JP2006187932A - Head data transfer device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明はヘッドデータ転送装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a head data transfer apparatus and an image forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ/ファックス/複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液(例えばインク)の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド(印字ヘッド)をキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体(以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。)の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成(記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。)するシリアル型画像形成装置、或いは、ライン型の記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置がある。 As various image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copying machines, plotters, printer / fax / copier multifunction machines, etc., recording heads (printing heads) constituted by droplet discharging heads that discharge recording liquid (for example, ink) droplets are used. ) Is mounted on a carriage, and the carriage is a recording medium (hereinafter referred to as “paper”, but the material is not limited to paper, and is also referred to as recording medium, recording paper, transfer material, etc.). In addition to serial scanning in a direction orthogonal to the conveyance direction, the recording medium is intermittently conveyed according to the recording width, and an image is formed on the recording medium by repeating conveyance and recording (recording, printing, Printing and printing are also used synonymously.) There is a serial type image forming apparatus or a line type image forming apparatus equipped with a line type recording head.
このような記録ヘッドを搭載した画像形成装置において、記録ヘッドに備えられたアクチュエータ手段(例えば圧電型ヘッドでは圧電素子、サーマル型ヘッドでは発熱抵抗体、静電型ヘッドでは対向する電極)を駆動するためのデータを制御部側から記録ヘッド側のドライバに転送するためのヘッドデータ転送装置としては、一般的にシリアルデータ転送が用いられている。 In an image forming apparatus equipped with such a recording head, actuator means (for example, a piezoelectric element in a piezoelectric head, a heating resistor in a thermal head, and an opposing electrode in an electrostatic head) provided in the recording head are driven. In general, serial data transfer is used as a head data transfer device for transferring data to the driver on the print head side from the control unit side.
このようなシリアル転送を行なうヘッドデータ転送装置の構成について図14ないし図16を参照して簡単に説明する。
ここでは、キャリッジ500上に、第1ヘッドから第4ヘッドまで4個の印字ヘッドを備え、各印字ヘッドに複数のノズルを列状に配置した2つのノズル列A、Bを備えた構成として、第1ヘッド〜第4ヘッドの各A、B列のノズル列を印字ヘッド501〜508とし、これら8個の各印字ヘッド501〜508に対応するアクチュエータ手段(液滴を吐出させる圧力を発生させる手段)を駆動するためのドライバIC511〜518を搭載している。
The configuration of a head data transfer apparatus that performs such serial transfer will be briefly described with reference to FIGS.
Here, on the
そして、制御部側には印字ヘッドデータ転送装置520を備え、この印字ヘッドデータ転送装置520とキャリッジ500側のドライバIC511〜518とはFPCケーブル530を介して接続している。
A print head
ここで、印字ヘッドデータ転送装置520は、図15にも示すように、ドライバIC511〜518のそれぞれに対して転送クロックS510を出力するとともに、各印字ヘッド501〜508を駆動するためにシリアルデータS511〜S518をドライバIC511〜518に対して各々出力する。
Here, as shown in FIG. 15, the print head
そして、ドライバIC511〜518は、図16(図15の期間T5の拡大説明図)にも示すように、転送クロックS510の立ち上がりエッヂ(同図中に矢印を付加したエッヂ)でシリアルデータS511〜S518を取り込み、印字ヘッド501〜508へ送出する。また、シリアルデータS511〜S518は、図16に示すように、それぞれのノズルチャネル順に(ヘッド1/ノズル列A/ノズルch1、ヘッド1/ノズル列A/ノズルch2、……というように)データが出力されていくものとする。
As shown in FIG. 16 (enlarged explanatory diagram of the period T5 in FIG. 15), the
なお、「ノズルチャンネル」とは1つのノズル列がm個のノズルで形成されるものとした場合、第1ノズルから第mノズルの各ノズルをそれぞれ意味する。また、図13の「ヘッド1」は第1ヘッド、「ノズル列A」はA列のノズル列、「ノズルch1」は第1ノズルチャンネルを意味する(他も同様である。)。
Note that “nozzle channel” means each nozzle from the first nozzle to the m-th nozzle when one nozzle row is formed by m nozzles. Further, “
このようなシリアル転送の構成にあっては、データ転送に必要なFPCケーブル上の総信号線数は9本で、転送クロック周波数が8MHzの場合、全ヘッド及び全ノズルに対する転送レートは64Mbpsとなる。 In such a serial transfer configuration, when the total number of signal lines on the FPC cable necessary for data transfer is nine and the transfer clock frequency is 8 MHz, the transfer rate for all heads and all nozzles is 64 Mbps. .
従来、このようなシリアル転送を効率的に行なうために、例えば以下のような画像形成装置やヘッド駆動装置、シリアルデータ転送装置などが知られている。すなわち、特許文献1に記載されているように、画像データの転送周波数高くせずに、画像データの転送時間を短くするため、複数の記録素子を備え、クロック信号に従ってシリアルに入力されたデータに従って各記録素子を駆動して記録を行う記録ヘッドであって、データがクロック信号の各周期に複数ずつ入力されるとき、クロック信号から該信号の複数分の1の周期を有するタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、各周期において入力された複数のデータそれぞれを、タイミング信号に従って入力するシフトレジスタと、シフトレジスタからパラレルにデータを出力させるデータ出力手段とを備えたものある。
特許文献2に記載されているように、電源電圧を低電圧化した場合においてもデータ転送の高速化に対応するため、複数の記録素子と該記録素子を駆動するための駆動回路とが同一の素子基体上に設けられた記録ヘッドであって、駆動回路は、入力された第1のクロック信号の2倍の周波数の第2のクロック信号を生成する2逓倍クロック生成回路と、入力されたシリアルデータを、第2のクロック信号のいずれか一方のエッジに同期して順次格納するシフトレジスタとを備えているものがある。
特許文献3に記載されているように、同じく、電源電圧を低電圧化した場合においてもデータ転送の高速化に対応するため、複数の記録素子と該記録素子を駆動するための駆動回路とが同一の素子基体上に設けられた記録ヘッドであって、入力されたクロック信号の2倍の周波数の第1の信号と、該第1の信号を遅延させた第2の信号とを生成するクロック生成回路と、シリアルで入力されるデータ信号の状態に応じて、第1及び第2の信号のいずれかを選択する選択回路と、選択回路によって選択された信号に従って、データ信号で入力されるデータを順次格納するシフトレジスタとを備えているものがある。
特許文献4に記載されているように、複数の印字ヘッドを駆動させる信号を伝達する信号線を共用して信号線の数を減らすため、各印字ヘッド毎に設けられ、印字データであるシリアルデータ信号を伝達するシリアルデータ信号線と当該シリアルデータ信号の転送クロックの信号を伝達する転送クロック信号線とが配線された駆動回路を備え、当該各駆動回路では、シリアデータ信号線が共用され、各転送クロック信号線の転送クロック信号に基づいて、シリアルデータ信号線のシリアルデータ信号が各駆動回路にそれぞれ伝達されるようにしたものがある。
特許文献5に記載されているように、記録ヘッド部の構造の簡略化及び記録ヘッドへの信号線数を少なくするため、複数色に対応し、それぞれの記録色に対して複数の記録素子群を備える記録ヘッドを搭載した記録部を備え、全記録素子の数より少ない数の記録データを記憶保持する記憶保持手段と、記録すべきデータを記憶保持手段にシリアル転送する転送手段と、記憶保持手段に記憶保持されたデータを複数ブロックに分割し、分割された各ブロック内のデータを時分割に選択し、記録素子群に対応させて駆動する駆動手段とを備えるものがある。
特許文献6に記載されているように、データ転送をシリアルに行うことで使用する信号線を1本にし、また、ダミーデータを付加して転送する必要がなくデータ転送時間を短縮するため、1画素当たり最大nビット階調の1ビットシリアル印字データを受信し、この受信した印字データに従ってヘッドを駆動する駆動波形を決定するようにし、受信した1ビットシリアル印字データをシフトするシリアル入力シフトレジスタ手段と、受信すべき階調のビット数m(但し、1≦m≦n)に従ってシフトレジスタ手段のシフト経路を変更する手段とを設けたものがある。
特許文献7に記載されているように、サーマルヘッド駆動用集積回路のデータ転送速度の低下を防止、ボンディングパッドの削減と消費電流の削減を行なうため、データ信号に応じて発熱抵抗体の通電を制御するサーマルヘッド駆動用集積回路であって、シリアルに供給されるデータ信号を順次転送して格納するシフトレジスタを少なくとも前後二段直列に配するとともに、格納されたデータ信号を一括に読み出して複数の発熱抵抗体を駆動するドライバを備え、前段のシフトレジスタに対するデータ信号の入力端子及び出力端子と、後段のシフトレジスタに対するデータ信号の入力端子及び出力端子と、前段のシフトレジスタの出力端子と後段のシフトレジスタの入力端子との間に介在するスイッチ手段とを有し、該スイッチ手段は前後二段直列に配されたシフトレジスタの接続と分離を選択可能であるようにしたものがある。
特許文献8に記載されているように、キャリッジのような可動物体と制御部のような固定物体間を接続する信号線の線数を極力少なくして装置の小型化とコスト低減を図るために、複数のインクジェットヘッドとインクカートリッジを搭載したキャリッジを走査して記録用紙に印刷するプリンタ装置において、可動するキャリッジに搭載されたインクジェットヘッドとインクカートリッジの各種情報をシリアルデータ転送により本体に固定された制御部に伝達するようにしたものがある。
しかしながら、いずれにしても従来のシリアルデータ転送の構成にあっては、1本の転送クロック信号によって各ヘッド又は各ノズル列に対するシリアルデータを転送を行なうために、ヘッド数或いはノズル列数が増加することによってデータ信号線数も増加することになり、データ転送装置やヘッドの小型化、低コスト化が困難となるという課題がある。 However, in any case, in the conventional serial data transfer configuration, the number of heads or nozzle rows increases because serial data is transferred to each head or each nozzle row by one transfer clock signal. As a result, the number of data signal lines also increases, which makes it difficult to reduce the size and cost of the data transfer device and the head.
また、印字高速化要求に対応するためにデータ転送レートを上げるには、転送クロックの周波数を上げなければならず、転送クロックの高周波数化による信号の安定性の低下や電磁干渉(EMI)などの環境負荷の増大が生じるおそれがあるという課題がある。 Also, in order to increase the data transfer rate in order to meet the demand for higher printing speeds, the transfer clock frequency must be increased, resulting in lower signal stability and electromagnetic interference (EMI) due to higher transfer clock frequencies. There is a problem in that there is a risk of an increase in environmental load.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で信号線数の増加を押え、或いは高転送レート化を図ったヘッドデータ転送装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a head data transfer device that suppresses an increase in the number of signal lines with a simple configuration or achieves a high transfer rate, and an image forming apparatus including the head data transfer device. For the purpose.
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッドデータ転送装置は、複数のノズル列又はヘッドで構成される記録ヘッドに対してこの記録ヘッドを駆動するためのデータを転送するヘッドデータ転送装置において、位相の異なる複数の転送クロックを用いて、1転送サイクル中に記録ヘッドを駆動するための複数のデータを転送する手段を備えている構成とした。 In order to solve the above problems, a head data transfer device according to the present invention is a head data transfer device that transfers data for driving the print head to a print head composed of a plurality of nozzle rows or heads. The apparatus includes a means for transferring a plurality of data for driving the recording head during one transfer cycle by using a plurality of transfer clocks having different phases.
ここで、複数の転送クロックは位相を反転した2つの転送クロックであることが好ましい。また、複数のデータは同一のヘッドに設けられた複数の異なるノズル列に対するデータであることが、あるいは、複数のデータは同一のヘッドに設けられた同じノズル列の異なるチャンネルに対するデータであることが好ましい。 Here, the plurality of transfer clocks are preferably two transfer clocks having inverted phases. Further, the plurality of data may be data for a plurality of different nozzle rows provided in the same head, or the plurality of data may be data for different channels of the same nozzle row provided in the same head. preferable.
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るいずれかのデータ転送装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to the present invention includes any one of the data transfer apparatuses according to the present invention.
本発明に係るデータ転送装置及び画像形成装置によれば、位相の異なる複数の転送クロックを用いて、1転送サイクル中に記録ヘッドを駆動するための複数のデータを転送する手段を備えているので、信号線数の増加を抑制して装置の小型化、低コスト化を図れ、あるいは、同じ周波数の転送クロックでの高転送レート化を図ることができる。 The data transfer apparatus and image forming apparatus according to the present invention include means for transferring a plurality of data for driving the recording head during one transfer cycle using a plurality of transfer clocks having different phases. Therefore, the increase in the number of signal lines can be suppressed to reduce the size and cost of the apparatus, or the transfer rate can be increased with the transfer clock having the same frequency.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。先ず、本発明に係る画像形成装置の機構部の一例について図1及び図3を参照して説明する。図1は同機構部の全体構成を説明する側面説明図、図2は同機構部の平面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of a mechanism part of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory side view for explaining the overall structure of the mechanism section, and FIG. 2 is a plan explanatory view of the mechanism section.
この画像形成装置は、フレーム1を構成する左右の側板1A、1Bに横架したガイド部材であるガイドロッド2とステー3とでキャリッジ4を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ5によって駆動プーリ6Aと従動プーリ6B間に架け渡したタイミングベルト7を介して図2で矢示方向(主走査方向)に移動走査する。
In this image forming apparatus, a carriage 4 is slidably held in a main scanning direction by a
このキャリッジ4には、例えばイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個の液滴吐出ヘッド11k、11c、11m、11yからなる記録ヘッド11を複数のインク吐出口(ノズル)を形成したノズル面11aのノズル列を主走査方向と直交する方向(副走査方向)に配列し、インク吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する1又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
The carriage 4 includes, for example, four droplet ejection heads 11k, 11c, 11m, and 11y that eject ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The
ここでは、記録ヘッド11は上述したように各色の液滴を吐出する別個の4個のヘッド11k、11c、11m、11yで構成し、各ヘッド11k、11c、11m、11yには図3に示すようにそれぞれ液滴を吐出する複数のノズルnを並べて配置してなるノズル列を2列(各ノズル列をノズル列NA、NBとする。)有する構成としている。これに限らず、図4に示すように、1つの記録ヘッド11に、各色の液滴を吐出するそれぞれ2列のノズル列11kA、11kB、11cA、11cB、11mA、11mB、11yA、11yBを配置した構成することもできるし、ブラックインクを吐出する1又は複数のノズル列を有するヘッドと、カラーインクを吐出する各色で1又は複数のノズル列を有するヘッドとで構成することもできる。
Here, as described above, the
記録ヘッド11を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
As an inkjet head constituting the
この記録ヘッド11にはドライバICを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス(フレキシブルプリントケーブル:FPCケーブル)12を介して接続している。
A driver IC is mounted on the
また、キャリッジ4には、記録ヘッド11に各色のインクを供給するための各色のサブタンク15を搭載している。この各色のサブタンク15には各色のインク供給チューブ16を介して、カートリッジ装填部9に装着された各色のインクカートリッジ10から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填9にはインクカートリッジ10内のインクを送液するための供給ポンプユニット17が設けられ、また、インク供給チューブ16は這い回しの途中でフレーム1を構成する後板1Cに係止部材18にて保持されている。
In addition, the carriage 4 is equipped with a
一方、給紙トレイ20の用紙積載部(圧板)21上に積載した用紙22を給紙するための給紙部として、用紙積載部21から用紙22を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)23及び給紙コロ23に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド24を備え、この分離パッド24は給紙コロ23側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feed unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙22を記録ヘッド11の下方側に送り込むために、用紙22を案内するガイド部材25と、カウンタローラ26と、搬送ガイド部材27と、先端加圧コロ29を有する押さえ部材28とを備えるとともに、給送された用紙22を静電吸着して記録ヘッド11に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト31を備えている。
In order to feed the
この搬送ベルト31は、無端状ベルトであり、搬送ローラ32とテンションローラ33との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成し、周回移動しながら帯電ローラ34によって帯電(電荷付与)される。
The
この搬送ベルト31としては、1層構造のベルトでも良く、又は複層(2層以上の)構造のベルトでもよい。1層構造の搬送ベルト31の場合には、用紙32や帯電ロー34に接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルト31の場合には、用紙22や帯電ローラ34に接触する側は絶縁層で形成し、用紙22や帯電ローラ34と接触しない側は導電層で形成することが好ましい。
The
1層構造の搬送ベルト31を形成する絶縁材料や複層構造の搬送ベルト31の絶縁層を形成する絶縁材料としては、例えばPET、PEI、PVDF、PC、ETFE、PTFEなどの樹脂又はエラストマーで導電制御材を含まない材料であることが好ましく、体積抵抗率は1012Ωcm以上、好ましくは1015Ωcmなるように形成する。また、複層構造の搬送ベルト31の導電層を形成する材料としては、上記樹脂やエラストマーにカーボンを含有させて体積抵抗率が105〜107Ωcmとなるように形成することが好ましい。
As an insulating material for forming the
帯電ローラ34は、搬送ベルト31の表層をなす絶縁層(複層構造のベルトの場合)に接触し、搬送ベルト31の回動に従動して回転するように配置され、軸の両端に加圧力をかけている。この帯電ローラ34は、体積抵抗率が106〜109Ω/□の導電性部材で形成している。この帯電ローラ34には、後述するように、ACバイアス供給部(高圧電源)から例えば2kVの正負極のACバイアス(高電圧)が印加される。このACバイアスは、正弦波や三角波でもよいが、方形波の方がより好ましい。
The charging
また、搬送ベルト31の裏側には、記録ヘッド11による印写領域に対応してガイド部材35を配置している。このガイド部材35は、上面が搬送ベルト31を支持する2つのローラ(搬送ローラ32とテンションローラ33)の接線よりも記録ヘッド11側に突出させることで搬送ベルト31の高精度な平面性を維持するようにしている。
In addition, a
この搬送ベルト31は、副走査モータ36によって駆動ベルト37及びタイミングローラ38を介して搬送ローラ32が回転駆動されることによって図2のベルト搬送方向に周回移動する。なお、図示しないが、搬送ローラ32の軸には、スリットを形成したエンコーダホイールを取り付け、このエンコーダホイールのスリットを検知する透過型フォトセンサを設けて、これらのエンコーダホイール及びフォトセンサによってホイールエンコーダを構成している。
The
さらに、記録ヘッド11で記録された用紙22を排紙トレイ40に排紙するための排紙部として、搬送ベルト31から用紙22を分離するための分離爪41と、排紙ローラ42及び排紙コロ43とを備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体1の背面部には両面ユニット51が着脱自在に装着されている。この両面ユニット51は搬送ベルト31の逆方向回転で戻される用紙22を取り込んで反転させて再度カウンタローラ26と搬送ベルト31との間に給紙する。また、この両面ユニット51の上面は手差しトレイ52としている。
A
さらに、キャリッジ4の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド11のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構61を配置している。この維持回復機構61には、記録ヘッド11の各ノズル面11aをキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)62a〜62d(区別しないときは「キャップ62」という。)と、ノズル面11aをワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード63と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け64などを備えている。ここでは、キャップ62aを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ62b〜62dは保湿用キャップとしている。
Further, a maintenance /
また、キャリッジ4の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け68を配置し、この空吐出受け68には記録ヘッド11のノズル列方向に沿った開口69などを備えている。
Further, in the non-printing area on the other side of the scanning direction of the carriage 4, there is an empty space for receiving a liquid droplet when performing an empty discharge for discharging a liquid droplet that does not contribute to recording in order to discharge the recording liquid thickened during recording or the like. A
また、図1に示すように、キャリッジ4には用紙22の有無を検知するための媒体検知手段である赤外線センサ(センサの種類は、赤外線センサに限定するものではない。)からなる濃度センサ71を設けている。また、この濃度センサ71はキャリッジ4がホーム位置にあるときに記録領域(画像形成領域)側(搬送ベルト31側)に位置する側で、記録ヘッド11よりも用紙搬送方向上流側に設けている。
Further, as shown in FIG. 1, a
さらに、キャリッジ4の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール72を主走査方向に沿って設け、キャリッジ4の前面側にはエンコーダスケール72のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ73を設け、これらによって、キャリッジ4の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダ74を構成している。
Further, an
次に、この画像形成装置における記録ヘッドを構成する液滴吐出ヘッドの一例について図5及び図6を参照して説明する。なお、図5は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図6は同ヘッドの液室短手方向(ノズルの並び方向)の断面説明図である。 Next, an example of a droplet discharge head constituting the recording head in this image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 5 is a cross-sectional explanatory view along the longitudinal direction of the liquid chamber of the head, and FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of the head along the lateral direction of the liquid chamber (nozzle arrangement direction).
この液滴吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板101と、この流路板101の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板102と、流路板101の上面に接合したノズル板103とを接合して積層し、これらによって液滴(インク滴)を吐出するノズル104が連通する流路であるノズル連通路105及び液室106、液室106にインクを供給するための共通液室108に連通するインク供給口109などを形成している。
The droplet discharge head includes a
また、振動板102を変形させて液室106内のインクを加圧するための圧力発生手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての2列(図6では1列のみ図示)の積層型圧電素子121と、この圧電素子121を接合固定するベース基板122とを備えている。なお、圧電素子121の間には支柱部123を設けている。この支柱部123は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子121と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
In addition, two rows (only one row is shown in FIG. 6) of stacked piezoelectric elements as electromechanical conversion elements that are pressure generating means (actuator means) for pressurizing ink in the
また、圧電素子121には図示しない駆動回路(駆動IC)を搭載したFPCケーブル12を接続している。
Further, an
そして、振動板102の周縁部をフレーム部材130に接合し、このフレーム部材130には、圧電素子121及びベース基板122などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部131及び共通液室108となる凹部、この共通液室108に外部からインクを供給するためのインク供給穴132を形成している。このフレーム部材130は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
The peripheral edge of the
ここで、流路板101は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路105、液室106となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
Here, the
振動板102は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法(電鋳法)で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板102に圧電素子121及び支柱部123を接着剤接合し、更にフレーム部材130を接着剤接合している。
The
ノズル板103は各液室106に対応して直径10〜30μmのノズル104を形成し、流路板101に接着剤接合している。このノズル板103は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズル板103の表面が前述したノズル面34aとなる。
The
圧電素子121は、圧電材料151と内部電極152とを交互に積層した積層型圧電素子(ここではPZT)である。この圧電素子121の交互に異なる端面に引き出された各内部電極152には個別電極153及び共通電極154が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子121の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室106内インクを加圧する構成としているが、圧電素子121の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室106内インクを加圧する構成とすることもできる。また、1つの基板122に1列の圧電素子121が設けられる構造とすることもできる。
The
このように構成した液滴吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子121に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子121が収縮し、振動板102が下降して液室106の容積が膨張することで、液室106内にインクが流入し、その後圧電素子121に印加する電圧を上げて圧電素子121を積層方向に伸長させ、振動板102をノズル104方向に変形させて液室106の容積/体積を収縮させることにより、液室106内の記録液が加圧され、ノズル104から記録液の滴が吐出(噴射)される。
In the droplet discharge head configured as described above, for example, by lowering the voltage applied to the
そして、圧電素子121に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板102が初期位置に復元し、液室106が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室108から液室106内に記録液が充填される。そこで、ノズル104のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above example (pulling-pushing), and it is also possible to perform striking or pushing depending on the direction to which the driving waveform is given.
以上のように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙22が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙22はガイド25で案内され、搬送ベルト31とカウンタローラ26との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド27で案内されて先端加圧コロ29で搬送ベルト31に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In the image forming apparatus configured as described above, the
このとき、後述するACバイアス供給部から帯電ローラ34に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト31が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト31上に用紙32が給送されると、用紙22が搬送ベルト31に静電力で吸着され、搬送ベルト31の周回移動によって用紙22が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately and repeatedly applied to the charging
そこで、キャリッジ4を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド11を駆動することにより、停止している用紙22にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙22を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙22の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙22を排紙トレイ40に排紙する。
Therefore, by driving the
また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト31を逆回転させることで、記録済みの用紙32を両面給紙ユニット51内に送り込み、用紙22を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ26と搬送ベルト31との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル31で搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ40に排紙する。
In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図7のブロック図を参照して説明する。
この制御部200は、この装置全体の制御を司るCPU211と、CPU211が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM202と、画像データ等を一時格納するRAM203と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ204と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC205とを備えている。
Next, an outline of the control unit of the image forming apparatus will be described with reference to the block diagram of FIG.
In the
また、この制御部200は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F206と、記録ヘッド11を駆動制御するための本発明に係るヘッドデータ転送装置を含むヘッド駆動制御部207、キャリッジ4側に設けた記録ヘッド11を駆動するためのヘッドドライバ(ドライバIC)208と、主走査モータ5を駆動するための主走査モータ駆動部210と、副走査モータ36を駆動するための副走査モータ駆動部211と、帯電ローラ34にACバイアスを供給するACバイアス供給部212と、リニアエンコーダ74、ホイールエンコーダ236からの検出パルス、環境温度を検出する温度センサ215からの検出信号、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するためのI/O213などを備えている。また、この制御部200には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル214が接続されている。
The
ここで、制御部200は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してI/F206で受信する。
Here, the
そして、制御部200のCPU201は、I/F206に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC205にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ない、この画像データをヘッド駆動制御部207からヘッドドライバ208に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばROM202にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。
Then, the
ヘッド駆動制御部207は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、転送クロックをヘッドドライバ208に出力する以外にも、ROM202に格納されてCPU201で読み出される駆動パルスのパターンデータをD/A変換するD/A変換器及び増幅器等で構成される駆動波形生成部を含み、1の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ208に対して出力する。
The head
ヘッドドライバ208は、シリアルに入力される記録ヘッド11の1行分に相当する画像データに基づいてヘッド駆動制御207から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド11のアクチュエータ手段(前述したヘッド構成では圧電素子121)に対して印加することでヘッド11を駆動する。なお、このヘッドドライバ208は、例えば、転送クロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)と、このレベルシフタでオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ手段)等を含み、アナログスイッチアレイのオン/オフを制御することでヘッド駆動制御部107からの駆動波形に含まれる所要の駆動パルスを選択的に記録ヘッド11のアクチュエータ手段に印加する。
The
主走査モータ駆動部210は、CPU201側から与えられる目標値とリニアエンコーダ74からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して主走査モータ5を駆動する。
The main scanning
同様に、副走査モータ駆動制御部211は、CPU101側から与えられる目標値とホイールエンコーダ136からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して副走査モータ36を駆動する。
Similarly, the sub-scanning motor
そこで、この画像形成装置におけるヘッド駆動制御部207からヘッドドライバ208に対するデータ転送に関与するヘッドデータ転送装置の第1実施形態について図8ないし図10を参照して説明する。なお、図8はデータ転送に関与する部分のブロック説明図、図9はデータ転送のタイミングチャート、図10は図9の期間T1の詳細を説明する説明図である。
Therefore, a first embodiment of a head data transfer apparatus related to data transfer from the head
ここでは、前述したヘッド11k、11c、11m、11yの各ノズル列NA、NB毎に、印字ヘッド301〜308と表記している。つまり、印字ヘッド(第1ヘッドA列)301はヘッド11kのノズル列NA、印字ヘッド(第1ヘッドB列)301はヘッド11kのノズル列NB、印字ヘッド(第2ヘッドA列)303はヘッド11cのノズル列NA、印字ヘッド(第2ヘッドB列)304はヘッド11cのノズル列NB、印字ヘッド(第3ヘッドA列)305はヘッド11mのノズル列NA、印字ヘッド(第3ヘッドB列)306はヘッド11mのノズル列NB、印字ヘッド(第4ヘッドA列)307はヘッド11yのノズル列NA、印字ヘッド(第4ヘッドB列)308はヘッド11yのノズル列NBをそれぞれ意味する。
Here, the print heads 301 to 308 are described for each of the nozzle arrays NA and NB of the
そして、ヘッド駆動制御207のうちの記録ヘッド11に対するデータ転送を司る印字ヘッドデータ転送装置300からは、FPCケーブル12を介して、記録ヘッド11に搭載される各印字ヘッド301〜308に対応するそれぞれのヘッドドライバ208を構成するドライバIC311〜318に対し、2つの転送クロックS10、S20及びシリアルデータS21〜S24を転送する。
From the print head
ここで、転送クロックS10は同じ異なるヘッドのノズル列Aに対応するドライバICに入力している。つまり、転送クロックS10は印字ヘッド301、303、305、307に対応するドライバIC311、313、315、317に入力する。また、転送クロックS20は転送クロックS10を反転したものである。この転送クロックS20は、同じ異なるヘッドのノズル列Bに対応するドライバICに入力している。つまり、転送クロックS20は印字ヘッド302、304、306、308に対応するドライバIC312、314、316、318に入力する。
Here, the transfer clock S10 is input to the driver IC corresponding to the nozzle row A of the same different head. That is, the transfer clock S10 is input to the
また、シリアルデータS21〜S24は、図10に示すように、同じヘッドの各ノズル列のデータを1チャンネル毎に交互に含むデータである。例えば、シリアルデータS21は、印字ヘッド301の第1ノズル(ヘッド1/ノズル列A/ch1)に対するデータ、印字ヘッド302の第1ノズル(ヘッド2/ノズル列B/ch1)に対するデータ、印字ヘッド301の第2ノズル(ヘッド1/ノズル列A/ch2)に対するデータ……というように転送される。他のシリアルデータS22〜S24についても同様である。
Further, as shown in FIG. 10, the serial data S21 to S24 are data that alternately include data of each nozzle row of the same head for each channel. For example, the serial data S21 includes data for the first nozzle (
このように構成したので、図10に示すように、ドライバIC301、313、315、317は、転送クロックS10の立ち上がりエッヂ(矢印を付したエッヂ)でシリアルデータS21〜S24のノズル列Aに対するデータを取り込み、ドライバIC302、314、316、318は、転送クロックS20の立ち上がりエッヂで対応するヘッドのノズル列Bのデータを取り込む。
With this configuration, as shown in FIG. 10, the
このとき、データ転送に必要なFPCケーブル12上の総信号線数は6本であり、前述した図14ないし図16で説明した従来のヘッドデータ転送装置と比較して、データ転送に必要な信号線数が大幅に削減される。
At this time, the total number of signal lines on the
このように、位相の異なる複数の転送クロックを用いて、1転送サイクル中に記録ヘッドを駆動するための複数のデータを転送する手段を備えることにより、複数のデータを同一のヘッドに設けられた複数の異なるノズル列に対するデータとすることによって、信号線数を低減することができるようになり、装置やヘッドの小型化、低コスト化を図れる。しかも、転送クロックの立ち上がりエッヂに対しデータを取り込むというデータ取り込み手法には何ら変更がないので、ドライバICの特別な回路変更が不要であり、回路変更によるコスト増加を抑えることができる。 As described above, by using a plurality of transfer clocks having different phases, a means for transferring a plurality of data for driving the recording head during one transfer cycle is provided, so that a plurality of data is provided in the same head. By using data for a plurality of different nozzle arrays, the number of signal lines can be reduced, and the size and cost of the apparatus and head can be reduced. In addition, since there is no change in the data capture method of capturing data at the rising edge of the transfer clock, no special circuit change of the driver IC is required, and an increase in cost due to the circuit change can be suppressed.
この場合、位相の異なる複数の転送クロックは、1つの転送クロックとこれを反転した転送クロックとすることによって、簡単な構成で位相の異なる複数の転送クロックを生成することができる。 In this case, a plurality of transfer clocks having different phases can be generated with a simple configuration by using one transfer clock and a transfer clock obtained by inverting the transfer clocks.
次に、ヘッドデータ転送装置の第2実施形態について図11ないし図13を参照して説明する。なお、図11はデータ転送に関与する部分のブロック説明図、図12はデータ転送のタイミングチャート、図13は図12の期間T2の詳細を説明する説明図である。 Next, a second embodiment of the head data transfer apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a block diagram for explaining a portion related to data transfer, FIG. 12 is a timing chart for data transfer, and FIG. 13 is a diagram for explaining details of a period T2 in FIG.
この実施形態では、ヘッド駆動制御207のうちの記録ヘッド11に対するデータ転送を司る印字ヘッドデータ転送装置400からは、FPCケーブル12を介して、記録ヘッド11に搭載される各印字ヘッド301〜308に対応するそれぞれのヘッドドライバ208を構成するドライバIC411〜418に対し、2つの転送クロックS10、S20及びシリアルデータS31〜S38を転送する。
In this embodiment, the print head
ここで、転送クロックS10及び転送クロックS20は、それぞれ印字ヘッド301〜308に対応するドライバIC411〜418に入力する。
Here, the transfer clock S10 and the transfer clock S20 are input to the
また、シリアルデータS31〜S38は、図13に示すように、同じヘッドの同じノズル列の各チャンネルのデータである。例えば、シリアルデータS31は、印字ヘッド301の第1ノズル(ヘッド1/ノズル列A/ch1)に対するデータ、同じく印字ヘッド301の第2ノズル(ヘッド1/ノズル列A/ch2)に対するデータ、同じく印字ヘッド301の第3ノズル(ヘッド1/ノズル列A/ch3)に対するデータ……というように転送される。他のシリアルデータS32〜S38についても同様である。
Further, the serial data S31 to S38 are data of each channel of the same nozzle row of the same head as shown in FIG. For example, the serial data S31 is data for the first nozzle (
このように構成したので、図13に示すように、ドライバIC401〜408は、転送クロックS10の立ち上がりエッヂ(矢印を付したエッヂ)でシリアルデータS31〜S38の奇数ノズルチャンネルに対するデータを取り込み、転送クロックS20の立ち上がりエッヂで対応するシリアルデータS31〜S38の偶数ノズルチャンネルのデータを取り込む。 With this configuration, as shown in FIG. 13, the driver ICs 401 to 408 take in the data for the odd nozzle channels of the serial data S31 to S38 at the rising edge (edge with an arrow) of the transfer clock S10, and transfer clock. The data of the even nozzle channels of the serial data S31 to S38 corresponding to the rising edge of S20 is taken.
このとき、転送クロックS10、S20の周波数が8mHzの場合、全ヘッド及び全ノズルに対する転送レートは128Mbpsとなり、前述した従来のヘッドデータ転送装置と比較して、同じ周波数の転送クロックであれば2倍の転送レートが実現できる。言い換えれば、要求される転送レートが従来と同様の64Mbpsであった場合、必要な転送クロック周波数は4MHzとなり、低い転送クロック周波数で必要な転送レートを確保できる。 At this time, when the frequency of the transfer clocks S10 and S20 is 8 mHz, the transfer rate for all heads and all nozzles is 128 Mbps, which is twice that of the transfer clock having the same frequency as the conventional head data transfer device described above. The transfer rate can be realized. In other words, when the required transfer rate is 64 Mbps, the required transfer clock frequency is 4 MHz, and the required transfer rate can be secured with a low transfer clock frequency.
このように、位相の異なる複数の転送クロックを用いて、1転送サイクル中に記録ヘッドを駆動するための複数のデータを転送する手段を備えることにより、複数のデータを同一のヘッドに設けられた同じノズルチャンネルに対するデータとすることによって、同じ周波数の転送クロックであれば転送レートの高速化による記録速度の高速化を図れ、同じ転送レートであれば転送クロックの低周波数化を図ることができて、信号の安定性の向上及び高周波信号による電磁干渉(EMI)等の環境負荷の低減を図れる。 As described above, by using a plurality of transfer clocks having different phases, a means for transferring a plurality of data for driving the recording head during one transfer cycle is provided, so that a plurality of data is provided in the same head. By using data for the same nozzle channel, it is possible to increase the recording speed by increasing the transfer rate if the transfer clock has the same frequency, and to reduce the transfer clock frequency if the transfer rate is the same. It is possible to improve the stability of the signal and reduce the environmental load such as electromagnetic interference (EMI) caused by the high frequency signal.
4…キャリッジ
5…主走査モータ
11…記録ヘッド
11k、11c、11m、11y…ヘッド
NA、NB…ノズル列
12…FPCケーブル
22…被記録媒体(用紙)
31…搬送ベルト
32…搬送ローラ
36…副走査モータ
121…圧電素子
200…制御部
207…ヘッド駆動制御部
208…ヘッドドライバ
300、400…ヘッドデータ転送装置
301〜308…印字ヘッド
311〜318、411〜418…ドライバIC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ...
DESCRIPTION OF
Claims (5)
5. An image forming apparatus comprising a recording head composed of a plurality of nozzle rows or heads and forming an image on a recording medium by discharging recording liquid droplets from the recording head. An image forming apparatus comprising the head data transfer device described above.
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JP2016078309A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | セイコーエプソン株式会社 | Nozzle row drive data converter and droplet discharge device |
-
2005
- 2005-01-06 JP JP2005001103A patent/JP2006187932A/en active Pending
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JP2016078309A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | セイコーエプソン株式会社 | Nozzle row drive data converter and droplet discharge device |
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