(57)【要約】連続吐出安定性の確保と効率的な液滴吐出とを両立し得る、ヘッド駆動装置、ヘッド装置、印刷装置、及びヘッド駆動方法を提供する。駆動波形を取得する駆動波形取得部（１３８）、駆動電圧を生成する駆動電圧生成部（３８０）、単射における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、吐出周波数を設定する吐出周波数設定部（１４０）、駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部を備え、吐出周波数設定部は滴速度情報において液滴速度が第一速度以下の第二速度となる吐出周波数を吐出ヘッドの吐出周波数として設定する。
2020116059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得部と、
前記駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、
前記一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、前記吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定部と、
前記吐出周波数設定部を用いて設定した吐出周波数を適用して、前記駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部と、
を備え、
前記吐出周波数設定部は、前記滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、前記第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が前記第二速度となる吐出周波数を、前記吐出ヘッドの吐出周波数として設定するヘッド駆動装置。
【請求項２】
前記吐出周波数設定部は、前記共振周期をＴｃとし、ｎを１又は２とし、第一駆動波形における最終の波形要素の始点から、前記第一駆動波形の次の画素周期に対応する第二駆動波形における最初の波形要素の始点までの期間をＴＩとした場合に、
ｎ×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃ
を満たす期間ＴＩを用いて、前記吐出ヘッドの吐出周波数を設定する請求項１に記載のヘッド駆動装置。
【請求項３】
前記吐出周波数設定部は、前記滴速度情報において吐出周波数に対する液滴速度を表す曲線の傾きが０以下となる吐出周波数を、前記吐出ヘッドの吐出周波数として設定する請求項１に記載のヘッド駆動装置。
【請求項４】
前記吐出周波数設定部は、前記共振周期をＴｃとし、ｎを１又は２とし、第一駆動波形における最終の波形要素の始点から、前記第一駆動波形の次の画素周期に対応する第二駆動波形における最初の波形要素の始点までの期間をＴＩとした場合に、
（ｎ＋１／４）×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃ
を満たす期間ＴＩを用いて、前記吐出ヘッドの吐出周波数を設定する請求項３に記載のヘッド駆動装置。
【請求項５】
前記吐出周波数設定部は、前記滴速度情報において吐出周波数に対する液滴速度を表す曲線の極小値に対応する吐出周波数を、前記吐出ヘッドの吐出周波数として設定する請求項１から４のいずれか一項に記載のヘッド駆動装置。
【請求項６】
前記駆動波形取得部は、最終の吐出波形における最終の波形要素と連続する非吐出波形を含む駆動波形を取得する請求項１から５のいずれか一項に記載のヘッド駆動装置。
【請求項７】
前記駆動波形取得部は、最終の吐出波形における最終の波形要素と非連続の非吐出波形を含む駆動波形を取得する請求項１から５のいずれか一項に記載のヘッド駆動装置。
【請求項８】
媒体の移動速度を表す媒体速度情報を取得する媒体速度情報取得部と、
前記媒体速度情報を用いて前記吐出周波数を調整する吐出周波数調整部と、
を備えた請求項１から７のいずれか一項に記載のヘッド駆動装置。
【請求項９】
吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置と、
を備え、
前記ヘッド駆動装置は、
一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得部と、
前記駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、
前記一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、前記吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定部と、
前記吐出周波数設定部を用いて設定した吐出周波数を適用して、前記駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部と、
を備え、
前記吐出周波数設定部は、前記滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、前記第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が前記第二速度となる吐出周波数を、前記吐出ヘッドの吐出周波数として設定するヘッド装置。
【請求項１０】
吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置と、
を備え、
前記ヘッド駆動装置は、
一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得部と、
前記駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、
前記一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、前記吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定部と、
前記吐出周波数設定部を用いて設定した吐出周波数を適用して、前記駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部と、
を備え、
前記吐出周波数設定部は、前記滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、前記第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が前記第二速度となる吐出周波数を、前記吐出ヘッドの吐出周波数として設定する印刷装置。
【請求項１１】
一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得工程と、
前記駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成工程と、
前記一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、前記吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定工程と、
前記吐出周波数設定工程において設定した吐出周波数を適用して、前記駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給工程と、
を含み、
前記吐出周波数設定工程は、前記滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、前記第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が前記第二速度となる吐出周波数を、前記吐出ヘッドの吐出周波数として設定するヘッド駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッド駆動装置、ヘッド装置、印刷装置、及びヘッド駆動方法に係り、特に吐出ヘッドの駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷機は一般に、ノズルの飛翔曲がり及びノズルの吐出異常に起因する白すじ等のバンディングの抑制が要求される。特に、シングルパス方式の印刷機は、一ノズルの異常に起因して、簡単にすじが発生してしまうため、より安定した吐出状態が要求される。
【０００３】
一方、近年のシングルパス方式の産業用インクジェット印刷機の動向として、より高い生産性が要求されている。生産性の向上は、画素を間引く手法又は一画素あたりの記録期間を短くする手法を適用して実現され得る。
【０００４】
一画素に対して一種類又は複数の種類の液滴を打ち分けることができる期間を一画素周期とした場合、画素周期に基づいてインクジェット印刷機の印刷可能速度が決定される。画素周期を短くするには、吐出ヘッドと液体との共振を適用した駆動方式が有効である。共振を用いた駆動方式は、効率的な規定の液滴量の吐出が実現される。
【０００５】
特許文献１は、共振を用いた駆動方式が適用されるインクジェット記録装置が記載されている。特許文献１に記載のインクジェット記録装置は、後続する画素周期において吐出した液滴の吐出速度を、先の画素周期において吐出させた液滴の吐出速度に対して同等又は遅くならないための駆動波形を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０８１４７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、吐出ヘッドと液体とが共振するように、一画素周期内のパルス又はパルス群を接続した場合、先行する液滴に対して後続する液滴が加速され過ぎてしまう。これにより、連続的な液滴吐出の安定性が損なわれ得る。すなわち、連続的に液滴を吐出させる印刷を実施する際に、連続的な液滴吐出の安定性の確保と効率的な液滴吐出とを両立し得る吐出ヘッドの制御が必要である。
【０００８】
特許文献１に記載の発明は、先行する液滴である吐出パルスＰ１に基づき吐出される液滴の吐出速度に対して、後続する液滴である吐出パルスＰ２に基づき吐出される液滴の吐出速度が小さくなることを課題としている。
【０００９】
すなわち、特許文献１は、連続する画素周期において順に吐出させた液滴について、先行する液滴の吐出速度に対して後続する液滴の吐出速度が遅くならない条件として、キャンセルパルスＣ１の極性、キャンセルパルスＣ１のパルス幅、及びキャンセルパルスＣ１と吐出パルスとの間の期間を開示している。
【００１０】
一方、特許文献１に記載の発明では、先行する液滴に対して後続する液滴が加速され過ぎてしまう可能性がある。そうすると、特許文献１に記載の発明では、連続的な液滴吐出の安定性の確保が困難である。
【００１１】
特許文献１には、キャンセルパルスＣ１の終了タイミングから、一画素周期の終了タイミングまでの期間Ｓ１等に関する具体的な記載はない。図４等には期間Ｓ１が圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬと同一のように図示されている。しかし、後続する液滴の吐出速度を先行する液滴の吐出速度と同一とし、かつ、後続する液滴の吐出に対して残響振動の影響を抑制しようとすると、期間Ｓ１は圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬよりも十分に長い期間とされるべきである。以下に理由を説明する。
【００１２】
期間Ｓは必然的に吐出周波数に応じて変化する。図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、及び図１０Ｂに示すように、一周期目に吐出させた液滴の吐出速度に対して、二周期目以降に吐出させた液滴の吐出速度が同等又は小さくならない吐出周波数の条件は２０キロヘルツ以下の帯域となる。特許文献１の段落＜００４８＞の記載から、圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬは３．３マイクロ秒である。そうすると、期間Ｓ１は圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬよりも十分に長い期間となる。
【００１３】
更に、特許文献１に記載のように、キャンセルパルスＣ１を用いて残響振動をほぼ消失させることは現実的には困難である。残響振動をほぼ消失させるには、一周期目の吐出パルスの終了タイミングから二周期目の吐出パルスの開始タイミングまでに、十分に長い待機期間を設定する必要がある。
【００１４】
つまり、特許文献１は、段落＜００４７＞に非実用的な期間Ｓ１と圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬとの関係が記載されているものの、吐出周波数の規定に適用可能であり、実用的な期間Ｓ１と圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬとの関係を開示していない。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、連続吐出安定性の確保と効率的な液滴吐出とを両立し得る、ヘッド駆動装置、ヘッド装置、印刷装置、及びヘッド駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。
【００１７】
第１態様に係るヘッド駆動装置は、一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得部と、駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定部と、吐出周波数設定部を用いて設定した吐出周波数を適用して、駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部と、を備え、吐出周波数設定部は、滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が第二速度となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数として設定するヘッド駆動装置である。
【００１８】
第１態様によれば、滴速度情報において、液滴速度が一定となる吐出周波数帯域における液滴速度である第一速度以下の第二速度となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数に適用する。これにより、異なる画素を生成する二以上の液滴において、先行する先行滴に対して、先行滴に後続する後続滴が加速されず、連続吐出安定性の確保と効率的な液滴吐出との両立が可能となる。
【００１９】
画素周期は、一画素を生成する際に用いられる一以上の吐出波形の全期間を表す。画素周期の逆数は吐出周波数である。画素周期には一以上の吐出波形が含まれる。画素周期には非吐出波形が含まれていてもよい。
【００２０】
液滴速度は、任意の二点間の距離を、液滴が二点を通過する際に要する期間で除算して導出し得る。
【００２１】
第２態様は、第１態様のヘッド駆動装置において、吐出周波数設定部は、共振周期をＴｃとし、ｎを１又は２とし、第一駆動波形における最終の波形要素の始点から、第一駆動波形の次の画素周期に対応する第二駆動波形における最初の波形要素の始点までの期間をＴＩとした場合に、ｎ×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃを満たす期間ＴＩを用いて、吐出ヘッドの吐出周波数を設定する構成としてもよい。
【００２２】
第２態様によれば、先行滴の吐出に起因する振動に対して、後続滴の吐出タイミングが調整された吐出周波数を適用し得る。
【００２３】
第３態様は、第１態様のヘッド駆動装置において、吐出周波数設定部は、滴速度情報において吐出周波数に対する液滴速度を表す曲線の傾きが０以下となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数として設定する構成としてもよい。
【００２４】
第３態様によれば、先行滴に対して後続滴を減速させる条件が適用された吐出周波数を設定し得る。
【００２５】
第４態様は、第３態様のヘッド駆動装置において、吐吐出周波数設定部は、共振周期をＴｃとし、ｎを１又は２とし、第一駆動波形における最終の波形要素の始点から、第一駆動波形の次の画素周期に対応する第二駆動波形における最初の波形要素の始点までの期間をＴＩとした場合に、（ｎ＋１／４）×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃを満たす期間ＴＩを用いて、吐出ヘッドの吐出周波数を設定する構成としてもよい。
【００２６】
第４態様によれば、先行滴の吐出に起因する振動に対して、後続滴の吐出タイミングが調整された吐出周波数を適用し得る。
【００２７】
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか一態様のヘッド駆動装置において、吐出周波数設定部は、滴速度情報において吐出周波数に対する液滴速度を表す曲線の極小値に対応する吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数として設定する構成としてもよい。
【００２８】
第５態様によれば、後続滴の液滴速度が最小となる条件が適用された吐出周波数を設定し得る。
【００２９】
第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか一態様のヘッド駆動装置において、駆動波形取得部は、最終の吐出波形における最終の波形要素と連続する非吐出波形を含む吐出波形を取得する構成としてもよい。
【００３０】
第６態様によれば、複数の滴種を適用可能な場合に、全ての滴種における吐出周波数の最適化が可能となる。
【００３１】
第７態様は、第１態様から第５態様のいずれか一態様のヘッド駆動装置において、駆動波形取得部は、最終の吐出波形における最終の波形要素と非連続の非吐出波形を含む駆動波形を取得する構成としてもよい。
【００３２】
第７態様によれば、複数の滴種を適用可能な場合に、一種類以上の滴種における吐出周波数の最適化が可能となる。
【００３３】
第８態様は、第１態様から第７態様のいずれか一態様のヘッド駆動装置において、媒体の移動速度を表す媒体速度情報を取得する媒体速度情報取得部と、媒体速度情報を用いて吐出周波数を調整する吐出周波数調整部と、を備えた構成としてもよい。
【００３４】
第８態様によれば、媒体の移動速度を表す媒体速度情報に基づいて吐出周波数を調整し得る。
【００３５】
かかる態様において、媒体の移動速度の変動が吐出周波数の変動要因となる。媒体を移動させる媒体移動部は、媒体の移動速度の変動を一定範囲内とする構成が好ましい。
【００３６】
第９態様に係るヘッド装置は、吐出ヘッドと、吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置と、を備え、ヘッド駆動装置は、一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得部と、駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定部と、吐出周波数設定部を用いて設定した吐出周波数を適用して、駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部と、を備え、吐出周波数設定部は、滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が第二速度となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数として設定するヘッド装置である。
【００３７】
第９態様によれば、第１態様と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
第９態様において、第２態様から第８態様で特定した事項と同様の事項を適宜組み合わせることができる。その場合、ヘッド駆動装置において特定される処理や機能を担う構成要素は、これに対応する処理や機能を担うヘッド装置の構成要素として把握することができる。
【００３９】
第１０態様に係る印刷装置は、吐出ヘッドと、吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置と、を備え、ヘッド駆動装置は、一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得部と、駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定部と、吐出周波数設定部を用いて設定した吐出周波数を適用して、駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給部と、を備え、吐出周波数設定部は、滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が第二速度となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数として設定する印刷装置である。
【００４０】
第１０態様によれば、第１態様と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
第１０態様において、第２態様から第８態様で特定した事項と同様の事項を適宜組み合わせることができる。その場合、ヘッド駆動装置において特定される処理や機能を担う構成要素は、これに対応する処理や機能を担う印刷装置の構成要素として把握することができる。
【００４２】
第１１態様に係るヘッド駆動方法は、一画素周期の駆動電圧に適用される駆動波形であり、駆動対象の吐出ヘッドの共振周期の二分の一の幅を有する吐出波形が一以上含まれる駆動波形を取得する駆動波形取得工程と、駆動波形を用いて駆動電圧を生成する駆動電圧生成工程と、一画素周期の分の駆動電圧を用いて液滴を吐出させた場合における吐出周波数と液滴速度との関係を表す滴速度情報に基づいて、吐出ヘッドの吐出周波数を設定する吐出周波数設定工程と、吐出周波数設定工程において設定した吐出周波数を適用して、駆動電圧を吐出ヘッドへ供給する駆動電圧供給工程と、を含み、吐出周波数設定工程は、滴速度情報において液滴速度が一定となる吐出周波数帯域の液滴速度を第一速度とし、第一速度以下の液滴速度を第二速度とした場合、液滴速度が第二速度となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数として設定するヘッド駆動方法である。
【００４３】
第１１態様によれば、第１態様と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
第１１態様において、第２態様から第８態様で特定した事項と同様の事項を適宜組み合わせることができる。その場合、ヘッド駆動装置において特定される処理や機能を担う構成要素は、これに対応する処理や機能を担うヘッド駆動方法の構成要素として把握することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、滴速度情報において、液滴速度が一定となる吐出周波数帯域における液滴速度である第一速度以下の第二速度となる吐出周波数を、吐出ヘッドの吐出周波数に適用する。これにより、異なる画素を生成する二以上の液滴において、先行する先行滴に対して、先行滴に後続する後続滴が加速されず、連続吐出安定性の確保と効率的な液滴吐出との両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１はインクジェット印刷装置の全体構成図である。
【図２】図２は吐出ヘッドの概略構成を示す底面図である。
【図３】図３は吐出ヘッドのノズル面の構成例を概略的に示す図である。
【図４】図４は吐出ヘッドの構造例を示す断面図である。
【図５】図５はインクジェット印刷装置の機能ブロック図である。
【図６】図６はヘッド制御部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】図７はヘッド駆動方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は駆動波形の一例を示す図である。
【図９】図９は単射の駆動波形を適用した場合の連続吐出性能を示すグラフである。
【図１０】図１０は単射の駆動波形を適用した場合の吐出周波数と液滴速度との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は連写の駆動波形の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は図１１に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの小滴の状態を示す図である。
【図１３】図１３は図１１に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの中滴の状態を示す図である。
【図１４】図１４は図１１に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの大滴の状態を示す図である。
【図１５】図１５はマルチパルス駆動波形の他の構成例を示す図である。
【図１６】図１６は図１５に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの小滴の状態を示す図である。
【図１７】図１７は図１５に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの中滴の状態を示す図である。
【図１８】図１８は図１５に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの大滴の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
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。本明細書では、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は適宜省略することとする。
【００４８】
［インクジェット印刷装置］
〔全体構成〕
図１はインクジェット印刷装置の全体構成図である。インクジェット印刷装置１は、シングルパス方式を適用して、用紙Ｐに画像を印刷するデジタル印刷装置である。用紙Ｐは媒体、記録紙、及び印刷用紙等と称されるシート状の媒体を適用し得る。本明細書における印刷という用語は、画像形成及び画像記録等の用語と読み替えてもよい。
【００４９】
インクジェット印刷装置１は、用紙搬送部１０、印刷部２０、読取部３０、給紙部４０、及び集積部５０を備える。以下、インクジェット印刷装置１の各部について詳細に説明する。
【００５０】
〔用紙搬送部〕
用紙搬送部１０は給紙部４０から供給された用紙Ｐを規定の搬送経路に沿って搬送する。用紙搬送部１０は、走行するベルト１１に用紙Ｐを吸着させて搬送する吸着ベルト搬送機構ある。
【００５１】
用紙搬送部１０は、ベルト１１、駆動ローラ１２、従動ローラ１３、モータ１４、ロータリーエンコーダ１５、及び吸引ユニット１６を備える。ベルト１１は、駆動ローラ１２及び従動ローラ１３に巻き掛けられる。駆動ローラ１２は図示しない連結機構を介してモータ１４が連結される。駆動ローラ１２の回転軸はロータリーエンコーダ１５が取り付けられる。
【００５２】
モータ１４を駆動して駆動ローラ１２を回転させる。駆動ローラ１２及び従動ローラ１３は、矢印線を用いて示す回転方向に回転する。駆動ローラ１２及び従動ローラ１３の回転に応じてベルト１１は走行する。
【００５３】
ベルト１１の用紙Ｐを吸着支持する用紙支持面１１Ａは、図示しない吸着穴が具備される。吸着穴は吸引ユニット１６と連通する。吸引ユニット１６は図示しない流路を介して、図示しないポンプと連結される。ポンプを動作させて吸引ユニット１６に負圧を発生させる。吸引ユニット１６に発生させた負圧はベルト１１の吸着穴を介して用紙Ｐに作用する。これにより、用紙Ｐはベルト１１に吸着支持される。
【００５４】
〔印刷部〕
印刷部２０は、インクジェット方式を適用して、用紙Ｐに画像を印刷する。画像には、文字、記号、図形、及び線等が含まれてもよい。印刷部２０は、吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋを備える。
【００５５】
吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋは、用紙Ｐの搬送方向に沿って、吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋの順に配置される。
【００５６】
以下、用紙Ｐの搬送方向は用紙搬送方向と記載する場合がある。また、用紙搬送方向と直交する方向であり、用紙Ｐの搬送面に平行となる方向である用紙Ｐの幅方向を用紙幅方向と記載する場合がある。図１に符号Ｘを用いて示す方向、及び符号Ｘを用いて示す方向と反対の方向は用紙幅方向である。符号Ｙを用いて示す方向は用紙搬送方向である。符号Ｚを用いて示す方向は鉛直方向である。
【００５７】
ここで、本明細書における直交という用語は、二方向が交差する角度が９０度未満の場合、及び二方向が交差する角度が９０度を超える場合であっても、二方向が交差する角度が９０度の場合と同様の作用効果を得ることが可能な実質的な直交を含み得る。また、本明細書における平行という用語は、二方向が交差する場合であっても、二方向が平行の場合と同様の作用効果を得ることが可能な実質的な平行を含み得る。
【００５８】
吐出ヘッド２１Ｃはシアンインクを吐出させる。吐出ヘッド２１Ｍはマゼンタインクを吐出させる。吐出ヘッド２１Ｙはイエローインクを吐出させる。吐出ヘッド２１Ｋはブラックインクを吐出させる。
【００５９】
吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋは、用紙搬送方向と直交する用紙Ｐの幅方向について、用紙Ｐの全長に対応する有効記録幅を有するライン型ヘッドである。なお、ライン型ヘッドは、ラインヘッド、フルラインヘッド、及びページワイドヘッド等と呼ばれる場合があり得る。なお、実施形態に示す吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋは、駆動対象の吐出ヘッドの一例である。
【００６０】
〔読取部〕
読取部３０は、用紙Ｐに印刷された画像を光学的に読み取り、読取画像を表す画像データを生成する。読取部３０はインラインスキャナ３１を備える。インラインスキャナ３１は図示しない撮像デバイスを備える。撮像デバイスは、用紙Ｐに印刷された画像を撮像し、撮像画像を電気信号に変換する。
【００６１】
インラインスキャナ３１は、ラインスキャナを適用し得る。撮像デバイスは、ＣＣＤリニアイメージセンサ及びＣＭＯＳリニアイメージセンサ等を適用し得る。ＣＣＤは、Charge-Coupled Deviceの省略語である。ＣＭＯＳは、Complementary Metal Oxide Semiconductorの省略語である。
【００６２】
インラインスキャナ３１は、照明装置及び信号処理回路を備える。照明装置は、読取対象に照明光を照射する。信号処理回路は、撮像デバイスから出力された電気信号を処理して画像データを生成する。なお、照明装置及び信号処理回路の図示は省略する。
【００６３】
〔給紙部〕
給紙部４０は、図示しない給紙装置を備える。給紙装置は、給紙トレイ４１に載置された用紙Ｐを一枚ずつ用紙搬送部１０へ供給する。給紙部４０は公知の構成を適用し得る。
【００６４】
〔集積部〕
集積部５０は、用紙搬送部１０から画像が印刷された用紙Ｐを受け取る。集積部５０は、画像が印刷された用紙Ｐを集積トレイ５１に集積する。
【００６５】
〔吐出ヘッドの詳細な説明〕
図２は吐出ヘッドの概略構成を示す底面図である。図２は吐出ヘッド２１をノズル面２４の側から見た図である。図１に示す吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋは、同一の構造を適用し得る。図２には、吐出ヘッド２１Ｃ、吐出ヘッド２１Ｍ、吐出ヘッド２１Ｙ、及び吐出ヘッド２１Ｋの任意の一つとして吐出ヘッド２１を示す。
【００６６】
吐出ヘッド２１は、吐出ヘッド２１の長手方向について、複数のヘッドモジュール２２を繋ぎ合わせた構造を有する。複数のヘッドモジュール２２は同一の構造を適用し得る。なお、ヘッドモジュール２２の数に制限はなく、使用される用紙Ｐの用紙幅方向の全長に応じて適宜決められる。
【００６７】
ベースフレーム２３は、複数のヘッドモジュール２２が取り付けられる。ベースフレーム２３は、取り付け可能なヘッドモジュール２２の数に応じた取付部を備える。ベースフレーム２３は、ヘッドモジュール２２の位置を調整する調整部を備える。なお、取付部及び調整部の図示は省略する。
【００６８】
図３は吐出ヘッドのノズル面の構成例を概略的に示す図である。ヘッドモジュール２２は、ノズル面２４に複数のノズル２５が形成される。各ヘッドモジュール２２は、それぞれのノズル面２４が同一平面を構成するように、鉛直方向の位置が調整される。
【００６９】
複数のノズル２５は、規定の印刷解像度を実現する配置密度を有する。複数のノズル２５はマトリクス配置が適用される。複数のノズル２５を媒体幅方向に投影させた投影ノズル列は、媒体幅方向に沿って複数のノズル２５が概ね等間隔に配置される一列のノズル列と等価である。
【００７０】
概ね等間隔とは、吐出ヘッドを用いてドットの形成が可能な打滴点として、実質的に等間隔であることを意味している。例えば、製造上の誤差及び着弾干渉に起因する用紙Ｐにおける液滴の移動等を考慮して僅かに間隔を異ならせたノズル２５が含まれる場合も、等間隔の概念に含まれる。本明細書では、ノズル２５の位置関係を記述する場合、特に断らない限り、投影ノズル列におけるノズル２５の位置関係を意味することとする。
【００７１】
マトリクス配置における列方向は行方向に対して斜めに交差する方向であってよい。また、行方向は用紙幅方向に平行となる方向でもよいし、用紙幅方向に非平行となる方向でもよい。ヘッドモジュール２２のノズル２５の配置はマトリクス配置に限定されない。ノズル２５の配置の例として、一列の直線配置、Ｖ字形状配置、及びＶ字形状配置を繰り返し単位とするＷ字形状配置等が挙げられる。
【００７２】
図４は吐出ヘッドの構造例を示す断面図である。イジェクタ７０は、ノズル２５、圧力室７２、及び圧電素子７４を備える。ノズル２５は、ノズル流路７６を介して圧力室７２と連通する。圧力室７２は個別供給路７８を介して供給側共通支流路８０と連通する。
【００７３】
圧力室７２の天面を構成する振動板８２は、圧電素子７４の下部電極に相当する共通電極として機能する導電層を備える。なお、導電層の図示は省略する。圧力室７２、その他の流路部分の壁部、及び振動板８２などはシリコンによって作製することができる。
【００７４】
振動板８２の材質はシリコンに限らず、樹脂などの非導電性材料によって形成する態様も可能である。振動板８２自体をステンレス鋼などの金属材料によって構成し、共通電極を兼ねる振動板としてもよい。
【００７５】
振動板８２に対して圧電素子７４が積層された構造により、圧電ユニモルフアクチュエータが構成される。圧電素子７４の上部電極である個別電極８４に駆動電圧を印加して圧電体８６を変形させ、振動板８２を撓ませて圧力室７２の容積を変化させる。圧力室７２の容積変化に伴う圧力変化がインクに作用して、ノズル２５からインクが吐出される。
【００７６】
インク吐出の後に圧電素子７４が元の状態に戻る際に、供給側共通支流路８０から個別供給路７８を通って新しいインクが圧力室７２に充填される。圧力室７２にインクが充填される動作をリフィルという。
【００７７】
圧力室７２の平面視形状については、特に限定はなく、四角形その他の多角形、円形、或いは楕円形など、様々な形態があり得る。カバープレート８８は圧電素子７４の可動空間９０を保し、かつ、圧電素子７４の周囲を封止する部材である。
【００７８】
カバープレート８８の上方には、図示しない供給側インク室、及び回収側インク室が形成される。供給側インク室は、図示しない連通路を介して、図示しない供給側共通本流路に連結される。回収側インク室は、図示しない連通路を介して、図示しない回収側共通本流路に連結されている。
【００７９】
〔インクジェット印刷装置の機能ブロック〕
図５はインクジェット印刷装置の機能ブロック図である。インクジェット印刷装置１は、制御装置１００を用いて制御される。制御装置１００は、コンピュータのハードウェアとソフトウェアとのを組み合わせて実現し得る。ソフトウェアはプログラムと同義である。
【００８０】
制御装置１００は、システム制御部１０２を備える。システム制御部１０２は、中央演算装置及び周辺回路等から構成される。システム制御部１０２は制御プログラムに従って動作する。
【００８１】
制御装置１００は、プログラム格納部１１０を備える。プログラム格納部１１０は、システム制御部１０２が実行するプログラムが格納される。制御装置１００は、プログラムを実行する際に使用される各種パラメータを記憶するパラメータ記憶部を備える。プログラム格納部１１０はパラメータ記憶部と兼用されてもよい。
【００８２】
制御装置１００は、通信部１０４を備える。通信部１０４は、規定の通信インターフェースを備える。制御装置１００は通信部１０４を介してホストコンピュータ１０５と通信可能に接続される。制御装置１００は通信部１０４を介してホストコンピュータ１０５との間でデータの送受信を実施し得る。制御装置１００とホストコンピュータ１０５との接続は、有線、無線、又は有線と無線との組み合わせを適用し得る。通信部１０４は通信を高速化するバッファメモリを備えてもよい。
【００８３】
制御装置１００は、画像データ取得部１０６を備える。画像データ取得部１０６は、印刷対象の画像を表す画像データを取得するインターフェースである。画像データの形式は限定されない。画像データの例として、ＲＧＢの各色を２５６階調で表したＲＧＢ画像が挙げられる。ＲＧＢに代わりＣＭＹＫを適用してもよい。また、各色の階調数は２５６階調に制限されない。
【００８４】
なお、ＲＧＢのＲは赤を表す。Ｂは青を表す。Ｇは緑を表す。また、ＣＭＹＫのＣはシアンを表す。Ｍはマゼンタを表す。Ｙはイエローを表す。Ｋはブラックを表す。
【００８５】
画像データ取得部１０６は、インクジェット印刷装置１の外部又はインクジェット印刷装置１の内部の信号処理部から画像データを取り込むデータ入力端子を適用し得る。画像データ取得部１０６は、有線又は無線の通信インターフェースを適用し得る。画像データ取得部１０６は、メモリカード等の可搬型の記憶媒体の読み書きを行うメディアインターフェースを適用し得る。
【００８６】
画像データ取得部１０６は、データ入力端子、通信インターフェース、及びメディアインターフェースの組み合わせを適用し得る。通信部１０４は、画像データ取得部１０６の機能を担うことが可能である。
【００８７】
制御装置１００は、メモリ１０８を備える。メモリ１０８は、画像データ取得部１０６を用いて取得した画像データを含む各種データを一次記憶する。
【００８８】
制御装置１００は、表示制御部１１４を備える。表示制御部１１４は、表示装置１１５を用いて表示させる各種情報を表す表示信号を表示装置１１５へ送信する。表示装置１１５はモニタ装置を適用し得る。表示制御部１１４は、モニタ装置を制御するディスプレイドライバーとして機能する。
【００８９】
制御装置１００は、操作制御部１１６を備える。操作制御部１１６は、操作装置１１７から送信される入力信号を取得する入力インターフェースである。操作装置１１７は、キーボード及びマウス等を適用し得る。
【００９０】
表示装置１１５及び操作装置１１７は、ユーザインターフェースを構成する。タッチパネル方式のディスプレイ装置を適用して、表示装置１１５と操作装置１１７とを一体に構成してもよい。
【００９１】
オペレータは、表示装置１１５の画面に表示される内容を見ながら、操作装置１１７を操作して、印刷条件の入力、印刷モードの選択等の各種情報の入力、各種情報の編集、及び各種情報の検索等を実施し得る。オペレータは、表示装置１１５の画面を通じて入力内容等を確認し得る。
【００９２】
制御装置１００は、画像処理部１１８を備える。画像処理部１１８は、補正処理部１２０及びハーフトーン処理部１２２を備える。補正処理部１２０は、画像データに対する各種変換処理及び各種補正処理を実施する。
【００９３】
変換処理は、画素数変換、階調変換、及び色変換等を含み得る。補正処理は、吐出ヘッド２１の特性に合わせた濃度補正、及び異常ノズルに起因する画像欠陥の視認性を補正する異常ノズル補正等を含み得る。
【００９４】
ハーフトーン処理部１２２は、ＣＭＹＫ各色の画像データを二値又は多値のドット画像データへ変換するハーフトーン処理を行う。ハーフトーン処理規則の例として、ディザ法及び誤差拡散法など、公知のハーフトーン処理規則が挙げられる。ハーフトーン処理は、一般に、三以上の階調値を有する多階調の画像データを量子化して、吐出ヘッド２１を用いて記録可能な階調値であり、画像データの階調値未満の階調値を有するデータに変換する処理である。
【００９５】
インクジェット印刷装置１の吐出ヘッド２１は、大滴、中滴、及び小滴の三種類の滴種を打ち分けることが可能である。ハーフトーン処理部１２２は、２５６階調等の多階調の各色の分版画像データを、大滴、中滴、小滴、及び滴なしの四値の信号に変換する。大滴を吐出した場合、用紙Ｐには大ドットが形成され、中滴を吐出した場合、用紙Ｐには中ドットが形成され、小滴を吐出した場合、用紙Ｐには小ドットが形成される。
【００９６】
制御装置１００は、給紙制御部１３０を備える。給紙制御部１３０は、システム制御部１０２から送信される指令信号に基づいて、給紙部４０の動作を制御する。
【００９７】
制御装置１００は、搬送制御部１３４を備える。搬送制御部１３４は、システム制御部１０２から送信される指令信号に基づいて、用紙搬送部１０の動作を制御する。例えば、搬送制御部１３４は、図１に示すモータ１４の動作を制御する、モータドライバーを備える。
【００９８】
制御装置１００は、図示しないエンコーダ出力信号取得部を介して、ロータリーエンコーダ１５の出力信号を取得する。制御装置１００は、ロータリーエンコーダ１５の出力信号から吐出トリガ信号を生成する。吐出ヘッド２１の吐出タイミングは、ロータリーエンコーダ１５の出力信号に同期させる。これにより、液滴の着弾位置を高精度に決定し得る。
【００９９】
制御装置１００は、ヘッド制御部１３６を備える。ヘッド制御部１３６は、システム制御部１０２から送信される指令信号に基づいて、吐出ヘッド２１の駆動を制御する。ここでいう指令信号には吐出トリガが含まれる。ヘッド制御部１３６は、ハーフトーン処理部１２２のハーフトーン処理を経て生成された各色のドットデータに基づいて吐出ヘッド２１の駆動を制御し、用紙Ｐに画像を形成させる。
【０１００】
ヘッド制御部１３６は、駆動波形取得部１３８及び図５に図示しない駆動電圧生成部を備える。駆動波形取得部１３８は、駆動波形を取得する。駆動波形を取得する態様として、入力インターフェースを介して外部装置から駆動波形を取得する態様、制御装置１００の内部の記憶装置から駆動波形を読み出す態様等が挙げられる。
【０１０１】
駆動電圧生成部は、駆動波形取得部１３８を用いて取得した駆動波形に基づいて、駆動電圧を生成する。駆動電圧生成部は、駆動波形に対して電圧増幅及び電流増幅を行い、規定の電圧値を有する駆動電圧を生成する。なお、駆動電圧生成部は、符号３８０を付して図６に示す。
【０１０２】
ヘッド制御部１３６は、図示しない駆動電圧出力回路を備える。駆動電圧出力回路は、吐出ヘッド２１に具備される圧電素子７４へ駆動電圧を供給する。なお、実施形態に示す駆動電圧出力部は、駆動電圧供給部の構成要素の一例である。
【０１０３】
制御装置１００は、図示しない入力インターフェースを介して、読取部３０の出力信号を取得する。制御装置１００は、読取部３０の出力信号を用いて、吐出ヘッド２１の吐出状態を把握する。吐出ヘッド２１の吐出状態の例として、異常ノズルの発生が挙げられる。異常ノズルは、液滴を吐出しない不吐ノズル、及び液滴の飛翔曲がり発生している飛翔曲がりノズル等が含まれ得る。
【０１０４】
制御装置１００は、駆動波形取得部１３８を備える。駆動波形取得部１３８は図６に示す波形データメモリ３６６へ駆動波形を記憶する。駆動波形取得部１３８はホストコンピュータ１０５等の外部装置から駆動波形を取得してもよいし、図示しない入力インターフェースを介して、記憶媒体から駆動波形を取得してもよい。図示しない入力インターフェースとして、記憶媒体を着脱可能に構成されたスロット等を適用し得る。
【０１０５】
制御装置１００は、吐出周波数設定部１４０を備える。吐出周波数設定部１４０は吐出周波数の情報をヘッド制御部１３６へ送信する。ヘッド制御部１３６は、吐出周波数設定部１４０から送信された吐出周波数を適用して、吐出ヘッド２１の吐出タイミングを制御する。
【０１０６】
制御装置１００は、搬送速度設定部１４２を備える。搬送速度設定部１４２は用紙Ｐの搬送速度を設定する。搬送速度設定部１４２は、操作装置１１７を用いて入力された用紙Ｐの搬送速度の情報に基づき、用紙Ｐの搬送速度を設定し得る。搬送速度設定部１４２は、搬送速度の情報を吐出周波数設定部１４０へ送信する。吐出周波数設定部１４０は、搬送速度設定部１４２から送信された用紙Ｐの搬送速度の情報に基づいて、吐出周波数を設定する。
【０１０７】
制御装置１００は、一台又は複数台のコンピュータによって実現することが可能である。制御装置１００の処理部は、１つ又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いて構成し得る。一つ又は複数のＣＰＵは、プログラム格納部１１０に保存されているプログラムがＣＰＵにロードされることにより動作する。制御装置１００の処理機能の一部又は全部は、ＤＳＰ（digital signal processor）及びＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等に代表される集積回路を用いて実現し得る。
【０１０８】
〔ヘッド制御部の詳細な説明〕
図６はヘッド制御部の構成例を示す機能ブロック図である。図６には、吐出ヘッド２１が第一ヘッドモジュール２２Ａ、及び第二ヘッドモジュール２２Ｂを備え、第一ヘッドモジュール２２Ａへ駆動電圧Ａを供給し、第二ヘッドモジュール２２Ｂへ駆動電圧Ｂを供給する場合のヘッド制御部１３６の構成例を示す。
【０１０９】
ヘッド制御部１３６は、画像データメモリ３６２、画像データ転送制御回路３６４、吐出タイミング制御部３６５、波形データメモリ３６６、及び駆動電圧制御回路３６８を備える。
【０１１０】
また、ヘッド制御部１３６は、第一デジタルアナログ変換器３７９Ａ、第二デジタルアナログ変換器３７９Ｂ、第一電力増幅回路３７７Ａ、及び第二電力増幅回路３７７Ｂを備える。
【０１１１】
画像データ転送制御回路３６４は、図示しないラッチ信号送信回路が含まれる。画像データ転送制御回路３６４から吐出ヘッド２１へ、適宜のタイミングでデータラッチ信号が出力される。なお、データラッチ信号は、図６に示すデータラッチＡ及びデータラッチＢの総称である。
【０１１２】
画像データメモリ３６２は、図５に示すハーフトーン処理部１２２を用いて生成したドットデータを記憶する。波形データメモリ３６６は、駆動波形を示すデジタルデータを記憶する。波形データメモリ３６６は、図５に示す駆動波形取得部１３８を用いて取得した駆動波形を記憶する。波形データメモリ３６６は、駆動波形取得部１３８を介して、図示しない駆動波形生成部を用いて生成された駆動波形を記憶してもよい。
【０１１３】
画像データメモリ３６２は、印刷実行中の用紙Ｐの搬送と同期して、印刷対象の画像データに対応するドットデータを取得する。吐出タイミング制御部３６５は、ロータリーエンコーダ１５の出力信号に基づくトリガ信号を取得する。吐出タイミング制御部３６５は、画像データ転送制御回路３６４及び駆動電圧制御回路３６８へ、スタートトリガ信号を送信する。
【０１１４】
画像データ転送制御回路３６４は、スタートトリガ信号を受信し、スタートトリガ信号に同期させて吐出ヘッド２１へドットデータを転送する。駆動電圧制御回路３６８は、スタートトリガ信号を受信し、スタートトリガ信号に同期させて、第一デジタルアナログ変換器３７９Ａ及び第二デジタルアナログ変換器３７９Ｂへ駆動波形を転送する。これにより、画像データに応じた選択的なドロップオンデマンドの吐出駆動制御に基づく印刷を実現する。
【０１１５】
第一デジタルアナログ変換器３７９Ａ及び第二デジタルアナログ変換器３７９Ｂは、デジタル形式の駆動波形をアナログ形式の電圧波形へ変換する。第一デジタルアナログ変換器３７９Ａから出力される電圧波形は、第一電力増幅回路３７７Ａを用いて圧電素子の駆動に適した電流及び電圧に増幅される。同様に、第二デジタルアナログ変換器３７９Ｂから出力される電圧波形は、第二電力増幅回路３７７Ｂを用いて圧電素子の駆動に適した電流及び電圧に増幅される。
【０１１６】
第一電力増幅回路３７７Ａから出力された駆動電圧Ａは、第一ヘッドモジュール２２Ａへ供給される。第二電力増幅回路３７７Ｂから出力された駆動電圧Ｂは、第二ヘッドモジュール２２Ｂへ供給される。
【０１１７】
第一電力増幅回路３７７Ａ、第二電力増幅回路３７７Ｂ、第一デジタルアナログ変換器３７９Ａ、及び第二デジタルアナログ変換器３７９Ｂは、駆動波形を用いて駆動電圧を生成する、駆動電圧生成部３８０を構成する。
【０１１８】
画像データ転送制御回路３６４は、画像データメモリ３６２に記憶したドットデータを基に、第一ヘッドモジュール２２Ａ及び第二ヘッドモジュール２２Ｂのノズル制御データを、それぞれ第一ヘッドモジュール２２Ａ及び第二ヘッドモジュール２２Ｂへ転送する制御を行う。
【０１１９】
ノズル制御データは、ノズルの吐出駆動又は非駆動を決定する制御データである。画像データ転送制御回路３６４は、ノズル制御データを各ヘッドモジュール２２へ転送する。これにより、ノズルごとに吐出駆動又は非駆動が制御される。
【０１２０】
画像データ転送制御回路３６４から出力されるノズル制御データを第一ヘッドモジュール２２Ａに伝送する第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａは、画像データバス、データバス、又は画像バスなどと呼ばれる。第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂも同様である。
【０１２１】
第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａ及び第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂは、複数の信号線を含んで構成される。第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａ及び第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂの一端は画像データ転送制御回路３６４の出力端子に接続される。
【０１２２】
第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａの他端は、第一コネクタ３９４Ａを介して第一ヘッドモジュール２２Ａと接続される。第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂの他端は、第二コネクタ３９４Ｂを介して第二ヘッドモジュール２２Ｂと接続される。なお、実施形態に記載の第一コネクタ３９４Ａ及び第二コネクタ３９４Ｂは、駆動電圧供給部の構成要素の一例とし得る。
【０１２３】
第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａ及び第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂは、画像データ転送制御回路３６４、及び駆動電圧制御回路３６８等を実装した電気回路基板の電気配線パターンによって構成し得る。
【０１２４】
第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａ及び第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂは、ワイヤーハーネスを適用し得る。第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａ及び第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂは、は、電気回路基板の配線パターンとワイヤーハーネスとを組み合わせて構成してもよい。
【０１２５】
データラッチＡを伝送する第一ラッチ信号線３９６Ａは、第一コネクタ３９４Ａを介して第一ヘッドモジュール２２Ａの信号入力端子と接続される。データラッチＢを伝送する第二ラッチ信号線３９６Ｂは、第二コネクタ３９４Ｂを介して第二ヘッドモジュール２２Ｂの信号入力端子と接続される。
【０１２６】
データラッチＡは、第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａを経由して転送したノズルデータ信号を、第一ヘッドモジュール２２Ａのノズルデータとして設定するために、画像データ転送制御回路３６４から、第一ヘッドモジュール２２Ａに対して必要なタイミングで送信される。
【０１２７】
データラッチＢは、第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂを経由して転送したノズルデータ信号を、第二ヘッドモジュール２２Ｂのノズルデータとして設定するために、画像データ転送制御回路３６４から第二ヘッドモジュール２２Ｂに対して必要なタイミングで送信される。
【０１２８】
画像データ転送制御回路３６４は、第一ノズル制御データ伝送路３９２Ａを介して、第一ヘッドモジュール２２Ａへ一定量の画像データを送信したタイミングにおいて、第一ヘッドモジュール２２ＡへデータラッチＡを送信する。
【０１２９】
画像データ転送制御回路３６４は、第二ノズル制御データ伝送路３９２Ｂを介して、第二ヘッドモジュール２２Ｂへ一定量の画像データを送信したタイミングにおいて、第二ヘッドモジュール２２ＢへデータラッチＢを送信する。
【０１３０】
データラッチＡが表すタイミングにおいて、第一ヘッドモジュール２２Ａにおける圧電素子の吐出駆動又は非駆動のデータが確定する。また、データラッチＢが表すタイミングにおいて、第二ヘッドモジュール２２Ｂにおける圧電素子の吐出駆動又は非駆動のデータが確定する。その後、第一ヘッドモジュール２２Ａ及び第二ヘッドモジュール２２Ｂへ駆動電圧が供給され、吐出駆動が実施される圧電素子は変形してインクを吐出させる。こうして吐出させたインクを媒体へ付着させ、所望の解像度の印刷が行われる。
【０１３１】
［吐出ヘッド駆動方法のフローチャート］
図７はヘッド駆動方法の手順を示すフローチャートである。吐出ヘッド駆動方法は、駆動波形取得工程Ｓ１０、搬送速度設定工程Ｓ１２、駆動電圧生成工程Ｓ１４、エンコーダ信号入力工程Ｓ１６、スタートトリガ信号生成工程Ｓ１８、スタートトリガ信号出力工程Ｓ２０、駆動電圧出力工程Ｓ２２、吐出終了指令判定工程Ｓ２４を含む。
【０１３２】
駆動波形取得工程Ｓ１０では、図６に示すヘッド制御部１３６は図５に示す駆動波形取得部１３８を介して駆動波形を取得する。ヘッド制御部１３６は、画像データメモリ３６２へ駆動波形を記憶する。駆動波形取得工程Ｓ１０の後に搬送速度設定工程Ｓ１２へ進む。
【０１３３】
搬送速度設定工程Ｓ１２では、搬送速度設定部１４２は、用紙Ｐの搬送速度を設定する。搬送速度設定部１４２は用紙Ｐの搬送速度の情報を吐出周波数設定部１４０へ送信する。吐出周波数設定部１４０は用紙Ｐの搬送速度の情報に基づき吐出周波数を設定する。吐出周波数設定部１４０は、吐出周波数の情報を吐出タイミング制御部３６５へ送信する。
搬送速度設定工程Ｓ１２の後に駆動電圧生成工程Ｓ１４へ進む。実施形態に記載の搬送速度設定工程Ｓ１２における吐出周波数を設定する工程は、吐出周波数設定工程の一例である。
【０１３４】
駆動電圧生成工程Ｓ１４では、駆動電圧生成部３８０は駆動波形を用いて駆動電圧を生成する。駆動電圧生成工程Ｓ１４の後にエンコーダ信号入力工程Ｓ１６へ進む。
【０１３５】
エンコーダ信号入力工程Ｓ１６では、ヘッド制御部１３６はロータリーエンコーダ１５の出力信号を取得する。エンコーダ信号入力工程Ｓ１６の後にスタートトリガ信号生成工程Ｓ１８へ進む。
【０１３６】
スタートトリガ信号生成工程Ｓ１８では、吐出タイミング制御部３６５は、搬送速度設定工程Ｓ１２において設定された用紙Ｐの搬送速度に基づく吐出周波数及びエンコーダ信号を用いて、スタートトリガ信号を生成する。
【０１３７】
すなわち、搬送速度設定工程Ｓ１２において設定される、用紙Ｐの搬送速度に基づく吐出周波数は目標の吐出周波数である。用紙Ｐの搬送速度の変動が発生しない場合は、吐出周波数は固定でよいが、現実には用紙Ｐの搬送速度はばらつきがあり、吐出タイミングは用紙Ｐの搬送速度のばらつきに応じて調整する必要がある。
【０１３８】
換言すると、スタートトリガ信号生成工程Ｓ１８では、用紙Ｐの搬送速度のばらつきに応じた吐出周波数の調整に適用するスタートトリガ信号を生成する。現実の吐出周波数は、目標値に対して規定の範囲で調整される。スタートトリガ信号生成工程Ｓ１８の後にスタートトリガ信号出力工程Ｓ２０へ進む。
【０１３９】
スタートトリガ信号出力工程Ｓ２０では、吐出タイミング制御部３６５は、画像データ転送制御回路３６４及び駆動電圧制御回路３６８へ、スタートトリガ信号を送信する。スタートトリガ信号出力工程Ｓ２０の後に駆動電圧出力工程Ｓ２２へ進む。
【０１４０】
駆動電圧出力工程Ｓ２２では、駆動電圧出力部は駆動電圧を出力する。駆動電圧は、第一コネクタ３９４Ａ及び第二コネクタ３９４Ｂを介してヘッド制御部１３６から吐出ヘッド２１へ供給される。駆動電圧出力工程Ｓ２２の後に吐出終了指令判定工程Ｓ２４へ進む。なお、駆動電圧出力工程Ｓ２２は駆動電圧供給工程の一例である。
【０１４１】
吐出終了指令判定工程Ｓ２４では、ヘッド制御部１３６は吐出終了指令を取得したか否かを判定する。吐出終了指令の取得態様として、印刷ジョブを終了する際に取得する態様及び異常発生等に伴う印刷ジョブを中止する際に取得する態様などが挙げられる。
【０１４２】
吐出終了指令判定工程Ｓ２４において、ヘッド制御部１３６が吐出終了指令を取得していない場合はＮｏ判定となり、吐出終了指令判定工程Ｓ２４においてＹｅｓ判定となるまで、エンコーダ信号入力工程Ｓ１６から駆動電圧出力工程Ｓ２２までの各工程を繰り返し実施する。
【０１４３】
一方、吐出終了指令判定工程Ｓ２４において、ヘッド制御部１３６が吐出終了指令を取得した場合はＹｅｓ判定となり、規定の終了処理が実行され、印刷が終了される。
【０１４４】
［駆動波形の説明］
図８は駆動波形の一例を示す図である。図８にはグラフ形式を適用して駆動波形４００を示す。図８の横軸は期間を適用する。期間の単位はマイクロ秒である。図８の横軸は電圧を適用する。電圧の単位はボルトである。図８には、一画素周期ＴＰの駆動波形４００を二画素周期分示す。
【０１４５】
なお、図８に示す二画素周期分の駆動波形４００のうち、先行滴に対応する駆動波形４００から生成される駆動電圧は第一駆動電圧の一例である。また、後続滴に対応する駆動波形４００から生成される駆動電圧は第二駆動電圧の一例である。
【０１４６】
駆動波形４００は、吐出波形４０２及び残響抑制波形４０４が含まれる。吐出波形４０２はインク吐出に寄与する波形である。残響抑制波形４０４はインク吐出の後におけるインクの振動の抑制に寄与する波形である。なお、実施形態に記載の駆動波形４００は、吐出波形が一以上含まれる駆動波形の一例である。
【０１４７】
吐出波形４０２は、第一波形要素４１０、第二波形要素４１２、及び第三波形要素４１４が含まれる。第一波形要素４１０は、静定状態の圧力室７２を膨張させる波形要素である。第二波形要素４１２は、圧力室７２の膨張させた状態を維持する波形要素である。第三波形要素４１４は、膨張させた圧力室７２を収縮させる波形要素である。
【０１４８】
符号Ｔｆは引き期間を表す。引き期間Ｔｆは、第一波形要素４１０が圧電素子７４へ印加される期間である。符号Ｔｒは押し期間を表す。押し期間Ｔｒは、第三波形要素４１４が圧電素子７４へ印加される期間である。
【０１４９】
符号Ｔｗは、吐出波形４０２の幅を表す。吐出波形４０２の幅はパルス幅と呼ばれる場合があり得る。吐出波形４０２の幅ＴＷは、引き期間Ｔｆの終了タイミングから押し期間Ｔｒの開始タイミングまでの期間である。
【０１５０】
残響抑制波形４０４は、第四波形要素４１６及び第五波形要素４１８が含まれる。第四波形要素４１６は、圧力室７２の静定状態よりも収縮させた状態を維持する波形要素である。第五波形要素４１８は、圧力室７２を静定状態に戻す波形要素である。第五波形要素４１８の期間は、残響を打ち消す残響打消期間Ｔｎｅｇである。
【０１５１】
なお、圧力室７２の静定状態とは、非吐出の際の圧力室７２の状態である。圧力室７２の静定状態は、圧電素子７４への電圧非印加を適用して実現してもよいし、圧電素子７４へ一定電圧を印加して実現してもよい。実施形態に示す圧力室７２は、液室の一例である。
【０１５２】
画素周期ＴＰは、注目する駆動波形４００における引き期間Ｔｆの開始タイミングから、次の駆動波形４００における引き期間Ｔｆの開始タイミングまでの期間を表す。画素周期の逆数は吐出周波数である。
【０１５３】
図８に示す符号ＴＩは、吐出波形４０２の押し期間Ｔｒの開始タイミングから、吐出波形４０２の終了タイミングまでの期間を表す。なお、吐出波形４０２の終了タイミングは、次の画素周期ＴＰにおける吐出波形４０２の開始タイミングと一致する。期間ＴＩは共振周期Ｔｃを用いて規定される。期間ＴＩの詳細は後述する。
【０１５４】
図８には、一つの吐出波形４０２を含む駆動波形４００を示したが、駆動波形４００は複数の吐出波形４０２を含み得る。複数の吐出波形４０２を含む駆動波形４００は、複数の吐出波形４０２から一つ以上の吐出波形４０２を適宜選択して、二種類以上の液滴のサイズを実現し得る。
【０１５５】
［課題の詳細な説明］
一画素周期内の駆動波形４００において、パルス幅及びパルス間隔に共振を適用して吐出を実現する方式は、効率的に液滴量を確保し、一画素周期内の駆動波形４００の最終波形として残響抑制波形４０４を適用して、次の画素周期における吐出波形４０２の印加の直前まで、圧力室７２の内部におけるインクの振動を積極的に低減させる技術が併用され得る。
【０１５６】
しかし、単純に残響抑制波形４０４を適用するだけでは、インク振動を打ち消しきれずに、次の画素周期の開始タイミング次第では、吐出させた液滴が加速されたり、減速されたりする。特に、液滴が加速される場合はメニスカスの振幅が大きくなり、連続印刷中に異常ノズルの増加が見られる。
【０１５７】
なお、連続印刷とは、二枚以上の用紙Ｐに対し連続的に実施される印刷を示す。連続印刷は、同一の画像データを適用してもよいし、異なる画像データを適用してもよい。各用紙Ｐへの印刷間は規定のインターバルが設定されてもよい。
【０１５８】
一方、残響を抑制するための期間を長くすることは、安定した吐出を実現し得るが、印刷速度の低下に直結し得る。印刷速度の低下は最小限に抑える必要がある。印刷速度は単位時間当たりの印刷枚数を適用し得る。
【０１５９】
ここで、特許文献１の段落＜００４７＞には、圧力室の固有振動周期の半周期をＡＬとした場合に、残響を抑制するための期間として、吐出パルスＰ１からキャンセルパルスＣ１までの期間を２×ＡＬとし、キャンセルパルスＣ１の期間をＡＬとし、キャンセルパルスＣ１から吐出パルスＰ２までの期間を５×ＡＬに設定すると記載されている。すなわち、特許文献１に記載の発明では、残響を抑制するための期間を８×ＡＬと設定している。
【０１６０】
図９Ａ等のグラフから、吐出パルスＰ１による液滴の吐出速度に対して、吐出パルスＰ２による液滴の吐出速度が遅くならない吐出周波数の条件は、現実には２０キロヘルツ以下と読み取れる。同文献の段落＜００４８＞には、ＡＬは３．３マイクロ秒と記載されている。これらの数値に基づき、吐出パルスＰ１の終了タイミングから吐出パルスＰ２の開始タイミングまでの期間を算出すると、４０．６マイクロ秒となる。４０．６マイクロ秒は、１２×ＡＬから１３×ＡＬの間の数値である。
【０１６１】
すなわち、特許文献１は、キャンセルパルスＣ１を用いて安定した吐出を実現する条件を開示しているものの、印刷速度の低下を最小限に抑えることを開示していない。換言すると、特許文献１は、一周期目の吐出パルスの終了タイミングから二周期目の吐出パルスの開始タイミングまでの期間を、圧力室の固有振動周期の半周期ＡＬに対して十倍以上として、安定した吐出を実現することを開示している。
【０１６２】
本実施形態に係るヘッド駆動方法は、一画素周期の駆動波形に共振を用いて効率的な液滴吐出を実現し、かつ、連続印刷中においても安定した液滴吐出が可能な吐出周波数が適用される。
【０１６３】
［吐出周波数の説明］
共振を用いた駆動波形が適用される連続吐出では、先行滴及び先行滴の一画素周期の後に吐出される後続滴について、先行滴に対して後続滴が加速されない吐出周波数が適用される。共振を用いた駆動波形とは、吐出波形のパルス幅が、共振周期のＴｃの半周期であるＴｃ／２とされる駆動波形である。
【０１６４】
共振周期Ｔｃは、吐出ヘッド２１のヘルムホルツ固有振動周期である。共振周期Ｔｃは、インク流路の構造、音響要素としてのインクの物性値、圧電素子の物性値等から定まる振動系全体の固有周期である。共振周期Ｔｃは、吐出ヘッドの設計値から計算を用いて算出し得る。吐出ヘッドの設計値には使用するインクの物性値が含まれる。
【０１６５】
共振周期Ｔｃの導出は、吐出ヘッドの設計値から推定する方法に限らず、実験を実施して測定する方法を適用し得る。例えば、駆動波形として単純な矩形波を用いて、矩形波のパルス幅を徐々に変化させて液滴速度と液滴量とを調べて、共振周期Ｔｃを把握することができる。なお、本明細書における速度という用語は、速度の絶対値である速さの意味で使用されることがあり得る。
【０１６６】
図９は単射の駆動波形を適用した場合の連続吐出性能を示すグラフである。単射とは、一画素周期に一つの吐出波形が含まれる駆動波形を用いる吐出を表す。一画素周期に複数の吐出波形が含まれる駆動波形を用いる吐出を連射という。
【０１６７】
図９には、吐出周波数と吐出異常数との関係を示すグラフ５００を示す。グラフ５００の横軸は吐出周波数を適用する。横軸の単位はキロヘルツを適用する。グラフ５００の縦軸は吐出状態が悪化したノズル数を適用する。吐出異常数の単位は個を適用する。
【０１６８】
グラフ５００は以下の手順を経て作成した。まず、単射の駆動波形を用いて吐出ヘッドの全ノズルから吐出を実施する。単射の駆動波形として、図８に示す吐出波形４０２を含む駆動波形を適用した。
【０１６９】
吐出周波数を６０キロヘルツから１０５キロヘルツまで順に変更し、ノズル２５ごとに単射の駆動波形を用いた連続吐出を実施して、用紙Ｐに着弾位置誤差を測定するための任意のパターンを形成する。着弾位置誤差を測定するための任意のパターンとして１オンＭオフパターンを適用し得る。なお、Ｍは２以上の整数である。用紙Ｐへのパターン印刷を複数枚の用紙Ｐに対して連続して実施した。
【０１７０】
次に、１枚目、１５０枚目、及び３００枚目の用紙Ｐについて、ノズルごとの着弾位置ずれを測定した。着弾位置ずれの測定は公知の測定方法を適用し得る。着弾位置ずれの測定値が基準を超えるノズルを、吐出状態が悪化したノズルと判定する。吐出周波数ごとに吐出状態が悪化したノズル数をプロットする。１ｓｔは１枚目の用紙Ｐの測定結果を表す。２ｎｄは１５０枚目の用紙Ｐの測定結果を表す。３ｒｄは３００枚目の用紙Ｐの測定結果を表す。
【０１７１】
曲線５０２は、基準振幅の駆動電圧を用いた場合の測定結果を表す。曲線５０４は、駆動電圧の振幅を基準振幅の９０パーセントとした場合の測定結果を表す。曲線５０６は、駆動電圧の振幅を基準振幅の８０パーセントとした場合の測定結果を表す。基準振幅を適用した駆動電圧は、吐出周波数が１０キロヘルツの場合に２．６ピコリットルの液滴を吐出させる条件から規定される。
【０１７２】
グラフ５００を作成する際に実施した実験に使用した吐出ヘッド及びインクは、表１のとおりである。グラフ５００を作成する際に実施した実験に使用した用紙Ｐはインクジェット用コート紙である。
【０１７３】
【表１】
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【０１７４】
グラフ５００において、曲線５０２、曲線５０４、及び曲線５０６の全てにおいて、吐出状態が悪化したノズル数が５０以下となる吐出周波数の帯域が、推奨吐出周波数帯域５１０及び推奨吐出周波数帯域５１１である。一方、曲線５０２、曲線５０４、及び曲線５０６のいずれかにおいて、吐出状態が悪化したノズル数が５０を超える吐出周波数の帯域が、非推奨吐出周波数帯域５１２及び非推奨吐出周波数帯域５１４である。
【０１７５】
曲線５０２、曲線５０４、及び曲線５０６は、駆動電圧の振幅を相対的に小さくした場合に、吐出状態が悪化したノズル数は減少する傾向があることを示している。すなわち、駆動電圧の振幅を相対的に大きくした場合に、液滴速度は相対的に増加する一方、液滴速度が早くなり過ぎると、吐出状態が悪化する傾向がある。
【０１７６】
他方、駆動電圧の振幅を相対的に小さくした場合に、液滴速度が相対的に小さくなる一方、一回の吐出における液滴量が相対的に減少し得る。吐出状態の悪化の抑制を目的として駆動電圧の振幅を相対的に小さくすることは、規定の液滴量の確保の観点から好ましくない。そこで、規定の液滴量を確保し、かつ、連続吐出の安定性を確保するには、推奨吐出周波数帯域５１０及び推奨吐出周波数帯域５１１における任意の吐出周波数を選択することが推奨される。
【０１７７】
図１０は単射の駆動波形を適用した場合の吐出周波数と液滴速度との関係を示すグラフである。グラフ５２０の横軸は吐出周波数を適用する。横軸の単位はキロヘルツを適用する。グラフ５２０の縦軸は液滴速度を適用する。液滴速度の単位はメートル毎秒を適用する。
【０１７８】
図１０では、図９に示す推奨吐出周波数帯域５１０、推奨吐出周波数帯域５１１、非推奨吐出周波数帯域５１２、及び非推奨吐出周波数帯域５１４をグラフ５２０に重ねて図示した。なお、図１０に示す吐出周波数と液滴速度との関係は滴速度情報の一例である。
【０１７９】
液滴速度の導出手順は以下のとおりである。吐出ヘッド２１のノズル面２４からの距離が３００マイクロメートルの位置を第一測定位置とする。吐出ヘッド２１のノズル面２４からの距離が５００マイクロメートルの位置を第二測定位置とする。
【０１８０】
液滴が第一測定値から第二測定位置までの移動に要する期間を測定する。液滴の移動期間の測定は公知の手法を適用した。吐出周波数ごとに連続吐出を実施し、複数回の測定を実施し、複数回の測定値の平均値を吐出周波数ごとの測定結果とした。第一測定値から第二測定位置までの距離を期間の測定値で除算して、液滴速度を算出した。
【０１８１】
液滴の移動期間の測定に使用した吐出ヘッド２１及びインクは、表１のとおりである。駆動電圧は、基準振幅の駆動電圧を適用した。液滴量は、吐出周波数が１０キロヘルツの場合に２．６ピコリットルである。
【０１８２】
図１０に示す曲線５２２における液滴速度が一定となる吐出周波数帯域を第一吐出周波数帯域５２４とする。第一吐出周波数帯域５２４における液滴速度を基準液滴速度５２８とする。なお、実施形態に記載の基準液滴速度５２８は、第一速度の一例である。
【０１８３】
液滴速度が一定となる吐出周波数帯域は、液滴速度が周期的に変化しない吐出周波数帯域を適用し得る。例えば、図１０に示すグラフ５２０において、吐出周波数が０キロヘルツから１４キロヘルツまでの吐出周波数帯域は、第一吐出周波数帯域５２４に含まれる。
【０１８４】
また、第一吐出周波数帯域５２４は、液滴速度が周期的に変化するが、基準液滴速度５２８との差が規定範囲内となる吐出周波数帯域が含まれてもよい。規定範囲内は、液滴速度の最大振幅に対する比率を用いて規定し得る。例えば、液滴速度の最大振幅に対する比率を１０パーセント以下とし得る。図１０に示すグラフ５２０において、吐出周波数が１４キロヘルツを超え３６キロヘルツ以下の周波数帯域は、第一吐出周波数帯域５２４に含まれ得る。
【０１８５】
液滴速度が周期的に変化する吐出周波数帯域であり、基準液滴速度５２８との差が規定範囲を超える吐出周波数帯域を第二吐出周波数帯域５２６とする。例えば、吐出周波数が３６キロヘルツを超え１０５キロヘルツ以下の吐出周波数帯域は第二吐出周波数帯域５２６に含まれる。
【０１８６】
図９に示すグラフ５００における推奨吐出周波数帯域５１０は、図１０に示すグラフ５２０において、液滴速度が基準液滴速度５２８以下であり、曲線５２２の傾きが０以下となる吐出周波数帯域である。また、図９に示すグラフ５００における推奨吐出周波数帯域５１１は、図１０に示すグラフ５２０において、図１０に示すグラフ５２０において、液滴速度が基準液滴速度５２８以下となる周波数帯域である。
【０１８７】
図１０に示す推奨吐出周波数帯域５１０のうち、曲線５２２の極小値となる８６キロヘルツを吐出周波数に設定し得る。同様に、推奨吐出周波数帯域５１１のうち、曲線５２２の極小値となる６２キロヘルツを吐出周波数に設定し得る。これにより、後続滴の液滴速度を最も遅くすることが可能である。
【０１８８】
ここで、図１０に示す液滴速度について説明する。第二吐出周波数帯域５２６における任意の吐出周波数を設定した場合に、最初の吐出は共振の影響を受けない状態である。すなわち、最初の吐出における液滴は、第一吐出周波数帯域５２４における任意の吐出周波数を設定した場合と同様の振る舞いをすると考えられる。そうすると、連続吐出における先行滴の液滴速度は、第一吐出周波数帯域５２４における任意の吐出周波数に対応する液滴速度を適用可能である。
【０１８９】
二回目の吐出は最初の吐出の影響を受け、最初の吐出における液滴速度に対して液滴速度が変動する。三回目の吐出は二回目の吐出の影響を受け、二回目の吐出における液滴速度に対して液滴速度が変動する。このようにして、後続滴は先行滴の影響を受けながら徐々に定常状態となる。図１０に示すグラフ５２０の液滴速度は、連続吐出における後続滴の定常状態における液滴速度を表す。
【０１９０】
換言すると、図１０に示す液滴速度は、吐出周波数ごとの先行滴の影響を受けた後続滴の液滴速度を表すといえる。そして、第一吐出周波数帯域５２４における任意の吐出周波数に対応する液滴速度よりも液滴速度が小さい吐出周波数帯域は、先行滴に対して後続滴を加速させない条件を満たすといえる。
【０１９１】
図５に示す制御装置１００は、吐出ヘッド２１を用いて測定された単射の駆動電圧を適用した場合の吐出周波数と液滴速度との関係である滴速度情報を記憶し、吐出周波数設定部１４０を用いて滴速度情報に基づき吐出周波数を設定してもよい。また、制御装置１００は、滴速度情報から抽出された推奨吐出周波数帯域５１０及び推奨吐出周波数帯域５１１の少なくともいずれかを記憶しておき、吐出周波数設定部１４０を用いて推奨吐出周波数帯域５１０又は推奨吐出周波数帯域５１１に基づき吐出周波数を設定してもよい。
【０１９２】
なお、実施形態に示す推奨吐出周波数帯域５１０又は推奨吐出周波数帯域５１１に対応する液滴速度であり、基準液滴速度５２８以下の液滴速度は、第二速度の一例である。また、実施形態に示す基準液滴速度５２８以下は、第一速度以下の一例である。
【０１９３】
本実施形態では、単射の駆動波形を適用した滴速度情報を例示したが、連射の駆動波形を適用した滴速度情報を用いてもよい。すなわち、画素周期に一つ以上の吐出波形を含む駆動波形を適用した滴速度情報を用い得る。
【０１９４】
［先行滴に対して後続滴を加速させない条件を満たす駆動波形］
図８に示す一画素周期ＴＰにおける駆動波形４００において、ｎを１又は２とした場合に、吐出波形４０２における押し期間Ｔｒの開始タイミングから、駆動波形４００の終了タイミングまでの期間ＴＩは、式１を満たす。
【０１９５】
ｎ×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃ  …式１
すなわち、ｎ＝１の場合、共振周期Ｔｃの半周期の二倍から共振周期Ｔｃの半周期の三倍までの任意の値が期間ＴＩに適用される。また、ｎ＝２の場合、共振周期Ｔｃの半周期の四倍から共振周期Ｔｃの半周期の五倍までの任意の値が期間ＴＩに適用される。
【０１９６】
式１は、図１０に示す曲線５２２において、基準液滴速度５２８以下の液滴速度となる吐出周波数帯域に対応している。
【０１９７】
なお、吐出波形４０２における押し期間Ｔｒの開始タイミングから、駆動波形４００の終了タイミングまでの期間ＴＩは、第一駆動波形における最終の波形要素の始点から、第一駆動波形の次の画素周期に対応する第二駆動波形における最初の波形要素の始点までの期間ＴＩの一例である。
【０１９８】
また、図８に示す一画素周期ＴＰにおける駆動波形４００において、ｎを１又は２とした場合に、吐出波形４０２における押し期間Ｔｒの開始タイミングから、駆動波形４００の終了タイミングまでの期間ＴＩは、式２を満たす。
【０１９９】
（ｎ＋１／４）×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃ  …式２
すなわち、ｎ＝１の場合、共振周期Ｔｃの四分の一周期の五倍から、共振周期Ｔｃの四分の一周期の六倍までの任意の値が期間ＴＩに適用される。また、ｎ＝２の場合、共振周期Ｔｃの四分の一周期の九倍から、共振周期Ｔｃの四分の一周期の十倍までの任意の値が期間ＴＩに適用される。
【０２００】
換言すると、ｎ＝１の場合、共振周期Ｔｃの半周期の２．５倍から、共振周期Ｔｃの半周期の三倍までの任意の値が期間ＴＩに適用される。ｎ＝２の場合、共振周期Ｔｃの半周期の４．５倍から、共振周期Ｔｃの半周期の五倍までの任意の値が期間ＴＩに適用される。
【０２０１】
式２は、図１０に示す曲線５２２において、基準液滴速度５２８以下の液滴速度となり、曲線５２２の傾きが０以下となる吐出周波数帯域に対応している。
【０２０２】
図１１及び図１５に示す連写駆動波形の場合、期間ＴＩは、最終の吐出パルスにおける押し期間Ｔｒの開始タイミングから、駆動波形４００の終了タイミングまでの期間とし得る。
【０２０３】
図５に示す吐出周波数設定部１４０は、用紙Ｐの搬送速度の設定値に応じて、式１又は式２の期間ＴＩを満たす吐出周波数の目標値を設定する。ヘッド制御部１３６は、ロータリーエンコーダ１５の出力信号に基づいて吐出タイミングを調整する。すなわち、吐出周波数は、用紙Ｐの搬送速度のばらつきに応じて調整される。吐出タイミングの高精度の調整を実現するためには、用紙搬送部１０は高精度な用紙Ｐの搬送を実施可能に構成される。
【０２０４】
なお、実施形態に示すロータリーエンコーダ１５は、媒体の移動速度を表す媒体速度情報を取得する媒体速度情報取得部の構成要素の一例である。ロータリーエンコーダ１５に代わり、リニアスケール等を適用してもよい。また、実施形態に示すヘッド制御部１３６は、吐出周波数調整部の一例である。
【０２０５】
［連写の駆動波形を適用した場合の推奨吐出周波数帯域の説明］
次に、連写の駆動波形を適用した場合の推奨吐出周波数帯域について説明する。図１１は連写の駆動波形の構成例を示す図である。連写の駆動波形は、マルチパルス等と呼ばれる場合があり得る。
【０２０６】
図１１にはグラフ形式を適用して駆動波形５６０を示す。図１１の横軸は期間を適用する。期間の単位はマイクロ秒である。図１１の縦軸は電圧を適用する。電圧の単位はボルトである。
【０２０７】
図１１に示す駆動波形５６０は、第一吐出波形５６２、第二吐出波形５６４、第三吐出波形５６６、及び第一残響抑制波形５６８が含まれる。第一吐出波形５６２、第二吐出波形５６４、及び第三吐出波形５６６は、液滴のサイズに応じて選択される。
【０２０８】
例えば、小滴を吐出させる場合は、第三吐出波形５６６及び第一残響抑制波形５６８を組み合わせる。中滴を吐出させる場合は、第一吐出波形５６２、第三吐出波形５６６、及び第一残響抑制波形５６８を組み合わせる。大滴を吐出させる場合は、第一吐出波形５６２、第二吐出波形５６４、第三吐出波形５６６、及び第一残響抑制波形５６８を組み合わせる。なお、各滴種において、第一残響抑制波形５６８を省略してもよい。
【０２０９】
図１１に示す駆動波形５６０は、最終の吐出波形における最終の波形要素と非連続の非吐出波形を含む駆動波形の一例である。第三吐出波形５６６は最終の吐出波形の一例である。第三吐出波形５６６の立ち上がり波形要素は最終の波形要素の一例である。第一残響抑制波形５６８は非吐出波形の一例である。
【０２１０】
図１２は図１１に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの小滴の状態を示す図である。図１３は図１１に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの中滴の状態を示す図である。図１４は図１１に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの大滴の状態を示す図である。
【０２１１】
図１２から図１４は、ノズルから吐出させた液滴６００を吐出周波数ごとに連続撮像し、吐出周波数ごとの写真を吐出周波数の順に横系列に沿って左から右へ並べて作成した。図１２から図１４に示す符号６０２を付した直線は第一位置を表す。符号６０４を付した直線は第二位置６０４を表す。
【０２１２】
図１２に示す小滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係と、図１３に示す中滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係とは相違している。また、図１２に示す小滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係と、図１４に示す大滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係とは相違している。
【０２１３】
例えば、図１２に示す小滴の場合は、５３キロヘルツが振幅の谷となるのに対して、図１３に示す中滴の場合は、５６キロヘルツが振幅の谷となる。更に、図１４に示す大滴の場合は、５６キロヘルツ以上の吐出周波数が振幅の谷となる。これは、図１１に示す駆動波形５６０では、第一残響抑制波形５６８の開始タイミングが、第三吐出波形５６６の終了タイミングに対して共振周期の二分の一の期間、ずれていることに起因すると推察される。
【０２１４】
すなわち、図１１に示す駆動波形５６０のように、滴種ごとに液滴速度の周波数特性が異なる駆動波形を適用する場合、特定の滴種を優先した吐出周波数が設定される。これにより、特定の滴種において、一画素周期の駆動波形に共振を用いて効率的な液滴吐出が実現され、かつ、連続印刷中においても安定した液滴吐出が実現される。
【０２１５】
図１５はマルチパルス駆動波形の他の構成例を示す図である。図１５にはグラフ形式を適用して駆動波形５８０を示す。図１５の横軸は期間を適用する。期間の単位はマイクロ秒である。図１５の縦軸は電圧を適用する。電圧の単位はボルトである。
【０２１６】
図１５に示す駆動波形５６０は、第四吐出波形５８２、第五吐出波形５８４、第六吐出波形５８６、及び第二残響抑制波形５８８が含まれる。第四吐出波形５８２、第五吐出波形５８４、及び第六吐出波形５８６は、液滴のサイズに応じて選択される。
【０２１７】
例えば、小滴を吐出させる場合は、第六吐出波形５８６及び第二残響抑制波形５８８を組み合わせる。中滴を吐出させる場合は、第四吐出波形５８２、第六吐出波形５８６、及び第二残響抑制波形５８８を組み合わせる。大滴を吐出させる場合は、第四吐出波形５８２、第五吐出波形５８４、第六吐出波形５８６、及び第二残響抑制波形５８８を組み合わせる。なお、各滴種において、第二残響抑制波形５８８を省略してもよい。
【０２１８】
図１５に示す駆動波形５８０は、最終の吐出波形における最終の波形要素と連続する非吐出波形を含む駆動波形の一例である。第六吐出波形５８６は最終の吐出波形の一例である。第六吐出波形５８６の立ち上がり波形要素は最終の波形要素の一例である。第二残響抑制波形５８８は非吐出波形の一例である。
【０２１９】
図１６は図１５に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの小滴の状態を示す図である。図１７は図１５に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの中滴の状態を示す図である。図１８は図１５に示す駆動波形を適用した場合の吐出周波数ごとの大滴の状態を示す図である。
【０２２０】
図１６に示す小滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係と、図１７に示す中滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係とは概ね一致している。また、図１６に示す小滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係と、図１８に示す大滴における液滴速度と吐出周波数帯域との関係とは概ね一致している。
【０２２１】
例えば、図１６に示す小滴の場合、図１７に示す中滴の場合は、及び図１８に示す大滴の場合はいずれも、振幅の山が概ね一致し、かつ、振幅の谷が概ね一致している。これは、第二残響抑制波形５８８の開始タイミングを第六吐出波形５８６の終了タイミングと一致させ、第二残響抑制波形５８８における引き波形要素５８９が残響抑制に寄与することに起因している。
【０２２２】
すなわち、図１５に示す駆動波形５６０のように、滴種ごとに液滴速度の周波数特性が概ね一致する駆動波形を適用する場合、各滴種に共通する吐出周波数が設定される。これにより、各滴種において、一画素周期の駆動波形に共振を用いて効率的な液滴吐出は実現され、かつ、連続印刷中においても安定した液滴吐出が実現される。
【０２２３】
液滴速度と吐出周波数との関係が滴種ごとに異なる原因として、残響抑制方法の違いが挙げられる。通常は、液滴を吐出したタイミングからリフィル振動が発生する。図１５に示す第二残響抑制波形５８８を適用した残響抑制では、第六吐出波形５８６の最終段において圧力室を減圧方向へ変化させて残響抑制をしている。
【０２２４】
つまり、液滴が吐出するタイミングにおいて圧力室７２を拡張させている。これにより、リフィルにおけるインクの振動の開始タイミングと、リフィルの開始タイミングとが一致していると推察される。換言すると、圧力室７２へインクを補充するタイミングで圧力室を拡張させているので、圧力室７２へのインクの補充をサポートする圧電素子７４の動作となっていると推察される。
【０２２５】
一方、図１１に示す駆動波形５６０を適用した残響抑制では、第一残響抑制波形５６８の最終段は、圧力室７２を加圧方向へ変化させている。つまり、第一残響抑制波形５６８は、圧力室７２を膨張させた後に圧力室７２を収縮させている。すなわち、第一残響抑制波形５６８は、リフィルにおけるインクの振動を抑制する方向に圧力を加えることになり、結果として、リフィルにおけるインクの振動とは異なる振動が励起されるか、又はリフィルが間に合わず、吐出タイミングにおいて圧力室７２が減圧状態であったと推察される。なお、圧力室７２の減圧状態とは、圧力室７２が静定状態に対して収縮した状態を表す。
【０２２６】
［作用効果］
本実施形態に係るインクジェット印刷装置１及びヘッド駆動方法によれば、以下の作用効果を得ることが可能である。
【０２２７】
〔１〕
共振を用いた駆動波形が適用される連続吐出において、先行滴及び先行滴の一画素周期の後に吐出される後続滴について、先行滴に対して後続滴が加速されない吐出周波数が適用される。これにより、効率的な液滴吐出を実現し、かつ、連続印刷中においても安定した液滴吐出を実現し得る。
【０２２８】
〔２〕
単射の駆動電圧を適用した場合の吐出周波数と液滴速度との関係を示す滴速度情報において、液滴速度が一定となる第一吐出周波数帯域５２４における液滴速度である基準液滴速度５２８以下の液滴速度となる吐出周波数帯域の任意の吐出周波数を、吐出ヘッド２１の吐出周波数として設定する。これにより、吐出ヘッド２１の吐出周波数として、先行滴に対して後続滴が加速されない吐出周波数を適用し得る。
【０２２９】
〔３〕
最終の吐出パルスの押し期間Ｔｒの開始タイミングから、駆動波形の終了タイミングまでの期間ＴＩは、ｎを１又は２とした場合、ｎ×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃを満たす。これにより、先行滴の吐出に起因する振動に対して、後続滴の吐出タイミングをずらすことが可能となる。
【０２３０】
〔４〕
基準液滴速度５２８以下の液滴速度となる吐出周波数帯域であり、滴速度情報を表す曲線５２２における傾きが０以下となる吐出周波数帯域の任意の吐出周波数を吐出ヘッド２１の吐出周波数として設定する。これにより、吐出ヘッド２１の吐出周波数の設定において、先行滴に対して後続滴を減速させる条件を適用し得る。
【０２３１】
〔５〕
最終の吐出パルスの押し期間Ｔｒの開始タイミングから、駆動波形の終了タイミングまでの期間ＴＩは、ｎを１又は２とした場合、（ｎ＋１／４）×Ｔｃ≦ＴＩ≦（ｎ＋１／２）×Ｔｃを満たす。これにより、先行滴の吐出に起因する振動に対して、後続滴の吐出タイミングをずらすことが可能となる。
【０２３２】
〔６〕
吐出周波数に対する液滴速度を表す曲線５２２の極小値に対応する吐出周波数帯域の任意の吐出周波数を、吐出ヘッド２１の吐出周波数として設定する。これにより、吐出ヘッド２１の吐出周波数の設定において、後続滴の液滴速度が最小となる条件を適用し得る。
【０２３３】
〔７〕
駆動波形５８０は第二残響抑制波形５８８が含まれる。第二残響抑制波形５８８は、第三吐出波形５６６の終了タイミングに対して共振周期の二分の一の期間、ずれている。第一残響抑制波形５６８は、第六吐出波形５８６の最終段において圧力室を減圧方向へ変化させて残響抑制をしている。これにより、二種類以上の滴種を用いる場合に、全ての滴種において、効率的な液滴吐出を実現し、かつ、連続印刷中においても安定した液滴吐出を実現し得る。
【０２３４】
［ヘッド駆動装置及びヘッド装置への適用例］
図５、及び図６に示すヘッド制御部１３６は、吐出ヘッド２１を駆動するヘッド駆動装置を構成し得る。ヘッド駆動装置は、図５に示すシステム制御部１０２、通信部１０４、及び表示制御部１１４等を備え得る。また、ヘッド駆動装置及び吐出ヘッド２１はヘッド装置を構成し得る。
【０２３５】
以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により、多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【０２３６】
１  インクジェット印刷装置
１０  用紙搬送部
１１  ベルト
１１Ａ  用紙支持面
１２  駆動ローラ
１３  従動ローラ
１４  モータ
１５  ロータリーエンコーダ
１６  吸引ユニット
２０  搬送部
２１  吐出ヘッド
２１Ｃ  吐出ヘッド
２１Ｋ  吐出ヘッド
２１Ｍ  吐出ヘッド
２１Ｙ  吐出ヘッド
２２  ヘッドモジュール
２２Ａ  第一ヘッドモジュール
２２Ｂ  第二ヘッドモジュール
２３  ベースフレーム
２４  ノズル面
２５  ノズル
３０  読取部
３１  インラインスキャナ
４０  給紙部
４１  給紙トレイ
５０  集積部
７０  イジェクタ
７２  圧力室
７４  圧電素子
７６  ノズル流路
７８  個別供給路
８０  供給側共通支流路
８２  振動板
８４  個別電極
８６  圧電体
８８  カバープレート
９０  可動空間
１００  制御装置
１０２  システム制御部
１０４  通信部
１０５  ホストコンピュータ
１０６  画像データ取得部
１０８  メモリ
１１０  プログラム格納部
１１４  表示制御部
１１５  表示装置
１１６  操作制御部
１１７  操作装置
１１８  画像処理部
１２０  補正処理部
１２２  ハーフトーン処理部
１３０  給紙制御部
１３４  搬送制御部
１３６  ヘッド制御部
１３８  駆動波形取得部
１４０  吐出周波数設定部
１４２  搬送速度設定部
３６２  画像データメモリ
３６４  画像データ転送制御回路
３６５  吐出タイミング制御部
３６６  波形データメモリ
３６８  駆動電圧制御回路
３７７Ａ  第一電力増幅回路
３７７Ｂ  第二電力増幅回路
３７９Ａ  第一デジタルアナログ変換器
３７９Ｂ  第二デジタルアナログ変換器
３８０  駆動電圧生成部
３９２Ａ  第一ノズル制御データ伝送路
３９２Ｂ  第二ノズル制御データ伝送路
３９４Ａ  第一コネクタ
３９４Ｂ  第二コネクタ
３９６Ａ  第一ラッチ信号線
３９６Ｂ  第二ラッチ信号線
４００  駆動波形
４０２  吐出波形
４０４  残響抑制波形
４１０  第一波形要素
４１２  第二波形要素
４１４  第三波形要素
４１６  第四波形要素
４１８  第五波形要素
５００  グラフ
５０２  曲線
５０４  曲線
５０６  曲線
５１０  推奨吐出周波数帯域
５１１  推奨吐出周波数帯域
５１２  非推奨吐出周波数帯域
５１４  非推奨吐出周波数帯域
５２０  グラフ
５２２  曲線
５２４  第一吐出周波数帯域
５２６  第二吐出周波数帯域
５６０  駆動波形
５６２  第一吐出波形
５６４  第二吐出波形
５６６  第三吐出波形
５６８  第一残響抑制波形
５８０  駆動波形
５８２  第四吐出波形
５８４  第五吐出波形
５８６  第六吐出波形
５８８  第二残響抑制波形
６００  液滴
６０２  第一位置
６０４  第二位置
Ｐ  用紙
Ｔｆ  引き期間
ＴＩ  吐出波形の押し期間の開始タイミングから駆動波形の終了タイミングまでの期間
ＴＰ  画素周期
Ｔｒ  押し期間
Ｔｗ  幅
Ｓ１０からＳ２０  ヘッド駆動方法の各工程
【図１】
2020116059.tif 000004
【図２】
2020116059.tif 000005
【図３】
2020116059.tif 000006
【図４】
2020116059.tif 000007
【図５】
2020116059.tif 000008
【図６】
2020116059.tif 000009
【図７】
2020116059.tif 000010
【図８】
2020116059.tif 000011
【図９】
2020116059.tif 000012
【図１０】
2020116059.tif 000013
【図１１】
2020116059.tif 000014
【図１２】
2020116059.tif 000015
【図１３】
2020116059.tif 000016
【図１４】
2020116059.tif 000017
【図１５】
2020116059.tif 000018
【図１６】
2020116059.tif 000019
【図１７】
2020116059.tif 000020
【図１８】
2020116059.tif 000021
【国際調査報告】
2020116059.tif 000022
2020116059.tif 000023
2020116059.tif 000024
2020116059.tif 000025