JP2008093900A - Image formation apparatus and image formation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタや、ファクシミリ、コピー機、印刷機等の画像形成装置及び画像形成方法に関するもので、特に、画像に応じてインク液滴を記録紙に対して断続的に吐出することにより記録紙上への印字を行うオンデマンド型のインクジェットプリンタに関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method such as a printer, a facsimile machine, a copier, and a printing machine, and in particular, recording is performed by intermittently discharging ink droplets onto a recording paper according to an image. The present invention relates to an on-demand ink jet printer that performs printing on paper.
従来オフィース、ホーム用もしくは業務用として製品化されているオンデマンド型インクジェットプリンタとしては、サーマル方式および圧電方式の2方式が主流となっている。 Conventionally, as an on-demand type ink jet printer that has been commercialized for office, home use, or business use, two methods, a thermal method and a piezoelectric method, have become mainstream.
サーマル方式のオンデマンド型インクジェットヘッドは、液体を吐出する為に設けられたインク吐出ノズルと、該インク吐出ノズルに連通し、液滴を吐出する為の熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段としての電気熱変換体とを具備している。 A thermal on-demand type ink jet head is an ink discharge nozzle provided for discharging a liquid, and a heat that communicates with the ink discharge nozzle and is a portion where thermal energy for discharging droplets acts on the liquid. The liquid discharge part which has the liquid flow path which makes an action part a part of structure, and the electrothermal conversion body as a means to generate | occur | produce a thermal energy are comprised.
そして、この電気熱変換体は、一対の電極と、この電極に接続し、この電極の間に発熱する領域(熱発生部)を有する発熱抵抗層とを具備している。 The electrothermal transducer includes a pair of electrodes, and a heating resistor layer connected to the electrodes and having a region (heat generating portion) that generates heat between the electrodes.
この様なインクジェットヘッドの構造を示す典型的な例が図10(a)、及び図10(b)に示される。 A typical example showing the structure of such an ink jet head is shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b).
図10(a)は、代表的なインクジェットヘッドのインク吐出ノズル側から見た正面部分図、図10(b)は、図10(a)の一点鎖線XYで示す部分で切断した場合の切断面部分図である。 FIG. 10A is a front partial view of a typical inkjet head as viewed from the ink discharge nozzle side, and FIG. 10B is a cut surface when cut at a portion indicated by a one-dot chain line XY in FIG. FIG.
図10に示される記録ヘッド101は、その表面に電気熱変換体102が設けられている基板103の表面に、所定の線密度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられている溝付板104で覆う様に接合することによって、インク吐出ノズル105と液吐出部106が形成された構造を有している。
The
図10に示す記録ヘッドの場合、インク吐出ノズル105を複数有するものとして示されている。
The recording head shown in FIG. 10 is shown as having a plurality of
液吐出部106は、その終端に液体を吐出させる為のインク吐出ノズル105と、電気熱変換体102より発生される熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生し、その体積の膨張と収縮による急激な状態変化を引起こす部分である熱作用部107とを有する。
The liquid discharge unit 106 has an
熱作用部107は、電気熱変換体102の熱発生部108の上部に位置し、熱発生部108の液体と接触する面としての熱作用面109をその底面としている。
The
熱発生部108は、基板103上に設けられた下部層110、該下部層110上に設けられた発熱抵抗層111、該発熱抵抗層111上に設けられた上部層112とで構成される。
The
発熱抵抗層111の表面には、熱を発生させる為に該発熱抵抗層111に通電する為の電極113、114が設けられている。
On the surface of the
電極113は、各液吐出部の熱発生部に共通の電極であり、電極114は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱させる為の選択電極であって、液吐出部の流通路に沿って設けられてある。
The
上部層112は、熱発生部108に於いては発熱抵抗層111を、使用する液体(例えばインク)から化学的・物理的に保護する為に発熱抵抗層111と液吐出部106の液流路を満たしている液体とを隔離すると共に、液体を通じて電極113、114間が短絡するのを防止する、発熱抵抗層111の保護的機能を有している。
The
このようなサーマル方式においては、基本的に発熱素子の集積化が容易であり、高密度なピッチで複数のインク吐出ノズルを並べることが可能である。 In such a thermal method, it is basically easy to integrate heating elements, and a plurality of ink discharge nozzles can be arranged at a high density pitch.
次に、図11(a)(b)に上記した圧電方式のオンデマンド型インクジェットヘッドの代表例を断面図及び平面省略図で示す。 Next, FIGS. 11 (a) and 11 (b) show a typical example of the above-described piezoelectric on-demand type ink jet head with a cross-sectional view and a plan view omitted.
本方式はインク液滴吐出手段として、インクが充填されたインク室を圧電素子により加圧しインク液滴を吐出する方式であり、基板201内に形成されたキャビティー202に対して振動板203を接合することによりインク室が形成される。
This method is a method of ejecting ink droplets by pressurizing an ink chamber filled with ink with a piezoelectric element as an ink droplet ejecting means. The
また、この振動板203上には下電極205、圧電素子204、上電極206が積層形成されている。
Further, a
キャビティー202内には、インク吐出ノズル207及びインク室に連通したインク供給室208が形成される。
In the
これらの一連の素子は基板上に列上に複数形成され、画像信号(駆動信号)Sにより選択的に各上下電極205、206間に電圧が印加されることにより、圧電素子204に電歪が起こり、振動板203が急速に撓む。
A plurality of these elements are formed in a row on the substrate, and a voltage is selectively applied between the upper and
これによりキャビティー202と振動板203で形成されたインク室の容積が減少し、インク吐出ノズル207からインク液滴Dが吐出される。
As a result, the volume of the ink chamber formed by the
この方式の特徴としては、203の圧電素子への電圧印加方法等によりインク液滴サイズのコントロールが可能であり、またインク材料の選択も比較的容易であるという長所を有する。
近年インクジェットプリンタの更なる高速印字を実現するために、プリンタヘッドを長尺化し、紙の搬送方向と垂直方向にこのプリンタヘッドを複数本配設してヘッドを移動することなく印字を行う所謂ラインヘッドプリンタの提案が多数なされている。 In recent years, in order to realize further high-speed printing of ink jet printers, a so-called line is used in which a printer head is lengthened and a plurality of printer heads are arranged in a direction perpendicular to the paper transport direction and printing is performed without moving the head. Many proposals for head printers have been made.
例えば、特開平10-095150においてはA4縦サイズ210mmをカバーするフルライン型のインクジェットヘッドを用いたラインヘッドプリンタについて提案がなされている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-095150 proposes a line head printer that uses a full line type ink jet head that covers an A4 vertical size of 210 mm.
ここで提案されているヘッドでは、例えば、密度600dpi(42.3μm間隔)で5200個のインク吐出ノズルを形成することにより印字可能な幅を約220mmとしている。 In the proposed head, for example, by forming 5200 ink ejection nozzles at a density of 600 dpi (42.3 μm intervals), the printable width is about 220 mm.
近年インクジェットプリンタのヘッドは、更なる高画質化に対応すべく高密度化の方向にあり、例えば1200dpi(21μm間隔)の密度を有するラインヘッドにおいては、10400個のインク吐出ノズルを必要とすることになる。 In recent years, the heads of inkjet printers are increasing in density to cope with higher image quality. For example, in a line head having a density of 1200 dpi (21 μm intervals), 10400 ink ejection nozzles are required. become.
ところが上記したような圧電方式のフルライン型インクジェットヘッドを例えば1200dpiという高密度ピッチで作る場合、各圧電素子を小型化した上で集積化する必要がある。 However, when a piezoelectric full-line ink jet head as described above is made at a high density pitch of 1200 dpi, for example, it is necessary to miniaturize and integrate each piezoelectric element.
この結果、圧電素子の変形により撓む振動板の撓み量が減少しこれに伴いインク室内のインク排除体積も減少するため、インク吐出ノズルからのインクの吐出が難しくなり、本発明者らの検討によると現存する圧電材料では300dpi以上の高密度化は難しいと思われる。 As a result, the amount of flexure of the diaphragm that is deflected by the deformation of the piezoelectric element is reduced, and the ink rejection volume in the ink chamber is also reduced accordingly. Therefore, it becomes difficult to eject ink from the ink ejection nozzle, and the inventors have studied. According to the existing piezoelectric material, it seems difficult to increase the density of 300 dpi or more.
また、上記したようなサーマル方式においては発熱素子の集積化が基本的には容易であるため、高密度なピッチで複数のインクノズルを並べることが可能とされ、多くの提案がなされているが、実際は、発熱素子とノズルの位置等の加工精度が要求され、製造時の歩留まりを上げることが非常に難しい。 In addition, in the thermal method as described above, the integration of the heating elements is basically easy, so that it is possible to arrange a plurality of ink nozzles at a high density pitch, and many proposals have been made. Actually, processing accuracy such as the positions of the heating elements and the nozzles is required, and it is very difficult to increase the manufacturing yield.
ここで特開平6-210856では、印字する文字等に応じてインク吐出手段を断続的に駆動することにより、断続的にインク液滴を吐出し、所望の文字等の印字を行うオンデマンド型のインクジェットプリンタ装置において、上記インク吐出手段により吐出されるインク液滴に電荷を与える荷電手段と、上記荷電手段により荷電されたインク液滴が通過する電界を形成し、この電界により、上記荷電されたインク液滴が吐出される向きを変える偏向手段とを有することを特徴として上述の課題を解決するとしている。 Here, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-210856, an on-demand type printer that intermittently ejects ink droplets and prints a desired character or the like by intermittently driving ink ejection means in accordance with the character or the like to be printed. In the ink jet printer apparatus, a charging unit that charges the ink droplets ejected by the ink ejection unit and an electric field through which the ink droplets charged by the charging unit pass are formed. The above-described problem is solved by including a deflecting unit that changes the direction in which the ink droplets are ejected.
上記偏向手段は、上記荷電されたインクの液滴偏向の大きさに応じた値の電圧により駆動もしくは上記荷電されたインク液滴の偏向の大きさに応じた時間分印加される一定値の電圧により駆動するとしている。 The deflection means is driven by a voltage having a value corresponding to the magnitude of the charged ink droplet deflection, or a constant voltage applied for a time corresponding to the magnitude of the charged ink droplet deflection. It is supposed to be driven by.
この構成では上記荷電手段、偏向手段等の付加は必要となるが、低い密度のピッチでインク吐出ノズルを並べることが可能となるため加工精度を上げることなしに、また圧電方式を用いた際も圧電素子を小型化することなしに高密度の画像記録が可能となる。 In this configuration, it is necessary to add the charging means, the deflecting means, etc., but the ink discharge nozzles can be arranged at a low density pitch, so that the processing accuracy is not increased and the piezoelectric method is also used. High-density image recording is possible without downsizing the piezoelectric element.
ところが上記構成で第一の問題は、インクの液滴偏向の大きさを決定するインク液滴の荷電状態が安定しないため、偏向手段の制御によって狙った印字位置へインク液滴を着弾させるのが難しいことである。 However, the first problem with the above configuration is that the charged state of the ink droplet that determines the magnitude of the ink droplet deflection is not stable, so that the ink droplet is landed on the target print position by controlling the deflection means. It is difficult.
このインク液滴の荷電状態は、印字される場所の温度、湿度といった環境条件や各色インクの差、ロット差等のインク特性により大きく変化し,同一の電圧印加された偏向手段内を飛翔するインク液滴の電荷量が大きい場合偏向量も大きくなり、小さい場合は偏向量も小さくなる。 The charged state of the ink droplets varies greatly depending on the environmental conditions such as the temperature and humidity of the printing place, the ink characteristics such as the difference between each color ink and the lot difference, and the ink flying in the deflecting means to which the same voltage is applied. When the charge amount of the droplet is large, the deflection amount is large, and when it is small, the deflection amount is small.
このため、インク液滴の荷電状態により偏向手段への電圧印加条件等を適性にする必要があるが複数のインク吐出手段からのインクの偏向状態をドイツレベルに安定させることは非常に難しい。 For this reason, it is necessary to make the voltage application condition to the deflecting means appropriate depending on the charged state of the ink droplets, but it is very difficult to stabilize the deflected state of ink from the plurality of ink ejecting means to the German level.
また、第二の問題として、一部のノズルでインク液滴吐出が不能になった場合、広い範囲で印字抜けが発生することである。 As a second problem, when ink droplets cannot be ejected from some nozzles, printing omission occurs over a wide range.
従来のシリアル型インクジェットプリンタにおいては多少のノズルでインク吐出ができなくても紙上の印字画像では判別しにくいが、本方式の場合1ノズル当りの偏向幅分が印字抜けとなるため紙上の印字画像は紙の搬送方向に対して平行な印字抜けとなってしまう。 In conventional serial type ink jet printers, even if ink cannot be ejected with a few nozzles, it is difficult to distinguish on the printed image on the paper, but in this method, the deflection width per nozzle is missing, so the printed image on the paper Results in missing prints parallel to the paper transport direction.
このノズルのインク液滴吐出不能の原因としては、ヒータ若しくは圧電素子の電気的な故障及びノズルへの紙粉、インクの変質物の混入によるノズルの目詰まり等が考えられるが後者の場合、従来公知なインク吐出部の清掃等での回復手段によりインク吐出が可能となる場合もあるが、前者については回復不能として故障を警告する等の処置が必要となる。 The cause of the inability to eject ink droplets from the nozzle is considered to be an electrical failure of the heater or piezoelectric element and clogging of the nozzle due to paper dust or ink denatured material in the nozzle. Ink may be ejected by a known recovery means such as cleaning of the ink ejection section, but the former requires measures such as warning of failure because it cannot be recovered.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、簡単な装置構成で更なる高速印字を実現できる印字安定性の高いラインヘッドプリンタ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a line head printer device with high printing stability capable of realizing further high-speed printing with a simple device configuration.
本発明のオンデマンドインクジェットプリンタ装置は、オンデマンドで駆動する複数のインク吐出手段と、このインク吐出手段から吐出される荷電されたインク液滴の経路を電気的に偏向させる偏向電界付与手段を同時に制御し、記録紙上の所望する画像印字位置にインク画像を形成する画像形成装置において、インク液滴の荷電状態検知手段をインク吐出手段に対向して配設し、検出されるインク液滴の荷電状態に応じて前記偏向電界付与手段の制御を行うことにより上述の課題を解決する。 The on-demand ink jet printer apparatus of the present invention simultaneously includes a plurality of ink ejection means driven on demand and a deflection electric field applying means for electrically deflecting the path of charged ink droplets ejected from the ink ejection means. In an image forming apparatus that controls and forms an ink image at a desired image printing position on a recording paper, an ink droplet charge state detection unit is disposed opposite to the ink discharge unit, and the charge of the detected ink droplet is detected. The aforementioned problem is solved by controlling the deflection electric field applying means according to the state.
更に前記荷電状態検知手段がインク吐出手段からのインクの吐出状態を検知するインク吐出検知手段を兼用することにより上述の課題を解決する。 Furthermore, the above-described problem is solved by the fact that the charge state detection means also serves as an ink discharge detection means for detecting the ink discharge state from the ink discharge means.
本発明のオンデマンドインクジェットプリンタ装置は、オンデマンドで駆動する複数のインク吐出手段と、このインク吐出手段から吐出される荷電されたインク液滴の経路を電気的に偏向させる偏向電界付与手段を同時に制御し、記録紙上の所望する画像印字位置にインク画像を形成する画像形成装置において、インク液滴の荷電状態検知手段をインク吐出手段に対向して配設し、検出されるインク液滴の荷電状態に応じて前記偏向電界付与手段の制御を行うことにより、インク液滴の荷電状態が不安定な状態においても偏向電界付与手段への適正な電圧印加が可能となり、簡単な装置構成で更なる高速印字を実現できる印字安定性の高いラインヘッドプリンタ装置を提供できる。 The on-demand ink jet printer apparatus of the present invention simultaneously includes a plurality of ink ejection means driven on demand and a deflection electric field applying means for electrically deflecting the path of charged ink droplets ejected from the ink ejection means. In an image forming apparatus that controls and forms an ink image at a desired image printing position on a recording paper, an ink droplet charge state detection unit is disposed opposite to the ink discharge unit, and the charge of the detected ink droplet is detected. By controlling the deflection electric field applying means according to the state, it is possible to apply an appropriate voltage to the deflection electric field applying means even when the charged state of the ink droplet is unstable. It is possible to provide a line head printer device with high printing stability that can realize high-speed printing.
更に前記荷電状態検知手段がインク吐出手段からのインクの吐出状態を検知するインク吐出検知手段を兼用することにより、印字抜け等の故障の判断を簡単にできる。 Further, since the charge state detection unit also serves as the ink discharge detection unit that detects the discharge state of the ink from the ink discharge unit, it is possible to easily determine a failure such as missing print.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施例に係るオンデマンド型のインクジェットプリンタ装置は、図1に示すように、ヘッド部1が記録紙の全幅をカバーする複数のインク吐出ノズル2a、2b、2c・・・を有する所謂ラインヘッド(マルチヘッド)となっている。
As shown in FIG. 1, the on-demand type ink jet printer apparatus according to this embodiment is a so-called line head in which the
上記図1は、上記ヘッド部1の要部を、インク吐出ノズル2が並べられている方向に対して平行に切断した断面図であり、上記図2は、上記ヘッド部1の要部を、ひとつのインク吐出ノズル2近傍について更に詳細に説明するための断面図、図3は側面からの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the
ヘッド部1は、インク吐出ノズル2の配列ピッチで、厚さ150μm程度のシリコン基板をエッチングにより凹部を設け、振動板3で覆うことにより圧力発生室4が形成される。
In the
また、振動板3で覆われた面の対向面にはインク吐出ノズル2が形成され、圧力発生室4にインク供給流路6からインクを供給するインク供給口5が接続される。
Further, an
この振動板3を圧電振動子7の変位により弾性変形可能なセラミック材料、もしくは金属材料である例えば、ジルコニア、シリコン等の薄板で構成し、その表面に下電極8、上電極9を形成した圧電振動子7を各圧力発生室4に対応させて固定させ、印字信号に応じた駆動電源10からの信号を印加することにより圧電振動子型インクジェット式記録ヘッドを構成できる。
The
このようにインク吐出ノズル2よりオンデマンドに吐出されたインク液滴Dは、吐出タイミングと同期して偏向電界形成電源14より電圧印加される偏向電界付与手段の一部である偏向電極12と13間に突入し、インク液滴Dの吐出方向の略垂直方向に偏向電界中を通過することにより飛翔経路を偏向され、記録紙P上の所望する画像印字位置(D1〜D5)に着弾される。
Thus, the ink droplets D ejected on demand from the
この偏向電界付与手段は、各インク吐出ノズル2が形成されたシリコン基板上のインク吐出ノズル2近傍に形成された絶縁膜15上に、インク飛翔経路を挟むようにして偏向電極12と13を配設したものであり、これらは記録紙Pの搬送方向pと垂直方向に各インク吐出ノズル2の配列ピッチにそって交互に設けられる。
In this deflection electric field applying means,
また、記録紙Pの全幅をカバーする複数のインク吐出ノズル2a、2b、2c・・・の下部には記録紙Pの搬送経路を挟む形でインク吐出ノズル2からのインクの吐出状態を検知するとともにインク液滴の荷電量を検知する荷電状態検知手段16が配設される。
Further, the ink ejection state from the
上記荷電状態検知手段16は表面にAu、Pt、Cu等の高導電性を有するAl、Cu、SUS等の材料からなる平板であり、本実施例においてはAl基板表面にAu電極をスパッタリングで形成したものである。 The charge state detection means 16 is a flat plate made of a material such as Al, Cu, SUS or the like having high conductivity such as Au, Pt, Cu on the surface, and in this embodiment, an Au electrode is formed on the surface of the Al substrate by sputtering. It is a thing.
この荷電状態検知手段16の形状としてはインクの吸収等を考え、インク液滴サイズよりも小径の空孔を有する多孔質構造とし、例えば表面にAu蒸着したSUSメッシュのような構造体とすることもできる。 As the shape of this charged state detection means 16, considering the absorption of ink, etc., a porous structure having pores smaller in diameter than the ink droplet size, for example, a structure such as a SUS mesh with Au deposited on the surface You can also.
次に本発明の荷電状態の検知方法について説明する。 Next, the charge state detection method of the present invention will be described.
非通紙時にインク吐出ノズル2から吐出されたインク液滴Dは、インク母体からの分離行程及び飛翔中での空気層との摩擦行程等により荷電され、インク吐出ノズル2から数mm隔てて対向配設された荷電状態検知手段16の表面に着弾する。
The ink droplet D ejected from the
着弾したインク液滴Dは、荷電状態検知手段16表面のAu電極に電荷を放出し、この電荷が電荷量検知回路17に流れ込み、コンデンサー回路等の従来公知の電荷量検知方法により荷電状態検知行程が行われる。
The landed ink droplet D releases a charge to the Au electrode on the surface of the charge state detection means 16, and this charge flows into the charge
ここで検知精度を高めるためには、検出される電荷(電流)量を増やすことが必要となる。 Here, in order to increase the detection accuracy, it is necessary to increase the amount of charge (current) to be detected.
本実施例においては、全ノズルから一斉にインク吐出を行うことにより短時間で精度の高い検知が可能となった。 In the present embodiment, highly accurate detection can be performed in a short time by discharging ink from all nozzles simultaneously.
ここで、インクの荷電状態によっては全ノズルからの吐出は必要なく、奇数列若しくは偶数列のみ若しくは一定間隔毎、若しくは適当に選択された複数のノズルから一斉にインク吐出を行うことによっても高精度な検知が可能である。 Here, depending on the charge state of the ink, it is not necessary to eject from all the nozzles, and high accuracy can also be achieved by performing ink ejection from odd-numbered rows or even-numbered rows only, at regular intervals, or from a plurality of appropriately selected nozzles all at once. Detection is possible.
こうして、検出された電荷(電流)量を電圧値に変換後、増幅,フィルタリング等の処理をした後、AD変換し、図6に示すような信号処理制御回路35に送られた後演算処理され、偏向電極12、13間への印加電圧が決定される。
In this way, the detected charge (current) amount is converted into a voltage value, subjected to processing such as amplification and filtering, then AD conversion, sent to a signal
また、インク吐出状態検知行程においては、各インク吐出ノズル2からのインク吐出を個々のノズル毎に複数回連続的に行い、検出される電荷(電流)量を電圧値に変換後、増幅,フィルタリング等の処理をした後、AD変換され、信号処理制御回路35に送られた後演算処理され、検出値により各ノズルのインク吐出の有無を判断し、画像補正や警告等の処理を行う。
Also, in the ink discharge state detection process, ink discharge from each
このインク吐出状態検知行程で検知される電荷量を総計することにより荷電状態を算出することも可能である。 It is also possible to calculate the charge state by totaling the amount of charge detected in this ink discharge state detection process.
図5は、インク吐出状態検知行程での図1のインク吐出ノズル2a、2b、2cのうち2bを不吐出状態にして2a、2b、2cの順に各4発連続的に吐出されたインク液滴の数と荷電状態検知手段16上で電荷放出により電荷量検知回路17で検知され増幅された後積分された出力信号の関係を示す図であり、ここでノズル2a、2cからは4発のインク吐出に伴い、出力信号が漸次増加していくが、不吐出状態のノズル2bでは出力が出ない。
FIG. 5 shows ink droplets ejected four times in the order of 2a, 2b, and 2c in the non-ejection state of the
ここで閾値X以上の出力信号が検知されない時はノズルからの吐出ができていないと判断する。 Here, when an output signal equal to or greater than the threshold value X is not detected, it is determined that ejection from the nozzle is not completed.
本実施例では偏向電極13、14への偏向電極電圧は印加しない状態で荷電状態検知行程及びインク吐出状態検知行程を行っているが、印加した状態で各検知行程を行うことも可能である。
In the present embodiment, the charge state detection process and the ink discharge state detection process are performed without applying the deflection electrode voltage to the
次に、上記したような方法でインク液滴の荷電状態検知により決定された偏向電極12、13間への適正な印加電圧でインク液滴Dの飛翔経路を偏向させ、記録紙P上の所望する画像印字位置にインク液滴Dを着弾させるためのヘッド部1への電気回路構成を、図6に示って説明する。
Next, the flight path of the ink droplet D is deflected with an appropriate applied voltage between the
図6において、上記ヘッド部1は、入力端子20より供給される印字トリガに基づいて上記圧電振動子7の下電極8、上電極9に印加され、インク吐出タイミングを制御する圧電素子イネーブル信号及びシリアルに供給される印字データをパラレルデータに変換するためのラッチ信号を形成して出力するタイミング信号発生回路21と上記タイミング信号発生回路21からの偏向電極制御信号を電圧に変換して上記各偏向電極12、13間に印加する電圧発生回路22とを有している。
In FIG. 6, the
また、印字情報に応じて形成されたデータであり、シリアル伝送で供給される印字データ23をパラレルな印字データに変換して出力するシリアル/パラレル変換回路24と、上記タイミング信号発生回路21からの圧電素子イネーブル信号及び上記シリアル/パラレル変換回路24からの印字データに基づいて、上記各圧電振動子7を制御するための圧電素子制御信号を形成して出力する圧電素子コントローラ25と、圧電素子コントローラ25からの圧電素子制御信号に基づいて上記圧電振動子7の下電極8と上電極9に電圧印加して圧電振動子7を駆動する圧電素子ドライバ26とを有している。
The serial data is formed in accordance with the print information. The serial /
上記オンデマンド型のインクジェットプリンタ装置は、図7に示す上述のヘッド部1と、外部から入力端子30を介して供給される印字データを必要に応じて一旦記憶するメモリ(ラインバッファメモリ又はフレームメモリ等)31と、上記印字データのγ補正、上記印字データがカラーの場合は色補正、上記上記電荷量検知回路17で検知されるインク液滴の荷電状態及び不吐出ノズルによる印字能力のバラツキの補正等を行う補正回路32と上記ヘッド部1を駆動するドライバ33と上記記録紙Pの搬送を行うモータ駆動等を制御する制御系34と上記外部から供給される印字データに基づいて、上記ヘッド部1,メモリ31,補正回路32,ドライバ33,制御系34を制御する制御回路35とで構成されている。
The on-demand type ink jet printer apparatus includes the
次に、上記構成を有する本実施例におけるオンデマンド型のインクジェットプリンタ装置の動作について説明する。 Next, the operation of the on-demand type ink jet printer apparatus according to this embodiment having the above-described configuration will be described.
まず、本発明のオンデマンド型のインクジェットプリンタ装置に対して、パソコン等から印字データが転送されると、図8(a)に示すようにシリアル伝送され、上記図7に示す入力端子30を介して上記制御回路35に供給される。
First, when print data is transferred from a personal computer or the like to the on-demand type ink jet printer apparatus of the present invention, it is serially transmitted as shown in FIG. 8A, via the
上記制御回路35は、このシリアル印字データが供給されると、これを印字順番に揃えて上記ヘッド部1に供給し、上記シリアル印字データに基づいて上記記録紙Pの搬送を行うモータ等を駆動するための駆動データを上記制御系34に供給する。
When the serial print data is supplied, the
本実施例に係るオンデマンド型のインクジェットプリンタ装置の場合、各インク吐出ノズル2の形状、各圧電振動子7の変形能力、電荷量検知回路17で検出されるインクの荷電量、各偏向電極間等で発生する印字能力に伴う各ヘッドの印字の能力にバラツキがあり、また、上記シリアル印字データに補正が必要な場合がある。
In the case of the on-demand type ink jet printer apparatus according to the present embodiment, the shape of each
このため、上記補正回路32には、上記各ヘッドの印字能力のバラツキを補正するためのデータ(インク吐出ノズル番号、温湿度、入力信号等)及び上記シリアル印字データを補正するためのデータ(γ補正,色補正等)がROM等に予め記憶されており、上記制御回路35は、この各データに基づいて上記シリアル印字データの補正を行い、この補正を行った上記シリアル印字データを印字順番に揃えて上記ヘッド部1に供給する。
For this reason, the
また、上記印字順番は、ヘッド部1や印字部の構成で異なるうえ、印字データの入力順番との関係もあるため、上記制御回路35は、必要に応じて上記メモリ31に上記印字データを一旦書き込み、読み出して上記ヘッド部1に印字データを供給する。
In addition, since the print order differs depending on the configuration of the
上記ドライバ33は、上記制御回路35から上記駆動データが供給されると、これを印字トリガとして上記ヘッド部1に供給する。
When the drive data is supplied from the
次に、図6において、上記制御回路35からのシリアル印字データは、入力端子23を介してシリアル/パラレル変換回路24に供給されるとともに、上記ドライバ33からの駆動データは入力端子20を介してタイミング信号形成回路21に供給される。
Next, in FIG. 6, the serial print data from the
上記タイミング信号形成回路21は、上記駆動データに基づいて、図8(b)に示すラッチ信号,同図(d)に示す圧電素子イネーブル信号,同図(e)に示す偏向電極制御信号を形成し、これらをそれぞれシリアル/パラレル変換回路24,圧電素子コントローラ25,電圧発生回路22に供給する。
The timing
上記シリアル/パラレル変換回路24は、上記入力端子23を介して供給されるシリアル印字データを上記図8(b)に示したラッチ信号のタイミングでラッチすることにより、該シリアル印字データをパラレル印字データに変換し、これらを上記圧電素子コントローラ25にそれぞれ供給する (図8(c))。
The serial /
上記圧電素子コントローラ25は、上記パラレル印字データ及び上記タイミング信号形成回路21から供給される上記図8(d)に示した圧電素子イネーブル信号に基づいて圧電素子制御信号を形成し、これらをそれぞれ圧電素子ドライバ26に供給する。上記圧電素子ドライバ26は、上記圧電素子制御信号を増幅して圧電振動子7の下電極8、上電極9間に供給する。
The
また、上記電圧発生回路22は、圧電素子イネーブル信号(d)に同期した上記図8(e)に示した偏向電極制御信号に基づき、上述した荷電状態検知行程により決定された図8(f)に示すようなノズル間ピッチに対応する周期の鋸波形電圧を偏向電極電圧とし、これを上記偏向電極12、13間にそれぞれ印加する。
Further, the
本実施例では荷電状態検知行程により決定された偏向電極制御を波形制御で行っているが、時間制御、電圧量制御若しくはこれらの複合形で実施されてもよい。 In this embodiment, the deflection electrode control determined by the charge state detection process is performed by waveform control. However, time control, voltage amount control, or a combination thereof may be performed.
これにより、ノズル2から吐出されたインク液滴Dは、上記偏向電極12、13間を通過する際に吐出タイミングによって記録紙P上の所望の位置であるD1,D2・・・、Dnに振り分けられる。
As a result, the ink droplet D ejected from the
この印字工程について図9にしたがってさらに詳しく説明する。 This printing process will be described in more detail with reference to FIG.
図9(a)は偏向電極12,13間に印加される偏向電極電圧の波形図、図9(b)はこの偏向電極電圧によりノズル2から飛翔したインク液滴Dの各タイミングでの飛翔経路の略図、図9(c)は飛翔後、ヘッドの配設方向に対して垂直方向に連続的に搬送された記録紙P上に印字された各タイミングでのインク液滴Dの略図である。
9A is a waveform diagram of the deflection electrode voltage applied between the
ここで連続数字は相対的な時間を表し、図9(a)のような鋸型の波形で±方向の電圧を印加した場合、図9(b)のようにノズル2から各インク液滴は順次飛翔し、図9(c)のように順次印字される。
Here, consecutive numbers represent relative times, and when a voltage in the ± direction is applied with a sawtooth waveform as shown in FIG. 9A, each ink droplet from the
この偏向電極電圧の周波数は、圧電素子制御信号の周波数の整数倍であり、ここでは5倍の周波数とすることにより、例えば、偏向電極電圧の1周期内で5個のインク液滴を吐出し、この5個のインク液滴が記録紙P上に着弾することにより、5個のドットが並び、隣接するノズル間のピッチに相当する距離W分の印字を行う。 The frequency of this deflection electrode voltage is an integral multiple of the frequency of the piezoelectric element control signal. Here, by setting the frequency to 5 times, for example, five ink droplets are ejected within one cycle of the deflection electrode voltage. When these five ink droplets land on the recording paper P, five dots are arranged, and printing is performed for a distance W corresponding to the pitch between adjacent nozzles.
また同時に記録紙Pはヘッドの配設方向に対して垂直方向に搬送されるが、本実施例では印字されたインク液滴のドット径w1(インクが記録紙に染み込んだとき円状になると仮定した場合でW/5に相当)分の距離を電圧波形1周期分に相当する時間で移動すること、すなわちw1・f (f:偏向電極電圧の周波数)の速度で記録紙の搬送を行うことにより、図9(c)に示すような等ピッチで乱れがないインクドット配列の印字ができる。 At the same time, the recording paper P is transported in a direction perpendicular to the direction in which the head is disposed. In this embodiment, the dot diameter w1 of the printed ink droplet (assumed to be circular when the ink soaks into the recording paper). In this case, the distance corresponding to W / 5 is moved by the time corresponding to one period of the voltage waveform, that is, the recording paper is conveyed at a speed of w1 · f (f: frequency of the deflection electrode voltage). As a result, it is possible to print an ink dot array with no disturbance at an equal pitch as shown in FIG.
前述した図9(c)の記録紙上のインクドット形状、サイズは、インクの物性(粘度、表面張力等)及び記録紙Pの材料物性等により異なるため、一周期におけるインク吐出の個数等を適切に選択することによりソリッド画像における白筋等を防止することができる。 The ink dot shape and size on the recording paper in FIG. 9C described above vary depending on the ink physical properties (viscosity, surface tension, etc.) and the material physical properties of the recording paper P. Therefore, the number of ink ejections in one cycle is appropriate. By selecting this, white streaks or the like in the solid image can be prevented.
なお、本実施例においてはインク吐出手段として、図4に示すような各圧力発生室40内にジュール熱発生素子41を配置することによりサーマル型インクジェット式記録ヘッドを構成して、偏向電極42、43により印字することもできるし、ピストンモード、シェアモード等の圧電方式、静電方式、磁気方式等従来公知のオンデマンド型の液滴吐出手段を応用することもできる。
In this embodiment, a thermal ink jet recording head is constructed by disposing a Joule
いずれのインク吐出手段においても駆動信号に対応して圧力発生室を加圧してインク吐出ノズルからインク液滴Dを吐出させた後に本発明の方法によりインクの飛翔経路を偏向させる。 In any ink discharge means, the pressure generation chamber is pressurized in response to the drive signal to discharge the ink droplet D from the ink discharge nozzle, and then the ink flight path is deflected by the method of the present invention.
さらに本技術は、トナージェット、ワックスジェット等のインクジェット以外の従来公知な技術に対しても応用が可能であること勿論である。 Furthermore, it is needless to say that the present technology can be applied to conventionally known technologies other than ink jet such as toner jet and wax jet.
また、インク液滴Dに対してさらに安定した荷電がされるように、偏向電極通過前にインク液滴に荷電を行う荷電付与手段を設けたうえで本実施例を適用することも効果的である。 In addition, it is also effective to apply this embodiment after providing charging means for charging the ink droplets before passing through the deflection electrode so that the ink droplets D can be more stably charged. is there.
また、上述の実施例の説明では、上記ヘッド部1は、サイドシュータ型であることとしたが、これは、いわゆるエッジシュータ型としても良いことは勿論である。
In the description of the above-described embodiment, the
更に、本構成のラインヘッドを記録紙の搬送方向に対して垂直に、複数本を並行配列し、それぞれに少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のインクを供給することによりフルカラー画像の印字ができることは勿論である。 Furthermore, a full-color image can be printed by arranging a plurality of line heads arranged in parallel perpendicularly to the conveyance direction of the recording paper and supplying ink of at least yellow, magenta, cyan, black, etc. to each. Of course.
1 ヘッド部
2 インク吐出ノズル(ノズル)
3 振動板
4 圧力発生室
5 インク供給口
6 インク供給流路
7 圧電振動子
8 下電極
9 上電極
10 駆動電源
12、13 偏向電極
14 偏向電界形成電源
15 絶縁膜
16 荷電状態検知手段兼インク吐出検知手段
17 電荷量検知回路
20 入力端子
21 タイミング信号発生回路
22 電圧発生回路
23 印字データ
24 シリアル/パラレル変換回路
25 圧電素子コントローラ
26 圧電素子ドライバ
40 圧力発生室
41 ジュール熱発生素子
42、43 偏向電極
D インク液滴
P 記録紙
X ノズルからの吐出を判断する閾値
1
DESCRIPTION OF
D Ink droplet P Recording paper
Threshold for judging discharge from X nozzle
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