JP2013014130A - インクジェットヘッドのプリカーサ制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設定操作を行わずに印字データ転送単位の任意のタイミングでインクジェットヘッドにプリカーサ微振動を付与することで、印字中であってもプリカーサ制御実施設定の為の、一旦印字データを停止・クリアを不要とし、印字が途切れることなくプリカーサ制御実施を可能とし、更に、プリカーサ微振動の頻度制御を行うことで、設定都合によるプリカーサ微振動を与え続けることによる温度上昇等の問題を防止し、最適なプリカーサ制御を可能とするインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】複数のノズルを有するインクジェットヘッドユニットと、ノズルからインクの吐出を制御する制御部と、を備え、制御部は、描画画像を構成する各画素データに対応した各ノズルに対して、プリカーサ微振動の付与を用紙内非印字ドロップ駆動に選択して行うインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッドのプリカーサ制御装置及び制御方法に関する。

インクジェットプリンタに用いられるピエゾ式インクジェットヘッドは、圧電素子による駆動体と同時に発熱体であり、インクジェットヘッドの温度は、インクの吐出性能を左右するパラメータである。
また、インクの変質もインクの吐出性能に大きな影響を与える。

従来、インクジェットヘッドは、用紙間、用紙内非印字ドロップ駆動、即ち、印字中における非印字ノズル、又は印字ノズルのインク吐出後のドロップ駆動にインクを吐出しない程度の駆動となるプリカーサ微振動を与えてインクの増粘を防止している（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載のインクジェットヘッドでは、インクジェットプリンタで搬送される用紙と用紙の間でプリカーサ微振動をインクに加えている。このプリカーサ微振動は、インクの変質すなわちインクの増粘を防ぐことを目的にとして、インクジェットヘッド内のインクに加えられている。ピエゾ素子がインクにプリカーサ微振動を加えると、ピエゾ素子の駆動によって搖動、更には発熱する。

特開２００８−１２６５３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、任意のタイミングでインクジェットヘッドにプリカーサ微振動を付与することが出来、印字中であってもプリカーサ制御実施設定の為の、一旦印字データを停止・クリアを不要とし、印字が途切れることなくプリカーサ制御実施を可能とするとともに、プリカーサ微振動の頻度制御を行うことで、設定都合によるプリカーサ微振動を与え続けることによる温度上昇等の問題を防止し、最適なプリカーサ制御を可能とするインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置及び制御方法を提供することである。

実施形態のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置は、複数のノズルを有するインクジェットヘッドユニットと、前記ノズルからインクの吐出を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、描画画像を構成する各画素データに対応した前記各ノズルに対して、プリカーサ微振動の付与を用紙内非印字ドロップ駆動に選択して行う。

インクジェットプリンタにおけるインク吐出に係る要部を概略的に示した図である。 実施形態に係るインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置においてプリカーサ駆動波形の選択信号であるＰＲＥＢ信号を出力する制御回路の要部を表すブロック図である。 選択的プリカーサ微振動制御の一例を示す説明図である。 周期的プリカーサ微振動制御の一例を示す説明図である。 印字データの転送タイミングの一例を示す説明図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

インクジェットヘッドはインクが充填される圧力室を有し、ＰＺＴ系圧電セラミックス材料からなる駆動素子を有している。この素子は駆動回路により駆動されることで変形し、インク圧力を与えることでインクの吐出を行う。

インクジェットヘッドは、複数のノズルからインクを選択的に吐出して用紙に画像を形成する。静置状態にあるインクの流動性をアップさせて間欠吐出性能を向上させるため、インクジェットヘッドが吐出動作中にインク滴を吐出していない休止しているノズルの圧電素子に、プリカーサ微振動をさせる。プリカーサ微振動は、インクがノズルから吐出しない程度にインクのメニスカスを前もって振動させる操作である。頻繁にプリカーサ微振動を行う場合には、ヘッド温度が上昇し、インクの変質をもたらす。

本実施形態は、ノズルからインクの吐出を制御する制御部を備え、該制御部は非吐出駆動波形とプリカーサ駆動波形の発生器を独立して有し、用紙内非印字ドロップ駆動、即ち、印字中における非印字ノズル、又は印字ノズルのインク吐出後のドロップ駆動において、非吐出駆動波形に対し、プリカーサ駆動波形を選択することで、プリカーサ微振動の付与を行う。このため印字データ転送単位の任意タイミングにて行う。

また、非吐出駆動波形に対し、プリカーサ駆動波形を選択することで、プリカーサ微振動の付与の頻度を制御する。このために周期的に変えることで、頻度制御を行う。
更には、インクの温度を検出しながらこれらの制御を行う。

図１は、インクジェットプリンタにおけるインク吐出に係る要部を概略的に示した図である。これらはインクジェットヘッドを駆動するドライバＩＣ内に構成される。図１に示すように、インク吐出に係る要部は、インク滴を滴下させるためのドロップ波形を発生するドロップ波形発生装置１、印字データを転送するバッファ２、バッファ２から受け取った印字データを保持するラッチ回路３、ラッチ回路３からの印字データに従い、ドロップ波形発生装置１からの波形Ａ、ｆを切り換えるセレクタ４、分割駆動の制御を行うサイクルカウンタ５、電極６等から構成されている。

ドロップ波形発生装置１にて、駆動波形は内部レジスタ（図示しない）に設定されることで出力される。吐出駆動波形Ａ波形と非吐出駆動波形Ｎ及びプリカーサ駆動波形Ｐが独立して発生し得る構成となっている。ここで、ＮまたはＰを選択することで、プリカーサ微振動制御のＯＮ／ＯＦＦを行うことができる。図１ではＰＲＥＢ信号がこの選択によるＯＮ／ＯＦＦ信号となる。更に選択の頻度を制御することで、過度の温度上昇の問題を解決できる。

設定データと印字データは同一のシリアルデータ線にて時分割で転送される構成であるが、プリカーサ微振動制御のＯＮ／ＯＦＦは切替のみ制御すればよい。よって、印字データのヘッダー等にＯＮ／ＯＦＦを行う制御データであるコマンドを付加し、コマンド抽出装置にてＯＮ／ＯＦＦ信号を抽出することで、印字データ転送単位でＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。言い換えると、印字データ転送のタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御を任意に行うことが可能となる。尚、設定データと印字データが分離されている構成でも、コマンド抽出装置７でＯＮ／ＯＦＦ信号を抽出することで同一の制御が可能となる。

バッファ２やラッチ回路３は、ラインを分割して駆動する場合は分割のピクセル分、例えばラインが３２４ピクセルで３分割であれば、１／３となる１０８ピクセルの印字データを転送、保持する。尚、ピクセルのビット数は問わない。

セレクタ４は、ラッチ回路３からの印字データに従い、ドロップ波形発生装置１からの出力波形Ａ、Fを切り換える。セレクタ４からの出力は、サイクルカウンタ５で選択され、電極６に供給され、ノズル穴からインク滴が吐出する。尚、図１に示すドロップ波形発生装置１内のＮ,Ｐ波形制御器９の詳細は、図２を利用して後述する。

図２は、プリカーサ駆動波形の選択信号であるＰＲＥＢ信号を出力するＮ,Ｐ波形制御器９の要部を表すブロック図である。

本実施形態では、インクジェットヘッドを駆動するドライバＩＣ内に、図２に示す制御器を備え、インクジェットヘッドの各ノズルを制御して、描画画像の形成を継続している途中でも、外部コマンドのフラグを立てることにより、用紙内非印字ドロップ駆動、即ち、印字中における非印字ノズル、又は印字ノズルのインク吐出後のドロップ駆動に付与するプリカーサ微振動をＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、設定した周期で同ドロップ駆動に周期的に付与するプリカーサ微振動をＯＮ／ＯＦＦ制御する。詳細については、後述する。

図２に示すように、Ｎ,Ｐ波形制御器９は、プリカーサ微振動を可能にするＰＲＥＮ信号と、ライン毎に生成され、タイミングを示すＬＴ信号と、プリカーサ微振動について、ラインの管理を行うコマンドを示すＣＤＲ０信号と、プリカーサ微振動をＯＮさせるパルスの発生周期を設定するための設定値を示すＰＲＣＴ信号と、パルスの周期動作そのものをＯＮ／ＯＦＦ制御するＰＲＣＴＥＮ信号と、制御回路の要部を表すブロックからの出力を示すＰＲＥＢ信号と、８ビットの１６進数で表わされるカウント値を取り込んでいる。

図２に示すように、ＬＴ信号とＣＤＲ０信号をＡＮＤ回路１０に入力し、論理積（ＡＮＤ）がとられ、その結果は、ＬＴＳ信号として出力される。ＰＲＣＴ信号と１６進数で８ビットのカウンタ値が８ビットの比較器１１に入力される。

また、ＰＲＣＴ信号と後述するＰＲＣＲ信号が８ビットデータの比較器１２に入力される。ＡＮＤ回路１０の出力であるＬＴＳ信号と比較器１２の比較結果は、ＡＮＤ回路１３に入力される。ＡＮＤ回路１３での論理積（ＡＮＤ）はＰＲＣＲＥＮＤ信号として、８ビットデータのカウンタ１４に入力される。カウンタ１４には、ＡＮＤ回路１０の出力であるＬＴＳ信号と１６進数で８ビットのカウンタ値も入力され、出力である８ビットのカウント値ＰＲＣＲは、比較器１２に入力される。８ビットの比較器１１の比較結果と比較器１２の比較結果は、ＡＮＤ回路１５に入力される。

また、ＰＲＣＴＥＮ信号とＡＮＤ回路１５からの出力は、ＡＮＤ回路１６に入力され論理積（ＡＮＤ）がとられる。さらに、ＰＲＥＮ信号とＡＮＤ回路１６の出力信号はＯＲ回路１７に入力され、論理和（ＯＲ）がとられ、ここでのブロックからの出力を示すＰＲＥＢ信号として出力される。

上記したように構成したインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置において、本実施形態では、描画画像を構成する各画素データに対応した各ノズルのうち、インク滴を吐出しないノズルに対して、プリカーサ微振動の付与を用紙内非印字ドロップ駆動に選択して行うものである。また、プリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ制御の周期を設定して、周期的にノズルにプリカーサ微振動を与えるものである。

＜選択的プリカーサ微振動制御＞
描画画像を構成する各画素データに対応した各ノズルに対して、プリカーサ微振動の付与を用紙内非印字ドロップ駆動に選択して行うものである。

図３は、選択的プリカーサ微振動制御の一例を示す説明図である。図３に示す例では、印字データを３分割し、それぞれの分割データ毎に、プリカーサ微振動を励起させるプリカーサ駆動波形を１回出力させるか、あるいは出力させないかを選択的に制御する。

ここでの選択的な制御は、言わば、印字データ転送時に、プリカーサ微振動の励起を割り込ませるものである。

図３に示す例では、印字データのヘッダー部にプリカーサ微振動の制御データを付加している。この制御データは、外部コマンドとして与えることができる。

＜周期的プリカーサ微振動制御＞
次に、周期的にプリカーサ微振動制御を行う場合について説明する。

これは、プリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ制御の周期を設定して、周期的にノズルにプリカーサ微振動を与えるものである。図４は、周期的プリカーサ微振動制御の一例を示す説明図である。図４に示す例では、ライン単位を周期とし、所定のラインに１回プリカーサ微振動を励起させるプリカーサ駆動波形を出力するものである。

この所定のラインは設定することで、ＯＮ／ＯＦＦ制御の頻度を制御が可能である。設定範囲では、例えば１を設定して１／１ライン、即ち毎ラインＯＮとすることも、２５５を設定して１／２５５ライン毎にＯＮと、適用頻度を変更することができる。尚、図４では、１／２ラインの例を示している。

上記した選択的プリカーサ微振動制御、周期的プリカーサ微振動制御では、いずれもインクジェットヘッドの温度を検出し、所定温度を閾値とするプリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ制御を、重畳させることも好適である
図５は、印字データの転送タイミングの一例を示す説明図である。一例として、１０８ピクセルの印字データの前に、スタートビットとコマンドから成るヘッダー部が設けられ、コマンド中に、プリカーサ駆動波形を１回出力させるか、あるいは出力させないかを選択的に設定することができる。

次に、ラインについて説明する。以降の説明は、あくまでも一例であって、これに限定されるものではない。

インクジェットヘッドは、複数列に整列配置されたインク吐出口を備え、列ごとに順次繰り返し吐出が行なわれる。圧電セラミックスに貼り合わせるノズルプレート部は、例えば、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ａ相…と３つの周期で切り分けられ、時間的に３分割される。各ノズルは吐出する相毎にノズル穴がオフセットしており、３サイクル毎にずらしてある。

Ａ相に接する圧電セラミックスを駆動することにより、Ａ相のノズル穴からインクが吐出される。このとき、隣接するＢ相、Ｃ相からは吐出させないようにする。Ａ相からの吐出後、残留振動が減衰して無くなるまで、休止期間をとる。

以降、吐出相をＢ相、Ｃ相と繰り返すことによって、全ノズルからインクのドロップレットを吐出させることができる。このように、Ａ⇒Ｂ⇒Ｃ⇒Ａ…と繰り返す３相分割駆動を行う。吐出パターン情報は、描画を行うための情報で、例えば、インクジェットヘッドの配列位置から所望の印字パターンを得るための吐出のパターンを算定して、生成する。

本実施形態によれば、用紙内非印字ドロップ駆動へのプリカーサのＯＮ／ＯＦＦは、用紙間でなくとも印字中にもＯＮ／ＯＦＦ制御が実施できるので、インクジェットヘッドの温度を検出しながらプリカーサ制御し、インクジェットヘッドの温度が過剰に上昇するのを抑制することができる。更に周期的にＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合でも温度を検出しながらＯＮ／ＯＦＦの頻度設定を変えることで同様な抑制効果が得られる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・ドロップ波形発生装置
２・・・バッファ
３・・・ラッチ回路
４・・・セレクタ
５・・・サイクルカウンタ
６・・・電極
７・・・コマンド抽出装置
９・・・Ｎ,Ｐ波形制御器
１０・・・ＡＮＤ回路
１１・・・比較器
１２・・・比較器
１３・・・ＡＮＤ回路
１４・・・カウンタ
１５・・・ＡＮＤ回路
１６・・・ＡＮＤ回路
１７・・・ＯＲ回路

Claims (15)

1. 複数のノズルを有するインクジェットヘッドユニットと、
   前記ノズルからインクの吐出を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、描画画像を構成する各画素データに対応した前記各ノズルに対して、プリカーサ微振動の付与を用紙内非印字ドロップ駆動に選択して行うインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
2. 前記画素データのヘッダー中に、プリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ情報を保持する請求項１記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
3. 前記ヘッダー中に制御データを有し、該制御データにより前記画素データの分割単位でプリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う請求項２記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
4. 前記プリカーサ微振動を駆動させる波形発生器を備える請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
5. 前記プリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ制御の周期を設定して、周期的に前記ノズルにプリカーサ微振動を与える請求項１記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
6. 前記周期は、前記インクの吐出で形成するドット列を１ラインとし、所定のライン単位で設定可能な請求項５記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
7. 前記ライン単位での制御は、毎ラインに一回の前記プリカーサ微振動のＯＮ制御を行う請求項６記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
8. 前記ライン単位での制御は、毎ラインにＮ（Ｎ＞１）回の前記プリカーサ微振動のＯＮ制御を行う請求項６記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
9. 前記インクジェットヘッドの温度を検出する検出部を備え、検出結果に応じてプリカーサ微振動をＯＮ／ＯＦＦ制御する請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置。
10. 複数のノズルを有するインクジェットヘッドが複数個整列して並んでいるインクジェットヘッドユニットと、前記ノズルからインクの吐出を制御する制御部と、を備えるインクジェットヘッドのプリカーサ制御装置におけるプリカーサ制御方法であって、
    描画画像を構成する各画素データに対応した前記各ノズルのうち、用紙内非印字ドロップ駆動にインクを吐出しないノズルを選択し、
    前記非吐出ノズルに対して、プリカーサ微振動を付与するか否かの指令を用紙内非印字ドロップ駆動に設定し、
    前記設定した前記指令に応じてプリカーサ微振動をＯＮ／ＯＦＦ制御するインクジェットヘッドのプリカーサ制御方法。
11. プリカーサ微振動のＯＮ／ＯＦＦ制御の周期を設定し、
    周期的に前記ノズルにプリカーサ微振動を与える請求項１０記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御方法。
12. 前記周期は、前記インクの吐出で形成するドット列を１ラインとし、所定のライン単位で設定する請求項１１記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御方法。
13. 前記ライン単位での制御は、毎ラインに一回の前記プリカーサ微振動のＯＮ制御を行う請求項１２記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御方法。
14. 前記ライン単位での制御は、毎ラインにＮ（Ｎ＞１）回の前記プリカーサ微振動のＯＮ制御を行う請求項１２記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御方法。
15. 前記インクジェットヘッドの温度を検出し、
    前記検出結果に応じてプリカーサ微振動をＯＮ／ＯＦＦ制御する請求項１０又は請求項１１記載のインクジェットヘッドのプリカーサ制御方法。

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