JP2000280469A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント速度をより高めたインクジェット方
式画像形成装置を提供する。 【解決手段】 インクジェット方式のプリントヘッドを
保持するキャリッジを、記録シートの記録面に平行に往
復移動して、プリントヘッドからインクを吐出させる。
印字の際に、キャリッジの移動速度を検出し、検出され
たキャリッジ移動速度により、インクを吐出するための
駆動波形を変化させる。これにより画質低下なく加減速
時も印字する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドを用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式のプリンタでは、一
般的に知られているように、印字の際に、複数のノズル
を並べたプリントヘッドを含むキャリッジを紙に対向さ
せて、紙の一方の端から他方の端まで走査しながら(以
下主走査と呼ぶ)インクを吐出する。この主走査と紙送
り(以下副走査と呼ぶ)を繰り返して紙への印字を行う。
また、インクを吐出するタイミングを制御するため、一
般的に、キャリッジが紙上の印字開始位置へくるまでに
所定の走査速度まで加速しておき、印字範囲では定速度
で走査してインクを吐出して印字を行ない、印字終了位
置をすぎたら減速停止して次の走査に入る。印字時にイ
ンクを吐出するタイミングは、タイマを計時して得るも
のや、あるいはエンコーダを設けてエンコーダセンサか
らの検出信号から得るものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インクジェット方式の
プリンタにおいてプリント速度をあげることが望まれ
る。インクジェットプリンタにおいて印字速度を向上さ
せるためには、高速走査、加減速領域での印字及び双方
向印字(主走査の往復双方向での印字)が望ましい。しか
し、キャリッジを加減速する間も印字をする場合、ノズ
ルやインクが加速度の影響を受けるため、適切なインク
吐出タイミングを得るのは困難であり、インクの吐出が
安定しないという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、プリント速度をより高め
たインクジェット方式画像形成装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置は、インクジェット方式のプリントヘッドを保持し、
記録シートの記録面に平行に往復移動されるキャリッジ
と、プリントヘッドからインクを吐出させるプリントヘ
ッドドライバと、キャリッジ移動速度を検出する速度計
測部と、インクを吐出するための駆動波形をプリントヘ
ッドドライバに出力する信号発生部とからなる。駆動信
号発生部は、速度計測部により検出されたキャリッジ移
動速度により駆動波形を変化させる。キャリッジ走査の
加減速時にもノズルからインクを吐出して紙上に画像を
形成する。駆動波形における各部の電位、傾き及び時間
はインクを吐出する際の吐出速度、インク径などと密接
にかかわっている。そこで、駆動波形は、種々の形で変
化できる。たとえば、前記の駆動信号発生部は、定速度
領域と加減速領域とで駆動波形を変化させる。すなわ
ち、定速度領域と加減速領域とで駆動波形を異ならせ
る。また、たとえば、前記の駆動信号発生部は、駆動波
形をキャリッジ移動の加減速領域内において順次変化さ
せる。また、たとえば、前記の駆動信号発生部は、キャ
リッジ移動速度により駆動波形の立ち上がりを変化させ
る。また、たとえば、前記の駆動信号発生部は、キャリ
ッジ移動速度により駆動波形の立ち下がりを変化させ
る。また、たとえば、前記の駆動信号発生部は、キャリ
ッジ移動速度により駆動波形の電圧を変化させる。ま
た、たとえば、前記の駆動信号発生部は、キャリッジ移
動速度により駆動波形の周期を変化させる。本発明に係
る画像形成方法は、インクジェット方式のプリントヘッ
ドを保持するキャリッジを、記録シートの記録面に平行
に往復移動して、プリントヘッドからインクを吐出させ
る画像形成方法において、キャリッジ移動速度を検出
し、検出されたキャリッジ移動速度により、インクを吐
出するための駆動波形を変化させる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ
参照記号は同一または同等のものを示す。図１は、本発
明の実施形態に係るインクジェットヘッドを組み込んだ
インクジェットプリンタの斜視図である。また、図２と
図３は、インクジェットプリンタのキャリッジ部周辺の
１例をそれぞれ上面及び前面からみた図である。インク
ジェットプリンタは、用紙やＯＨＰシートなどの記録媒
体である記録シートに印字するものであって、インクジ
ェットヘッド走査系と記録シート送り系とから構成され
る。

【０００７】インクジェットヘッド走査系において、キ
ャリッジ１には、４色(黒、イエロー、マゼンタ、シア
ン)のカラーインク用のノズルが搭載されており、それ
ぞれのノズルに対応した色のインクも同じく搭載されて
いる。キャリッジ１の下部には各色のノズルが設けられ
ており、記録シート（紙）２はギャップ１ｍｍ程度を介
してノズルと対向する。スキャンシャフト４及びガイド
軸５は、キャリッジ１を紙２の記録面に平行に往復移動
させるため設けられる。スキャンシャフト４は、両端に
おいて側板に保持されており、キャリッジ１を貫通して
いる。キャリッジ１は接続部６（図２参照）でタイミン
グベルト７と接続しており、またタイミングベルト７
は、パルスモータ（ステッピングモータ）８に取り付け
られた駆動プーリ９と従動プーリ１０の間にかけられて
いる。パルスモータ８は、キャリッジ１をスキャンシャ
フト４に沿って往復駆動し、タイミングベルト７と従動
プーリ１０は、パルスモータ８の回転をキャリッジ１の
往復運動に変える。

【０００８】一方、記録シート送り系では、記録シート
(紙)２は、搬送経路にそって案内するガイド板を兼ねる
プラテン１３上に置かれ、紙押さえ板１４は、プラテン
１３との間の紙２を押さえて浮きを防止する。紙２は、
図示していない給紙部から図示していない給紙ローラ等
を介して矢印Ｂの方向から給紙され、キャリッジ１とプ
ラテン１３とが対向する記録部へ送り込まれる。紙２上
の印字領域先端部がキャリッジ１の下部のノズル対向面
へセットされたところで停止する。画像が記録された紙
２は、その搬送方向下流側に配置された排出ローラ１５
とこれに一定の圧力で接する排紙押さえローラ１６によ
って排出される。

【０００９】画像形成の際には、紙２が給紙されると、
通常はキャリッジ１の主走査１回または２回(１往復)ご
とに紙２を画素ピッチで副走査方向に移動する。キャリ
ッジ１の下部のインクジェットヘッドから吐出したイン
ク液滴が紙２に着弾して、画像が紙２に形成される。キ
ャリッジ１は、パルスモータ８、従動プーリ１０、タイ
ミングベルト７により、横方向(主走査方向)に、すなわ
ち、紙２に平行に走査され、キャリッジ１の下部のノズ
ルは１主走査分の画像を記録する。１主走査分の記録が
終わるごとに、紙２は副走査モータ(図示しない）によ
り縦方向(副走査方向)に送られ、次の主走査の記録がさ
れる。これを繰り返して全印字領域の印字を行なう。印
字が完了すると、紙２を排出する。

【００１０】図４は、制御系のブロック図である。ＣＰ
Ｕ３０は、インタフェース３１を介してホストコンピュ
ータ３２と接続されている。ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３３
に記憶されたプログラムや、ＲＡＭ３４に格納されたホ
ストコンピュータ３２からの記録データに基づいてプリ
ント動作を制御する。オペレータは、操作パネル３５で
各種モードを設定でき、また、プリンタの状態を表示す
る。センサ３６は、紙の有無や位置を検出する。ＣＰＵ
３０は、モータドライバ３７、３８により主走査モータ
８、副走査モータ３９の回転を制御する。エンコーダ
は、エンコーダフィルム(図示しない)とそれに設けられ
たスリットを光学的に検出するセンサ１２とから構成さ
れている。エンコーダフィルムは、主走査方向に配列さ
れた複数のスリットを備え、エンコーダセンサ１２から
はスリットの周期に対応した信号が出力される。エンコ
ーダセンサ１２の出力は、キャリッジ移動速度計測部４
０へ入力され、ＣＰＵ３０は、キャリッジの移動速度を
認識できる。また、エンコーダセンサ１２の出力は、ヘ
ッド駆動タイミングを生成するトリガー信号発生部４１
に入力され、キャリッジ移動速度に対応したＣＰＵ３０
からの指示により必要に応じて逓倍される。なお、ノズ
ルからインクを吐出するタイミングは、内部タイマーを
用いても発生できる。ＣＰＵ３０は、トリガー信号に同
期してヘッドドライバ４２を介してヘッド１を駆動さ
せ、インクを吐出させる。キャリッジ１の走査速度はモ
ータ８の駆動パルス周波数により制御されるが、サーボ
モータを用いて制御してもよい。

【００１１】本発明の加減速制御について説明する前
に、比較のため、従来の加減速制御について説明する。
図５は、従来のインクジェットプリンタにおいて、主走
査時間と印字との関係を示す。ここで、キャリッジを加
速している期間(a)は印字を行わず、定速度領域(b)で印
字を行い、１主走査分の印字が終了してから減速(c)し
ている。このように、印字は低速度領域(b)でのみ行な
われる。この場合、印字領域では等速であるので加速度
はゼロであり、ノズル及びノズル内のインクは加速によ
る力(Ｆ＝質量ｍ＊加速度α)を受けないので安定したイ
ンクの吐出ができる。

【００１２】ここで、従来の加減速制御において、キャ
リッジの主走査時間を短縮するには加速度を大きくして
短時間で印字速度まで加速する必要がある。しかし、そ
の場合はモータのトルクを大きくする必要があり、コス
トアップならびにモータの大型化を招くこととなる。ま
た加速度を大きくした場合、ノズルに加わる力も大きく
なり、ノズルの信頼性を下げる原因にもなってしまう。
また、通常は、定速度領域に移った時にリンギングが発
生するために若干の安定時間を設ける必要があり、高加
速度の場合はこの安定時間を長くする必要も生じる。

【００１３】図６は、加減速期間も印字する場合の、主
走査時間と印字の関係を示すものである。図５の従来例
と比較すると、加減速中も印字を行うので、加速度が同
じであっても主走査時間が短縮されることがわかる。し
かし、加減速中はノズル及びノズル内のインクには加速
度による力(Ｆ＝質量ｍ＊加速度α)が加わるので、イン
クの吐出を安定させなければならない。そこで、ヘッド
ドライバ４２は、駆動波形の各部の電位、傾き及び時間
を変化させながらインクを吐出させることにより、加減
速中も安定した印字を行って主走査時間を短縮する。

【００１４】駆動波形を説明する前に、ノズルの構造に
ついて説明する。キャリッジ１の下部の各ノズルには、
インク収容部（キャビティ）と圧電素子との関係で、図
７〜図９に示すような種々の方式のものがあるが、本発
明の駆動方式は、いずれの型のノズルにも適用できる。
これらの図において、上部にインクキャビティを示し、
下部にインクキャビティに接して配置される圧電素子を
示す。圧電素子の両端には駆動用の電極が設けられ、電
極に電圧を印加することにより圧電素子が変形する。図
７に示すノズルでは、インクキャビティに接着された圧
電素子を動作させて、右側に示すように、インクキャビ
ティの下部を上方向に湾曲させ、それによりインクが吐
出される。図８に示すノズルでは、インクキャビティと
ベースプレートに接着された圧電素子を動作させて、右
側に示すように、インクキャビティの下部を上方向に持
ち上げ、それによりインクが吐出される。図９に示すノ
ズルでは、インクキャビティとベースプレートに接着さ
れた圧電素子を動作させて、右側に示すように、インク
キャビティの下部を下方向に湾曲させインクを引き込
み、次にその湾曲を解消させてインクを吐出させる。

【００１５】図１０〜図１２はインクを吐出するために
ノズルに印加される駆動波形であり、それぞれユニモル
フ駆動波形、ｄ３３駆動波形、ｄ３１駆動波形の１例で
ある。図１０〜図１２は、それぞれ、図７〜図９に示し
たノズルに対応する。各波形はすべてインク吐出１回分
の波形を示している。以下に各波形について説明する。
図１０に示すユニモルフ駆動波形において、ノズルには
通常Ｖ２の電位がオフセット電位として印加されてい
る。インク吐出時はｔ１領域でいったん０Ｖまで電位を
下げてインクを引き込み、その後ｔ３領域で駆動電位
(Ｖ１)まで電位をあげてインクを吐出している。インク
吐出後はｔ５領域で徐々に電位を下げてノズル内にイン
クを充填し、一度０Ｖにした後でｔ７領域でオフセット
電位(Ｖ２)に戻している。図１１に示すｄ３３駆動で
は、ユニモルフ駆動(図１０)と比較してオフセット電位
がゼロのものであり、インクの引き込みを行わずにイン
クを吐出する。図１２に示すｄ３１駆動では、ｔ３領域
でノズル内にインクを充填し、ｔ５領域でインクを吐出
する。

【００１６】これらの駆動波形における各部の電位、傾
き及び時間はインクを吐出する際の吐出速度、インク径
などと密接にかかわっている。定速度で印字する場合
は、ノズル及びインクは加速による力を受けないため、
印字中は波形を変える必要がない。しかし、本実施形態
では、加減速時にも印字を可能にするため、キャリッジ
移動速度に応じて駆動波形を変化させる。駆動波形の変
化にはいろいろな態様がある。たとえば、定速度領域と
加減速領域とで駆動波形を変化させる。また、たとえ
ば、駆動波形をキャリッジ移動の加減速領域内において
順次変化させる。また、たとえば、キャリッジ移動速度
により駆動波形の立ち上がりを変化させる。また、たと
えば、キャリッジ移動速度により駆動波形の立ち下がり
を変化させる。また、たとえば、キャリッジ移動速度に
より駆動波形の電圧を変化させる。また、たとえば、キ
ャリッジ移動速度により駆動波形の周期を変化させる。

【００１７】ユニモルフ駆動時の設定例を紹介すると、
キャリッジ移動速度によって駆動波形の立ち上がりを変
化させる。図１０において、たとえば、定速度領域では
オフセット電位(Ｖ２)は１０Ｖ、駆動電位(Ｖ１)は４０
Ｖ、インクの吐出力に大きく関わっているｔ３領域は３
μｓである。この波形を、加減速領域では、図１３に示
すように、ｔ３領域を短くして(例えば２μｓ)吐出力を
大きくし、加速による力が加わっても確実にインクを吐
出できるようにする。加速初期と加速終期とでは走査速
度が異なるので、走査速度の速い加速終盤ほどｔ３領域
を短くして吐出速度を早くすることも、インクの着弾位
置バラツキを小さくするのに効果がある。

【００１８】さらに他の設定例を紹介すると、加減速領
域では定速度領域より駆動波形の周期が長くなる(図１
０における１ドット分のトータルの時間が長い)ので、
それに対応して図１４に示すように、波形の立ち下がり
(ｔ５領域)を長くする。これにより、インクを吐出して
からオフセット状態に戻るまでのノズルの変化を緩やか
なものにでき、ノズル内のインクの状態変動を抑えるこ
とができる。

【００１９】インクを吐出するための駆動波形を変化さ
せるのでなく、非吐出時(駆動波形の合間）にノズル内
のインクを安定化させるためのゆらし波形を印加し、そ
の波形を変化させてもよい。図１５に示す波形は、駆動
波形の間にノズル内のインクを安定させるためのゆらし
波形を設けたものである。加減速度に応じてゆらし部の
波形を変化させる。また、図１６はゆらし部の波形を変
化させた１例を示す。

【００２０】以上に設定の例を挙げたが、その他にもイ
ンク吐出を安定化させるための駆動波形調整方法は考え
られ、同様な効果が得られる。また、加速から定速に切
り替わった時や定速から減速に切り替わったときのリン
ギングの影響をなくす目的としても駆動波形を変える方
法は効果が得られる。

【００２１】なお、特開平１０−２７８２６６号公報の
インクジェットプリンタでは、各印字行の第１ドットを
形成するためのエネルギーを第２ドット以降を形成する
ためのエネルギーより小さくする。このため、たとえ
ば、第１ドットを形成するための駆動波形を第２ドット
以降を形成するための駆動波形と異なるものとする。こ
のエネルギー発生方法は、定速領域で印字することを前
提としており、加速時の影響を考慮して各印字行の第１
ドットのみ駆動波形を変えるものである。また、特開平
１０−１１９２７１号公報のインクジェットプリンタで
は、加減速領域にてインクが吐出しない程度の駆動波形
を印加する。これは、ノズル開口の目詰まり防止のため
に圧電振動子を微少振動させるものである。また、特開
平７−２５１０３号公報に記載されたインクジェットプ
リンタでは、キャリッジの加減速時にも印字を可能とす
る。このため、このプリンタは、画像ピッチより分解能
が低いエンコーダを全走査領域にて使用してヘッド駆動
タイミングをとる。しかし、加減速度の影響を考慮して
ヘッド駆動波形を変化させるものではない。

【００２２】

【発明の効果】駆動波形を変化することにより、画質低
下を生じずに加減速時の印字ができる。加減速領域でも
印字ができるので、プリント速度が向上する。また、装
置が小型化でき、コストが低下できる。また、モーター
の性能をあげることなく、プリント速度が向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッ
ドを組み込んだインクジェットプリンタの斜視図

【図２】 インクジェット記録装置のキャリッジ部周辺
の上面図

【図３】 インクジェット記録装置のキャリッジ部周辺
の前面図

【図４】 制御系のブロック図

【図５】 従来のインクジェットプリンタにおいて、キ
ャリッジ走査及び印字の関係を示す図

【図６】 本発明のインクジェットプリンタにおいて、
キャリッジ走査及び印字の関係を示す図

【図７】 １つの種類のノズルの形状と動作を図式的に
示す図

【図８】 別の種類のノズルの形状と動作を図式的に示
す図

【図９】 他の種類のノズルの形状と動作を図式的に示
す図

【図１０】 ユニモルフ駆動時の駆動波形の図

【図１１】 ｄ３３駆動時の駆動波形の図

【図１２】 ｄ３１駆動時の駆動波形の図

【図１３】 ユニモルフ駆動時の加速時の波形の１例の
図

【図１４】 ユニモルフ駆動時の加速時の波形の１例の
図

【図１５】 ゆらし波形を設けた波形の１例の図

【図１６】 ゆらし波形を設けた波形の他の例の図

【符号の説明】

１ キャリッジ、 ２ 記録シート、 ４０ キャ
リッジ移動速度計測部、 ４２ ヘッドドライバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA01 EB11 EB35 EC08 EC42 FA11 2C057 AF01 AL40 AM16 AM40 AN01 AR08 BA04 BA14 2C480 CA01 CA16 CA26 CA32 CA33 EA02 EA05 EC02 EC06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット方式のプリントヘッドを
   保持し、記録シートの記録面に平行に往復移動されるキ
   ャリッジと、 プリントヘッドからインクを吐出させるプリントヘッド
   ドライバと、 キャリッジ移動速度を検出する速度計測部と、 インクを吐出するための駆動波形をプリントヘッドドラ
   イバに出力する信号発生部とからなり、 駆動信号発生部は、速度計測部により検出されたキャリ
   ッジ移動速度により駆動波形を変化させることを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記の駆動信号発生部は、定速度領域と
   加減速領域とで駆動波形を変化させることを特徴とする
   画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記の駆動信号発生部は、駆動波形をキ
   ャリッジ移動の加減速領域内において順次変化させるこ
   とを特徴とする請求項１に記載された画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記の駆動信号発生部は、キャリッジ移
   動速度により駆動波形の立ち上がりを変化させることを
   特徴とする請求項１または２に記載された画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記の駆動信号発生部は、キャリッジ移
   動速度により駆動波形の立ち下がりを変化させることを
   特徴とする請求項１または２に記載された画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 前記の駆動信号発生部は、キャリッジ移
   動速度により駆動波形の電圧を変化させることを特徴と
   する請求項１または２に記載された画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記の駆動信号発生部は、キャリッジ移
   動速度により駆動波形の周期を変化させることを特徴と
   する請求項１または２に記載された画像形成装置。
8. 【請求項８】 インクジェット方式のプリントヘッドを
   保持するキャリッジを、記録シートの記録面に平行に往
   復移動して、プリントヘッドからインクを吐出させる画
   像形成方法において、 キャリッジ移動速度を検出し、 検出されたキャリッジ移動速度により、インクを吐出す
   るための駆動波形を変化させる画像形成方法。