JP5320700B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus provided with a recording head for discharging droplets.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液(液体)の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを用いて、媒体(以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。)を搬送しながら、液体としての記録液(以下、インクともいう。)を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。)を行うものがある。 As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying machine, and a multifunction machine of these, for example, a recording head composed of a liquid discharge head that discharges liquid droplets of a recording liquid (liquid) is used. However, the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously.) While conveying a recording liquid (hereinafter also referred to as ink). Is attached to a sheet to form an image (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously).
なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインク滴を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、「インク」とは狭義のインクに限るものではなく、上記の意味での画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。 In the present application, the “image forming apparatus” means an apparatus that forms an image by ejecting ink droplets onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, Further, “image formation” not only means that an image having a meaning such as a character or a figure is imparted to the medium, but also that an image having no meaning such as a pattern is imparted to the medium. Further, “ink” is not limited to ink in a narrow sense, and is not particularly limited as long as it is a liquid capable of performing image formation in the above sense.
このような画像形成装置においては、記録ヘッドのノズル内のインクが増粘して目詰まりを生じることを防止するため、例えば特許文献1に記載されているように、一印刷周期内に、印字駆動パルス以外に、液滴を吐出させない程度にメニスカスを微振動させる非吐出駆動パルスを印加するようにしている。
また、特許文献2に記載されているように、ノズル近傍の温度、湿度に基づいて非吐出駆動パルス(微駆動パルス)を印加するようにしたものもある。
その他、ノズルメニスカスの非吐出駆動に関しては、次のような文献もある。
ところで、記録ヘッドのノズル面には撥水層が形成されるが、ノズル面にインクが付着して乾燥した場合、乾燥インク上では撥水層上と比べてメニスカス保持力が弱くなり、吐出不良(吐出方向曲がりなど)が生じるという課題があることが判明した。 By the way, a water-repellent layer is formed on the nozzle surface of the recording head. However, when ink adheres to the nozzle surface and dries, the meniscus holding power on the dried ink is weaker than that on the water-repellent layer, resulting in poor ejection. It has been found that there is a problem that (bending in the discharge direction) occurs.
なお、上述した従来の微駆動(非吐出駆動)は、程度の差(振動の大きさの差)はあるものの、ノズルのメニスカスをノズル周囲から溢れ出すことがないようにメニスカスを振動(微駆動)させるようにしたものである。これは、そもそも、微駆動がノズル内のインクの増粘を抑えることを目的とするものであり、メニスカスを振動させることで十分であることによる。 Although the above-described conventional fine driving (non-ejection driving) has a degree of difference (difference in vibration magnitude), the meniscus is vibrated (finely driven so as not to overflow the nozzle meniscus from the periphery of the nozzle). ). This is because fine driving is intended to suppress the viscosity increase of the ink in the nozzle, and it is sufficient to vibrate the meniscus.
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、記録ヘッドのノズル面に乾燥インクが生じることを防止し、乾燥インクによる吐出不良が生じないようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent dry ink from being generated on the nozzle surface of a recording head and to prevent ejection failure due to dry ink.
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを駆動する駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
前記駆動波形発生手段で発生される前記駆動信号を前記記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段と、を有し、
前記駆動波形発生手段は、
前記液滴を吐出させて印字を行う駆動信号を含む第1駆動波形と、
前記第1駆動波形を構成する前記液滴を吐出させて印字を行う駆動信号と前記液滴とならない状態で前記ノズル内の液体をノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号とを含み、かつ、前記第1駆動波形よりも1駆動周期が長い第2駆動波形と、を発生し、
前記第2駆動波形は、予め定めた所定の条件になったときにのみ、繰り返し選択される
構成とした。
In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention provides:
A recording head having nozzles for discharging droplets;
Drive waveform generating means for generating a drive waveform including a drive signal for driving the recording head;
Means for applying the driving signal generated by the driving waveform generating means to the pressure generating means of the recording head,
The drive waveform generating means includes
A first driving waveform including a driving signal for performing printing by discharging the droplet;
A drive signal for performing printing by discharging the droplets constituting the first drive waveform, and a drive signal for causing the liquid in the nozzle to overflow to the periphery of the nozzle opening in a state where the droplet does not become a droplet, and Generating a second drive waveform having one drive cycle longer than the first drive waveform;
The second drive waveform is, only when a predetermined condition a predetermined and configured to be Repetition rate selected.
本発明によれば、記録ヘッドのノズル面に乾燥液体が生じること低減して、乾燥液体の発生による吐出不良が生じないようにすることができる。 By the present invention lever, to reduce the drying liquid is caused that the nozzle surface of the record head may be so poor no ejection by generation of drying the liquid.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図1及び図2を参照して説明する。なお、図1は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図2は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、装置本体1の左右の側板21A、21Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド31、32でキャリッジ33を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図2で矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the image forming apparatus, and FIG. 2 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus.
This image forming apparatus is a serial type image forming apparatus, and a
このキャリッジ33には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド34a、34b(区別しないときは「記録ヘッド34」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
記録ヘッド34は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド34aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド34bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。
Each of the
また、キャリッジ33には、記録ヘッド34のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク35a、35b(区別しないときは「サブタンク35」という。)を搭載している。このサブタンク35には、カートリッジ装填部4に着脱自在に装着される各色の記録液カートリッジ10y、10m、10c、10kから、供給ポンプユニット5によって各色の供給チューブ36を介して、各色の記録液が補充供給される。
The
一方、給紙トレイ2の用紙積載部(圧板)41上に積載した用紙42を給紙するための給紙部として、用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)43及び給紙コロ43に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド44を備え、この分離パッド44は給紙コロ43側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙42を記録ヘッド34の下方側に送り込むために、用紙42を案内するガイド部材45と、カウンタローラ46と、搬送ガイド部材47と、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48とを備えるとともに、給送された用紙42を静電吸着して記録ヘッド34に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト51を備えている。
In order to feed the
この搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。この帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト51は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ52が回転駆動されることによって図2のベルト搬送方向に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロである拍車63とを備え、排紙ローラ62の下方に排紙トレイ3を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体1の背面部には両面ユニット71が着脱自在に装着されている。この両面ユニット71は搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させて再度カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面ユニット71の上面は手差しトレイ72としている。
A
さらに、図2に示すように、キャリッジ33の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構81を配置している。この維持回復機構81には、記録ヘッド34の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)82a、82b(区別しないときは「キャップ82」という。)と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材(ワイパブレード)83と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け84と、この空吐出受け84に一体形成され、ワイパブレード83に付着したインクを除去するための清掃部材であるワイパクリーナ部85と、ワイパブレード83のクリーニング時にワイパブレード83をワイパクリーナ85側に押し付けるワイパクリーナ86と、キャリッジ22をロックするキャリッジロック87などとを備えている。
Further, as shown in FIG. 2, a maintenance /
また、図2に示すように、キャリッジ33の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け88を配置し、この空吐出受け88には記録ヘッド34のノズル列方向に沿った開口部89などを備えている。
In addition, as shown in FIG. 2, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ2から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙42はガイド45で案内され、搬送ベルト51とカウンタローラ46との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド37で案内されて先端加圧コロ49で搬送ベルト51に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In this image forming apparatus configured as described above, the
このとき、帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately repeated with respect to the charging
そこで、キャリッジ33を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド34を駆動することにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ3に排紙する。
Therefore, by driving the
そして、記録ヘッド34のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ33をホーム位置である維持回復機構81に対向する位置に移動して、キャップ部材82によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
When performing the maintenance and recovery of the nozzles of the
次に、この画像形成装置における記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッドの一例について図3及び図4を参照して説明する。なお、図3は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図4は同ヘッドの液室短手方向(ノズルの並び方向)の断面説明図である。 Next, an example of the liquid discharge head constituting the recording head in this image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 3 is a cross-sectional explanatory diagram along the longitudinal direction of the liquid chamber of the head, and FIG. 4 is a cross-sectional explanatory diagram of the head along the lateral direction of the liquid chamber (nozzle arrangement direction).
この液体吐出ヘッドは、例えばSUS基板或いは単結晶シリコン基板をエッチングして形成した流路板101と、この流路板101の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板102と、流路板101の上面に接合したノズル板103とを接合して積層し、これらによって液滴(インク滴)を吐出するノズル104が連通する流路であるノズル連通路105及び液室106、液室106にインクを供給するための共通液室108に連通するインク供給口109などを形成している。
The liquid discharge head includes, for example, a
また、振動板102を変形させて液室106内のインクを加圧するための圧力発生手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての2列(図3では1列のみ図示)の積層型圧電素子121と、この圧電素子121を接合固定するベース基板122とを備えている。なお、圧電素子121の間には支柱部123を設けている。この支柱部123は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子121と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
In addition, two rows (only one row is shown in FIG. 3) of stacked piezoelectric elements as electromechanical conversion elements that are pressure generating means (actuator means) for pressurizing the ink in the
また、圧電素子121には図示しない駆動回路(駆動IC)に接続するためのFPCケーブル126を接続している。
Further, an
そして、振動板102の周縁部をフレーム部材130に接合し、このフレーム部材130には、圧電素子121及びベース基板122などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部131及び共通液室108となる凹部、この共通液室108に外部からインクを供給するためのインク供給穴132を形成している。
The peripheral edge of the
なお、ノズル板103は各液室106に対応して直径10〜30μmのノズル104を形成し、流路板101に接着剤接合している。このノズル板103は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズル板103の表面がノズル面31aとなる。
The
圧電素子121は、圧電材料151と内部電極152とを交互に積層した積層型圧電素子(ここではPZT)である。この圧電素子121の交互に異なる端面に引き出された各内部電極152には個別電極153及び共通電極154が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子121の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室106内インクを加圧する構成としているが、圧電素子121の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室106内インクを加圧する構成とすることもできる。また、1つの基板122に1列の圧電素子121が設けられる構造とすることもできる。
The
このように構成した液体吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子121に印加する電圧を基準電位Veから下げることによって圧電素子121が収縮し、振動板102が下降して液室106の容積が膨張することで、液室106内にインクが流入し、その後圧電素子121に印加する電圧を上げて圧電素子121を積層方向に伸長させ、振動板102をノズル104方向に変形させて液室106の容積/体積を収縮させることにより、液室106内の記録液が加圧され、ノズル104から記録液の滴が吐出(噴射)される。
In the liquid discharge head configured as described above, for example, by lowering the voltage applied to the
そして、圧電素子121に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板102が初期位置に復元し、液室106が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室108から液室106内に記録液が充填される。そこで、ノズル104のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above example (drawing-pushing), and striking or pushing can be performed depending on the direction of the drive waveform.
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図5を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部は、この画像形成装置全体の制御を司るマイクロコンピュータで構成した主制御部301及び印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成した印刷制御部302とを備えている。
Next, an outline of the control unit of the image forming apparatus will be described with reference to FIG. This figure is an overall block diagram of the control unit.
The control unit includes a
そして、主制御部301は、通信回路300から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙42に画像を形成するために、前述したように、主走査モータ24や副走査モータ58を主走査モータ駆動回路303及び副走査モータ304を介して駆動制御するとともに、印刷制御部302に対して印刷用データを送出するなどの制御を行う。
Then, the
また、主制御部301には、キャリッジ23の位置を検出するキャリッジ位置検出回路305からの検出信号が入力され、主制御部301はこの検出信号に基づいてキャリッジ23の移動位置及び移動速度を制御する。キャリッジ位置検出回路305は、例えばキャリッジ23の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ23に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ23の位置を検出する。主走査モータ駆動回路303は、主制御部301から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ24を回転駆動させて、キャリッジ23を所定の位置に所定の速度で移動させる。
The
また、主制御部301には搬送ベルト51の移動量を検出する搬送量検出回路306からの検出信号が入力され、主制御部301はこの検出信号に基づいて搬送ベルト51の移動量及び移動速度を制御する。搬送量検出回路306は、例えば搬送ローラ52の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。副走査モータ駆動回路304は、主制御部301から入力される搬送量に応じて副走査モータ58を回転駆動させて、搬送ローラ52を回転駆動して搬送ベルト51を所定の位置に所定の速度で移動させる。
Further, the
主制御部301は、給紙コロ駆動回路307に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ43を一回転させる。主制御部301は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路308を介して維持回復機構81のモータ221を回転駆動することにより、前述したようにキャップ82の昇降、ワイパブレード83の昇降、吸引ポンプの駆動などを行わせる。
The
主制御部301は、インク供給モータ駆動回路311を介して供給ユニットのポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御し、カートリッジ装填部4に装填されたインクカートリッジ10からサブタンク32に対してインクを補充供給する。このとき、主制御部301には、サブタンク32が満タン状態にあることを検知するサブタンク満タンセンサ312からの検知信号に基づいて補充供給を制御する。
The
また、主制御部301は、カートリッジ通信回路314を通じて、カートリッジ装填部4に装着された各インクカートリッジ10に設けられる記憶手段である不揮発性メモリ316に記憶されている情報を取り込んで、所要の処理を行って、本体記憶手段である不揮発性メモリ(例えばEEPROM)315に格納保持する。
Further, the
また、主制御部301には、環境温度、環境湿度(環境条件)を検知する環境センサ313からの検知信号が入力される。
The
印刷制御部302は、主制御部301からの信号とキャリッジ位置検出回路305及び搬送量検出回路306などからのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド31の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成して、上述した画像データをシリアルデータでヘッド駆動回路310に転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、滴制御信号(マスク信号)などをヘッド駆動回路310に出力する以外にも、ROMに格納されている駆動信号のパターンデータをD/A変換するD/A変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形発生部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含み、1の駆動パルス(駆動信号)或いは複数の駆動パルス(駆動信号)で構成される駆動信号群を複数含む駆動波形を生成してヘッド駆動回路310に対して出力する。
The
ヘッド駆動回路310は、シリアルに入力される記録ヘッド31の1行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部302から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド31の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子(例えば前述したような圧電素子)に対して印加することで記録ヘッド31を駆動する。このとき、駆動波形を構成する駆動信号群の駆動パルス(駆動信号)を選択することによって、大きさの異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
The
次に、印刷制御部302及びヘッド駆動回路(ヘッドドライバ)310の一例について図6を参照して説明する。
印刷制御部302は、駆動波形(共通駆動波形)を生成して出力する駆動信号発生手段である駆動波形発生部401と、印刷画像に応じた2ビットの画像データ(階調信号0、1)と、クロック信号、ラッチ信号(LAT)、滴制御信号MN0a〜MN3a、MN0b〜MN3bを出力する選択手段を兼ねるデータ転送部402とを備えている。
Next, an example of the
The
ここで、駆動波形発生部401は、1駆動周期(1印刷周期)内に、1又は複数の駆動信号(駆動パルス)で構成される駆動波形(共通駆動波形)を生成して出力する。また、データ転送部402は、この駆動波形発生部401から1駆動周期毎に出力される駆動波形に含まれる駆動信号を選択する滴制御信号MN0〜MNを出力する。なお、滴制御信号MN0〜MN3は、ヘッド駆動回路310のスイッチ手段であるアナログスイッチ415の開閉を滴毎に指示する2ビットの信号であり、選択すべき駆動信号でLレベルに状態遷移し、非選択時にはHレベルに状態遷移する。
Here, the drive
ヘッド駆動回路310は、データ転送部402からの転送クロック(シフトクロック)及びシリアル画像データ(階調データ:2ビット/CH)を入力するシフトレジスタ411と、シフトレジスタ411の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路412と、画像データと滴制御信号MN0〜MN3をデコードして結果を出力するデコーダ413と、デコーダ413のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ415が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ414と、レベルシフタ414を介して与えられるデコーダ413の出力でオン/オフ(開閉)されるアナログスイッチ415とを備えている。
The
このアナログスイッチ415は、各圧電素子121の選択電極(個別電極)154に接続され、駆動波形生成部401からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ(階調データ)と滴制御信号MN0〜MN3をデコーダ413でデコードした結果に応じてアナログスイッチ415がオンにすることにより、共通駆動波形に含まれる所要の駆動信号が通過して(選択されて)圧電素子121に印加される。
The
そこで、本発明の第1実施形態について図7を参照して説明する。なお、図7は駆動波形発生部401から出力する駆動波形の一例を示す説明図である。
駆動波形発生部401から生成出力(発生)される駆動波形PVは、図7(a)に示すように、1駆動周期内で時系列的に出力される6個の駆動信号(駆動パルス)P1〜P6で構成される。
Therefore, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a drive waveform output from the
As shown in FIG. 7A, the drive waveform PV generated and output (generated) from the drive
駆動信号P1は、液滴とならない状態でノズル104内のインクを振動させる微駆動信号であり、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。駆動信号P2、P3は、液滴を吐出させる吐出駆動信号であり、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまで段階的に立ち上がる波形要素で構成される。駆動信号P4は、液滴を吐出させる吐出駆動信号であり、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまでそのまま立ち上がる波形要素で構成される。駆動信号P5は、液滴を吐出させる吐出駆動信号であり、基準電位Veから立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veを越えて所要の電位まで立ち上がる波形要素、ホールド後更に立ち上がる波形要素、ホールド後基準電位まで立ち下がる波形要素で構成される。
The drive signal P1 is a fine drive signal that vibrates the ink in the
駆動信号P6は、液滴とならない状態でノズル104内のインクをノズル開口(ノズル開口とはノズル面31aに対する開口部分を意味する。)の周囲まで溢れさせる駆動信号(以下、これを「溢れ駆動信号」という。)であり、図7(c)及び図8(a)にも示すように、基準電位Veから電位V6まで立ち下がり時定数tr6で立ち下がる波形要素、立下り後の電位に保持する波形要素、ホールド後基準電位Veまで立ち上がり時定数tf6でそのまま立ち上がる波形要素で構成される。
The drive signal P6 is a drive signal (hereinafter referred to as “overflow drive”) that causes the ink in the
この駆動波形PVの駆動信号P1〜P6は、前述したように滴制御信号MNで選択される。例えば、微駆動信号P1が選択されたときには図7(b)に示す駆動波形が記録ヘッドの圧力発生手段に印加され、溢れ駆動信号P6が選択されたときには図7(c)に示す駆動波形が記録ヘッド34の圧力発生手段(この例では圧電素子121)に印加されることになる。
The drive signals P1 to P6 of the drive waveform PV are selected by the droplet control signal MN as described above. For example, when the fine drive signal P1 is selected, the drive waveform shown in FIG. 7B is applied to the pressure generating means of the recording head, and when the overflow drive signal P6 is selected, the drive waveform shown in FIG. The pressure is applied to the pressure generating means (in this example, the piezoelectric element 121) of the
ここで、溢れ駆動信号P6と従来から用いられている通常の微駆動信号P1との違いに図8をも参照して説明する。
微駆動信号P1は、図8(a)に破線で示すように駆動電圧が基準電位Veから電位V1まで時定数tr1で立ち下がり、ホールド後時定数tf1で基準電位Veまで立ち上がる(図7(b)参照)波形である。この微駆動信号P1を印加したとき、図8(b)に破線で示すように、微駆動信号P1の立下り波形要素でメニスカス位置はノズル104内に引き込まれ、立上がり波形要素で液室内106が加圧されるので、初期位置を越えて進出するが、駆動電圧が小さい(立下り量が小さい)ことから、例えば図9(a)に示すように、ノズル104内のインク100のメニスカス100aはノズル開口の周囲104aに溢れることなくノズル開口(ノズル面31a)から突き出た状態になるだけである。なお、メニスカス変動速度は図8(c)に破線で示すように変化する。
Here, the difference between the overflow drive signal P6 and the normal fine drive signal P1 conventionally used will be described with reference to FIG.
As shown by a broken line in FIG. 8A, the fine drive signal P1 falls from the reference potential Ve to the potential V1 with the time constant tr1, and rises to the reference potential Ve with the time constant tf1 after the hold (FIG. 7B). (See) Waveform. When this fine drive signal P1 is applied, as shown by a broken line in FIG. 8B, the meniscus position is drawn into the
したがって、この微駆動信号P1を印加するだけでは、例えば、図9(a)に示すようにノズル開口の周囲104aの部分にインクなどの付着物500が存在した場合、同図(b)に示すようにメニスカス100aがノズル104内に戻っても付着物500はそのままノズル開口の周囲104aに取り残され、付着物500の乾燥が進行する。
Therefore, when only the fine driving signal P1 is applied, for example, when an adhering
これに対して、溢れ駆動信号P6は、図8(a)に実線で示すように駆動電圧が基準電位Veから電位V6まで時定数tr6で立ち下がり、ホールド後時定数tf6で立ち上がる(図7(c)参照)波形である。この溢れ駆動信号P6を印加したとき、図8(b)に実線で示すように、溢れ駆動信号P6の立下り波形要素でメニスカス位置はノズル104内に引き込まれ、立上がり波形要素で液室内106が加圧されるので、初期位置を越えて進出する。このとき、微駆動信号P1より駆動電圧が大きい(立下り量が大きい)ことから、例えば図10(a)に示すように、ノズル104内のインク100のメニスカス100aはノズル開口の周囲104aに溢れた状態になる。
In contrast, the overflow drive signal P6 has a drive voltage falling from the reference potential Ve to the potential V6 with a time constant tr6 as shown by a solid line in FIG. 8A and rises with a time constant tf6 after the hold (FIG. 7 ( c) Reference) Waveform. When this overflow drive signal P6 is applied, the meniscus position is drawn into the
そして、次の印字駆動信号(例えば、次の駆動周期で当該ノズルが滴吐出となる場合)或いは次の溢れ駆動信号P6(例えば、次の駆動周期でも当該ノズルが非吐出となる場合)の立ち下げ時に、メニスカス100aは図10(b)の状態に戻り、このとき、ノズル開口の周囲104aに付着するインク(付着物)がノズ104ル内に引き込まれる。なお、この溢れ駆動信号P6は、駆動電圧は大きいが、時定数tr6、tf6を大きくして緩やかに電圧を変化させているため、液滴が吐出されることはない。また、メニスカス変動速度は図8(c)に実線で示すように変化し、微駆動信号P1と殆ど同じである。
Then, the next print drive signal (for example, when the nozzle is ejected in the next drive cycle) or the next overflow drive signal P6 (for example, the nozzle is not ejected in the next drive cycle) is set. At the time of lowering, the
したがって、この溢れ駆動信号P6を印加したときには、図10(a)に示すようにノズル開口の周囲104aの部分にインクなどの付着物500が存在した場合、溢れたインク100が付着物500と合体し、上述したように、次の印字駆動信号或いは溢れ駆動信号でノズル104内に戻るときに同図(b)に示すように付着物500もインク100に取り込んで(引き込んで)ノズル104に戻ることになり、付着物500が乾燥にまでいたることがなくなる。
Therefore, when the overflow driving signal P6 is applied, if the
これによって、記録ヘッドのノズル面に乾燥インクが生じることが防止されて、乾燥インクによる吐出不良が生じないようにすることができる。 As a result, it is possible to prevent dry ink from being generated on the nozzle surface of the recording head, and to prevent ejection failure due to dry ink.
この点について具体的に説明すると、図11(a)に示すようにノズル開口の周囲104a(特にノズルエッジ)にインクの付着物がなければ、前述した微駆動信号P1を与えてノズル104内のインク100を振動させておくことでノズル104内のインクの増粘を抑えることができる。しかしながら、ノズル面31aの撥水性が低下した場合などには、上述したようにノズル開口の周囲104aの部分にインクなどの付着物500が発生し、当該ノズル104が長時間印字に用いられないと、前述した微駆動信号P1によるメニスカス振動では、ノズル104から突き出したインク100と付着物500が合体することがなく、付着物500は増粘して、図11(c)に示すように乾燥した固体ないし膜(乾燥膜)501となる。
Specifically, as shown in FIG. 11A, if there is no ink adhering around the
このようなインクが乾燥した乾燥膜501がノズル開口の周囲104aに存在しなときには、図12(a)に示すように、ノズル開口でメニスカス400が正常に形成され、矢印A方向に正常な液滴となって吐出される。これに対して、インクが乾燥した固体あるいは乾燥膜501がノズル開口の周囲104a、特にノズルエッジに存在すると、図12(b)に示すようにメニスカスが乾燥膜501と接触して、滴吐出を行うときに乾燥膜501との間で滴が正常に切れなくなって、液滴が矢印B方向に吐出されるなどの噴射曲がりやノズルダウンなどの問題が発生する。
When the
そこで、前述したように溢れ駆動信号P6を与えてインク100をノズル開口の周囲104aまで溢れさせ、付着物500をインク500と合体させてノズル104内に引き込むことによって、付着物500が固体化或いは膜化してしまうことが防止され、正常なメニスカスを維持することができ、噴射曲がりやノズルダウンなどが発生することがなくなる。
Therefore, as described above, the overflow drive signal P6 is given to overflow the
次に、駆動波形発生部401から出力する駆動波形の他の例について図13を参照して説明する。
この駆動波形PVは、図13(a)に示すように、1駆動周期内で時系列的に出力される6個の駆動信号(駆動パルス)P11〜P16で構成され、駆動信号P11、P12、P14、P15が液滴を吐出させる駆動信号、駆動信号P13が微駆動信号、駆動信号P16が溢れ駆動信号である。前述したと同様に、滴制御信号によって微駆動信号P13を選択したときには同図(b)に示す信号が、溢れ駆動信号P16を選択したときには同図(c)に示す信号がそれぞれ出力される。このように、微駆動信号P13は駆動波形の途中に入れ込むこともできる。
Next, another example of the drive waveform output from the
As shown in FIG. 13A, the drive waveform PV is composed of six drive signals (drive pulses) P11 to P16 output in time series within one drive cycle, and the drive signals P11, P12, P14 and P15 are drive signals for ejecting droplets, drive signal P13 is a fine drive signal, and drive signal P16 is an overflow drive signal. As described above, when the fine drive signal P13 is selected by the droplet control signal, the signal shown in FIG. 5B is output, and when the overflow drive signal P16 is selected, the signal shown in FIG. Thus, the fine drive signal P13 can be inserted in the middle of the drive waveform.
次に、本発明の第2実施形態について図14ないし図16をも参照して説明する。なお、図14は同実施形態の要部機能ブロック説明図、図15は同実施形態の駆動波形の例を示す説明図、図16は同じく選択部の作用説明に供するフロー図である。
この実施形態では、第1駆動波形PV1のデータを格納したデータ格納部601と、第2駆動波形PV2のデータを格納したデータ格納部602と、これらのデータ格納部601、602のいずれかの駆動波形PV1、PV2のデータを読み出してD/A変換部604に与える選択部603と、D/A変換部604で変換された駆動波形を増幅して出力する増幅部605とを備えている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 is a functional block explanatory diagram of the main embodiment, FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the drive waveform of the same embodiment, and FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the selection unit.
In this embodiment, the
ここで、第1駆動波形PV1は、図15(a)に示すように、前述した第1実施形態の駆動波形PVの溢れ駆動信号P6がない駆動波形である(微駆動信号P1は含んでいる。)。また、第2駆動波形PV2は、図15(b)に示すように、前述した第1実施形態の駆動波形PVと同じ駆動波形であり、微駆動信号P1とともに、溢れ駆動信号P6をも含む駆動波形である。 Here, as shown in FIG. 15A, the first drive waveform PV1 is a drive waveform without the overflow drive signal P6 of the drive waveform PV of the first embodiment described above (the fine drive signal P1 is included). .) Further, as shown in FIG. 15B, the second drive waveform PV2 is the same drive waveform as the drive waveform PV of the first embodiment described above, and includes the overflow drive signal P6 together with the fine drive signal P1. It is a waveform.
選択部603は、図16に示すフロー図も参照して、環境センサ313の検出結果に基づいて、機内環境(装置内環境)条件が、温度25℃以上で、湿度30%以下のときに、第2駆動波形PV2を選択し、それ以外の環境条件では第1駆動波形PV1を選択する(具体的には駆動波形データをD/A変換部604に与える。)。
The
つまり、前述したように、ノズル開口の周囲104aに付着物500が付着しても、当該付着物500が乾燥して固体物や膜にならない環境条件下では噴射曲がりやノズルダウンが発生するおそれは低減する。そこで、環境条件が予め定めた環境条件、すなわち、記録ヘッドのノズル開口の周囲にインクが付着して乾燥する環境条件下でだけ、溢れ駆動信号P6を印加すれば足りることになる。
In other words, as described above, even if the
この場合、常時、溢れ駆動信号P6を含む駆動波形だけを発生して、予め定めた環境条件下で、前述したように滴制御信号によって溢れ駆動信号P6を選択するようにすることもできる。 In this case, it is possible to always generate only the drive waveform including the overflow drive signal P6 and select the overflow drive signal P6 by the droplet control signal as described above under predetermined environmental conditions.
しかしながら、第2駆動波形PV2のように溢れ駆動信号P6を入れ込んだ駆動波形は、溢れ駆動信号P6を含まない第1駆動波形PVに比べて1駆動周期(所要の駆動信号をすべて出力するに要する時間)が相対的に長くなり、常時、第2駆動波形PV2を用いて印字を行っていると、結果として、印刷速度が低下することになる。 However, the drive waveform in which the overflow drive signal P6 is inserted as in the second drive waveform PV2 is one drive cycle (all necessary drive signals are output) compared to the first drive waveform PV not including the overflow drive signal P6. If the printing is always performed using the second drive waveform PV2, the printing speed is reduced as a result.
そこで、この実施形態のように、環境条件が予め定めた環境条件、すなわち、記録ヘッド34のノズル開口の周囲104aにインクが付着して乾燥する環境条件下でだけ、溢れ駆動信号P6を含む第2駆動波形を発生(選択)させ(波形が伸びた分、印刷速度、キャリッジ速度は低下させる。)、滴制御信号によって溢れ駆動信号P6を選択するようにする。これによって、印刷速度の無用な低下を招くことなく、噴射曲がりやノズルダウンの発生のおそれを低減することができる。
Therefore, as in this embodiment, the overflow drive signal P6 is included only when the environmental conditions are predetermined, that is, under the environmental conditions in which ink adheres to the
なお、上記各実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。なお、前述したように、本願における「インク」には媒体上の表面性質を改質する定着処理液なども含まれる。 In the above embodiments, the printer configuration has been described as the image forming apparatus according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. As described above, the “ink” in the present application includes a fixing processing liquid for modifying the surface properties on the medium.
33…キャリッジ
34…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
100…インク
100a…メニスカス
104…ノズル
104a…ノズル開口の周囲
301…主制御部
302…印刷制御部
310…ヘッド駆動回路
401…駆動波形発生部
402…データ転送部
33 ...
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記記録ヘッドを駆動する駆動信号を含む駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
前記駆動波形発生手段で発生される前記駆動信号を前記記録ヘッドの圧力発生手段に印加させる手段と、を有し、
前記駆動波形発生手段は、
前記液滴を吐出させて印字を行う駆動信号を含む第1駆動波形と、
前記第1駆動波形を構成する前記液滴を吐出させて印字を行う駆動信号と前記液滴とならない状態で前記ノズル内の液体をノズル開口の周囲まで溢れさせる駆動信号とを含み、かつ、前記第1駆動波形よりも1駆動周期が長い第2駆動波形と、を発生し、
前記第2駆動波形は、予め定めた所定の条件になったときにのみ、繰り返し選択される
ことを特徴とする画像形成装置。 A recording head having nozzles for discharging droplets;
Drive waveform generating means for generating a drive waveform including a drive signal for driving the recording head;
Means for applying the driving signal generated by the driving waveform generating means to the pressure generating means of the recording head,
The drive waveform generating means includes
A first driving waveform including a driving signal for performing printing by discharging the droplet;
A drive signal for performing printing by discharging the droplets constituting the first drive waveform, and a drive signal for causing the liquid in the nozzle to overflow to the periphery of the nozzle opening in a state where the droplet does not become a droplet, and Generating a second drive waveform having one drive cycle longer than the first drive waveform;
Wherein the second drive waveform, the image forming apparatus characterized by only being Repetition rate selected to when a predetermined condition set in advance.
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