JP2008023921A - ラインプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 ラインプリンタでは記録幅方向に記録画素が集中するとラインヘッド内部の電極、配線パターンを流れる最大電流が増加するために電圧ドロップが大きくなって、記録する画質そのものに影響するだけでなく、ラインヘッドの偶発的な故障の原因となったり、又耐久性能をも悪化させる。
【解決手段】 記録幅方向の画像１ライン内を複数の記録ヘッドで分担して記録するようにし、且つライン毎に分担部分を変えるようにした。ラインヘッド内部に発生し得る最大電流が小さくなって、ヘッドのストレスを著しく軽減でき、耐久性能、信頼性を格段に向上できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、インクジェット方式の記録ヘッドを複数使用して画像を記録するラインプリンタに関する。

近年のプリンタに対しては、高速、且つ高画質が要求されている。これらの要求を一気に満足させる方法として、インクジェット方式を採用したラインプリンタが普及しつつある。

通常インクジェット方式は、ノズル直前部の機械的変形を利用したピエゾ方式と、ノズルヒータの熱エネルギを用いるサーマルインクジェット方式とに大別されるが、ここではサーマルインクジェット方式に注目して説明する。

特にラインプリンタの分野では非常に高速に記録する為、その画質を維持するにはインクの安定した吐出が不可欠である。

ここで安定した吐出とは、吐出量、吐出速度、吐出精度（インク滴の吐出位置の精度）の安定をさす。

そこで、この安定化のために、従来よりラインプリンタ本体や記録ヘッド（ラインヘッド）の温度により、記録ヘッドに印加する駆動パルスを変化させる制御が考えられてきた。

高速で記録するラインヘッドの内部で同時に駆動されるノズルヒータの数が著しく増加するので、とりわけ記録ヘッド内部の駆動電圧、回路グラウンド等の共通電極パターンによる電圧降下量が増加し、結果的にノズルヒータに印加される電圧は落ち込んでくる。

この印加電圧の落ち込みによる供給電力不足を補償する為に、同時駆動ノズル数（同時吐出数）の増加に伴い、駆動するパルス幅を僅かに増加する方法が考案されている。
（例えば、特許文献１参照）。

一方、飛躍的に記録速度を上げるために、記録媒体の搬送方向に直交する方向に同一色の記録ヘッドを複数本配置して、画像データをラスタ分割することにより一つの共通画像を形成する方法も考案されている。

この画像記録方法によると、例えば６本のヘッドを使えば、一つの記録ヘッドで画像記録する時に比較し、最大６倍の記録速度が得られる。

（例えば特許文献２）
特開２００２−２４０２５４号公報 特開２００５−２３８５５６号公報

しかし、前記の場合でも１本のラインヘッド内部で同時に発生し得る最大のオンドット数は従来と変わらないので、大電流によって駆動電圧の大きな落ち込みが発生する懸念がある。

この課題はピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、何れの方式であっても共通した課題といえる。

上記課題を解決する為本発明は次の手段を実施した。

即ち、被記録媒体の搬送方向と交差する方向に沿って平行に配置された複数の記録ヘッドの各ノズル列から被記録媒体にインク滴を吐出して画像を記録するラインプリンタにおいて、
前記記録ヘッドの記録幅方向各１ライン内の画像を前記複数の記録ヘッドで分担して記録することを特徴とする。

被記録媒体幅方向の1行毎に複数の記録ヘッドで分担して記録するので、特に同時記録画素数が大きい時に記録ヘッド内部で起こり易い駆動電圧の落ち込みによる画質の劣化を防止できること、記録ヘッド内部の電源パターンを流れる電流の最大値を著しく軽減できること、更にインク吐出ノズル領域に着眼すると、ある吐出から次の吐出迄の間隔を意図的に広げることになる為、吐出後のインクリフィル特性が良好となって記録速度の飛躍的向上が期待できる。又、記録ヘッド内部の電気的なストレスは著しく小さくできるので偶発的な故障に対する信頼性と耐久性が大幅に向上する。

発明の効果はピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、何れのラインプリンタにおいても同様な効果が得られる。

本発明を実施するための最良の形態について、以下に図を用いて説明する。

図１は本発明を実施したラインプリンタの主要構成を示す図である。

本発明を実施したラインプリンタ１００は、プリンタケーブル１０２で接続されたホストコンピュータ１０１内で処理された画像データをはじめ各種データ、コマンドの受信を行なう。

また、ラインプリンタ１００のエラー情報などのプリンタステータスは、ホストコンピュータ１０1に送信され、ホストコンピュータ１０１はラインプリンタ１００の状態を認識することが出来る。

ラインプリンタ１００は長尺のラインヘッド１０３〜１０６を用いて例えばモノクロ画像を高速に記録する。

４本のラインヘッド１０３〜１０６は、記録媒体Pの搬送方向に直交する方向に平行に配置される。

なお、本実施例に用いるラインヘッドの各ノズルには、ヒータが配設され、選択的に加熱されるヒータによって、インク滴が吐出口から吐出される。

また、前記４本のラインヘッドの各々には、互いに独立した４個のサブタンク１２１〜１２４が着脱可能に設けられている。各サブタンク１２１〜１２４に貯留されたブラックインクは各ラインヘッド１０３〜１０６に供給される。そして、各サブタンク内のインク残量が一定値以下となった場合には、共通のメインタンク１２５に貯留されたブラックインクが各サブタンクに供給される。

なお、共通のメインタンク１２５および各サブタンク内１２１〜１２４には、所定の間隙を介して対向する一対の電極が、各タンクの底部より所定距離上方に離間した位置から頂部に配設されている。この一対の電極間にインクが存在する場合には、両電極が導通状態となってインク供給可能な状態が検出される。逆に、一対の電極間にインクが存在しない場合には、両電極が非導通状態となってインク残量不足が検出される。

また、記録媒体Pは、モータによって駆動される無端の搬送ベルトあるいは搬送ローラなどからなる搬送ユニット１１０によって、各ラインヘッド１０３〜１０６の下方の搬送経路に沿って搬送される。この搬送動作において、記録媒体Pの前端部がラインヘッド１０３より搬送方向上流側に配置された記録媒体センサ１１１によって検出されると、その検出時を基準として所定のタイミングで記録媒体Pへの記録動作が開始される。なお、図１では、記録媒体Pとして連続紙を用いた場合を示している。

図２は、本発明を実施したラインプリンタ１００の制御部２０１の概略構成を示すブロック図である。

制御部２０１は、ＣＰＵ２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４およびイメージメモリ２０５等を備える。ＣＰＵ２０２は、種々の演算、判別および制御などの処理を行う。また、ＲＯＭ２０３には、制御プログラムなどが格納されている。ＲＡＭ２０４は、ＣＰＵ２０２による各種データ処理のワークエリアや受信バッファとして使用される。イメージメモリ２０５は、画像展開部として使用される。

また、制御部２０１には、ヘッド駆動回路２０９、モータドライバ２１０、インタフェース制御部２０７、および制御回路２１２等が設けられている。このうち、ヘッド駆動回路２０９は、各ラインヘッド１０３〜１０6の電気熱変換素子の駆動を行う。モータドライバ２１０は、記録ヘッド１０３〜１０６を記録に最適な状態に保つためのクリーニング動作や記録動作の制御を行う各種のモータ２０６を駆動する。制御回路２１２は、前記ＣＰＵ２０２からの制御信号に応じて前記ヘッド駆動回路２０９、モータドライバ２１０およびＩ／Ｏ ２１１などを制御する。また、インタフェース制御部２０７は、前記搬送ユニット１１０とＩ／Ｏとの間に接続されている。

本発明を実施したラインプリンタ１００は、基本的にホストコンピュータ（情報処理装置）１０１から送信された画像データやクリーニングコマンドなどを、プリンタケーブル１０２およびＵＳＢコントローラ２０８を介して受信し、そのデータおよび各種コマンドに従って動作する。

図３はラインヘッド１０３〜１０６内に設けられたヒータ（不図示）を駆動するための駆動パルス信号３０３の詳細を説明する図である。

本実施形態の記録装置はダブルパルス方式を採用し、まずプレヒートパルス３００を印加し、その後インターバルタイム３０１を介してメインヒートパルス３０２を印加する駆動方法である。プレヒートパルス３００のパルス幅はそれだけではインクの吐出は行われない領域であって、インターバルタイム３０１との関係から吐出量を僅かながら制御可能である。メインヒートパルス３０２はノズル内に発泡現象を発生させ、ノズルよりインク滴を吐出させる。

ラインヘッド１０３〜１０６がインクを吐出するにはプレヒートパルス３００、インターバルタイム３０１、メインヒートパルス３０２、その他ウェイト時間を合計して例えば４．０[μsec] 程度必要である。

次に図４を参照してラインヘッド１０３〜１０６の時分割駆動方法を説明する。ラインヘッド１０３〜１０６それぞれが有するノズル数は２５６０ノズルである。

ぞれぞれのラインヘッド内部の配線パターンが許容できる最大電流値の目安は１６０ノズル分、１つのノズルヒータの消費電流を例えば３０[ｍＡ]とすると約４.８[Ａ]という値となり、これでも充分過大な電流といえる。

もしも２５６０ノズル全てを同時に駆動しようとすれば、瞬時的に７６.８[Ａ]もの電流が流れることになって現実的でなくなってしまう。

ラインヘッドの内部に発生しうる最大電流値を如何に小さく抑えるかが、本発明の着眼点である。

図４に示すように各ラインヘッド１０３〜１０６ともに２５６０ノズルを４０ブロックに分割駆動できるようにする。従って１ブロックは６４ノズルで構成する。

各ブロック内を更に３２ノズルづつ２分割し、且つ偶数ノズル群と奇数ノズル群とに分割駆動することによって、1つのブロック内部で同時オンノズル数の最大値が１６になるように制御する。

図５に本発明の第1の実施例である吐出順序を示す。
図５の画像aは、搬送方向４ライン分に相当する記録画像である。

最初、１ライン目の分担は、
Ａゾーン：ラインヘッド１０３
Ｂゾーン：ラインヘッド１０４
Ｃゾーン：ラインヘッド１０５
Ｄゾーン：ラインヘッド１０６
次に、２ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド１０６
Ｂゾーン：ラインヘッド１０３
Ｃゾーン：ラインヘッド１０４
Ｄゾーン：ラインヘッド１０５
続いて３ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド１０５
Ｂゾーン：ラインヘッド１０６
Ｃゾーン：ラインヘッド１０３
Ｄゾーン：ラインヘッド１０４
そして４ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド１０４
Ｂゾーン：ラインヘッド１０５
Ｃゾーン：ラインヘッド１０６
Ｄゾーン：ラインヘッド１０３

となるよう、夫々記録ヘッドの駆動制御する。

つまり、夫々のラインヘッド１０３〜１０６は画像１ラインの中で、１／４の領域（ゾーン）だけ分担して記録するようにしている。

本実施例を用いれば、夫々のラインヘッド１０３〜１０６内の同時オンノズル数に対応して、ヘッド内部に発生し得る最大電流値は従来の１／４に軽減されることになる。

前述図５の吐出順序を実現する為の制御回路２１２の詳細なブロックを図７に示す。制御回路２１２内部のメモリ読出し・転送回路８０２は、予めイメージメモリ２０５に書き込まれた画像データを被記録媒体Ｐの搬送に同期して読出し、同時に各ラインヘッド側に転送するが、ヘッド駆動回路２０９の手前には本実施例の特徴的な動作をするためのデータマスク部８０３〜８０６が各ラインヘッドに対応して具えられている。

通常メモリ読出し・転送回路８０２からヘッド駆動回路２０９にはシリアルデータが転送され、記録幅全域に渡って並ぶノズル毎に、インクを吐出する：１、しない：０の信号レベルで判定される。

各データマスク部８０３〜８０６にはマスク制御部８００から前記インクを吐出する：１の信号を無効にするための独立したマスク信号が送出される。

例えば２５６０ノズルを４０ブロックに分割したとすれば媒体搬送位置ポインタ８０７が示す搬送位置信号Ｎを基にして、

Ｎ＝４ｎ＋１（ｎ＝0,1,2,----）であれば、
ラインヘッド１０３：Ａゾーン以外のブロックは全てマスク
ラインヘッド１０４：Ｂゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０５：Ｃゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０６：Ｄゾーン 〃 〃
Ｎ＝４ｎ＋２（ｎ＝0,1,2,----）なら、
ラインヘッド１０３：Ｂゾーン以外のブロックは全てマスク
ラインヘッド１０４：Ｃゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０５：Ｄゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０６：Ａゾーン 〃 〃
Ｎ＝４ｎ＋３（ｎ＝0,1,2,----）であれば、
ラインヘッド１０３：Ｃゾーン以外のブロックは全てマスク
ラインヘッド１０４：Ｄゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０５：Ａゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０６：Ｂゾーン 〃 〃
Ｎ＝４ｎ＋４（ｎ＝0,1,2,----）であれば、
ラインヘッド１０３：Ｄゾーン以外のブロックは全てマスク
ラインヘッド１０４：Ａゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０５：Ｂゾーン 〃 〃
ラインヘッド１０６：Ｃゾーン 〃 〃

以上の如くマスク信号がマスク制御部８００から各データマスク部８０３〜８０６に送出される。

各々のラインヘッド１０３〜１０６は被記録媒体搬送方向で別々な位置に配置されているので、前記媒体搬送位置ポインタ８０７が示す搬送位置信号Ｎを基にして個別なオフセット値が加えられ変換された値によって、上記マスク信号が送出されることになる。

又メモリ読出し・転送回路８０２からヘッド駆動回路２０９側に転送される記録データは記録幅方向に僅かにシフトされ記録位置が電気的に微調整されるのが一般的である。

基準ヘッド、例えばラインヘッド１０３に対して他のラインヘッド１０４、１０５、及び１０６は各々記録幅方向の取り付け位置が僅かなバラツキを含むからである。

上記の如く送出されるマスク信号はＣＰＵ２０２が予めマスクパターンレジスタ８０１に書き込んだマスクパターンによって変更可能であり、ラインヘッド１０３〜１０６で各ラインのゾーン（記録領域）を分担し、画像データを損なうことなく記録動作する限りにおいてはランダムな変更が可能である。

図６に本発明の第２の実施例を示す。
第１の実施例と異なるところは搬送方向６ライン分に相当する記録画像であり、６本のラインヘッドで分担しているところにある。

最初、１ライン目の分担は、
Ａゾーン：ラインヘッド６０１
Ｂゾーン：ラインヘッド６０２
Ｃゾーン：ラインヘッド６０３
Ｄゾーン：ラインヘッド６０４
Ｅゾーン：ラインヘッド６０５
Ｆゾーン：ラインヘッド６０６
次に、２ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド６０５
Ｂゾーン：ラインヘッド６０６
Ｃゾーン：ラインヘッド６０１
Ｄゾーン：ラインヘッド６０２
Ｅゾーン：ラインヘッド６０３
Ｆゾーン：ラインヘッド６０４
続いて３ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド６０３
Ｂゾーン：ラインヘッド６０４
Ｃゾーン：ラインヘッド６０５
Ｄゾーン：ラインヘッド６０６
Ｅゾーン：ラインヘッド６０１
Ｆゾーン：ラインヘッド６０２
続いて４ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド６０６
Ｂゾーン：ラインヘッド６０１
Ｃゾーン：ラインヘッド６０２
Ｄゾーン：ラインヘッド６０３
Ｅゾーン：ラインヘッド６０４
Ｆゾーン：ラインヘッド６０５
続いて５ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド６０４
Ｂゾーン：ラインヘッド６０５
Ｃゾーン：ラインヘッド６０６
Ｄゾーン：ラインヘッド６０１
Ｅゾーン：ラインヘッド６０２
Ｆゾーン：ラインヘッド６０３
そして６ライン目では、
Ａゾーン：ラインヘッド６０２
Ｂゾーン：ラインヘッド６０３
Ｃゾーン：ラインヘッド６０４
Ｄゾーン：ラインヘッド６０５
Ｅゾーン：ラインヘッド６０６
Ｆゾーン：ラインヘッド６０１

となるよう、夫々記録ヘッドの駆動制御する。

つまり、夫々のラインヘッド６０１〜６０６は画像１ラインの中で、１／６のゾーンだけ分担して記録するようにしている。

本実施例を用いれば、夫々のラインヘッド６０１〜６０６内の同時オンノズル数、つまりヘッド内部に発生し得る最大電流値は従来の１／６に軽減されることになる。

本実施例によれば、夫々のラインヘッド６０１〜６０６内の同時オンノズル数、つまりヘッド内部に発生し得る最大電流は従来の１／６に制限されることになるので、ストレスは更に軽減され、ラインヘッドの信頼性は格段に向上する。

又実施例１、２に共通していえることであるが、吐出するインクは集中することなく各々のラインヘッドに分散されるのでインクのリフィルという点に着目しても本発明により動作の安定性は高まる。

本発明のラインプリンタは、高速で且つ高画質な画像を安定出力できるラベルプリンタや大判のカラープリンタ、更には定型フォームを高速に出力するフォーム印刷機等の分野にも利用可能である。

本発明第１実施例によるラインプリンタの主要構成を示す図である。 本発明第１実施例によるラインプリンタの電気的なブロック図である。 記録ヘッドのノズルヒータの駆動パルス例を示す図である。 本発明第１実施例によるラインヘッドの時分割駆動方法を示す図である。 本発明第１実施例による記録領域の分担を示す図である。 本発明第２実施例による記録領域の分担を示す図である。 本発明を実施した制御回路２１２の詳細なブロック図である。

符号の説明

１００ ラインプリンタ
１０１ ホストコンピュータ
１０３、１０４、１０５、１０６
ラインヘッド
１１０ 搬送ユニット

２０１ 制御部
２０２ ＣＰＵ
２０３ ＲＯＭ
２０４ ＲＡＭ
２０５ 画像メモリ

８００ マスク制御部
８０１ マスクパターンレジスタ
８０２ メモリ読出し・転送回路
８０３、８０４、８０５、８０６
データマスク部

Claims (5)

1. 被記録媒体の搬送方向と交差する方向に沿って平行に配置された複数の記録ヘッドの各ノズル列から被記録媒体にインク滴を吐出して画像を記録するラインプリンタにおいて、
   前記記録ヘッドの記録幅方向各１ライン内の画像を前記複数の記録ヘッドで分担して記録することを特徴とするラインプリンタ。
2. 前記１ライン内の画像とは前記記録ヘッドの最大記録幅より小さいことを特徴とする
   請求項１に記載のラインプリンタ。
3. 前記複数の記録ヘッドで分担して記録する記録幅方向の領域はライン毎に異なることを特徴とする請求項１、及び２に記載のラインプリンタ。
4. 前記分担されて記録されるラインの内、搬送方向に隣接したライン間では、同一の記録ヘッドで記録する領域が隣接しないことを特徴とする
   請求項１乃至３に記載のラインプリンタ。
5. 前記複数の記録ヘッドで分担して記録するインクは同色であることを特徴とする
   請求項１乃至４に記載のラインプリンタ。
   

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