/2)、供給口54の長さをL、供給口54の面積をAとすると、ノズル51のイナータンスM、ノズル51の抵抗R、ノズル51の表面張力によるコンプライアンスC 、供給口54のイナータンスM、供給口54の抵抗Rは以下の式で表される。 Here, the density of the ink is ρ, the viscosity of the ink is ν, the surface tension of the ink is σ, the length of the nozzle large tube portion 51C is L n1 , the area of the nozzle large tube portion 51C is A n1 , and the nozzle large tube portion 51C. the radius r n1 (= D n1 / 2 ), the length L n2 of the nozzle tube portion 51B, the area of a n2 of the nozzle tube portion 51B, the radius of the nozzle tube portion 51B r n2 (D n2 / 2 ), the length of the supply port 54 L s, and the area of the supply port 54 and a s, the inertance M n, resistor R n, compliance C n due to the surface tension of the nozzles 51 of the nozzle 51 of the nozzle 51, the inertance of the supply port 54 M s, the resistance R s of the supply port 54 is expressed by the following equation.

Figure 0003941823
Figure 0003941823

Figure 0003941823
Figure 0003941823

Figure 0003941823
Figure 0003941823

Figure 0003941823
Figure 0003941823

Figure 0003941823
Figure 0003941823

図10に示した集中定数モデルにおいて、リフィル時にメニスカスに振動が起こらない条件は、上記(2)〜()を用いて以下の式で表される。 In the lumped constant model shown in FIG. 10, the condition that the meniscus does not vibrate at the time of refilling is expressed by the following equation using the above (2) to ( 6 ).

Figure 0003941823
Figure 0003941823

なお、上記(7)に示す条件は、(1)に示した微分方程式の解が減衰振動解とならない場合を示している。   The condition shown in the above (7) indicates a case where the solution of the differential equation shown in (1) is not a damped vibration solution.

上記(7)に示す条件は、右辺({4×(M+M)}/C)と左辺((R+R2 )の値が近くなると(即ち、不等号が等号に近づくと)、更にリフィルが高速化されて好ましい。更に好ましくは、以下の式に示すように、左辺と右辺が等しくなる態様である。 The condition shown in (7) above is that when the values of the right side ({4 × (M n + M s )} / C n ) and the left side ((R n + R s ) 2 ) are close (that is, the inequality sign approaches the equal sign). And refilling is further accelerated, which is preferable. More preferably, as shown in the following formula, the left side and the right side are equal.

Figure 0003941823
Figure 0003941823

上記(7)、(8)に示した条件は、インクジェット記録装置に用いられる一般的な印字ヘッドにおいて、5.5cP以上の粘度を持った高粘度インクで成立する条件である。   The conditions shown in the above (7) and (8) are conditions established for a high-viscosity ink having a viscosity of 5.5 cP or more in a general print head used in an ink jet recording apparatus.

上述した印字ヘッドの一般的な条件の一例を挙げると、圧力室52の大きさ700μm ×700μm ×150μm 、ノズル51の直径(ノズル細管部51Bの直径Dn2)30μm 、ノズル51管路長(ノズル細管部51Bの管路長Ln2)40μm 、供給口54の管路の大きさ40μm ×40μm の正方形、供給口54の管路長L、100μm(但し、供給口の流路抵抗及びイナータンスはノズルの流路抵抗及びコンプライアンスと略同一)である。 As an example of the general conditions of the print head described above, the size of the pressure chamber 52 is 700 μm × 700 μm × 150 μm, the diameter of the nozzle 51 (diameter D n2 of the nozzle thin tube portion 51B) is 30 μm, the nozzle 51 pipe length (nozzle The pipe length L n2 ) of the narrow pipe portion 51B is 40 μm, the pipe size of the supply port 54 is 40 μm × 40 μm square, the pipe length L s of the supply port 54 is 100 μm (however, the flow path resistance and inertance of the supply port 54 are This is substantially the same as the flow path resistance and compliance of the nozzle.

したがって、インクの粘度が5.5cPであり、上記に示した一般的な印字ヘッドであれば、上記(7)、(8)の条件を満たすといえる。   Therefore, if the viscosity of the ink is 5.5 cP and the general print head shown above, it can be said that the conditions (7) and (8) are satisfied.

〔リフィル時間の説明〕
次に、上述したリフィル駆動信号印加時間tについて詳説する。
[Explanation of refill time]
Next, will be described in detail refill drive signal application time t s as described above.

図10に示す、インク室ユニット53の集中定数モデル200を基に、リフィルに必要な時間(リフィル駆動信号印加時間)tを求めるには、(1)を用いる。(但し、vはノズル面(ノズル開口部51A)のインクの体積速度を表す。)
上記(1)に示した微分方程式をvについて解を求め、t=0(初期状態)のときにv=0の条件を用いると、ノズル面におけるインク体積速度vは以下の式のとおりである。
10, based on the lumped model 200 of the ink chamber unit 53, in order to determine the time required to refill (refill drive signal application time) t s, using (1). (However, v represents the volume velocity of the ink on the nozzle surface (nozzle opening 51A).)
When the differential equation shown in the above (1) is solved for v and the condition of v = 0 is used at t = 0 (initial state), the ink volume velocity v on the nozzle surface is as follows: .

Figure 0003941823
Figure 0003941823

但し、v定数を示し、α及びβはそれぞれ以下の式で表される。 However, v 0 represents the constant, the α and β are expressed by the following equations.

Figure 0003941823
Figure 0003941823

Figure 0003941823
このようにして求められたノズル面のインクの体積速度vをもとに、リフィルが終了したときの(即ち、圧力室52内へインクの充填が完了し、次の吐出されるインクが収容されている状態の)インクの体積を0とし、ノズル面のインクの変位体積x(吐出方向が正、リフィル方向が負)を求めると、以下の式で表される。
Figure 0003941823
Based on the volume velocity v of the ink on the nozzle surface thus obtained, when the refilling is completed (that is, the ink filling into the pressure chamber 52 is completed, the next ejected ink is accommodated). When the volume of the ink in the state of 0 is 0 and the displacement volume x of the ink on the nozzle surface (the ejection direction is positive and the refill direction is negative) is obtained, the following equation is obtained.

Figure 0003941823
なお、リフィル時に圧力室52に充填されるインクの量(体積)をFとすると、t=0のときに、x=−Fとなる。
Figure 0003941823
If the amount (volume) of ink filled in the pressure chamber 52 during refilling is F, then x = −F when t = 0.

ここで、1回の吐出動作時で吐出されるインク量をA、インク吐出後に圧力室52が元の状態よりも広がっている体積(リフィル駆動信号印加時の圧力室52の体積)をBとするときに、1回にリフィルされるインク量はA+Bであり、次の吐出に必要なインク量Aをリフィルするまでの時間(リフィル時間)tAは以下の式で表される条件を満たす。   Here, A represents the amount of ink ejected in one ejection operation, and B represents the volume in which the pressure chamber 52 is expanded from the original state after ink ejection (volume of the pressure chamber 52 when the refill drive signal is applied). In this case, the amount of ink refilled at one time is A + B, and the time until refilling the ink amount A necessary for the next ejection (refill time) tA satisfies the condition expressed by the following equation.

Figure 0003941823
即ち、上記(13)は以下の式で表される。
Figure 0003941823
That is, the above (13) is expressed by the following equation.

Figure 0003941823
上記(14)を満たすリフィル時間tAよりも長い時間だけ圧力室52を広げた状態を保持すれば、その後、圧力室52を元の状態に戻したときに、次の吐出に必要なインク量Aを圧力室52に充填され、リフィルが完了した状態になっている。
Figure 0003941823
If the state in which the pressure chamber 52 is expanded for a time longer than the refill time tA satisfying the above (14) is maintained, then the ink amount A required for the next ejection when the pressure chamber 52 is returned to the original state. Is filled in the pressure chamber 52 and the refill is completed.

即ち、以下の式に示す条件を満たすように、リフィル駆動信号印加時間tが設定される。 That is, to satisfy the conditions shown in the following equation, refill drive signal application time t s is set.

Figure 0003941823
リフィル駆動信号印加時間tを上記(14)の条件を満たすリフィル時間tAより も長くすることで、次の吐出に必要なインク量を圧力室52内に充填することができる。但し、リフィル駆動信号印加時間tを長くすると吐出周期が長くなるので、リフィル 駆動信号印加時間tはできるだけ短くすることが好ましい。したがって、リフィル駆動信号印加時間tとリフィル時間tAとの関係は、以下の式を満たす態様が更に好ましい。
Figure 0003941823
Refill drive signal application time t s by longer than satisfying refill time tA of (14), can be filled with ink amount required for the next discharge into the pressure chamber 52. However, since the discharge period longer refill drive signal application time t s is increased, refill drive signal application time t s is preferably as short as possible. Therefore, the relationship between the refill drive signal application time t s and refill time tA is the more preferred embodiment to satisfy the following expression.

Figure 0003941823
一方、リフィル後にアクチュエータ58を押し方向に動作させて圧力室52の容積を元の初期状態に戻す際にインクが吐出されないよう、駆動信号印加時に圧力室52の容積が広げられる量を制限する必要がある。
Figure 0003941823
On the other hand, it is necessary to limit the amount by which the volume of the pressure chamber 52 is expanded when the drive signal is applied so that the ink is not ejected when the actuator 58 is moved in the pushing direction after refilling to return the volume of the pressure chamber 52 to the original initial state. There is.

このリフィル駆動信号印加時の圧力室52の容積変化量の許容範囲は、ノズル細管部51Bの半径rn2と同一半径を持った液滴の体積の1/2よりも小さくなる。 The allowable range of the volumetric change of the refill drive signal application time of the pressure chamber 52 is smaller than half the volume of the droplet having the same radius and the radius r n2 of the nozzle tube portion 51B.

即ち、リフィル駆動信号印加時の圧力室52の容積変化量ΔVは、以下の式を満たす。   That is, the volume change amount ΔV of the pressure chamber 52 when the refill drive signal is applied satisfies the following expression.

Figure 0003941823
上記(17)の条件を満たすリフィル駆動信号印加時の圧力室52の容積変化量ΔVの一例を挙げると、ノズル細管部51Bの直径Dn2が30μm のとき、ΔVは略7plとなる。
Figure 0003941823
An example of the volume change amount ΔV of the pressure chamber 52 when the refill drive signal satisfying the condition (17) is given. When the diameter D n2 of the nozzle capillary 51B is 30 μm, ΔV is approximately 7pl.

即ち、リフィル時にメニスカス面がノズル開口部51A形成面に形成されているときに、圧力室52の体積を初期状態の体積に戻したときに、ノズル開口部形成面51Aよりも外側にでるインクがノズル細管部51Bの直径Dn2と同一直径を持つ液滴の1/2以下であれば、外部に吐出されないことを示している。 That is, when the meniscus surface is formed on the nozzle opening 51A formation surface during refilling, the ink that appears outside the nozzle opening formation surface 51A when the volume of the pressure chamber 52 is returned to the initial volume. If it is less than or equal to ½ of a droplet having the same diameter as the diameter D n2 of the nozzle capillary 51B, it indicates that the nozzle is not discharged to the outside.

上記の如く構成されたインクジェット記録装置10に備えられた印字ヘッド50は、吐出動作の後に、圧力室52をインク吐出動作前の初期状態よりも広げ、リフィル駆動信号印加時間t経過後に圧力室52を元の初期状態に戻すようにアクチュエータ58を動作させるので、リフィル時にアクチュエータ58が発生する力を用いてリフィルを高速化することができる。 The print head 50 provided in the inkjet recording apparatus 10 having the composition described above, after the discharge operation, the pressure chamber 52 and spread from the initial state before the ink discharge operation, refill drive signal application time t s pressure chamber after Since the actuator 58 is operated so as to return 52 to the original initial state, the refill speed can be increased by using the force generated by the actuator 58 during the refill.

また、リフィル時にメニスカス面が振動しないように印字ヘッド50が有するインク室ユニット53を構成するので、リフィル時にメニスカス面が振動せず、リフィルに用いるアクチュエータの駆動信号の波形の自由度を広げることができる。   Further, since the ink chamber unit 53 of the print head 50 is configured so that the meniscus surface does not vibrate during refilling, the meniscus surface does not vibrate during refilling, and the degree of freedom of the waveform of the drive signal of the actuator used for refilling can be increased. it can.

上述の説明では、液吐出装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、被吐出媒体上に液を吐出させて被吐出媒体上に立体形状を形成する様々な画像形成装置や液吐出装置に適用可能である。   In the above description, the ink jet recording apparatus is illustrated as an example of the liquid discharge apparatus. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and the liquid is discharged onto the discharge medium to form a three-dimensional shape on the discharge medium. The present invention can be applied to various image forming apparatuses and liquid ejection apparatuses.

本発明の実施形態に係る画像処理装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus using an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図FIG. 1 is a plan view of a main part around a printing unit of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 図1に示したインクジェット記録装置のヘッドの構成を示す平面透視図Plane perspective view showing the configuration of the head of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 図3に示したヘッドの立体構造を示す図The figure which shows the three-dimensional structure of the head shown in FIG. 図3に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図FIG. 3 is an enlarged view showing the nozzle arrangement of the head shown in FIG. 本例のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図Schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the inkjet recording apparatus of this example 本例のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図Main block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus of this example 図3に示したヘッドの駆動信号を説明する図The figure explaining the drive signal of the head shown in FIG. 図8に示した駆動信号の他の態様を示す図The figure which shows the other aspect of the drive signal shown in FIG. 図3に示したヘッドの集中定数モデルを示す図The figure which shows the lumped constant model of the head shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…インクジェット記録装置、50…ヘッド、51、51A,51B,51C…ノズル、52…圧力室、54…供給口、56…振動板、57…個別電極、58…アクチュエータ、80…プリント制御部、84…ヘッドドライバ、100,102,104,110,112,114,116…駆動信号、200…圧力室の集中定数モデル   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inkjet recording device 50 ... Head, 51, 51A, 51B, 51C ... Nozzle, 52 ... Pressure chamber, 54 ... Supply port, 56 ... Diaphragm, 57 ... Individual electrode, 58 ... Actuator, 80 ... Print control part, 84: Head driver, 100, 102, 104, 110, 112, 114, 116: Drive signal, 200: Lumped constant model of pressure chamber

Claims (3)

液体を吐出させるノズルと、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、
前記ノズルのイナータンスMn、前記ノズルの流体抵抗Rn、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスCn、前記供給口のイナータンスMs、前記供給口の流体抵抗Rnが{4×(Mn+Ms)}/Cn≦(Rn+Rs) の関係を満たす構造を有するとともに、5.5×10 −3 (Pa・s)以上の粘度を有する液体を使用する液体吐出ヘッドと、
前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時おいて、前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsの間、前記加圧手段に駆動信号を印加して前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より体積Bだけ増加させるとともに前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsが経過すると前記圧力室の体積を初期状態の体積に戻すように前記加圧手段を駆動する駆動制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記駆動信号を印加して前記圧力室の体積を初期状態よりも増加させる期間tsと前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAとの関係がtA=tsの関係を満たすとともに、前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAは、次式
Figure 0003941823
で表される前記ノズルの開口部の液体の体積速度v(t)、次式
Figure 0003941823
で表されるα、次式
Figure 0003941823
で表されるβ、次式
Figure 0003941823
で表され、t=0のときに−Fとなる前記ノズルの開口部の液体の変位体積x(t)、1回にリフィルされる液体の体積A+Bに対する次の吐出に必要な液体の体積の比A/(A+B)を用いて表される、次式
Figure 0003941823
及び次式
Figure 0003941823
の関係を満たすように前記加圧手段を制御することを特徴とする液体吐出装置。
A nozzle for discharging a liquid, a pressure chamber for storing the liquid discharged from the nozzle, a pressurizing means for changing the volume of the pressure chamber by pressurizing the liquid stored in the pressure chamber, and the pressure chamber A supply port for supplying liquid,
Inertance Mn of the nozzle, fluid resistance Rn of the nozzle, compliance Cn due to surface tension of the liquid in the nozzle, inertance Ms of the supply port, and fluid resistance Rn of the supply port are { 4 × (Mn + Ms)} / Cn ≦ (Rn + Rs) and having a structure that meets the second relationship, and the liquid discharge head using a liquid having 5.5 × 10 -3 (Pa · s ) or more viscosity,
When refilling the liquid into the pressure chamber via the supply port after the liquid is discharged from the nozzle, a drive signal is sent to the pressurizing unit for a period ts after the liquid is discharged from the nozzle. applied to Rutotomoni is increased by the volume B from the initial state before the discharge operation starts the volume of the pressure chamber, the volume of the first period state the volume of the pressure chamber and the liquid from the nozzles is time ts elapses after discharged Drive control means for driving the pressurizing means to return to
Equipped with a,
The control means refills a liquid having the same volume as the volume A discharged in one discharge operation in a period ts during which the drive signal is applied to increase the volume of the pressure chamber from the initial state. The period tA until the liquid having the same volume as the volume A discharged by one discharge operation is refilled in the pressure chamber is expressed by the following equation.
Figure 0003941823
The volume velocity v (t) of the liquid at the opening of the nozzle represented by
Figure 0003941823
Α represented by
Figure 0003941823
Β represented by
Figure 0003941823
The displacement volume x (t) of the liquid at the opening of the nozzle that becomes −F when t = 0, and the volume of the liquid necessary for the next discharge with respect to the volume A + B of the liquid refilled at one time Expressed using the ratio A / (A + B),
Figure 0003941823
And the following formula
Figure 0003941823
The liquid ejecting apparatus , wherein the pressurizing unit is controlled to satisfy the relationship .
前記ノズルから液体が吐出された後前記圧力室の体積を吐出動作開始前の初期状態より増加させる体積は、前記ノズルの半径をrとするときに、B≦(2×π×r)/3を満たすことを特徴とする請求項記載の液体吐出装置。 Volume B to increase from the initial state of discharge operation before starting the volume of the pressure chamber after the liquid has been ejected from the nozzles, the radius of the nozzle when the r, B ≦ (2 × π × r 3 3) The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein: 液体を吐出させるノズルと、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室に収容されている液体を加圧して前記圧力室の体積を変化させる加圧手段と、前記圧力室へ液体を供給する供給口と、を備え、
前記ノズルのイナータンスMn、前記ノズルの流体抵抗Rn、前記ノズル内の液体の表面張力によるコンプライアンスCn、前記供給口のイナータンスMs、前記供給口の流体抵抗Rnが{4×(Mn+Ms)}/Cn≦(Rn+Rs) の関係を満たす構造を有する液体吐出ヘッドを用いて、加圧手段を駆動することにより圧力室の体積を変化させて該圧力室に収容されている5.5×10 −3 (Pa・s)以上の粘度を有する液体を前記ノズルから吐出させる吐出工程と、
前記ノズルから液体が吐出された後に前記供給口を介して前記圧力室に液体を充填するリフィル時おいて、前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsの間、前記加圧手段に駆動信号を印加して前記圧力室の体積を前記吐出工程開始前の初期状態より体積Bだけ増加させる圧力室拡張工程と、
前記リフィル時において、前記ノズルから液体が吐出されてから期間tsが経過すると、前記圧力室拡張工程で体積Bだけ増加した前記圧力室の体積を初期状態の体積に戻す圧力室復元工程と、
を含み、
前記圧力室拡張工程において、前記駆動信号を印加して前記圧力室の体積を初期状態よりも増加させる期間tsと前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAとの関係がtA=tsの関係を満たすとともに、前記圧力室内に1回の吐出動作で吐出される体積Aと同一体積の液体がリフィルされるまでの期間tAは、次式
Figure 0003941823
で表される前記ノズルの開口部の液体の体積速度v(t)、次式
Figure 0003941823
で表されるα、次式
Figure 0003941823
で表されるβ、次式
Figure 0003941823
で表され、t=0のときに−Fとなる前記ノズルの開口部の液体の変位体積x(t)、1回にリフィルされる液体の体積A+Bに対する次の吐出に必要な液体の体積の比A/(A+B)を用いて表される、次式
Figure 0003941823
及び次式
Figure 0003941823
の関係を満たすように前記加圧手段を制御することを特徴とする駆動制御方法。
A nozzle for discharging a liquid, a pressure chamber for storing the liquid discharged from the nozzle, a pressurizing means for changing the volume of the pressure chamber by pressurizing the liquid stored in the pressure chamber, and the pressure chamber A supply port for supplying liquid,
Inertance Mn of the nozzle, fluid resistance Rn of the nozzle, compliance Cn due to surface tension of liquid in the nozzle, inertance Ms of the supply port, and fluid resistance Rn of the supply port are {4 × (Mn + Ms)} / Cn ≦ Using a liquid discharge head having a structure satisfying the relationship of (Rn + Rs) 2 , the pressure means is driven to change the volume of the pressure chamber to be accommodated in the pressure chamber 5.5 × 10 −3 ( a discharge step of discharging the liquid from the nozzle having a Pa · s) or more viscosity,
When refilling the liquid into the pressure chamber via the supply port after the liquid is discharged from the nozzle , a drive signal is sent to the pressurizing unit for a period ts after the liquid is discharged from the nozzle. a pressure chamber extension step of increasing the volume of the pressure chamber by the volume B from the initial state before starting the discharge process is applied to,
During the refilling, the period ts after the liquid is ejected from said nozzle passes, the pressure chamber restoring step of returning the volume of the pressure chamber which is increased by the volume B in the pressure chamber expanding step the volume of the first period state,
Only including,
In the pressure chamber expansion step, a liquid having the same volume as the volume A discharged by one discharge operation in the pressure chamber and the period ts during which the drive signal is applied to increase the volume of the pressure chamber from the initial state. While the relationship with the period tA until refill satisfies the relationship of tA = ts, the period tA until the liquid having the same volume as the volume A discharged in one discharge operation is refilled into the pressure chamber is: Next formula
Figure 0003941823
The volume velocity v (t) of the liquid at the opening of the nozzle represented by
Figure 0003941823
Α represented by
Figure 0003941823
Β represented by
Figure 0003941823
The displacement volume x (t) of the liquid at the opening of the nozzle that becomes −F when t = 0, and the volume of the liquid necessary for the next discharge with respect to the volume A + B of the liquid refilled at one time Expressed using the ratio A / (A + B),
Figure 0003941823
And the following formula
Figure 0003941823
And controlling the pressurizing means so as to satisfy the relationship .
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