WO2015111451A1 - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、画像形成の開始時(余白などによる中断からの再開時を含む)といった、画像形成に係る各素子の負荷要素へ電圧印加がなされていない非駆動状態から電圧印加に係る動作が行われる駆動状態へ移行して最初に駆動電圧が印加され、記録素子の動作が開始される場合には、明確且つ急激な消費電力の変動が生じるので、従来、画像形成の開始後にも駆動電圧の大きな変動が生じることを避けることが出来ないという課題がある。また、この応答時間を短縮するためのハードウェア構成の改善は、回路の複雑化やサイズの大型化に繋がるという課題がある。
複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
形成画像データに基づいて前記記録素子の負荷要素に駆動電圧を供給し、当該負荷要素をそれぞれ動作させる駆動部と、
前記駆動部に供給する前記駆動電圧の変動を抑えるように制御を行う電圧制御部と、
前記電圧制御部に接続され、前記記録素子の負荷要素に対応して設けられた抵抗素子と、
前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するか否かの切り替えを行うスイッチング素子と、
前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始タイミングの前であって、前記記録素子の負荷要素の何れにも前記駆動電圧を供給しない期間の少なくとも一部において、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するように前記スイッチング素子を制御する負荷制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置である。
前記抵抗素子への前記駆動電圧の供給により前記駆動電圧が低下した状態で、前記記録素子の負荷要素への前記駆動電圧の供給が開始されることを特徴としている。
前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始時の前記駆動電圧の低下量は、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する供給開始時の前記駆動電圧の低下量以下であることを特徴としている。
前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始時の前記駆動電圧の低下量は、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給することなく前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する仮想の供給開始時の前記駆動電圧の低下量よりも小さいことを特徴としている。
前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給した際の前記駆動電圧の変動から所定の駆動電圧に収束するまでの時間を応答時間としたとき、
前記負荷制御部は、前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始タイミングの前記応答時間以上前から前記供給開始タイミングまで、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するように前記スイッチング素子を制御することを特徴としている。
前記供給開始タイミングは、1ページの画像形成の開始時に前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給するタイミングを含むことを特徴としている。
前記供給開始タイミングは、前記記録ヘッドを記録媒体に沿って移動させて1バンドの画像を形成し、記録媒体を搬送して次の1バンドの画像を形成することを繰り返して画像形成する際の1バンドの画像形成の開始時に前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給するタイミングを含むことを特徴としている。
前記記録ヘッドによって画像が形成される記録媒体を搬送する搬送部を備え、
前記搬送部は、記録媒体の搬送方向において前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置を計測する第1計測部を有し、
前記供給開始タイミングは、記録媒体が、当該記録媒体に対して設定された前記記録媒体の搬送方向における前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置と、前記記録媒体への印字開始に係る前記動作を前記記録素子に開始させる位置とが重なる位置まで前記搬送部によって搬送されたタイミングである
ことを特徴としている。
前記記録ヘッドによって画像が形成される記録媒体を搬送する搬送部と、
前記記録媒体の搬送方向に直交する方向に前記記録ヘッドを往復移動させる動力源と、
を備え、
前記搬送部は、記録媒体の搬送方向において前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置を計測する第1計測部を有し、
前記動力源は、前記記録ヘッドが往復移動する方向において前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置を計測する第2計測部を有し、
前記供給開始タイミングは、前記記録媒体が、当該記録媒体に対して設定された当該記録媒体の搬送方向における前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置と、前記記録媒体への印字開始に係る前記動作を前記記録素子に開始させる前記記録媒体の搬送方向における位置とが重なる位置まで前記搬送部によって搬送され、且つ、前記記録ヘッドが、当該記録媒体に対して設定された前記記録ヘッドが往復運動する方向における前記複数の記録素子に対する記録媒体の位置と、前記印字開始に係る前記動作を前記記録素子に開始させる位置とが重なる位置まで前記動力源によって移動されるタイミングであることを特徴としている。
前記負荷制御部は、前記抵抗素子による負荷量の大きさとして、前記複数の記録素子の負荷要素の全てに対して前記駆動電圧を供給する際に前記電圧制御部にかかる負荷量の50%の負荷量を設定することを特徴としている。
前記負荷制御部は、前記抵抗素子による負荷量が前記設定された大きさとなるように、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する期間をPWM制御によって調節することを特徴としている。
前記負荷制御部は、
形成画像データを順番に記憶するバッファー記憶部と、
記憶された当該形成画像データの同時に画像形成が行われる各ブロックにおいて前記記録素子の負荷要素を少なくとも一つ動作させるか否かを判別する出力判別手段と
を備え、
前記出力判別手段により前記記録素子の負荷要素を動作させるブロックのデータが取得された場合には、当該ブロックのデータに基づいて前記駆動部により前記負荷要素を動作させる前までの間、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する
ことを特徴としている。
前記出力判別手段は、前記各ブロックにおいて動作させる前記記録素子の負荷要素の動作数を計数し、
前記負荷制御部は、前記駆動部が非駆動状態から駆動状態に移行した最初の所定ブロック数における前記動作数に基づいて、前記抵抗素子による負荷量の大きさを決定することを特徴としている。
前記負荷制御部は、前記抵抗素子による負荷量が前記設定された大きさとなるように、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する期間をPWM制御によって調節することを特徴としている。
前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給した際の前記駆動電圧の変動から所定の駆動電圧に収束するまでの時間を応答時間としたとき、
前記負荷制御部は、前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始タイミングの前記応答時間以上前から前記供給開始タイミングまで、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するように前記スイッチング素子を制御することを特徴としている。
前記応答時間は、2ブロック分の画像形成に要する時間以上であることを特徴としている。
前記記録素子は、ノズル及び当該ノズルからインクを吐出するインク吐出機構である
ことを特徴としている。
前記記録素子の負荷要素は、圧電素子であることを特徴としている。
図1は、本発明の画像形成装置の実施形態であるインクジェット記録装置1の内部構成を示すブロック図である。
これら、ノズル及びこれに対応するインク流路と加圧機構72との組合せ(インク吐出機構)により記録素子が構成される。また、これらのうち、加圧機構72が負荷要素となっている。
電圧制御部30と負荷制御部35については、後に詳述する。
また、操作部としては、このLCDに重ねて設けられたタッチセンサーを用いたタッチパネルが利用される。また、操作部には、電源投入やリセットなどに係る押しボタンスイッチが合わせて設けられていても良い。操作部は、ユーザーの操作を検出すると、操作情報を電気信号に変換して制御部10に出力する。
インクジェットヘッド70において、ヘッド駆動部71は、入力された画像データをデコードして駆動パルスに合わせて駆動信号を出力するデコーダー回路711と、当該出力された駆動信号に基づいて、接地電圧又は電圧制御部30から入力された駆動電圧の何れかを各ノズルの加圧機構72に各々出力させるドライバー回路712とを備える。ここでは、1つの加圧機構72及びこの加圧機構72への駆動電圧出力に係る回路構成のみを表示しているが、これらは、ノズル数に対応した数が各々電気的に並列に設けられている。また、デコーダー回路711は、駆動パルスを加圧機構72に印加させる可否を切り替えるスイッチングを別途行い、インクの吐出動作を行わせない状況において、当該切り替えにより、非駆動状態と駆動状態が切り替えられる構成となっている。
行数「N」は、負荷の変化に対するDC/DC変換部31の応答時間に対応する。また、行数「X」(所定ブロック数)は、負荷制御部35によりDC/DC変換部31にかかる負荷の大きさを決定するためにインク吐出量を取得する際に用いられる行数である。CPU351は、RAM352に記憶されたラスター画像データに基づいてスイッチング素子34の切り替え制御を行う。
図3Aは、DC/DC変換部の出力電圧とヘッド負荷との関係を示す模式図である。
この場合、スイッチング素子34がオンされることによる期間q1(抵抗素子33への出力電圧の供給開始時)での出力電圧の降下量よりも、駆動電圧の供給開始時の出力電圧の降下量(期間q2において先頭付近でのみ一時的に生じる降下量)が小さくなるようにスイッチング素子34がオンされる期間を設定、制御することが好ましい。
図4は、負荷制御部35により実行される負荷制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
負荷制御処理が開始されると、CPU351は、先ず、DC/DC変換部31及び補償回路32の起動及び初期設定を行う(ステップS201)。この状態では、駆動電圧は、インクジェットヘッド70に出力された後、各ノズルの負荷要素(圧電素子)には印加されない非駆動状態となる。
CPU351は、読み込まれたラインの各ノズルからのインク吐出有無を判断し、インクを吐出させるノズル数(動作数)を計数する(ステップS203)。
このように、インクジェット記録装置1の各加圧機構72に駆動電圧の供給を開始して、各ノズルにインクを吐出させる動作を開始させる前に、予めDC/DC変換部31から抵抗素子33に出力電圧を供給することで、インク吐出動作に係る負荷に対応する負荷をDC/DC変換部31にかけておき、インク吐出動作が開始された時点では既にDC/DC変換部31からの出力電圧(即ち、加圧機構72の駆動電圧)の低下が生じている状態とすることが出来る。従って、加圧機構72への駆動電圧の供給開始時に生じる当該駆動電圧の変動を従来よりも容易に低減させることが出来、これにより、形成画像の先頭付近におけるインク濃度の低下やムラの発生を抑えて安定した濃度の画像を形成することが出来る。
また、上述の説明では、記録ヘッドを往復移動させるモーターの回転軸に第2エンコーダーを設け、記録ヘッドを往復移動させる幅方向の一端を「0」とし、記録ヘッドの移動距離を測定する例を示したが、例えば、ガイドレールに別途リニアスケールを設け、CCDカメラといった光学式のセンサーや磁気式のセンサーなどでこのリニアスケールを読み取ることによって記録ヘッドの移動距離を測定するようにしても良い。
このような構成であっても、ワンパス方式のインクジェット記録装置と同様に、適切に駆動電圧の供給開始タイミングを事前に取得して適切な期間に抵抗素子33への出力電圧の印加を行わせることが出来、駆動電圧の供給開始時の駆動電圧の変動を低減させることが出来る。
従って、容易に予めノズル動作の開始タイミングを検出しておき、適切なタイミングで抵抗素子33に通電させることが出来る。
ここで、同時とは、駆動電圧パルスの出力期間が一部又は全て重なる範囲のものを指す。
例えば、上記実施の形態では、画像データを実際に取得してヘッド駆動部71による駆動の有無を事前に判別したが、より単純に、記録媒体に余白を設けずに画像出力を行う場合や、余白内では必ずヘッドが駆動されるような画像の場合には、単純に応答時間程度抵抗素子33により負荷をかけた後に画像データをインクジェットヘッド70に出力させることとしても良い。或いは、リアルタイムで制御を行うのではなく、画像形成用のラスター画像データを生成する際に予めノズルを連続的に動作させないラインについての情報を生成しておき、負荷制御部35は、当該情報に基づいてスイッチング素子34を動作させることとしても良い。
また、これらの画像形成装置は、ピエゾ式のインクジェット記録装置に加えて、サーマル式のインクジェット記録装置における負荷要素であるヒーター抵抗への印加電圧の変動抑制に対しても、本発明を適用することが出来る。
その他、上記実施の形態で示した構成、制御手順や数値などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
10 制御部
101 CPU
102 RAM
20 記憶部
30 電圧制御部
31 DC/DC変換部
32 補償回路
33 抵抗素子
34 スイッチング素子
35 負荷制御部
351 CPU
352 RAM
37 電力供給部
40 通信部
50 操作表示部
60 搬送部
61 エンコーダー
70 インクジェットヘッド
71 ヘッド駆動部
711 デコーダー回路
712 ドライバー回路
72 加圧機構
90 電源部
Claims (18)
- 複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
形成画像データに基づいて前記記録素子の負荷要素に駆動電圧を供給し、当該負荷要素をそれぞれ動作させる駆動部と、
前記駆動部に供給する前記駆動電圧の変動を抑えるように制御を行う電圧制御部と、
前記電圧制御部に接続され、前記記録素子の負荷要素に対応して設けられた抵抗素子と、
前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するか否かの切り替えを行うスイッチング素子と、
前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始タイミングの前であって、前記記録素子の負荷要素の何れにも前記駆動電圧を供給しない期間の少なくとも一部において、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するように前記スイッチング素子を制御する負荷制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記抵抗素子への前記駆動電圧の供給により前記駆動電圧が低下した状態で、前記記録素子の負荷要素への前記駆動電圧の供給が開始されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始時の前記駆動電圧の低下量は、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する供給開始時の前記駆動電圧の低下量以下であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始時の前記駆動電圧の低下量は、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給することなく前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する仮想の供給開始時の前記駆動電圧の低下量よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給した際の前記駆動電圧の変動から所定の駆動電圧に収束するまでの時間を応答時間としたとき、
前記負荷制御部は、前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始タイミングの前記応答時間以上前から前記供給開始タイミングまで、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記供給開始タイミングは、1ページの画像形成の開始時に前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給するタイミングを含むことを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記供給開始タイミングは、前記記録ヘッドを記録媒体に沿って移動させて1バンドの画像を形成し、記録媒体を搬送して次の1バンドの画像を形成することを繰り返して画像形成する際の1バンドの画像形成の開始時に前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給するタイミングを含むことを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記記録ヘッドによって画像が形成される記録媒体を搬送する搬送部を備え、
前記搬送部は、記録媒体の搬送方向において前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置を計測する第1計測部を有し、
前記供給開始タイミングは、記録媒体が、当該記録媒体に対して設定された前記記録媒体の搬送方向における前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置と、前記記録媒体への印字開始に係る前記動作を前記記録素子に開始させる位置とが重なる位置まで前記搬送部によって搬送されたタイミングである
ことを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記記録ヘッドによって画像が形成される記録媒体を搬送する搬送部と、
前記記録媒体の搬送方向に直交する方向に前記記録ヘッドを往復移動させる動力源と、
を備え、
前記搬送部は、記録媒体の搬送方向において前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置を計測する第1計測部を有し、
前記動力源は、前記記録ヘッドが往復移動する方向において前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置を計測する第2計測部を有し、
前記供給開始タイミングは、前記記録媒体が、当該記録媒体に対して設定された当該記録媒体の搬送方向における前記複数の記録素子に対する前記記録媒体の位置と、前記記録媒体への印字開始に係る前記動作を前記記録素子に開始させる前記記録媒体の搬送方向における位置とが重なる位置まで前記搬送部によって搬送され、且つ、前記記録ヘッドが、当該記録媒体に対して設定された前記記録ヘッドが往復運動する方向における前記複数の記録素子に対する記録媒体の位置と、前記印字開始に係る前記動作を前記記録素子に開始させる位置とが重なる位置まで前記動力源によって移動されるタイミングであることを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記負荷制御部は、前記抵抗素子による負荷量の大きさとして、前記複数の記録素子の負荷要素の全てに対して前記駆動電圧を供給する際に前記電圧制御部にかかる負荷量の50%の負荷量を設定することを特徴とする請求項1~9の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記負荷制御部は、前記抵抗素子による負荷量が前記設定された大きさとなるように、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する期間をPWM制御によって調節することを特徴とする請求項10記載の画像形成装置。
- 前記負荷制御部は、
形成画像データを順番に記憶するバッファー記憶部と、
記憶された当該形成画像データの同時に画像形成が行われる各ブロックにおいて前記記録素子の負荷要素を少なくとも一つ動作させるか否かを判別する出力判別手段と
を備え、
前記出力判別手段により前記記録素子の負荷要素を動作させるブロックのデータが取得された場合には、当該ブロックのデータに基づいて前記駆動部により前記負荷要素を動作させる前までの間、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する
ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記出力判別手段は、前記各ブロックにおいて動作させる前記記録素子の負荷要素の動作数を計数し、
前記負荷制御部は、前記駆動部が非駆動状態から駆動状態に移行した最初の所定ブロック数における前記動作数に基づいて、前記抵抗素子による負荷量の大きさを決定することを特徴とする請求項12記載の画像形成装置。 - 前記負荷制御部は、前記抵抗素子による負荷量が前記設定された大きさとなるように、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給する期間をPWM制御によって調節することを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
- 前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給した際の前記駆動電圧の変動から所定の駆動電圧に収束するまでの時間を応答時間としたとき、
前記負荷制御部は、前記記録素子の負荷要素に前記駆動電圧を供給する供給開始タイミングの前記応答時間以上前から前記供給開始タイミングまで、前記抵抗素子に前記駆動電圧を供給するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項12~14の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記応答時間は、2ブロック分の画像形成に要する時間以上であることを特徴とする請求項15記載の画像形成装置。
- 前記記録ヘッドは、インクジェットヘッドであり、
前記記録素子は、ノズル及び当該ノズルからインクを吐出するインク吐出機構である
ことを特徴とする請求項1~16の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記記録素子の負荷要素は、圧電素子であることを特徴とする請求項1~17の何れか一項に記載の画像形成装置。
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