JP2005271298A - Liquid droplet ejector and liquid droplet ejecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液滴吐出装置及び方法に係り、特に吐出ヘッドから液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置などの画像形成装置に用いて好適な液滴吐出装置及び方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge apparatus and method, and more particularly to a droplet discharge apparatus and method suitable for use in an image forming apparatus such as an inkjet recording apparatus that discharges droplets from a discharge head to form an image on a recording medium. .
インクジェット記録装置は、インク吐出用のノズルを備えた記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させながら、印字信号に応じて記録ヘッドからインクを吐出させることにより記録媒体上にインク滴によるドットを形成することで所望の画像を記録する。 An ink jet recording apparatus ejects ink droplets on a recording medium by ejecting ink from the recording head in accordance with a print signal while relatively moving the recording head having the ink ejection nozzle and the recording medium. A desired image is recorded by forming.
ノズルから出たインクは、飛翔中に分離して複数の液滴となることがある。このとき先に記録媒体上に着弾するインク滴を「主インク滴(メイン液滴)」といい、後に着弾するインク滴を「副インク滴(サテライト液滴)」という。このサテライト液滴を記録媒体上でメイン液滴と異なる位置に着弾させて高解像度化及び粒状感の改善を図る技術が提案されている(特許文献1)。 The ink coming out of the nozzle may separate into a plurality of droplets during the flight. At this time, the ink droplets that land on the recording medium first are called “main ink droplets (main droplets)”, and the ink droplets that land afterwards are called “sub-ink droplets (satellite droplets)”. A technique has been proposed in which this satellite droplet is landed on a recording medium at a position different from that of the main droplet to improve the resolution and improve the graininess (Patent Document 1).
その一方、サテライト液滴をメイン液滴と同一位置に着弾させることによってサテライトドットによる画質劣化を防止する技術も知られている(特許文献2)。また、記録ヘッドを往復走行させるシャトルスキャン方式の記録装置の場合、往路と復路でメイン液滴に対するサテライト液滴の相対的着弾位置が異なることから、印画パターンに応じて双方向印字を行うか片方向印字を行うかを切り替え、サテライト液滴による画質劣化を防止する技術が提案されている(特許文献3)。その他、シャトルスキャンの往復動作時に往路と復路とで印画エネルギーを切り替え、サテライト液滴による濃度変化を防止する技術が提案されている(特許文献4)。 On the other hand, there is also known a technique for preventing image quality deterioration due to satellite dots by landing satellite droplets at the same position as the main droplet (Patent Document 2). In addition, in the case of a shuttle scan type recording apparatus that reciprocates the recording head, the relative landing position of satellite droplets with respect to the main droplets differs between the forward path and the return path. There has been proposed a technique for switching the direction printing to prevent image quality deterioration due to satellite droplets (Patent Document 3). In addition, a technique has been proposed in which the printing energy is switched between the forward path and the backward path during shuttle scan reciprocating operation to prevent density changes caused by satellite droplets (Patent Document 4).
更に、メイン液滴とサテライト液滴の記録媒体上における重なり具合(面積)を変えて階調性の高い画像表現を実現する方法(特許文献5)や、吐出されるサテライト液滴の数を制御して着弾面積を変化させることにより階調記録を実現する方法(特許文献6)が提案されている。 Furthermore, the method (Patent Document 5) that realizes high gradation gradation image expression by changing the overlap (area) of main droplets and satellite droplets on the recording medium, and the number of satellite droplets to be discharged is controlled. Then, a method for realizing gradation recording by changing the landing area has been proposed (Patent Document 6).
サテライト液滴であるかメイン液滴であるかの区別なく、別のノズルから吐出させた複数の液滴を同一点に付着させるという技術も知られている(特許文献7,8)。特許文献7は、複数の吐出口から同一画素内に複数滴を打ち込むことで階調表現を行っている。特許文献8は、同系色の濃インクと淡インクを同一画素内に打ち込むことで階調表現を行っている。
しかしながら、上記したどの特許文献1〜8においても、2滴目の液に関して、同じノズルで1滴目と略同一点に打つことにより意図する着弾液滴の状態を得る方法及びその吐出制御について記載されていない。 However, in any of the above-described Patent Documents 1 to 8, a method for obtaining a state of an intended landing droplet by hitting substantially the same point as the first droplet with the same nozzle for the second droplet and its discharge control are described. It has not been.
近年のインクジェット記録装置では、印字すべき内容に応じてインクの吐出量や吐出回数を制御して1ドット単位で多階調を表現することが行われている。例えば、吐出するインク滴のサイズを変化させる場合、小滴のインクを吐出すれば記録媒体上に小さいドットが形成され、大滴のインクを吐出すれば記録媒体上に大きいドットが形成される。 In recent ink jet recording apparatuses, a multi-tone is expressed in units of one dot by controlling the ink discharge amount and the number of discharges according to the contents to be printed. For example, when changing the size of the ink droplets to be ejected, small dots are formed on the recording medium if small ink droplets are ejected, and large dots are formed on the recording medium if large ink droplets are ejected.
吐出量(液量)はドットの濃度に影響するため、液量を変えてドット径を可変すると1ドットの濃度も変化する。また、浸透性を有する媒体に大きな液滴を着弾させると、そのインクが浸透・定着するまでに時間がかかる。このような観点から、記録媒体(被吐出媒体)の種類や使用するインクの性質並びに描画内容の組み合わせに応じて適切なドット形成を行うことが要求される。 Since the discharge amount (liquid amount) affects the dot density, changing the liquid volume and changing the dot diameter also changes the density of one dot. Further, when a large droplet is landed on a permeable medium, it takes time for the ink to penetrate and fix. From such a viewpoint, it is required to form dots appropriately according to the combination of the type of recording medium (discharged medium), the nature of the ink to be used, and the drawing content.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の液滴を利用して所望の着弾液滴の状態を作り出し、単位体積あたりのドット径や被吐出媒体への浸透時間を変えることができる液滴吐出装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and creates a desired landing droplet state by using a plurality of droplets, and changes the dot diameter per unit volume and the permeation time to the discharge medium. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge apparatus and method capable of performing the above.
前記目的を達成するために、請求項1記載の発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、前記圧力発生手段を制御して同じノズルから第1の液滴及び第2の液滴を吐出させ、被吐出媒体上に先に着弾した前記第1の液滴による着弾液滴の上に前記第2の液滴を衝突させることで当該第2の液滴の運動エネルギーによって前記着弾液滴の前記被吐出媒体に対する接触面積を広げ、該衝突により合体した液滴の前記被吐出媒体との接触面積を同液滴量の単一液滴吐出により形成される着弾液滴の前記被吐出媒体との接触面積よりも大きくする吐出制御を行う吐出制御手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a droplet discharge device according to claim 1 is a nozzle for discharging a droplet, a pressure generating means for generating a pressure for discharging a droplet from the nozzle, and The first droplet and the second droplet are ejected from the same nozzle by controlling the pressure generating means, and the second droplet is placed on the landing droplet by the first droplet that has landed first on the medium to be ejected. The contact area of the landing droplet with the medium to be ejected is expanded by the kinetic energy of the second liquid droplet by causing the liquid droplet to collide with the liquid droplet, and the contact area of the droplet combined with the medium with the medium to be ejected is increased. Discharge control means for performing discharge control for making the landing droplets formed by single droplet discharge of the same droplet amount larger than the contact area with the target medium.
本発明によれば、同じノズルから吐出された第1の液滴と第2の液滴は被吐出媒体上の略同一位置(着弾液滴どうしが合体して1つの液滴状態を形成し得る程度に近い範囲内)に着弾して1ドットが形成される。このとき、被吐出媒体に先に付着した第1の液滴による着弾液滴の上に第2の液滴が衝突することにより、第1の液滴(着弾液滴)が押し潰され、被吐出媒体との接触面積が広がる。これと同時に、衝突によって第1の液滴と第2の液滴が合体し、総液滴量に応じた1つの液滴状態を成す。こうして得られた着弾液滴は、同液滴量(同体積)の単一の液滴を1回で吐出して得られる着弾液滴と比較して被吐出媒体との接触面積が大きくなる。接触面積の違いは1ドットの大きさ(ドット径)の違いとなって現れるとともに、浸透時間に影響する。 According to the present invention, the first liquid droplet and the second liquid droplet discharged from the same nozzle are substantially in the same position on the medium to be discharged (the landing liquid droplets can be combined to form one liquid droplet state. 1 dot is formed upon landing within a range close to the degree. At this time, the second droplet collides with the landing droplet by the first droplet previously attached to the medium to be discharged, so that the first droplet (landing droplet) is crushed, The contact area with the ejection medium is increased. At the same time, the first droplet and the second droplet are combined by collision to form one droplet state corresponding to the total droplet amount. The landing droplet thus obtained has a larger contact area with the medium to be discharged as compared to a landing droplet obtained by discharging a single droplet of the same droplet amount (same volume) at a time. The difference in contact area appears as a difference in dot size (dot diameter) and affects the penetration time.
本発明によれば、時間差を持って着弾する2つの液滴によって1ドットを形成することにより、総液滴量が同じ1滴の吐出で1ドットを形成する場合と比べてドット径や浸透時間が違う状態を作り出すことができる。また、2滴に分けて着弾させることで単位体積あたりのドット径が大きくなり、インク消費量の低減を図ることができる。また、被記録媒体との接触面積が大きく、浸透時間が短縮される。 According to the present invention, by forming one dot by two droplets that land with a time difference, the dot diameter and the penetration time are compared with the case of forming one dot by discharging one droplet having the same total droplet amount. Can create different states. In addition, by landing in two drops, the dot diameter per unit volume is increased, and the ink consumption can be reduced. Further, the contact area with the recording medium is large, and the permeation time is shortened.
請求項2に係る発明は、請求項1記載の液滴吐出装置の一形態に係り、前記被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたって前記ノズルが複数個配列されたノズル列を有するフルライン型の吐出ヘッドと、前記吐出ヘッド及び前記被吐出媒体のうち少なくとも一方を前記吐出ヘッドの長手方向と略直交する方向に搬送して前記吐出ヘッドと前記被吐出媒体を一定の方向に相対移動させる搬送手段と、を備え、前記一定の方向の相対移動とともに前記吐出ヘッドのノズル列から液吐出を行うことで前記被吐出媒体上にドット群を形成していくことを特徴とする。 A second aspect of the invention relates to a form of the droplet discharge device according to the first aspect of the invention, and is a full line type having a nozzle row in which a plurality of the nozzles are arranged over a length corresponding to the full width of the discharge target medium. And at least one of the ejection head and the medium to be ejected is conveyed in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the ejection head, and the ejection head and the medium to be ejected are relatively moved in a certain direction. And a group of dots formed on the medium to be ejected by ejecting liquid from the nozzle row of the ejection head along with the relative movement in the fixed direction.
フルライン型吐出ヘッドを用いて一方向の相対移動のみによって(1回のみの走査で)吐出可能幅の全域に対応するドット群の形成が可能なシングルパス方式の構成について本発明の液滴吐出装置を好適に用いることができる。 Droplet ejection according to the present invention is a single-pass configuration in which a full-line ejection head can be used to form dot groups corresponding to the entire ejection width by only relative movement in one direction (by only one scan). An apparatus can be used suitably.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記吐出制御手段は、前記第1の液滴着弾後、当該第1の液滴の前記被吐出媒体への浸透が30%終了する前に前記第2の液滴を着弾させることを特徴とする。 A third aspect of the present invention relates to an aspect of the droplet discharge device according to the first or second aspect, wherein the discharge control unit is configured to discharge the first droplet after the first droplet has landed. The second droplet is landed before 30% of the penetration into the medium is completed.
着弾液滴の接触面積を広げるには、先に着弾した第1の液滴による着弾液滴が被吐出媒体上で十分大きい液状態であるときに第2の液滴を着弾(衝突)させることが望ましく、請求項3に示すように、先着弾に係る第1の液滴の浸透が30%終了する前に前記第2の液滴を着弾させることが好ましい。より好ましくは第1の液滴の浸透が10%終了する前に前記第2の液滴を着弾させる。 In order to increase the contact area of the landing droplet, the second droplet is landed (collised) when the landing droplet due to the first droplet landed first is in a sufficiently large liquid state on the medium to be ejected. Preferably, as shown in claim 3, it is preferable that the second droplet is landed before the penetration of the first droplet according to the first landing is completed by 30%. More preferably, the second droplet is landed before the penetration of the first droplet is completed by 10%.
請求項4に係る発明は、請求項1、2又は3記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第1の液滴の飛翔運動エネルギーをE1 、前記第2の液滴の飛翔運動エネルギーをE2 とするとき、E1 <E2 の関係を満たしていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 relates to an aspect of the droplet discharge device according to
第2の液滴の運動エネルギーを相対的に大きくすることで、第1の液滴(着弾液滴)を押し潰す量(潰し量)が大きくなり、被吐出媒体との接触面積がより大きくなる。 By relatively increasing the kinetic energy of the second droplet, the amount of crushing (crushing amount) of the first droplet (landing droplet) increases, and the contact area with the medium to be discharged increases. .
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4の何れか1項記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第1の液滴と前記第2の液滴は略同じ液滴量であることを特徴とする。
The invention according to
かかる態様によれば、先に着弾する第1の液滴の液滴量とこれに衝突する第2の液滴の液滴量(体積)とが略等しいため、着弾液滴の接触面積を効果的に拡げる作用を得ることができるとともに、吐出駆動の制御も容易である。 According to this aspect, since the amount of the first droplet that lands first is substantially equal to the amount (volume) of the second droplet that collides with the first droplet, the contact area of the landing droplet is effective. Therefore, it is easy to control the ejection drive.
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5の何れか1項記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第1の液滴はメイン液滴、前記第2の液滴はサテライト液滴となる吐出を実現する駆動波形を生成する吐出駆動信号生成手段を含むことを特徴とする。
The invention according to
第1及び第2の液滴を生成する手法の一例として、1回の吐出駆動によって飛翔中に液を分離させてメイン液滴とサテライト液滴を得る態様がある。 As an example of a method for generating the first and second droplets, there is an aspect in which main droplets and satellite droplets are obtained by separating the liquid during flight by one ejection drive.
請求項7に係る発明は、請求項1乃至5の何れか1項記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第1の液滴及び前記第2の液滴はともにメイン液滴であり、これら液滴を吐出させるために2回の吐出駆動が行われることを特徴とする。 The invention according to claim 7 relates to an aspect of the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 5, wherein both the first droplet and the second droplet are main droplets. In order to discharge these droplets, the discharge driving is performed twice.
第1及び第2の液滴を生成する他の手法例として、1滴目の吐出駆動と2滴目の吐出駆動とを行う態様がある。このとき、各吐出駆動で得られる2つの液滴を被吐出媒体上の略同一位置に着弾させるための条件の目安として、1滴目と2滴目の重なりを50%以内とする。ここで、重なりが50%以内とは、1滴目と2滴目の着弾中心間距離が1滴目の着弾径の50%以内であることを意味している。 As another example of the method for generating the first and second droplets, there is an aspect in which the first droplet ejection drive and the second droplet ejection drive are performed. At this time, the overlap of the first and second droplets is set to 50% or less as a guideline for the condition for landing the two droplets obtained by each ejection drive at substantially the same position on the ejection medium. Here, the overlap within 50% means that the distance between the landing centers of the first and second drops is within 50% of the landing diameter of the first drop.
請求項8に係る発明は、1滴目と2滴目の着弾条件を述べたものである。すなわち、請求項8に係る発明は、請求項6又は7記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記第1の液滴の着弾径をD1 、前記第1の液滴と前記第2の液滴の着弾中心間距離をδLとするとき、δL/D1 ≦0.5を満たすことを特徴とする。なお、より好ましくは、δL/D1 ≦0.25とする。
The invention according to
請求項8で示した条件を実現するための吐出周波数fは、第1の液滴の着弾径D1 、被吐出媒体の相対搬送速度Vとするとき、f≧1/{(D1 /2)/V}を満たすように設定される。より好ましくは、f≧1/{(D1 /4)/V}を満たすようにする。
The ejection frequency f for realizing the conditions described in
請求項9に係る発明は、請求項1乃至8の何れか1項記載の液滴吐出装置を有し、前記ノズルから吐出した液によって画像を形成することを特徴とする画像形成装置を提供する。 A ninth aspect of the invention provides an image forming apparatus comprising the liquid droplet ejection device according to any one of the first to eighth aspects, wherein an image is formed by the liquid ejected from the nozzle. .
請求項1乃至8に示した液滴吐出装置は、インクジェット記録装置に代表される画像形成装置に好適に用いることができる。 The droplet discharge device described in claims 1 to 8 can be suitably used for an image forming apparatus represented by an ink jet recording apparatus.
また、吐出ヘッドの形態として、インクを吐出する複数のノズルが記録媒体(被吐出媒体)の相対送り方向と略直交する方向に前記記録媒体の全幅に対応する長さにわたって配列されたノズル列を有するフルライン型の記録ヘッドとすることができる。 As a form of the ejection head, a nozzle array in which a plurality of nozzles for ejecting ink are arranged over a length corresponding to the entire width of the recording medium in a direction substantially orthogonal to the relative feeding direction of the recording medium (ejection medium). It can be a full line type recording head.
「フルライン型の記録ヘッド」は、通常、記録媒体の相対的な送り方向と直交する方向に沿って配置されるが、送り方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿って記録ヘッドを配置する態様もあり得る。更には、記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する短尺記録ヘッドユニットを複数個組み合わせることによって、これらユニット全体として記録媒体の全幅に対応するノズル列を構成する形態もあり得る。 The “full-line type recording head” is usually arranged along a direction perpendicular to the relative feeding direction of the recording medium, but has a predetermined angle with respect to the direction perpendicular to the feeding direction. There may be a mode in which the recording head is arranged along an oblique direction. Furthermore, by combining a plurality of short recording head units having nozzle rows that are less than the length corresponding to the entire width of the recording medium, a nozzle row corresponding to the entire width of the recording medium may be configured as a whole of these units. .
「記録媒体」は、記録ヘッドの作用によって画像の記録を受ける媒体(印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体など呼ばれ得るもの)であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フイルム、布、インクジェット記録装置によって配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。なお、本明細書において「印字」という用語は、文字を含む広い意味での画像を形成する概念を表すものとする。 The “recording medium” is a medium (which can be called a print medium, an image forming medium, a recording medium, an image receiving medium, or the like) that receives an image by the action of a recording head, and is a continuous sheet, a cut sheet, a seal sheet, Various media are included regardless of the material and shape, such as a resin sheet such as an OHP sheet, a film, a cloth, a printed board on which a wiring pattern is formed by an inkjet recording apparatus, an intermediate transfer medium, and the like. In this specification, the term “printing” represents the concept of forming an image in a broad sense including characters.
記録媒体と記録ヘッドを相対的に移動させる搬送手段は、停止した(固定された)吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する態様、停止した記録媒体に対して吐出ヘッドを移動させる態様、或いは、吐出ヘッドと記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。 The conveying means for relatively moving the recording medium and the recording head is a mode for conveying the recording medium to the stopped (fixed) ejection head, a mode for moving the ejection head with respect to the stopped recording medium, or Any of the modes in which both the ejection head and the recording medium are moved is included.
請求項10記載の発明は、前記目的を達成する方法発明を提供する。すなわち、請求項10に係る液滴吐出方法は、同じノズルから第1の液滴及び第2の液滴を吐出し、被吐出媒体上に先に着弾した前記第1の液滴による着弾液滴の上に前記第2の液滴を衝突させて当該第2の液滴の運動エネルギーによって前記着弾液滴の前記被吐出媒体に対する接触面積を広げ、該衝突により合体した液滴の前記被吐出媒体との接触面積を同液滴量の単一液滴吐出により形成される着弾液滴の前記被吐出媒体との接触面積よりも大きくすることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、同じノズルから吐出した第1及び第2の液滴を僅かの時間差で被吐出媒体に着弾させ、先に着弾した第1の液滴上に第2の液滴を衝突させることで着弾液滴の被吐出媒体との接触面積を拡げつつ、それらの合体した液滴によって1ドットを形成するようにしたので、総液滴量が同じ1滴の吐出で1ドットを形成する場合と比べて、濃度を保ったまま、ドット径や浸透時間が違う状態を作り出すことができる。 According to the present invention, the first and second droplets ejected from the same nozzle are landed on the medium to be ejected with a slight time difference, and the second droplet collides with the first landed first droplet. In this way, one dot is formed by the combined droplets while expanding the contact area of the landing droplets with the medium to be discharged, so that one dot is formed by discharging one droplet having the same total droplet amount. Compared to the case, it is possible to create a state in which the dot diameter and permeation time are different while maintaining the density.
これにより、被吐出媒体の種類や使用する液の性質並びに形成すべきドット群の配置パターン(描画内容)などに応じて適切なドット形成を行うことが可能となる。 Accordingly, it is possible to perform appropriate dot formation according to the type of the medium to be ejected, the nature of the liquid to be used, the arrangement pattern of the dot group to be formed (drawing content), and the like.
また、本発明によれば、2滴に分けて着弾させることで単位体積あたりのドット径が大きくなるため、従来よりも少量のインクでより大きなドット径を得ることができ、インク消費量の低減を図ることができる。更に、本発明によれば、着弾液滴の被記録媒体との接触面積が大きくなることで浸透時間が短縮され、プリント生産性の向上を実現できる。 In addition, according to the present invention, since the dot diameter per unit volume is increased by landing in two drops, a larger dot diameter can be obtained with a smaller amount of ink than before, and ink consumption can be reduced. Can be achieved. Furthermore, according to the present invention, since the contact area of the landing droplet with the recording medium is increased, the permeation time is shortened, and the print productivity can be improved.
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。
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図1は本発明の実施形態に係る液滴吐出装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置10は、黒(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド(以下、ヘッドという。)12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録媒体たる記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、印字部12による印字結果を読み取る印字検出部24と、印画済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus using a droplet discharge device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the ink
インク貯蔵/装填部14は、各ヘッド12K,12C,12M,12Yに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド12K,12C,12M,12Yと連通されている。また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
The ink storage /
図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類(メディア種)を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。 When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Thus, it is preferable to automatically determine the type of recording medium (media type) to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the media type.
給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
The
ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター(第1のカッター)28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。
In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the
デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸着ベルト搬送部22は、ローラ31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。
After the decurling process, the
ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラ31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ34が設けられており、この吸着チャンバ34をファン35で吸引して負圧にすることによって記録紙16がベルト33上に吸着保持される。
The
ベルト33が巻かれているローラ31、32の少なくとも一方にモータ(図7中符号88)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1上の時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は図1の左から右へと搬送される。
When the power of the motor (
縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
Since ink adheres to the
なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction
吸着ベルト搬送部22により形成される用紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹き付け、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
A
印字部12の各ヘッド12K,12C,12M,12Yは、当該インクジェット記録装置10が対象とする記録紙16の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ(描画可能範囲の全幅)にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。
Each of the
ヘッド12K,12C,12M,12Yは、記録紙16の送り方向に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色順に配置され、それぞれのヘッド12K,12C,12M,12Yが記録紙16の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
The
吸着ベルト搬送部22により記録紙16を搬送しつつ各ヘッド12K,12C,12M,12Yからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙16上にカラー画像を形成し得る。
A color image can be formed on the
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド12K,12C,12M,12Yを色別に設ける構成によれば、紙送り方向(副走査方向)について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を1回行うだけで(すなわち1回の副走査で)、記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
As described above, according to the configuration in which the full-line heads 12K, 12C, 12M, and 12Y having nozzle rows that cover the entire width of the paper are provided for each color, the
本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。 In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink may be added as necessary. Good. For example, it is possible to add an ink jet head that discharges light ink such as light cyan and light magenta.
図1に示した印字検出部24は、印字部12の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
The
本例の印字検出部24は、少なくとも各ヘッド12K,12C,12M,12Yによるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤(R)の色フィルタが設けられた光電変換素子(画素)がライン状に配列されたRセンサ列と、緑(G)の色フィルタが設けられたGセンサ列と、青(B)の色フィルタが設けられたBセンサ列と、からなる色分解ラインCCDセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が2次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
The
各色のヘッド12K,12C,12M,12Yにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部24により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
A test pattern or practical image printed by the
印字検出部24の後段には後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
A
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。 When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other substances that cause dye molecules to break by pressurizing the paper holes with pressure. There is an effect to.
後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
A heating /
こうして生成されたプリント物は排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であり、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成される。
The printed matter generated in this manner is outputted from the
また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
Although not shown in FIG. 1, the
〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド12K,12C,12M,12Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によってヘッドを示すものとする。
[Head structure]
Next, the structure of the head will be described. Since the structures of the
図3(a) はヘッド50の構造例を示す平面透視図であり、図3(b) はその一部の拡大図である。また、図3(c) はヘッド50の他の構造例を示す平面透視図、図4は1つの液滴吐出素子(1つのノズル51に対応したインク室ユニット)の立体的構成を示す断面図(図3(a) 中の4−4線に沿う断面図)である。
FIG. 3A is a plan perspective view showing an example of the structure of the
記録紙16上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド50におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド50は、図3(a),(b) に示したように、インク滴の吐出口であるノズル51と、各ノズル51に対応する圧力室52等からなる複数のインク室ユニット(液滴吐出素子)53を千鳥でマトリクス状に(2次元的に)配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向(紙送り方向と直交する方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
In order to increase the dot pitch printed on the
記録紙16の送り方向と略直交する方向に記録紙16の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図3(a) の構成に代えて、図3(c) に示すように、複数のノズル51が2次元に配列された短尺のヘッドユニット50’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙16の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
The configuration in which one or more nozzle rows are configured over a length corresponding to the entire width of the
各ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、その平面形状が概略正方形となっており(図3(a),(b) 参照)、対角線上の両隅部にノズル51への流出口と供給インクの流入口(供給口)54が設けられている。
The
図4に示したように、各圧力室52は供給口54を介して共通流路55と連通されている。共通流路55はインク供給源たるインクタンク(図4中不図示、図6中符号60として記載)と連通しており、インクタンク60から供給されるインクは図4の共通流路55を介して各圧力室52に分配供給される。
As shown in FIG. 4, each
圧力室52の天面を構成している加圧板(振動板)56には個別電極57を備えたアクチュエータ58が接合されている。個別電極57に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ58が変形して圧力室52の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル51からインクが吐出される。なお、アクチュエータ58には、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、共通流路55から供給口54を通って新しいインクが圧力室52に供給される。
An
かかる構造を有する多数のインク室ユニット53を図5に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット53を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはd× cosθとなる。
As shown in FIG. 5, a large number of
すなわち、主走査方向については、各ノズル51が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
That is, in the main scanning direction, each
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、(1)全ノズルを同時に駆動する、(2)ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、(3)ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向(用紙の搬送方向と直交する方向)に1ライン又は1個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。 When the nozzles are driven by a full line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire printable width, (1) all the nozzles are driven simultaneously, (2) the nozzles are sequentially moved from one side to the other. (3) The nozzles are divided into blocks, and each block is sequentially driven from one side to the other, etc., and one line or one in the sheet width direction (direction perpendicular to the sheet conveyance direction) Nozzle driving for printing individual strips is defined as main scanning.
特に、図5に示すようなマトリクス状に配置されたノズル51を駆動する場合は、上記(3)のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル51-11 、51-12 、51-13 、51-14 、51-15 、51-16 を1つのブロックとし(他にはノズル51-21 、…、51-26 を1つのブロック、ノズル51-31 、…、51-36 を1つのブロック、…として)、記録紙16の搬送速度に応じてノズル51-11 、51-12 、…、51-16 を順次駆動することで記録紙16の幅方向に1ラインを印字する。
In particular, when driving the
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1ライン又は1個の帯状の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。 On the other hand, repetitively moving the above-described full line head and the paper to repeatedly perform one line or one band-like printing formed by the above-described main scanning is defined as sub-scanning.
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子(圧電素子)に代表されるアクチュエータ58の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。
In implementing the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example. In the present embodiment, a method of ejecting ink droplets by deformation of an
〔インク供給系の構成〕
図6はインクジェット記録装置10におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク60はヘッド50にインクを供給する基タンクであり、図1で説明したインク貯蔵/装填部14に設置される。インクタンク60の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図6のインクタンク60は、先に記載した図1のインク貯蔵/装填部14と等価のものである。
[Configuration of ink supply system]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the
図6に示したように、インクタンク60とヘッド50の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ62が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下(一般的には、20μm程度)とすることが好ましい。図6には示さないが、ヘッド50の近傍又はヘッド50と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
As shown in FIG. 6, a
また、インクジェット記録装置10には、ノズル51の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ64と、ノズル面50Aの清掃手段としてのクリーニングブレード66とが設けられている。これらキャップ64及びクリーニングブレード66を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によってヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。
Further, the
キャップ64は、図示せぬ昇降機構によってヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップ64を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド50に密着させることにより、ノズル面50Aをキャップ64で覆う。
The
クリーニングブレード66は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構によりヘッド50のインク吐出面(ノズル板表面)に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード66をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。
The
印字中又は待機中において、特定のノズルの使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合、その劣化インクを排出すべくキャップ64に向かって予備吐出が行われる。
During printing or standby, when a specific nozzle is used less frequently and the ink viscosity in the vicinity of the nozzle increases, preliminary discharge is performed toward the
また、ヘッド50内のインク(圧力室内)に気泡が混入した場合、ヘッド50にキャップ64を当て、吸引ポンプ67で圧力室内のインク(気泡が混入したインク)を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク68へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッド50への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。
Further, when bubbles are mixed in the ink (pressure chamber) in the
ヘッド50は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ58が動作してもノズル51からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で(アクチュエータ58の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で)、インク受けに向かってアクチュエータ58を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面50Aの清掃手段として設けられているクリーニングブレード66等のワイパーによってノズル板表面の汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル51内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。
If the
また、ノズル51や圧力室52に気泡が混入したり、ノズル51内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。
In addition, if bubbles are mixed into the
すなわち、ノズル51や圧力室52のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル51内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、アクチュエータ58を動作させてもノズル51からインクを吐出できなくなる。このような場合、ヘッド50のノズル面に、圧力室52内のインクをポンプ等で吸い込む吸引手段を当接させて、気泡が混入したインク又は増粘インクを吸引する動作が行われる。
That is, when bubbles are mixed in the ink in the
ただし、上記の吸引動作は、圧力室52内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。
However, since the above suction operation is performed on the entire ink in the
〔制御系の説明〕
次に、インクジェット記録装置10の制御系について説明する。図7はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、画像メモリ74、メディア検出部75、モータドライバ76、ヒータドライバ78、プリント制御部80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84等を備えている。
[Explanation of control system]
Next, the control system of the
通信インターフェース70は、ホストコンピュータ86から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース70にはUSB、IEEE1394、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ86から送出された画像データは通信インターフェース70を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦画像メモリ74に記憶される。画像メモリ74は、通信インターフェース70を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ72を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ74は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
The
システムコントローラ72は、通信インターフェース70、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ72は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ86との間の通信制御、画像メモリ74の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ88やヒータ89を制御する制御信号を生成する。
The
モータドライバ76は、システムコントローラ72からの指示に従ってモータ88を駆動するドライバ(駆動回路)である。ヒータドライバ78は、システムコントローラ72からの指示に従って後乾燥部42その他各部のヒータ89を駆動するドライバである。
The
メディア検出部75は、記録紙16の紙種やサイズ(紙幅)などを検出する手段である。例えば、給紙部のマガジンに付されたバーコード等の情報を読み込む手段、用紙搬送路中の適当な場所に配置されたセンサ(用紙幅検出センサ、用紙の厚みを検出するセンサ、用紙の反射率を検出するセンサなど)が用いられ、これらの適宜の組み合わせも可能である。また、これら自動検出の手段に代えて、若しくはこれと併用して、所定のユーザインターフェースからの入力によって紙種やサイズ等の情報を指定する構成も可能である。
The
メディア検出部75により取得された情報はシステムコントローラ72に通知され、インク吐出制御等に利用される。
Information acquired by the
プリント制御部80は、システムコントローラ72の制御に従い、画像メモリ74内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号(ドットデータ)をヘッドドライバ84に供給する制御部である。プリント制御部80において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ84を介してヘッド50のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
The
プリント制御部80には画像バッファメモリ82が備えられており、プリント制御部80における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ82に一時的に格納される。なお、図7において画像バッファメモリ82はプリント制御部80に付随する態様で示されているが、画像メモリ74と兼用することも可能である。また、プリント制御部80とシステムコントローラ72とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The
ヘッドドライバ84はプリント制御部80から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド50の吐出駆動用アクチュエータ524を駆動する。ヘッドドライバ84にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
The
印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース70を介して外部から入力され、画像メモリ74に蓄えられる。この段階では、例えば、RGBの画像データが画像メモリ74に記憶される。画像メモリ74に蓄えられた画像データは、システムコントローラ72を介してプリント制御部80に送られ、該プリント制御部80において既知のディザ法、誤差拡散法などの手法によりインク色ごとのドットデータに変換される。
Image data to be printed is input from the outside via the
こうして、プリント制御部80で生成されたドットデータに基づき、ヘッド50が駆動制御され、ヘッド50からインクが吐出される。記録紙16の搬送速度に同期してヘッド50からのインク吐出を制御することにより、記録紙16上に画像が形成される。
In this way, the
印字検出部24は、図1で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙16に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつきなど)を検出し、その検出結果をプリント制御部80に提供する。なお、ラインセンサの読み取り開始タイミングは、センサとノズル間の距離及び記録紙16の搬送速度から決定される。
As described with reference to FIG. 1, the
プリント制御部80は、必要に応じて印字検出部24から得られる情報に基づいてヘッド50に対する各種補正を行う。また、プリント制御部80は、印字検出部24を通じて得られた検出情報に基づいてノズル51の吐出/不吐出を判断し、不吐出ノズルが検出された場合には所定の回復動作を実施する制御を行う。
The
次に、上記の如く構成されたインクジェット記録装置10におけるインクの吐出動作について説明する。
Next, an ink ejection operation in the
本例のインクジェット記録装置10は、ノズル51からインク滴を吐出させる際に、1回の吐出駆動でメイン液滴のみを吐出させる駆動と、メイン液滴とともにサテライト液滴をも吐出させる駆動とが可能であり、必要に応じてこれら駆動方法を選択的に切り替えることができる。すなわち、図4で説明したアクチュエータ58に印加する駆動電圧の波形を変えることにより、メイン液滴のみを吐出させたり、メイン液滴とともにサテライト液滴を吐出させたりすることが可能である。また、アクチュエータ58の駆動波形を制御することにより、メイン液滴とサテライト液滴の各液滴の液滴量、飛翔速度、或いは着弾時間差を制御することができる。
In the ink
図8(a)はメイン液滴(1滴)のみを吐出した場合の模式図、同図(b)はメイン液滴とサテライト液滴を含む吐出を行った場合の模式図である。同図(a)に示すように、メイン液滴91のみが吐出され、このメイン液滴91が記録紙16上に着弾すると、着弾ドット径Dm 、ドット高さhm の着弾液滴91Aとなる。このときの着弾ドット径Dm 及びドット高さhm は、当該メイン液滴91の吐出量(液滴量)Vm を反映した値となる。この着弾液滴91Aは時間の経過とともに記録紙16に浸透して定着する。
FIG. 8A is a schematic diagram when only the main droplet (one droplet) is discharged, and FIG. 8B is a schematic diagram when the discharge including the main droplet and the satellite droplet is performed. As shown in FIG. 5A, only the
これに対し、同図(b)に示したように、メイン液滴91’とサテライト液滴92とが吐出され、これらが時間差を持って記録紙16上の略同一位置に着弾すると、記録紙16上で2滴が合体して1つの液滴となり、着弾ドット径Dms、ドット高さhmsの着弾液滴93を得る。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the
なお、ここでは当該メイン液滴91’及びサテライト液滴92を含む吐出時の総吐出量Vm's が図8(a)のメイン液滴91のみを吐出するときの吐出量Vm と略同等であり、かつ、メイン液滴91’の吐出量Vm ’とサテライト液滴92の吐出量Vs が略同等とであるとする。すなわち、Vm's ≒Vm'+Vs 、Vm ≒Vm's 、Vm'≒Vs とする。
Here, the total discharge amount Vm ′s at the time of discharge including the
このような条件の下でサテライト液滴92を含む吐出によって形成される着弾ドット径Dmsは、メイン液滴91のみの場合の着弾ドット径Dm よりも大きくなり(Dm <Dms)、ドット高さhmsはメイン液滴91のみの場合に得られるドット高さhm よりも小さくなる(hm >hms) 。
Under such conditions, the landing dot diameter Dms formed by ejection including the
図8(b)では、2つの液滴の着弾について説明しているが、3滴以上の液滴が着弾する場合についても同様である。サテライト液滴が複数ある場合には、上記議論における「サテライト液滴の吐出量Vs 」は、全サテライト液滴の滴量合計とする。すなわち、各サテライト液滴の吐出量Vsi(i =1,2 …) の総和がVs であるとして(Vs =Vs1+Vs2+… )、上記と同様に取り扱うことができる。 FIG. 8B illustrates the landing of two droplets, but the same applies to the case where three or more droplets land. When there are a plurality of satellite droplets, the “satellite droplet discharge amount Vs” in the above discussion is the total droplet amount of all satellite droplets. That is, if the sum of the discharge amounts Vsi (i = 1, 2,...) Of each satellite droplet is Vs (Vs = Vs1 + Vs2 +...), It can be handled in the same manner as described above.
図8(b)で示した現象を図9によって更に説明する。ノズル51からメイン液滴91’とサテライト液滴92が吐出されると(図9(a))、まずメイン液滴91’が記録紙16上に着弾し(図9(b))、その着弾液滴91’Aの上にサテライト液滴92が着弾する(図9(c))。このとき、先に着弾しているメイン液滴91’による着弾液滴91’Aは、サテライト液滴92の持つ運動エネルギーによって記録紙16上に押しつけられて変形し、記録紙16との接触面積が広がる。この接触面積を広げる方向の液の移動とともに、着弾による衝突によってメイン液滴91’による着弾液滴91’Aとサテライト液滴92とが合体して1つの液滴を形成することにより、ドット径Dmsの着弾液滴93を成す。
The phenomenon shown in FIG. 8B will be further described with reference to FIG. When the
このように、総液滴量が同じであるとしても、図8(a)のように1度で(1滴のみの吐出で)1つのドットを形成するよりも、図8(b)及び図9のように、2回以上に分けて複数の液滴を重ね打ちして1つのドットを形成する方がドット径は広がる。別の言い方をすれば、ドット高さが変わり、浸透時間も変わってくる。 In this way, even if the total droplet amount is the same, it is more difficult to form one dot at a time (by ejecting only one droplet) as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the dot diameter is broadened by dividing one or more droplets into two or more to form one dot. In other words, the dot height changes and so does the penetration time.
結果として、メイン液滴91のみの場合は、着弾ドット径Dm が小さいが、ドット高さhm が高く、浸透時間が長い。その一方、サテライト液滴92を含む場合は、着弾ドット径Dmsは大きいが、ドット高さhmsが低く、浸透時間が短いことになる。ただし、総液滴量が同じなので濃度は略一定である。
As a result, in the case of only the
このことを利用し、高解像度の画像再現が必要な細線などのパターンを印字する場合は、メイン液滴91のみの打滴とする。また、浸透時間を早くしたい場合(例えば、複数色の打滴が必要なパターンを印字する場合)は、サテライト液滴92を含む打滴を行う。
Utilizing this fact, when printing a pattern such as a fine line that requires high-resolution image reproduction, only the
こうすることで、濃度を保ったまま、1ドットのドット径や浸透時間の違う状態を作り出し、印画パターンに適した吐出を行うことが可能となる。 In this way, it is possible to create a state in which the dot diameter of one dot and the permeation time are different while maintaining the density, and to perform ejection suitable for the print pattern.
着弾タイミングを遅らせたサテライト液滴92を1滴目の着弾液滴91’Aに衝突させて接触面積を広げる作用を得るには、先に着弾したメイン液滴91’による着弾液滴91’Aが記録紙16上で相応の体積の液状態であるときにサテライト液滴92を着弾させることが望ましい。具体的には、先着弾に係るメイン液滴91’の浸透が30%終了する前に、つまり記録紙16上にメイン液滴91の吐出量の70%以上が残存している液滴状態のときにサテライト液滴92を着弾させることが好ましい。より好ましくは、メイン液滴91’の浸透が10%終了する前にサテライト液滴92を着弾させる。
In order to obtain an effect of expanding the contact area by causing the
上述の説明では、サテライト液滴92をメイン液滴91’と略同じ液滴量であるとしたが、サテライト液滴92の液滴量がメイン液滴91’と比べて少なくても、飛翔速度を上げることで運動エネルギーが略同一となるように設定してもよい。
In the above description, the
また、上述の説明では、2滴目の液滴を「サテライト液滴」として記載したが、本発明の実施に際して、2滴目の液滴はサテライト液滴に限定されず、高周波数でアクチュエータ58を駆動して短時間内に2滴を吐出させることで、略同一位置に2つの液滴を着弾させる態様も可能である。
In the above description, the second droplet is described as a “satellite droplet”. However, the second droplet is not limited to the satellite droplet when the present invention is implemented, and the
図10に示すように、1滴目の液滴101による着弾ドット径D1 、記録紙16の搬送速度をVとするとき、2滴目の液滴102の着弾時における1滴目の液滴101と2滴目の液滴102の着弾中心間距離δLを1滴目の着弾ドット径D1 の1/2以内とすることが望ましい。
As shown in FIG. 10, when the landing dot diameter D 1 by the
すなわち、次式
[数1] δL/D1 ≦0.5
を満たすように液滴101,102を吐出することが好ましい。この [数1] 式を満たすための吐出周波数f(単位:Hz)は、次式を満たすように設定される。
That is, the following formula
[Equation 1] δL / D 1 ≦ 0.5
It is preferable to discharge the
[数2] f≧1/{D1 /2)/V} (Hz)
例えば、D1 =30μm 、V=400mm/sで計算すると、f=27kHz 以上となる。
[Number 2] f ≧ 1 / {D 1/2) / V} (Hz)
For example, when D 1 = 30 μm and V = 400 mm / s, f = 27 kHz or more.
また、上記説明では、吐出周波数fを用紙の搬送速度Vで設定したが、1滴目の浸透スピード、乾燥スピードで規定してもよい。目安として1滴目が着弾してから浸透完了までの時間をTとすると、吐出周波数fはf≧10/T (Hz) とする。 In the above description, the ejection frequency f is set by the sheet conveyance speed V, but it may be defined by the penetration speed and drying speed of the first drop. As a guide, when T is the time from the first drop landing until the completion of penetration, the discharge frequency f is f ≧ 10 / T (Hz).
参考のために、総液適量が同じで1滴の吐出を行った場合と、2滴に分けて短時間で着弾させた場合の浸透時間とドット径の違いを明らかにした実験結果を図11に示す。 For reference, FIG. 11 shows the experimental results that clarified the difference between the penetration time and the dot diameter when one drop was ejected with the same total liquid amount and when two drops were landed in a short time. Shown in
図11は、総液滴量10ピコリットル(pl) を1滴で吐出した場合と、2滴に分けて吐出した場合(1回の吐出量が5ピコリットルの吐出を2回行った場合)の測定結果を示すものである。 FIG. 11 shows a case where a total droplet volume of 10 picoliters (pl) is discharged as a single drop and a case where two droplets are discharged separately (when a discharge volume of 5 picoliters is discharged twice) The measurement results are shown.
上述の説明では、画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、印画紙に非接触で現像液を塗布する写真画像形成装置等についても本発明の液滴吐出装置を適用できる。また、本発明に係る液滴吐出装置の適用範囲は画像形成装置に限定されず、吐出ヘッドを用いて処理液その他各種の液体を被吐出媒体に向けて噴射する各種の装置(塗装装置、塗布装置など)について本発明を適用することができる。 In the above description, an inkjet recording apparatus has been illustrated as an example of an image forming apparatus, but the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, the droplet discharge device of the present invention can also be applied to a photographic image forming apparatus that applies a developing solution to a photographic paper in a non-contact manner. In addition, the application range of the droplet discharge device according to the present invention is not limited to the image forming apparatus, and various devices (coating device, coating device) that eject processing liquid and other various liquids toward the discharge medium using the discharge head. The present invention can be applied to devices and the like.
10…インクジェット記録装置、12…印字部、12K,12C,12M,12Y…ヘッド、14…インク貯蔵/装填部、16…記録紙、18…供給部、22…吸着ベルト搬送部、50…ヘッド、51…ノズル、58…アクチュエータ、72…システムコントローラ、80…プリント制御部、84…ヘッドドライバ、91,91’…メイン液滴、91A,91’A…着弾液滴、92…サテライト液滴、93…着弾液滴
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、
前記圧力発生手段を制御して同じノズルから第1の液滴及び第2の液滴を吐出させ、被吐出媒体上に先に着弾した前記第1の液滴による着弾液滴の上に前記第2の液滴を衝突させることで当該第2の液滴の運動エネルギーによって前記着弾液滴の前記被吐出媒体に対する接触面積を広げ、該衝突により合体した液滴の前記被吐出媒体との接触面積を同液滴量の単一液滴吐出により形成される着弾液滴の前記被吐出媒体との接触面積よりも大きくする吐出制御を行う吐出制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 A nozzle for discharging droplets;
Pressure generating means for generating pressure for discharging droplets from the nozzle;
The first and second droplets are ejected from the same nozzle by controlling the pressure generating means, and the first droplet is landed on the ejected medium and the first droplet is landed on the first droplet. The contact area of the landing droplet with respect to the medium to be ejected is expanded by colliding two liquid droplets by the kinetic energy of the second liquid droplet, and the contact area of the droplet combined by the collision with the medium to be ejected Discharge control means for performing discharge control to make the landing droplet formed by single droplet discharge of the same droplet amount larger than the contact area with the target medium;
A droplet discharge apparatus comprising:
前記吐出ヘッド及び前記被吐出媒体のうち少なくとも一方を前記吐出ヘッドの長手方向と略直交する方向に搬送して前記吐出ヘッドと前記被吐出媒体を一定の方向に相対移動させる搬送手段と、を備え、
前記一定の方向の相対移動とともに前記吐出ヘッドのノズル列から液吐出を行うことで前記被吐出媒体上にドット群を形成していくことを特徴とする請求項1記載の液滴吐出装置。 A full-line type ejection head having a nozzle row in which a plurality of the nozzles are arranged over a length corresponding to the entire width of the ejection medium;
Transporting means for transporting at least one of the ejection head and the medium to be ejected in a direction substantially orthogonal to a longitudinal direction of the ejection head and relatively moving the ejection head and the medium to be ejected in a certain direction; ,
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein a dot group is formed on the medium to be ejected by performing liquid ejection from a nozzle row of the ejection head along with the relative movement in the certain direction.
The first droplet and the second droplet are ejected from the same nozzle, and the second droplet is caused to collide with the landing droplet by the first droplet that has landed first on the medium to be ejected. Due to the kinetic energy of the second droplet, the contact area of the landing droplet with respect to the medium to be ejected is expanded, and the contact area of the droplet combined by the collision with the medium to be ejected is a single liquid having the same droplet amount. A droplet discharge method, wherein a landing area of a landing droplet formed by droplet discharge is larger than a contact area with the medium to be discharged.
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JP2007268791A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Brother Ind Ltd | Inkjet head |
US8500229B2 (en) | 2008-03-25 | 2013-08-06 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet printer |
JP2018065287A (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 富士ゼロックス株式会社 | Droplet discharge device, image formation apparatus and program |
-
2004
- 2004-03-23 JP JP2004085272A patent/JP2005271298A/en active Pending
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