JP2009143094A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置とその制御方法に関し、特にインクジェット方式において印字をおこなうプリントヘッドを備えた画像形成装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an image forming apparatus including a print head that performs printing in an ink jet system and a control method thereof.
インクジェットプリンタのようにプリントヘッド1を記録媒体2に対して左右に移動させながら印字をおこなう機器は、通常、主制御基板3とプリントヘッド1間がフレキシブルケーブル4によって接続されており、主制御基板3からプリントヘッド1に対して制御信号を送ることにより印字制御がなされている。インクジェットプリンタにおいてはプリントヘッド1上の多数のノズルを制御するために、多数の制御信号をフレキシブルケーブル4を介して伝送しており、上記構成において主制御基板3からプリントヘッド1に制御信号を伝送する際、特に主制御基板3とプリントヘッド1間を繋ぐフレキシブルケーブル4が長くなるにつれて、フレキシブルケーブル4を通る制御信号には、クロストークノイズ、波形歪が発生しやすくなり、その大きさによっては、プリントヘッド1に正しく制御信号が伝送されず、プリントヘッド1の誤動作、プリントヘッド1の故障を生じてしまう可能性がある(図1)。従来の発明には、特許文献1のように、上記の問題を解決する目的にて、プリントヘッド1に備えられた複数のノズルを駆動するためのノズル駆動信号(ヒートパルス信号)5について、プリントヘッド1を制御するための制御信号を、プリントヘッド1に転送するためのクロック信号6の立上り及び立下りのタイミングとノズル駆動信号(ヒートパルス)5の立上り及び立下りタイミングとが重ならないようにクロック信号6の立上り及び立下り信号を調整しプリントヘッド制御信号を転送することで、クロック信号6の立上り及び立下りのタイミングで発生する可能性のあるクロストークノイズを防ぎ、プリントヘッド1を制御するための制御信号をプリントヘッド1内での誤サンプルを防止する手段を備えたものがある。
特許文献1によって開示されている方法は、プリントヘッド1に備えられた複数のノズルを駆動するためのヒートパルス信号5について、プリントヘッド1を制御するための制御信号を、プリントヘッド1に転送するためのクロック信号6の立上り及び立下りのタイミングとヒートパルス5の立上り及び立下りタイミングとが重ならないようにクロック信号6の立上り及び立下り信号を調整しプリントヘッド制御信号を転送することで、クロック信号6の立上り及び立下りのタイミングで発生する可能性のあるクロック信号6でのクロストークノイズを防ぎ、プリントヘッド1を制御するための制御信号をプリントヘッド1内での誤サンプルを防止することでプリントヘッド1の誤動作を防いでいる(図2)。
The method disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示されている方法は、クロック6の立上り及び立下りのタイミングとヒートパルス5の立上り及び立下りのタイミングが重ならないようにすることによりクロック6の立上り及び立下り時のクロストークノイズを防止し、プリントヘッド1でのデータの誤サンプルを防止する方法であり、フレキシブルケーブル4を介してヒートパルス信号5を主制御基板3からプリントヘッド1に転送しているが故に生じる問題である。ヒートパルス5の生成をプリントヘッド1の傍で行なえば特許文献1で生じているような問題は生じない。また、ヒートパルス信号5は図3が示すようにノズルからインクを吐出しない程度にヒートパルス7をパルス上に駆動することでプリントヘッド1を昇温する手段として用いられることもあり、図3のようなノズル駆動信号(短パルス)7に対して特許文献1に開示されている方法でクロック信号6の立上り立下りタイミングとヒートパルス5の立上り立下りタイミングと重ならないようクロック6を生成することは、クロック転送速度が速い場合、プリントヘッド1の入力タイミング規定においても仕様を満たせない可能性があり、また、プリントヘッド1上の温度をフレキシブルケーブル4を介して主制御基板3上で検出しているため、クロストークノイズが原因でプリントヘッド温度を誤検出した場合に正しいヒートパルス信号5をプリントヘッド1に転送しない可能性もある。また、ヘッド温度の誤検出によって適正な長さのヒートパルス5がプリントヘッド1に転送されないと、プリントヘッド1の寿命を短くする恐れもあり場合によっては故障する恐れもある。
However, in the method disclosed in
そこで、本発明は、多数の信号を、フレキシブルケーブルを介してプリントヘッドに伝送する際に生じるクロストークノイズ及び波形歪を軽減し、プリントヘッドの誤動作及び故障を防止することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce crosstalk noise and waveform distortion that occur when a large number of signals are transmitted to a print head via a flexible cable, and to prevent a malfunction and failure of the print head.
上記課題を解決するための本発明は、複数のノズルを有したプリントヘッドを用いて記録媒体に記録をおこなう画像形成装置であって、前記複数のノズルに対して駆動信号を発生するノズル駆動信号発生手段と、プリントデータをプリントヘッドに転送するためのプリントデータ転送手段と、プリントデータをプリントヘッドに転送するためのクロック信号を生成するクロック生成手段と、プリントヘッドに転送するプリントデータを確定するためのプリントデータ確定手段と、プリントヘッドに転送されてきたプリントデータに対してノズル駆動順序を抽出する抽出手段と、前記抽出手段による抽出により同一ノズルが複数回駆動されていないかを判定するノズル駆動順序判定手段と、ノズル駆動順序判定手段により同一ノズルが駆動されると判断された場合にプリントヘッドにノズル駆動信号を転送しないようにする可否決定手段とを備え、ノズル駆動順序抽出手段と、ノズル駆動順序判定手段と、前記可否決定手段をプリントヘッド近傍の基板に有することを特徴とする。 The present invention for solving the above-described problems is an image forming apparatus for recording on a recording medium using a print head having a plurality of nozzles, wherein the nozzle driving signal generates a driving signal for the plurality of nozzles. Generating means; print data transferring means for transferring print data to the print head; clock generating means for generating a clock signal for transferring print data to the print head; and determining the print data to be transferred to the print head. Print data determining means, extraction means for extracting the nozzle drive order for the print data transferred to the print head, and nozzles for determining whether the same nozzle is driven a plurality of times by extraction by the extraction means The same nozzle is driven by the drive order determination means and the nozzle drive order determination means. Determining whether or not to transfer the nozzle drive signal to the print head when it is determined that the nozzle drive order extracting means, the nozzle drive order determining means, and the enable / disable determining means are disposed on a substrate in the vicinity of the print head. It is characterized by having.
以上の構成により、主制御基板3−プリントヘッド1間のフレキシブルケーブル4上を伝送する信号線数を削減できるためクロストークノイズを軽減出来、更に、プリントヘッド1上でプリントヘッド1の温度調節制御をおこなうため、フレキシブルケーブル4を介してプリントヘッドの温度を主制御基板上で検出してヘッド温度制御をおこなう場合にクロストークノイズによって発生していた温度の誤検出を防ぐことが出来、また、クロストークノイズ又は波形歪が原因で生じるプリントヘッド1のプリントデータ誤サンプルによる印字画像化け、及び誤サンプルによるプリントヘッド故障を防ぐことが可能となる。
With the above configuration, the number of signal lines transmitted on the
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the already demonstrated part and duplication description is abbreviate | omitted.
図4及び図5に示すように、インクジェット画像形成装置は、イメージスキャナ、パソコン、CAD装置等から成る外部装置10、主制御基板3、プリントヘッド1から構成されている。プリントヘッド1は複数のノズルを備えている。このような構成のインクジェット画像形成装置の動作概要は次のとおりである。
As shown in FIGS. 4 and 5, the inkjet image forming apparatus includes an
インクジェット画像形成装置において、主制御基板3は、CPU11、ヘッド制御部12、CPU11の実行するプログラムや印字パターンを格納するROM13、画像データを一時蓄える画像メモリ14、各種センサ15からの入力を検出するI/Oポート16、プリントヘッド1を主走査線方向に駆動するためのキャリッジ制御部17、記録媒体2を搬送するための搬送制御部18から構成されている。CPU11は、画像データを転送してくる外部装置10とのインターフェイスを司ると共に、メモリやI/O等を含め主制御基板全体の制御をおこなっており、外部装置10から画像データが転送されてくると、CPU11からの命令によりヘッド制御部12にて各種画像処理をおこないプリントヘッド1へ画像データを転送、キャリッジ制御部17はエンコーダセンサ19を用い、リニアスケール20から読取った主走査線位置情報を利用することで、キャリッジモータ21を駆動し、記録媒体2の主走査線上の所定の位置にプリントヘッド1を持っていきプリントヘッド1よりインクを吐出する。又、搬送制御部18においては、副走査用エンコーダセンサ22を用い、給紙用軸に取り付けられた搬送用リニアスケール23から読取った副走査線位置情報を利用することで、搬送用モータ24を駆動し、記録媒体2を副走査線上(搬送方向)の所定の位置に移動することで、記録媒体2上の所定の位置にプリントヘッド1からインクを吐出し所望の画像を形成する。
In the inkjet image forming apparatus, the main control board 3 detects inputs from the CPU 11, the
また、これまでのインクジェット画像形成装置は、図6のように主制御基板3より、プリントデータ確定信号(LT)25、プリントデータ転送クロック(CLK)6、プリントデータ(DATA)9、ノズル駆動信号(ヒートパルス)5をキャリッジ基板26を介してプリントヘッド1に転送しており、インク色数、ノズル数の増大と共にクロストークノイズによるプリントデータ9の誤転送、プリントヘッド1からの温度の誤検出、それに伴うヘッド故障が問題となっていた。
Further, as shown in FIG. 6, the conventional inkjet image forming apparatus receives a print data confirmation signal (LT) 25, a print data transfer clock (CLK) 6, a print data (DATA) 9, and a nozzle drive signal from the main control board 3. (Heat pulse) 5 is transferred to the
下記より本発明第1の実施の形態について説明する。図7は本発明第1の実施の形態を示した図である。プリントデータの生成は主制御基板3上のヘッド制御部12において行なわれ、図8のタイミングでインク毎にプリントデータ9をプリントヘッド近傍のキャリッジ基板26上のノズル駆動制御部27に転送する。図8におけるDATA信号9の内、データ0からデータ15はプリントヘッド1(図9)上のどのデータノズル群を駆動するかを決める信号であり、BLK0から5はデータノズル群内のどのノズルを駆動するかを決める信号である。例えば、図9のデータ0駆動ノズル群のブロック40のノズルを駆動する場合、データ0−15にてデータ0駆動ノズル群を選択し、BLK0−5にてブロック40を駆動するように指定し、更にヒートパルス信号5をアサートすることでデータ0駆動ノズル群のブロック40のノズルを駆動することができる。また、本実施の形態のプリントヘッドは、全ノズルの同時吐出をおこなうことは出来ないようになっており、一度に駆動できるノズル数は最大16ノズルとなる。これは、本実施の形態のプリントヘッドが、データ0−15にて全ての駆動ノズル群を駆動するように設定しても、BLK0−5にて駆動ノズル群内の40ブロックあるノズルのうち1ノズル分しか指定できないためである。同時に駆動するノズルが多くなると駆動するための電流値が大きくなってしまい、電流量が大きくなればなるほどそれだけの容量の電源が必要となり現実的ではないため、通常は本実施の形態のようにノズルの同時駆動数を制限してプリントヘッドは使われる。本実施の形態で全ノズルを駆動する場合、図9に記載のプリントヘッド駆動タイミング28のように40回データを転送することで全ノズルを駆動し、記録媒体2へ全ノズルを使用した印字をおこなうことができる。また、この40回のデータ転送を繰り返しおこないながら、ヘッドを記録媒体2に対して走査方向(記録媒体2の搬送方向と異なる方向)にスキャンすることで記録媒体への印字が可能となる。
The first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 7 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. Print data is generated by the
また、図7のように主制御基板3よりプリントヘッド1へ転送されるプリントデータ信号9は図1のようにクロストークノイズによって波形乱れが発生し、更に、主制御基板3側のプリントデータ出力ポートのインピーダンスとプリントヘッド側の入力インピーダンスの不整合によるプリントデータ信号9の反射による波形歪、主制御基板3−フレキシブルケーブル4−キャリッジ基板26−プリントヘッド1間の容量成分によってプリントデータ信号9及びクロック信号6の立上り立下りがなまってしまうことで、プリントヘッド側でプリントデータ信号9を誤サンプルしてしまう可能性がある。プリントデータ信号9を誤サンプルしてしまうと、図8の駆動ノズル群の選択及び、駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックの選択を誤ってしまい、印字画像が乱れてしまい諸望の画像を記録媒体2に印字できなくなってしまう。また、プリントヘッド内のノズルは短時間の間に連続して使用すると、サーマルヘッドのようにヒータを加熱することでインクを飛ばすようなプリントヘッド1の場合、ノズルからインクを飛ばすためのヒータ抵抗が断線してしまいヘッド故障がおこる可能性がある。これは、プリントデータ信号9の誤サンプルによって駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックを連続して駆動してしまうとプリントヘッド1で連続して駆動してしまったノズルブロックが故障してしまう可能性があるということである。本発明第1の実施形態はこのヘッド故障を防止することを目的とする。
Further, as shown in FIG. 7, the print data signal 9 transferred from the main control board 3 to the
図7のノズル駆動順序抽出手段29は、インク0用印字データであるDATA0、インク1用印字データであるDATA1、インク2用印字データであるDATA2、インク3用印字データであるDATA3、インク4用印字データであるDATA4、インク5用印字データであるDATA5に対して、駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックを決定するBLK0−5のデータを抽出し、抽出した結果をノズル駆動順抽出手段29内のメモリに随時保存する。ノズル駆動順序抽出手段29内のメモリに保存されたBLK0−5のデータは、ノズル駆動順序判定手段30によって随時読み出される。ノズル駆動ブロックを抽出し(S101)、前回駆動したブロックと今回駆動するブロックとを比較する(S102)。同一の駆動ノズルブロックが連続して駆動されていないかを判定する(S103)。同一の駆動ブロックが連続して駆動されていない場合は、ヒートパルス生成可否決定手段31によりヒートパルス(HE)5が生成され、プリントヘッド1に対してヒートパルス信号(HE)5を出力する(S104)。ノズル駆動制御部27は、ヒートパルス信号(HE)5を出力するタイミングに合わせて、クロック、ラッチ、データ出力回路32よりプリントデータ確定信号(LT)25、CLK信号6、プリントデータ信号9をプリントヘッド1に出力することでプリントヘッド内のノズルを駆動する。ノズル駆動順序判定手段30により同一ノズルが連続して駆動されたと判断された場合は、ヒートパルス生成可否決定手段31によりヒートパルス(HE)5を出力しないようにする(S105)。これによりプリントヘッド内のノズル駆動をしないようにしヘッド故障を防止する(図10)。
The nozzle drive order extracting means 29 in FIG. 7 is for DATA0 which is print data for ink 0, DATA1 which is print data for ink1, DATA2 which is print data for ink2, DATA3 which is print data for ink3, and for ink4 BLK0-5 data for determining the drive nozzle block in the drive nozzle group is extracted for DATA4 which is the print data and DATA5 which is the print data for the
次に本発明第2の実施の形態について説明する。図11は第2の実施の形態を示した図である。図11のノズル駆動順序抽出手段29は、インク0用印字データであるDATA0、インク1用印字データであるDATA1、インク2用印字データであるDATA2、インク3用印字データであるDATA3、インク4用印字データであるDATA4、インク5用印字データであるDATA5に対して、図12の駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックを決定するBLK0−5のデータを抽出し、抽出した結果をノズル駆動順序抽出手段29内のメモリに随時保存する。また、ノズル駆動順序記憶手段33には、ノズル駆動順序書込み手段34を介してヘッド制御部12より予めノズルを駆動する順序をノズル駆動順序記憶手段33に書込んでおく(図12)。ノズル駆動順序判定手段30は、ノズル駆動順序抽出手段29内のメモリより随時BLK0−5の値を読み出し、ノズル駆動順序記憶手段に33書き込まれた順番でノズルが駆動されているかを比較(S132)と判定を行う(S133)。ノズル駆動順序記憶手段33に書き込まれた順番でノズルが駆動されている場合は、ヒートパルス生成可否決定手段31によりヒートパルス(HE)が生成され、プリントヘッド1に対してヒートパルス信号(HE)を出力する(S134)。ノズル駆動制御部27は、ヒートパルス信号(HE)を出力するタイミングに合わせて、クロック、ラッチ、データ出力回路32よりLT信号、CLK信号、DATA信号をプリントヘッド1に出力することでプリントヘッド1内のノズルを駆動する。ノズル駆動順序判定手段30によりノズル駆動順序記憶手段33に書き込まれた順番でノズルが駆動されていないと判断された場合は、ヒートパルス生成可否決定手段31によりヒートパルス(HE)を出力しないようにすることでプリントヘッド1内のノズル駆動をしない(S135)以上が図13に示したフローである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment. The nozzle drive order extracting means 29 in FIG. 11 is for DATA0 which is print data for ink 0, DATA1 which is print data for ink1, DATA2 which is print data for ink2, DATA3 which is print data for ink3, and for ink4. BLK0-5 data for determining the drive nozzle block in the drive nozzle group of FIG. 12 is extracted for DATA4 which is the print data and DATA5 which is the print data for
次に本発明第3の実施の形態について説明する。図14は本発明第3の実施の形態を示した図である。本実施の形態では、プリントヘッド1の温度制御をおこなうための短パルス生成部35をキャリッジ基板26側に生成している。短パルス生成部35では、図15のようなインクを吐出しない程度のノズル駆動(短パルス)信号36をプリントヘッド1に出力する。図15のようにインクを吐出しない程度のノズル駆動(短パルス)信号36を与えることで、プリントヘッド1のノズルよりインクを吐出することなくノズル内のヒータ抵抗を加熱することでプリントヘッド1を加熱できることが一般的に知られている。また、プリントヘッド1の温度は、プリントヘッド1内の温度センサ37よりプリントヘッド1の温度をキャリッジ基板26上で取得し、取得した温度を基に、プリントヘッド温度制御部38に記憶されている目標プリントヘッド温度にプリントヘッド1が温調されるようにノズル駆動制御部27のプリントヘッド温度制御部38によりプリントヘッド1の温度を制御することでプリントヘッド1の温度を印字する上で最適な温度に制御する。従来の方法は、ヒートパルス生成部39、短パルス生成部35、プリントヘッド温度制御部38を主制御基板3上に持っており、ヒートパルス又は、短パルスを主制御基板3からフレキシブルケーブル4を介してプリントヘッド1に送っていたため、図1に示すようなクロストークノイズが発生し、このクロストークノイズが原因でプリントヘッドへ転送されたプリントデータをプリントヘッド1が誤サンプルし、それによりプリント画像の画像化け、及び誤サンプルによるプリントヘッド故障等が発生する場合があった。本実施の形態のようにヒートパルス(HE)をプリントヘッド1を加熱する目的で短パルス上に出力した場合に特にクロストークノイズが顕著となり、それによるプリントデータの誤サンプルが発生しやすい。本実施の形態でもクロストークノイズは発生するが、ヒートパルス信号(HE)の生成をキャリッジ基板26側に持っていくことにより主制御基板3−キャリッジ基板26間にヒートパルス信号(HE)を伝送する必要がなくなるため、ヒートパルスの立上り及び立下りが原因のクロストークノイズをなくすことができる。これにより、特許文献1における課題であったヒートパルスの立上り及び立下りとクロック信号6の立上り及び立下りが重なるとクロック信号6の立上り及び立下りにクロストークノイズが発生し、それによってプリントヘッド1がプリントデータ9を誤サンプルする問題を解決することができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a
1 プリントヘッド
2 記録媒体
3 主制御基板
4 フレキシブルケーブル
5 ノズル駆動信号(ヒートパルス)
6 クロック信号
7 ノズル駆動信号(短パルス)
9 プリントデータ
10 外部装置
11 CPU
12 ヘッド制御部
13 ROM
14 画像メモリ
15 各種センサ
16 I/Oポート
17 キャリッジ制御部
18 搬送制御部
19 リニアスケール
20 エンコーダセンサ
21 キャリッジモータ
22 副走査用エンコーダセンサ
23 副走査用リニアスケール
24 搬送用モータ
25 プリントデータ確定信号
26 キャリッジ基板
27 ノズル駆動制御部
28 プリントヘッド駆動タイミング
29 ノズル駆動順序抽出手段
30 ノズル駆動順序判定手段
31 ヒートパルス生成可否決定手段
32 ラッチ、クロック、データ出力手段
33 ノズル駆動順序記憶手段
34 ノズル駆動順序書込み手段
35 短パルス生成手段
36 ヒートパルス(短パルス)
37 温度センサ
38 プリントヘッド温度制御部
39 ヒートパルス生成手段
DESCRIPTION OF
6 Clock signal 7 Nozzle drive signal (short pulse)
9
12 Head controller 13 ROM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Image memory 15 Various sensors 16 I / O port 17
37 Temperature sensor 38 Print head
Claims (1)
前記複数のノズルに対して駆動信号を発生するノズル駆動信号発生手段と、
プリントデータをプリントヘッドに転送するためのプリントデータ転送手段と、
プリントデータをプリントヘッドに転送するためのクロック信号を生成するクロック生成手段と、
プリントヘッドに転送するプリントデータを確定するためのプリントデータ確定手段と、
プリントヘッドに転送されてきたプリントデータに対してノズル駆動順序を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段による抽出により同一ノズルが複数回駆動されていないかを判定するノズル駆動順序判定手段と、
ノズル駆動順序判定手段により同一ノズルが駆動されると判断された場合にプリントヘッドにノズル駆動信号を転送しないようにする可否決定手段とを備え、
ノズル駆動順序抽出手段と、ノズル駆動順序判定手段と、前記可否決定手段をプリントヘッド近傍の基板に有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for recording on a recording medium using a print head having a plurality of nozzles,
Nozzle drive signal generating means for generating a drive signal for the plurality of nozzles;
Print data transfer means for transferring print data to the print head;
Clock generation means for generating a clock signal for transferring print data to the print head;
Print data determining means for determining print data to be transferred to the print head;
Extraction means for extracting the nozzle drive order for the print data transferred to the print head;
Nozzle drive order determination means for determining whether the same nozzle is driven a plurality of times by extraction by the extraction means;
A determination unit for determining whether or not to transfer a nozzle drive signal to the print head when it is determined by the nozzle drive order determination unit that the same nozzle is driven,
An image forming apparatus comprising: a nozzle driving order extracting unit; a nozzle driving sequence determining unit; and the availability determining unit on a substrate in the vicinity of the print head.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007322163A JP2009143094A (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Image forming apparatus |
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