JPH02274550A - 画像記録装置のヘッド制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像をその最小単位である画素の集合で構成
し、各画素を画素毎の画像端ｆ［こ基づいて記録する画
像記録装置において、各画素における階調表現をその画
素中の記録面積や記録濃度の変化により行う画像記録装
置のヘッド制御方法に〔従来の技術〕 従来よりこの種の画像記録装置として、スプレーガン式
ヘッドを採用したインクスプレー式弁タイプの画像記録
装置がある。この画像記録装置においては、そのスブＩ
／−ガン式ヘッドのバルブ構成を制御り、て、エアー流
量を調整する方法をとっており、これによりサイホン効
果率が変動し、インキ引き出し量（吐出量）が変わる。

すなわち、吐出されるエアー中のインキ濃度が変わり、
記録紙等へのインキ付着濃度（画素中の記録濃度）の変
化となり、これにより階調表現が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の画像記装置によると、
そのヘッドが電磁弁を備えたサイボン式のスプレーガン
であったために、弁体を含む装置全体の重量が重くて取
り扱いにくいばかりでなく、動作量が大きくなるため応
答性が悪く、また圧縮性流体であるエアーを仲介にして
インキ菫を制御するために応答性がさらに遅れ、画像情
報の再現性が非常に悪いという問題があった。また、そ
の構成が非常に複雑となるため、これを使用する際の調
整や保守作業が煩雑で多大の労力と熟練を必要とするも
のであった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、ノズル孔を有する弁座にダイアフラムよりなる弁体
を密着して設け、この弁体と弁座との密着面に加圧イン
キを導入するようになし、この加圧インキの導入時に生
ずる弁体と弁座との隙間をアクチュエータを用いて制御
するようになし、この制御される隙間を通してノズル孔
より加圧インキを吐出するようにしたものである。

〔作用〕

したがってこの発明によれば、加圧インキの導入時に生
ずる弁体と弁座との隙間を制御することにより、すなわ
ち弁体と弁座との開閉量を制御したり、開閉時間を制御
したり、開閉量および開閉時間を同時に制御したりする
ことにより、画素中の記録濃度を調整したり、記録面積
を調整したり、記録濃度および記録面積を同時に調整し
たりする等して、その階調表現を応答性良く行うことが
可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る画像記録装置のヘッド制御方法を詳
細に説明する。

第２図は、このヘッド制御方法を適用してなるインクス
プレー式弁タイプの画像形成ヘッド（スプレーヘッド）
の−例を示す縦断面図であり、第１図は第２図における
要部を示す拡大縦断面図である。これらの図において、
スプレーヘッドＩは、例えば回転胴２の周面に近接して
支持部材３に支持された筐体４を備えており、支持部材
３は回転胴２の軸方向へ回転胴２に同期して進退駆動さ
れている。筺体４は、有底円筒状の本体５と、その開口
端を閉塞する前部底板としてのノズルヘッド６とで、両
端有底の筒状に形成されており、ノズルヘッド６は回転
胴２０周面に装着された例えば紙７の被印刷面に所定の
間隔を隔てて対向している。ノズルヘッド６は、前板８
．中板９．後板１０の３個となるように厚み方向に分割
されて接合されており、前板８の中心部には、中板９側
開口端が皿状に形成されたエアーノズル１１が穿設され
ている。そしてエアーノズル１１は、その皿状開目端に
開口して前板８と中板９との間に設けられたエアー通路
１２を介して図示しない外部のエアー源に接続されてい
る。また、中ｔｔＩｉ９の中心部は、エアーノズル１１
と同芯にインキノズル１３が穿設されており、その後部
開口端には、周囲を環状のインキ溜り１４で囲まれた円
形の弁座１５が形成されている。１６は弾性を有する薄
い金属板（メタルダイアフラム）よりなる円形状の弁体
であって、その中心部を弁座Ｉ５に密着させて配置し、
その外周部を中板９と後板ｌＯとにより挟持させている
。そして、中板９に穿設したインキノズル１３が、弁座
１５と弁体１６との密着面。

インキ溜り１４ならびにダイアフラムと中板９との間に
形成されたインキ流路１７を介して、図示しない外部の
加圧インキ槽に接続されており、この加圧インキ槽内の
インキを加圧することにより、インキ流路１７を通って
弁座１５の密着面に導かれたインキは、後述する駆動回
路によって制御されるアクチュエータ２１によって開か
れる弁体１６と弁座１５との隙間を経て、インキノズル
１３に導かれるものとなる。

なお、筐体４の中空部内には、支持部材Ｉ８が摺動自在
に嵌合されていて、そのねじ孔には、筐体４のボルト孔
に挿入されたボルト１９が進退自在に螺入されており、
ボルト１９を回動操作することにより支持部材１８が進
退調節されるように構成されている。２０は筺体４のね
し孔に螺入されて調節後の支持部材１８を固定するボル
トである。そして、この支持部材１８のノズルヘッド６
側端面中心部に、圧電素子よりなるアクチュエータ２１
が、その作用端をダイアフラム１６の平面中心部に一体
的に固定されて装着されている。

第３図は、このように構成されたスプレーへ・ノド１に
おいて、アクチュエータ２１を制御する駆動回路の一例
を示すブロック構成図である。同図において、３１はス
プレーヘッド１の移動位置に応じたクロックパルスを発
生するエンコーダ（位置検出器）、３２はこのエンコー
ダ３１の発生するクロックパルスを条件とし、ヘッド走
査速度と画素サイズより割り出した時間を周期とするパ
ルス信号を発生するパルス信号発生器、３３は、二のパ
ルス信号発生器３２の発生ずるパルス信号を入力としこ
のパルス信号の立ち上がりエツジで、前記エンコーダ３
１による検出画素位置に対応する画像データ（階調デー
・夕）を読み出すフレームバッファ、３４はこのフレー
ムバッファ３３から読み出される画像データをアナログ
値に変換するＤ／Ａコンバータ、３５はこのＤ／Ａコン
バータのアナログ値に変換した画像データを入力とし、
その画像データ値に応じた増幅率の駆動信号（電圧信号
）をアクチュエータ２１へ与えるアンプである。すなわ
ち、エンコーダ３１に基づき検出される画素位置に対応
してフレームバッファ３３より画像データが読み出され
、この読み出された画像データに応じた値の電圧信号が
アンプ３５を介してアクチュエータ２１へ供与されるも
のとなり、この供与される電圧信号によってアクチュエ
ータ２１０作用端の伸長量が変化するものとなる。

次に、このように構成されたスプレーヘッド１の動作を
説明する。エアー源からのエアーをノズルヘッド６へ送
入すると、このエアーはエアー通路１２を通りエアーノ
ズル１１へ導かれて噴出する。また、加圧インキ槽から
印加されたインキをノズルヘッド６へ送入すると、この
インキはインキ流路１７とインキ溜り１４とを経て弁座
１５と弁体１６との密着面へ導かれる。ここで、アクチ
ュエータ２１の作用端を伸長させると、その量に応して
弁体１Ｇと弁座１５との間の隙間が変化し、この隙間を
通して加圧インキがインキノズル１３より吐出するよう
になる。この吐出インキは、エアーノズル１１から噴出
するエアーによって形成される気流で包まれることによ
り調節された分散背面で直進し、祇７の被印刷面に鮮明
な画像として印刷される。つまり、第３図に示した駆動
回路を用いて、アクチュエータ２１の作用端の伸長量を
変化させることにより、弁体１６と弁座１５との隙間量
（開閉量）が変化し２、インキノズル１３へのインキ吐
出量が調整され、これにより、紙７に印刷する画素中の
記録濃度を調整して画素毎の階調表現が可能となる。

なお、ボルト１９による調整で支持部材１８を介しアク
チュエータ２１を進退調整することにより、弁体１６と
弁座１５との間隙の調整が可能となる。すなわち、弁座
１５を通るインキ量を変えたい場合には、ボルト２０を
弛めてボルト１９を回動操作すれば、支持部材１８とと
もにアクチュエータ２１が進退し、弁体１６の開き側端
限が変化して弁座】５の開度が調整されるものとなる。

これにより、弁座１５を通るインキ量が調整されると共
に、調整後はこのインキ量がアクチュエータ２１に印加
される電圧値に対して一定に維持される。また、アンプ
３５において増幅される基゛準電圧信号レベルを変える
ことにより、弁座１５の開度のゼロ調整と開度調整を行
うことも可能である。

第４図は、アクチュエータ２１を制御する駆動回路の他
の実施例を示すブロック構成図である。

同図において、４１はスプレーヘッド１の移動位置に応
じた機械分解位置信号を生成するエンコーダ、４２はこ
のエンコーダ４１の生成する機械分解位置信号を入力と
Ｌ７７画素しての記録幅（画素幅）毎の画素単位信号（
第５図（ａ、）示すｒＨＪレベル信号）を送出する画素
単位検出器、４３はこの画素単位検出器４２の送出する
画素単位信号を入力としこの画素単位信号の立ち上がり
エツジでフレームバッファ４４にデータリクエストを行
い、その検出画素位置に対応する画像データ（階調デー
タ）を読み出すコントローラ、４５はクロック４６の送
出するクロック信号をカウントするカウンタ、４７はこ
のカウンタ４５における刻々のカウント値およびコント
ローラ４３の読み取る画像データ値を入力としこれらカ
ウント値と画像データ値とを比較する比較演算器である
。クロック４６の送出するクロック信号の周期は、機械
的位置をヘッドが走査し１画素間を通過する時間を画素
構成分解能で分割したときの時間として定めており、比
較演算器４７において、カウンタ４５を介して入力され
るカウント値とコントローラ４３を介して入力される画
像データとが等しいと判定された場合、比較演算器４７
よりフリップフロップ４８に対しリセット信号が送出さ
れるものとなっている。なお、第５図＋８）においてＷ
は画素幅に相当し、同図に示すｒＨＪレベルの画素単位
信号が、フリップフロップ４８へのセット信号として与
えられるものとなっている。そして、フリップフロップ
４８は、上記リセット信号が入力されたとき、アンプ４
９に対しｒＨＪレベルのＱ出力を送出し、このｒＩ（Ｊ
レベルのＱ出力に基づき、アンプ４９を介してアクチュ
エータ２１に対し所定電圧値の駆動信号が与えられるも
のとなっている。

すなわち、第５図！ａ）に示すａ点において、「Ｈ」レ
ベルの画素単位信号がフリップフロップ４８に入力され
ると、フリップフロン１４８がセント状態となり、アン
プ４９にはｒＬＪレベルのＱ信号が与えられ、アクチュ
エータ２１には駆動信号が与えられない（第５図（Ｃ１
に示すａ点）。これによりアクチュエータ２１は動作せ
ず弁体１６と弁座１５との間に所定量の隙間が生じ、こ
の隙間を通して加圧インキがインキノズル１３より吐出
されるようになる。一方、フリップフロップ４８へのｒ
ＨＪレベルの画素単位信号はコントローラ４３へも入力
され、この画素単位信号に基づきその画素位置に対応す
る画像データがフレームバッファ４４より読み出される
。そして、この読み出された画像データ値がコントロー
ラ４３を介して比較演算器４７に設定され、この画像デ
ータ値とカウンタ４５における刻々のカウント値とが比
較演算器４７において比較される。そして、比較演算器
４７において、画像データとカウント値とが等しいとい
う判定がなされると、フリップフロップ４８に対しリセ
ット信号が送出される（第５図（ｂ）に示すｂ点）。こ
れにより、フリップフロップ４８のＱ出力はｒＨＪレベ
ルとなり、アンプ４９を介してアクチュエータ２１に駆
動信号が与えられる（第５図ＦＣ）に示すｂ点）。この
駆動信号によりアクチュエータ２１はその作用端を伸長
させて弁体１６と弁座１５との間の隙間を閉じ、インキ
ノズル１３からの加圧インキの吐出を中断せしめ、次の
画素単位信号の生成時点（第５図＋ａ＋に示す０点）に
備える。

すなわち、第４図に示した駆動回路を用いてアクチュエ
ータ２１の作用端の伸長時間を制御することにより、弁
体１６と弁座１５との１画素中の開閉時間が変化しく第
５図（Ｃ）に示す弁開時間Ａと弁閉時間Ｂとが変化し）
、インキノズル１３へのインキ吐出量が調整され、これ
により、祇７に印刷する画素中の記録面積を調整して画
素毎の階調表現が可能となる。

第６図は、アクチュエータ２１を制御する駆動回路の別
の実施例を示すブロック構成図である。

同図において、第４図と同一符号は同等構成要素を示し
その説明は省略する。本実施例において、第４図に示し
たものと異なるところは、Ｄ／Ａコンバータ５０を設け
るようになし、このＤ／Ａコンバータ５０と比較演算器
４７にコントローラ４３の送出する画像データを同時に
入力するものとしたところにある。すなわち、コントロ
ーラ４３の送出する画像データをＤ／Ａコンバータ５０
によってアナログ値に変換し、このアナログ値に変換し
た画像データに応じてアンプ４９における増幅率を変化
するようになす。このようにすることによって、例えば
第７図（ｄｌに示すような、アクチュエータ２１への駆
動信号が得られるものとなる。

第７図において１、（ａ）は画素単位検出器４２の送出
する画素単位信号、（ｂｌは比較演算器４７を介してフ
リップフロップ４８へ入力されるリセ・ノド信号、（Ｃ
）はフリップフロップ４８のＱ出力である。すなわち、
コントローラ４３にて読み取られた画像データに応じて
その時間幅およびレベル幅が変調された駆動信号がアク
チュエータ２１へ与えられ、これにより弁体１６と弁座
１５との１画素中における開閉時間および開閉量が変化
し、即ち第７図（ｄ）に示す弁開時間、弁閉時間、弁開
量に相当する値Ａ、Ｂ、Ｃが変化してインキノズルエ３
へのインキ吐出量が調整され、これにより紙７に印刷す
る画素中の記録面積および記録濃度の２つを同時に調整
して画素毎の階調表現が可能となる。

以上説明したようにＬ述した各実施例によれば、弁体１
６とＬ２て可動部分が軽い薄膜で形成されたダイアフラ
ムを用いているため、アクチュエータ２１の動作が忠実
に伝達され、その応答性が向−１ニしたものとなる。ま
た、アクチュエータ２１として圧電素子を用いているの
で、アクチュエータ２１へ与λる駆動信号の時間幅や１
／ベベルに応じた弁開閉動作を忠実に得ることが可能と
なり、吐出インク量の調整がエアー流量に依存しなくな
り、画像情報の再現性が向上したものとなる。また、エ
アー流量を一定にすることができるので、スプレーとし
てのインク吹き幅が安定するものとなる。

さらに、その構成が簡単で且つ軽量・コンパクトとなる
ので、保守や調整が容易となりそのメンテナンス性が向
上したものとなる。さらに、ダイアフラム１６のストロ
ークが微小であるから摩耗や疲労が少なく耐久性が向上
する。

殊に、階調零時において、弁体工６と弁座１５とを完全
に密閉することができる点で優れており、インク漏れに
よる汚れが発生せず、画像としての品質が向上する。

さらにまた、第６図に示した駆動回路を用いれば、弁開
閉量と開閉時間の制御により、Ｄ／Ａコンバータ５０と
クロック４６の分解能の積のｌＩ！ｌ￥調数を持つこと
ができ、画像品質が大幅に向上する。

また、階調数を限定すると、それぞれの制御分解能を下
げることができ、画像品質を向トしたうえに駆動回路の
コストダウンが可能となる。

なお、本実施例においては、アクチュエータ２１として
圧電素子を例示したが、これに限定されるものでないこ
とは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による画像記録装置のヘッド
制御方法によれば、ノズル孔を有する弁座にダイアフラ
ムよりなる弁体を密着して設け、この弁体と弁座との密
着面に加圧インキを導入するようになし、この加圧イン
キの導入時に生ずる弁体と弁座との隙間をアクチュエー
タを用いて制御するようになし、この制御される隙間を
通してノズル孔より加圧インキを吐出するようにしたの
で、加圧インキの導入時に生ずる弁体と弁座との隙間を
制御することにより、すなわち弁体と弁座との開閉量を
制御したり、開閉時間を制御したり、開閉量および開閉
時間を同時に制御したりすることにより、画素中の記録
濃度を調整したり、記録面積を調整したり、記録）滞度
および記録面積を同時に調整したりする等して、その階
調表現を応答性良く行うことが可能となり、再現性の優
れた画素を形成することができるようになる。すなわち
、弁体を軽い薄膜製のダイアフラムで形成することによ
り、アクチュエータの動作を忠実に伝達でき、より高い
応答性が得られるとともに、装置を簡単且つ軽量・コン
パクトに構成することができ、保守や調整が容易となり
、そのメンテナンス性が向トする。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図における要部を示す縦断面図、第２図は
本発明に係る画像記録装置のヘッド制御方法を適用して
なるインクスプレー式弁タイプの画像形成ヘッドの一例
を示す縦断面図、第３図はこの画像形成ヘッドにおいて
そのアクチュエータを制御する駆動回路の一例を示すブ
ロック構成図、第４図はアクチュエータを制御する駆動
回路の他の実施例を示すブロック構成図、第５図はこの
駆動回路の動作を説明するための各部の信号を示すタイ
ムチャート、第６図はアクチュエータを制御する駆動回
路の別の実施例を示すブロック構成図、第７図はこの駆
動回路の動作を説明するだめの各部の信号を示すタイム
チャートである。 １３・・・インキノズル、１５・・・弁座、１６・・・
弁体、１７・・・インキ流路、２１・・・アクチュエー
タ、３０．４０．５１・・・駆動回路。 特許出願人　小森印刷機械株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノズル孔を有する弁座にダイアフラムよりなる弁体を密
   着して設け、この弁体と弁座との密着面に加圧インキを
   導入するようになし、この加圧インキの導入時に生ずる
   前記弁体と弁座との隙間をアクチュエータを用いて制御
   するようになし、この制御される隙間を通して前記ノズ
   ル孔より加圧インキを吐出するようにしたことを特徴と
   する画像記録装置のヘッド制御方法。