JP2005096272A - インクジェットヘッド記録装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 印刷速度の低下を招くことなく、ノズル詰まりを確実に防止するインクジェットヘッド記録装置の制御方法を提案すること。
【解決手段】 インク液滴を吐出するための複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッド30と、各インクノズル内のインクに圧力を加える圧力発生手段と、インクジェットヘッドを記録紙105に対して移動させるキャリッジ302とを有し、該圧力発生手段により各インクノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作及び各インクノズルから印刷動作に関係のないインク液滴を吐出させる予備吐出動作が行われるインクジェット記録装置の制御方法において、前記空駆動動作が印刷状態に応じた種々のパターンにおける記録紙に対する印刷動作に先だって行われるキャリッジによるインクヘッドの移動期間中に行われるようにしたものである。
【選択図】 図1
【解決手段】 インク液滴を吐出するための複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッド30と、各インクノズル内のインクに圧力を加える圧力発生手段と、インクジェットヘッドを記録紙105に対して移動させるキャリッジ302とを有し、該圧力発生手段により各インクノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作及び各インクノズルから印刷動作に関係のないインク液滴を吐出させる予備吐出動作が行われるインクジェット記録装置の制御方法において、前記空駆動動作が印刷状態に応じた種々のパターンにおける記録紙に対する印刷動作に先だって行われるキャリッジによるインクヘッドの移動期間中に行われるようにしたものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複数のインクノズルからインク液滴を記録媒体に吐出して、文字、記号、画像等を印刷するインクジェット記録装置に関し、特にインクノズル内に粘度の増加した液体が滞留することに起因するインクノズルの目詰まりや液体の吐出不良を、効率よく防止できるインクジェットヘッド記録装置の制御方法に関するものである。
インクジェットヘッドでは、非印字時間が長くなると、インクノズルのインク粘度の増加により、インクノズルの目詰まり、または目詰まりしないまでも非印字時間の長さによって、インク滴の吐出が正常に行われるず画質が劣化することがある。
上記の課題に対して、従来より印刷とは関係のない予備吐出を行うことにより、インクノズルの増粘したインクを排出する手法が知られている。しかし、この方法では予備吐出による余剰なインクの消費が多くなる課題がある。
上記の課題に対して、従来より印刷とは関係のない予備吐出を行うことにより、インクノズルの増粘したインクを排出する手法が知られている。しかし、この方法では予備吐出による余剰なインクの消費が多くなる課題がある。
別の方法としては、メニスカスに微振動させる空駆動を行うことにより、インクノズルのインク増粘を低減する方法がある。しかし、この方法では増粘したインクは外部に排出されるわけではないため、ヘッドが使用される状態遷移によってはインクノズルの目詰まりを十分に除去することはできない。
更に、インクノズルのインク増粘は、インクジェットヘッドの動作する環境やキャッピング状態及びキャッピングの時間経過などにも大きく影響される。
そこで、上記の課題を鑑みて、余剰なインクの消費がを少なくし、ノズル詰まりを確実に防止するため、予備吐出と空駆動を併用する方法が従来より提案されている。
更に、インクノズルのインク増粘は、インクジェットヘッドの動作する環境やキャッピング状態及びキャッピングの時間経過などにも大きく影響される。
そこで、上記の課題を鑑みて、余剰なインクの消費がを少なくし、ノズル詰まりを確実に防止するため、予備吐出と空駆動を併用する方法が従来より提案されている。
従来のインクジェットプリンタの駆動方法は、印字指令受信後、印字指令に基づく印刷工程に先立って、振幅が小さく、インクをインクノズル内で流動させる第2の電気パルスを複数回印加した後、インク滴が吐出可能な振幅の第1の電気パルスを印加してインクノズルの目詰まりを防止する回復処理を工程を実行するようにしたものである(例えば、特許文献1参照。)。
また、もう1つの従来のインクジェット記録装置の制御方法は、連続印刷中においては、予備吐出処理実行後の経過時間が所定の時間が経過する毎に予備吐出処理を行い、予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッドをホームポジションから印刷位置に移動させる期間中においては空駆動処理を行う。また、間欠印刷が実行される場合、印刷停止期間から一定時間内で印刷が間欠的に実行されるときには、停止状態からの経過時間に応じてから駆動処理又は予備吐出を行うようにしたものである(例えば、特許文献2参照。)。
また、もう1つの従来のインクジェット記録装置の制御方法は、連続印刷中においては、予備吐出処理実行後の経過時間が所定の時間が経過する毎に予備吐出処理を行い、予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッドをホームポジションから印刷位置に移動させる期間中においては空駆動処理を行う。また、間欠印刷が実行される場合、印刷停止期間から一定時間内で印刷が間欠的に実行されるときには、停止状態からの経過時間に応じてから駆動処理又は予備吐出を行うようにしたものである(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、上記2つの従来の方法において、空駆動処理が行われる場合はインクジェットヘッドをホームポジションから印刷位置に移動させる期間中である加減速領域のみであり、しかも印刷状態に応じた空駆動処理が行われないため、予備吐出の間隔をそれ以上長くすることができないという問題があった。
また、環境温度・湿度に対して、インクの増粘化が高まるという最も悪い条件に合わせていたため、予備吐出間隔を短くしなければならず、そのため予備吐出回数が多くなり、しかも予備吐出毎にインクジェットヘッドが印刷位置からホームポジションに戻る時間が取られることにより、印刷速度が遅くなるという問題もあった。
そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、印刷速度の低下を招くことなく、インクノズル詰まりを確実に防止するインクジェットヘッド記録装置の制御方法を提案することにある。
また、環境温度・湿度に対して、インクの増粘化が高まるという最も悪い条件に合わせていたため、予備吐出間隔を短くしなければならず、そのため予備吐出回数が多くなり、しかも予備吐出毎にインクジェットヘッドが印刷位置からホームポジションに戻る時間が取られることにより、印刷速度が遅くなるという問題もあった。
そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、印刷速度の低下を招くことなく、インクノズル詰まりを確実に防止するインクジェットヘッド記録装置の制御方法を提案することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、インク液滴を吐出するための複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドと、各インクノズル内のインクに圧力を加える圧力発生手段と、前記インクジェットヘッドを記録媒体に対して相対移動させる移動手段とを有し、当該圧力発生手段により各インクノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作が行われるインクジェット記録装置の制御方法において、記録媒体に対する印刷動作に先立って行なわれる前記移動手段による前記インクジェットヘッドの相対移動期間中における、前記空駆動動作が行われる領域が、1)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加減速領域、2)キャッピングをしない状態で印字データを待ち受けするために前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が停止している領域、3)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加速が終了し、印字データがある場所まで前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が移動する領域、4)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の往路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の復路の全ての領域、5)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の復路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の往路の全ての領域であって、上記1)〜5)の領域のうち少なくとも1つの領域又はこれらの領域の2つ以上を任意に組み合わせた領域であることを特徴としている。
本発明によれば、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われ、しかも、実際の印刷動作に先立って行われる。従って、従来のように印刷動作を先送りにする必要がないので、印刷速度の低下を招くことなく、空駆動動作によりインクノズルの目詰まりを防止できる。
また、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われるようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
また、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われるようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
また、本発明はインク液滴を吐出するための複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドと、各インクノズル内のインクに圧力を加える圧力発生手段と、前記インクジェットヘッドを記録媒体に対して相対移動させる移動手段とを有し、当該圧力発生手段により各インクノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作及び各インクノズルから印刷動作に関係のないインク液滴を吐出させる予備吐出動作が行われるインクジェット記録装置の制御方法において、前記記録媒体に対する印刷動作に先だって行われる前記移動手段による前記インクヘッドの相対移動期間中における前記空駆動動作が行われる領域が、1)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加減速領域、2)キャッピングをしない状態で印字データを待ち受けするために前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が停止している領域、3)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加速が終了し、印字データがある場所まで前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が移動する領域、4)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の往路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の復路の全ての領域、5)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の復路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の往路の全ての領域であって、上記1)〜5)の領域のうち少なくとも1つの領域又はこれらの領域の2つ以上を任意に組み合わせた領域であることを特徴としている。
本発明によれば、インクジェットヘッドの印刷停止状態が長期に亘る場合、その後の印刷再開時におけるインクノズルの目詰まりを確実に回避するためには、印刷に寄与しないインク液滴の吐出を行う予備吐出動作を行うことが望ましい。従って、空駆動動作以外に予備吐出動作を含めて行うようにしたものであり、空駆動動作を実際の印刷動作に先立ってインクジェットヘッドの移動中に行うようにして、印刷速度の低下を招くことなくインクノズルの目詰まりを防止する。
しかも、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われるようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
しかも、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われるようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
また、本発明の制御方法においては、予備吐出の動作後の経過時間(Tf)を測定し、所定の経過時間(T1)の範囲内では予備吐出を行うようにしている。
これは連続印刷時に、使用頻度の低いインクノズルの目詰まりを回避するようにしたものである。
これは連続印刷時に、使用頻度の低いインクノズルの目詰まりを回避するようにしたものである。
さらに、本発明の制御方法においては、予備吐出の動作後の経過時間(Tf)を測定し、該測定した経過時間に応じて予備吐出を予め定められた回数行い、その予備吐出動作の回数は測定した経過時間が長くなるに従い増加するようにしている。
これは、経過間が長くなればなる程、インクの増粘化が次第に大きくなることを考慮したものである。
これは、経過間が長くなればなる程、インクの増粘化が次第に大きくなることを考慮したものである。
また、本発明の制御方法においては、予備吐出の動作後の経過時間(Tf)の範囲内でヘッド周囲温度と湿度のどちらか一方、又は両方を測定し、該測定した測定値に応じて予め定められた経過時間(T1)が異なるようにしている。
これは、ヘッド周囲温度又は湿度が異なると、インクの増粘度が異なることを考慮して予備吐出の動作の経過時間を定めたものである。
さらに、本発明の制御方法においては、予備吐出の動作後の経過時間(Tf)の範囲内でヘッド周囲温度と湿度のどちらか一方、又は両方を測定し、該測定した測定値に応じて予備吐出動作を予め定められた回数行うようにしている。
これは、ヘッド周囲温度又は湿度が異なると、インクの増粘度が異なることを考慮して予備吐出動作の回数を設定したものである。
これは、ヘッド周囲温度又は湿度が異なると、インクの増粘度が異なることを考慮して予備吐出の動作の経過時間を定めたものである。
さらに、本発明の制御方法においては、予備吐出の動作後の経過時間(Tf)の範囲内でヘッド周囲温度と湿度のどちらか一方、又は両方を測定し、該測定した測定値に応じて予備吐出動作を予め定められた回数行うようにしている。
これは、ヘッド周囲温度又は湿度が異なると、インクの増粘度が異なることを考慮して予備吐出動作の回数を設定したものである。
また、本発明の制御方法においては、印刷動作が行われない印刷停止状態の経過時間(Tt)を測定し、経過時間(Tt)が所定の時間を超えると、各インクノズルのキャッピングが行われる。
これは印刷停止状態の経過時間が長くなるとインクの増粘化が次第に大きくなるので、これを防止するためである。
さらに、キャッピング状態の経過時間(KJ)を測定し、印刷動作の開始時に、当該経過時間(Tt)が所定の時間以内の場合には予備吐出動作を行い、所定の時間以上であれば、インクノズルからインクを吸引するヘッドクリーニングを行うようにしている。
これは、キャッピング状態の所定の経過時間内は予備吐出動作を実行して、キャッピング状態において増粘化したインクを各インクノズルから吐出させることにより、印刷再開時における各インクノズルの目詰まりを回避し、さらにキャッピング状態の所定の経過時間以上では予備吐出動作を行っても各インクノズルの目詰まりを回避できなため、クリーニングを行うようにしたものである。
これは印刷停止状態の経過時間が長くなるとインクの増粘化が次第に大きくなるので、これを防止するためである。
さらに、キャッピング状態の経過時間(KJ)を測定し、印刷動作の開始時に、当該経過時間(Tt)が所定の時間以内の場合には予備吐出動作を行い、所定の時間以上であれば、インクノズルからインクを吸引するヘッドクリーニングを行うようにしている。
これは、キャッピング状態の所定の経過時間内は予備吐出動作を実行して、キャッピング状態において増粘化したインクを各インクノズルから吐出させることにより、印刷再開時における各インクノズルの目詰まりを回避し、さらにキャッピング状態の所定の経過時間以上では予備吐出動作を行っても各インクノズルの目詰まりを回避できなため、クリーニングを行うようにしたものである。
また、本発明の制御方法においては、空駆動動作及び予備吐出動作は、電界方向と該電界方向が反対となるパルスを一対のパルスとし、前記一対のパルスを複数回行うようにしている。
これは、電界方向が同じパルスではインク室の底壁とセグメント電極が貼り付いてしまうおそれがあるため、その貼り付きを防止するためである。
これは、電界方向が同じパルスではインク室の底壁とセグメント電極が貼り付いてしまうおそれがあるため、その貼り付きを防止するためである。
本発明のインクジェットヘッド記録装置の制御方法は、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われ、しかも、実際の印刷動作に先立って行われる。従って、従来のように印刷動作を先送りにする必要がないので、印刷速度の低下を招くことなく、空駆動動作によりインクノズルの目詰まりを防止できるという効果を有する。
また、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われるようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもないという効果を有する。
また、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、空駆動動作がインクジェットヘッドの移動中に行われるようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもないという効果を有する。
以下に、図面を参照して本発明の制御方法を適用したインクジェット記録装置の実施の形態を説明する。
図1は本発明のインクジェット記録装置の一例を示すブロック図であり、図2は図1における印刷部を示す斜視図である。図1に示すように、本例のインクジェット記録装置は、印刷部10とホストから送られた画像信号に基づいて印刷部10を制御する制御部100から構成される。
印刷部10は、図2に示すように以下のものから構成されている。符号300は記録紙105を搬送するプラテン、符号301は内部にインクを貯蔵するインクタンクであり、インク供給チューブ306を介してインクジェットヘッド30にインクが供給される。
図1は本発明のインクジェット記録装置の一例を示すブロック図であり、図2は図1における印刷部を示す斜視図である。図1に示すように、本例のインクジェット記録装置は、印刷部10とホストから送られた画像信号に基づいて印刷部10を制御する制御部100から構成される。
印刷部10は、図2に示すように以下のものから構成されている。符号300は記録紙105を搬送するプラテン、符号301は内部にインクを貯蔵するインクタンクであり、インク供給チューブ306を介してインクジェットヘッド30にインクが供給される。
圧電素子、発熱素子、静電アクチュエータ等の圧力発生手段を備えたインクジェットヘッド30は、キャリッジ302に搭載されており、キャリッジ302は、モータ15(図1)を駆動することにより、記録紙105の搬送方向と直交する方向に移動する。
符号303はポンプであり、キャップ304、廃インク回収チューブ308を介して、インクジェットヘッド30内のインクを吸収し、廃インク溜305に回収する機能を有している。ポンプ303を用いる回復処理は、後述する予備吐出処理では、もはや回復できない状態のインクジェットヘッドに施すものであり、例えば、長時間記録を行なわなかったときや、インクノズル内に気泡が混入したときに行われる。
符号303はポンプであり、キャップ304、廃インク回収チューブ308を介して、インクジェットヘッド30内のインクを吸収し、廃インク溜305に回収する機能を有している。ポンプ303を用いる回復処理は、後述する予備吐出処理では、もはや回復できない状態のインクジェットヘッドに施すものであり、例えば、長時間記録を行なわなかったときや、インクノズル内に気泡が混入したときに行われる。
キャリッジ302に搭載されたインクジェットヘッド30は、プラテン300の幅と略同一の幅を持つ印刷領域Pと、キャップ304の前面(予備吐出位置R)の間を移動し、印刷領域Pでは、記録のためにインク液滴の吐出を行い、予備吐出位置Rでは、吐出口の目詰まりを防止するためのインク液滴の吐出を行う。
キャップ304は、前後方向に移動可能で、インクジェットヘッド30内のインクを吸収するときは、前進し、インクジェットヘッド30のインクノズルを覆う。予備吐出は、このキャップ304内に全インクノズルよりインク液滴の吐出を行うものである。印刷続行中は、インクノズルをキャップ304で覆わない状態で、予備吐出しても良いし、待機中は、インクノズルをキャップ304で覆った状態で予備吐出を行っても良い。
この予備吐出位置Rは、通常キャリッジ302のホームポジションとしても利用され、電源投入後、インクノズルをキャップ302で覆った状態で、印刷指令があるまで位置Rで待機する。
キャップ304は、前後方向に移動可能で、インクジェットヘッド30内のインクを吸収するときは、前進し、インクジェットヘッド30のインクノズルを覆う。予備吐出は、このキャップ304内に全インクノズルよりインク液滴の吐出を行うものである。印刷続行中は、インクノズルをキャップ304で覆わない状態で、予備吐出しても良いし、待機中は、インクノズルをキャップ304で覆った状態で予備吐出を行っても良い。
この予備吐出位置Rは、通常キャリッジ302のホームポジションとしても利用され、電源投入後、インクノズルをキャップ302で覆った状態で、印刷指令があるまで位置Rで待機する。
図1の受信ポート170は、ホストから画像信号を受信するためのシリアルもしくはパラレルの通信ポートであり、受信ポート170で受信された画像信号に含まれる画像データは、例えばRAM等からなる印刷パターン格納手段110に格納される。印刷パターン格納手段110が、RAMで構成されるときは、アドレス信号、リード・ライト信号を用いて、印刷演算制御手段(CPU)200に対して指定されたアドレスのデータを順次次段に出力する。
予備吐出データ生成手段160は、予備吐出を行うためのデータを生成するためのものであり、即ち全てのインクノズル吐出口からインク液適を吐出するためのデータを生成し、次段に出力する。選択手段150は、印刷パターン格納手段110の出力と予備吐出データ生成手段160の出力のうちいずれか一方を選択し次段に出力するものである。
駆動信号生成手段180は、選択手段150で選択されたデータ出力に基づいて、各インクノズルN1−Nnの駆動データ信号D1−Dnを生成するものであり、インクノズルの圧力発生素子に与える駆動パルスの通電幅とタイミングが規定された信号が次段に出力される。即ち、駆動信号D1−Dnは、CPU200から出力されるタイミングパルスに同期して出力される。
駆動信号生成手段180は、選択手段150で選択されたデータ出力に基づいて、各インクノズルN1−Nnの駆動データ信号D1−Dnを生成するものであり、インクノズルの圧力発生素子に与える駆動パルスの通電幅とタイミングが規定された信号が次段に出力される。即ち、駆動信号D1−Dnは、CPU200から出力されるタイミングパルスに同期して出力される。
記憶手段210は、画像信号に含まれる印刷コマンド等を記憶するRAM、上記各手段を制御するプログラム等が記憶されているROM等で構成され、CPU200は、記憶手段210内に記憶されているプログラムにそって上記各手段を適宜制御するものである。
タイマー等からなる計時手段220は、後述する予備吐出動作後の経過時間Tfを計測する第1の計時部220fと、印刷停止期間Ttを計測する第2の計時部220tと、インクジェットヘッドがキャッピングされている印刷休止期間KJを計測する第3の計時部220KJを含んでいる。これらの計時部では、予め定められた時間が経過すると、空駆動動作や予備吐出動作の開始を指示するためのタイマーアップ信号を出力するか、もしくは、フラグを立てて、所定の時間が経過したことを知らせる。
タイマー等からなる計時手段220は、後述する予備吐出動作後の経過時間Tfを計測する第1の計時部220fと、印刷停止期間Ttを計測する第2の計時部220tと、インクジェットヘッドがキャッピングされている印刷休止期間KJを計測する第3の計時部220KJを含んでいる。これらの計時部では、予め定められた時間が経過すると、空駆動動作や予備吐出動作の開始を指示するためのタイマーアップ信号を出力するか、もしくは、フラグを立てて、所定の時間が経過したことを知らせる。
ドライバ190は、駆動信号生成手段180から出力される駆動信号を昇圧し、インクジェットヘッド30を駆動するドライバであり、ドライバ195は、モータ15を駆動するためのドライバであり、モータ15は、CPU200から出力される制御信号により制御される。
駆動電圧選択手段130は、インクジェットヘッド30内の圧力発生素子に、インク液滴を吐出するための振幅の大きな駆動パルスと、インク液滴を吐出せずにインクノズル内のインクを流動させる(インクメニスカスを微振動させる)振幅の小さな駆動パルスを発生させるためのものであり、駆動信号生成手段180から出力された駆動信号に従って、吐出を行うべきインクノズルには、振幅の大きな駆動パルスを与え、それ以外のインクノズルに、振幅の小さな駆動パルスを与えるようにドライバ180を制御する。
駆動電圧選択手段130は、インクジェットヘッド30内の圧力発生素子に、インク液滴を吐出するための振幅の大きな駆動パルスと、インク液滴を吐出せずにインクノズル内のインクを流動させる(インクメニスカスを微振動させる)振幅の小さな駆動パルスを発生させるためのものであり、駆動信号生成手段180から出力された駆動信号に従って、吐出を行うべきインクノズルには、振幅の大きな駆動パルスを与え、それ以外のインクノズルに、振幅の小さな駆動パルスを与えるようにドライバ180を制御する。
(インクジェットヘッド)図3はインクジェットヘッド30の一例を示す断面図であり、図4はその平面図であり、図5はその部分断面図である。
これらの図に示すように、インクジェットヘッド30は、シリコン基板1を挟み、上側に同じくシリコン製のノズルプレート2、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板3がそれぞれ積層された3層構造となっている。中央のシリコン基板1には、それぞれ独立した複数のインク室5、これらに共通に設けられた共通インク室6及びこの共通インク室6を複数のインク室5にそれぞれ接続しているインク供給路7としてそれぞれ機能する溝が、その表面(図中、上面)からエッチングを施すことにより形成されている。これらの溝がノズルプレート2によって塞がれて、各部分5、6、7が区画形成されている。
これらの図に示すように、インクジェットヘッド30は、シリコン基板1を挟み、上側に同じくシリコン製のノズルプレート2、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板3がそれぞれ積層された3層構造となっている。中央のシリコン基板1には、それぞれ独立した複数のインク室5、これらに共通に設けられた共通インク室6及びこの共通インク室6を複数のインク室5にそれぞれ接続しているインク供給路7としてそれぞれ機能する溝が、その表面(図中、上面)からエッチングを施すことにより形成されている。これらの溝がノズルプレート2によって塞がれて、各部分5、6、7が区画形成されている。
ノズルプレート2には、各インク室5の先端側の部分に対応する位置に、インクノズル11が形成されており、これらが各インク室5に連通している。また、ノズルプレート2には共通インク室6に連通するインク供給口12が形成されている。インクは、インクタンク301(図2)から、インク供給チューブ306(図2)を介して、インク供給口12を通って共通インク室6に供給される。共通インク室6に供給されたインクは、インク供給路7を通って、互いに独立したインク室5にそれぞれ供給される。
インク室5は、その底壁8が図3の上下方向に弾性変位可能な振動板として機能するように薄肉に形成されている。したがって、この底壁8の部分を、以後の説明の都合上、振動板8と称して説明することもある。
インク室5は、その底壁8が図3の上下方向に弾性変位可能な振動板として機能するように薄肉に形成されている。したがって、この底壁8の部分を、以後の説明の都合上、振動板8と称して説明することもある。
次に、シリコン基板1の下面に接しているガラス基板3においては、その上面、即ちシリコン基板1との接合面には、シリコン基板1の各インク室5に対応した位置に、浅くエッチングされた凹部9が形成されている。
したがって、各インク室5の底壁8は、非常に僅かの隙間を隔てて、ガラス基板3の凹部9の表面92と対峙している。凹部9のノズル11側の表面の一部は、表面92から底壁8側に突出した表面92bが設けられていて、表面92bと底壁8bの間隔は、この部分以外の表面92と底壁8aの間隔より更に小さくなっている。
したがって、各インク室5の底壁8は、非常に僅かの隙間を隔てて、ガラス基板3の凹部9の表面92と対峙している。凹部9のノズル11側の表面の一部は、表面92から底壁8側に突出した表面92bが設けられていて、表面92bと底壁8bの間隔は、この部分以外の表面92と底壁8aの間隔より更に小さくなっている。
ここで、各インク室5の底壁8は、それぞれ電荷を蓄えるための電極として機能する。そして、各インク室5の底壁8に対峙するように、ガラス基板3の凹部表面92には、セグメント電極10が形成されている。
各セグメント電極10の表面は無機ガラスからなる厚さG0の絶縁層15により覆われている(図5参照)。このように、セグメント電極10と各インク室底壁8とは、絶縁層15を挟んで互いに部分的に電極間距離が異なる対向電極を形成している。即ち、対向電極の電極間距離は、ノズル付近では、G2で、その他の部分ではG1となるように形成されている。
各セグメント電極10の表面は無機ガラスからなる厚さG0の絶縁層15により覆われている(図5参照)。このように、セグメント電極10と各インク室底壁8とは、絶縁層15を挟んで互いに部分的に電極間距離が異なる対向電極を形成している。即ち、対向電極の電極間距離は、ノズル付近では、G2で、その他の部分ではG1となるように形成されている。
図4に示すように、インクジェットヘッドを駆動するためのドライバ190は、駆動信号生成手段180から出力される駆動信号やCPU200から出力される制御信号に応じて、これらの対向電極間の充放電を行う。ドライバ190の一方の出力は個々のセグメント電極10に直接接続され、他方の出力はシリコン基板1に形成された共通電極端子22に接続されている。シリコン基板1には不純物が注入されており、それ自体が導電性をもつため、この共通電極端子22から底壁8に電荷を供給することができる。
また、より低い電気抵抗で共通電極に電圧を供給する必要がある場合には、例えば、シリコン基板の一方の面に金等の導電性材料の薄膜を蒸着やスパッタリングで形成すればよい。
本実施例では、シリコン基板1とガラス基板3とを陽極接合によって結合させているので、その必要からシリコン基板1の流路形成面側に導電膜を形成してある。
また、より低い電気抵抗で共通電極に電圧を供給する必要がある場合には、例えば、シリコン基板の一方の面に金等の導電性材料の薄膜を蒸着やスパッタリングで形成すればよい。
本実施例では、シリコン基板1とガラス基板3とを陽極接合によって結合させているので、その必要からシリコン基板1の流路形成面側に導電膜を形成してある。
図5に図4のIII−III断面を示す。ドライバ190から対向電極間に駆動電圧が印加されると、対向電極間にクーロン力が発生し、底壁(振動板)8はセグメント電極10の側へ撓み、インク室5の容積が拡大する(図5(b))。
次に、ドライバ190によって、対向電極間の電荷を急激に放電させると、振動板8はその弾性復元力によって復元し、インク室5の容積が急激に収縮する(図5(c))。この時インク室内に発生する圧力により、インク室5を満たすインクの一部が、このインク室に連通しているノズル11からインク液滴として吐出される。
次に、ドライバ190によって、対向電極間の電荷を急激に放電させると、振動板8はその弾性復元力によって復元し、インク室5の容積が急激に収縮する(図5(c))。この時インク室内に発生する圧力により、インク室5を満たすインクの一部が、このインク室に連通しているノズル11からインク液滴として吐出される。
ところで、図3を参照して説明したように、対向電極間には小さな隙間G2と大きな隙間G1が形成されている。振動板8の隙間G2に対応する部分8bは、他の部分8aに比べ、より小さな駆動電圧を印加するのみで簡単に対向壁92bの側に吸引され密着した状態になる。
従って、振動板の全域が対向壁92に密着する大きさの駆動電圧と、振動板8の部分8bのみが密着する大きさの駆動電圧の2種類の駆動電圧により、振動板8を大きく振動させ、インク液滴の吐出を行う振動モードと、振動板8を部分的に振動させ、インクノズル近傍のインクを流動させる(すなわち、インクメニスカスを微振動させる)振動モードを得ることができる。
従って、振動板の全域が対向壁92に密着する大きさの駆動電圧と、振動板8の部分8bのみが密着する大きさの駆動電圧の2種類の駆動電圧により、振動板8を大きく振動させ、インク液滴の吐出を行う振動モードと、振動板8を部分的に振動させ、インクノズル近傍のインクを流動させる(すなわち、インクメニスカスを微振動させる)振動モードを得ることができる。
(駆動回路)以下、図6乃至図8を用いて駆動回路の一例を説明する。図6は図1に示す選択手段150の一例を示す回路図であり、図7は駆動電圧選択手段を備えたドライバ190の主要部分を示す回路図である。
図中、110は印刷パターン格納手段として機能する受信バッファ、符号150は選択回路、180は選択回路150から出力されたデータ信号D1−Dnに従って、各ノズルN1−Nnに駆動信号を与えるための駆動パルス生成回路である。尚、これら受信バッファ110、選択回路150、駆動パルス生成回路180等は、ゲートアレイを用いて一つにまとめられても良い。
図中、110は印刷パターン格納手段として機能する受信バッファ、符号150は選択回路、180は選択回路150から出力されたデータ信号D1−Dnに従って、各ノズルN1−Nnに駆動信号を与えるための駆動パルス生成回路である。尚、これら受信バッファ110、選択回路150、駆動パルス生成回路180等は、ゲートアレイを用いて一つにまとめられても良い。
受信バッファ110は、縦1列の列印刷データを格納し、CPU200から出力されるラッチ信号によって次段にデータを出力すると共に、前段から次データを取り込む。
選択回路150は、図示のとおり、1ノズル当たり2個のAND素子152、153と1個のOR素子154を備え、受信バッファ110の出力である印刷データと、予備吐出データ生成手段160で作られる予備吐出データのいずれか一方のデータを、CPU200から出力される選択信号によって、駆動パルス生成回路180に出力するものである。
選択回路150は、図示のとおり、1ノズル当たり2個のAND素子152、153と1個のOR素子154を備え、受信バッファ110の出力である印刷データと、予備吐出データ生成手段160で作られる予備吐出データのいずれか一方のデータを、CPU200から出力される選択信号によって、駆動パルス生成回路180に出力するものである。
選択信号161がL(低論理)のとき、NOT素子151の出力がH(高論理)となり、AND素子152の一方の入力がHとなることにより、AND素子152のもう一方の入力である受信バッファ110の印刷データが、そのまま駆動パルス生成回路180にセットされる。
一方、選択信号161がHのとき、受信バッファ110のデータは、通電パルス生成回路180には出力されず、予備吐出データが駆動パルス生成回路180にセットされる。即ち、全ての吐出口から周期的にインク液滴が吐出されるように、駆動パルス生成回路180にデータがセットされる。
一方、選択信号161がHのとき、受信バッファ110のデータは、通電パルス生成回路180には出力されず、予備吐出データが駆動パルス生成回路180にセットされる。即ち、全ての吐出口から周期的にインク液滴が吐出されるように、駆動パルス生成回路180にデータがセットされる。
駆動パルス生成回路180では、所定のパルス幅をもつタイミングパルスTpが各NAND素子181の一方の入力端子に入力され、選択回路150で出力されたデータ信号D1−DnをNOT素子182で反転したものが、各NAND素子181の他方の入力端子に入力される。
ドライバ190は、共通電極22(振動板8)側を駆動するためのドライバ190aと、データ信号D1−Dnに従って、各セグメント電極10を駆動するためのドライバ190bとから構成される。ドライバ190aは、共通電極22側の電圧をV1とGND(0V)に切り換え、ドライバ190bは、セグメント電極10側の電圧をV1,V2とGND(0V)に切り換える機能を有する。(端子VaにはV1が接続されるに対し、端子Vbには、V1もしくはV2が選択的に接続される。)V1はV2より大きく、対向電極間(振動板8−セグメント電極10間)には、V1、V1−V2の2種類の電圧を印加することが可能である(0Vを含むと3種類)。
ドライバ190は、共通電極22(振動板8)側を駆動するためのドライバ190aと、データ信号D1−Dnに従って、各セグメント電極10を駆動するためのドライバ190bとから構成される。ドライバ190aは、共通電極22側の電圧をV1とGND(0V)に切り換え、ドライバ190bは、セグメント電極10側の電圧をV1,V2とGND(0V)に切り換える機能を有する。(端子VaにはV1が接続されるに対し、端子Vbには、V1もしくはV2が選択的に接続される。)V1はV2より大きく、対向電極間(振動板8−セグメント電極10間)には、V1、V1−V2の2種類の電圧を印加することが可能である(0Vを含むと3種類)。
ドライバ190aは、主として、トランジスタQ1、Q2、抵抗R1、R2とからなり、その入力端子にはタイミングパルスTpが入力される。タイミングパルスTpがON状態(H論理)に切り換わると、トランジスタQ1がONし、共通電極22側に電圧V1が印加される。タイミングパルスTpがOFF状態(L論理)になると、トランジスタQ1がOFFし、同時にトランジスタQ2がONし、共通電極22はGND(0V)に接続する。
一方、ドライバ190bは、主としてトランジスタQ3、Q4、抵抗R3、R4とからなる回路が、各セグメント電極10の本数分(n個)設けられている。ドライバ190bの各入力端子は、駆動パルス生成回路180の各出力端子に接続されている。X番目のノズル11xに着目すると、ノズル11xのデータDxがH論理にあるとき、即ち、ノズル11xから吐出を行おうとするとき、タイミングパルスTpがON状態(H論理)に切り換わると、トランジスタQ4がONし、対応するセグメント電極10xは、GNDに接続する。
一方、ドライバ190bは、主としてトランジスタQ3、Q4、抵抗R3、R4とからなる回路が、各セグメント電極10の本数分(n個)設けられている。ドライバ190bの各入力端子は、駆動パルス生成回路180の各出力端子に接続されている。X番目のノズル11xに着目すると、ノズル11xのデータDxがH論理にあるとき、即ち、ノズル11xから吐出を行おうとするとき、タイミングパルスTpがON状態(H論理)に切り換わると、トランジスタQ4がONし、対応するセグメント電極10xは、GNDに接続する。
また、ノズル11xのデータDxがL論理にあるとき、即ち、ノズル11xから吐出しないとき、タイミングパルスTpがON状態(H論理)に切り換わると、トランジスタQ3がONし、対応するセグメント電極10xには、電圧V2が印加される。
以上、タイミングパルスTp、データ信号Dxと、対向電極間の電位の関係をまとめると図8にようになる。即ち、タイミングパルスTp、データ信号Dxが共にH論理のとき、対向電極間の電位差はV1となり、対向電極間に充電が行われ、振動板8の全域がセグメント電極側に撓む[状態1]。
この状態から、タイミングパルスTpがL論理に切り換わると、対向電極間は同電位となり、蓄えられた電荷が放電され、振動板8が元の位置に戻り、このとき発生するインク室5の圧力によりノズル11からインク液滴が吐出される[状態2]。
以上、タイミングパルスTp、データ信号Dxと、対向電極間の電位の関係をまとめると図8にようになる。即ち、タイミングパルスTp、データ信号Dxが共にH論理のとき、対向電極間の電位差はV1となり、対向電極間に充電が行われ、振動板8の全域がセグメント電極側に撓む[状態1]。
この状態から、タイミングパルスTpがL論理に切り換わると、対向電極間は同電位となり、蓄えられた電荷が放電され、振動板8が元の位置に戻り、このとき発生するインク室5の圧力によりノズル11からインク液滴が吐出される[状態2]。
タイミングパルスTpがH論理、データ信号DxがL論理のとき、対向電極間の電位差はV1?V2となり、振動板8は、セグメント電極の10bの部分のみが撓む[状態3]。 この状態から、タイミングパルスTpがL論理に切り換わると、対向電極間は同電位となり、蓄えられた電荷が放電され、振動板8が元の位置に戻るが、振動板8の振幅は、[状態1]から[状態2]に変化するときに比べ小さい。従って、インク室5の圧力もノズル11からインク液滴を吐出するまで上がらず、ノズル11近傍のインクが流動するのみでおさまる。
以下、上記のように構成された各回路の動作を、図9に示すタイミングチャートを用いて説明する。
まず、印刷処理を行う場合、CPU200から出力される選択信号SeはLの状態にセットされる。受信バッファ110に読み込まれた列印刷データは、CPU200から出力されるラッチ信号120によって、駆動パルス生成回路180にセットされる。このように印刷処理が続行されているときは、CPU200から出力される選択信号SeはLの状態に保持されるので、列印刷データは次々に駆動パルス生成回路180にセットされ、ドライバ190に出力される。
まず、印刷処理を行う場合、CPU200から出力される選択信号SeはLの状態にセットされる。受信バッファ110に読み込まれた列印刷データは、CPU200から出力されるラッチ信号120によって、駆動パルス生成回路180にセットされる。このように印刷処理が続行されているときは、CPU200から出力される選択信号SeはLの状態に保持されるので、列印刷データは次々に駆動パルス生成回路180にセットされ、ドライバ190に出力される。
ドライバ190a、190bに入力されるタイミングパルスTpは、図9に示すように、周期T、パルス幅Pwの周期的なパルスであり、パルス幅Pwにより対向電極間の充電開始から放電開始までの時間が規定される。
また、このタイミングパルスTpに同期して、キャリッジ302を移動するモータ15も駆動され、受信ポートに入力されるラッチ信号もタイミングパルスTpに同期している。
印刷データに従って、駆動パルス生成回路180に入力されるデータ信号Dxは、タイミングパルスに同期して、インク液滴が吐出されるべき位置ではH論理を出力する。図示のように、1ドット目を印刷し、2、3ドット目を印刷しない場合、データ信号Dxは、H、L、Lを順次出力する。
また、このタイミングパルスTpに同期して、キャリッジ302を移動するモータ15も駆動され、受信ポートに入力されるラッチ信号もタイミングパルスTpに同期している。
印刷データに従って、駆動パルス生成回路180に入力されるデータ信号Dxは、タイミングパルスに同期して、インク液滴が吐出されるべき位置ではH論理を出力する。図示のように、1ドット目を印刷し、2、3ドット目を印刷しない場合、データ信号Dxは、H、L、Lを順次出力する。
ドライバ190bの端子Vbの電位がV2に設定されているときに、このようなデータ信号Dxが出力されると、対向電極間には、振幅がV1、V1−V2、V1−V2と変化するパルス幅Pwの駆動パルスが順次印加されることになる。
即ち1ドット目では、インク液滴が吐出し、2、3ドット目では、インク液滴は吐出されず、インクノズル近傍のインクが流動する。また、対向電極間に、振幅がV1のパルスのみを印加したい場合は、ドライバ190bの端子Vbの電位をV1にしておけばよい。
即ち1ドット目では、インク液滴が吐出し、2、3ドット目では、インク液滴は吐出されず、インクノズル近傍のインクが流動する。また、対向電極間に、振幅がV1のパルスのみを印加したい場合は、ドライバ190bの端子Vbの電位をV1にしておけばよい。
本実施例の回路を用いれば、簡単な回路構成で、複雑な制御を行うことなく、振幅の小さい駆動パルスを印加して、インクノズル近傍のインクを流動させ、インクノズル近傍のインクの粘度の上昇を抑制できる。これにより、使用される頻度の低いインクノズルの粘度の上昇を抑制することができる。
即ち、同一ヘッド内において、使用頻度の差によって生じるインクノズル先端の粘度の差を少なくでき、予備吐出を行う間隔を広げることが可能となり、予備吐出処理におけるインクの無駄な消費を削減できる。複数色のインク液敵を吐出するために、各色毎にグループ分けされた複数のインクノズルを備えたカラーインクジェットプリンタの場合、各インクノズル間の使用頻度に差が生じやすく、上述した方法が特に有効である。
即ち、同一ヘッド内において、使用頻度の差によって生じるインクノズル先端の粘度の差を少なくでき、予備吐出を行う間隔を広げることが可能となり、予備吐出処理におけるインクの無駄な消費を削減できる。複数色のインク液敵を吐出するために、各色毎にグループ分けされた複数のインクノズルを備えたカラーインクジェットプリンタの場合、各インクノズル間の使用頻度に差が生じやすく、上述した方法が特に有効である。
予備吐出処理を行う場合は、CPU200からのラッチ信号の出力は停止され、印刷処理が中断される。その後、インクジェットヘッド30を予備吐出位置Rまで移動した後、選択信号SeをHに切り換え、全ノズルに対し、周期的に吐出を行わせる予備吐出データを駆動パルス生成回路180にセットして、全インクノズルから数回予備吐出を行う。
インクジェットヘッド30を予備吐出位置Rまで移動するときも、全てのデータ信号をL論理に保持して、タイミングパルスTpを印加すれば、インクノズル近傍のインクを流動させる振幅の小さな駆動パルスを印加し、インクノズル近傍のインクの粘度の上昇を抑制できる。
インクジェットヘッド30を予備吐出位置Rまで移動するときも、全てのデータ信号をL論理に保持して、タイミングパルスTpを印加すれば、インクノズル近傍のインクを流動させる振幅の小さな駆動パルスを印加し、インクノズル近傍のインクの粘度の上昇を抑制できる。
以上、本実施例で示した駆動回路によって、静電アクチュエータからなる圧
力発生素子を備えたインクジェットヘッドを駆動する例を示したが、このような回路を用いて、ピエゾ等の圧電素子を用いたインクジェットヘッドや、発熱素子を用いたインクジェットヘッドを駆動することによっても、同様な効果が得られる。
即ちこれらのインクジェットヘッドにも振幅の異なる2種類の駆動パルスを印加することができる。圧電素子の場合、印加する駆動パルスの電圧によって変位量が変化するため、吐出しない程度にインクノズル近傍のインクを流動させることが可能であるし、発熱素子の場合、発熱量が変わるため、振幅の小さい駆動パルスを用いて、吐出しない程度にインクノズル近傍のインクを流動させることが可能である。
力発生素子を備えたインクジェットヘッドを駆動する例を示したが、このような回路を用いて、ピエゾ等の圧電素子を用いたインクジェットヘッドや、発熱素子を用いたインクジェットヘッドを駆動することによっても、同様な効果が得られる。
即ちこれらのインクジェットヘッドにも振幅の異なる2種類の駆動パルスを印加することができる。圧電素子の場合、印加する駆動パルスの電圧によって変位量が変化するため、吐出しない程度にインクノズル近傍のインクを流動させることが可能であるし、発熱素子の場合、発熱量が変わるため、振幅の小さい駆動パルスを用いて、吐出しない程度にインクノズル近傍のインクを流動させることが可能である。
また、本実施例では、対向電極間の隙間に段差(G1、G2)を設けた静電アクチュエータを用いた例を示したが、このような段差を設けなくても、対向電極間に印加するパルス幅と電圧を制御することにより、インク液滴の吐出を行う振動モードと、インクノズル近傍のインクを流動する振動モードを得ることができる。
更に、本実施例に示した駆動回路は、シリアル方式、ライン方式いずれのインクジェットヘッドにも適用できることはいうまでもない。
更に、本実施例に示した駆動回路は、シリアル方式、ライン方式いずれのインクジェットヘッドにも適用できることはいうまでもない。
(制御例)図10は、本例のインクジェット記録装置の制御例を示す状態遷移図である。この図を参照して駆動制御の流れを説明する。
まず、電源投入時の初期化処理は一般的なインクジェット記録装置と同様であり、電源が投入されると、制御部100、印刷部10の初期化処理が実行される。次に、未使用期間中に増粘したインクをインクノズルから排出するために、ポンプ303を用いたインク吸引によるヘッド回復処理が実行される。
まず、電源投入時の初期化処理は一般的なインクジェット記録装置と同様であり、電源が投入されると、制御部100、印刷部10の初期化処理が実行される。次に、未使用期間中に増粘したインクをインクノズルから排出するために、ポンプ303を用いたインク吸引によるヘッド回復処理が実行される。
電源投入状態におけるインクジェット記録装置の状態は、ブロックB1の印刷停止状態(印刷停止および待機)、ブロックB2の印刷状態(印刷中)、およびブロックB3のキャッピング状態(印刷休止)に区分される。これらの各状態間の遷移状態としては、ポンプ303を用いたインク吸引によるヘッド回復処理が実行されるクリーニング処理(ブロックB11)がある。また、インクジェトヘッド30の各インクノズルの目詰まりを防止するための予備吐出処理としては、キャッピング状態B3から印刷状態B2への移行時に実行される休止状態後の予備吐出処理(ブロックB21)と、間欠印刷動作中に実行される間欠印刷中の予備吐出処理(ブロックB22)と、連続印刷動作中に実行される連続印刷中の予備吐出処理(ブロックB23)がある。さらに、インクノズルの目詰まりを防止するためにインクメニスカスの微振動を行わせる空駆動処理(ブロックB13、B14、B22,B24、B31)がある。
ここで、上記のクリーニング処理(ブロックB11)、予備吐出処理(ブロックB21−23)および空駆動処理(ブロックB13、B14、B22,B24、31)は、印刷指令、すなわち印刷データの有無と、計時手段220に含まれている各計時部220KJ、220f、220tの計時結果とに基づき起動される。計時部220fは予備吐出処理(ブロックB21−23)が実行された後の経過時間Tfを計数するためのものであり、計時部220tは印刷停止状態(ブロックB1)の継続時間Ttを計数するためのものであり、計時部220KJはキャッピング状態(ブロックB3)の継続時間KJを計数するためのものである。
(1)まず、インクジェット記録装置が印刷停止状態にあるものとする。この状態において、印刷停止状態(ブロックB1)の継続時間Ttが10秒以上に亘る場合には、ブロックB1からブロックB3に移行して、インクジェットヘッド30がキャッピングされる。このキャッピング状態において印刷指令が発せられると、当該キャッピング継続時間KJに基づき次のように制御が移行する。
まず、キャッピング継続時間KJが15時間未満の場合には、ブロックB21の休止状態からの予備吐出を経由してブロックB2の印刷状態に移行する。すなわち、ブロックB21において、予備吐出動作を実行して、印刷停止状態あるいはキャッピング状態において増粘化したインクを各インクノズルから吐出させ、これにより、印刷再開時における各インクノズルの目詰まりを回避する。
かかる予備吐出はキャッピング継続時間KJの長さに応じて吐出回数が決められている。そして、その吐出回数はキャッピング継続時間KJが長くなればなる程、吐出回数が次第に増加するように設定されている。これはキャッピング継続時間KJが長くなればなる程、印刷停止状態あるいはキャッピング状態におけるインクの増粘化が次第に大きくなることを考慮したものである。
かかる予備吐出はキャッピング継続時間KJの長さに応じて吐出回数が決められている。そして、その吐出回数はキャッピング継続時間KJが長くなればなる程、吐出回数が次第に増加するように設定されている。これはキャッピング継続時間KJが長くなればなる程、印刷停止状態あるいはキャッピング状態におけるインクの増粘化が次第に大きくなることを考慮したものである。
予備吐出処理を実行後は、計時部220KJおよび220fをリセットする。この後は、インクジェトヘッド30のキャッピングを解除して、キャリッジ302によってインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置まで移動させて印刷データの印刷を実行する。
このインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置まで移動させる期間中においては、ブロックB22の空駆動を経由する処理が実行される。この空駆動とは非印刷状態でのインクジェットヘッド30の移動中に、各インクノズルに駆動パルスとして振幅の小さなもの(V1−V2)を印加することにより、各インクノズルのインクメニスカスを微振動させることをいう。かかる空駆動処理によって、各インクノズル内におけるインクの膜化を防止でき、この結果、各インクノズルの目詰まりを未然に防止できる。また、このように、非印刷状態でのインクジェットヘッドの移動期間を利用して空駆動処理を実行しているので、印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
このインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置まで移動させる期間中においては、ブロックB22の空駆動を経由する処理が実行される。この空駆動とは非印刷状態でのインクジェットヘッド30の移動中に、各インクノズルに駆動パルスとして振幅の小さなもの(V1−V2)を印加することにより、各インクノズルのインクメニスカスを微振動させることをいう。かかる空駆動処理によって、各インクノズル内におけるインクの膜化を防止でき、この結果、各インクノズルの目詰まりを未然に防止できる。また、このように、非印刷状態でのインクジェットヘッドの移動期間を利用して空駆動処理を実行しているので、印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
このように、空駆動処理が行われるインクジェットヘッド30をキャリッジ302によりホームポジションから印刷位置まで移動させる期間中には印刷状態に応じた種々のパターンがあり、これについて図11に基づいて詳細に説明する。
1)往復印刷の場合
図11の(a)に示すように、キャリッジ302が移動する加減速領域で空駆動処理が行われる。
即ち、往路印刷におけるキャリッジ302が始端のポジションH1から印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印刷領域Pから終端のポジションH2に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路印刷におけるキャリッジ302が終端のポジションH2から印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印刷領域Pから始端のポジションH1に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
1)往復印刷の場合
図11の(a)に示すように、キャリッジ302が移動する加減速領域で空駆動処理が行われる。
即ち、往路印刷におけるキャリッジ302が始端のポジションH1から印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印刷領域Pから終端のポジションH2に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路印刷におけるキャリッジ302が終端のポジションH2から印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印刷領域Pから始端のポジションH1に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
2)往路印刷の場合
図11の(b)に示すように、キャリッジ302が移動する往路のみ印刷するときに、キャリッジが移動する復路の全てにおいて空駆動処理が行われる。
即ち、往路印刷におけるキャリッジ302が始端のポジションH1から印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印刷領域Pから終端のポジションH2に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路では印刷は行われないため、このときには復路におけるキャリッジ302が終端のポジションH2から空印刷領域P1至るまでの加速領域と、空印刷領域P1における定速移動領域及び空印刷領域P1から始端のポジションH1に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
図11の(b)に示すように、キャリッジ302が移動する往路のみ印刷するときに、キャリッジが移動する復路の全てにおいて空駆動処理が行われる。
即ち、往路印刷におけるキャリッジ302が始端のポジションH1から印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印刷領域Pから終端のポジションH2に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路では印刷は行われないため、このときには復路におけるキャリッジ302が終端のポジションH2から空印刷領域P1至るまでの加速領域と、空印刷領域P1における定速移動領域及び空印刷領域P1から始端のポジションH1に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
3)復路印刷の場合
図示は省略するが、キャリッジ302が移動する複路のみ印刷するときに、キャリッジが移動する往路の全てにおいて空駆動処理が行われる。
即ち、往路では印刷は行われないため、このときには往路におけるキャリッジ302が始端のポジションから空印刷領域に至るまでの加速領域と、空印刷領域における定速移動領域及び空印刷領域から終端のポジションに至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路印刷におけるキャリッジ302が終端のポジションから印刷領域に至るまでの加速領域と、印刷領域から始端のポジションに至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
図示は省略するが、キャリッジ302が移動する複路のみ印刷するときに、キャリッジが移動する往路の全てにおいて空駆動処理が行われる。
即ち、往路では印刷は行われないため、このときには往路におけるキャリッジ302が始端のポジションから空印刷領域に至るまでの加速領域と、空印刷領域における定速移動領域及び空印刷領域から終端のポジションに至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路印刷におけるキャリッジ302が終端のポジションから印刷領域に至るまでの加速領域と、印刷領域から始端のポジションに至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
4)一部印刷の場合
図11の(c)に示すように、キャリッジ302の加速が終了し、印刷データがある場所までキャリッジが移動する領域で空駆動処理が行われる。
即ち、往路におけるキャリッジ302が始端のポジションH1から印字データがない印刷領域P2に至るまでの加速領域と、印字データがない印刷領域P2における定速移動領域及び印字データがある印刷領域Pから終端のポジションH2に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路におけるキャリッジ302が終端のポジションH2から印字データがある印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印字データがない印刷領域P2における定速移動領域及び印字データがない印刷領域P2から始端のポジションH1に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
このように、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、キャリッジ302がポジションから印刷位置まで移動させる期間中に空駆動処理を行うようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
図11の(c)に示すように、キャリッジ302の加速が終了し、印刷データがある場所までキャリッジが移動する領域で空駆動処理が行われる。
即ち、往路におけるキャリッジ302が始端のポジションH1から印字データがない印刷領域P2に至るまでの加速領域と、印字データがない印刷領域P2における定速移動領域及び印字データがある印刷領域Pから終端のポジションH2に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
また、復路におけるキャリッジ302が終端のポジションH2から印字データがある印刷領域Pに至るまでの加速領域と、印字データがない印刷領域P2における定速移動領域及び印字データがない印刷領域P2から始端のポジションH1に至るまでの減速領域とで空駆動処理が行われる。
このように、印刷状態に応じた種々のパターンにおいて、キャリッジ302がポジションから印刷位置まで移動させる期間中に空駆動処理を行うようにしたので、種々のパターンの印刷状態において印刷速度が空駆動処理によって遅れることもない。
これに対して、キャッピング継続時間KJが15時間以上の場合には、ブロックB3からブロックB11のクリーニング状態を経由し、クリーニング動作後はブロックB12の混色防止のための所定回数の予備吐出を行ってブロックB2の印刷状態に移行する。ブロックB11のクリーニング状態では、ポンプ303を駆動して、キャップ304を介して、各インクノズルから増粘化したインク、混入した気泡等を吸引して排除する。この後は、各計時部220KJをリセットする。
なお、ブロックB12の混色防止の予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置に移動させる期間中には、ブロックB13の空駆動処理が行われる。この空駆動処理も前述したように印刷状態に応じた種々のパターンに対して行われることとなる。なお、予備吐出後は、220fをリセットする。
なお、ブロックB12の混色防止の予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置に移動させる期間中には、ブロックB13の空駆動処理が行われる。この空駆動処理も前述したように印刷状態に応じた種々のパターンに対して行われることとなる。なお、予備吐出後は、220fをリセットする。
(2)次に、インクジェット記録装置が印刷状態(ブロックB2)にある場合、連続印刷中においては、計時部220fによる予備吐出処理実行後の経過時間Tfが予備吐出間隔時間T1秒を経過する以内に、ブロックB23の予備吐出を経由する処理を実行する。すなわち、ブロックB23においてインクジェットヘッド30をポジション(予備吐出位置R)に移動させ、各インクノズルから増粘化したインクの吐出動作を行わせる。この後は計時部220fをリセットして、印刷動作に戻る。連続印刷時に、この予備吐出処理を実行することにより、使用頻度の低いインクノズルの目詰まりを回避できる。
なお、予備吐出間隔時間T1はインクジェットヘッド30のヘッド周囲温度環境に応じて図12に示すように補正を行う。
ヘッド周囲環境温度が28℃又は28℃以下の場合は、予備吐出間隔時間T1は2α秒としているが、ヘッド周囲環境温度が28℃以上の場合には、予備吐出間隔時間T1はα秒として補正するようにしている。これは、ヘッド周囲環境温度が28℃付近がインクが通常使用される温度領域であり、インクの増粘度もこの温度を基準に判定するようにしているが、ヘッド周囲環境温度が28℃以上になると、インクの増粘化が高まるため、これに伴いヘッド周囲環境温度が28℃付近の場合と同様のインクの増粘度となるように予備吐出間隔時間T1を短く設定したものである。
以上の説明は温度であるが、温度と湿度とはインクの増粘化に対しては相対的な関係にあり、湿度についても温度と同様に予備吐出間隔時間T1について補正を行うことは勿論である。
ヘッド周囲環境温度が28℃又は28℃以下の場合は、予備吐出間隔時間T1は2α秒としているが、ヘッド周囲環境温度が28℃以上の場合には、予備吐出間隔時間T1はα秒として補正するようにしている。これは、ヘッド周囲環境温度が28℃付近がインクが通常使用される温度領域であり、インクの増粘度もこの温度を基準に判定するようにしているが、ヘッド周囲環境温度が28℃以上になると、インクの増粘化が高まるため、これに伴いヘッド周囲環境温度が28℃付近の場合と同様のインクの増粘度となるように予備吐出間隔時間T1を短く設定したものである。
以上の説明は温度であるが、温度と湿度とはインクの増粘化に対しては相対的な関係にあり、湿度についても温度と同様に予備吐出間隔時間T1について補正を行うことは勿論である。
かかる連続印刷状態において、予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置に移動させる期間中には、ブロックB24の空駆動処理が行われる。この空駆動処理も前述したように印刷状態に応じた種々のパターンに対して行われることとなる。
(3)一方、間欠印刷が実行される場合、すなわち、印刷停止時間Ttが例えば10秒未満で印刷が間欠的に実行される場合には、経過時間T1に基づき、ブロックB2、B1、B22を経由する処理、および、ブロックB2、B1、B31を経由する処理のうちの何れか一方の処理が実行される。なお、印刷停止時間Ttが10秒以上の場合は、前述の如く、ブロックB1からブロックB3に移行してインクジェットヘッド30がキャッピングされる。
すなわち、一連の印刷データの印刷動作が終了した後にブロックB2からブロックB1の印刷停止状態になった場合に、印刷指令が出力されると、予備吐出処理が実行された後の経過時間Tfに基づき、空駆動処理(B31)および予備吐出処理(B22)の何れか一方の処理が、インクノズルの目詰まり防止のために実行される。
すなわち、一連の印刷データの印刷動作が終了した後にブロックB2からブロックB1の印刷停止状態になった場合に、印刷指令が出力されると、予備吐出処理が実行された後の経過時間Tfに基づき、空駆動処理(B31)および予備吐出処理(B22)の何れか一方の処理が、インクノズルの目詰まり防止のために実行される。
(3−1)まず、印刷停止状態からの経過時間T1が2秒未満の場合には、空駆動処理(ブロックB31)を経由して印刷状態(ブロックB2)に状態が遷移する。この空駆動処理も前述したように印刷状態に応じた種々のパターンに対して行われることとなる。従って、空駆動処理の実行によって印刷速度の低下を招くことはない。
(3−2)次に、予備吐出処理が実行された後の経過時間TfがT1以上の場合には、印刷指令が出ると、間欠印刷中予備吐出処理(ブロックB22)を経由して印刷状態(ブロックB2)に状態が遷移する。
この場合には、空駆動処理ではインクノズルの目詰まりを確実に回避できない可能性があるものと判断して、各インクノズルの駆動パルスとして印刷時の場合と同様な振幅V1のものを印加することにより、各インクノズルからインク液滴を吐出させる。
この場合には、空駆動処理ではインクノズルの目詰まりを確実に回避できない可能性があるものと判断して、各インクノズルの駆動パルスとして印刷時の場合と同様な振幅V1のものを印加することにより、各インクノズルからインク液滴を吐出させる。
以上までは予備吐出の回数について説明をしていないが、予備吐出の回数は一定回数であっても、予備吐出時間間隔T1の長さに応じて吐出回数を変更するようにしても良い。予備吐出時間間隔T1の長さに応じて吐出回数を変更する場合は、該T1が長くなればなる程、吐出回数がシダに増加するように設定すれば良い。
なお、印刷停止状態(ブロックB1)においてはインクジェットヘッド30はキャップ30に対峙したホームポジションに位置しているので、吐出されたインク液滴はキャップ30を介して回収される。
なお、かかる間欠印刷状態において、予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置に移動させる期間中には、ブロックB14の空駆動処理が行われる。この空駆動処理も前述したように印刷状態に応じた種々のパターンに対して行われることとなる。
なお、印刷停止状態(ブロックB1)においてはインクジェットヘッド30はキャップ30に対峙したホームポジションに位置しているので、吐出されたインク液滴はキャップ30を介して回収される。
なお、かかる間欠印刷状態において、予備吐出後におけるキャリッジによるインクジェットヘッド30をホームポジションから印刷位置に移動させる期間中には、ブロックB14の空駆動処理が行われる。この空駆動処理も前述したように印刷状態に応じた種々のパターンに対して行われることとなる。
このように、本例のインクジェット記録装置では、印刷動作が行われない期間が短期(T1秒未満)の場合には空駆動処理を行い、それ以上の場合には予備吐出処理を行っている。従って、印刷再開時に常に予備吐出処理を実行する場合に比べて、実際の印刷に関与しないインクの無駄な消費量を抑制でき、しかも、インクノズルの目詰まりを確実に回避できる。
なお、予備吐出処理(ブロックB22)が実行された後は、計時部220fがリセットされる。
なお、予備吐出処理(ブロックB22)が実行された後は、計時部220fがリセットされる。
上述の本発明に係るインクジェットヘッド記録装置の制御方法において、吐出液体は印刷用のインク液としてとし、通常の紙媒体等への印刷をする一般的なカラーインクジェットプリンタ−として利用することができると説明した。
また、吐出液体を生体分子を含む溶液とすれば、例えばDNAチップ、プロテイン(蛋白質)チップ等の製造に利用することができる。
さらに、吐出形態をカラーフィルタを形成させる溶液とすれば、液晶表示装置に利用するカラーフィルタ製造に利用することができる。
また、吐出液体を発光材料を含む溶液とすれば、電界発光素子の吐出を行うことができ、これを用いた表示装置の製造に利用することができる。
また、吐出液体を生体分子を含む溶液とすれば、例えばDNAチップ、プロテイン(蛋白質)チップ等の製造に利用することができる。
さらに、吐出形態をカラーフィルタを形成させる溶液とすれば、液晶表示装置に利用するカラーフィルタ製造に利用することができる。
また、吐出液体を発光材料を含む溶液とすれば、電界発光素子の吐出を行うことができ、これを用いた表示装置の製造に利用することができる。
10 印刷部、100 制御部、30 インクジェットヘッド、130 駆動電圧選択手段、150 選択手段、160 予備吐出データ生成手段、180 駆動信号生成手段、190 ドライバ、200 印刷演算制御手段、220 計時手段、220f、220t、220KJ 計時部、302 キャリッジ、304 キャップ、B1 印刷停止状態、B2 印刷状態、B3 キャッピング状態、B11 クリーニング処理、B21、B22、B23 予備吐出処理、B13,B14,B22、B24、B31 空駆動処理
Claims (11)
- インク液滴を吐出するための複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドと、各インクノズル内のインクに圧力を加える圧力発生手段と、前記インクジェットヘッドを記録媒体に対して相対移動させる移動手段とを有し、当該圧力発生手段により各インクノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作が行われるインクジェット記録装置の制御方法において、
前記記録媒体に対する印刷動作に先だって行われる前記移動手段による前記インクヘッドの相対移動期間中における前記空駆動動作が行われる領域が、
1)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加減速領域
2)キャッピングをしない状態で印字データを待ち受けするために前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が停止している領域
3)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加速が終了し、印字データがある場所まで前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が移動する領域
4)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の往路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の復路の全ての領域
5)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の復路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の往路の全ての領域
上記1)〜5)の領域のうち少なくとも1つの領域又はこれらの領域の2つ以上を任意に組み合わせた領域であることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。 - インク液滴を吐出するための複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドと、各インクノズル内のインクに圧力を加える圧力発生手段と、前記インクジェットヘッドを記録媒体に対して相対移動させる移動手段とを有し、当該圧力発生手段により各インクノズルのインクメニスカスを微振動させる空駆動動作及び各インクノズルから印刷動作に関係のないインク液滴を吐出させる予備吐出動作が行われるインクジェット記録装置の制御方法において、
前記記録媒体に対する印刷動作に先だって行われる前記移動手段による前記インクヘッドの相対移動期間中における前記空駆動動作が行われる領域が、
1)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加減速領域
2)キャッピングをしない状態で印字データを待ち受けするために前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が停止している領域
3)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の加速が終了し、印字データがある場所まで前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体が移動する領域
4)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の往路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の復路の全ての領域
5)前記移動手段による前記インクジェットヘッド又は前記記録媒体の移動の復路のみ印字する印字方法で印字する場合における該インクジェットヘッド又は記録媒体の移動の往路の全ての領域
上記1)〜5)の領域のうち少なくとも1つの領域又はこれらの領域の2つ以上を任意に組み合わせた領域であることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。 - 前記予備吐出の動作後の経過時間(Tf)を測定し、所定の経過時間(T1)の範囲内では予備吐出を行うことを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記予備吐出の動作後の経過時間(Tf)を測定し、該測定した経過時間に応じて予備吐出動作を予め定められた回数行うことを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記予備吐出の動作後の経過時間(Tf)を測定し、該測定した経過時間に応じて予め定められた予備吐出動作の回数は、測定した経過時間が長くなるに従い増加することを特徴とする請求項4記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記予備吐出の動作後の経過時間(Tf)の範囲内でヘッド周囲温度と湿度のどちらか一方、又は両方を測定し、該測定した測定値に応じて予め定められた経過時間(T1)が異なることを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記予備吐出の動作後の経過時間(Tf)の範囲内でヘッド周囲温度と湿度のどちらか一方、又は両方を測定し、該測定した測定値に応じて予備吐出動作を予め定められた回数行うことを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記印刷動作が行われない印刷停止状態の経過時間(Tt)を測定し、経過時間(Tt)が所定の時間を超えると、各インクノズルのキャッピングを行うことを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記キャッピング状態の経過時間(KJ)を測定し、前記印刷動作の開始時に、当該経過時間(Tt)が所定の時間以内の場合には前記予備吐出動作を行い、所定の時間以上であれば、前記インクノズルからインクを吸引するヘッドクリーニングを行うことを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記キャッピング状態の経過時間(KJ)を測定し、当該経過時間(Tt)が所定の時間以内で該測定した経過時間に応じて予備吐出動作を予め定められた回数行うことを特徴とする請求項9記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
- 前記空駆動動作及び前記予備吐出動作は、電界方向と該電界方向が反対となるパルスを一対のパルスとし、前記一対のパルスを複数回行うことを特徴とする請求項2〜10のいずれかに記載のインクジェットヘッド記録装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003333093A JP2005096272A (ja) | 2003-09-25 | 2003-09-25 | インクジェットヘッド記録装置の制御方法 |
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ID=34461200
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009034859A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
CN101837681A (zh) * | 2009-03-19 | 2010-09-22 | 精工爱普生株式会社 | 流体喷射装置的制造方法以及流体喷射装置 |
US8500256B2 (en) | 2010-09-14 | 2013-08-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Inkjet head device and method of controlling inkjet head |
JP2018016018A (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | ブラザー工業株式会社 | インクジェット記録装置 |
JP2019059092A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 理想科学工業株式会社 | インクジェットヘッドの保護機構 |
-
2003
- 2003-09-25 JP JP2003333093A patent/JP2005096272A/ja not_active Withdrawn
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JP7111452B2 (ja) | 2017-09-26 | 2022-08-02 | 理想科学工業株式会社 | インクジェットヘッドの保護機構 |
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