JP7269001B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
液体吐出ヘッドは、一列に配列された複数の吐出口を備え、吐出口毎に、吐出口から液体を吐出させる記録素子が設けられている。記録素子は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、該熱エネルギーを液体に付与する電気熱変換素子である。各記録素子は、電源ラインに並列に接続されており、選択的に記録素子に駆動電流を供給することができる。
同時に駆動する記録素子の数を制限した液体吐出ヘッドが提案されている。この液体吐出ヘッドでは、吐出口列に対応する記録素子列が複数に等分され、記録素子列毎に駆動電流が供給される。各記録素子列をそれぞれ複数個単位の複数のグループに分割し、記録素子列毎に、各グループを並列に駆動するとともに、同一グループ内の記録素子を所定の順に駆動する。さらに、並列に駆動するグループ間で、同じ順番で駆動される記録素子が互いに異なるタイミングで駆動されるように、遅延回路を用いて各グループの駆動順を決定する。
吐出口列を備えた液体吐出ヘッドにおける記録素子列の駆動制御に関連する技術が、特許文献1~3に記載されている。
遅延回路を用いて、並列に駆動するグループの駆動順を決定する場合、配線等のインダクタンス成分の影響のために、駆動順が遅いグループほど、記録素子に流れる駆動電流量が増加する。吐出口から吐出される液体の吐出量は、当該吐出口に対応する記録素子に流れる駆動電流量に応じて変化する。駆動電流量が増大すると、液体の吐出量が増大して、吐出口から吐出される液滴のサイズが増大する。このため、駆動順が遅いグループほど、吐出量が増大し、液滴のサイズが増大する。
上述した液体吐出ヘッドでは、記録素子列間の境界で、最初に駆動されるグループと最後に駆動されるグループとが隣接する。すなわち、記録素子列間の境界において、吐出量が最も少ないグループと吐出量が最も多いグループとが隣接する。このように、記録素子列の境界を挟んで隣接するグループの吐出量の差が大きいため、この吐出量の差が濃淡のムラとして視認され易い。
本発明の第1実施形態である液体吐出ヘッドについて説明する。
まず、液体吐出ヘッドの基本的な構成、液体吐出装置の基本的な構成及びその記録動作の概要を説明する。
まず、本発明の第1実施形態である液体吐出ヘッドの基本的な構成について説明する。
図1(a)は、液体吐出装置の外観斜視図である。図1(b)は、液体吐出ヘッドの基本的な構成を説明するための斜視図である。図1(c)は、記録素子基板を模式的に示す斜視図である。図1(d)は、図1(c)のA-A断面図である。
液体吐出ヘッド312は、シリアル系の記録ヘッドである。図1(b)に示すように、液体吐出ヘッド312は、複数の記録素子基板4と電気配線基板9とが設けられた支持部材2を有する。支持部材2は、ビス5を用いて樹脂製の筐体10に固定されている。支持部材2の材質は、金属又は樹脂であるが、これに限定されない。支持部材2の内部には、筐体10を通じて液体が供給される液体供給口と、この液体供給口と連通する液室とが設けられている。
図1(d)に示すように、流路形成部材14の内部には、貫通流路が吐出口列毎に設けられている。流路形成部材14の貫通流路は、支持部材2の液室と連通しており、液体供給口7から供給された液体が液室を介して貫通流路に供給される。吐出口12毎に、液体を保持する発泡室18が設けられている。発泡室18には、吐出口12から液体を吐出させるための記録素子15が設けられている。記録素子15は、吐出口12と対向する位置に設けられている。各発泡室18は、個別に、液体を供給する経路である流路を介して貫通流路と連通している。液体を発泡室18に供給する流路には、突起部が設けられている。この突起部は、吐出口12へのゴミ等の不要物の進入を抑制するフィルタの役割を果たす。
なお、液体吐出ヘッド312は、単色の液体を吐出するように構成されても良く、また、多色の液体を吐出するように構成されても良い。図1(b)~図1(d)に示した液体吐出ヘッド312の構成は一例であり、色や列数を限定するものではない。
次に、液体吐出ヘッド312を搭載する液体吐出装置1の基本的な構成について説明する。
図2(a)は、液体吐出装置1の記録媒体への記録を行う部分の構成を示す模式図である。図2(b)は、液体吐出装置1の各機能を示すブロック図である。
搬送ローラ203は、副走査手段である。搬送ローラ203と補助ローラ204で記録媒体Pを挟持し、搬送ローラ203が回転することで、記録媒体PをY軸方向に搬送する。記録媒体Pの搬送は、間欠的に行うことができる。Y軸方向は、副走査方向である。
一対の給送ローラ205、206は、記録媒体Pの給送を行う。搬送ローラ203および補助ローラ204と同様、給送ローラ205、206も記録媒体Pを挟持して回転するが、その回転速度は搬送ローラ203の回転速度よりも遅い。給送ローラ205、206の回転速度を搬送ローラ203の回転速度よりも遅くすることで、記録媒体Pに張力を生じさせることができ、その結果、撓みを生じることなく、記録媒体Pを搬送することができる。
キャリッジ101の移動動作、記録媒体Pの搬送動作、及び、液体吐出ヘッド312の吐出動作を制御することで、記録媒体Pに画像を記録する。記録動作が行われていないとき、あるいは回復等の処理を行うときは、キャリッジ101は、所定のホームポジションに移動される。
CPU部302は、インタフェース(I/F)部303及び制御部304を有する。ヘッドユニット313は、ヘッド駆動部311及び液体吐出ヘッド312を有する。図示されていないが、ヘッドユニット313は、液体吐出ヘッド312を搭載するキャリッジ101も含む。I/F部303、制御部304、表示/操作部305、モータ駆動部307、308、画像処理部309、及び、ヘッドユニット313はそれぞれ、制御バス300に接続されている。
モータ306aは、キャリッジ101を移動させるためのものである。モータ駆動部307は、制御部304からの駆動制御信号に従ってモータ306aを駆動する。モータ306bは、記録媒体Pを搬送するためのものである。モータ駆動部308は、制御部304からの駆動制御信号に従ってモータ306bを駆動する。
エンコーダ部310は、基準位置に対するキャリッジ101の位置を検出する。エンコーダ部310は、キャリッジ101の位置を示す位置検出信号を画像処理部309に供給する。エンコーダ部310は、キャリッジ101の位置を光学的に検出しても良く、また、モータ306aの回転情報に基づいてキャリッジ101の位置を検出しても良い。
例えば、制御部304は、入力コマンドに応じて情報(又はデータ)を表示/操作部305に表示させる。制御部304は、モータ駆動部307、308の動作を制御することで、キャリッジ101の移動動作及び記録媒体Pの搬送動作を制御する。制御部304は、画像処理部309及びヘッド駆動部311の動作を制御することで、液体吐出ヘッド312の吐出動作を制御する。
液体吐出装置1の電源が投入されると、制御部304は、内部のRAM及びI/0部や、表示/操作部305、I/F部303、画像処理部309などのハードウェアの初期チェック及び初期化を行って、機械的なキャリブレーションを行う。例えば、制御部304は、モータ306aを駆動させてキャリッジ101を所定のポジションに移動する。そして、制御部304は、回復ユニットを動作させ、液体の強制吐出及び吸引等を行う。回復ユニットは、液体吐出ヘッド312の目詰まりを防止する機構である。
外部機器301又は表示/操作部305からコマンドが入力されると、制御部304は、入力コマンドの種類を判定する。具体的には、制御部304は、入力コマンドが転送コマンド、記録コマンド、その他のコマンドのいずれであるかを判定する。そして、制御部304は、判定したコマンドに対応する設定や動作等を行う。
入力コマンドが記録コマンドである場合は、制御部304は、記録の準備ができていることを確認し、画像処理部309等の記録に関わる各部に対して、画像記録のための所定の設定を行う。そして、制御部304は、画像処理部309に記録開始を指示してヘッド駆動部311を動作させ、液体吐出ヘッド312にて入力画像の記録を行わせる。ここで、所定の設定は、例えば、記録モードや画像記録サイズ(幅や長さ)等の画像処理部309内のパラメータセットの設定等である。
制御部304は、モータ306aを正方向に回転させることで、キャリッジ101を主走査方向に移動させながら、バンド幅Hで1走査の記録を行う。さらに、制御部304は、モータ306bを回転させることで記録媒体Pをバンド幅分だけ搬送する。この動作を、1バンドの記録動作と称す。
制御部304は、1バンド分の記録が終了する毎に、記録すべき画像データが全て記録されたか否かを判定する。全て記録されていれば、制御部304は、コマンド入力待ち状態に戻る。記録の途中であれば、制御部304は、次のバンドの記録を行う。
上記のようにして、1走査毎に、液体吐出312の記録の幅分だけ記録媒体Pを送り、画像を記録する。この処理を繰り返し行うことで、例えば一頁分の画像記録を行うことができる。
1パス記録モードは、液体吐出ヘッド312を1回走査することで、1バンド分の記録を行う記録モードである。
一方、マルチパス記録モードは、記録媒体P上の所定領域に対して、液体吐出ヘッド312を複数回走査して順次画像を記録するモードである。例えば、マルチパス記録モードでは、記録素子列を複数の紙送り幅のバンドに分割し、紙送り幅の記録領域に対して、液体吐出312を複数回通過させ、異なる記録素子群を用いて所望の画像を分割して記録する。すなわち、マルチパス記録モードは、1バンド内の所定領域、例えば1ラインを、複数の走査で記録する記録モードである。
以下に、代表的なモードである、2パス記録モード及び4パス記録モードの記録動作の概略を説明する。
図3(a)は、4パス記録モードの記録動作を説明するための模式図である。図3(a)において、上から順に、1パス目、2パス目、3パス目及び4パス目の記録動作が示されている。吐出口列に対応する記録素子列17が4等分されている。吐出口列は、副走査方向に複数の吐出口が並んでいる。記録素子列17の分割については、後述の記録素子基板の構成において詳細に説明する。
4等分された記録素子列17a~17dはそれぞれ、1/4バンド分の幅に対応する。記録媒体Pの1バンド分の記録領域が4分割される。ここでは、上側から、第1の領域、第2の領域、第3の領域、第4の領域と称す。
図3(b)は、2パス記録モードの記録動作を説明するための模式図である。図3(b)において、上から順に、1パス目及び2パス目の記録動作が示されている。記録素子列17が2等分されている。記録素子列17の分割については、後述の記録素子基板の構成において詳細に説明する。
2等分された記録素子列17a、17bはそれぞれ、1/2バンド分の幅に対応する。記録媒体Pの1バンド分の記録領域が2分割される。ここでは、上側から、第1の領域、第2の領域と称す。
以上、液体吐出ヘッド312の基本的な構成、液体吐出装置1の基本的な構成及びその記録動作の概要を説明した。
図4は、記録素子基板4の構成を示す模式図である。図4(a)は、記録素子基板4の記録素子列とグループの相関関係を模式的に示す相関図である。図4(b)は、記録素子基板4の駆動部分の概略等価回路図である。
図4(a)に示すように、記録素子基板4は、複数の記録素子15からなる記録素子列17を有する。記録素子列17は、液体供給口7の両側に配置されている。図4(a)に示す例では、4つの液体供給口7が設けられており、記録素子列17は、それぞれの液体供給口7の両側に配置されている。記録素子列17の数は合計で8であり、記録素子列17を構成する記録素子15の数は24である。なお、液体供給口7の数、記録素子列17の数、及び、記録素子15の数は一例であり、適宜に変更することができる。
図4(a)において、各グループ16の横に記載されている番号(1)~(3)は、同時オン時のグループの駆動順を示す。ここで、同時オンとは、3つのグループ16を並列に駆動し、かつ、同一グループ内の4個の記録素子15を所定の順に時分割で駆動することをいう。同一グループ内の4個の記録素子15は、時分割で駆動され、それぞれの駆動のタイミングは異なり、互いに重なることはない。
図4(b)では、便宜上、第1の記録素子列21の3つのグループ16を左側から順に符号16a-0、16a-1、16a-2で示し、第2の記録素子列22の3つのグループ16を右側から順に符号16b-0、16b-1、16b-2で示す。
さらに、グループ16b-0の4個の記録素子15を左側から順に符号BLK0、BLK1、BLK2、BLK3で示す。グループ16b-1の4個の記録素子15を左側から順に符号BLK0-1、BLK1-1、BLK2-1、BLK3-1で示す。グループ16b-2の4個の記録素子15を左側から順に符号BLK0-2、BLK1-2、BLK2-2、BLK3-2で示す。
上記符号の「BLK0」、「BLK1」、「BLK2」、「BLK3」の部分は、記録素子15の時分割の駆動順(選択順序)を示している。
スイッチ23は、MOS等で構成されるが、図4(b)では、便宜上、簡易的なスイッチとして示している。例えば、スイッチ23としてMOS型のFFTのスイッチング素子を用いた場合は、スイッチング素子の一方の端子(ソース又はドレイン)に記録素子の他端が接続され、他方の端子(ソース又はドレイン)は接地される。この場合、ゲート端子に供給される電圧が閾値を超えると、スイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移し、電源ラインから記録素子に駆動電流が流れる。MOSは、metal-oxide semiconductorの略称である。FFTは、field-effect transistorの略称である。
具体的に説明すると、駆動手段は、記録データを出力する記録データ供給回路DATA0~DATA5と、ヒートイネーブル信号HE0~HE3を有する。記録データ供給回路DATA0、DATA1、DATA2はそれぞれ、第1の記録素子列21のグループ16a-0、16a-1、16a-2に対応する。記録データ供給回路DATA3、DATA4、DATA5はそれぞれ、第2の記録素子列22のグループ16b-2、16b-1、16b-0に対応する。
記録データ供給回路DATA1は、グループ16a-1の記録素子BLK0-1、BLK1-1、BLK2-1、BLK3-1をそれぞれ動作させるための第1乃至第4の記録データを出力する。記録データ供給回路DATA0と同様、第1乃至第4の記録データはそれぞれ、記録素子BLK0-1、BLK1-1、BLK2-1、BLK3-1に接続された4つのANDゲート24の一方の入力に供給される。
記録データ供給回路DATA3は、グループ16b-2の記録素子BLK0-2、BLK1-2、BLK2-2、BLK3-2をそれぞれ動作させるための第1乃至第4の記録データを出力する。第1の記録データは、記録素子BLK0-2に接続されたANDゲート24の一方の入力に供給される。第2の記録データは、記録素子BLK1-2に接続されたANDゲート24の一方の入力に供給される。第3の記録データは、記録素子BLK2-2に接続されたANDゲート24の一方の入力に供給される。第4の記録データは、記録素子BLK3-2に接続されたANDゲート24の一方の入力に供給される。
記録データ供給回路DATA5は、グループ16b-0の記録素子BLK0、BLK1、BLK2、BLK3をそれぞれ動作させるための第1乃至第4の記録データを出力する。記録データ供給回路DATA3と同様、第1乃至第4の記録データはそれぞれ、記録素子BLK0、BLK1、BLK2、BLK3に接続された4つのANDゲート24の一方の入力に供給される。
駆動部31において、ヒートイネーブル信号HE0は、記録素子BLK0に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE0は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK0-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE0は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK0-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部32において、ヒートイネーブル信号HE0は、記録素子BLK0に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE0は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK0-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE0は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK0-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部31において、ヒートイネーブル信号HE1は、記録素子BLK1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE1は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK1-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE1は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK1-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部32において、ヒートイネーブル信号HE1は、記録素子BLK1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE1は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK1-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE1は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK1-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部31において、ヒートイネーブル信号HE2は、記録素子BLK2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE2は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK2-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE2は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK2-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部32において、ヒートイネーブル信号HE2は、記録素子BLK2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE2は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK2-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE2は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK2-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部31において、ヒートイネーブル信号HE3は、記録素子BLK3に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE3は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK3-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE3は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK3-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
駆動部32において、ヒートイネーブル信号HE3は、記録素子BLK3に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE2は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK3-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE3は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK3-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
なお、図4(b)において、記録データ供給回路DATA0~DATA5の下に記載されている番号(1)~(3)は、同時オン時のグループの駆動順を示す。第1の記録素子列21のグループ16a-2と第2の記録素子列22のグループ16b-2とは、互いに隣接している。
以上が、液体吐出ヘッド312の特徴部分である記録素子基板4の構成についての説明である。
図5(a)は、遅延と記録素子の駆動電流量との関係を説明するための波形図である。図5(a)において、縦軸は電流値を示し、横軸は時間を示す。点線で示す波形が、遅延0の記録素子に流れる駆動電流を示し、破線で示す波形が、遅延D1の記録素子に流れる駆動電流を示し、実線で示す波形が、遅延D1+D2の記録素子に流れる駆動電流を示す。
図5(b)は、遅延と記録素子の駆動パルスとの関係を説明するための波形図である。図5(b)において、縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示す。点線で示す波形が、遅延0の記録素子の駆動パルスを示し、破線で示す波形が、遅延D1の記録素子の駆動パルスを示し、実線で示す波形が、遅延D1+D2の記録素子の駆動パルスを示す。
図5(a)及び図5(b)から分かるように、駆動パルス幅は同じであるにも関わらず、配線のインダクタンスの影響のために、遅延が大きいほど、すなわち、駆動順番が遅いほど、記録素子に流れる駆動電流量が増大する。このため、最後に駆動する記録素子には、他の記録素子と比べて大きな電流が流れる。
図6は、液体吐出ヘッド312の駆動タイミングと液滴のサイズとの関係を説明するための模式図である。図6において、番号(1)~(3)は、同時オン時のグループの駆動順を示す。
図6に示すように、第1の記録素子列21のグループ16a-0~16a-2が並列に駆動され、第2の記録素子列22のグループ16b-0~16b-2が並列に駆動される。
例えば、同じ順番の記録素子BLK0、BLK0-1、BLK0-2に関して、記録素子BLK0-1の駆動開始タイミングは、記録素子BLK0の駆動開始タイミングよりも遅延時間t1だけ遅れている。また、記録素子BLK0-2の駆動開始タイミングは、記録素子BLK0-1の駆動開始タイミングよりも遅延時間t2だけ遅れている。ここで、遅延時間t1は、遅延回路D1の遅延時間に相当する。遅延時間t2は、遅延回路D2の遅延時間に相当する。
上記と同様、同じ順番の記録素子BLK1、BLK1-1、BLK1-2は、互いに異なるタイミングで駆動が開始される。また、同じ順番の記録素子BLK2、BLK2-1、BLK2-2は、互いに異なるタイミングで駆動が開始される。さらに、同じ順番の記録素子BLK3、BLK3-1、BLK3-2は、互いに異なるタイミングで駆動が開始される。
第1の記録素子列21と同様、第2の記録素子列22においても、グループ16b-0~16b-2の間で、同じ順番の記録素子は、互いに異なるタイミングで駆動が開始される。
第1の記録素子列21では、並列に駆動されるグループ16a-0~16a-2のうち、グループ16a-0が最初に駆動され、次に、グループ16a-1が駆動され、最後に、グループ16a-2が駆動される。このため、グループ16a-0の吐出量が最も少なく、グループ16a-2の吐出量が最も多い。すなわち、グループ16a-0の液滴のサイズが最も小さく、グループ16a-2の液滴のサイズが最も大きい。
第1の記録素子列21では、グループ16a-0、16a-1、16a-2が上側から順に配置されている。一方、第2の記録素子列22では、グループ16b-0、16b-1、16b-2が下側から順に配置されている。第1の記録素子列21と第2の記録素子列22の境界では、グループ16a-2とグループ16b-2が隣接する。これらグループ16a-2、16b-2はいずれも、吐出量が最も多く、液滴サイズが最も大きいグループである。よって、第1の記録素子列21と第2の記録素子列22の境界での濃淡の差は小さい。
また、1パス記録モードを行う場合には、次のバンドの記録において、前のバンドの記録領域からの濃度の変化をなだらかにすることができる。よって、バンドの境界で生じる濃淡のムラが目立ちにくくなる。
さらに、マルチパス記録モードを行う場合には、第1の記録素子列21の記録で生じる濃度の差を第2の記録素子列22の記録で生じる濃度の差で相殺することができるため、より濃淡のムラが目立ちにくくなる。
また、上記の記録素子列の等分数、グループ数、グループの並び、グループの駆動順については、記録モードや記録動作などを考慮して適宜に決定することが望ましい。
[比較例]
図7は、比較例である液体吐出ヘッドの記録素子基板の駆動部分の概略等価回路図である。本比較例の記録素子基板は、遅延回路を用いた遅延順序が異なる以外は、図4(b)に示した記録素子基板4の駆動部分と同様の構成である。記録素子基板4と同じ構成については、その詳細な説明を省略する。
駆動部31aが第1の記録素子列21を駆動し、駆動部32aが第2の記録素子列22を駆動する。駆動部31aは、記録素子基板4の駆動部31と同様のものであるので、その詳細な説明は省略する。
また、駆動部32aにおいて、ヒートイネーブル信号HE1は、記録素子BLK1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE1は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK1-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE1は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK1-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
さらに、駆動部32aにおいて、ヒートイネーブル信号HE3は、記録素子BLK3に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、ヒートイネーブル信号HE2は、遅延回路D1を通過して、記録素子BLK3-1に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。さらに、遅延回路D1を通過したヒートイネーブル信号HE3は、遅延回路D2を通過して、記録素子BLK3-2に接続されているANDゲート24の他方の入力に供給される。
図8に示すように、第1の記録素子列21のグループ16a-0~16a-2が並列に駆動され、第2の記録素子列22のグループ16b-0~16b-2が並列に駆動される。
第1の記録素子列21において、吐出周期T内で、グループ16a-0の記録素子BLK0、BLK1、BLK2、BLK3が時分割で駆動される。同様に、吐出周期T内で、グループ16a-1の記録素子BLK0-1、BLK1-1、BLK2-1、BLK3-1が時分割で駆動され、グループ16a-2の記録素子BLK0-2、BLK1-2、BLK2-2、BLK3-2が時分割で駆動される。グループ16a-0~16a-2の間で、同じ順番の記録素子は、互いに異なるタイミングで駆動が開始される。
第1の記録素子列21では、並列に駆動されるグループ16a-0~16a-2のうち、グループ16a-0が最初に駆動され、次に、グループ16a-1が駆動され、最後に、グループ16a-2が駆動される。このため、グループ16a-0の吐出量が最も少なく、グループ16a-2の吐出量が最も多い。すなわち、グループ16a-0の液滴のサイズが最も小さく、グループ16a-2の液滴のサイズが最も大きい。
第1の記録素子列21では、グループ16a-0、16a-1、16a-2が上側から順に配置されている。第2の記録素子列22では、グループ16b-0、16b-1、16b-2が上側から順に配置されている。第1の記録素子列21と第2の記録素子列22の境界では、グループ16a-2とグループ16b-0が隣接する。グループ16a-2が、吐出量が最も多く、液滴サイズが最も大きいグループであるのに対して、グループ16b-0は、吐出量が最も少なく、液滴サイズが最も小さいグループである。このため、第1の記録素子列21と第2の記録素子列22の境界での濃淡の差が大きい。
また、本実施形態の液体吐出ヘッド312によれば、マルチパス記録モードを行った場合に、液体の吐出量の差を相殺することで、濃淡のムラをさらに低減することができる。例えば、制御部304は、同一の記録領域に対して複数回の走査を行うことで記録が完了するマルチパス記録モードで画像を記録する場合に、記録領域をグループ毎の記録幅に区画する。そして、制御部304は、区画した領域毎に、複数回の走査で重ねて記録したグループの駆動順番の合計を算出し、各区画の領域の合計が同じなるように、画像の記録を行う。これにより、記録領域全体の濃淡のムラを低減することができる。
以下、一例として、2パス記録モードを行った場合について説明する。
第1の記録素子列21は、上側から順にグループ16a-0~16a-2が配置され、グループの駆動順は下側ほど遅くなるように構成されている。一方、第2の記録素子列22は、下側から順にグループ16b-0~16b-2が配置され、グループの駆動順は上側ほど遅くなるように構成されている。第1の領域において、第1の記録素子列21の記録と第2の記録素子列22の記録とが重なる。この場合に、第1の記録素子列21内のグループ16a-0~16a-2の吐出量の差が、第2の記録素子列21内のグループ16b-0~16b-2の吐出量の差で相殺される。
なお、第2の領域については、3パス目の走査(次のバンドの1パス目の走査)で、第1の記録素子列21が第2の領域に記録を行うことで、記録が完了する。この第2の領域においても、吐出量の差を相殺することで、濃淡のムラが低減される。その結果、1バンド全体で、濃淡のムラの少ない画像を得る。
同様に、他の部分についても、グループの順番の和は「4」であり、その記録トータル濃度もその「4」に対応する濃度である。このように、1バンド全体(第1及び第2の領域)において、記録トータル濃度は「4」に対応する値となっている。よって、濃淡のムラの少ない画像を得ることができる。
具体的には、グループ16a-0が記録した、液滴サイズが小さく、濃度が薄い部分に、グループ16b-0が記録した、液滴サイズが小さく、濃度が薄い部分が重なる。また、グループ16a-2が記録した、液滴サイズが大きく、濃度が濃い部分に、グループ16b-2が記録した、液滴サイズが大きく、濃度が濃い部分が重なる。グループ16a-1、16b-1が記録した部分の濃度は略同じである。よって、第1の領域全体において、濃度が薄い部分と濃度が濃い部分とがより強調されてしまい、濃淡のムラがより顕著に現れる。
なお、マルチパス記録モードにおいては、パス数が増加すると、1走査あたりに同時に駆動させる記録素子数が減っていく。駆動する記録素子の数が減ると、電源ラインに同時に流れる電流量も減る。このため、インダクタンスの影響が少なくなり、グループの駆動順に伴う濃淡のムラも生じ難くなる。したがって、本実施形態の液体吐出ヘッドは、低パス数での記録に特に大きな効果を発揮する。
図10は、本発明の第2実施形態である液体吐出ヘッドを説明するための図である。本実施形態の液体吐出ヘッドは、グループの駆動順が異なる複数の記録素子列17-1~17-8を有する以外は、第1実施形態の液体吐出ヘッドと同様のものである。説明の重複を避けるために、第1実施形態と同じ構成についての詳細な説明は省略する。
記録素子列17-1において、第1の記録素子列21の4つのグループの駆動順は、上側から(1)、(3)、(2)、(4)であり、第2の記録素子列22の4つのグループの駆動順は、下側から(1)、(3)、(2)、(4)である。
記録素子列17-2において、第1の記録素子列21の4つのグループの駆動順は、上側から(3)、(1)、(2)、(4)であり、第2の記録素子列22の4つのグループの駆動順は、下側から(3)、(1)、(2)、(4)である。
記録素子列17-4において、第1の記録素子列21の4つのグループの駆動順は、上側から(1)、(2)、(3)、(4)であり、第2の記録素子列22の4つのグループの駆動順は、下側から(1)、(2)、(3)、(4)である。
記録素子列17-5において、第1の記録素子列21の4つのグループの駆動順は、上側から(4)、(3)、(2)、(1)であり、第2の記録素子列22の4つのグループの駆動順は、下側から(4)、(3)、(2)、(1)である。
記録素子列17-7において、第1の記録素子列21の4つのグループの駆動順は、上側から(3)、(4)、(2)、(1)であり、第2の記録素子列22の4つのグループの駆動順は、下側から(3)、(4)、(2)、(1)である。
記録素子列17-8において、第1の記録素子列21の4つのグループの駆動順は、上側から(2)、(4)、(3)、(1)であり、第2の記録素子列22の4つのグループの駆動順は、下側から(2)、(4)、(3)、(1)である。
また、同一の記録素子列(第1の記録素子列21又は第2の記録素子列22)内において、最初に駆動されるグループと最後に駆動されるグループが隣り合わないように構成されている。したがって、同一の記録素子列内で生じる濃淡のムラを低減することができる。
さらに、記録素子列17-1~17-8のいずれにおいても、記録素子列間の境界からみて、第1の記録素子列21のグループの駆動順は、第2の記録素子列22のグループの駆動順と逆になっている。したがって、マルチパス記録モードを行った場合に、互いのグループの吐出量の差を相殺することで、濃淡のムラを低減することができる。
図11は、マルチパス記録モードの動作の一例を説明するための図である。図11に示すように、1パス目の走査で、第2の記録素子列22が第1の領域に記録を行う。2パス目の走査で、第2の記録素子列22が第2の領域に記録を行い、第1の記録素子列21が第1の領域に記録を行う。紙送り後、3パス目の走査で、第2の記録素子列22が第3の領域に記録を行い、第1の記録素子列21が第2の領域に記録を行う。ここまでの走査で、第1の領域及び第2の領域に対する記録が完了する。
上記マルチパス記録モードにおいても、図9に示した2パス記録モードと同様の理由から、第1及び第2の領域全体に亘って、グループの順番の和は「5」となる。したがって、濃淡のムラの少ない画像を得ることができる。
図12は、マルチパス記録モードの動作の別の例を説明するための図である。図12に示すように、1パス目の走査で、第2の記録素子列22が第1の領域に記録を行う。2パス目の走査で、第2の記録素子列22が第2の領域に記録を行い、第1の記録素子列21が第1の領域に記録を行う。紙送り後、3パス目の走査で、第2の記録素子列22が第2の領域に記録を行い、第1の記録素子列21が第1の領域に記録を行う。4パス目の走査で、第1の記録素子列21が第1の領域に記録を行う。ここまでの走査で、1バンド分の記録が完了する。
本実施形態の液体吐出ヘッドにおいて、記録素子列17の数、記録素子列17を等分する記録素子列の数、等分した記録素子列を分割するグループの数、並び、駆動順は、図10に示したものに限定されず、適宜に変更可能である。記録素子列の等分数、グループ数、グループの並び、グループの駆動順については、記録モードや記録動作などを考慮して適宜に決定することが望ましい。
図13は、本発明の第3実施形態である液体吐出ヘッドを説明するための図である。本実施形態の液体吐出ヘッドは、記録素子列17が4等分されている以外は、第1実施形態の液体吐出ヘッドと同様のものである。説明の重複を避けるために、第1実施形態と同じ構成についての詳細な説明は省略する。
本実施形態の液体吐出ヘッドにおいても、各記録素子列21~24の間の境界で、最初に駆動されるグループと最後に駆動されるグループが隣り合わないように構成されている。したがって、第1実施形態と同様、各記録素子列の境界で生じる濃淡のムラを低減することができる。
さらに、隣接する記録素子列のグループの駆動順は互いに逆になっている。したがって、マルチパス記録モードを行った場合に、互いのグループの吐出量の差を相殺することで、濃淡のムラを低減することができる。
以上、本発明の液体吐出ヘッドを、シリアル系の記録ヘッドを例に説明した。しかし、本発明は、シリアル系の記録ヘッドに限定されない。本発明は、一度の紙送りで紙幅分の記録が完成するラインヘッドにも適用できる。
図14(a)に示すように、記録媒体Pを搬送しながら、液体吐出ヘッド312は、記録媒体Pの幅方向全体に対して一度に記録を行う。図14(b)に示すように、液体吐出ヘッド312は、6つの記録素子基板351~356が搭載された支持部材350を有する。記録素子基板351~356は、千鳥状に2列に配置されている。換言すると、記録素子基板351~356それぞれに対応する複数の吐出口からなる複数の吐出口列が、記録媒体Pの幅方向に並べて配置されている。
記録素子基板351~356はいずれも同じ構成である。ここでは、記録素子基板351を例に、記録素子基板の構成を説明する。
一対の記録素子列17には、上述した各実施形態のいずれかで説明した記録素子列17を適用することができる。シリアルヘッド系では、記録素子列17の方向(吐出口列の方向)が主走査方向と一致するのに対して、ラインヘッド系では、記録素子列17の方向(吐出口列の方向)は紙幅方向(副走査方向に対応する)と一致する。主走査方向は、副走査方向と交差(直交)する。
グループの駆動順も、上述した各実施形態で説明した通りである。例えば、記録素子基板351~356に第1実施形態で説明した記録素子列17を適用すれば、第1実施形態と同様、記録素子列間や同一記録素子列内の濃淡のムラを低減することができる。
16、16a-0~16a-2、16b-0~16b-2 グループ
21 第1の記録素子列
22 第1の記録素子列
31、32 駆動部
Claims (8)
- 記録媒体を搬送する搬送ユニットと、
一列に配列された複数の吐出口と、該吐出口毎に設けられ、該吐出口から液体を吐出させる複数の記録素子と、を備え、前記複数の記録素子が複数の記録素子列に等分され、記録素子列毎に駆動電流が供給され、前記記録媒体に対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記記録媒体に対して前記液体吐出ヘッドを走査するキャリッジと、
前記キャリッジの走査および前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する制御部と、
前記複数の記録素子列をそれぞれ複数個単位の複数のグループに分割し、前記記録素子列毎に、前記複数のグループを並列に駆動するとともに、同一グループ内の記録素子を所定の順に駆動する駆動手段と、
前記記録素子列毎に、前記複数のグループの駆動順を決定する決定手段と、
を有し、
前記吐出口の列の方向が、前記液体吐出ヘッドを走査する方向と直交する副走査方向に一致し、
前記記録素子列の間の境界で、最初に駆動されるグループと最後に駆動されるグループとが隣り合わず、
前記制御部は、同一の記録領域に対して複数回の走査を行うことで記録が完了するマルチパス記録モードで画像を記録する場合に、前記記録領域を前記グループ毎の記録幅に区画し、区画した領域毎に、前記複数回の走査で重ねて記録した前記グループの駆動順番の合計を算出し、各区画の領域の合計が同じなるように、前記画像の記録を行うことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記決定手段は、前記複数のグループの間で同じ順番で駆動される記録素子が互いに異なるタイミングで駆動されるように、各グループの記録素子の駆動開始タイミングを遅延させる複数の遅延回路を有し、
前記複数のグループの駆動順が前記複数の遅延回路により決定されることを特徴とする、請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記複数の記録素子列は、互いの最初に駆動されるグループが前記境界で隣接する第1および第2の記録素子列を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の液体吐出装置。
- 前記第1および第2の記録素子列は、前記境界からみて、互いのグループの駆動順が逆になるように構成されていることを特徴とする、請求項3に記載の液体吐出装置。
- 前記複数の記録素子列は、互いの最後に駆動されるグループが前記境界で隣接する第1および第2の記録素子列を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の液体吐出装置。
- 前記第1および第2の記録素子列は、前記境界からみて、互いのグループの駆動順が逆になるように構成されていることを特徴とする、請求項5に記載の液体吐出装置。
- 同一の記録素子列内で、最初に駆動されるグループと最後に駆動されるグループとが隣り合わないことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
- 各々が前記複数の吐出口からなる複数の吐出口列が前記記録媒体の幅方向に並べて配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の液体吐出装置。
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