JP4853219B2 - Droplet ejector - Google Patents
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Description
本発明は、液滴噴射装置に関する。 The present invention relates to a droplet ejecting apparatus.
従来、複数のノズルからインク滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置は小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。特に、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られるなど多くの利点を有している。 2. Description of the Related Art Conventionally, ink jet recording apparatuses that eject ink droplets from a plurality of nozzles and perform printing on a recording medium such as paper have various advantages such as small size, low cost, and quietness, and are widely marketed. In particular, a piezo ink jet recording apparatus that ejects ink droplets by changing the pressure in a pressure chamber using a piezoelectric element has many advantages such as high-speed printing and high resolution.
このようなインクジェット記録装置では、液滴噴射ヘッドのノズル表面に付着したインクや紙粉などの汚染物質を除去するためにワイピングを行うことが知られている。この際、ノズル面との摩擦によるワイパーブレードの劣化を防止するためや、ノズル表面で固化したインクを溶解させることで拭き取り能力を向上させるために、ノズル表面もしくはワイパーブレードをウエット状態にしてワイピングする手法(ウエットワイプと称する。)も知られている。 In such an ink jet recording apparatus, it is known to perform wiping in order to remove contaminants such as ink and paper dust adhering to the nozzle surface of the droplet ejection head. At this time, in order to prevent the wiper blade from deteriorating due to friction with the nozzle surface or to improve the wiping ability by dissolving the ink solidified on the nozzle surface, the nozzle surface or the wiper blade is wiped in a wet state. A technique (referred to as wet wipe) is also known.
このウエットワイプを実現する手法として、ヘッドに供給するインクを加圧することによりノズルからインクを溢れ出させながらワイピング動作を行う方法(例えば、特許文献1参照。)、ノズルの開口部からインクを溢れ出させるために印刷時とは異なる信号を印加してワイピング動作を行う方法(例えば、特許文献2参照。)、ヘッドにクリーニング液を溢れ出させるために噴射用のノズルよりも開口が大きい専用のノズルを設けて噴射時よりも低い電圧を印加してワイピング動作を行う方法(例えば、特許文献3参照。)等が知られている。 As a method for realizing this wet wipe, a method of performing a wiping operation while causing ink to overflow from the nozzle by pressurizing the ink supplied to the head (see, for example, Patent Document 1), and overflowing ink from the nozzle opening. A method of performing a wiping operation by applying a signal different from that at the time of printing in order to make it appear (see, for example, Patent Document 2), and a dedicated opening having a larger opening than the nozzle for jetting in order to overflow the cleaning liquid in the head A method of performing a wiping operation by providing a nozzle and applying a voltage lower than that during jetting (for example, see Patent Document 3) is known.
これら以外の手法としては、噴射時の駆動波形(以下「噴射波形」という。)とは異なるノズル面の拭取時専用の駆動波形(以下「インク溢れ波形」という。)をワイピング時に印加して、ノズル開口部からヘッド表面にインクを溢れさせた状態(「FaceFlood」と称する。)でワイピングを行う手法が挙げられる。 As a method other than these, a driving waveform dedicated for wiping the nozzle surface (hereinafter referred to as “ink overflow waveform”) different from the driving waveform during ejection (hereinafter referred to as “ejection waveform”) is applied during wiping. And a method of performing wiping in a state where ink is overflowed from the nozzle opening to the head surface (referred to as “FaceFlood”).
この手法においては、ヘッドの製造ばらつきなどにより、ノズル間、ノズル群間もしくはヘッド間で噴射特性にばらつきが生じる場合では、噴射特性がある一定の範囲内に収まるように噴射波形を電圧方向に調整することが知られている。インク溢れ波形においても、噴射波形と同様にインク溢れの特性をある一定範囲内に収めるためにインク溢れ波形を電圧方向に調整する必要がある。
しかしながら、噴射波形では印字したテストパターンを解析することで波形の調整が可能であるが、インク溢れで生じる濡れを定量的に測定することは困難である。そのため、噴射波形のようには波形調整を行うことが容易ではないことから、インク溢れ波形の場合は新たな波形調整法が必要となるという問題点がある。 However, the ejection waveform can be adjusted by analyzing the printed test pattern, but it is difficult to quantitatively measure the wetting caused by ink overflow. For this reason, it is not easy to adjust the waveform as in the case of the ejection waveform, and there is a problem that a new waveform adjustment method is required in the case of the ink overflow waveform.
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、液滴噴射ヘッドのノズル面の液滴量を最適にしてノズル面を拭き取る液滴噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a droplet ejecting apparatus that wipes the nozzle surface by optimizing the amount of droplets on the nozzle surface of the droplet ejecting head. .
上記目的を解決するために、請求項1記載の液滴噴射装置は、駆動素子によって圧力室内の液体に圧力波を作用させて複数のノズルから液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、ノズル面の拭取時には前記ノズルから液滴を噴射させることなく、かつ液体が前記ノズル面に溢れるように、前記ノズルの開口部での液体の最大流速が1.0乃至3.0m/sとなる前記ノズル面の拭取時のインク溢れ波形を生成するとともに、前記インク溢れ波形の電圧を、前記ノズルから液滴を噴射させる噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲内の補正倍率で補正する駆動波形生成手段と、ノズル面の拭き取り時に液体が前記ノズル面に溢れた状態で、前記液滴噴射ヘッドのノズル面を拭き取る拭取手段と、を有し、前記駆動波形生成手段は、消費電力を抑えたい場合に、前記インク溢れ波形の補正倍率を、前記噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲内において、小さな値に設定し、前記液体が固化しやすい環境又は前記液体が固化しやすい物性を有している場合に、前記インク溢れ波形の補正倍率を、前記噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲内において、大きな値に設定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned object, a droplet ejecting apparatus according to claim 1 includes a droplet ejecting head that ejects droplets from a plurality of nozzles by applying a pressure wave to a liquid in a pressure chamber by a driving element, and a nozzle surface. of the time wiping without ejecting droplets from the nozzle, and as the liquid overflows on the nozzle surface, wherein a maximum flow rate of the liquid at the opening of the nozzle is 1.0 to 3.0 m / s A correction magnification within a certain range centered on the optimum range of the correction magnification of the ejection waveform for generating droplets from the nozzle while generating the ink overflow waveform when wiping the nozzle surface Driving waveform generating means for correcting the nozzle surface, and wiping means for wiping the nozzle surface of the droplet ejecting head in a state where the liquid overflows the nozzle surface when wiping the nozzle surface, and the driving waveform generating means ,consumption When it is desired to suppress the force, the correction ratio of the ink overflow waveform is set to a small value within a certain range centered on the optimum range of the correction ratio of the ejection waveform, and the environment in which the liquid is easily solidified or the When the liquid has physical properties that tend to solidify, the correction factor of the ink overflow waveform is set to a large value within a certain range centered on the optimum range of the correction factor of the ejection waveform. And
請求項2記載の液滴噴射装置は、請求項1記載の液滴噴射装置において、前記駆動波形生成手段は、前記液滴噴射ヘッド単位、前記ノズル単位、及び複数のノズル単位の何れか1つの単位で、前記噴射波形の電圧を前記補正倍率で補正する場合、前記何れか1つの単位で、前記インク溢れ波形の電圧を前記補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲で補正する。 According to a second aspect of the present invention, in the liquid droplet ejecting apparatus according to the first aspect, the driving waveform generating unit is any one of the liquid droplet ejecting head unit, the nozzle unit, and a plurality of nozzle units . When the voltage of the ejection waveform is corrected by the correction magnification in units, the voltage of the ink overflow waveform is corrected in a certain range around the optimum range of the correction magnification in any one of the units.
請求項3記載の液滴噴射装置は、請求項2記載の液滴噴射装置において、前記駆動波形生成手段は、前記インク溢れ波形の電圧を前記所定の倍率の0.85乃至1.15倍の倍率で補正する。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid droplet ejecting apparatus according to the second aspect, the drive waveform generating means sets the voltage of the ink overflow waveform to 0.85 to 1.15 times the predetermined magnification. Correct with magnification.
請求項4記載の液滴噴射装置は、請求項2記載の液滴噴射装置において、前記駆動波形生成手段は、前記インク溢れ波形の電圧を前記所定の倍率と同じ倍率で補正する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejecting apparatus according to the second aspect, the drive waveform generating unit corrects the voltage of the ink overflow waveform at the same magnification as the predetermined magnification.
請求項1記載の発明によれば、インク飛翔も気泡巻き込みもなく、適度なインク溢れ量でノズル面を拭き取ることができる、という効果が得られる。 According to the first aspect of the present invention, there is obtained an effect that the nozzle surface can be wiped off with an appropriate amount of ink overflow without ink flying or bubble entrainment.
また、請求項2乃至請求項4記載の発明によれば、噴射波形を所定の倍率で補正する場合であっても、インク飛翔も気泡巻き込みもなく、適度なインク溢れ量でノズル面を拭き取ることができる、という効果が得られる。 Further, according to the second to fourth aspects of the invention, even when the ejection waveform is corrected at a predetermined magnification, the nozzle surface is wiped off with an appropriate amount of ink overflow without ink flying or bubble entrainment. The effect of being able to be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1には、本発明の本実施の形態に係る液滴噴射装置を含むインクジェット記録装置10の概略構成が示されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an ink jet recording apparatus 10 including a liquid droplet ejecting apparatus according to this embodiment of the present invention.
図1に示すように、インクジェット記録装置は10は、記録媒体としての用紙Pが搬送可能となっている。この用紙Pの搬送路の上部には、用紙Pの最大幅よりも幅広の液滴噴射ヘッド(以下「記録ヘッド」という。)12が備えられている。この記録ヘッド12は、複数の単位ヘッド14A、14Bで構成されており、搬送される用紙Pの上流側と下流側とで千鳥状に配置されている。 As shown in FIG. 1, the ink jet recording apparatus 10 is capable of transporting paper P as a recording medium. A droplet ejecting head (hereinafter referred to as “recording head”) 12 having a width wider than the maximum width of the paper P is provided above the transport path of the paper P. The recording head 12 includes a plurality of unit heads 14A and 14B, and is arranged in a staggered manner on the upstream side and the downstream side of the paper P to be conveyed.
図2及び図3に示すように、単位ヘッド14A、14Bの底面(用紙との対向面)には、複数のノズル16が形成されており、これらのノズル16から画像情報に応じたインク滴が吐出される。従って、図1に示すように、画像記録が完了した用紙P上では、記録ヘッド12の上流側に位置する単位ヘッド14Aによって記録された領域と、記録ヘッド12の下流側に位置する単位ヘッド14Bによって記録された領域とが、用紙Pの幅方向に沿って交互に並ぶこととなる。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of nozzles 16 are formed on the bottom surfaces (surfaces facing the paper) of the unit heads 14 </ b> A and 14 </ b> B, and ink droplets corresponding to image information are generated from these nozzles 16. Discharged. Therefore, as shown in FIG. 1, on the paper P on which image recording has been completed, an area recorded by the unit head 14A located on the upstream side of the recording head 12, and a unit head 14B located on the downstream side of the recording head 12. The areas recorded by the above are alternately arranged along the width direction of the paper P.
ここで、搬送される用紙Pの幅方向で隣り合う単位ヘッド14A、14B同士では、単位ヘッド14A、14Bの端部が互いにオーバーラップするように配置されており、印字領域内で印字できない領域が発生しないようにしている。 Here, in the unit heads 14A and 14B adjacent in the width direction of the conveyed paper P, the end portions of the unit heads 14A and 14B are arranged so as to overlap each other, and there is an area that cannot be printed in the print area. It does not occur.
このように、単位ヘッド14A、14Bを用紙Pの幅方向に沿って並べ、印字領域を構成することで、記録ヘッド12は用紙Pの幅方向に沿って移動する必要はなく、用紙Pの移動によって用紙Pの全面に画像が形成されるため、高い生産性を得ることができる。 In this way, by arranging the unit heads 14A and 14B along the width direction of the paper P to form a print area, the recording head 12 does not need to move along the width direction of the paper P, and the movement of the paper P As a result, an image is formed on the entire surface of the paper P, so that high productivity can be obtained.
また、図1に示すように、記録ヘッド12の下方部には、単位ヘッド14のノズル面17(図2、図3参照)をワイピングするゴム製のワイパーブレード18が配設されている。このワイパーブレード18は先端面が水平となっており、先端側が露出した状態で箱状のワイパーホルダ20内に収容されている。 As shown in FIG. 1, a rubber wiper blade 18 for wiping the nozzle surface 17 (see FIGS. 2 and 3) of the unit head 14 is disposed below the recording head 12. The wiper blade 18 is housed in a box-like wiper holder 20 with the tip end surface being horizontal and the tip end exposed.
ワイパーホルダ20の両側底面からは支持片20A、20Bがそれぞれ記録ヘッド12の幅方向に沿って張り出しており、先端部がベルト22、24に固定されている。ベルト22は、プーリ26、28に巻き掛けられた状態で、用紙Pの搬送方向と平行に配置されている。ベルト24は、図示を省略したプーリとプーリ30に巻き掛けられた状態で、用紙Pの搬送方向と平行して配置されている。そして、プーリ26とプーリ30はシャフト32によって連結され、プーリ28と図示しないプーリはシャフト34によって連結されている。 Support pieces 20 </ b> A and 20 </ b> B project from the bottom surfaces on both sides of the wiper holder 20 along the width direction of the recording head 12, and the tip portions are fixed to the belts 22 and 24. The belt 22 is arranged in parallel with the transport direction of the paper P while being wound around the pulleys 26 and 28. The belt 24 is arranged in parallel with the conveyance direction of the paper P in a state of being wound around a pulley (not shown) and the pulley 30. The pulley 26 and the pulley 30 are connected by a shaft 32, and the pulley 28 and a pulley (not shown) are connected by a shaft 34.
プーリ28には、ギア36が連結されている。このギア36は、モータ38に連結されたギア40と噛合っており、モータ38が駆動すると、ギア40、36を介してプーリ28に駆動力が伝達されるようになっている。そして、この駆動力によってプーリ28が回転すると、シャフト34を介して図示しないプーリが回転すると共に、ベルト22、24を介してプーリ26、30が回転する。このとき、ベルト22、24は用紙Pの移動方向と平行して移動するため、支持片20A、20B及びワイパーホルダ20を介してワイパーブレード18は矢印A方向に沿って移動可能となる。 A gear 36 is connected to the pulley 28. The gear 36 meshes with a gear 40 connected to a motor 38, and when the motor 38 is driven, a driving force is transmitted to the pulley 28 via the gears 40 and 36. When the pulley 28 is rotated by this driving force, a pulley (not shown) is rotated via the shaft 34, and the pulleys 26 and 30 are rotated via the belts 22 and 24. At this time, since the belts 22 and 24 move in parallel with the moving direction of the paper P, the wiper blade 18 can move along the arrow A direction via the support pieces 20A and 20B and the wiper holder 20.
図3に示すように、単位ヘッド14は、複数のノズル16が形成されたノズルプレート50の上方に、流路形成プレート52と、連通孔プレート54と、圧力室プレート56と、振動板58とが位置合わせして積層され、接着剤などの接合手段によって接合されている。 As shown in FIG. 3, the unit head 14 has a flow path forming plate 52, a communication hole plate 54, a pressure chamber plate 56, and a vibration plate 58 above the nozzle plate 50 in which the plurality of nozzles 16 are formed. Are aligned and laminated, and are bonded by a bonding means such as an adhesive.
流路形成プレート52には、ノズル16と通じる複数の連通孔62が形成されており、連通孔プレート54には、複数の連通孔64が形成されている。これらのノズル16、連通孔62、及び連通孔64は互いに連通し、圧力室プレート56に形成された圧力室66に繋がっている。 A plurality of communication holes 62 communicating with the nozzles 16 are formed in the flow path forming plate 52, and a plurality of communication holes 64 are formed in the communication hole plate 54. The nozzle 16, the communication hole 62, and the communication hole 64 communicate with each other and are connected to a pressure chamber 66 formed in the pressure chamber plate 56.
一方、流路形成プレート52には、複数のインクプール68が形成されており、図示しないインク供給口からインクが供給されるようになっている。また、連通孔プレート54には、インクプール68と連結するように複数の供給孔70が形成されている。これらのインクプール68、供給孔70及び圧力室66は、流路形成プレート52と連通孔プレート54と圧力室プレート56が積層された状態で連通している。 On the other hand, a plurality of ink pools 68 are formed in the flow path forming plate 52, and ink is supplied from an ink supply port (not shown). The communication hole plate 54 is formed with a plurality of supply holes 70 so as to be connected to the ink pool 68. The ink pool 68, the supply hole 70, and the pressure chamber 66 communicate with each other in a state where the flow path forming plate 52, the communication hole plate 54, and the pressure chamber plate 56 are laminated.
また、振動板58の上部には、各圧力室66の上方に圧電素子60が取り付けられている。圧電素子60には、駆動波形が印加されるように構成されている。 In addition, a piezoelectric element 60 is attached to the upper part of the vibration plate 58 above each pressure chamber 66. A drive waveform is applied to the piezoelectric element 60.
このような記録ヘッド12では、図3に示すように、インクプール68から供給孔70、圧力室66、連通孔64、連通孔62及びノズル16へと連続するインクの通路が形成されている。インクプール68に貯留されたインクは、供給孔70を経て圧力室66に充填される。そして、回路基板から各圧電素子60に駆動波形が印加されると、圧電素子60と共に振動板58が撓み変形し、圧力室66を膨張又は圧縮させる。これによって圧力室66に体積変化が生じると、圧力室66内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、ノズル16から外部へインク滴が吐出される。 In such a recording head 12, as shown in FIG. 3, a continuous ink passage is formed from the ink pool 68 to the supply hole 70, the pressure chamber 66, the communication hole 64, the communication hole 62, and the nozzle 16. The ink stored in the ink pool 68 is filled into the pressure chamber 66 through the supply hole 70. When a driving waveform is applied from the circuit board to each piezoelectric element 60, the diaphragm 58 is bent and deformed together with the piezoelectric element 60 to expand or compress the pressure chamber 66. As a result, when a volume change occurs in the pressure chamber 66, a pressure wave is generated in the pressure chamber 66. The ink moves by the action of the pressure wave, and ink droplets are ejected from the nozzle 16 to the outside.
このインクジェット記録装置10では、ノズル16からインクの吸引を行わないでワイピングを行う際、ワイピングの開始前に回路基板から各圧電素子60に、インク滴が吐出せずにインクがノズル面17に溢れるような状態となる電圧波形(インク溢れ波形)の駆動電圧を印加する。その後、駆動ユニット72(図2参照)は図1に示すモータ38を回転させ、ワイパーブレード18を矢印A方向に移動させてノズル面17をワイピングする。 In the ink jet recording apparatus 10, when wiping is performed without sucking ink from the nozzle 16, ink does not discharge from the circuit board to each piezoelectric element 60 before wiping starts, and ink overflows the nozzle surface 17. A drive voltage having such a voltage waveform (ink overflow waveform) is applied. Thereafter, the drive unit 72 (see FIG. 2) rotates the motor 38 shown in FIG. 1, moves the wiper blade 18 in the direction of arrow A, and wipes the nozzle surface 17.
図4には、圧電素子60を駆動する構成を示すブロック図が示されている。同図に示すように、ヘッド駆動制御回路82は、コントローラ80からのヘッド駆動信号の指示に従い、インク滴を吐出するノズルを選択するノズル選択信号を生成して駆動ユニット72へ送信する。また、ヘッド駆動制御回路82は、吐出するインク滴の大きさに応じた噴射波形やインク溢れ波形の中から生成する波形を示す波形情報、及び波形を補正する場合の補正倍率情報を生成して波形生成回路84へ送信する。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration for driving the piezoelectric element 60. As shown in the figure, the head drive control circuit 82 generates a nozzle selection signal for selecting a nozzle for ejecting ink droplets in accordance with an instruction of a head drive signal from the controller 80, and transmits it to the drive unit 72. Further, the head drive control circuit 82 generates waveform information indicating a waveform generated from an ejection waveform or an ink overflow waveform corresponding to the size of the ink droplet to be ejected, and correction magnification information for correcting the waveform. Transmit to the waveform generation circuit 84.
波形生成回路84は、ヘッド駆動制御回路82から受信した波形情報に基づいて噴射波形又はインク溢れ波形を生成して駆動ユニット72へ、補正倍率情報があるときは波形情報に基づく噴射波形又はインク溢れ波形を補正倍率で補正して駆動ユニット72へ送信する。 The waveform generation circuit 84 generates an ejection waveform or an ink overflow waveform based on the waveform information received from the head drive control circuit 82, and when there is correction magnification information to the drive unit 72, an ejection waveform or ink overflow based on the waveform information. The waveform is corrected with the correction magnification and transmitted to the drive unit 72.
駆動ユニット72は、受信したノズル選択情報に基づいてノズル16を選択し、選択したノズル16に対応する圧電素子60に駆動波形を印加する。圧電素子60は、駆動波形を印加することにより形状が変化し、この形状変化を利用して図3に示す圧力室66に圧力をかけ、駆動波形によってノズル16からインク滴を吐出させるか、或いはワイピングのためにインク液をノズル面17に溢れさせる。 The drive unit 72 selects the nozzle 16 based on the received nozzle selection information, and applies a drive waveform to the piezoelectric element 60 corresponding to the selected nozzle 16. The piezoelectric element 60 changes its shape by applying a drive waveform, and applies pressure to the pressure chamber 66 shown in FIG. 3 using this change in shape, and ejects ink droplets from the nozzle 16 according to the drive waveform, or The ink liquid overflows the nozzle surface 17 for wiping.
図5には、ワイピングの際に圧電素子60に印加するインク溢れ波形の一例が示されている。図5に示すようにインク溢れ波形は三角波形であり、圧力室66を収縮させる方向へと電圧を上昇させ、次いで、圧力室66を膨張させる方向へと電圧を降下させる。このような三角波形を吐出周波数と同じ18kHzで印加することによりインクがノズル面17に溢れるような状態を形成することが可能となる。なお、波形は三角波形に限らず、方形波形や台形波形でもよい。 FIG. 5 shows an example of an ink overflow waveform applied to the piezoelectric element 60 during wiping. As shown in FIG. 5, the ink overflow waveform is a triangular waveform, and the voltage is increased in the direction in which the pressure chamber 66 is contracted, and then the voltage is decreased in the direction in which the pressure chamber 66 is expanded. By applying such a triangular waveform at 18 kHz, which is the same as the ejection frequency, it is possible to form a state in which ink overflows the nozzle surface 17. The waveform is not limited to a triangular waveform, and may be a square waveform or a trapezoidal waveform.
次に、図5に示すインク溢れ波形を印加したときのインクジェット記録装置10の作用であって、本実施の形態のノズル面17のワイピング作用について説明する。図6にはこのインク溢れ波形が印加された際のノズル開口部19付近のインクの挙動が(a)から(d)へと順に示されている。 Next, the operation of the ink jet recording apparatus 10 when the ink overflow waveform shown in FIG. 5 is applied, and the wiping operation of the nozzle surface 17 of the present embodiment will be described. In FIG. 6, the behavior of the ink near the nozzle opening 19 when this ink overflow waveform is applied is shown in order from (a) to (d).
このワイピング方法では、ノズル16からインクの吸引を行わないでノズル面17のワイピングを行う。図6(a)に示すように、インクの吸引を行わずノズル面17が乾いている初期状態では、ノズル面17にインクミストによる汚れが付着している。ワイピングを開始する前に、各圧電素子60(図3参照)に図5に示すインク溢れ波形を印加する。このインク溢れ波形は、ノズル16からインク滴が吐出しない程度で、かつ、インクが溢れるような電圧波形に設定されている。これにより、図6(b)に示すように、ノズル開口部19近傍のノズル面17にインク溢れ(インク溢れ)90が発生する。インク溢れ波形を印加した直後、図6(c)に示すように、モータ38(図1参照)を回転させてワイパーブレード18を矢印方向に移動させ、ノズル面17のワイピングを行う。 In this wiping method, the nozzle surface 17 is wiped without sucking ink from the nozzles 16. As shown in FIG. 6A, in the initial state where ink is not sucked and the nozzle surface 17 is dry, the nozzle surface 17 is contaminated with ink mist. Before starting wiping, the ink overflow waveform shown in FIG. 5 is applied to each piezoelectric element 60 (see FIG. 3). This ink overflow waveform is set to such a voltage waveform that ink droplets are not ejected from the nozzles 16 and the ink overflows. As a result, as shown in FIG. 6B, ink overflow (ink overflow) 90 occurs on the nozzle surface 17 in the vicinity of the nozzle opening 19. Immediately after applying the ink overflow waveform, as shown in FIG. 6C, the motor 38 (see FIG. 1) is rotated to move the wiper blade 18 in the direction of the arrow, and the nozzle surface 17 is wiped.
このワイピングによって、図6(d)に示すように、インク溢れ(インク溢れ)90がワイパーブレード18で拭き取られ、インクがワイパーブレード18の先端部に溜まる。このため、ワイピングの開始直後からワイパーブレード18とノズル面17との接触部がウエットな状態となる。 By this wiping, as shown in FIG. 6D, the ink overflow (ink overflow) 90 is wiped off by the wiper blade 18, and the ink is collected at the tip of the wiper blade 18. For this reason, the contact portion between the wiper blade 18 and the nozzle surface 17 becomes wet immediately after the start of wiping.
ここで、インク溢れ波形を印加することにより、図6に示すようにインクをノズル開口部19から溢れ出させ、適切なウエットワイプを実現するためには、次の条件を満たす必要がある。
(1)インク溢れ波形により、インクが飛翔しない(印加パワーの上限1)。
(2)インク溢れ波形により、ノズル内部に気泡を巻き込まない(印加パワーの上限2)。
(3)インク溢れ波形により、必要な量のインクを溢れ出させる(印加パワーの下限)。
Here, by applying the ink overflow waveform, the ink overflows from the nozzle opening 19 as shown in FIG. 6, and the following conditions must be satisfied in order to realize an appropriate wet wipe.
(1) Ink does not fly due to an ink overflow waveform (upper limit of applied power 1).
(2) No bubbles are trapped inside the nozzle due to the ink overflow waveform (upper limit of applied power 2).
(3) A necessary amount of ink is overflowed by the ink overflow waveform (lower limit of applied power).
言い換えれば、(1)〜(3)の条件を満たすように印加パワーを調整することにより、波形を補正することが必要となる。 In other words, it is necessary to correct the waveform by adjusting the applied power so as to satisfy the conditions (1) to (3).
図7は、ノズル開口部19の最大インク流速とインク溢れの関係についての実験結果のグラフである。図7(a)及び(b)において、十分インク溢れが発生し、かつ、インク飛翔も気泡巻き込みも発生しない最大インク流速の最適範囲Aは1.0m/s〜3.0m/sである。上記(1)〜(3)を満たす範囲について、インク溢れ発生しているがやや不足している状態まで下限を広げ、一部のノズルではインクが飛翔してしまうが気泡巻き込みは発生しない状態まで上限を広げると、最大インク流速の適正範囲Bは0.5m/s〜4.0m/sとなる。この適正範囲Bでは、インク飛翔割合はごくわずかで、致命的な装置汚染(例えば、センサや電気系へのダメージや、その後の用紙汚れの発生)は発生しない。 FIG. 7 is a graph of experimental results on the relationship between the maximum ink flow rate at the nozzle opening 19 and the ink overflow. In FIGS. 7A and 7B, the optimum range A of the maximum ink flow rate in which sufficient ink overflow occurs and neither ink flying nor bubble entrainment occurs is 1.0 m / s to 3.0 m / s. In the range satisfying the above (1) to (3), the lower limit is expanded to a state where ink overflow has occurred but is somewhat insufficient, and ink will fly with some nozzles but no bubble entrainment will occur. When the upper limit is widened, the appropriate range B of the maximum ink flow rate is 0.5 m / s to 4.0 m / s. In the appropriate range B, the ink flying rate is very small, and no fatal device contamination (for example, damage to the sensor or electric system or subsequent paper smearing) does not occur.
なお、図7(b)の縦軸のインク溢れ量には単位を記載していないが、これはインク溢れ量自体の定義及び測定が非常に難しく、数値にどこまで意味があるのか不明確であるためである。ただし、相対量としては意味があると考えるので相対量として記載としている。 Although the unit is not described in the ink overflow amount on the vertical axis in FIG. 7B, it is very difficult to define and measure the ink overflow amount itself, and it is unclear how much the numerical value is meaningful. Because. However, the relative amount is described as a relative amount because it is considered meaningful.
図7の実験結果から、ノズル開口部19のインクの最大流速とインク溢れ量、気泡巻き込みの状態、インク飛翔の状態の関係をまとめたものが表1である。表1において、「○」はウエットワイプを行うのに適していることを表す。表1に示されるように、インク溢れ量、気泡巻き込み及びインク飛翔の観点から、ウエットワイプを行うのに適した範囲は灰色に塗られた範囲であることが分かり、その際のノズル開口部19でのインクの最大流速は1.0m/s〜3.0m/sであることが明らかとなった。従って、この条件を満たすようにインク溢れ波形を補正することが必要となる。 Table 1 summarizes the relationship between the maximum ink flow velocity at the nozzle opening 19 and the amount of ink overflow, the state of bubble entrainment, and the state of ink flight from the experimental results of FIG. In Table 1, “◯” indicates that it is suitable for performing wet wipe. As shown in Table 1, from the viewpoint of ink overflow, bubble entrainment, and ink flying, it is understood that the range suitable for performing wet wipe is a range painted in gray, and the nozzle opening 19 at that time It was revealed that the maximum flow rate of the ink at 1.0 m / s to 3.0 m / s. Therefore, it is necessary to correct the ink overflow waveform so as to satisfy this condition.
ここで、インク溢れ波形を電圧方向に補正する際の倍率に関しては、噴射波形の場合とは異なり、インク溢れの現象を直接検査して補正倍率を決定することは困難である。液滴噴射装置の量産時に波形の補正を行う場合、噴射波形ではテストパターンの印字により、例えば紙面上の着弾位置やドット形状、ドット径、パッチ濃度などを測定することで噴射特性を容易に知ることができるが、インク溢れ波形ではノズル開口部のインク流速やノズル開口部からのインク溢れ量を測定することは非常に困難だからである。即ち、噴射波形の場合は印字結果から確認できるが、インク溢れ波形の場合には結果から確認する術がない。 Here, regarding the magnification when correcting the ink overflow waveform in the voltage direction, unlike the case of the ejection waveform, it is difficult to determine the correction magnification by directly inspecting the phenomenon of ink overflow. When correcting the waveform during mass production of droplet ejection devices, the ejection characteristics can be easily known by measuring the landing position, dot shape, dot diameter, patch density, etc. on the paper surface by printing a test pattern. However, it is very difficult to measure the ink flow rate at the nozzle opening and the amount of ink overflow from the nozzle opening in the ink overflow waveform. That is, in the case of the ejection waveform, it can be confirmed from the print result, but in the case of the ink overflow waveform, there is no way to confirm from the result.
また、噴射とインク溢れでは現象が異なるため、噴射波形の補正とインク溢れ波形の補正とでは最適範囲が異なり、両者の補正倍率は一致しないと考えられる。 Further, since the phenomenon differs between ejection and ink overflow, the optimum range differs between the correction of the ejection waveform and the correction of the ink overflow waveform, and it is considered that the correction magnifications of the two do not match.
以上のことから、液滴噴射装置の量産時にインク溢れ波形の補正倍率を直接求めることは困難であるため、予め噴射波形の補正倍率とインク溢れ波形の補正倍率との関係を実験により求めておけば、量産時には、噴射波形の補正倍率をテストパターンの印字などにより求め、噴射波形の補正倍率に基づいてインク溢れ波形の補正倍率を算出することができる。 As described above, since it is difficult to directly determine the correction ratio of the ink overflow waveform during mass production of the droplet ejecting apparatus, the relationship between the correction ratio of the ejection waveform and the correction ratio of the ink overflow waveform can be obtained by experiments in advance. For example, at the time of mass production, the correction magnification of the ink waveform can be calculated based on the correction magnification of the ejection waveform by obtaining the correction magnification of the ejection waveform by printing a test pattern or the like.
図8及び図9は、噴射波形の補正倍率とインク溢れ波形の補正倍率とを比較するために行った実験結果のグラフである。この実験では、特性の異なるいくつかの記録ヘッドに対して、噴射波形とインク溢れ波形をそれぞれ電圧方向に0.7〜1.6倍して印字又はウエットワイプを行い、印字品質及びワイピングの効果を調べた。 FIG. 8 and FIG. 9 are graphs of the results of experiments conducted to compare the correction magnification of the ejection waveform and the correction magnification of the ink overflow waveform. In this experiment, printing or wet wiping was performed on several recording heads with different characteristics by multiplying the ejection waveform and ink overflow waveform by 0.7 to 1.6 times in the voltage direction, respectively, and the print quality and wiping effect I investigated.
図8は記録ヘッドAに関する実験結果である。図8(a)及び(b)において、上述の適切なウエットワイプを実現するための条件(1)〜(3)を満たす範囲、即ち、十分インク溢れが発生し、かつ、インク飛翔も気泡巻き込みも発生しない補正倍率の最適範囲はA(0.8〜1.0倍)である。更に、上記(1)〜(3)を満たす範囲について、インク溢れが発生しているがやや不足している状態まで下限を広げ、一部のノズルではインクが飛翔してしまうが気泡巻き込みは発生しない状態まで上限を広げた補正倍率の適正範囲は、B(0.75〜1.1倍)となる。 FIG. 8 shows the experimental results regarding the recording head A. FIG. In FIGS. 8A and 8B, the range satisfying the conditions (1) to (3) for realizing the appropriate wet wipe described above, that is, sufficient ink overflow occurs, and ink flying is also involved in bubbles. The optimum range of the correction magnification that does not occur is A (0.8 to 1.0 times). Furthermore, in the range satisfying the above (1) to (3), the lower limit is extended to a state where ink overflow has occurred but is slightly insufficient, and some of the nozzles will cause ink to fly but bubble entrainment will occur. The appropriate range of the correction magnification with the upper limit extended to the state where it is not performed is B (0.75 to 1.1 times).
また、図9は記録ヘッドBに関する実験結果であり、補正倍率の最適範囲Aは1.0〜1.3倍、適正範囲Bは0.95〜1.4倍となる。 FIG. 9 shows the experimental results relating to the recording head B. The optimum range A of the correction magnification is 1.0 to 1.3 times, and the appropriate range B is 0.95 to 1.4 times.
図8及び図9の実験結果をまとめたものが表2である。表2において、「○」は噴射波形の補正倍率又はインク溢れ波形の補正倍率の最適範囲を示す。表2に示すように、記録ヘッドAは標準ヘッドに対して0.9倍の補正を行った噴射波形が最適であり、記録ヘッドBは1.15倍の補正を行った噴射波形が最適である。噴射波形は所望の滴体積(画像濃度)を吐出する必要があるため、補正倍率の最適範囲が非常に狭い。記録ヘッドAを例にとれば、最適補正倍率は0.9倍であり、0.8〜1.0倍では正常に吐出するものの目標の滴体積(画像濃度)からずれてしまう。更に補正倍率が上下にずれると着弾位置やミストの発生、更には気泡巻き込みや滴速不足によるインク滴浮遊(空気抵抗により滴速が低下して用紙に到達しない状態)などが発生する。 Table 2 summarizes the experimental results of FIGS. In Table 2, “◯” indicates the optimum range of the correction magnification of the ejection waveform or the correction magnification of the ink overflow waveform. As shown in Table 2, the recording head A has an optimum ejection waveform corrected 0.9 times with respect to the standard head, and the recording head B has an optimum ejection waveform corrected 1.15 times. is there. Since the ejection waveform needs to eject a desired droplet volume (image density), the optimum range of the correction magnification is very narrow. Taking the recording head A as an example, the optimum correction magnification is 0.9 times, and if it is 0.8 to 1.0 times, it is ejected normally but deviates from the target droplet volume (image density). Further, when the correction magnification is shifted up and down, landing positions and mist are generated, and further, ink droplet floating due to bubble entrainment and insufficient droplet speed (state in which the droplet speed decreases due to air resistance and does not reach the sheet) occurs.
一方、インク溢れ波形では、インク溢れ量に多少の差があってもウエットワイプの性能に大きな差は生じないため、噴射波形と比べると補正倍率の最適範囲が広いことが分かる。また、噴射波形とインク溢れ波形の補正倍率を比較すると、噴射波形で着弾位置ずれやミストが発生しない条件(実験結果の濃度不足や濃度過多の範囲)と、正常なウエットワイプが可能な条件が概ね等しいことが分かる。 On the other hand, in the ink overflow waveform, even if there is a slight difference in the amount of ink overflow, there is no significant difference in the performance of wet wipes, so it can be seen that the optimum range of the correction magnification is wider than the ejection waveform. In addition, when comparing the correction magnification of the ejection waveform and the ink overflow waveform, there are conditions that do not cause landing position deviation or mist in the ejection waveform (range of experimental results of insufficient density or excessive density), and conditions that allow normal wet wipe. It can be seen that they are almost equal.
従って、インク溢れ波形の補正倍率は噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定範囲であり、噴射波形の最適補正倍率とインク溢れ波形の最適補正倍率の範囲(表2の灰色の部分の上限値と下限値)との比から、噴射波形の補正倍率に対して0.85〜1.15倍であることが以上の実験から分かった。 Accordingly, the correction ratio of the ink overflow waveform is a fixed range centered on the optimum range of the correction ratio of the ejection waveform, and the range of the optimum correction magnification of the ejection waveform and the optimum correction ratio of the ink overflow waveform (in the gray portion of Table 2). From the ratio of the upper limit value and the lower limit value, it was found from the above experiment that the ratio was 0.85 to 1.15 times the correction magnification of the injection waveform.
更に、補正を行う単位が、ノズル群や記録ヘッド(即ち、複数のノズルの集合)である場合、その中でも特性のばらつきがあることを考慮すれば、インク溢れの補正倍率は上記範囲(噴射波形の補正倍率の0.85〜1.15倍)の中央値、即ち、噴射波形の補正倍率と同じとすることが望ましいことが分かった。 Further, when the correction unit is a nozzle group or a print head (that is, a set of a plurality of nozzles), the ink overflow correction magnification is within the above range (ejection waveform) considering that there are variations in characteristics among them. It was found that it is desirable to make the same as the median value of 0.85 to 1.15 times the correction magnification of the injection waveform, that is, the correction magnification of the injection waveform.
一方、波形印加による消費電力をなるべく少なく抑えたい場合には、インク溢れ波形の補正倍率をなるべく小さくする(例えば、噴射波形の0.85倍)ことが望ましく、また、逆に非常に固化しやすい環境やインク物性ならば、インク溢れ波形の補正倍率をなるべく大きくし(例えば、噴射波形の1.15倍)、インク溢れ量を多くすることが望ましいなど、使用する状況に応じて設定することが可能であることも明らかになった。 On the other hand, when it is desired to reduce the power consumption due to waveform application as much as possible, it is desirable to make the correction ratio of the ink overflow waveform as small as possible (for example, 0.85 times the ejection waveform), and conversely, it is very easy to solidify. For the environment and ink physical properties, the ink overflow waveform correction magnification should be increased as much as possible (for example, 1.15 times the ejection waveform), and the amount of ink overflow should be increased. It became clear that it was possible.
以上の結果から、製品の量産時にはインク溢れ波形の補正倍率を直接求めるのではなく、噴射波形の補正倍率から導くことが可能であることが明らかになった。そこで、本実施の形態に係るインクジェット記録装置10は、記録ヘッドのノズル(圧電素子)毎に、噴射波形の補正倍率の0.85〜1.15倍の補正倍率で、より好ましくは噴射波形の補正倍率と同じ補正倍率でインク溢れ波形を補正する。これにより、インクジェット記録装置10は、ノズル開口部19でのインク流速の最大値を1.0〜3.0m/sの最適範囲に収めて、適切なウエットワイプを行うことができる。 From the above results, it has been clarified that it is possible to derive from the correction magnification of the ejection waveform instead of directly obtaining the correction magnification of the ink overflow waveform at the time of mass production of the product. Therefore, the inkjet recording apparatus 10 according to the present embodiment has a correction magnification of 0.85 to 1.15 times the correction magnification of the ejection waveform, and more preferably the ejection waveform of each nozzle (piezoelectric element) of the recording head. The ink overflow waveform is corrected at the same correction magnification as the correction magnification. Thereby, the inkjet recording apparatus 10 can perform an appropriate wet wipe by keeping the maximum value of the ink flow velocity at the nozzle opening 19 within the optimum range of 1.0 to 3.0 m / s.
また、上記インクジェット記録装置10は、インク溢れによるワイピングを実現する他の形態、例えば、インク溢れ波形印加と同時に背圧を制御することでより容易にインクを溢れ出させる方式や、インク溢れ波形印加と同時に流路の弁を開閉することで溢れ出たインクがノズル内部に引き戻されることを防止する方式などで使用する波形についても適用することができる。 In addition, the inkjet recording apparatus 10 may have another form that realizes wiping due to ink overflow, such as a method of causing ink to overflow more easily by controlling back pressure simultaneously with application of ink overflow waveform, or application of ink overflow waveform. At the same time, the present invention can be applied to a waveform used in a system for preventing the overflowed ink from being drawn back into the nozzle by opening and closing the valve of the flow path.
更に、本実施の形態ではインク溢れ波形の補正はノズル単位で行っているが、これに限るものではなく、複数のノズル単位や記録ヘッド単位で適用することも可能である。 Further, in this embodiment, the correction of the ink overflow waveform is performed in units of nozzles, but the present invention is not limited to this, and can be applied in units of a plurality of nozzles or recording heads.
10 インクジェット記録装置
12 記録ヘッド
16 ノズル
17 ノズル面
18 ワイパーブレード
19 ノズル開口部
60 圧電素子
72 駆動ユニット
80 コントローラ
82 ヘッド制御回路
84 波形生成回路
90 インク溢れ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet recording device 12 Recording head 16 Nozzle 17 Nozzle surface 18 Wiper blade 19 Nozzle opening 60 Piezoelectric element 72 Drive unit 80 Controller 82 Head control circuit 84 Waveform generation circuit 90 Ink overflow
Claims (4)
ノズル面の拭取時には前記ノズルから液滴を噴射させることなく、かつ液体が前記ノズル面に溢れるように、前記ノズルの開口部での液体の最大流速が1.0乃至3.0m/sとなる前記ノズル面の拭取時のインク溢れ波形を生成するとともに、前記インク溢れ波形の電圧を、前記ノズルから液滴を噴射させる噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲内の補正倍率で補正する駆動波形生成手段と、
ノズル面の拭き取り時に液体が前記ノズル面に溢れた状態で、前記液滴噴射ヘッドのノズル面を拭き取る拭取手段と、を有し、
前記駆動波形生成手段は、消費電力を抑えたい場合に、前記インク溢れ波形の補正倍率を、前記噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲内において、小さな値に設定し、前記液体が固化しやすい環境又は前記液体が固化しやすい物性を有している場合に、前記インク溢れ波形の補正倍率を、前記噴射波形の補正倍率の最適範囲を中心とした一定の範囲内において、大きな値に設定することを特徴とする液滴噴射装置。 A liquid droplet ejecting head that ejects liquid droplets from a plurality of nozzles by applying a pressure wave to the liquid in the pressure chamber by a driving element;
When wiping the nozzle surface, the maximum flow velocity of the liquid at the nozzle opening is 1.0 to 3.0 m / s so that no liquid is ejected from the nozzle and the liquid overflows the nozzle surface. An ink overflow waveform at the time of wiping the nozzle surface, and the voltage of the ink overflow waveform is within a certain range centered on the optimum range of the correction magnification of the ejection waveform for ejecting droplets from the nozzle. Drive waveform generation means for correcting with the correction magnification ;
Wiping means for wiping the nozzle surface of the droplet ejection head in a state where liquid overflows the nozzle surface at the time of wiping the nozzle surface , and
The drive waveform generation means sets the correction ratio of the ink overflow waveform to a small value within a certain range centered on the optimum range of the correction ratio of the ejection waveform when it is desired to suppress power consumption, In the case where the environment in which the liquid is easily solidified or the physical property in which the liquid is easily solidified, the correction magnification of the ink overflow waveform is within a certain range centered on the optimum range of the correction magnification of the ejection waveform. A droplet ejecting apparatus characterized by being set to a large value .
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