(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを駆動して圧力室に圧力を加えることで圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドに対して、前記アクチュエータが開くように電界をかける波形パルスと、前記アクチュエータが閉じるように電界をかける波形パルスとを、前記吐出されるインクのドロップ数に応じた階調により多階調で駆動するインクジェットヘッドの制御装置であって、
基準階調での１ドロップ当りのインクの吐出体積が目標値となる１ドロップ毎の前記アクチュエータに電界をかける前記波形パルスの駆動電圧を基に、前記ドロップ数に対応した各階調での１ドロップ毎の駆動電圧を求める駆動電圧決定部を有し、
この駆動電圧決定部は、基準階調での前記駆動電圧をＶｏとし、他の階調での電圧補正係数をｙとすると、この補正係数ｙを、基準階調近くの予め設定した第１の階調域までは、ｙ＝ａ１・ｘ＋ｂ１で求め、前記第１の階調域より外れた第２の階調域では、ｙ＝ａ２・ｘ＋ｂ２で求め、各階調の駆動電圧をＶｏ×ｙとして求める（ただし、ｘはドロップ数、ａ１，ａ２及びｂ１，ｂ２は定数、ａ１，ａ２の絶対値はａ１＜ａ２とする）
ことを特徴とするインクジェットヘッドの制御装置。
【請求項２】
前記基準階調でのドロップ数は７であり、前記第１の階調域は、７から５迄のドロップ数であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アクチュエータにより圧力室に圧力を加えることで圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドを、吐出されるインクのドロップ数に応じた階調により多階調で駆動するインクジェットヘッドの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多階調でインクジェットヘッドを駆動させる場合、駆動電圧は基準となる階調での駆動電圧を決めて、どの階調でも基準階調での駆動電圧で駆動させていた。例えば、最大７個の液滴を吐出し、１階調から８階調までの印字ができるインクジェットプリンタでは、基準階調（ここでは７ドロップの８階調とする）での１ドロップ当りのインクの吐出体積を、例えば、６ｐLとすると、２ドロップのインクの吐出体積は１２ｐL、３ドロップのインクの吐出体積は１８ｐL、４ドロップのインクの吐出体積は２４ｐL、５ドロップのインクの吐出体積は３０ｐL、６ドロップのインクの吐出体積は３６ｐL、７ドロップ（基準階調）のインクの吐出体積は４２ｐLになることが理想である。
【０００３】
しかし、ノズル内のインクの増粘により、各階調で1ドロップあたりの吐出体積が異なり、階調が低い程1ドロップあたりの吐出体積が小さくなる。すなわち、基準階調からずれた階調でインクを吐出させる場合、目標とする吐出体積からずれてしまい印字品質が劣化するという問題がある。
【０００４】
そこで、ヘッド駆動手段に印加する駆動電圧を可変制御して１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように制御することが考えられた（例えば、特許文献１参照）。すなわち、１ドロップから最大ドロップまでの吐出体積が略比例するように吐出ドロップ数毎の駆動電圧ｙを算出する演算式、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ、（但し、ｘは吐出ドロップ数、ａ，ｂは定数）を予め設定し、吐出ドロップ数に基づいてヘッド駆動手段に印加する駆動電圧を求めていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２６２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、インクジェットヘッドを多階調で駆動させる場合、階調が低くなる程駆動電圧を高くして１ドロップあたりの吐出体積を均一にするため、従来発明では、補正の値をｙ＝ａ・ｘ＋ｂという１つの１次関数式で補正していた。
【０００７】
しかし、このように１つの１次関数式で補正を行うと、階調に応じた１ドロップあたりの吐出体積の変化が一定でないため、１ドロップあたりの吐出体積をどの階調でも一定にすることが難しく、印字品質を向上させるためには未だ改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態によるインクジェットヘッドの制御装置は、アクチュエータを駆動して圧力室に圧力を加えることで圧力室内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドに対して、前記アクチュエータが開くように電界をかける波形パルスと、前記アクチュエータが閉じるように電界をかける波形パルスとを、前記吐出されるインクのドロップ数に応じた階調により多階調で駆動するインクジェットヘッドの制御装置であって、基準階調での１ドロップ当りのインクの吐出体積が目標値となる１ドロップ毎の前記アクチュエータに電界をかける前記波形パルスの駆動電圧を基に、駆動電圧を基に、前記ドロップ数に対応した各階調での１ドロップ毎の駆動電圧を求める駆動電圧決定部を有し、この駆動電圧決定部は、基準階調での前記駆動電圧をＶｏとし、他の階調での電圧補正係数をｙとすると、この補正係数ｙを、基準階調近くの予め設定した第１の階調域までは、ｙ＝ａ１・ｘ＋ｂ１で求め、前記第１の階調域より外れた第２の階調域では、ｙ＝ａ２・ｘ＋ｂ２で求め、各階調の駆動電圧をＶｏ×ｙとして求める（ただし、ｘはドロップ数、ａ１，ａ２及びｂ１，ｂ２は定数、ａ１，ａ２の絶対値はａ１＜ａ２とする）ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの制御装置を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの基本構成とその動作過程を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動波形を示す波形図である。
【図４】これまでのインクジェットヘッドの各階調におけるドロップ数と吐出体積との関係を示す表である。
【図５】これまでのインクジェットヘッドのドロップ数と１ドロップ当りの吐出体積との関係を表すグラフである。
【図６】これまでのインクジェットヘッドの印字パターンとドット形状とを、吐出体積の違いについて比較した場合の図である。
【図７】図６におけるドット数を増やした場合の図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのドロップ数に対応した駆動電圧の変化を表すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのドロップ数と、それに対応した駆動電圧との関係を示す表である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのドロップ数とその駆動波形との関係を表す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。先ず、図２により、インクジェットヘッドの基本構成及び駆動原理について説明する。
【００１１】
図２はインクジェットヘッドを表しており、圧力室１は、アクチュエータ２によって仕切られている。各圧力室１にはノズル３が設けられている。図３はアクチュエータ２に加わる電界の駆動波形を示している。駆動波形２ａによりアクチュエータ２に電界をかけると、図２（ａ）におけるアクチュエータ２は、同図（ｂ）で示すように開き、圧力室１の圧力が低くなる。ついで、図３の駆動波形２ｂのように電界をかけると、アクチュエータ２が図２（ｃ）のように元に戻り圧力室１の圧力が高まり、ノズル３からインクが吐出する。その後、図３の駆動波形２ｃのように電界をかけると、図２（ｄ）のようにアクチュエータ２が閉じ、圧力室１の圧力を抑え、残留振動を抑えるキャンセルパルスとなる。そして、図３の駆動波形の最後の立ち上がりパルスにより、図２（ｅ）のようにアクチュエータ２が元に戻る。
【００１２】
このようなインクジェットヘッドを多階調で用いる場合、これまでは、基準となる階調をきめ、基準階調での１ドロップ当りの吐出体積が目標値となるように駆動電圧を設定し、他のどの階調（ドロップ数が異なる）で吐出させる時も基準階調での駆動電圧を用いていた。しかし、この方法では前述のように、基準階調からずれた階調ほど、目標とする吐出体積からずれてくる。図４及び図５は、８階調（７ドロップ）を基準として駆動電圧をきめ、同じ駆動電圧で全階調を吐出させたときの吐出体積を示す。基準となる８階調から離れて階調が低くなるほど、１ドロップあたりの吐出体積は目標値より小さくなる。
【００１３】
図６及び図７は、吐出体積が目標値より小さくなった時の印字状態を示している。図６の左側のドットが目標とする吐出体積のドット、右側が目標値より小さい吐出体積のドットで、目標値より小さい吐出体積のドットの方が小さくなる。この状態のドット数を増やしたのが図７で、右側のドットが小さいのでマクロ的に見るとドットの小さい右側が薄く見え、印字品質の劣化につながる。
【００１４】
このような問題を解決するため、各階調ごとに駆動電圧を補正することで、１ドロップあたりの吐出体積を均一にしている。この場合、ドロップ毎に電圧値を変化させるために、７種類の電圧値を予め設定してその都度選択することが考えられるが、これでは制御が複雑化する。
【００１５】
そこで、駆動電圧を求めるための１次式を、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂで設定し、ドロップ数（階調）毎の駆動電圧を求めることが考えられた。ここで、ｙは補正係数、ａ，ｂは定数、ｘは各ドロップ数である。
【００１６】
しかし、実際のドロップ数と１ドロップ当りの吐出体積との関係は、一定ではなく、図５で示したように、８階調・７ドロップ駆動の各ドロップでの1ドロップあたりの吐出体積変化の傾きは５ドロップを界に変化する。すなわち、７ドロップから５ドロップまでは、1ドロップあたりの吐出体積の変化が小さく、４ドロップから１ドロップまでは、１ドロップあたりの吐出体積の変化が大きい。これは階調が高くて多くのドロップを吐出させる場合は、吐出パワーが大きいのでノズル内のインク増粘の影響がでにくく、１ドロップあたりの吐出体積の減少は少ない。これに対し、階調が低くて少ないドロップを吐出させる場合は、吐出パワーが小さいのでノズル内のインク増粘の影響がでやすく、１ドロップあたりの吐出体積の減少が大きくなる。
【００１７】
そこで、本発明の実施形態では、各階調ごとの電圧の補正を、図８のように、７〜５ドロップまでの第１の階調域と、４〜１ドロップまでの第２の階調域とに分けて補正する。７ドロップでの目標電圧（基準駆動電圧）をＶｏとし、これに対する補正係数を次のように設定する。すなわち、７〜５ドロップまでの電圧補正式を、ｙ=ａ１・ｘ+ｂ１とし、４〜１ドロップまでの電圧補正式を、ｙ=ａ２・ｘ+ｂ２とする。７〜５ドロップよりも４〜１ドロップまでのほうが傾きが大きいので、定数ａ１，ａ２の絶対値は、ａ１＜ａ２とする。
【００１８】
このような機能を実現する制御装置は、図１で示すように構成される。すなわち、この制御装置は、階調判断部１１、駆動電圧決定部１２を有し、インクジェットヘッド１３を駆動する。
【００１９】
階調判断部１１は、インクジェットヘッド１３により多階調で印字される文字又は図形などの階調を判断するもので、図示しない上位機器から印字データが入力される。
【００２０】
ここで、インクジェットヘッド１３は、図２で説明したように、アクチュエータ２により圧力室１に圧力を加えることで圧力室１内のインクをノズル３から吐出させる構造であり、ノズル３から吐出されるインクのドロップ数に応じた階調により多階調で駆動する。ここでは１〜８階調とし、０〜７ドロップのインクを吐出するものとする。したがって、階調判断部１１は、印字データの階調に基づくドロップ数ｘを判断し出力する。
【００２１】
駆動電圧決定部１２は、ドロップ数に応じた駆動電圧を決定する。この駆動電圧決定部１２には、階調判断部１１から、印字対象のドロップ数ｘが入力される。また、予め求めた１ドロップ当りの基準電圧Ｖｏ、定数ａ１，ｂ１及びａ２，ｂ２がデータとして設定されている。そして、ドロップ数ｘが７〜５ドロップの場合は、ｙ=ａ１・ｘ+ｂ１により補正係数ｙを求め、ドロップ数ｘが４〜１ドロップの場合は、ｙ=ａ２・ｘ+ｂ２により補正係数ｙを求める。この場合、前述のように、定数ａ１，ａ２の絶対値は、ａ１＜ａ２とする。
【００２２】
ここで、定数ａ１，ａ２は、使用するヘッド、インクを用いて事前に求めておき、ｂ１，ｂ２は製造出荷検査で予定ドロップ時に所定の吐出体積が吐出する駆動電圧値に基づいて求めておく。
【００２３】
上述の式により求められた補正係数ｙを基準電圧Ｖｏに掛けることにより印字データの階調に応じた駆動電圧が決定される。すなわち、駆動電圧決定部１２は、基準となる階調（ここでは８階調）での、１ドロップ当りの駆動電圧Ｖｏを基に、ドロップ数に対応した各階調での１ドロップ毎の駆動電圧を求めるもので、補正係数ｙは、基準階調近くの予め設定した第１の階調域（ここでは８〜５階調）までは、ｙ＝ａ１・ｘ＋ｂ１で求め、第１の階調域より外れた第２の階調域（ここでは４〜１階調）では、ｙ＝ａ２・ｘ＋ｂ２で求める。そして、各階調の駆動電圧をＶｏ×ｙとして決定する。
【００２４】
このように、各階調での１ドロップ毎の駆動電圧を、実際のドロップ数に対する吐出体積の変化に対応して、２つの１次式を用いて決定するので、各階調における１ドロップ当りの吐出体積を厳密に一定にすることができ、印字品質を高めることができる。
【００２５】
なお、インクジェットヘッドの駆動電圧は、個々のヘッドにより駆動電圧に少しの差が有るので、どのヘッドにも当てはまるように補正幅を持たせる。例えば、図９のように７ドロップでの目標駆動電圧をＶｏとすると、各ドロップの駆動電圧の中央値は、６ドロップで１．０１Ｖｏ、５ドロップで１．０１Ｖｏ、４ドロップで１．０４Ｖｏ、３ドロップで１．０７Ｖｏ、２ドロップで１．１０Ｖｏ、１ドロップで１．１３Ｖｏとなる。さらに体積の誤差を全体の５％以内におさめると、各ドロップで０．０２Ｖｏ分が許容されるので、各ドロップの中央値に０．０２Ｖｏ分の幅を持たして、７ドロップで０．９８〜１．０２Ｖｏ、6ドロップで０．９９〜１．０３Ｖｏ、５ドロップで０．９９〜１．０３Ｖｏ、４ドロップで１．０２〜１．０６Ｖｏ、３ドロップで１．０５〜１．０９Ｖｏ、２ドロップで１．０８〜１．１２Ｖｏ、１ドロップで１．１１〜１．１５Ｖｏとなる。これらの結果、各階調における１ドロップ当りの吐出体積はそれぞれ６ｐLと一定値になる。
【００２６】
図１０は、ドロップ数が７，５，３，１における駆動電圧波形を示しており、階調が低くなるにつれて波形パルスの電圧が高くなっている。このように各階調ごとに駆動電圧を補正することで、１ドロップあたりの吐出体積が均一となり、印字のドットばらつき等が少なくなって、印字品質が向上する。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１…圧力室
２…アクチュエータ
３…ノズル
１１…階調判断部
１２…駆動電圧決定部
１３…インクジェットヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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