(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からインクが供給されるインク供給口と、前記インク供給口に連通するマニホールドと、前記マニホールドと連通する絞り部と、前記絞り部に連通する圧力室と、前記圧力室に連通すると共に前記インクを外部に吐出するノズルとを含むインク流路と、駆動手段により駆動され前記圧力室内の圧力を変動せしめるアクチュエータとを備えたインク噴射装置に関して、前記インク供給口に接続される流路管と、この流路管に連通するポンプと、前記流路管に繋がり前記流体の前記流量を測定する流量計とを有する測定装置を用いて、前記インク流路全体の流路抵抗を推定し、その推定した流路抵抗に基づいて前記駆動手段から前記アクチュエータに供給する駆動波形を決定する方法であって、
前記インク供給口から前記インク流路内に流体を一定圧力で供給する工程と、
前記一定圧力で供給された前記流体の一定時間当たりの流量を測定する工程と、
前記測定した流量が所望のインクの吐出容量となる所望流量と等しい場合には、予め用意した複数の駆動波形の中から前記流量となる通常の駆動波形を選択し、前記測定した流量が前記所望流量より大きい場合には、前記複数の駆動波形の中から前記流量が小さくなる駆動波形を選択し、前記測定した流量が前記所望流量より小さい場合には、前記複数の駆動波形の中から前記流量が大きくなる駆動波形を選択し、該駆動波形を前記アクチュエータに供給する駆動波形として決定する工程と、
を備え、
前記インク供給口から前記インク流路内に流体を一定圧力で供給する前記工程は、前記流路管を介して前記インク供給口に連通する前記ポンプにより行い、
前記一定圧力で供給された前記流体の一定時間当たりの流量を測定する前記工程は、前記流路管内を流れる前記流体の前記流量を測定することにより行う工程であることを特徴とするインク噴射装置の駆動波形の決定方法。
【請求項２】
前記インク供給口から前記インク流路内に流体を供給する工程は、前記アクチュエータに覆われた圧力室を有するインク噴射装置に対して行われる工程であることを特徴とする請求項１に記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法。
【請求項３】
前記インク供給口から前記インク流路内に流体を供給する工程において用いられる流体は水であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法。
【請求項４】
前記インク供給口から前記インク流路内に流体を供給する工程において用いられる流体はエアであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク噴射装置の駆動波形の選択方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電式インクジェットプリンタにおけるインクジェットプリンタヘッドは、インク室を備えたキャビティと、このキャビティのインク室に隣接して設けられたアクチュエータとしての圧電素子とを備えて構成されている。そして、この圧電素子に所定の駆動波形を供給することで、インク室の容積を小さくし、インクをオリフィスから吐出させて印刷を行っている。
【０００３】
従って、このようなインクジェットプリンタヘッドにおいて所望のインク吐出量を得るためには、適切な駆動波形を供給することが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記キャビティは、上述したインク室を形成する部品、流路抵抗の大きな絞り部と呼ばれる箇所を形成する部品、及びインクの吐出口であるノズルを形成する部品等の複数の部品から構成されており、これらの部品の寸法のばらつきによって、各インクジェットプリンタヘッドごとに最適な駆動波形が異なる。
【０００５】
つまり、ノズルの穴径、インク室の深さ、あるいは絞り部の幅等が異なると、インクの流路抵抗が異なるため、均一なインク吐出量や安定吐出を得るためには、駆動波形のパルス幅、あるいはパルス間隔を、それぞれの流路抵抗に応じて調節する必要がある。
【０００６】
そこで、従来は、流路抵抗の変動に対する影響が大きいと考えられる部品の寸法を予め測定した上で、種々の駆動波形を供給してインク吐出量を調べ、前記部品の寸法と、駆動波形によるインク吐出量や安定吐出との関係を示すデータを数多く取る必要があった。
【０００７】
そして、インクジェットプリンタヘッドの製造工程においては、数種類の部品について寸法を測定し、前記データに基づいてそれぞれのヘッドに最適な駆動波形を選択するという作業を行っていた。
【０００８】
従って、従来は、前記データの採取工程及び製造工程における寸法測定工程という作業効率の低い工程が必要であったため、コストが上昇するという問題があった。
【０００９】
前記データの採取工程及び寸法測定工程を行わず、ヘッドが完成した後に印字検査を行い、最適な駆動波形を調べるという方法も考えられるが、この場合でも印字検査工程が増えることになり、結局コストの上昇につながってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題を解決し、各部品の寸法測定あるいは印字検査等の作業効率の低い工程を省略し、またはそれらの工程に要する時間を短縮することの出来るインク噴射装置の駆動波形の選択方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法は、外部からインクが供給されるインク供給口と、前記インク供給口に連通するマニホールドと、前記マニホールドと連通する絞り部と、前記絞り部に連通する圧力室と、前記圧力室に連通すると共に前記インクを外部に吐出するノズルとを含むインク流路と、駆動手段により駆動され前記圧力室内の圧力を変動せしめるアクチュエータとを備えたインク噴射装置に関して、前記インク供給口に接続される流路管と、この流路管に連通するポンプと、前記流路管に繋がり前記流体の前記流量を測定する流量計とを有する測定装置を用いて、前記インク流路全体の流路抵抗を推定し、その推定した流路抵抗に基づいて前記駆動手段から前記アクチュエータに供給する駆動波形を決定する方法であって、前記インク供給口から前記インク流路内に流体を一定圧力で供給する工程と、前記一定圧力で供給された前記流体の一定時間当たりの流量を測定する工程と、前記測定した流量が所望のインクの吐出容量となる所望流量と等しい場合には、予め用意した複数の駆動波形の中から前記流量となる通常の駆動波形を選択し、前記測定した流量が前記所望流量より大きい場合には、前記複数の駆動波形の中から前記流量が小さくなる駆動波形を選択し、前記測定した流量が前記所望流量より小さい場合には、前記複数の駆動波形の中から前記流量が大きくなる駆動波形を選択し、該駆動波形を前記アクチュエータに供給する駆動波形として決定する工程と、を備え、前記インク供給口から前記インク流路内に流体を一定圧力で供給する前記工程は、前記流路管を介して前記インク供給口に連通する前記ポンプにより行い、前記一定圧力で供給された前記流体の一定時間当たりの流量を測定する前記工程は、前記流路管内を流れる前記流体の前記流量を測定することにより行う工程であることを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、まず、キャビティプレートの圧力室に、流体を一定圧力で供給する。次に、前記流体の一定時間当たりの流量を測定する。この流量からは、インク噴射装置の全体の流路抵抗が推定されるので、前記測定した流量に応じて、予め用意した複数の駆動波形の中から該流量に適する駆動波形を決定する。従って、キャビティプレートのインク流路の寸法を個々に測定しながら駆動波形を決定していた従来に比べて作業効率が著しく向上することになる。
【００１３】
請求項２記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法は、前記課題を解決するために、請求項１に記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法において、前記インク供給口から前記インク流路内に流体を供給する工程は、前記アクチュエータに覆われた圧力室を有するインク噴射装置に対して行われる工程であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、前記アクチュエータに覆われた圧力室を有するインク噴射装置において前記インク供給口から前記インク流路内への流体の供給が行われるので、インク噴射装置の全体の流路抵抗が正確に推定されることになる。
【００１５】
請求項３記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法は、前記課題を解決するために、請求項１又は２の何れか一項に記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法において、前記インク供給口から前記インク流路内に流体を供給する工程において用いられる流体は水であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、前記インク供給口から前記インク流路内に水を供給することにより流量の測定が行われるので、容易且つインク噴射装置を汚すことなく駆動波形の決定が行われることになる。
【００１７】
請求項４記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法は、前記課題を解決するために、請求項１乃至３の何れか一項に記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法において、前記インク供給口から前記インク流路内に流体を供給する工程において用いられる流体はエアであることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、前記インク供給口から前記インク流路内にエアを供給することにより流量の測定が行われるので、容易且つインク噴射装置を汚すことなく駆動波形の決定が行われることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。以下の説明は、圧電式インクジェットヘッドに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
【００２０】
図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド１と、このインクジェットヘッド１の流路抵抗の測定装置３０とを示す概略図である。
【００２１】
図１に示すように、インクジェットヘッド１は、キャビティプレート１０と、圧電アクチュエータ２０とから構成されている。
【００２２】
また、キャビティプレート１０には、インク供給源に接続されているインク供給口１１、マニホールド１２、絞り部１３、圧力室１４、ディセンダ孔１５、及びノズル１６が形成されている。
【００２３】
このキャビティプレート１０は、例えば４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する金属板を複数枚形成し、それぞれを接着剤にて重ね接合して積層した構造となっている。但し、金属に限らず、例えば、樹脂により形成してもよい。
【００２４】
圧電アクチュエータ２０は、例えば、圧電シート、絶縁シート、及び駆動電極等が積層された構成となっており、前記キャビティプレート１０の圧力室１４の開放面を覆って取り付けられている。
【００２５】
このような構成において、圧電アクチュエータ２０における駆動電極に、図示しない駆動回路により電圧を印加すると、圧電効果による積層方向の歪みが発生する。そして、この歪みによる圧力にて、圧力室１４の内容積が縮小されることにより、この圧力室１４内のインクが、ノズル１６から液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。
【００２６】
この時のインクの流路は、上流から、インク供給口１１、マニホールド１２、絞り部１３、圧力室１４、ディセンダ孔１５、及びノズル１６により構成される。
【００２７】
次に、測定装置３０は、以上のようなインクジェットヘッド１に一定圧力を維持しながら流体を供給できるポンプ３１と、ポンプ３１からインク供給口１１に流れる流体の流量を測定する流量計３２とから構成されている。なお、本実施形態では、一例として、流体に水を使用する。従って、インクジェットヘッド１を汚すことなく、流量の測定が可能である。但し、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、流体として、エア等を用いても良い。
【００２８】
前記インクの流路を構成する各部のうち、絞り部１３とノズル１６は、これらの流路抵抗の比率がインクジェットヘッド１の全体の流路抵抗に対して大きい。従って、これらの寸法のばらつきが、全体の流路抵抗に対して大きな影響を与える。
【００２９】
そして、この全体の流路抵抗が、平均的な値よりも大きい場合には、通常の駆動波形をそのまま使用したのでは、インクの吐出容量が不足することが考えられる。一方、全体の流路抵抗が、平均的な値よりも小さい場合には、通常の駆動波形をそのまま使用すると、インクの吐出容量が過多になることが考えられる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、図１に示す測定装置３０により、インクジェットヘッド１に水を１０秒間供給し、その間にインク供給口１１に流れた水の重量を水噴射重量（ｇ・１０ｓｅｃ）として測定することで、個々のインクジェットヘッド１における全体の流路抵抗を推定する。そして、個々のインクジェットヘッド１を、全体の流路抵抗が平均的な値であるもの、平均的な値よりも大きいもの、及び平均的な値よりも小さいものの３つのタイプに分類し、それぞれに適した駆動波形を選択するようにした。なお、水の供給時間は、１０秒間に限定されるものではなく、適宜変更すれば良い。
【００３１】
具体的には、水噴射重量が６．５ｇ以上７．５ｇ未満の場合を平均的な流路抵抗のインクジェットヘッド１とした。従って、水噴射重量が６．５ｇ未満のものは平均よりも流路抵抗が大きいインクジェットヘッド１、水噴射重量が７．５ｇ以上のものは平均よりも流路抵抗が小さいインクジェットヘッド１とした。
【００３２】
また、駆動波形は、平均的な流路抵抗のインクジェットヘッド１に供給する波形Ｂ、平均よりも流路抵抗が大きいインクジェットヘッド１に供給する波形Ａ、及び平均よりも流路抵抗が小さいインクジェットヘッド１に供給する波形Ｃを用いた。
【００３３】
平均的な流路抵抗のインクジェットヘッド１に供給する波形Ｂは、図２に示すように、１ドットの印字指令に対し、パルス幅の大きい吐出パルス１Ｂと２Ｂ、パルス幅の小さい吐出パルス３Ｂ、及びキャンセルパルス４Ｂの４つのパルスを有する波形である。本実施形態では、一例として、吐出パルス１Ｂと２Ｂのパルス幅は６．０μｓｅｃ、吐出パルス３Ｂのパルス幅は４．０μｓｅｃ、及びキャンセルパルス４Ｂのパルス幅は３．０μｓｅｃにそれぞれ設定した。
【００３４】
平均よりも流路抵抗が大きいインクジェットヘッド１に供給する波形Ａは、図２に示すように、パルス幅の大きい吐出パルス１Ａ、２Ａ、３Ａと、キャンセルパルス４Ａの４つのパルスを有する波形である。本実施形態では、一例として、吐出パルス１Ａ、２Ａ、３Ａのパルス幅は吐出パルス１Ｂ及び２Ｂのものと同じ６．０μｓｅｃとし、キャンセルパルス４Ａのパルス幅はキャンセルパルス４Ｂのものと同じ３．０μｓｅｃにそれぞれ設定した。
【００３５】
平均よりも流路抵抗が小さいインクジェットヘッド１に供給する波形Ｃは、図２に示すように、パルス幅の大きい吐出パルス１Ｃと、パルス幅の小さい吐出パルス２Ｃ及び３Ｃと、キャンセルパルス４Ｃの４つのパルスを有する波形である。本実施形態では、一例として、吐出パルス１Ｃのパルス幅は吐出パルス１Ｂ及び２Ｂのものと同じ６．０μｓｅｃとし、吐出パルス２Ｃ及び３Ｃのパルス幅は吐出パルス３Ｂのものと同じ４．０μｓｅｃとし、キャンセルパルス４Ｃのパルス幅はキャンセルパルス４Ｂのものと同じ３．０μｓｅｃにそれぞれ設定した。
【００３６】
図３に、水噴射重量と、駆動波形及びパルス幅との関係を示す。
【００３７】
平均よりも流路抵抗が大きいインクジェットヘッド１には、第１の吐出パルス１Ａと第２の吐出パルス２Ａだけでなく、第３の吐出パルス３Ａにもパルス幅の大きい吐出パルスを有する駆動波形Ａを供給することにより、吐出容量の不足を防ぐことが出来る。
【００３８】
実際のプリンタにおいては、上記のように測定作業を行ったインクジェットヘッド１をプリンタ本体に組み込むとき、その測定結果に対応した識別情報を、プリンタ本体の制御回路に入力し、制御回路は、その識別情報に基づいて、予め記憶した波形Ａ、Ｂ、Ｃの中から適合したものを選択して出力するようにする。
【００３９】
また、平均よりも流路抵抗が小さいインクジェットヘッド１には、第１の吐出パルス１Ｃだけがパルス幅の大きい吐出パルスであり、第２の吐出パルス２Ｃと第３の吐出パルス３Ｃにはパルス幅の小さい吐出パルスを有する駆動波形Ｃを供給することにより、吐出容量の過多を防ぐことが出来る。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、ポンプ３１からインク供給口１１に流れる水の流量に基づいてインクジェットヘッド１の全体の流路抵抗の大小を推定することが出来るので、ノズル径等を測定していた従来に比べて作業の効率を著しく向上させることが出来るだけでなく、インクジェットヘッド１の全体の流路抵抗に応じた最適な駆動波形を選択することが出来る。
【００４１】
なお、駆動波形のパルス幅を変化させるだけでなく、パルス間隔、あるいはパルス数を、推定した流路抵抗に応じて変化させるようにしても良い。
【００４２】
また、本実施形態では、一例として、インクジェットヘッド１を３つのグループに分類したが、更に細かく分類しても良い。
【００４３】
更に、本実施形態では、アクチュエータとして圧電素子を用いたが、圧力室内の圧力を変動させることが出来れば、他のものでも良い。
また、本実施形態では、圧力室がアクチュエータで覆われたインクジェットヘッド１を用いた場合について説明したが、圧力室を形成するキャビティプレートの壁面をアクチュエータで構成する等、他の構成のインクジェットヘッドにも本発明は適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、キャビティプレートの圧力室に流体を一定圧力で供給し、前記流体の一定時間当たりの流量を測定する。この流量からは、インク噴射装置の全体の流路抵抗が推定され、前記測定した流量に応じて、予め用意した複数の駆動波形の中から該流量に適する駆動波形を決定するので、キャビティプレートのインク流路の寸法を個々に測定しながら駆動波形を決定していた従来に比べて作業効率が著しく向上することになる。
【００４５】
請求項２記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、前記アクチュエータに覆われた圧力室を有するインク噴射装置において前記インク供給口から前記インク流路内への流体の供給が行われるので、インク噴射装置の全体の流路抵抗が正確に推定されることになる。
【００４６】
請求項３記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、前記インク供給口から前記インク流路内に水を供給することにより流量の測定が行われるので、容易且つインク噴射装置を汚すことなく駆動波形の決定が行われることになる。
【００４７】
請求項４記載のインク噴射装置の駆動波形の決定方法によれば、前記インク供給口から前記インク流路内にエアを供給することにより流量の測定が行われるので、容易且つインク噴射装置を汚すことなく駆動波形の決定が行われることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における圧電式インクジェットヘッド及び当該インクジェットヘッドの流路抵抗の測定装置を示す図である。
【図２】  図１の測定装置による測定結果に基づいて選択されるインクジェットヘッドの駆動波形を示す図である。
【図３】  図１の測定装置により測定される水噴射重量と、選択波形及びパルス幅の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド
１０  キャビティプレート
１１  インク供給口
１２  マニホールド
１３  絞り部
１４  圧力室
１５  ディセンダ
１６  ノズル
２０  圧電アクチュエータ
３０  測定装置
３１  ポンプ
３２  流量計
【図１】
0004411788.tif 000002
【図２】
0004411788.tif 000003
【図３】
0004411788.tif 000004