JP2007001251A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラインヘッドをメディア搬送方向に複数配置したカラー印刷機の場合、モノクロ印刷であっても印刷速度が向上しないという問題点があった。
例えば、Y、M、C、BK用に一本ずつ合計4本のラインヘッドを用いた4色カラー印刷機でモノクロ印刷を行っても、カラー印刷と同一速度である。
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、高速モノクロ印刷とカラー印刷を選択的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】 複数のインクジェットヘッドを搭載したヘッドユニットと、該複数のインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給ユニットと、印字制御ユニットから構成されるインクジェット印刷エンジンをメディア搬送方向に複数用い、各エンジンのヘッドユニットが保有するヘッド数は同一で、かつ色構成が互いに異なる構成となし、印刷データを前記複数のエンジンに分配するデータ分配手段と、メディア搬送手段とが同期を取りながら印刷を行なう。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インクジェットヘッドを用いた印刷機、特に複数のインクジェットヘッドから成るエンジンを複数用いた産業用の印刷装置に関するものである。

従来より、商用印刷などにおける少品種大量の大ロット印刷にはオフセット印刷機やフレキソ印刷機等が用いられている。これらの印刷機は印刷ジョブ毎に刷版を必要とし、ジョブが変わるたびに刷版の交換やインク洗浄等の段取り替えを必要とするので、これらの印刷機を用いて多品種小ロット印刷を行うには印刷単価が上昇するため不向きであった。

また、これらの印刷機を用いて大ロット印刷の中に小ロット印刷を割り込ませようとすると更に著しく効率が下がるという問題点があった。
また、刷版により印刷内容が固定されているため可変データ印刷は不可能であった。

近年IT技術の発達に伴い、世の中全般として消費者個人に対するきめ細かいサービスの向上が望まれている。
印刷分野においても例外ではなく、例えばフォーム印刷分野のダイレクトメール印刷においては、共通情報部分の印刷とともに送付先（個人）固有の情報（人名など）や送付先（個人）にフォーカスした広告情報などを印刷する（バリアブルデータ印刷）ニーズが高まっている。

この場合、共通部分はカラー印刷が要求され、個人に固有な情報はモノクロ印刷で充分である場合が多い。そして共通部分と個別情報の印刷とは別々の印刷機で行われることが多い。

また、印刷速度の面から考えると印刷コストを低減するために少しでも高速度の、特にモノクロ印刷では特に高速の印刷が望まれていた。

このような背景のもとに、刷版不要、段取り替え不要、バリアブルデータ印刷可能という特長を有するレーザービーム方式やインクジェット方式の印刷機が普及し始めている。
(例えば、特許文献１又は特許文献２)。

レーザービーム方式の一つである中間転写体を用いた4回転プロセス方式のカラー印刷機の場合、モノクロ印刷速度はカラー印刷に比べ4倍高速である。
また、他の方式として4ドラムを用いたタンデム方式のカラー印刷機の場合は、カラー印刷がモノクロ印刷と同じ印刷速度で高速である。
しかし、ラインヘッドをメディア搬送方向に複数配置したカラー印刷機の場合、モノクロ印刷であっても印刷速度が向上しないという問題点があった。
例えば、Y、m、C、BK用に一本ずつ合計4本のラインヘッドを用いた4色カラー印刷機でモノクロ印刷を行っても、カラー印刷と同一速度である。
また、共通部分のオフセットカラー印刷機と可変データ用の印刷機を別々に設けるのは設備コストが多大になるという問題点があった。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、高速モノクロ印刷とカラー印刷を選択的に行うことが可能なオンデマンドインクジェット印刷機を低価格で提供することを目的とする。

本発明の印刷装置は上述の課題を解決するために、複数のインクジェットヘッドを搭載したヘッドユニットと、該複数のインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給ユニットと、印字制御ユニットから構成される印刷エンジンをメディア搬送方向に複数配列する印刷装置であって、前記複数のエンジンのヘッドユニットの記録ヘッドの色構成を互いに異なる構成となし、他の記録動作時に比較し、単色で記録動作する時のメディア搬送速度を大とすることを特徴とする。

本発明によれば、カラー印刷と、より高速な単色（例えばモノクロ）印刷とを選択的に実行可能なオンデマンドインクジェット印刷機を提供することが可能となった。
また、複数の印刷エンジン（フルカラーとモノクロ）を搬送部の中に設置するという構成をとったので、共通部分のオフセットカラー印刷機と可変データ用の印刷機を別々に設けるという従来方法に比べ、著しく価格を低減することが可能となった。

以下、本発明の最良の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図２は本発明の第一実施例における印刷装置の画像形成部の構成を示す概略構成図である。

ヘッドユニット１０１は4本（4色）のラインヘッド2-1（Y用）、2-2（M用）、2-3（C用）、2-4（BK用）を、またヘッドユニット１１１は全てBK用の4本のラインヘッド4-1、4-2、4-3、4-4を有し、メディア１０５の搬送方向に対して垂直方向に配置されている。

ヘッドユニット１０１には4色から成るインク供給ユニット１０２と印刷制御部１０３が、またヘッドユニット１１１にはBKインク供給ユニット１１２と印刷制御部１１３が接続され、それぞれエンジンA（１００）とエンジンB（１１０）を構成している。

メディア１０５は不図示の搬送部によって矢印方向に搬送される。

まず、一組の4色ヘッドユニット-4色インク供給ユニット-印刷制御部で構成される従来の印刷機の動作、構成について説明する。

ヘッドユニット１０１は上記のラインヘッドの他に不図示のヘッドホルダユニット及び回復桶ユニットから構成され、印刷機の状態に応じて、以下にあげる垂直方向３種類の位置関係を保つ。
キャッピング位置
電源オフやスタンバイ中は、ヘッド吐出面の乾燥とゴミ付着を防ぐため、ヘッドフェース面を回復桶ユニットのキャップゴムでキャップする。
ワイピング位置
ヘッドをワイプ位置に移動し、回復桶ユニットをスライドさせることにより回復桶ユニットのブレードがヘッド吐出面に付着した余分なインクを除去する。
プリント位置
回復桶は所定の位置に退避し、ヘッド吐出面がメディアの印刷面に対し所定の位置まで下降する。

インク供給系では、インクカートリッジからサブタンクへのインク供給、サブタンクからヘッドへのインク供給、ヘッド内のインク循環、ヘッドユニットの回復桶に溜まった廃インクのサブタンクへの回収が、各種チューブを介して行なわれる。

サブタンクは、ヘッドの吐出口に適正なインクの表面張力状態を構成するため一旦インクを蓄積し、このサブタンクを介してヘッドにインクを供給するものである。

インク経路にはインクを供給、循環させるための弁とゴミ等をろ過するためのフィルタが設けられ、実際のインク供給、循環は不図示のポンプによりおこなわれる。

インク供給系は以下の4種類のモードを有する。
スタンバイ・印字モード
停止状態、またはサブタンクからヘッドへインクを供給する。
インク供給モード
インクカートリッジからサブタンクへインクを供給する。
循環・リサイクルモード
サブタンクとヘッド間でインクを循環させる。
加圧モード
サブタンクからヘッドへインクを加圧循環させる。

印刷制御部は後述のホストPCより各種印刷制御コマンドと印刷データを受け取り、上記のヘッドユニットの位置制御とインク供給ユニットの各モードを制御し、後述する搬送部との同期制御を行なうことによりメディアに所定の画像データを印刷する。

次に、4色ヘッドユニット１０１、4色インク供給ユニット１０２、そして印刷制御ユニット１０３を用いて搬送部１３０と同期を取りながら4色カラー印刷を行なう過程について説明する。

図１は第一実施例の印刷機のブロック図である。

ホストＰＣ１２０は通信インタフェース部１２２を介して、例えばUSB2.0インタフェース１２３にてエンジンA （１００）の印刷制御ユニット１０３とエンジンB （１１０）の印刷制御ユニット１１３に接続されている。
また印刷制御ユニット１０３、１１３は図１の搬送部１３０のインタフェース部１３１に接続されており、搬送部１３０のアクチュエータ駆動部１３５を起動することによりメディア１０５を所定の速度で搬送する。

センサ部１３４は、図3に示すようにメディア１０５上に予め形成されたページ３０１の基準位置を示すTOF（Top of Form）マーク３０２と搬送部の所定のローラ軸（不図示）に取り付けられたロータリエンコーダ１３４-２（図４参照）の出力信号を検出し、同期手段１３２にてエンジンA、エンジンBの画像形成部と同期させて印刷を行うための同期信号HSYNCをインタフェース部31を介して印刷制御ユニット8、9に送信する。

図4は印刷制御ユニット〜搬送部１３０間インタフェース信号の具体例を示し、同図を用いてその詳細を説明する。

Start＊（＊はactive Lowを示す、以下同じ）はオペレータ操作によるエンジンへの起動信号、STOP信号は印刷終了または搬送部異常等によるエンジンへの停止信号、Ready＊はエンジンが搬送部に搬送開始待ちであることを示す印刷準備完了信号であり、これらは搬送部１３０のインタフェース部１３１から印刷制御ユニット１０３、及び１１３に接続されている。

また、上記のTOF信号とHSYNC信号も共に印刷制御ユニット１０３、及び１１３に接続されている。

次に、図７を用いて画像データの生成過程を説明する。

ホストＰＣ１２０のレイアウトアプリケーションソフト７０１により最終出力とすべき画像のレイアウトが決定される。

この画像データは従来のカラーインクジェットプリンタと同様にプリンタドライバ７０２により、ＲＧＢデータからカラーインクに対応したＹＭＣＫデータに、また印字制御ユニットがヘッドの各ノズルからインク滴を吐出するに適したビットマップデータに変換される。
なお、実際には2値のインクジェットプリンタで諧調表現を行うための多値化処理、例えば誤差拡散が行われるが、本発明の本質ではないので省略する。

図５は変換後の一色あたりのビットマップデータ（例えばYデータとする）を示す。

p1-1,p1-2,p1-3・・・はノズル１が吐出すべきデータ列、p2-1,p2-2,p2-3・・・はノズル2が吐出すべきデータ列、p2400-1,p2400-2,p2400-3・・・はノズル2400が吐出すべきデータ列である。（分解能は600dpi、最大記録幅4インチのヘッドとする。以下、各色同様のため省略）
尚dpi：dot／inchで、1[inch]=25.4[mm]である。

上記の各データ列は印刷制御ソフトウェア７０３により、通信インタフェース部１２２を介してエンジンAの印刷制御ユニット１０３に送出される。
印刷制御ユニット１０３は、上記データ列のビットマップデータを不図示の画像メモリに展開し、オペレータの印刷開始指示を待つ。

次に図６のタイムチャートを参照して印刷動作を説明する。

オペレータが印刷開始指示を行なうとStart*信号がアクティブ（low）となり、エンジンAはこの信号を受けてそれぞれ印刷制御ユニット１０３によりヘッド2-1〜2-4は所定の印字位置に移動を開始し、移動を完了すると搬送部１３０に対しReady*信号を返送する。

搬送部１３０はこのReady*信号を受けて搬送モータを起動し、メディアを搬送速度vで搬送開始すると、TOFセンサ１３４−１はメディア上に予め形成されたページ３０１の基準位置を示すTOF（Top of Form）マーク３０２を検出し、また所定のローラ軸（不図示）に取り付けられたロータリエンコーダが出力信号を発生し、搬送部１３０はインタフェース部１３１を介してエンジンＡの印刷制御ユニット１０３にTOF信号とHSYNC信号を送出する。

なお、本実施例ではHSYNC信号の生成周期は搬送方向の印字分解能に等しいとする（ピッチをPとする）。具体的には印字解像度が600dpiであればP＝42.3ミクロンに対応した周期の信号とする。

印刷制御ユニット１１３の内部では、TOF信号の立ち上がりからHSYNC信号をカウントし、図３に示す距離L1とＴＯＦセンサ〜エンジンＡのヘッドユニット１０１迄の距離を加えた値に対応した時間ｔ2後に立ち上がりそのページの搬送方向の印字ドット数に対応したカウント数で立ち下がるEnable Ａ信号を発生し、前記画像メモリに蓄積されているビットマップ画像データp1-1,p1-2,p1-3・・・に対応したヘッド駆動信号をヘッドユニット１１１に送出する。

尚、より詳細に言えば、上記時間ｔ2は各記録ヘッド2-1〜2-4夫々に固有の値を持つことになる。エンジンＢよりも搬送方向上流部にあるＴＯＦセンサ134-1の位置から各記録ヘッド2-1、2-2、2-3、及び2-4迄の距離は独立しているためである。

印刷制御ユニット１０３はヘッドユニット１０１を制御し、上記のデータ列p1-1,p1-2,p1-3・・・に対応した液滴をヘッド2-1のノズル１からHSYNC信号に同期して吐出する。
ノズル2からノズル2400に対しても全く同様である。

このようにして各記録ヘッド2-1〜2-4の吐出制御すれば、エンジンＡによって完成されたカラーの画像を得られる。

続いて、エンジンＢが持つ4本のBKヘッド4-1〜4-4を用いて高速モノクロ印刷を行なう場合について説明する。

画像データの生成過程は上記と同様であるが、4つのヘッドでモノクロ印字する担当ラスタが異なり、プリンタドライバ７０２により印刷データは各ヘッドに対応してラスタ分割され、更にエンジンＢの印字制御ユニット１１３では、ヘッドの各ノズルからインク滴を吐出するに適したビットマップデータに変換される。

なお、実際には2値のインクジェットプリンタで諧調表現を行うための多値化処理、例えば誤差拡散が行われるが、本発明の本質ではないので省略する。

変換後のBKのビットマップデータは図５と同様である。
p1-1,p1-2,p1-3・・・はノズル１が吐出すべきデータ列、p2-1,p2-2,p2-3・・・はノズル2が吐出すべきデータ列、p2400-1,p2400-2,p2400-3・・・はノズル2400が吐出すべきデータ列である（600dpi、4インチヘッドとする）。

上記の各データ列は印刷制御ソフトウェア７０３により、通信インタフェース部１２２を介してエンジンBの印刷制御ユニット１１３に送出される。
印刷制御ユニット１１３は、上記データ列のビットマップデータを不図示の画像メモリに展開し、オペレータの印刷開始指示を待つ。

次に図６のタイムチャートを参照して印刷動作を説明する。
オペレータが印刷開始指示を行なうとStart*信号がアクティブ（low）となり、エンジンＢはこの信号を受けて印刷制御ユニット１１３によりヘッド4-1〜4-4が所定の印字位置に移動を開始し、移動を完了すると搬送部１３０に対しReady*信号を返送する。

搬送部１３０がこのReady*信号を受けて搬送モータを起動し、搬送速度切り替え手段１３３により搬送速度が切り替えられ、メディアは前述したカラー記録動作時に比べ４倍の搬送速度4vで搬送開始される。各記録ヘッド4-1〜4-4夫々で４ラスタおきに画像の記録を分担出来るためである。

TOFセンサ134-1はメディア上に予め形成されたページ３０１の基準位置を示すTOF（Top of Form）マーク３０２を検出し、また所定のローラ軸（不図示）に取り付けられたロータリエンコーダ134-2が出力信号を発生し、搬送部１３０はインタフェース部１３１を介してエンジンＢの印刷制御ユニット１１３にTOF信号とHSYNC信号を送出する。

なお、本実施例ではHSYNC信号の生成周期は搬送方向の印字分解能に等しいとする（ピッチをPとする）。具体的には印字解像度が600dpiであればP＝42.3ミクロンに対応した周期の信号とする。

印刷制御ユニット１１３の内部では、TOF信号の立ち上がりからHSYNC信号をカウントし、図３に示す距離L1とＴＯＦセンサ〜エンジンＢのヘッドユニット１１１迄の距離を加えた値に対応した時間ｔ1後に立ち上がりそのページの搬送方向の印字ドット数に対応したカウント数で立ち下がるEnable Ｂ信号を発生し、前記画像メモリに蓄積されているビットマップ画像データp1-1,p1-2,p1-3・・・に対応したヘッド駆動信号をヘッドユニット１１１に送出する。

尚、より詳細に言えば、上記時間ｔ1は各記録ヘッド4-1〜4-4夫々に固有の値を持つことになる。エンジンＢよりも搬送方向上流部にあるＴＯＦセンサ134-1の位置から各記録ヘッド4-1、4-2、4-3、及び4-4迄の距離は独立しているためである。

印刷制御ユニット１１３はヘッドユニット１１１を制御し、上記のデータ列p1-1,p1-2,p1-3・・・に対応した液滴をヘッド4-1のノズル１からHSYNC信号に同期して吐出する。
ノズル2〜ノズル2400に対しても全く同様である。

このようにして各記録ヘッド4-1〜4-4の吐出制御すれば、エンジンＢによって完成されたモノクロの画像を、前述のカラー印刷時に比較し4倍の速度で得られることになる。

以上に説明した通り、本発明の実施によって、カラー印刷と高速モノクロ印刷の可変データ印刷を選択的に行うことが可能となった。

なお本実施例ではエンジンあたりヘッド4本を用い4色印刷を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明は、比較的大量のカラー印刷とモノクロ印刷を選択的に行う画像形成装置に利用可能である。

本発明の印刷装置の画像形成部のブロック図である。 本発明の印刷装置の画像形成部の構成を示す概略図である。 メディア上の画像領域の説明図である。 エンジンと搬送部とのインタフェース信号の説明図である。 ビットマップデータの模式図である。 本発明を実施した印刷装置のタイミングチャートを示す図である。 ホストPCのソフトウェア構成図である。

符号の説明

１００ エンジンＡ
１０５ メディア
１１０ エンジンＢ
１２０ ホストＰＣ
１２１ データ分配手段
１３０ 搬送部

2-1 記録ヘッド（Ｙ）
2-2 記録ヘッド（Ｍ）
2-3 記録ヘッド（Ｃ）
2-4 記録ヘッド（ＢＫ）

4-1 記録ヘッド（ＢＫ）
4-2 記録ヘッド（ＢＫ）
4-3 記録ヘッド（ＢＫ）
4-4 記録ヘッド（ＢＫ）

Claims (5)

1. 複数の記録ヘッドを搭載したヘッドユニットと、前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給ユニットと、前記記録ヘッドと前記インク供給ユニットを制御する制御部からなる複数の印刷エンジンをメディア搬送方向に配列した印刷装置で、
   前記複数の印刷エンジンが保有する記録ヘッドのインク色構成が互いに異なる
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 前記印刷エンジンの内の少なく共１組が有する記録ヘッドは同一インク色で構成されていることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記印刷エンジンの内の少なく共１組が有する記録ヘッドは異なるインク色で構成されていることを特徴とする請求項１、又は2記載の印刷装置。
4. 前記印刷エンジンの内の少なく共１組が有する記録ヘッドはブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、そしてイエロー（Ｙ）から構成されていることを特徴とする請求項3記載の印刷装置。
5. 同一インク色の記録ヘッドで構成された前記印刷エンジンによる記録動作時には、他の記録動作時に比較し、メディア搬送速度が大であることを特徴とする請求項2〜４記載の印刷装置。
   
   
   

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