JP2012250472A - State monitoring device of inkjet recording head and inkjet recording apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録ヘッドの状態監視装置及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは記録媒体に画像を記録するインク液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの状態を監視することができるインクジェット記録ヘッドの状態監視装置及びこれを用いるインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet recording head state monitoring apparatus and an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet recording head state monitoring apparatus capable of monitoring the state of an ink jet recording head that ejects ink droplets for recording an image on a recording medium. And an ink jet recording apparatus using the same.
従来より、記録用紙等の記録媒体に画像を記録するプリンタとして、インク液滴をインクジェット記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドともいう)の複数のノズルから吐出させて記録用紙に画像を形成するインクジェット記録装置が用いられている。
このような記録ヘッドの吐出エネルギ発生素子に電気的なエネルギを付与することによりインク液滴の吐出が可能になるが、記録ヘッドの吐出エネルギ発生素子を電気的に見た場合、圧電素子はコンデンサ、そしてヒータは抵抗と見做せる。また、インクを電気的にみた場合には、抵抗値の低い抵抗と見做すことができる。
Conventionally, as a printer for recording an image on a recording medium such as recording paper, ink jet recording in which ink droplets are ejected from a plurality of nozzles of an ink jet recording head (hereinafter also simply referred to as a recording head) to form an image on the recording paper The device is used.
Ink droplets can be ejected by applying electrical energy to the recording head ejection energy generating element. However, when the recording head ejection energy generating element is viewed electrically, the piezoelectric element is a capacitor. And, the heater can be regarded as resistance. Further, when the ink is viewed electrically, it can be regarded as a resistance having a low resistance value.
このインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出するための吐出エネルギ発生素子としてピエゾアクチュエータ(圧電素子)を用いたインクジェット式プリンタがある。
このインクジェット式プリンタにおいては、記録ヘッドに備わる複数のノズルに対応して設けられた複数個の圧電素子(ノズル圧電体)に対して圧電変位のON/OFF制御を行い画像を形成するノズル制御データを、外部からの画素単位吐出トリガーに従ってヘッド制御部に転送し、その後、駆動電圧を印加することで圧電素子を選択的に駆動して微細に変位させることにより、各ピエゾアクチュエータの動圧に基づいてノズルからインク液滴を記録用紙上に吐出させ、記録用紙上にドットを形成させることで、所望の解像度(例えば1200dpi)の印刷を行っている。
This ink jet recording apparatus includes an ink jet printer using a piezo actuator (piezoelectric element) as an ejection energy generating element for ejecting ink droplets.
In this ink jet printer, nozzle control data for forming an image by performing ON / OFF control of piezoelectric displacement for a plurality of piezoelectric elements (nozzle piezoelectric bodies) provided corresponding to a plurality of nozzles provided in the recording head. Is transferred to the head control unit according to a pixel-unit discharge trigger from the outside, and then the piezoelectric element is selectively driven to finely displace it by applying a driving voltage, based on the dynamic pressure of each piezoelectric actuator. Ink droplets are ejected from the nozzles onto the recording paper, and dots are formed on the recording paper, thereby printing at a desired resolution (for example, 1200 dpi).
このようなピエゾアクチュエータを用いる記録ヘッドの構造を考えると、圧電素子とインクは当然ながら直近に位置することが効率的であり、実際に記録ヘッドの構造はそのように構成される。したがって、このような記録ヘッドの内部では、ピエゾアクチュエータの駆動構造からインク室と電気回路とが近接しており、記録ヘッドの製造、構造、材料等の不具合や、経年劣化、あるいはインク供給圧力による要因などにより、インクリーク(漏れ)が発生し、インクと圧電素子が直接接してしまうと、電気的に圧電素子が短絡(ショート)してしまい、記録ヘッド内の電気回路の配線を短絡させて、故障が発生してしまう場合がある。この短絡(電気ショート)は、液体であるインクそのものによって起こるため、電気回路における短絡箇所は複雑に発生する。 Considering the structure of a recording head using such a piezo actuator, it is natural that the piezoelectric element and the ink are positioned in the immediate vicinity, and the structure of the recording head is actually configured as such. Therefore, in such a recording head, the ink chamber and the electric circuit are close to each other due to the driving structure of the piezo actuator, and it is caused by defects in the manufacturing, structure, and material of the recording head, aging, or ink supply pressure. If an ink leak (leakage) occurs due to a factor and the ink and the piezoelectric element are in direct contact with each other, the piezoelectric element is electrically short-circuited (short-circuited), causing the wiring of the electric circuit in the recording head to be short-circuited. Failure may occur. Since this short circuit (electrical short circuit) is caused by the liquid ink itself, the short circuit location in the electric circuit is complicated.
このため、特許文献1においては、図9に示す記録ヘッドの状態検出装置を備える記録ヘッド駆動制御部を提案している。この記録ヘッド駆動制御部は、エネルギ発生素子である圧電素子C7に電気的エネルギを付与してインクを吐出させるための記録ヘッドを駆動する駆動回路C1と、この駆動回路に電力を与える電源入力端子C15と、一方が電源入力端子C15にかつ他方が電源C10に接続されたスイッチ部C12と、一方が電源入力端子C15にかつ他方が電源C10に接続された抵抗C16と、この抵抗C16の電圧を観測することによって記録ヘッドの状態検出を行う検出手段であるコンパレータ(比較器)C9とを具備する。
For this reason,
なお、図中、C2は、トランジスタC13及びC14を備え、入力データVHcontによって記録ヘッドの記録動作と状態検出動作を切り換えるスイッチ部C12と状態検出部C17とからなる記録ヘッドの状態検出装置である。また、駆動回路C1は、低電圧電源C11からの出力電圧VLPSUが供給され、入力データWAVEDATAによって電圧信号を発生する信号発生器C3、電圧信号を増幅する増幅回路C4、プッシュプル回路C5、その出力電圧VCOMで記録ヘッドの各圧電素子7のオンオフを制御するアナログスイッチC6を備えるアナログスイッチ制御部C8からなる。 In the figure, C2 is a recording head state detection device comprising transistors C13 and C14 and comprising a switch unit C12 and a state detection unit C17 that switch between a recording operation and a state detection operation of the recording head according to input data VHcont. Further, the drive circuit C1 is supplied with the output voltage VLPSU from the low voltage power supply C11, and generates a voltage signal by the input data WAVDATA, an amplifier circuit C4 that amplifies the voltage signal, a push-pull circuit C5, and its output It comprises an analog switch control unit C8 having an analog switch C6 for controlling on / off of each piezoelectric element 7 of the recording head with a voltage VCOM.
特許文献1に開示の記録ヘッド駆動制御部では、圧電素子C7は高抵抗であり、検出モードにおいて、正常時には、状態検出装置の状態検出抵抗(360Ω)C16に流れる電流(2.85mA)は小さいので、コンパレータC9への電源入力端子C15側の入力電圧VHは、高電圧電源C10からの出力電圧VHPSU(37V)から抵抗C16による電圧降下分だけ低いだけの36Vであるので、コンパレータC9への入力基準電圧Vref(30V)より高く、コンパレータC9からの比較結果は、例えば、L(ロウ)レベルを出力し、VHcontがH(ハイ)レベルとなり、通常の記録動作モードとなる。
In the recording head drive control unit disclosed in
一方、圧電素子C7にインクが付着すると、インクは、圧電素子C7に並列に付加された10Ω程度の低抵抗素子とみなすことができるため、アナログスイッチC6のオン抵抗を加えても100Ωであり、高電圧電源C10から、状態検出抵抗C16を通って流れる電流は、80mA(=37×1000/460)となるので、コンパレータC9への入力電圧VHは、8Vとなり、基準電圧Vref(30V)より低くなり、コンパレータC9からの比較結果は、例えば、Hレベルを出力し、VHcontがLレベルとなり、高電圧電源C10をオフして記録ヘッドの駆動を停止させる。 On the other hand, when ink adheres to the piezoelectric element C7, the ink can be regarded as a low resistance element of about 10Ω added in parallel to the piezoelectric element C7, and therefore the resistance is 100Ω even if the on resistance of the analog switch C6 is added. Since the current flowing from the high voltage power source C10 through the state detection resistor C16 is 80 mA (= 37 × 1000/460), the input voltage VH to the comparator C9 is 8 V, which is lower than the reference voltage Vref (30 V). Thus, the comparison result from the comparator C9 outputs, for example, H level, VHcont becomes L level, the high voltage power supply C10 is turned off, and the drive of the recording head is stopped.
なお、特許文献1では、記録ヘッドの状態検出装置において、コンパレータC9の代わりに、ADコンバータを用いることも開示している。
こうして、特許文献1に開示の記録ヘッドの状態検出装置では、インクより高抵抗である状態検出抵抗C16があり、駆動回路C1を過大な電流が流れることはないので、駆動系の回路を破損することなく、精度よくかつ高速に記録ヘッドの状態を検出することができるとしている。
Note that
Thus, in the recording head state detection device disclosed in
ところで、上述したように、インクジェット記録装置の記録ヘッドのノズルに対応する圧電素子は、電気回路としてはコンデンサ成分とほぼ等価であり、駆動回路及び圧電素子(圧電体)が正常な場合には、ある範囲の電圧を印加することでインク吐出動作を発生させることができる。しかしながら、圧電体の物性異常、回路故障起因で、駆動電圧が一定範囲外となった場合、吐出動作は異常となる。例えば、上述のインクジェット式プリンタでは、印刷物に十分なインク滴を吐出できず、かすれ、濃度差といった重大な品質不良を発生する結果となり、大量印刷時には異常吐出の検知が遅れるほど、損紙が多くなってしまう。
このため、インクジェット式プリンタシステムにおいては、記録ヘッドの異常吐出状態を検知することが必須である。
By the way, as described above, the piezoelectric element corresponding to the nozzle of the recording head of the ink jet recording apparatus is substantially equivalent to a capacitor component as an electric circuit, and when the drive circuit and the piezoelectric element (piezoelectric body) are normal, An ink discharge operation can be generated by applying a voltage within a certain range. However, when the drive voltage is out of a certain range due to an abnormality in the physical properties of the piezoelectric body or a circuit failure, the ejection operation becomes abnormal. For example, the above-described inkjet printer cannot eject sufficient ink droplets on a printed matter, resulting in serious quality defects such as blurring and density differences, and the more paper is lost the more the abnormal ejection detection is delayed during mass printing. turn into.
For this reason, in an ink jet printer system, it is essential to detect an abnormal ejection state of the recording head.
特許文献1に開示された記録ヘッドの状態検出装置でも、検出モードにおいて、高電圧電源C10から状態検出抵抗C16を介した、記録ヘッドの駆動回路C1の電源入力端子15側の点の電圧をコンパレータC9で検出して基準電圧と比較し、その比較結果に応じて記録ヘッドの状態を検出することができ、特に、検出電圧が基準電圧より低ければ異常を検知して、高電圧電源C10をオフして記録ヘッドの駆動を停止させることができる。
しかしながら、特許文献1に開示された記録ヘッドの状態検出装置で異常を検出するために電圧を検出しているのは、圧電素子C7から離れた、電源C10に接続された状態検出抵抗C16の電圧であり、圧電素子C7に近いところで高速に検出された、直接圧電素子C7に印加された電圧でないという問題があった。
In the recording head state detection apparatus disclosed in
However, the voltage detected by the recording head state detection apparatus disclosed in
また、特許文献1の状態検出装置で異常を検出できるのは、検出モードであり、記録動作モードでは、異常吐出状態の検出ができないという問題があった。
また、特許文献1の記録ヘッドの状態検出装置では、その構成が複雑であるという問題もあった。
さらに、特許文献1の状態検出装置で、コンパレータC9の代わりに、ADコンバータを用いるものでは、コスト高になるという問題があった。
Further, it is in the detection mode that the state detection device of
Further, the recording head state detection apparatus of
Furthermore, in the state detection device disclosed in
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、安定した印刷のために不可欠であるインクジェット記録ヘッドの安定制御のため、記録ヘッドを構成する吐出エネルギ発生素子に印加される駆動電圧状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視し、異常吐出状態を精度よく検知することができ、その結果、インクジェット記録ヘッドの状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視することができるインクジェット記録ヘッドの状態監視回路を提供することにある。
本発明のもう1つの目的は、上記目的に加え、上記インクジェット記録ヘッドの状態監視回路を用いて、インクジェットプリンタシステムにおいて、インクジェット記録ヘッドの吐出制御信頼性や安定制御の向上を図ることができ、安定した印刷や画像記録を実現することができるインクジェット記録装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and drive voltage state applied to an ejection energy generating element constituting the recording head for stable control of the ink jet recording head, which is indispensable for stable printing. Can be accurately monitored with a configuration as fast and inexpensive as possible, and an abnormal ejection state can be detected with high accuracy. As a result, the state of the ink jet recording head can be monitored with a configuration as fast and inexpensive as possible. An object of the present invention is to provide a state monitoring circuit for an ink jet recording head.
Another object of the present invention is to improve the ejection control reliability and stability control of the ink jet recording head in the ink jet printer system using the ink jet recording head state monitoring circuit in addition to the above object. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of realizing stable printing and image recording.
上記課題を解決するために、本発明のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路は、複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドの状態を監視する状態監視回路であって、前記吐出エネルギ発生素子に、解像度単位で前記インク液滴を吐出させるための駆動波形電圧信号を印加する駆動回路と、前記吐出エネルギ発生素子と並列に接続され、前記吐出エネルギ発生素子に印加される前記駆動波形電圧信号を所定の基準電圧と比較する比較器と、を備え、該比較器の比較結果に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an ink jet recording head state monitoring circuit according to the present invention includes a plurality of nozzles and an ejection energy generating element that is provided corresponding to each nozzle and ejects ink droplets from each nozzle. A state monitoring circuit for monitoring a state of an ink jet recording head, wherein the ejection energy generating element applies a drive waveform voltage signal for ejecting the ink droplets in units of resolution to the ejection energy generating element. And a comparator for comparing the drive waveform voltage signal applied to the ejection energy generating element with a predetermined reference voltage, and based on a comparison result of the comparator, The state of the drive circuit is monitored.
ここで、前記比較器は、前記比較結果として、前記所定の基準電圧に対する前記駆動波形電圧信号の大小に応じて異なる電圧レベルのパルスを出力するものであり、前記状態監視回路は、さらに、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧を超えて変化する変化回数として、前記比較器から出力される前記電圧レベルの変化回数をカウントするパルスカウンタを備え、該パルスカウンタによってカウントされた前記電圧レベルの前記変化回数に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視することが好ましい。 Here, the comparator outputs a pulse having a different voltage level depending on the magnitude of the drive waveform voltage signal with respect to the predetermined reference voltage as the comparison result, and the state monitoring circuit further includes the state monitoring circuit, The voltage level counted by the pulse counter is provided with a pulse counter that counts the number of changes in the voltage level output from the comparator as the number of changes in which the drive waveform voltage signal changes beyond the predetermined reference voltage. It is preferable to monitor the state of the ink jet recording head and the drive circuit based on the number of times of the change.
また、前記比較器の前記比較結果は、前記電圧レベルが2値判断データとしてを出力されるものであることが好ましい。
また、前記比較器の前記比較結果の前記2値判断データは、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧より大きい場合にデジタル値1を示し、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧より小さい場合にデジタル値0を示し、前記パルスカウンタは、前記デジタル値1から前記デジタル値0に変化する回数及び前記デジタル値1から前記デジタル値0に変化する回数を前記変化回数としてカウントするものであることが好ましい。
また、前記2値判断データの前記電圧レベルは、TTLレベルであることが好ましい。
The comparison result of the comparator is preferably such that the voltage level is output as binary judgment data.
The binary determination data of the comparison result of the comparator indicates a digital value of 1 when the drive waveform voltage signal is greater than the predetermined reference voltage, and the drive waveform voltage signal is greater than the predetermined reference voltage. When the value is small, it indicates a digital value of 0, and the pulse counter counts the number of changes from the
The voltage level of the binary determination data is preferably a TTL level.
また、前記吐出エネルギ発生素子は、外部からの画素単位吐出トリガー信号によって前記インク液滴の吐出を開始するものであり、前記画素単位吐出トリガー信号間の1周期の前記駆動波形電圧信号の信号波形は、同じであり、前記画素単位吐出トリガー信号の入力タイミングで、前記パルスカウンタのカウント値を0にクリアし、次の前記画素単位吐出トリガー信号が入力されるまでの1周期における前記パルスカウンタのカウント値が所定の既定値に達しない場合にエラー信号を発生することが好ましい。
また、前記エラー信号は、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に通知することが好ましい。
The ejection energy generating element starts ejection of the ink droplet by an external pixel unit ejection trigger signal, and a signal waveform of the drive waveform voltage signal in one cycle between the pixel unit ejection trigger signals. Are the same, the count value of the pulse counter is cleared to 0 at the input timing of the pixel unit discharge trigger signal, and the pulse counter in one cycle until the next pixel unit discharge trigger signal is input. It is preferable to generate an error signal when the count value does not reach a predetermined predetermined value.
The error signal is preferably notified to an ink jet recording apparatus that records an image on a recording medium by discharging the ink droplets from the plurality of nozzles of the ink jet recording head.
また、前記駆動回路は、駆動波形電圧データを記憶する波形データメモリと、該波形データメモリから出力される前記駆動波形電圧データをデジタルアナログ(D/A)変換するD/Aコンバータと、該D/Aコンバータから出力されるアナログ信号を増幅して前記駆動波形電圧信号を生成する増幅器とを備え、前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び前記吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出することが好ましい。 The drive circuit includes a waveform data memory for storing drive waveform voltage data, a D / A converter for digital / analog (D / A) conversion of the drive waveform voltage data output from the waveform data memory, and the D And an amplifier that amplifies an analog signal output from the A converter to generate the drive waveform voltage signal, and the state monitoring circuit is configured to detect the nozzle of the ink jet recording head based on a comparison result of the comparator. It is preferable to detect an abnormality in the ejection energy generating element, the drive circuit, and the drive waveform voltage data.
また、前記状態監視回路は、さらに、所定の基準電圧データを記憶する基準電圧データメモリと、該基準電圧データメモリから出力される前記所定の基準電圧データをデジタルアナログ(D/A)変換して前記所定の基準電圧を出力するD/Aコンバータと、を備え、前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出することが好ましい。
また、前記比較器は、前記駆動波形電圧信号における前記吐出エネルギ発生素子を駆動するために必要な電圧値に影響を及ぼさないほど、前記吐出エネルギ発生素子より高い抵抗値を持つものであることが好ましい。
The state monitoring circuit further includes a reference voltage data memory for storing predetermined reference voltage data, and digital / analog (D / A) conversion of the predetermined reference voltage data output from the reference voltage data memory. And a D / A converter that outputs the predetermined reference voltage, wherein the state monitoring circuit is configured to output the nozzle and the ejection energy generating element of the inkjet recording head based on a comparison result of the comparator, and the driving circuit. In addition, it is preferable to detect an abnormality in the drive waveform voltage data.
Further, the comparator has a resistance value higher than that of the ejection energy generating element so as not to affect a voltage value necessary for driving the ejection energy generating element in the drive waveform voltage signal. preferable.
また、上記課題を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は、複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられ、各ノズルからインク液滴を吐出する吐出エネルギ発生素子とを有するインクジェット記録ヘッドと、上記のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路と、画像データに基づいて前記吐出エネルギ発生素子の駆動/非駆動を選択的に制御する吐出制御部と、を備え、前記画像データに基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an inkjet recording apparatus of the present invention includes an inkjet recording apparatus including a plurality of nozzles and an ejection energy generating element that is provided corresponding to each nozzle and ejects ink droplets from each nozzle. A head, a state monitoring circuit of the ink jet recording head, and a discharge control unit that selectively controls driving / non-driving of the discharge energy generating element based on image data, based on the image data, An image is recorded on a recording medium by discharging the ink droplets from the plurality of nozzles of the inkjet recording head.
また、前記インクジェット記録ヘッドは、前記複数のノズルと、各ノズルに対応して設けられた前記吐出エネルギ発生素子とを有するヘッドモジュールを複数個配置してなるものであることが好ましい。
また、前記インクジェット記録ヘッドは、前記記録媒体の幅方向に複数個の前記ヘッドモジュールを配置して長尺化したライン型ヘッドであることが好ましい。
また、前記インクジェット記録ヘッドは、複数色毎に1個以上配置されることが好ましい。
The ink jet recording head preferably includes a plurality of head modules each having the plurality of nozzles and the ejection energy generating elements provided corresponding to the nozzles.
Further, it is preferable that the ink jet recording head is a line type head that is elongated by arranging a plurality of the head modules in the width direction of the recording medium.
Further, it is preferable that one or more ink jet recording heads are arranged for each of a plurality of colors.
本発明のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路によれば、上記構成により、インクジェットプリンタシステムにおいて、安定した印刷や画像記録を実現するために、インクジェット記録ヘッドの吐出制御信頼性や安定制御の向上のため、吐出エネルギ発生素子に印加される駆動電圧状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視し、異常吐出状態を精度よく検知することができ、その結果、インクジェット記録ヘッドの状態を精度よく、できるだけ高速かつ安価な構成で監視することができる。
また、本発明のインクジェット記録装置によれば、上記インクジェット記録ヘッドの状態監視回路を用いて、インクジェットプリンタシステムにおいて、インクジェット記録ヘッドの吐出制御信頼性や安定制御の向上を図ることができ、安定した印刷や画像記録を実現することができる。
According to the state monitoring circuit of the ink jet recording head of the present invention, with the above configuration, in order to realize stable printing and image recording in the ink jet printer system, in order to improve ejection control reliability and stability control of the ink jet recording head. The drive voltage state applied to the ejection energy generating element can be accurately monitored with a configuration as fast and inexpensive as possible, and the abnormal ejection state can be accurately detected. As a result, the state of the inkjet recording head can be accurately detected. It is possible to monitor with a configuration that is as fast and inexpensive as possible.
Further, according to the ink jet recording apparatus of the present invention, it is possible to improve the ejection control reliability and the stability control of the ink jet recording head in the ink jet printer system using the state monitoring circuit of the ink jet recording head. Printing and image recording can be realized.
本発明に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回路、及びインクジェット記録装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態のインクジェット記録装置のヘッド制御装置の一例の装置構成を示すブロック図である。図2は、図1に示すヘッド制御装置のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路の概略構成のブロック図である。図3(a)〜(e)は、図2に示すインクジェット記録ヘッドの状態監視回路の各部の信号の一例のタイミングチャートである。
An ink jet recording head state monitoring circuit and an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus configuration of an example of a head control apparatus of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a schematic configuration of the state monitoring circuit of the ink jet recording head of the head control apparatus shown in FIG. FIGS. 3A to 3E are timing charts showing examples of signals at various parts of the state monitoring circuit of the ink jet recording head shown in FIG.
図1に示すように、本実施の形態のインクジェット記録装置(以下、記録装置という)10は、インクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッドという)12と、ヘッド制御装置14と、装置制御部16と、記録媒体搬送部18とを備える。
記録ヘッド12は、図示しないが、そのインク吐出面に複数のノズル(インク吐出口)が配置され、例えば高密度で二次元配置され、記録すべき画像の画像データに応じてインク液滴を記録媒体上に打滴するもので、ピエゾアクチュエータ20と、スイッチ回路22とを有する。
As shown in FIG. 1, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a recording apparatus) 10 according to the present embodiment includes an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) 12, a
Although not shown, the recording head 12 has a plurality of nozzles (ink ejection ports) arranged on its ink ejection surface, for example, two-dimensionally arranged at high density, and records ink droplets according to the image data of the image to be recorded. A droplet is ejected onto a medium, and includes a
ピエゾアクチュエータ20は、各ノズルに対応して設けられ、画像データに応じて駆動され、各ノズルからインク液滴を吐出するためのものであり、圧電素子(ピエゾ素子)からなる吐出エネルギ発生素子で構成される。
スイッチ回路22は、各ノズルに対応して設けられた個々のピエゾアクチュエータ20の駆動選択(ON/OFFの制御)を行うためのものである。
The
The
図1では、簡略化のために記録ヘッド12内に、1つのピエゾアクチュエータ20と、これに設けられた1つのスイッチ回路22だけを記載したが、実際は複数のノズルにそれぞれ対応したピエゾアクチュエータ20及びスイッチ回路22が複数存在する。
また、記録ヘッド12を複数個つなぎ合わせて1つのインクジェット記録ヘッドを構成することもできる。例えば、記録媒体(図示せず)の幅方向に対して、複数個の記録ヘッド12を繋ぎ合わせることにより、紙幅方向の全記録可能範囲(描画可能幅の全域)について所定の記録解像度(例えば、1200dpi)で記録可能なノズル列を有する長尺のラインヘッド(シングルパス印字が可能なページワイドヘッド)を構成しても良い。
In FIG. 1, for the sake of simplicity, only one
A plurality of recording heads 12 can be connected to form one ink jet recording head. For example, by connecting a plurality of recording heads 12 with respect to the width direction of a recording medium (not shown), a predetermined recording resolution (for example, the entire drawing possible width) in the paper width direction (for example, the entire drawing width) A long line head (a page wide head capable of single-pass printing) having a nozzle row capable of recording at 1200 dpi) may be configured.
また、図1では、説明を簡単にするために、1つの記録ヘッド12(1色分)のみを示している。モノクロ印刷の場合であれば、1つの記録ヘッド12で良いが、本発明はこれに限定されず、カラー印刷の場合には、複数色のインクの各色に対応した複数本の(色別の)記録ヘッド12を備える記録装置10の場合、各色の記録ヘッド12について個別に(ヘッド単位で)ヘッド制御装置14が設けられる。例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)の4色のインクに対応した色別の記録ヘッド12を備える記録装置10では、CMYK各色の記録ヘッド12に対してそれぞれヘッド制御装置14が設けられる。なお、これらの各色のヘッド制御装置14は、1つの装置制御部16によって管理される構成とするのが好ましい。
Further, in FIG. 1, only one recording head 12 (for one color) is shown for ease of explanation. In the case of monochrome printing, one recording head 12 may be used. However, the present invention is not limited to this, and in the case of color printing, a plurality of (for each color) corresponding to each color of a plurality of colors of ink is used. In the case of the
次に、ヘッド制御装置14は、記録ヘッド12に接続され、記録ヘッド12の各ノズルに対応するピエゾアクチュエータ20の駆動を制御し、ノズルからのインク吐出動作(吐出の有無、液滴吐出量)を制御するための制御手段として機能するものである。
ヘッド制御装置14は、図1に示すように、画像データメモリ24と、画像データ転送制御回路26と、吐出タイミング制御部28と、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回路30と、を有する。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
画像データメモリ24は、記録媒体に記録される画像の印刷用イメージデータ(ドットデータ)に展開された画像データを記憶させておくためのものである。
画像データメモリ24に入力される画像データは、ヘッド制御装置14より上位のデータ制御部である記録装置10の装置制御部16で管理される。
The
Image data input to the
画像データ転送制御回路26は、画像データメモリ24に記憶された画像データに基づいて、各記録ヘッド12のノズル制御データ(ここでは、記録解像度のドット配置に対応した画像データ)を各記録ヘッド12のスイッチ回路22に転送する制御を行うためのものである。ここで、ノズル制御データは、スイッチ回路22によるノズルのON(吐出駆動)/OFF(非駆動)を決定する画像データ(ドットデータ)である。画像データ転送制御回路26は、このノズル制御データを各記録ヘッド12のスイッチ回路22に転送することで、ノズル毎のスイッチ回路22の開閉(ON/OFF)を制御する。
画像データ転送制御回路26は、CPU(central processing unit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)によって構成することができる。
Based on the image data stored in the
The image data
画像データ転送制御回路26から転送された画像データ信号(ノズル制御データ)は、記録ヘッド12に設定されるために、画像データ転送制御回路26から記録ヘッド12に対して必要なタイミングで、例えば、後述する吐出タイミング信号に応じて送信される。記録ヘッド12に一定量の画像データを送信した時点で、データラッチとよばれる信号(ラッチ信号)を記録ヘッド12に送信する。このデータラッチ信号のタイミングで記録ヘッド12におけるピエゾアクチュエータ20(圧電素子)の変位のオン(ON)/オフ(OFF)のデータが確定される。その後、記録ヘッド12に駆動電圧を印加することで、ON設定に係るピエゾアクチュエータ20の圧電素子を微小変位させ、インク滴を吐出させる。こうして、吐出したインク滴を用紙に付着(着弾)させることで、所望の解像度(例えば、1200dpi)の印刷が行われる。なお、OFF設定したピエゾアクチュエータ20の圧電素子は、駆動電圧を印加しても、変位が起こらず、液滴が吐出されない。
Since the image data signal (nozzle control data) transferred from the image data
吐出タイミング制御部28は、記録(プリント)動作時に、記録装置10の記録媒体を搬送する記録媒体搬送部18からインク液滴吐出のトリガー信号を受信し、図3(a)に示すように、画像データ転送制御回路26、後述する状態監視回路30の駆動電圧制御回路34及びパルスカウンタ36に、吐出動作開始のスタートトリガーとなる吐出タイミング信号(画素単位吐出トリガーパルス)を出力するためのものである。
図示例の記録装置10では、吐出タイミング制御部28から吐出タイミング信号を受けて画像データ転送制御回路26及び後述する駆動電圧制御回路34から記録ヘッド12に解像度単位に画像データ及び駆動電圧波形のデジタルデータの転送を行うことで、画像データに応じた選択的な吐出動作(オンデマンドの吐出駆動制御)を行い、1ページの印刷を実現することができる。
The ejection
In the
本発明の記録ヘッド12の状態監視回路30は、図1及び図2に示すように、波形データメモリ32、駆動電圧制御回路34、パルスカウンタ36及び基準電圧データメモリ38を備えるデータコントローラ40と、D/A変換器(コンバータ)42及び44と、アンプ回路46と、比較器48と、を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
波形データメモリ32は、ピエゾアクチュエータ20を駆動するための駆動電圧波形のデジタルデータ(以下、駆動電圧波形データともいう)を記憶させておくためのものである。ここで、駆動電圧波形は、例えば、図3(b)に示すように、吐出タイミング制御部28から吐出タイミング信号を受けて記録ヘッド12のノズルのスイッチ回路22がON(吐出駆動)の時に、吐出タイミング信号に合わせて各記録ヘッド12のピエゾアクチュエータ20を断続的に駆動して、ノズルから連続して複数のインク液滴を吐出させるためにピエゾアクチュエータ(圧電素子)20に印加する駆動電圧のパルス波形である。
波形データメモリ32に入力される駆動電圧波形データは、画像データメモリ24に入力される画像データと同様に、上位の装置制御部16で管理される。
The
The drive voltage waveform data input to the
駆動電圧制御回路34は、波形データメモリ32から、各記録ヘッド12のピエゾアクチュエータ20を駆動するための駆動電圧波形データを読み出し、吐出タイミング制御部28からの吐出タイミング信号に合わせて、D/A変換器42に出力するためのものである。
D/A変換器42は、駆動電圧制御回路34から出力された駆動電圧波形データを所定の電圧値、及び/又は電流値を持つアナログ駆動パルス、即ち所定の電流値を持つアナログ電圧波形(駆動電圧アナログパルス)に変換するためのものである。
アンプ回路46は、D/A変換器42からの出力アナログ電圧波形を、最終的にピエゾアクチュエータ20の駆動に適した所定の電流・電圧に増幅するための電力増幅回路である。アンプ回路46によって、例えば、図3(b)に示すように、ピエゾアクチュエータ20を駆動可能な電流・電圧に増幅されたアナログ電圧波形は、記録ヘッド12(ピエゾアクチュエータ20)に供給される。
The drive
The D /
The
即ち、ヘッド制御装置14では、外部の記録媒体搬送部18から入力されたインク液滴吐出のトリガー信号を受信してタイミング制御部28から出力される吐出タイミング信号に合わせて、駆動電圧制御回路34からD/A変換器42へ駆動電圧波形データが出力されることにより、D/A変換器42にて駆動電圧波形データからアナログ電圧波形へと変換される。D/A変換器42の出力波形(アナログ電圧波形)は、アンプ回路(電力増幅回路)46によって増幅された駆動電圧波形は、記録ヘッド12のピエゾアクチュエータ(圧電素子)20に印加され、印加された駆動電圧波形に応じて、対応するノズルからインク液滴が連続して吐出される。
ここで、図3(b)に示すように、正常吐出であれば、インク液滴は、吐出タイミング信号に合わせて吐出されるが、吐出タイミング間の1周期当たりの駆動電圧波形は、常に同じである。
That is, in the
Here, as shown in FIG. 3B, in the case of normal ejection, ink droplets are ejected in accordance with the ejection timing signal, but the drive voltage waveform per cycle between ejection timings is always the same. It is.
基準電圧データメモリ38は、予め設定された所定の基準電圧のデジタルデータ(基準電圧データ)を記憶させておくためのものである。ここで、所定の基準電圧データは、インク液滴の吐出と非吐出との間の閾値のデジタル値として設定される。
D/A変換器44は、基準電圧データメモリ38から出力される所定の基準電圧データを基準電圧(アナログ基準電圧値)Vrefに変換するためのものである。このように、比較器48に入力される基準電圧を発生しているD/A変換器44としては、安価な低速D/A変換器を用いることができ、例えば、CPU等に内蔵されたD/A変換器、即ち、CPU等からなる上位のデータコントローラ40に内蔵されたD/A変換器を用いることができる。
なお、基準電圧データメモリ38から出力される所定の基準電圧データを変化させることで、容易に、検出閾値となる、D/A変換器44から出力される基準電圧(アナログ基準電圧値)Vrefを変更することができる。
The reference
The D /
By changing predetermined reference voltage data output from the reference
比較器48は、アンプ回路46で増幅され、直接ピエゾアクチュエータ20に印加された駆動電圧波形(アナログ電圧波形)の駆動電圧(アナログ電圧)と、D/A変換器44から出力された基準電圧Vrefとを比較して比較結果を出力するための電圧比較器である。即ち、比較器48には、記録ヘッド12に印加される駆動電圧が直接入力され、比較器48で、予め設定された基準電圧と比較される。
なお、比較器48の比較結果は、パルス上の電圧値、即ち検出電圧パルスとして検出されるので、上位のデータコントローラ40のパルスカウンタ36において、電圧パルスの変化点をカウント(計数)することが可能となる。
The
Since the comparison result of the
したがって、比較結果としては、パルスカウンタ36でデジタル的にカウントできるように、比較器48から2値判断可能な電圧値として出力されることが好ましく、例えば、図3(c)に示すように、2値判断電圧値の検出パルス、例えばTTLレベルの2値判断データ(デジタル値1:3.3V、及びデジタル値0:0V)として出力されるのが好ましい。ここで、例えば、駆動電圧>Vrefの場合には、比較器48の出力は3.3Vとなりデジタル値1を示し、駆動電圧<Vrefの場合には、出力0Vとなりデジタル値0を示すようにするのが良い。
Therefore, the comparison result is preferably output as a voltage value that can be binary-determined from the
なお、比較器48はピエゾアクチュエータ(圧電素子)20と比較して非常に高い抵抗値を持ち、さらに、アンプ回路46は電流容量に余裕をもつため、比較器48には、ピエゾアクチュエータ20の駆動に必要な電圧値に影響を及ぼすような電流は発生しない。
よって、比較器48は、ピエゾアクチュエータ20と並列に接続可能であり、ピエゾアクチュエータ20に印加される電圧値を直接監視できるため、より高精度な電圧検出を可能としている。
Since the
Therefore, the
パルスカウンタ36は、図3(d)に示すように、吐出タイミング制御部28から図3(a)に示す吐出タイミング信号を受信してカウント値を0クリアし、次の吐出タイミング信号を受信するまで、比較器48の出力がデジタル値1から0に変化する変化回数、及び/又はデジタル値0から1に変化する変化回数をカウントするものである。なお、パルスカウンタ36は、前後の吐出タイミング信号間のパルスカウント値が予め設定されている規定回数、図3(d)に示す例では、デジタル値1から0への変化及び0から1への変化の両方をカウントする場合の6回が得られない場合には、データコントローラ40から図1に示すように、図3(e)に示すようなエラー(fail)信号を上位の装置制御部16に送信する。
As shown in FIG. 3D, the
このように、データコントローラ40は、比較器48の電圧値の変化点、即ち駆動電圧波形が検出閾値となる基準電圧Vrefを横切る点を監視するものであり、比較器48の出力データが1から0、0から1に変化する変化回数を内部のパルスカウンタ36でカウントする。一方、上述したように、インク吐出は、画素単位吐出トリガー(吐出タイミング信号)により吐出されるので、1周期あたりの駆動電圧波形は常に同じである。したがって、比較器48で検出閾値となる基準電圧Vrefをまたいで変化する回数は、常に一定値となる。このため、パルスカウンタ36でカウントされた変化回数が、一定値に満たない場合にはなんらかの異常状態になったことが、データコントローラ40において検出可能となり、図3(e)に示すようなエラー(fail)信号を出力することができる。
したがって、データコントローラ40において、パルスカウンタ36のカウントが、一定時間に所定のカウント値に到達した場合は正常状態とし、カウント値が到達しなかった場合は異常状態として、ユーザに異常を通知することができる。
In this way, the
Therefore, in the
本発明の記録ヘッド12の状態監視回路30においては、波形データメモリ32、駆動電圧制御回路34、パルスカウンタ36及び基準電圧データメモリ38は、データコントローラ40として構成される。即ち、データコントローラ40は、D/A変換器42に出力する駆動電圧波形データを記憶する波形データメモリ32、吐出パルスの変化回数をカウントするパルスカウンタ36、及び電圧比較器48に入力される基準電圧を出力するD/A変換器44に出力する基準電圧データを記憶する基準電圧データメモリ38の機能を有する。このデータコントローラ40を、CPU、又はFPGAと呼ばれるハードウェアによって構成することができる。なお、このデータコントローラ40と上述した画像データ転送制御回路26とを、記録ヘッド12の駆動制御を行うコンロトーラとして、同じCPUやFPGAによって構成しても良いし、データコントローラ40が画像データ転送制御回路26を含むように構成しても良い。
In the
次に、装置制御部16は、詳細は後述するが、ヘッド制御装置14より上位である記録装置10側のデジタルデータを制御する部分であって、例えば、パソコンやホストコンピュータで構成することができる。ヘッド制御装置14は、上位の装置制御部16からデータを受け取るためのデータ通信手段として、USB(Universal Serial Bus)その他の通信インターフェースを備えているのが好ましい。
ここで、システム起動時には、装置制御部16から各色のヘッド制御装置14に対して波形データや画像データが転送されるのが好ましい。なお、画像データについては、印刷(画像記録)実行時の記録媒体搬送と同期して、データ転送が行われる場合があっても良い。
また、記録媒体搬送部18は、詳細は後述するが、記録ヘッド12によって画像が記録されると共に、種々の処理が施こされる記録媒体を搬送するための各種の搬送ドラム(胴)や処理ドラムや、搬送ローラや搬送ベルト等の搬送手段で構成され、記録媒体の搬送に合わせて、吐出タイミング信号を得るためのインク液滴の吐出トリガー信号を取得して、出力することができるものである。
Next, as will be described in detail later, the
Here, when the system is started, it is preferable that waveform data and image data are transferred from the
The recording
本発明の記録ヘッド12の状態監視回路30においては、波形データメモリ32から出力された駆動電圧波形データは、D/A変換器42にて一定電圧、または電流値に変換され、最終的にアンプ回路46によって所定のピエゾアクチュエータ(ピエゾ素子)20の駆動電圧まで増幅される。こうして増幅された駆動電圧は、インク吐出のためピエゾアクチュエータ20ピエゾ素子に印加され、さらに、電圧検出のために、ピエゾアクチュエータ20と並列に接続された比較器48に入力される。吐出動作中、比較器48には駆動電圧が入力され、同時に入力される基準電圧(Vref)と電圧比較処理を行う。
このため、ヘッドを駆動する駆動回路と、この駆動回路に電力を与える電源入力端子とに並列に比較器を入力している特許文献1に対して、本発明では、ピエゾアクチュエータ(ピエゾ素子)20と並列に電圧検出用の比較器48を接続し、ピエゾアクチュエータ20に入力される電圧値を比較しているので、ピエゾアクチュエータ20に印加される電圧値そのものを監視することができる。
In the
For this reason, in contrast to
また、本発明の記録ヘッド12の状態監視回路30においては、比較器48による比較結果を、比較器48からの電圧値をTTLレベルの2値判断データ(0:1)としてパルスカウンタ36に入力し、パルスカウンタ36で、1から0データ、及び/又は0から1データの変化回数をカウントし、カウント値が所定の規定値であるか否かによって記録ヘッド12が正常状態にあるか、異常状態にあるかを判断する。
このため、コンパレータ(比較器)出力自体を監視する特許文献1に対して、本発明では、コンパレータ出力の変化点数をカウントするので、ピエゾ素子、駆動回路、及び駆動メモリデータのいずれかが異常な場合でも精度良く、高速にかつ安価に検出することができる。
In the
For this reason, in contrast to
また、図示例の記録ヘッド12の状態監視回路30においても、比較器48を用いず、比較器48に入力駆動電圧波形から検出される電圧値をA/D変換器にてデジタル値に変換することも可能であり、本発明の記録ヘッド12の状態監視回路30においては、そうすればより精度の高い異常検出が可能であるが、高速、高分解能(数十MHz、8bit)のA/D変換素子は非常に高額であり、機器コストをアップさせてしまう要因となり望ましくない。
これに対して、本発明の状態監視回路においては、その検出回路構成を、比較器という非常に安価な素子で実現できるため、機器開発にとっては有効である。
また、本発明の状態監視回路においては、検出電流が微弱で良いため、圧電素子からなる記録ヘッドが印字動作中であっても、待機中であっても、いかなる動作状態でもリアルタイムに監視可能である。
Also in the
On the other hand, in the state monitoring circuit of the present invention, the detection circuit configuration can be realized by a very inexpensive element called a comparator, which is effective for device development.
In the state monitoring circuit of the present invention, since the detection current may be weak, it is possible to monitor in real time whether the recording head made of the piezoelectric element is in the printing operation or in the standby state. is there.
図4は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の一構成例を示す全体構成図である。
同図に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置(以下、記録装置という)100は、給紙部112と、処理液付与部(プレコート部)114と、描画部116と、乾燥部118と、定着部120と、排紙部122とを有する。
本実施形態の記録装置100は、描画部116の圧胴(描画ドラム)170に保持された記録媒体(以下、記録用紙、又は用紙ともいう)124にインクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッドという)172M、172K、172C、172Yから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成するシングルパス方式の記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体124上に処理液(ここでは凝集処理液)を付与し、処理液とインク液とを反応させて、記録媒体124上に画像形成を行う2液反応(凝集)方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a configuration example of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention.
As shown in the figure, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a recording apparatus) 100 according to the present embodiment includes a
The
以下、各処理部について説明する。
(給紙部)
給紙部112には、枚葉紙である記録媒体124が積層されており、給紙部112の給紙トレイ150から記録媒体124が一枚ずつ処理液付与部114に給紙される。本例では、記録媒体124として、枚葉紙(カット紙)を用いるが、連続用紙(ロール紙)から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。
Hereinafter, each processing unit will be described.
(Paper Feeder)
A
(処理液付与部)
処理液付与部114は、記録媒体124の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部116で付与されるインク中の色材(本例では顔料)を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
(Processing liquid application part)
The processing
処理液付与部114は、給紙胴152と、処理液ドラム(「プレコート胴」とも言う)154と、処理液塗布装置156とを備えている。処理液ドラム154は、記録媒体124を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム154は、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパ)155を備え、この保持手段155の爪と処理液ドラム154の周面との間に記録媒体124を挟み込むことによって、記録媒体124の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム154は、その外周面に吸引孔を設けるとともに、吸引孔から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体124を処理液ドラム154の周面に密着保持することができる。
The processing
処理液ドラム154の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置156が設けられる。処理液塗布装置156は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラ(計量ローラ)と、このアニックスローラと処理液ドラム154上の記録媒体124とに圧接されて、計量後の処理液を記録媒体124に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置156によれば、処理液を計量しながら、記録媒体124に塗布することができる。
A processing
本実施形態では、ローラによる塗布方式を適用した構成を例示したが、これに限定されず、例えば、スプレー方式、インクジェット方式などの各種方式を適用することも可能である。 In the present embodiment, the configuration in which the application method using the roller is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, various methods such as a spray method and an ink jet method can be applied.
処理液付与部114で処理液が付与された記録媒体124は、処理液ドラム154から中間搬送部126を介して描画部116の描画ドラム170へ受け渡される。
The
(描画部)
描画部116は、描画ドラム(「描画胴」或いは「ジェッティング胴」とも言う)170と、用紙抑えローラ174と、記録ヘッド172M、172K、172C、172Yとを備えている。各色の記録ヘッド172M、172K、172C、172Y、及びその制御装置として、それぞれ図1〜3で説明した記録ヘッド12の構成、及びヘッド制御装置14の構成が採用されている。
(Drawing part)
The
描画ドラム170は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)171を備える。描画ドラム170に固定された記録媒体124は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に記録ヘッド172M、172K、172C、172Yからインクが付与される。
Similar to the treatment liquid drum 154, the drawing
記録ヘッド172M、172K、172C、172Yは、それぞれ、記録媒体124における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッドであり、そのインク吐出面には、画像形成領域の全幅に亘ってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列(2次元配列ノズル)が形成されている。各記録ヘッド172M、172K、172C、172Yは、記録媒体124の搬送方向(描画ドラム170の回転方向)と直交する方向に延在するように設置される。
Each of the recording heads 172M, 172K, 172C, and 172Y is a full-line ink jet recording head having a length corresponding to the maximum width of the image forming area in the
各記録ヘッド172M、172K、172C、172Yには、対応する色のインクカセットが取り付けられる。記録ヘッド172M、172K、172C、172Yから、描画ドラム170の外周面に保持された記録媒体124の記録面に向かってインク滴が吐出される。
A corresponding color ink cassette is attached to each of the recording heads 172M, 172K, 172C, and 172Y. Ink droplets are ejected from the recording heads 172M, 172K, 172C, and 172Y toward the recording surface of the
これにより、予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材(顔料)が凝集され、色材凝集体が形成される。インクと処理液の反応の一例として、本実施形態では、処理液に酸を含有させPHダウンにより顔料分散を破壊し凝集するメカニズムを用い、色材滲み、各色のインク間の混色、インク滴の着弾時の液合一による打滴干渉を回避する。こうして、記録媒体124上での色材流れなどが防止され、記録媒体124の記録面に画像が形成される。
As a result, the ink comes into contact with the treatment liquid previously applied to the recording surface, and the color material (pigment) dispersed in the ink is aggregated to form a color material aggregate. As an example of the reaction between the ink and the treatment liquid, this embodiment uses a mechanism in which an acid is contained in the treatment liquid and the pigment dispersion is destroyed and aggregated by PH down, so that coloring material bleeding, color mixing between inks of each color, ink drop Avoids droplet ejection interference due to liquid coalescence when landing. Thus, the color material flow on the
各記録ヘッド172M、172K、172C、172Yの打滴タイミングは、描画ドラム170に配置された回転速度を検出するエンコーダ(図4中には図示せず、図8の符号294)に同期させる。このエンコーダの検出信号に基づいてインク液滴の吐出トリガー信号(画素トリガー)が発せられる。これにより、高精度に着弾位置を決定することができる。また、予め描画ドラム170のフレなどによる速度変動を学習し、エンコーダで得られた打滴タイミングを補正して、描画ドラム170のフレ、回転軸の精度、描画ドラム170の外周面の速度に依存せずに打滴ムラを低減させることができる。なお、エンコーダ(294:図8参照)が設けられた描画ドラム170が、図1で説明した記録媒体搬送部18にに相当する。
The droplet ejection timings of the recording heads 172M, 172K, 172C, and 172Y are synchronized with an encoder (not shown in FIG. 4 and
さらに、各記録ヘッド172M、172K、172C、172Yのノズル面の清掃、増粘インク排出などのメンテナンス動作は、ヘッドユニットを描画ドラム170から退避させて実施するとよい。
Further, maintenance operations such as cleaning the nozzle surfaces of the recording heads 172M, 172K, 172C, and 172Y and discharging the thickened ink may be performed by retracting the head unit from the drawing
本例では、CMYKの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する記録ヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。 In this example, the configuration of CMYK standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and special color ink are used as necessary. May be added. For example, it is possible to add a recording head that discharges light ink such as light cyan and light magenta, and the arrangement order of the color heads is not particularly limited.
描画部116で画像が形成された記録媒体124は、描画ドラム170から中間搬送部128を介して乾燥部118の乾燥ドラム176へ受け渡される。
The
(乾燥部)
乾燥部118は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図4に示すように、乾燥ドラム(「乾燥胴」とも言う)176と、溶媒乾燥装置178とを備えている。乾燥ドラム176は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)177を備え、この保持手段177によって記録媒体124の先端を保持できるようになっている。
(Drying part)
The drying
溶媒乾燥装置178は、乾燥ドラム176の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ180と、各ハロゲンヒータ180の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル182とで構成される。各温風噴出しノズル182から記録媒体124に向けて吹き付けられる温風の温度及び風量と、各ハロゲンヒータ180の温度とを適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。
The
乾燥ドラム176の外周面に、記録媒体124の記録面が外側を向くように(即ち、記録媒体124の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で)記録媒体124を保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体124のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。
The
乾燥部118で乾燥処理が行われた記録媒体124は、乾燥ドラム176から中間搬送部130を介して定着部120の定着ドラム184へ受け渡される。
The
(定着部)
定着部120は、定着ドラム(「定着胴」とも言う)184と、ハロゲンヒータ186と、定着ローラ188と、インラインセンサ190と、で構成される。定着ドラム184は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)185を備え、この保持手段185によって記録媒体124の先端を保持できるようになっている。
(Fixing part)
The fixing
定着ドラム184の回転により、記録媒体124は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ186による予備加熱と、定着ローラ188による定着処理と、インラインセンサ190による検査とが行われる。
With the rotation of the fixing
ハロゲンヒータ186は、所定の温度(例えば、180°C)に制御される。これにより、記録媒体124の予備加熱が行われる。
The
定着ローラ188は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性ポリマー微粒子を溶着し、インクを被膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体124を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ188は、定着ドラム184に対して圧接するように配置されており、定着ドラム184との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体124は、定着ローラ188と定着ドラム184との間に挟まれ、所定のニップ圧(例えば、0.15MPa)でニップされて定着処理が行われる。
The fixing
また、定着ローラ188は、熱伝導性の良いアルミ等の金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度(例えば60〜80°C)に制御される。この加熱ローラで記録媒体124を加熱することによって、インクに含まれるラテックスのTg温度(ガラス転移点温度)以上の熱エネルギが付与され、ラテックス粒子が溶融される。これにより、記録媒体124の凹凸に押し込み定着が行われると共に、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。
The fixing
なお、図4に示す実施形態では、定着ローラ188を1つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みやラテックス粒子のTg特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。
In the embodiment shown in FIG. 4, only one fixing
一方、インラインセンサ190は、記録媒体124に記録された画像(テストパターン等も含む)について、吐出不良チェックパターンや画像の濃度、画像の欠陥などを計測するための読取手段であり、CCDラインセンサなどが適用される。
On the other hand, the
上記の如く構成された定着部120によれば、乾燥部118で形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が定着ローラ188によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体124に固定定着させることができる。
According to the fixing
なお、高沸点溶媒及びポリマー微粒子(熱可塑性樹脂粒子)を含んだインクに代えて、紫外線(UV)露光にて重合硬化可能なモノマー成分を含有していてもよい。この場合、記録装置100は、ヒートローラによる熱圧定着部(定着ローラ188)の代わりに、記録媒体124上のインクにUV光を露光するUV露光部を備える。このように、UV硬化性樹脂などの活性光線硬化性樹脂を含んだインクを用いる場合には、加熱定着の定着ローラ188に代えて、UVランプや紫外線LD(レーザダイオード)アレイなど、活性光線を照射する手段が設けられる。
In addition, instead of the ink containing the high boiling point solvent and the polymer fine particles (thermoplastic resin particles), a monomer component that can be polymerized and cured by ultraviolet (UV) exposure may be contained. In this case, the
(排紙部)
図4に示すように、定着部120に続いて排紙部122が設けられている。排紙部122は、排出トレイ192を備えており、この排出トレイ192と定着部120の定着ドラム184との間に、これらに対接するように、渡し胴194と、搬送ベルト196と、張架ローラ198とが設けられている。記録媒体124は、渡し胴194により搬送ベルト196に送られ、排出トレイ192に排出される。搬送ベルト196による用紙搬送機構の詳細は図示しないが、印刷後の記録媒体124は無端状の搬送ベルト196間に渡されたバー(図示せず)のグリッパーによって用紙先端部が保持され、搬送ベルト196の回転によって排出トレイ192の上方に運ばれてくる。
(Output section)
As shown in FIG. 4, a
また、図4には示されていないが、本実施形態の記録装置100には、上記構成の他、各記録ヘッド172M、172K、172C、172Yにインクを供給するインク貯蔵/装填部、処理液付与部114に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各記録ヘッド172M、172K、172C、172Yのクリーニング(ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等)を行うヘッドメンテナンス部、用紙搬送路上における記録媒体124の位置を検出する位置検出センサ、及び装置各部の温度を検出する温度センサ等を備えていても良い。
Although not shown in FIG. 4, in addition to the above-described configuration, the
<記録ヘッドの構成例>
次に、記録ヘッドの構造について説明する。各色に対応する記録ヘッド172M、172K、172C、172Yの構造は、共通しているので、以下、これらを代表して参照符号250によって記録ヘッドを示すものとする。
<Configuration example of recording head>
Next, the structure of the recording head will be described. Since the recording heads 172M, 172K, 172C, and 172Y corresponding to the respective colors have the same structure, the recording head will be denoted by the
図5(a)は、ヘッド250の構造例を示す平面透視図であり、図5(b)は、その一部の拡大図である。図6は、ヘッド250を構成する複数のヘッドモジュールの配置例を示す図である。また、図7は、記録素子単位(吐出素子単位)となる1チャンネル分の液滴吐出素子(1つのノズル251に対応したインク室ユニット)の立体的構成を示す断面図(図5中のA−A線に沿う断面図)である。
FIG. 5A is a perspective plan view showing a structural example of the
図5に示すように、本例のヘッド250は、インク吐出口であるノズル251と、各ノズル251に対応する圧力室252等からなる複数のインク室ユニット(液滴吐出素子)253をマトリクス状に二次元配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向(紙送り方向と直交する方向)に沿って並ぶように投影(正射影)される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
As shown in FIG. 5, the
記録媒体124の送り方向(矢印S方向;「第1方向」に相当)と略直交する方向(矢印M方向;「第2方向」に相当)に記録媒体124の描画領域の全幅Wmに対応する長さ以上のノズル列を構成するために、例えば、図6(a)に示すように、複数のノズル251が二次元に配列された短尺のヘッドモジュール250’を千鳥状に配置して、長尺のライン型ヘッドを構成する。或いはまた、図6(b)に示すように、ヘッドモジュール250”を一列に並べて繋ぎ合わせる態様も可能である。図6に示した各ヘッドモジュール250’又は250”が図1等で説明したヘッドモジュール12a、12bに該当する。
Corresponds to the entire width Wm of the drawing area of the
なお、シングルパス印字用のフルライン型プリントヘッドは、記録媒体124の全面を描画範囲とする場合に限らず、記録媒体124の面上の一部が描画領域となっている場合(例えば、用紙の周囲に非描画領域(余白部)を設ける場合等)には、所定の描画領域内の描画に必要なノズル列が形成されていればよい。
Note that the full-line print head for single pass printing is not limited to the case where the entire surface of the
各ノズル251に対応して設けられている圧力室252は、その平面形状が概略正方形となっており(図5(a)、(b)参照)、対角線上の両隅部の一方にノズル251への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口(供給口)254が設けられている。なお、圧力室252の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形(菱形、長方形など)、五角形、六角形、その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
The
図7に示すように、ヘッド250(ヘッドモジュール250’、250”)は、ノズル251が形成されたノズルプレート251Aと、圧力室252や共通流路255等の流路が形成された流路板252P等とを積層接合した構造から成る。ノズルプレート251Aは、ヘッド250のノズル面(インク吐出面)250Aを構成し、各圧力室252にそれぞれ連通する複数のノズル251が二次元的に形成されている。
As shown in FIG. 7, the head 250 (
流路板252Pは、圧力室252の側壁部を構成するとともに、共通流路255から圧力室252にインクを導く個別供給路の絞り部(最狭窄部)としての供給口254を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図7では簡略的に図示しているが、流路板252Pは一枚又は複数の基板を積層した構造である。
The
ノズルプレート251A及び流路板252Pは、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
The
共通流路255は、インク供給源たるインクタンク(不図示)と連通しており、インクタンクから供給されるインクは、共通流路255を介して各圧力室252に供給される。
The
圧力室252の一部の面(図7において天面)を構成する振動板256には、個別電極257を備えたピエゾアクチュエータ(圧電素子)258が接合されている。本実施形態の振動板256は、ピエゾアクチュエータ258の下部電極に相当する共通電極259として機能するニッケル(Ni)導電層付きのシリコン(Si)から成り、各圧力室252に対応して配置されるピエゾアクチュエータ258の共通電極を兼ねる。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様も可能であり、この場合は、振動板部材の表面に金属などの導電材料による共通電極層が形成される。また、ステンレス鋼(SUS)など、金属(導電性材料)によって共通電極を兼ねる振動板を構成してもよい。
A piezo actuator (piezoelectric element) 258 provided with
個別電極257に駆動電圧を印加することによって、ピエゾアクチュエータ258が変形して圧力室252の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル251からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ258が元の状態に戻る際、共通流路255から供給口254を通って新しいインクが圧力室252に再充填される。
By applying a driving voltage to the
かかる構造を有するインク室ユニット253を図5(b)に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本実施の形態の高密度ノズルヘッドが実現されている。かかるマトリクス配列において、副走査方向の隣接ノズル間隔をLsとするとき、主走査方向については実質的に各ノズル251が一定のピッチP=Ls/tanθで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。
As shown in FIG. 5B, the
また、本発明の実施に際して、ヘッド250におけるノズル251の配列形態は図示例に限定されず、様々なノズル配置構造を適用できる。例えば、図5で説明したマトリクス配列に代えて、V字状のノズル配列、V字状配列を繰り返し単位とするジグザク状(W字状など)のような折れ線状のノズル配列なども可能である。
In implementing the present invention, the arrangement form of the
なお、記録ヘッドにおける各ノズルから液滴を吐出させるための吐出用の圧力(吐出エネルギ)を発生させる手段は、ピエゾアクチュエータ(圧電素子)に限らず、サーマル方式(ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させる方式)におけるヒータ(加熱素子)や他の方式による各種アクチュエータなど様々な圧力発生素子(吐出エネルギー発生素子)を適用し得る。ヘッドの吐出方式に応じて、相応のエネルギー発生素子が流路構造体に設けられる。 The means for generating the discharge pressure (discharge energy) for discharging the droplets from each nozzle in the recording head is not limited to the piezo actuator (piezoelectric element), but the thermal method (the pressure of film boiling due to the heating of the heater) Various pressure generating elements (ejection energy generating elements) such as heaters (heating elements) and other actuators based on other systems can be applied. Corresponding energy generating elements are provided in the flow path structure according to the ejection method of the head.
<制御系の説明>
図8は、記録装置100のシステム構成を示す要部ブロック図である。
同図に示す記録装置100は、通信インターフェース270と、システムコントローラ272と、プリント制御部274と、画像バッファメモリ276と、ヘッドドライバ278と、モータドライバ280と、ヒータドライバ282と、処理液付与制御部284と、乾燥制御部286と、定着制御部288と、メモリ290と、ROM292と、エンコーダ294等とを備えている。
<Description of control system>
FIG. 8 is a principal block diagram showing the system configuration of the
The
通信インターフェース270は、ホストコンピュータ350から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース270には、USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワーク等のシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(図示せず)を搭載してもよい。ホストコンピュータ350から送出された画像データは、通信インターフェース270を介して記録装置100に取り込まれ、一旦メモリ290に記憶される。
The
メモリ290は、通信インターフェース270を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ272を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ290は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
The
システムコントローラ272は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って記録装置100の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ272は、通信インターフェース270と、プリント制御部274と、モータドライバ280と、ヒータドライバ282と、処理液付与制御部284等との各部を制御し、ホストコンピュータ350との間の通信制御、メモリ290の読み書き制御等を行うと共に、搬送系のモータ296やヒータ298を制御する制御信号を生成する。
The
ROM292には、システムコントローラ272のCPUが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ROM292は、書換不能な記憶手段であってもよいし、EEPROMのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ290は、画像データの一時記憶領域として利用されると共に、プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域としても利用される。
The
モータドライバ280は、システムコントローラ272からの指示にしたがってモータ296を駆動するドライバである。図8では、装置内の各部に配置される様々なモータを代表して符号296で図示している。例えば、図8に示すモータ296には、図4の給紙胴152、処理液ドラム154、描画ドラム170、乾燥ドラム176、定着ドラム184、及び渡し胴194などの回転を駆動するモータ、描画ドラム170の吸引孔から負圧吸引するためのポンプの駆動モータ、記録ヘッド172M、172K、172C、172Yのヘッドユニットを、描画ドラム170外のメンテナンスエリアに移動させる退避機構のモータ等が含まれている。
The
ヒータドライバ282は、システムコントローラ272からの指示に従って、ヒータ298を駆動するドライバである。図8では、装置内の各部に配置される様々なヒータを代表して符号298で図示している。例えば、図8に示すヒータ298には、給紙部112において記録媒体124を予め適温に加熱しておくための不図示のプレヒータ等が含まれている。
The
プリント制御部274は、システムコントローラ272の制御に従い、メモリ290内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ(ドットデータ)をヘッドドライバ278に供給する制御部である。
The
ドットデータは、一般に多階調の画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、sRGBなどで表現された画像データ(たとえば、RGB各色について8ビットの画像データ)を記録装置100で使用するインクの各色の色データ(本例では、KCMYの色データ)に変換する処理である。 The dot data is generally generated by performing color conversion processing and halftone processing on multi-tone image data. In the color conversion process, image data expressed in sRGB or the like (for example, 8-bit image data for each RGB color) is converted into color data for each color of ink used in the recording apparatus 100 (in this example, KCMY color data). It is processing to do.
ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色の色データに対して誤差拡散法や閾値マトリクス等の処理で各色のドットデータ(本例では、KCMYのドットデータ)に変換する処理である。 The halftone process is a process of converting the color data of each color generated by the color conversion process into dot data of each color (KCMY dot data in this example) by processes such as an error diffusion method and a threshold matrix.
プリント制御部274において、所要の信号処理が施され、得られたドットデータに基づいて、ヘッドドライバ278を介してヘッド250のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。ここでいうドットデータは、「ノズル制御データ」に相当している。
In the
プリント制御部274には画像バッファメモリ(不図示)が備えられており、プリント制御部274における画像データ処理時に画像データや、パラメータなどのデータが画像バッファメモリに一時的に格納される。また、プリント制御部274とシステムコントローラ272とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The
画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース270を介して外部から入力され、メモリ290に蓄えられる。この段階では、例えば、RGBの画像データがメモリ290に記憶される。記録装置100では、インク(色材)による微細なドットの打滴密度や、ドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調(画像の濃淡)をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、メモリ290に蓄えられた元画像(RGB)のデータは、システムコントローラ272を介してプリント制御部274に送られ、このプリント制御部274において閾値マトリクスや誤差拡散法などを用いたハーフトーニング処理によってインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部274は、入力されたRGB画像データをK、C、M、Yの4色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部274で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ(図示せず)に蓄えられる。
An overview of the flow of processing from image input to print output is as follows. Image data to be printed is input from the outside via the
ヘッドドライバ278は、プリント制御部274から与えられる印字データ(即ち、画像バッファメモリ276に記憶されたドットデータ)に基づき、ヘッド250の各ノズルに対応するアクチュエータを駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ278にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
The
ヘッドドライバ278から出力された駆動信号がヘッド250に加えられることによって、該当するノズルからインクが吐出される。記録媒体124を所定の速度で搬送しながらヘッド250からのインク吐出を制御することにより、記録媒体124上に画像が形成される。なお、本実施の形態に示す記録装置100は、ヘッド250(ヘッドモジュール)の各ピエゾアクチュエータ258に対して、モジュール単位で共通の駆動電力波形信号を印加し、各ピエゾアクチュエータ258の吐出タイミングに応じて各ピエゾアクチュエータ258の個別電極に接続されたスイッチ素子(図示せず)のオンオフを切り換えることで、各ピエゾアクチュエータ258に対応するノズル251からインクを吐出させる駆動方式が採用されている。
When the drive signal output from the
このヘッドドライバ278、プリント制御部274(画像バッファメモリ内蔵)の部分が、図1で説明したヘッド制御装置14に相当する。また、図8のシステムコントローラ272が、図1で説明した装置制御部16に相当する。
The
処理液付与制御部284は、システムコントローラ272からの指示にしたがい、処理液塗布装置156(図4参照)の動作を制御する。乾燥制御部286は、システムコントローラ272からの指示に従い、溶媒乾燥装置178(図4参照)の動作を制御する。
The treatment liquid
定着制御部288は、システムコントローラ272からの指示にしたがい、定着部120のハロゲンヒータ186や定着ローラ188(図4参照)から成る定着加圧部299の動作を制御する。
The fixing
インラインセンサ190は、図4で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録媒体124に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など)を検出し、その検出結果をシステムコントローラ272及びプリント制御部274に提供する。
As described with reference to FIG. 4, the
プリント制御部274は、インラインセンサ190から得られる情報に基づいてヘッド250に対する各種補正(不吐出補正や濃度補正など)を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作(ノズル回復動作)を実施する制御を行う。
The
上記実施の形態では、記録媒体124に直接インク滴を打滴して画像を形成する方式(直接記録方式)のインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、一旦、中間転写体上に画像(一次画像)を形成し、その画像を転写部において記録紙に対して転写することで最終的な画像形成を行う中間転写型の画像形成装置についても本発明を適用することができる。
In the above embodiment, an ink jet recording apparatus of a method (direct recording method) in which an ink droplet is directly ejected onto the
また、上記実施形態では、記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置(1回の副走査によって画像を完成させるシングルパス方式の画像形成装置)を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、シリアル型(シャトルスキャン型)ヘッドなど、短尺の記録ヘッドを移動させながら、複数回のヘッド走査により画像記録を行うインクジェット記録装置についても本発明を適用できる。 Further, in the above embodiment, an inkjet recording apparatus using a page-wide full-line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire width of the recording medium (single-pass image for completing an image by one sub-scanning). However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and an inkjet that performs image recording by scanning a plurality of heads while moving a short recording head such as a serial (shuttle scan) head. The present invention can also be applied to a recording apparatus.
上述の実施形態では、停止したヘッドに対して記録媒体を搬送する構成を例示したが、本発明の実施に際しては、停止した記録媒体(被描画媒体)に対してヘッドを移動させる構成も可能である。 In the above-described embodiment, the configuration in which the recording medium is transported to the stopped head is exemplified. However, in the implementation of the present invention, a configuration in which the head is moved with respect to the stopped recording medium (the drawing medium) is also possible. is there.
上記の実施の形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を代表例として説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画するインクジェットシステムに広く適用できる。 In the above embodiment, application to an inkjet recording apparatus for graphic printing has been described as a representative example, but the scope of application of the present invention is not limited to this example. For example, a wiring drawing apparatus for drawing a wiring pattern of an electronic circuit, a manufacturing apparatus for various devices, a resist printing apparatus that uses a resin liquid as a functional liquid for ejection, a color filter manufacturing apparatus, and a material deposition material. The present invention can be widely applied to an inkjet system that draws various shapes and patterns using a liquid functional material, such as a fine structure forming apparatus that forms a structure.
以上、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの状態監視回路及びこれを用いるインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。 As described above, the ink jet recording head state monitoring circuit and the ink jet recording apparatus using the same have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various improvements and changes may be made within the scope.
10、100 インクジェット記録装置(記録装置)
12、250 インクジェット記録ヘッド(記録ヘッド)
14 ヘッド制御装置
16 装置制御部
18 記録媒体搬送部
20 ピエゾアクチュエータ(圧電素子)
22 スイッチ回路
24 画像データメモリ
26 画像データ転送制御回路
28 吐出タイミング制御部
30インクジェット記録ヘッドの状態監視回路(状態監視回路)
32 波形データメモリ
34 駆動電圧制御回路
36 パルスカウンタ
38 基準電圧データメモリ
40 データ処理部
42,44 D/A変換器
46 アンプ
48 比較器
100 インクジェット記録装置
124 記録媒体
170 描画ドラム
172M,172K,172C,172Y インクジェットヘッド
190 インラインセンサ
251 ノズル
272 システムコントローラ
274 プリント制御部
294 エンコーダ
10, 100 Inkjet recording apparatus (recording apparatus)
12, 250 Inkjet recording head (recording head)
14
22
32
Claims (14)
前記吐出エネルギ発生素子に、解像度単位で前記インク液滴を吐出させるための駆動波形電圧信号を印加する駆動回路と、
前記吐出エネルギ発生素子と並列に接続され、前記吐出エネルギ発生素子に直接印加される前記駆動波形電圧信号を所定の基準電圧と比較する比較器と、を備え、
該比較器の比較結果に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。 A state monitoring circuit that monitors a state of an inkjet recording head that includes a plurality of nozzles and a discharge energy generating element that discharges ink droplets from each nozzle.
A drive circuit for applying a drive waveform voltage signal for causing the ink droplets to be ejected in units of resolution to the ejection energy generating element;
A comparator connected in parallel with the ejection energy generating element and comparing the drive waveform voltage signal applied directly to the ejection energy generating element with a predetermined reference voltage;
A state monitoring circuit for an ink jet recording head, wherein the states of the ink jet recording head and the drive circuit are monitored based on a comparison result of the comparator.
前記状態監視回路は、さらに、前記駆動波形電圧信号が前記所定の基準電圧を超えて変化する変化回数として、前記比較器から出力される前記電圧レベルの変化回数をカウントするパルスカウンタを備え、
該パルスカウンタによってカウントされた前記電圧レベルの変化回数に基づいて前記インクジェット記録ヘッド及び前記駆動回路の状態を監視する請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。 The comparator outputs, as the comparison result, pulses having different voltage levels depending on the magnitude of the drive waveform voltage signal with respect to the predetermined reference voltage,
The state monitoring circuit further includes a pulse counter that counts the number of changes in the voltage level output from the comparator as the number of changes in which the drive waveform voltage signal changes beyond the predetermined reference voltage.
2. The state monitoring circuit for an ink jet recording head according to claim 1, wherein the state of the ink jet recording head and the drive circuit is monitored based on the number of changes in the voltage level counted by the pulse counter.
前記パルスカウンタは、前記デジタル値1から前記デジタル値0に変化する回数及び前記デジタル値1から前記デジタル値0に変化する回数を前記変化回数としてカウントするものである請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。 The binary determination data of the comparison result of the comparator indicates a digital value of 1 when the drive waveform voltage signal is greater than the predetermined reference voltage, and when the drive waveform voltage signal is less than the predetermined reference voltage. Indicates a digital value of 0,
The inkjet recording according to claim 3, wherein the pulse counter counts the number of times the digital value 1 changes to the digital value 0 and the number of times the digital value 1 changes to the digital value 0 as the number of changes. Head status monitoring circuit.
前記画素単位吐出トリガー信号間の1周期の前記駆動波形電圧信号の信号波形は、同じであり、
前記画素単位吐出トリガー信号の入力タイミングで、前記パルスカウンタのカウント値を0にクリアし、次の前記画素単位吐出トリガー信号が入力されるまでの1周期における前記パルスカウンタのカウント値が所定の既定値に達しない場合にエラー信号を発生する請求項2〜5のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。 The ejection energy generating element starts ejection of the ink droplet by a pixel unit ejection trigger signal from the outside,
The signal waveform of the drive waveform voltage signal in one cycle between the pixel unit ejection trigger signals is the same,
The count value of the pulse counter is cleared to 0 at the input timing of the pixel unit discharge trigger signal, and the count value of the pulse counter in one cycle until the next pixel unit discharge trigger signal is input is a predetermined default value. 6. The state monitor circuit for an ink jet recording head according to claim 2, wherein an error signal is generated when the value is not reached.
前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び前記吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出する請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。 The drive circuit includes a waveform data memory for storing drive waveform voltage data, a D / A converter for digital / analog (D / A) conversion of the drive waveform voltage data output from the waveform data memory, and the D / A An amplifier that amplifies an analog signal output from the converter to generate the drive waveform voltage signal,
The state monitoring circuit detects an abnormality in the nozzle and the ejection energy generation element, the drive circuit, and the drive waveform voltage data of the inkjet recording head based on a comparison result of the comparator. The state monitoring circuit of the inkjet recording head of any one of these.
前記状態監視回路は、前記比較器の比較結果に基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズル及び吐出エネルギ発生素子、前記駆動回路、並びに前記駆動波形電圧データの異常を検出する請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路。 The state monitoring circuit further includes a reference voltage data memory for storing predetermined reference voltage data, and digital / analog (D / A) conversion of the predetermined reference voltage data output from the reference voltage data memory for the predetermined voltage A D / A converter that outputs a reference voltage of
The state monitoring circuit detects an abnormality in the nozzle and ejection energy generating element, the drive circuit, and the drive waveform voltage data of the inkjet recording head based on a comparison result of the comparator. The state monitoring circuit of the inkjet recording head of any one of Claims.
請求項1〜10のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの状態監視回路と、
画像データに基づいて前記吐出エネルギ発生素子の駆動/非駆動を選択的に制御する吐出制御部と、を備え
前記画像データに基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの前記複数のノズルから前記インク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置。 An inkjet recording head having a plurality of nozzles and an ejection energy generating element that is provided corresponding to each nozzle and ejects ink droplets from each nozzle;
A state monitoring circuit for an ink jet recording head according to any one of claims 1 to 10,
An ejection control unit that selectively controls driving / non-driving of the ejection energy generating element based on image data, and ejecting the ink droplets from the plurality of nozzles of the inkjet recording head based on the image data. An ink jet recording apparatus which records an image on a recording medium by discharging.
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