(57)【要約】【課題】印刷処理時間が変わっても、インクジェットヘッドの温度を一定に保持してインクの吐出量を安定化させることが可能なインクジェットヘッドの駆動方法および駆動装置を提供する。【解決手段】インク吐出を伴う吐出波形を印加している処理時間と、処理時間の前後にあって吐出波形を印加しない非処理時間とにより１の処理周期が構成され、基準とする１の処理周期である基準処理周期における処理時間よりも短い処理時間を含む１の処理周期では、非処理時間が、基準処理周期における非処理時間の比率と同じになるように設定し、非処理時間の一部または全部に、インク吐出を伴わない駆動波形である不吐出波形を印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出ノズルを有し、前記各吐出ノズルに連なる圧電素子部が、駆動波形の印加に伴って発熱する性質を有するインクジェットヘッドの駆動方法であって、
描画データに基づいて、インク吐出する前記吐出ノズルである駆動ノズルに対しインク吐出を伴う前記駆動波形である吐出波形を印加している処理時間と、前記処理時間の前後にあって前記吐出波形を印加しない非処理時間とにより１の処理周期が構成され、
基準とする前記１の処理周期である基準処理周期における前記処理時間よりも短い処理時間を含む１の処理周期では、前記非処理時間が、前記基準処理周期における、前記非処理時間の比率と同じになるように設定し、前記非処理時間の一部または全部に、インク吐出を伴わない前記駆動波形である不吐出波形を印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記非処理時間の一部に前記非吐出波形を印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記非処理時間の全体に前記非吐出周波数を平均化した周波数を印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項４】
複数の吐出ノズルを有し、前記各吐出ノズルに連なる圧電素子部が、駆動波形の印加に伴って発熱する性質を有するインクジェットヘッドの駆動装置であって、
描画データに基づいて、インク吐出する前記吐出ノズルである駆動ノズルに対しインク吐出を伴う前記駆動波形である吐出波形を印加している処理時間と、前記処理時間の前後にあって前記吐出波形を印加しない非処理時間とにより１の処理周期を構成する処理周期生成部と、
基準とする前記１の処理周期である基準処理周期における前記処理時間よりも短い処理時間を含む１の処理周期では、前記非処理時間の一部または全部に、インク吐出を伴わない前記駆動波形である不吐出波形を印加する不吐出波形印加部を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェットヘッドの駆動装置において、
前記不吐出波形印加部は、前記非処理時間の一部に前記非吐出波形を印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
【請求項６】
請求項４に記載のインクジェットヘッドの駆動装置において、
前記不吐出波形印加部は、前記非処理時間の全体に前記非吐出周波数を平均化した周波数を印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの駆動方法および駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットヘッドの駆動装置として、複数の吐出ノズルから液滴を吐出するための駆動波形を生成する駆動信号生成部と、各吐出ノズルの吐出の有無を示したデータ列を保持するデータ保持部と、データ列に基づいて、吐出波形を印加する駆動ノズルを選択するセレクターと、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。各吐出ノズルは、ノズル駆動部を有しており、当該ノズル駆動部に吐出波形が印加されることで、液滴を吐出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６２０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インクジェットヘッドでは、吐出ノズルのノズル駆動部に駆動波形を印加した際、ノズル駆動部の駆動に伴って熱が発生してインクジェットヘッドの温度が上昇する。そのため、特許文献１に記載のインクジェットヘッドの駆動装置を用いた駆動方法では、印刷幅が変化した場合には駆動波形の印加時間が短くなり、印刷時間が長い場合と、印刷時間が短い場合とではインクジェットヘッドの発熱量に差が生じてしまうために、精度良く描画処理を行うことができなくなる虞があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、複数の吐出ノズルを有し、前記各吐出ノズルに連なる圧電素子部が、駆動波形の印加に伴って発熱する性質を有するインクジェットヘッドの駆動方法であって、描画データに基づいて、インク吐出する前記吐出ノズルである駆動ノズルに対し吐出を伴う前記駆動波形である吐出波形を印加している処理時間と、前記処理時間の前後にあって前記吐出波形を印加しない非処理時間とにより１の処理周期が構成され、基準とする前記１の処理周期である基準処理周期における前記処理時間よりも短い処理時間を含む１の処理周期では、前記非処理時間が、前記基準処理周期における、前記非処理時間の比率と同じになるように設定し、前記非処理時間の一部または全部に、インク吐出を伴わない前記駆動波形である不吐出波形を印加することを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、処理時間が変化しても、基準処理周期におけるインクジェットヘッドの熱量を常に同一熱量とすることができるので、インクの吐出量を安定化させて精度良く描画処理を行うことができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載のインクジェットヘッドの駆動方法は、前記非処理時間の一部に前記非吐出波形を印加することを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、処理時間が変化しても、非処理時間の不吐出波形は一種類でよいので、駆動波形生成を簡単にしながら、基準処理周期におけるインクジェットヘッドの熱量を常に同一熱量としてインクの吐出量を安定化させて、高精度な描画処理を行うことができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載のインクジェットヘッドの駆動方法は、前記非処理時間の全体に前記非吐出周波数を平均化した周波数を印加することを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、処理時間が変化しても、非処理時間中は、常に非吐出波形を印加し続けていればばよく、波形選択出力を簡単にしながら、基準処理周期におけるインクジェットヘッドの熱量を常に同一熱量とすることができるので、インクの吐出量が安定することにより高精度な描画処理を行うことができる。
【００１２】
［適用例４］本適用例のインクジェットヘッドの駆動装置は、複数の吐出ノズルを有し、前記各吐出ノズルに連なる圧電素子部が、駆動波形の印加に伴って発熱する性質を有するインクジェットヘッドの駆動装置であって、描画データに基づいて、インク吐出する前記吐出ノズルである駆動ノズルに対しインク吐出を伴う前記駆動波形である吐出波形を印加している処理時間と、前記処理時間の前後にあって前記吐出波形を印加しない非処理時間とにより１の処理周期を構成する処理周期生成部と、基準とする前記１の処理周期である基準処理周期における前記処理時間よりも短い処理時間を含む１の処理周期では、前記非処理時間の一部または全部に、インク吐出を伴わない前記駆動波形である不吐出波形を印加する不吐出波形印加部を有することを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、処理時間が変化しても、基準処理周期のインクジェットヘッドの熱量を常に同一熱量とすることができるので、インクの吐出量を安定化させて精度良く描画処理を行うことが可能なインクジェットヘッドの駆動装置を提供することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載のインクジェットヘッドの駆動装置において、前記不吐出波形印加部は、前記非処理時間の一部に前記非吐出波形を印加することを特徴とする。
【００１５】
前記適用例のインクジェットヘッドの駆動装置によれば、処理時間が変化しても、非処理時間の不吐出波形は一種類で良いので、簡単な駆動波形生成機構にて、基準処理周期におけるインクジェットヘッドの熱量を常に同一熱量としてインクの吐出量を安定化させ、高精度な描画処理を行うことが可能なインクジェットヘッドの駆動装置を提供することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載のインクジェットヘッドの駆動装置において、前記不吐出波形印加部は、前記非処理時間の全体に前記非吐出周波数を平均化した周波数を印加することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示した平面模式図。
【図２】インクジェットヘッドを示した斜視図。
【図３】インクジェットヘッドの内部構造を示した模式図。
【図４】第１実施形態の制御装置を示した制御ブロック図。
【図５】第１実施形態のインクジェットヘッドの駆動方法における１の処理周期を示した模式図。
【図６】第２実施形態のインクジェットヘッドの駆動方法における１の処理周期を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示した平面模式図である。また、図２は、インクジェットヘッドを示した斜視図であり、図３は、インクジェットヘッドの内部構造を示した模式図である。
まず、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方法を適用したインクジェット記録装置１について説明する。このインクジェット記録装置１は、描画データに基づいて、複数の吐出ノズル４６から所定の駆動周期でインクを選択的に吐出して描画（記録）を行う装置である。図１に示すように、インクジェット記録装置１は、機台２と、機台２上の全域に広く載置され、インクジェットヘッド１１を搭載した描画装置３と、機台２上で描画装置３に添設されたメンテナンス装置４と、各部を制御するインクジェット駆動装置としての制御装置５（図４参照）と、を備えている。インクジェット記録装置１は、メンテナンス装置４によりインクジェットヘッド１１のメンテナンス処理（機能維持・回復）を行うと共に、描画装置３によりワークＷ（記録媒体）上にＵＶインクを吐出させる描画動作を行うようにしている。
【００２０】
描画装置３は、機台２上に配設され、ワークＷをＸ軸方向に移動自在に載置するＸ軸テーブル２２と、一対の支柱２９を介してＸ軸テーブル２２を跨ぐように架け渡され、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に延在したＹ軸テーブル２３と、Ｙ軸テーブル２３にＹ軸方向に移動自在に吊設されたキャリッジユニット１５と、を有している。キャリッジユニット１５は、キャリッジプレート１５ａと、キャリッジプレート１５ａに下向きに搭載したインクジェットヘッド１１と、を備えている。本実施形態のインクジェットヘッド１１には、粘度の高いＵＶインクが導入される。
【００２１】
Ｘ軸テーブル２２は、Ｘ軸方向の駆動系を構成するモーター駆動のＸ軸スライダー２４を有し、これに吸着テーブル２６およびθテーブル２７等から成るセットテーブル２５を移動自在に搭載して構成されている。同様に、Ｙ軸テーブル２３は、Ｙ軸方向の駆動系を構成するモーター駆動のＹ軸スライダー２８を有し、これに上記のキャリッジユニット１５を移動自在に搭載して構成されている。そして、Ｙ軸テーブル２３は、これに搭載したキャリッジユニット１５を、Ｘ軸テーブル２２の直上部に位置する描画エリア３１と、メンテナンス装置４の直上部に位置するメンテナンスエリア３２との相互間で、適宜移動させる。また、Ｙ軸テーブル２３は、描画エリア３１上のワークＷにインクジェットヘッド１１を臨ませて、インクジェットヘッド１１を主走査する。
【００２２】
このように構成されたインクジェット記録装置１は、メンテナンス装置４によりインクジェットヘッド１１に対し適宜メンテナンス処理を行うと共に、描画装置３によりワークＷに描画動作を行うようにしている。すなわち、描画装置３は、制御装置５による制御を受けながら、ワークＷをＸ軸テーブル２２によりＸ軸方向に間欠的に送り（副走査）、これに同期してＹ軸テーブル２３によりインクジェットヘッド１１をＹ軸方向に往復動させる（主走査）と共に、描画データに基づいて、インクジェットヘッド１１を所定の駆動周期でインクを選択的に駆動して、ワークＷに描画を行うようになっている。
【００２３】
図２に示すように、インクジェットヘッド１１は、複数の接続針を有するインク導入部４１と、インク導入部４１に連なるヘッド基板４２と、ヘッド基板４２に連なるポンプ部４３と、ポンプ部４３に連なるノズルプレート４５と、を備えている。ノズルプレート４５のノズル面ＮＦには、複数列のノズル列ＮＬが相互に平行に列設されており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル４６で構成されている。
【００２４】
図３に模式的に示すように、ポンプ部４３は、接着フィルム４３ａ上に設置され、各吐出ノズル４６に連なるインク吐出のための各圧電素子（圧電素子部）４３ｂと、接着フィルム４３ａとノズルプレート４５とを接合して、各吐出ノズル４６に対応する圧力室４３ｄを構成する各シリコンキャビティ４３ｃと、で構成されている。また、ポンプ部４３には、圧力室４３ｄに供給するためのインクを溜めると共に各接続針に連通する共通室４３ｅと、各圧力室４３ｄと共通室４３ｅとをつなぐ供給路４３ｆと、が形成されている。そして、各圧力室４３ｄは、各吐出ノズル４６（圧電素子４３ｂ）に対応し、各吐出ノズル４６に連通している。
【００２５】
図２において、ヘッド基板４２には、制御装置５に連なるフレキシブルフラットケーブル（図示省略）が接続されている。そして、制御装置５から出力された駆動波形（厳密には、後述の吐出波形）が各ポンプ部４３（各圧電素子４３ｂ）に印加されることで、各吐出ノズル４６からインクが吐出される。なお、圧電素子４３ｂは、駆動波形の印加に伴って発熱する性質を有している。詳細は後述するが、これに対し、本インクジェット記録装置１では、インク吐出する駆動ノズル以外の吐出ノズル４６（非駆動ノズル）の圧電素子４３ｂにも、駆動波形（後述の不吐出波形）を印加することで、駆動ノズルと非駆動ノズルとの発熱量の相違を極力なくするように、構成されている。
【００２６】
次に、図４を参照して、本発明のインクジェット記録装置１の要部であるインクジェット駆動装置としての制御装置について詳細に説明する。図４は、第１実施形態の制御装置５を示す制御ブロック図である。
図４において、制御装置５は、描画データ生成部５１と、タイミング生成部５２と、駆動波形生成部５３と、波形選択出力部５４と、処理周期生成部５５と、スイッチ群５６と、を有している。なお、請求項にいう「印加制御部」は、波形選択出力部５４およびスイッチ群５６により、構成されている。
【００２７】
描画データ生成部５１は、主走査移動時の各駆動周期における各吐出ノズル４６の吐出の有無を示した描画データを記憶する。厳密には、描画データは、１８０個の吐出ノズル４６毎の、主走査移動における各駆動周期に対する吐出の有無を示す有無データを含んでいる。すなわち、有無データを各着弾位置に対応して配列したデータであり、Ｘ軸を吐出ノズル４６（ノズル番号）に対応付け、Ｙ軸を駆動周期に対応づけたデータとなっている。なお、駆動周期は、主走査移動の往動もしくは復動を複数個に分割して構成した周期であり、吐出ノズル４６の駆動タイミングを示すためのものである。
【００２８】
タイミング生成部５２は、Ｙ軸テーブル２３に搭載されたリニアエンコーダー５９からのエンコーダー信号（パルス信号）を受けて、ラッチ信号を出力する。タイミング生成部５２が出力した複数のラッチ信号の各間隔が各駆動周期となる。例えば、エンコーダー信号の所定パルス数毎に１のラッチ信号を出力する。エンコーダー信号のパルス数は、キャリッジユニット１５の初期位置からの移動量（移動位置）に対応するものであるため、キャリッジユニット１５の移動量に対応して、ラッチ信号を出力することができる。
【００２９】
処理周期生成部５５は、非処理時間におけるインク吐出を伴わない駆動波形である不吐出波形を印加する周波数を算出し、周波数パルスを生成する。具体的には、処理周期生成部５５は、１の処理周期における非処理時間の比率が常に一定になる為に、非処理時間の一部にインク吐出を伴わない不吐出波形を印加すべき時間を算出する機能と、非処理時間の全体に非吐出時間を平均化した周波数を算出する機能と、算出した周波数のパルスを出力する機能とを有している。
【００３０】
駆動波形生成部５３は、吐出ノズル４６の圧電素子４３ｂに印加する駆動波形を生成する。具体的には、駆動波形生成部５３は、駆動波形を生成し出力する駆動波形生成回路６１と、駆動周期を分割した分割信号を生成し出力する分割信号生成回路６２と、を有している。
【００３１】
ここで図５を参照して、第１実施形態のインクジェット駆動方法における１の処理周期について詳しく説明する。
図５において、１の処理周期は、吐出波形を印加しインクを吐出している印刷時間である処理時間と、その処理時間（印刷時間）の前後にあって吐出波形を印加していない非処理時間とにより構成される。
１の処理周期において、非処理時間のうち印刷時間の前にある非処理時間は、印刷時間における印刷処理に必要なインクジェットヘッド１１の移動速度に達するまで加速時間である。図５においては、印刷時間が２秒、非処理時間が１秒の場合を示している。
非処理時間のうち、印刷時間の後ろにある非処理は、次の１の処理周期に入る前のインクジェットヘッド１１が折り返すための減速する時間である。
すなわち、１の処理周期は、インクジェットヘッド１１の移動速度に達するまで加速時間と、インクを吐出している印刷時間と、インクジェットヘッド１１が折り返すための減速する時間とを、一体に連ねたものである。
ここで、１の処理周期（印刷時間＋非処理時間）における印刷時間の示す割合は、下記式（１）で示される式の計算で求められるように、５０％になる。
【００３２】
【数１】
2014188936.tif 000003
【００３３】
以上述べたように、第１の実施形態に係るインクジェットヘッド１１の駆動方法によれば、印刷幅が変更されて処理時間が変わり、１の処理周期に対する非処理時間の比率が変わった場合でも、非処理時間の一部、または非処理時間全体に平均化した吐出を伴わない不吐出波形を印加することによって、１の処理周期に対する不吐出時間の比を一定にすることができる。これにより、印刷時間が変更された場合の印刷幅が長いときと短いときとのインクジェットヘッド１１の発熱量の差を極力少なくすることができるので、比較的簡単な波形選択出力により、インクの吐出量が安定した精度のよい描画処理を行なうことができる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、インクジェットヘッド１１の駆動方法の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係るインクジェットヘッド１１の駆動方法における１の処理周期を示す模式図である。
【００３５】
図６には、印刷時間である処理時間が１秒の場合の、１の処理周期を示している。この第２実施形態の１の処理周期において、非処理時間内に、吐出を伴わない駆動波形である非吐出波形を１．５秒印加している。
これにより、下記式（２）の計算式で求められるように、処理時間と非吐出波形印加時間との和と、前記１の処理周期に対する比率が５０％になる。
【００３６】
【数２】
2014188936.tif 000004
【００３７】
即ち、図５に示す印刷時間２秒の場合の１の処理周期のように、処理時間（印刷時間）が異なる場合であっても、処理時間と非吐出波形印加時間との和と、１の処理周期に対する比率を同じにすることができる。
【００３８】
第２実施形態のインクジェットヘッド１１の駆動方法によれば、非吐出波形の印加、非吐出波形の休止による、インクジェットヘッド１１の温度上昇または温度低下、また、それに伴うインクジェットヘッド１１内部のインクの温度上昇または温度低下を抑制することが出来る。
【００３９】
また、インクジェットヘッド１１への熱膨張ストレスの低減を図れることによりインクジェットヘッド１１の使用期間を延長することができたり、インクの急激な加温による変質を抑え、良好な描画品質を保持すことができる。
【００４０】
また、インクジェットヘッド１１を搭載したインクジェット記録装置１の装置構成上の効果として、非処理時間内に非吐出波形を常に印加する状態にすることによって、非吐出波形の印加または休止を制御する機能を不要にすることができるので、装置の構成をシンプルにすることが可能となり、コストダウンを図ることができる。
【００４１】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、非処理周期の一部に非吐出波形を印加したが、非処理時間全体に非吐出時間を平均化した駆動周期で不吐出波形を印加する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…インクジェット記録装置、３…描画装置、５…インクジェット駆動装置としての制御装置、１１…インクジェットヘッド、１５…キャリッジユニット、２２…Ｘ軸テーブル、２３…Ｙ軸テーブル、２５…セットテーブル、２６…吸着テーブル、２７…θテーブル、３１…描画エリア、４２…ヘッド基板、４３…ポンプ部、４３ａ…接着フィルム、４３ｂ…圧電素子、４３ｃ…シリコンキャビティ、４３ｄ…圧力室、４３ｅ…共通室、４３ｆ…供給路、４５…ノズルプレート、４６…吐出ノズル、５１…描画データ生成部、５２…タイミング生成部、５３…駆動波形生成部、５４…波形選択出力部、５５…処理周期生成部、５６…スイッチ群、５９…リニアエンコーダー、６１…駆動波形生成回路、６２…分割信号生成回路。
【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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