JP2007015195A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】少ないエネルギーでフルラインヘッド全体を振動させることができると共に停止位置では正確に停止させることができ、出射曲がりやノズル詰まりの発生による画像劣化の問題を解消し得るインクジェットプリンタを提供すること。
【解決手段】記録メディアＰの記録領域の全幅に亘って多数のノズルを配列してなるフルラインヘッド２を備え、一定速度で搬送される記録メディアＰ上に画像データに基づいて前記ノズルからインク滴を吐出して画像形成を行うインクジェットプリンタ１において、画像記録時に前記フルラインヘッド２を、前記記録メディアＰの記録領域の面と平行で、且つ、該記録メディアＰの搬送方向Ｙと直交する方向Ｘに沿って滑らかに加減速させて振動させることにより微小移動させるための振動手段６を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットプリンタに関し、詳しくは、記録メディアの記録領域の全幅に亘って多数のノズルを配列してなるフルラインヘッドにおけるノズル毎の曲がりやインク欠を目立ちにくくし、高品質の画像形成が可能なインクジェットプリンタに関する。

記録メディアの記録領域の全幅に亘って多数のノズルを配列してなるフルラインヘッドを備えるインクジェットプリンタでは、通常、フルラインヘッドを固定状に配置させ、一定速度で搬送される記録メディア上に画像データに基づいて各ノズルからインク滴を吐出して画像形成を行う。従って、記録メディアの搬送方向に沿って見た場合、１個のノズルがインク滴を吐出することによって画像を形成することになるため、そのノズルにインク滴の出射曲がりやノズル詰まりが発生している場合、そのノズルによって形成される部位が縦縞や白スジとなり、画像の劣化が目立ってしまう問題がある。

従来、このような問題に関連し、特許文献１には、フルラインヘッドを記録メディアの搬送方向と直交する方向に沿って直線的に振動させることにより微小に往復移動させ、１本の線を複数のノズルを用いて形成する技術が開示されている。

また、特許文献２には、ノズルプレートだけを振動させることにより、ノズルの高密度化を伴わずに高解像度の印字を行うようにする技術が開示されている。
特開平１０−２３５８５４号公報 特開平１０−４４３９８号公報

特許文献１に記載の技術によれば、仮に１つのノズルに出射曲がりやノズル詰まりが発生していても、他のノズルによって補うことが可能であるため、画像の劣化を目立たなくさせることができると考えられる。この場合、フルラインヘッド全体を直線的に振動させて往復移動させる際、フルラインヘッドを停止位置で確実に停止させ、直ちに反転移動させる動作を正確に繰り返す必要がある。しかしながら、フルラインヘッドには重量があり、慣性も大きいため、フルラインヘッド全体を確実に停止させて直ちに反転移動に移ることは現実的には極めて困難である。従って、停止位置が不正確になることから、例えば１本の線を形成する場合、慣性による停止位置のずれからインク滴の着弾位置がずれてしまい、高精細な線画像を形成することが現実的には困難である。

また、特許文献２に記載の技術では、フルラインヘッドは記録メディアの記録領域に亘って長尺に構成されるため、振動エネルギーをノズルプレートの全てのノズルに対して均等に作用させることが難しい。さらに、複数のヘッドユニットを用いて１つのフルラインヘッドを構成するマルチヘッド方式の場合、個々のヘッドユニットのノズルプレートを同期させて振動することが難しく、フルラインヘッドへの適用には問題がある。

そこで、本発明は、少ないエネルギーでフルラインヘッド全体を振動させることができると共に停止位置では正確に停止させることができ、出射曲がりやノズル詰まりの発生による画像劣化の問題を解消し得るインクジェットプリンタを提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、記録メディアの記録領域の全幅に亘って多数のノズルを配列してなるフルラインヘッドを備え、一定速度で搬送される記録メディア上に画像データに基づいて前記ノズルからインク滴を吐出して画像形成を行うインクジェットプリンタにおいて、画像記録時に前記フルラインヘッドを、前記記録メディアの記録領域の面と平行で、且つ、該記録メディアの搬送方向と直交する方向に沿って滑らかに加減速させて振動させることにより微小移動させるための振動手段を有することを特徴とするインクジェットプリンタである。

請求項２記載の発明は、前記振動手段による前記フルラインヘッドの移動量に応じて、インク滴を吐出するノズルの位置をずらすように画像データを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタである。

請求項３記載の発明は、前記振動手段による前記フルラインヘッドの移動量及び該フルラインヘッドの移動速度に応じて、インク滴を吐出するノズルの位置をずらすように画像データを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタである。

請求項４記載の発明は、前記振動手段は、前記フルラインヘッドに設けたピエゾアクチュエータと、該ピエゾアクチュエータに対して滑らかに加減速する振動波を印加する振動波発生手段とを有して構成されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットプリンタである。

請求項１記載の発明によれば、フルラインヘッドの移動時の加速及び減速が滑らかになり、少ないエネルギーでフルラインヘッドの重量や慣性による影響なくフルラインヘッドを振動させることができる。これにより、出射曲がりやノズル詰まりによってドットが印字されない場合でも、そのドットを埋めるはずの不良ノズルの存在が他の周辺のドットによってかき消されることにより、縦縞や白スジを目立たなくさせることができる。

請求項２記載の発明によれば、フルラインヘッドの振動による移動量に応じて画像データをずらすので、本来１つのノズルからのインク滴によって埋められるべきドットを他のノズルで印字することになり、ノズル毎の出射曲がりやノズル詰まりによる欠を目立ちにくくすることができる。

請求項３記載の発明によれば、フルラインヘッドの振動による移動量及び移動速度に応じて画像データをずらすので、本来１つのノズルからのインク滴によって埋められるべきドットを他のノズルで印字することになり、ノズル毎の出射曲がりやノズル詰まりによる欠を目立ちにくくすることができる。

請求項４記載の発明によれば、電気的な方法によって高速で応答性のよい振動をフルラインヘッドに与えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１はフルラインヘッドを使用するインクジェットプリンタの主要部を示す斜視図、図２はフルラインヘッドの構成の一例を説明する図である。

図１において、２はインクジェットプリンタ１に設置されたフルラインヘッドであり、フルラインヘッド２から引き出されたフレキシブルケーブル４で制御基板５と接続されている。記録メディアＰは、記録メディアＰを搬送する搬送機構３の搬送ローラ対３１、３２に挟持され、また、搬送モータ３３は搬送ローラ対３１の軸に直結されていて、このローラ対３１を回転駆動することにより、記録メディアＰは図中矢印Ｙで示す方向に一定速度で搬送される。そして、フルラインヘッド２はローラ対３１、３２の間で記録メディアＰの記録面ＰＳと図示のように対向して設置され、記録メディアＰの記録面ＰＳと対向している本図では隠れているフルラインヘッド２の面（ノズル面）に多数のノズルが設けられていて、このノズルより制御基板５からの画像信号に従って記録メディアＰにインク滴が１ライン分ずつ一斉に吐出され、記録メディアＰの矢印Ｙ方向の搬送と相俟って記録メディアＰの記録領域に画像が形成されることになる。

フルラインヘッド２は、図２に示すように、ベース基板２４と蓋基板２５に分割可能で、ここではフルラインヘッド２をベース基板２４と蓋基板２５に上下に分割した時のフルラインヘッド２の内部構成を示している。ベース基板２４には各回路導線２３に結合された各圧電素子２２が図示のように配置され、各回路導線２３の他端側はフレキシブルケーブル４に結合されている。そして蓋基板２５には、各圧電素子２２と対を形成する各ノズル２１が図示のように配置され、各ノズル２１は各圧電素子２２によるインク吐出圧力を受ける箇所を設けた細い管にそれぞれつながり、この細い管のそれぞれの他端側は蓋基板２５に設けた図示しないインクタンクにつながってインクを供給される。これらノズル２１は、記録メディアＰの搬送方向Ｙに直交する方向Ｘに沿って、記録メディアＰの記録面ＰＳの幅一杯に亘って配列されており、各ノズル２１間の距離は等しくなるように配置されている。

フルラインヘッド２はこのように構成されているので、制御基板５からの信号がフレキシブルケーブル４を介してフルラインヘッド２の各圧電素子２２に伝達され、一定速度でＹ方向に搬送される記録メディアＰに画像データに従って各ノズル２１からインク滴がＸ方向に沿う１ライン分ずつ一斉に吐出され、記録メディアＰに画像が形成されることになる。なお、本実施の形態では、インク滴を吐出する素子として圧電素子を用いて説明したが、なんらこれに限定されず、例えば高電圧方式や熱エネルギーによる気泡破裂方式等任意に選択可能である。

かかるフルラインヘッド２を備えたインクジェットプリンタ１においては、図１に示すように、フルラインヘッド２の一端に振動手段６が設けられている。この振動手段６は、フルラインヘッド２がフルラインヘッド２と対向する記録メディアＰの記録面ＰＳと平行で、且つ、該記録メディアＰの搬送方向Ｙと直交する方向Ｘに沿って微小に往復移動させるように振動を与える。

本発明におけるこの振動は、フルラインヘッド２を、フルラインヘッド２と対向する記録メディアＰの記録面ＰＳと平行で、且つ、該記録メディアＰの搬送方向Ｙと直交する方向Ｘに沿って滑らかに加減速させる振動であることを特徴としている。この滑らかに加減速させる振動とは、図３に示す速度と時間との関係を示すグラフ中の実線で示すように、速度０（停止）の状態から緩やかな速度曲線を描いて徐々に加速し、最速点（Ｖｍａｘ）に近づくに従って徐々に加速度合いを緩めていき、最速点を通過して反転した後は緩やかな速度曲線を描いて徐々に減速し、速度０（停止）に近づくに従って徐々に減速度合いを緩めていき、速度０の状態に戻る振動であり、このグラフが描く速度曲線には直線的に加減速を行う部分がない。これにより少ないエネルギーで重量や慣性による影響なくフルラインヘッド２を確実に停止させ微小な往復移動を繰り返す振動を与えることができる。

この振動手段６の具体的構成は、例えば図４に示すように、フルラインヘッド２の一端に記録メディアＰの搬送方向Ｙと直交する方向Ｘに沿って伸縮するピエゾアクチュエータ６１を設け、このピエゾアクチュエータ６１に印加する振動波として、例えば図５に示す正弦波のように直線的に変化する部分がなく滑らかに伸縮動作させる振動波を用いる構成とすることが、電気的な方法によって高速で応答性がよく、滑らかに加減速させることのできる振動をフルラインヘッド２に与えることができるために好ましい。

振動手段６によってフルラインヘッド２を振動させる際の移動量（Ｘ方向の変位量）は、フルラインヘッド２に配列されるノズルのピッチによっても異なるが、０．１〜１ｍｍ程度とすることができる。

図６はフルラインヘッド２を振動させたときの画像形成の一例を示している。ここではフルラインヘッド２によって形成される１ライン中で隣接するドットＡ１〜Ａ１０を埋める１０ノズル（ａ１〜ａ１０）によって画像形成される例を示している。ここでは、ピエゾアクチュエータ６１によって図４に示す正弦波のようにフルラインヘッド２を滑らかに加減速させる振動波を用い、記録メディアＰの搬送方向Ｙに直交する方向Ｘに沿ってフルラインヘッド２を振動させている。

いま、ドットＡ５を埋めるノズルａ５にノズル詰まりが生じているとする。なお、図６においてインク滴を吐出して形成したドットを斜線で示し、ノズル詰まりによりインク滴が吐出されなかったことにより印字されなかったドットを白丸で示す。ノズル詰まりによってドットＡ５が印字されない場合でも、ドットＡ５を埋めるはずの不良ノズルａ５の位置は記録メディアＰの搬送につれてＸ方向に移動し、その存在が他の周辺のドットによってかき消されることにより、該不良ノズルａ５によって形成される記録メディアＰの搬送方向Ｙに沿う白スジを目立たなくさせることができる。

次に、図７はインクジェットプリンタの構成を示すブロック図を示している。

同図において、７は振動発生器６２、画像メモリ８及び搬送モータ３３を制御する制御部である。制御部７、画像メモリ８、駆動回路９及び振動波発生器６２は制御基板５に設けられている。

画像データは図示しないインターフェースを介して外部のコンピュータ等から取り込まれた後、１ラインずつの画像データに加工されて画像メモリ８に格納される。制御部７は所定のタイミングで画像メモリ８から１ライン分ずつの画像データを読み出すことで、該画像データに応じて駆動回路９を駆動させ、フルラインヘッド２の所定のノズルからインク滴を吐出させる。なお、フルラインヘッド２の一端にはピエゾアクチュエータ６１が設けられており、振動波発生器６２から印加される図５に示すような滑らかに加減速する振動波によって振動される。

制御部７にはデータ補正部７１が設けられている。データ補正部７１は、振動波発生器６２によってピエゾアクチュエータ６１に印加された振動波によってフルラインヘッド２が振動した際のフルラインヘッド２の移動に応じて、画像データ８から読み出された１ライン分の画像データに補正を加える。つまり、フルラインヘッド２の移動方向とその移動量に応じて、フルラインヘッド２に与える１ライン分の画像データを、フルラインヘッド２の移動方向と逆に移動量分だけシフトする。駆動回路９には、このデータ補正部７１によって補正された画像データに基づいて制御信号が印加される。

ここで、このデータ補正部７１による画像データの補正の具体例について、フルラインヘッド２を振動させて線画像を形成する場合を例に挙げて説明する。図８は１ドットによって記録メディアＰの搬送方向Ｙに沿って１本の縦線を形成する場合を示しており、ここでも図６と同様にフルラインヘッド２によって形成される１ライン中で隣接するドットＡ１〜Ａ１０を示している。

まず、１ライン目では、画像データに基づいてノズルａ８からインク滴を吐出してドットＡ８を埋めたとする。なお、図８においてインク滴を吐出して形成したドットを斜線で示し、その他の白丸は対応するノズルからインク滴が吐出された場合に印字されるべきドットの位置を示している。また、各ラインの右側の符号は、インク滴を吐出することによりドットを形成したノズル番号を示す。

記録メディアＰがＹ方向に搬送される間にフルラインヘッド２がＸ方向に滑らかに加減速して振動することにより微小距離だけ図示右方向に移動したとすると、２ライン目を、本来インク滴を吐出すべきノズルａ８に代えて、振動に応じてフルラインヘッド２が移動した分、最初のドットＡ８と搬送方向Ｙに沿う位置に対応するノズルａ７からインク滴を吐出することによってドットを形成するようにデータ補正部７１によって画像データを補正する。これによって制御部７はデータ補正部７１によって補正された画像データに基づいて駆動回路９を制御することによりフルラインヘッド２のノズルａ７からインク滴を吐出させてドットＡ７を埋める。

更にフルラインヘッド２がＸ方向に滑らかに加減速して振動することにより微小距離だけ更に図示右方向に移動すると、３ライン目を、本来インク滴を吐出すべきノズルａ８に代えて、振動に応じてフルラインヘッド２が更に移動した分、最初のドットＡ８と搬送方向Ｙに沿う位置に対応するノズルａ６からインク滴を吐出することによってドットを形成するようにデータ補正部７１によって画像データを補正する。これによって制御部７はデータ補正部７１によって補正された画像データに基づいて駆動回路９を制御することによりフルラインヘッド２のノズルａ６からインク滴を吐出させてドットＡ６を埋める。

更にフルラインヘッド２がＸ方向に滑らかに加減速して振動することにより微小距離だけ更に図示右方向に移動すると、４ライン目を、本来インク滴を吐出すべきノズルａ８に代えて、振動に応じてフルラインヘッド２が更に移動した分、最初のドットＡ８と搬送方向Ｙに沿う位置に対応するノズルａ５からインク滴を吐出することによってドットを形成するようにデータ補正部７１によって画像データを補正する。これによって制御部７はデータ補正部７１によって補正された画像データに基づいて駆動回路９を制御することによりフルラインヘッド２のノズルａ５からインク滴を吐出させてドットＡ５を埋める。

同様にして、フルラインヘッド２の振動による移動量に応じてデータ補正部７１によって画像データを補正し、その画像データに基づいて駆動回路９を駆動させてフルラインヘッド２からインク滴を吐出するノズルの位置をずらすことにより、記録メディアＰの搬送方向Ｙに沿う１本の線画像を形成する。

図８では、以上の作業を２４ラインまで繰り返した状態を示しているが、この図からわかるように、フルラインヘッド２を振動させても、記録メディアＰの搬送方向Ｙに沿う線画像を形成することができる。このとき、仮にノズルａ８に出射曲がりやノズル詰まりが発生していたとしても、他の周辺ノズルａ５、ａ６、ａ７等によってもインク滴が吐出されて画像形成されることによりドットが埋められるので、出射曲がりやノズル詰まりによる縦縞や欠が目立ちにくくなる。

以上説明したデータ補正部７１では、フルラインヘッド２の振動による移動量に応じて、インク滴を吐出するノズルの位置をずらすように画像データを補正するようにしたが、フルラインヘッド２の移動量及び該フルラインヘッド２の移動速度の双方に応じて、インク滴を吐出するノズルの位置をずらすように画像データを補正するようにすることも好ましい。フルラインヘッド２が移動中のノズルから吐出されるインク滴は、フルラインヘッド２の移動速度に応じて着弾位置が変化する。このため、フルラインヘッド２の移動量に加えてフルラインヘッド２の移動速度にも応じて画像データを補正することにより、インク滴の着弾位置の変化を加味することができるようになり、より高精細な画像を形成することができるようになる。

フルラインヘッド２の移動速度は、振動波発生器６２からピエゾアクチュエータ６１に印加される振動波に基づいて算出することができる。振動波発生器６２からピエゾアクチュエータ６１に印加される振動波は一定の振幅及び波長であるため、例えば、これによって振動されるフルラインヘッド２の移動量及び移動速度に応じた画像データの補正量を予めデータ補正部７１内に格納しておき、１ライン分の画像を形成するタイミングにおけるフルラインヘッド２の移動量及び移動速度に対応した補正量で画像データを補正すればよい。

以上の説明では、振動手段６はピエゾアクチュエータ６１及び振動波発生器６２により構成される好適例を挙げたが、フルラインヘッド２を滑らかに加減速させて微小移動させる振動を発生させることができるものであれば特に問わない。例えば、図示しないが、フルラインヘッド２の一端を偏芯カムのカム面に当接させ、この偏芯カムをモータにより回転させて、フルラインヘッド２をフルラインヘッド２と対向する記録メディアＰの記録面ＰＳと平行で、且つ、該記録メディアＰの搬送方向Ｙと直交する方向Ｘに沿って滑らかに加減速させるように振動させる構成のように機械的方法でもよい。

フルラインヘッドを使用するインクジェットプリンタの主要部を示す斜視図 フルラインヘッドの構成の一例を説明する図 速度と時間との関係を示すグラフ 振動手段の一例を説明する図 振動波の一例を示す図 フルラインヘッドを振動させて画像形成した例を示す図 インクジェットプリンタの構成を示すブロック図 フルラインヘッドを振動させて線画像を形成する例を示す図

符号の説明

１：インクジェットプリンタ
２：フルラインヘッド
２１：ノズル
２２：圧電素子
２３：回路導線
２４：ベース基板
２５：蓋基板
３：搬送機構
３１、３２：搬送ローラ対
３３：搬送モータ
４：フレキシブルケーブル
５：制御基板
６：振動手段
６１：ピエゾアクチュエータ
６２：振動波発生器
７：制御部
７１：データ補正部
８：画像メモリ
９：駆動回路
Ｐ：記録メディア
ＰＳ：記録面

Claims (4)

1. 記録メディアの記録領域の全幅に亘って多数のノズルを配列してなるフルラインヘッドを備え、一定速度で搬送される記録メディア上に画像データに基づいて前記ノズルからインク滴を吐出して画像形成を行うインクジェットプリンタにおいて、
   画像記録時に前記フルラインヘッドを、前記記録メディアの記録領域の面と平行で、且つ、該記録メディアの搬送方向と直交する方向に沿って滑らかに加減速させて振動させることにより微小移動させるための振動手段を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記振動手段による前記フルラインヘッドの移動量に応じて、インク滴を吐出するノズルの位置をずらすように画像データを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記振動手段による前記フルラインヘッドの移動量及び該フルラインヘッドの移動速度に応じて、インク滴を吐出するノズルの位置をずらすように画像データを補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記振動手段は、前記フルラインヘッドに設けたピエゾアクチュエータと、該ピエゾアクチュエータに対して滑らかに加減速する振動波を印加する振動波発生手段とを有して構成されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットプリンタ。

Images