(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチドロップ方式による階調印字可能なインクジェットプリンタヘッドの駆動方法において、設定される複数の印刷条件に応じて各々固有の、マルチドロップの１滴の量である基本吐出量を有することを特徴とするインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記インクジェットプリンタヘッドの各圧力室に印加される波形形状の異なる複数の駆動波形に応じて、前記基本吐出量を複数有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項３】
前記駆動波形の１つは、マルチドロップにおける１ドロップ目の前記圧力室を拡張・収縮させる吐出波形の前に前記圧力室の予備振動をさせるブースト波形が与えられていることを特徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項４】
前記インクジェットプリンタヘッドの各圧力室に印加される波形形状の異なる複数の駆動波形と、その駆動波形の電圧との組み合わせで、前記基本吐出量を複数有することを特徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項５】
前記基本吐出量に合わせて階調数も可変されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項６】
高速印字時には、基本吐出量を大きくし、階調数を減らしたことを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項７】
高画質印字時には、基本吐出量を小さくし、階調数を増やしたことを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項８】
前記基本吐出量は記録媒体に応じて可変されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【請求項９】
前記基本吐出量は解像度に応じて可変されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチドロップ式インクジェットプリンタヘッドの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野でインクジェットプリンタが使用されている。このインクジェットプリンタは、必要とされる画質に応じて高印字品質モード(高解像度)と高速モード(低解像度)とに切り替えて使用される。
【０００３】
しかし、必要とされる画質に応じて単純に解像度を変えただけでは、低解像度で印字するとインク量が不足し、画質だけでなく印字が薄くなるという問題があった。これは、低解像度にすると、インク量が減るからである。
【０００４】
そこで、モードに応じて駆動電圧を変化させることにより、インク吐出を変えて濃度を補正する技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。この特許文献1では、解像度に応じて1画素の液滴数を変えて濃度を補正するようにしている。
【０００５】
また、複数の液滴の数を可変して濃度階調を行うマルチドロップ方式のインクジェット画像形成装置において、最大吐出数を少なくする技術が開示されている(例えば、特許文献２参照)。
【特許文献１】特開平７−２４６７０４号公報
【特許文献２】特開２００３−２６６６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献1に記載された方法では、解像度の問題で画質が低下するという問題があった。
【０００７】
また、電圧により吐出量を変える場合には、吐出速度も変わるため、安定した吐出は損なわれ、変えられる吐出量にも限界があった。例えば、解像度を半分にした場合、単純にインク量は倍以上必要となり、同じ濃度とすることは困難であった。
【０００８】
また、マルチドロップの方法では、液滴数により階調表現が可能であるが、高解像度ほど階調数が少なくなり、画質に対して高解像度のメリットが減少していた。
【０００９】
また、低解像度では液滴数が増えるため駆動周波数が遅くなり、高速化のメリットを損なうという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、高速モードが設定されても印字画質を犠牲にすることなく、さらに高画質モードが設定されても印字速度の犠牲を招くことがないインクジェットプリンタヘッドの駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、マルチドロップ方式による階調印字可能なインクジェットプリンタヘッドの駆動方法において、設定される複数の印刷条件に応じて各々固有の、マルチドロップの1滴の量である基本吐出量を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記インクジェットプリンタヘッドの各圧力室に印加される波形形状の異なる複数の駆動波形に応じて、前記基本吐出量を複数有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の前記駆動波形の１つは、マルチドロップにおける１ドロップ目の前記圧力室を拡張・収縮させる吐出波形の前に前記圧力室の予備振動をさせるブースト波形が与えられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の前記インクジェットプリンタヘッドの各圧力室に印加される波形形状の異なる複数の駆動波形と、その駆動波形の電圧との組み合わせで、前記基本吐出量を複数有することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の前記基本吐出量に合わせて階調数も可変されることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の高速印字時には、基本吐出量を大きくし、階調数を減らしたことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項５記載の高画質印字時には、基本吐出量を小さくし、階調数を増やしたことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１記載の前記基本吐出量は記録媒体に応じて可変されることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１記載の前記基本吐出量は解像度に応じて可変されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように本発明によれば、インクジェットプリンタヘッドのノズルから吐出されるインクの基本吐出量を可変するようにしたので、例えば高速モードが設定されても最大液滴量を減らしたり解像度を低くすることがないため、印字品質を保つことができる。
【００１９】
また、高画質モードが設定されても、解像度を上げることはないので、印字速度を低下させることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１において、1はインクジェットプリンタヘッドである。このインクジェットプリンタヘッド1は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料を用いた下部圧電部材2aおよび上部圧電部材2bからなる積層圧電部材2と、天板4とを接着によりヘッド本体を形成した後、厚さが10〜100μm程度のノズルプレート(図示しない)を図の正面に一体に接着した構造を有する。
【００２１】
このノズルプレート(図示しない)には最小径が10〜50μmで、インク吐出方向に向かって先細りとなるテーパを有する吐出口(図示しない)が設けられている。
【００２２】
積層圧電部材2は、上下方向の分極方向が相反する2枚のPZTからなる圧電部材2a,2bで形成されており、上方向の圧電部材2bの上面から下方向の圧電部材2aの内部まで到達し、前面が開口して後部が閉鎖した多数の溝5が形成されている。
【００２３】
これらの溝5は、ICウェハの切断等に用いられるダイシングソーのダイヤモンドホイール等により平行に研削される。
【００２４】
溝5間の支柱6が圧力を発生する駆動部となり、この形状は溝5と同等である。
【００２５】
この溝5と天板4で囲まれた空間が圧力室7となり、そのサイズは、インクジェットプリンタヘッド1の仕様などにより異なるが、例えば深さが0.2〜1mm、幅が20〜200μm、長さは1〜50mm程度となる。
【００２６】
溝5の内面には無電解ニッケルメッキ法で電極8が形成されている。この電極8は、溝5の後部から上面の平面まで延長して同時に無電解メッキ法で配線パターンを形成している。無電解メッキ法であれば、このような微細な溝5内にも容易に金属膜を形成できる。ここでは、ニッケルを用いたが、金、銅等で形成してもよく、これら2種以上の膜を積層しても良い。
【００２７】
このような構成において、このインクジェットプリンタヘッド1では、圧力室にインクを供給した状態で、駆動する溝5の両側に位置する支柱6を分極方向が相反する圧電部材2a,2bのシェアモード変形により湾曲させ徐々に離反させ、これを急激に初期位置に復帰させて圧力室7内のインクを加圧することにより吐出口からインク滴を吐出している。
【００２８】
次に、図２を参照して駆動波形について説明する。インクジェットヘッドでは、インク滴が吐出した後に残留振動が残っており、吐出口におけるメニスカスの位置が振動している。同じ条件でインク滴を吐出させるためには、このメニスカスの振動が納まってから次の振動を行う必要がある。しかし、そのようにすると、駆動周波数が遅くなってしまうため、駆動波形を工夫する必要がある。
【００２９】
本実施例のインクジェットブリンタヘッドは、図1で示したように、支柱6の振動でインクを吐出させるため、隣り合う圧力室7を同時に駆動することはできず、また、1つおきでも、両側が駆動された場合、中央から吐出してしまう場合があるため、2つおきに駆動することが望ましい。従って、残留振動は、隣接する圧力室7の駆動状況によるものが大きい。
【００３０】
図2(A)はインクジェットプリンタヘッドに用いられる第１の駆動波形D1である。この第１の駆動波形D1は、圧力室7を拡張させる吐出波形10の前に予備振動を起こすブースト波形11を与え、その直前の隣接吐出有無に関わらず、常に同様のメニスカス振動状態で吐出させている。
【００３１】
また、マルチドロップ方式では、連続してインク滴を吐出させるために、1滴目と同様な状況に振動を抑えるダンピング波形12をドロップ毎に加えることにより、複数のインク滴の吐出を実現することができる。
【００３２】
また、第１の駆動波形D1では、予備振動も利用して吐出させるため、後述する第２の駆動波形D2より大きなインク滴が吐出できる。一方、予備振動に影響の出ない程度の小さな残留振動におさまるまで一定間隔T1をあける必要がある。
【００３３】
図2(B)は第２の駆動波形D2である。第２の駆動波形D2は、ダンピング波形12により残留振動を次の吐出に影響が無くなるまで最小化するものである。この第２の駆動波形D2によれば、ダンピング波形12によりドロップ毎に残留振動が抑えられるため、隣接する圧力室7をすぐに駆動することができ、駆動周期が早いという特徴がある。
【００３４】
しかし、この第２の駆動波形D2を使用した場合には、残留振動がない状態からインクが吐出されるため、第１の駆動波形D1に比べるとインク滴は小さくなる。
【００３５】
次に、第１の波形及び第２の波形を用いて次のような実験を行った。まず、深さ300μm
、幅80μm、長さ1.2mm、吐出口最小径26μmのインクジェットプリンタヘッドを作成し、粘度10mPa・s、表面張力30mN/mのインクを充填し、第１、第２各々の波形の最適化を行った。最適化には、圧力室7内の圧力伝播時間ＡＬ から吐出波形10を求め、その後に前述したように残留振動の影響が最小となるブースト波形11及びダンピング波形12を求めた。
【００３６】
次に、第１の駆動波形D1とD2の駆動電圧Ｖを可変して、安定吐出できるインク滴量を測定した。ここで、駆動電圧Ｖが低いとインク滴の吐出速度が小さくなるのでインクの吐出が不安定となる。一方、駆動電圧Ｖが高いとインク滴の吐出速度が速すぎるため、インク吐出直後のメニスカスの後退が大きくなり、気泡を巻き込みやすくなる。
【００３７】
第１の駆動波形D1では、6〜7pl/ドロップ、第２の駆動波形D2では、4〜5pl/ドロップでインクの安定吐出が得られた。すなわち、このインクジェットプリンタヘッドでは、4〜7plまでのインク適量制御が可能である。
【００３８】
これらを利用することにより、例えば300×300dpiでは40〜45pl/画素が適切濃度であるとすると、通常モードでは、第１の駆動波形D1を使用し、6pl×7ドロップ(8階調)=42pl、5kHz/画素でインクが吐出される。
【００３９】
この状態から高速モードへの切り替えが行われると、第１の駆動波形D1を使用し、駆動電圧を高くする。これにより、基本吐出量が6から7plに増加する。
【００４０】
そして、この高速モードでは、7×6ドロップ(7階調)=42pl、5.6kHz/画素でインクが吐出される。
【００４１】
この高速モードでは、基本吐出量を増加させて、階調を1階調少なくしている。つまり、1画素を形成するドット数を1つ少なくすることにより、高速化を図っている。なお、通常モードの場合も高速モードの場合いずれも最大液滴量は42plと同じであるため、解像度は変化していない。
【００４２】
従来では、高速モードが設定されると最大液滴量を減らしたり解像度を低くしていたので、印字画質の犠牲を招いていたが、本願発明では、最大液滴量は変化していないので、高速モードにしても印字画質は低下しない。
【００４３】
次に、通常モードから高画質モードに切り替えた場合について説明する。
【００４４】
例えば、5pl×8ドロップ(9階調)=40pl、5kHz/画素で第２の駆動波形D2が使用されている高画質モードに切り替えられると、基本吐出量は6plから5plに小さくし、階調を8階調から9階調へと1つ多くしている。このように、階調数を1つ増やしても、第２の駆動波形D2に関しては、第１の駆動波形D1のような待ち時間T1は存在しないため、印字速度の低下が少ない。
【００４５】
また、5pl×9ドロップ(10階調)=45pl、4.4kHz/画素で第２の駆動波形D2が使用される高画質モードに切り替えられると、基本吐出量は6plから5plに小さくし、階調を8階調から10階調へと2つ多くしている。このように、階調数を2つ増やしても、第２の駆動波形D2に関しては、第１の駆動波形D1のような待ち時間T1は存在しないため、印字速度の低下が少ない。
【００４６】
さらに、4pl×10ドロップ(11階調)=40pl、4kHz/画素で第２の駆動波形D2が使用される高画質モードに切り替えられると、基本吐出量は6plから4plに小さくし、階調を8階調から11階調へと3つ多くしている。このように、階調数を3つ増やしても、第２の駆動波形D2に関しては、第１の駆動波形D1のような待ち時間T1は存在しないため、印字速度の低下が少ない。
【００４７】
さらに、4pl×11ドロップ(12階調)=44pl、3.6kHz/画素で第２の駆動波形D2が使用される高画質モードに切り替えられると、基本吐出量は6plから4plに小さくし、階調を8階調から12階調へと4つ多くしている。このように、階調数を4つ増やしても、第２の駆動波形D2に関しては、第１の駆動波形D1のような待ち時間T1は存在しないため、印字速度の低下が少ない。
【００４８】
このようにして、高速モードでも最大インク量/画素をあまり変えずに、つまり解像度はそのままで高品質モードでもあまり速度を落とさずに実現することができた。
【００４９】
また、高質紙では滲みが少ないので、最大インク量/画素を増やしたいが、7pl×7ドロップ(8階調)=49pl(第１の波形1、5kHz/画素)により、階調を変えずに(つまり速度を落とさないで)実現でき、逆に低質紙では滲みが多いので最大インク量/画素を減らしたいが、5×7ドロップ(8階調)=35pl(第２の波形2、5.7kHz/画素)等により、階調数を変えずに、且つ高速で実現することができる。
【００５０】
同様にして、低解像度では最大インク量/画素を増やしたいが、7pl×7ドロップ(8階調)=49pl(第１の波形1、5kHz/画素)により、階調を変えずに(つまり速度を落とさないで)実現でき、逆に低質紙では滲みが多いので最大インク量/画素を減らしたいが、4×7ドロップ(8階調)=28pl(第２の波形2、5.7kHz/画素)等により、階調数を変えず高速化も実現することができる。
【００５１】
更に、解像度を変えるには、もっと最大インク量/画素を変化させるべきであるが、これは従来技術のドロップ数補正も併用できるので、通常のドロップ数を例えば6×15ドロップ=90plや、6pl×3ドロップ=18plに設定すれば、他は前述した方法と同様の手法で、種々のモードを実現できる。
【００５２】
このように、従来技術である単なる体積補正、ドロップ数補正とを併用することも可能である。
【００５３】
以上のように、インクジェットプリンタヘッドのノズルから吐出されるインクの基本吐出量を可変するようにしたので、高速モードが設定されても最大液滴量を減らしたり解像度を低くすることがないため、印字品質を保つことができる。
【００５４】
また、高画質モードが設定されても、解像度を上げることはないので、印字速度を低下させることはない。
【００５５】
なお、上記実施の形態では、深さ300μm、幅80μm、長さ1.2mm、吐出口最小径26μmのインクジェットプリンタヘッドを用いることによりインクの基本吐出量を4〜7plの範囲内で可変するようにしたが、インクジェットプリンタヘッドの各寸法を変更することによりインクの基本吐出量を適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係わるインクジェットプリンタヘッドの要部断面図。
【図２】同実施の形態に係るインクジェットプリンタヘッドの駆動に用いられる駆動波形を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１…インクジェットプリンタヘッド、2…積層圧電部材、4…天板、5…溝、6…支柱、D1…第１の駆動波形、D2…第２の駆動波形。
【図１】
0004769504.tif 000002
【図２】
0004769504.tif 000003