JP2007030221A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】プリントヘッドが受ける振動の影響により、インクやペーパーの無駄を抑制することができるインクジェットプリンタを提供すること。
【解決手段】ペーパーに対してインクを吐出するインクノズルを有するプリントヘッド５と、主走査方向にプリントヘッド５を往復駆動するヘッド駆動部２５と、画像データに基づき所望の画像がペーパーに形成されるようインクノズルへのインク供給及びヘッド駆動部２５を制御するプリント制御部２４とを備え、プリントヘッド５の振動を検出する振動検出部２１と、検出された振動が所定レベルよりも大きいか否かを判定する判定部２２とを備え、プリント制御部２４は、所定レベル以上の振動を検出した場合、画像形成動作を停止させる。振動検出部２１は、プリントヘッド５のローリング方向の振動を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成媒体に対してインクを吐出するインクノズルを有するプリントヘッドと、主走査方向にプリントヘッドを往復駆動するヘッド駆動部と、画像データに基づき所望の画像が画像形成媒体に形成されるようプリントヘッド及びヘッド駆動部を制御するヘッド制御部とを備えたインクジェットプリンタに関するものである。

インクジェットプリンタでペーパー（画像形成媒体に相当）に画像形成を行う場合、ペーパーを副走査方向に間歇的に搬送させると共に、多数のインクノズルを有するプリントヘッドを主走査方向に往復駆動させ、インクノズルから画像データに対応した量のインクを吐出させることで、画像形成を行うことができる（例えば、下記特許文献１）。プリントヘッドを往復駆動させる場合、主走査方向に沿ったガイドレールにガイドさせながら、適宜の駆動機構により駆動させる。かかるガイドレールは、通常はプリントヘッドの上方に設けられており、プリントヘッドはガイドレールに対して吊り下げられるような支持構造により取り付けられる。

特開２０００−２８９２５２号公報

上記のようにプリントヘッドが支持されているため、外部からの振動や衝撃を受けた場合、プリントヘッドもその影響で振動をしてしまうことになる。特に、ローリング方向の振動（主走査方向に沿った軸周りの回転振動）が大きくなると、本来主走査方向に沿って一直線にインクが着弾すべきところ、これが蛇行してしまう。このような振動状態が続いたままプリントを行うと、インクの着弾位置に粗密が生じてしまい、画質の悪いプリントが作成されてしまう。従って、再度プリントを行わねばならず、ペーパーやインクを無駄に消費してしまうことになる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、プリントヘッドが受ける振動の影響により、インクやペーパーの無駄を抑制することができるインクジェットプリンタを提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係るインクジェットプリンタは、
画像形成媒体に対してインクを吐出するインクノズルを有するプリントヘッドと、
主走査方向にプリントヘッドを往復駆動するヘッド駆動部と、
画像データに基づき所望の画像が画像形成媒体に形成されるようインクノズルへのインク供給及びヘッド駆動部を制御するプリント制御部とを備えたインクジェットプリンタであって、
プリントヘッドの振動を検出する振動検出センサーと、
検出された振動が所定レベルよりも大きいか否かを判定する判定部とを備え、
前記プリント制御部は、所定レベル以上の振動を検出した場合、画像形成動作を停止させることを特徴とするものである。

かかるインクジェットプリンタの作用・効果を説明する。プリントヘッドには、インクを吐出するためのインクノズルが設けられており、このプリントヘッドを主走査方向に沿って往復駆動させることで、画像形成媒体に対して順次画像を形成していくことができる。インクノズルからのインクの吐出や、プリントヘッドの駆動に関しては、プリント制御部により制御される。また、プリントヘッドの振動を検出するための振動検出センサーが設けられており、判定部は検出された振動が所定レベルよりも大きいか否かを判定する。判定部により所定レベル以上の振動が検出された場合、プリント制御部により画像形成動作を停止するように制御される。停止された後、振動が所定レベルよりも小さくなれば、画像形成を再開することができる。画像形成の再開は、停止した時点から残りの画像部分の形成を開始しても良いし、当該画像について最初から画像を形成してもよい。最初から画像形成をやり直す場合であっても、画像形成の途中で停止させていることから、インクやペーパーの無駄を抑制することができる。その結果、プリントヘッドが受ける振動の影響により、インクやペーパーの無駄を抑制することができるインクジェットプリンタを提供することができる。

本発明に係る振動検出センサーは、プリントヘッドのローリング方向の振動を検出するものであることが好ましい。プリントヘッドの振動方向は、ローリング方向、ヨーイング方向、ピッチング方向の３方向に分けて考えることができるが、最も画質に影響を及ぼすのはローリング方向であり、この方向の振動を検出することにより、画質の悪いプリントを作成してしまうことを抑制し、無駄をなくすことができる。

本発明に係る振動検出センサーは、プリントヘッドに搭載される発光手段と、
主走査方向に沿ってライン状に配置され、発光手段からの光を反射させる光反射部材と、
この光反射部材からの反射光を受光する受光手段とを備えていることが好ましい。

かかる構成によれば、発光手段から出力された光は、光反射部材で反射されて受光手段により受光される。プリントヘッドが振動していなければ、受光手段の正しい位置で受光する（あるいは、正規の受光量で受光する）が、振動すると正しい位置とは異なる位置（あるいは異なる受光量）で受光するため、プリントヘッドの振動状態を検出することができる。また、発光手段や受光手段は、安価な素子を利用することができ、全体として安価に構成することができる。

本発明に係る振動検出センサーは、プリントヘッドに搭載される角度センサーであることが好ましい。かかる角度センサーを用いることで、プリントヘッドのローリング方向の角度変位量を検出することができ、また安価な構成で振動検出を行うことができる。

本発明に係るインクジェットプリンタの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、インクジェットプリンタの構成例を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
画像形成媒体であるペーパーは、所定の搬送経路に沿って搬送され、搬送経路の最も上流側に、ペーパーがロール状に収容されたペーパーマガジン１Ａ，１Ｂが設けられている。ペーパーマガジン１Ａ，１Ｂは、装置本体に対して着脱自在に取り付けられ、幅寸法が異なるペーパーを収容することができ、いずれか一方のペーパーマガジン１Ａ，１Ｂからペーパーが引き出されて下流側へと搬送されていく。ペーパーとしては、紙をベースにしたインクジェット記録用コート紙が好ましくは使用されが、本発明としては、これに限定されるものではない。

ペーパーマガジン１Ａ，１Ｂから引き出されたペーパーは、ローラユニット２Ａ，２Ｂ，ローラ搬送機構３により下流側へと搬送される。ローラ搬送機構３は、駆動モータ４により駆動される。駆動モータ４には、エンコーダ４ａが接続されており、ペーパーの搬送速度を制御できるようにしている。ローラ搬送機構３により、ペーパーの搬送方向が変更され、画像形成部へと送り込まれる。画像形成部には、プリントヘッド５が設けられている。プリントヘッド５には、搬送方向に沿って、第１ヘッドユニット５ａ、第２ヘッドユニット５ｂが設けられている。各ヘッドユニット５ａ，５ｂは、インクを吐出するためのインクノズルが多数設けられており、インク供給駆動部６を駆動することでインクを吐出することができる。カラー画像を形成するために、７色のインク、すなわち、 ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン、ライトブラック、ライトマゼンタ、ライトシアンのインクを吐出可能であり、そのためのインクカートリッジ（不図示）が着脱自在に設けられている。

各インクノズルからは、液体のインクが吐出することでペーパー表面に画像を印刷形成することができる。インクを吐出する形式としては、圧電素子を利用してインクを吐出する方式や、バブルジェット（登録商標）方式等があるが、本発明としては、特定の形式に限定されるものではない。

プリントヘッド５は、搬送されるペーパーの表面側に位置し、ペーパーの裏面側にはプリントステージ７が位置する。プリントステージ７の表面には多数の小さな穴が形成されており、この穴を介して、吸着ファン８によりペーパーをプリントステージ７の表面に吸着させる。吸着ファン８は、ファン駆動モータ８ａにより駆動される。これにより、ペーパーの撓みや浮き上がりを防止し、インク吐出による画像形成を確実かつ精度よく行わせる。プリントステージ７の表面は、傾斜した状態に設定されており、これに対応してプリントヘッド５の表面（ノズル配置面）も同じ傾斜角度で配置されている。

プリントヘッド５は、ペーパーの幅方向（搬送方向に直交する方向＝主走査方向＝図１の紙面に垂直な方向）に沿って移動可能に構成されており、そのためのガイド機構９が設けられている。ガイド機構９は、ガイド溝９ａとガイドレール９ｂの組み合わせにより構成される。図１では、プリントヘッド５にガイド溝９ａが設けられる構成であるが、プリントヘッド５にガイドレール９ｂを設ける構成を採用してもよい。

画像が形成されたペーパーは、速度吸収エリア１１を経由して、カッターユニット１２へと送り込まれる。速度吸収エリア１１は、画像形成部における画像形成処理の速度（ペーパーの搬送速度）と、カッターユニット１２におけるペーパーの切断処理速度の差を吸収するために設けられ、ペーパーが下方にＵ字状に垂れ下がることができる空間部を有している。速度吸収エリア１１の上流側には、ローラユニット１０とその駆動モータ１０ａ、下流側にもローラユニット１３とその駆動モータ１３ａが設けられている。

カッターユニット１２は、移動刃１２ａと固定刃１２ｂとから構成され、長尺状のペーパーを所定のプリントサイズとなるようにカットする。移動刃１２ａを駆動するための駆動モータ１２ｃが設けられている。プリントサイズにカットされたペーパーは、排出ローラユニット１４により、排出口１５から装置外部に排出される。

プリントヘッド５には、振動を検出するための角度センサー２０（振動検出センサーに相当）が設けられている。画像形成を行うときは、プリントヘッド５を主走査方向に往復駆動させながら、インクを吐出させることで行われるため、プリントヘッド５が振動で大きく揺れるとインクの着弾位置が定まらず、結果として画質の悪いプリントが作成されてしまうことになる。そこで、プリントヘッド５の振動を検出するように構成し、所定レベル以上の振動を検出したときは、画像形成を停止させるようにしている。

まず、プリントヘッド５が外部から振動や衝撃を受けた場合の振動方向は、図２に示すような３つの成分に分けて考えることができる。すなわち、（ａ）ヨーイング方向、（ｂ）ピッチング方向、（ｃ）ローリング方向である。ヨーイング方向は、垂直な軸芯周りの振動方向（主走査方向をｘ軸、副走査方向をｙ軸と設定した場合、ｚ軸周りの回転）であり、ピッチング方向は、副走査方向に沿った軸芯（ｙ軸）周りの振動方向であり、ローリング方向は、主走査方向に沿った軸芯（ｘ軸）周りの振動方向である。これらの振動方向のうち、最も画質に影響を与えるのはローリング方向の振動であり、本来主走査方向に沿って直線的にインクを着弾すべきところを蛇行した状態で着弾してしまい、画質を大きく低下させる。そこで、角度センサー２０をローリング方向の振動を検出できるように配置している。角度センサー２０に変えて加速度センサーを用いることもできるが、コストの面で角度センサー２０のほうが好ましい。

図１に戻り、角度センサー２０は、プリントヘッド５の適宜の場所に取り付けされる。振動検出部２１は、角度センサー２０からの電気信号を受信し、これをＡ／Ｄ変換してデジタルデータ化することで、振動の大きさを検出する。判定部２２は、予め設定した所定レベルと、検出された振動の大きさとを比較判定し、所定レベルよりも大きいと判定された場合は、その旨の信号をプリント制御部２４へと出力する。また、表示部２３にも出力し、所定レベルよりも大きな振動が検出したことをモニター画面等に表示させて、オペレータに告知する。所定レベルの大きさについては、画質を考慮して適宜設定することができる。また、設定変更も適宜行うことができる。

ヘッド駆動部２５は、プリントヘッド５をガイド機構９に沿って往復駆動させるための駆動機構を提供するものであり、例えば、ボールネジ機構やリニアモータ機構、ラック＆ピニオン機構等を用いて構成することができるが、種々の変形例が考えられ、特定の構造に限定されるものではない。インク供給制御部２６は、プリント制御部２４からの指令に基づき、インク供給部６を制御し、適切な量のインクを吐出できるように制御を行う。

プリント制御部２４は、画像データに基づいて、適切に画像形成が行われるように、ヘッド制御部２５及びインク供給制御部２６に対して指令信号を出す。また、判定部２２から所定レベル以上の振動が検出した旨の通知信号を受信した場合は、画像形成を停止させるため、ヘッド駆動部２５に指令を出しプリントヘッド５を停止させると共に、インク供給制御部２６に指令を出しインクの供給も停止させる。また、判定部２２から振動が所定レベル以下に低下した旨の通知信号を受信すると、画像形成を再開すべく、ヘッド制御部２５及びインク供給制御部２６にその旨の指令信号を出力する。

また、プリント制御部２４はモータ制御部２７に対する指令信号を出す機能を有し、ペーパーの搬送駆動に対する制御も行う。モータ制御部２７は、ローラ搬送機構３とローラユニット１０を駆動する駆動モータ４，１０ａの駆動制御を行う。画像形成を行うときは、ペーパーをローラ搬送機構３とローラユニット１０により間歇的に副走査方向に搬送させながら、プリントヘッド５を主走査方向に繰り返し往復駆動させて順次画像形成を行っていく。プリントヘッド５には、効率よく画像形成を行うために２つのヘッドユニット５ａ，５ｂが設けられているが、ヘッドユニット５ａ，５ｂの設定個数は、任意に設定することができ、各ヘッドユニット５ａ，５ｂに取り付けられるインクノズルの数についても、画像形成の効率を考慮して適宜設定することができる。

画像入力部３０は、プリント作成するための画像データが入力されるものであり、例えば、デジタルカメラ用の記録メディアから画像データを読み取ることができる。そのほかに、現像済み写真フィルムに形成されたコマ画像をフィルムスキャナーにより読み取ることで取得しても良いし、ネットワーク経由で画像データを取得してもよい。画像保存部３１は、入力された画像データを一時的に保存する記憶装置である。画像処理部３２は、入力された画像データに対して画像処理を行う機能を有し、例えば、色・濃度の補正、プリントサイズに対応したデータの拡大処理などである。画像転送部３３は、画像処理が施された画像データをプリントヘッド５へと転送する機能を有する。プリント制御部２４は、この転送される画像データに基づいて、ヘッド駆動部２５やインク供給制御部２６に対して指令を与え、画像データに対応した画像が形成されるように制御を行う。

＜画像形成手順＞
次に、図１に示すインクジェットプリンタで画像形成を行う場合の手順の概略を図３のフローチャートにより説明する。まず、画像形成開始信号がプリント制御部２４に出力されると（＃１）、プリントヘッドの駆動制御、ペーパーの搬送制御、インクの吐出制御が夫々行われる（＃２，３，４）。これにより画像形成が開始される。画像形成を行いながら、角度センサー２０により振動検出が行われ、振動の大きさが所定レベル以上であるか否かが判定部２２により判定される（＃５）。所定レベル以上でなければ、画像形成が終了したか否かを判定し（＃６）、終了していなければステップ＃２へ戻り、画像形成を引き続き行う。

ステップ＃５で振動が所定レベル以上であると判定された場合、その旨の信号がプリント制御部２４に出力され、画像形成停止処理を実行する（＃７）。すなわち、プリントヘッド５の駆動停止、ペーパーの搬送停止、インクの吐出停止を行う。また、表示部２３に異常が発生したことを告知表示する（＃８）。プリントヘッド５の駆動停止を行う場合、画像形成の途中位置で停止させても良いし、初期位置にいったん復帰させて停止させてもよい。画像形成を途中で停止させる場合は、画像のどの位置（座標）で停止させたのかを記憶させておくことが好ましい。

画像形成を停止させた後も、角度センサー２０による振動検出が行われており、判定部２２は振動の大きさを停止後も判定処理を行っている。そして、振動の大きさが所定レベル以下になったと判断すれば（＃９）、再開信号がプリント制御部２４に出力される（＃１０）。また、その旨の表示が表示部２３においても行われる（＃１１）。プリント制御部２４は、再開信号に基づいてステップ＃２に戻り、再び画像形成を開始する。

ここで画像形成を再開するに際して２通りの方法が考えられる。１つは、画像形成を停止した位置から再開し、残りの画像部分を印刷してプリントを完成する方法である。この場合、停止した位置座標を記憶させておけば、残りの画像部分の形成を正確に行うことができる。この場合、ペーパーやインクの無駄は発生しないことになる。もう１つは、最初から画像形成を開始する方法である。この方法によれば、停止するまでに形成した画像部分のペーパーとインクは無駄になることになるが、画像全体を形成してしまうよりも無駄が少なくなるという利点を有している。

＜第２実施形態＞
次に、振動検出センサーの別実施形態について図４〜図６により説明する。図４は、光センサーを用いた振動検出センサーの構成を示す模式図である。図４に示すように、プリントヘッド５には、振動検出センサーとして機能する光学検出部４０を備えている。この光学検出部４０に向かい合う位置に光反射部材４１が取り付けられている。光反射部材４１は、主走査方向に沿ったライン状に形成された部材であり、光の反射率が高い表面を有している。例えば、細長いプレートの表面にアルミメッキを施すことで形成することができる。

光学検出部４０の具体例を図５により説明する。図５（ａ）は、発光手段４０ａと受光手段４０ｂが主走査方向に沿って隣接配置されている。発光手段４０ａとして、例えば、赤外線を照射するダイオードにより構成することができ、受光手段４０ｂとしては、例えば、シリコンフォトダイオードを用いることができる。もちろん、発光手段４０ａや受光手段４０ｂは、これらの素子に限定されるものではなく、種々の素子やセンサーを用いることができる。発光手段４０ａから照射された光は、振動がなければ（あるいは、所定レベルよりも小さければ）、図６（ａ）に示すように、正しく受光手段４０ｂへと反射される。従って、受光手段４０ｂでは、大きな出力を得ることができる。一方、プリントヘッド５が振動すると、（ｂ）に示すように、照射光が光反射部材４１の方向に向かわないため、受光手段４０ｂによる受光レベルが低下する。従って、この受光レベルが所定レベル以下になった場合に、振動の大きさが所定レベル以上になったものと判定することができる。

図５（ｂ）の例では、受光手段４０ｂを縦方向に沿って複数個並べて配置している。振動がない場合は、中央にある受光手段４０ｂによる受光量が最も大きくなるが、振動が大きくなっていくと、中央以外での受光手段４０ｂによる受光量が大きくなる。従って、複数設けた受光手段４０ｂのうち、どの受光手段４０ｂによる受光レベルが最も大きいかを判定することで、振動の大きさを検出することができる。

その他の構成例を説明する。プリントヘッド５には発光手段４０ａのみを設け、図４の光反射部材４１に相当する位置に受光センサーを多数並べて配置してもよい。

＜別実施形態＞
インクジェットプリンタの具体的な構成は、本実施形態に示した構成に限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。本実施形態では、画像形成面は傾斜した状態に設定されているが、これが水平状態に設定された構成であってもよい。本発明は、カラー画像を形成する場合だけでなく、モノクロ画像を形成する場合にも応用できるものである。

ローリング方向以外の振動を検出するための振動検出センサーをさらに追加して配置してもよい。

インクジェットプリンタの構成例を断面図 プリントヘッドの振動方向を説明する図 画像形成手順を示すフローチャート 第２実施形態に係る振動検出部の構成を示す図 光学検出部の構成例を示す図 振動により光学検出部による検出状態が変化することを示す図

符号の説明

５ プリントヘッド
５ａ 第１ヘッドユニット
５ｂ 第２ヘッドユニット
６ インク供給部
９ ガイド機構
９ａ ガイド溝
９ｂ ガイドレール
２０ 角度センサー
２１ 振動検出部
２２ 判定部
２３ 表示部
２４ プリント制御部
２５ ヘッド駆動部
２６ インク供給制御部
４０ 光学検出部
４０ａ 発光手段
４０ｂ 受光手段
４１ 光反射部材

Claims (4)

1. 画像形成媒体に対してインクを吐出するインクノズルを有するプリントヘッドと、
   主走査方向にプリントヘッドを往復駆動するヘッド駆動部と、
   画像データに基づき所望の画像が画像形成媒体に形成されるようインクノズルへのインク供給及びヘッド駆動部を制御するプリント制御部とを備えたインクジェットプリンタであって、
   プリントヘッドの振動を検出する振動検出センサーと、
   検出された振動が所定レベルよりも大きいか否かを判定する判定部とを備え、
   前記プリント制御部は、所定レベル以上の振動を検出した場合、画像形成動作を停止させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 振動検出センサーは、プリントヘッドのローリング方向の振動を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 振動検出センサーは、プリントヘッドに搭載される発光手段と、
   主走査方向に沿ってライン状に配置され、発光手段からの光を反射させる光反射部材と、
   この光反射部材からの反射光を受光する受光手段とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 振動検出センサーは、プリントヘッドに搭載される角度センサーであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。

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