JP5272292B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特にヘッド内のインクの硬化を防止するためのインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置では、記録ヘッド内でのインクの硬化を防止するために、例えば画像形成領域とは異なる場所でインクを吐出させるメンテナンス動作（空吐出や予備吐出等）が実行されている。このようなインクジェット記録装置であると、メンテナンス動作の度に、インクが吐出されるのでどうしてもインクが消費されてしまうことになっていた。このため、近年においては、吐出しない程度にインクを記録ヘッド内で揺らすこと（揺らし動作）で硬化防止を図るインクジェット記録装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−２１２４１１号公報

ところで、上述したインクジェット記録装置では、本体側の制御基板からヘッド基板に対して揺らし動作時のパルス波形や、開始指示などが入力されている。このため、揺らし動作時においては、制御基板側の負荷が高まってしまうという弊害があった。また、揺らし動作は、吐出動作完了後にできるだけ早く開始することが、インク粘度維持の観点から望まれているが、前述したように開始指示が制御基板から通信によりヘッド基板に入力されると、開始指示出力から実際に揺らし動作が実行されるまでに時間的なロスが生じてしまっていた。

本発明の課題は、揺らし動作時の制御基板側の負荷を抑制するとともに、揺らし動作開始時のタイムロスを低減することである。

請求項１記載の発明におけるインクジェット記録装置は、
吐出開始信号を出力する制御基板と、
前記制御基板から出力された吐出開始信号が入力されるヘッド基板と、
複数のノズルを備え、前記ヘッド基板から出力された駆動波形と前記ノズル毎の吐出データに基づいて、前記ノズル内のインク滴の吐出若しくは振動がなされるヘッド部と、を有し、
前記ヘッド基板には、
前記制御基板から出力された前記吐出開始信号が入力されているか否かを監視するとともに、前記吐出開始信号が所定時間以上入力されていない場合には、駆動波形を非吐出波形とする要求を出力する非吐出波形要求手段と、
前記非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて、少なくとも一種の吐出用の吐出波形及び少なくとも一種の非吐出用の非吐出波形とを含む複数の駆動波形の中から、前記駆動波形として前記吐出波形若しくは前記非吐出波形を選択する波形選択手段と、
前記非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて、吐出用の吐出データ若しくは非吐出用の吐出データを選択する吐出データ選択手段とを備え、
前記波形選択手段は、前記駆動波形を前記非吐出波形から前記吐出波形に切り替える際、前記吐出開始信号の少なくとも一周期分遅らせて、前記吐出波形に切り替えることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、
前記吐出データ選択手段で選択された前記吐出データは、前記非吐出波形要求手段の前記要求信号により前記非吐出波形が要求されている場合には、前記複数のノズルの全てに対して前記非吐出波形を有効とするデータであることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、
前記所定時間、前記吐出波形の周期及び前記非吐出波形の周期の少なくとも１つを切り替えるための入力部を備えることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のインクジェット記録装置において、
前記入力部では、前記吐出波形の波形形状及び前記非吐出波形の波形形状を切り替えることも可能であることを特徴としている。

本発明によれば、非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて波形選択手段が吐出波形若しくは非吐出波形を選択して駆動波形とするので、要求信号の有無に基づいて吐出波形若しくは非吐出波形が切り替えられることになる。このように、駆動波形の切り替えが波形選択手段の選択によって実行されるので、制御基板側の付加を抑制することが可能となる。
そして、制御基板から吐出開始信号が入力されていない状態が所定時間継続すると、非吐出波形要求手段が駆動波形を非吐出波形とする出力を要求するので、制御基板からの揺らし開始指示がなくとも、揺らしを実行することができる。したがって、従来のような揺らしの開始指示を制御基板から出力する場合と比較しても、通信にかかる時間を削減することができ、結果として揺らし動作開始時のタイムロスが低減されることになる。

まず、本実施形態におけるインクジェット記録装置の基本的構成について説明する。図１は、インクジェット記録装置の基本となる主制御構成を表すブロック図である。図１に示すように、インクジェット記録装置１には、複数のノズルを備え、駆動波形とノズル毎の吐出データとが付与されることにより、インク滴を吐出するヘッド部２と、吐出開始信号が入力されているか否かを監視し、吐出開始信号が所定時間以上入力されていない場合には、駆動波形を非吐出波形とする要求を出力する非吐出波形要求手段１０２と、非吐出波形要求手段１０２からの要求信号の有無に基づいて、少なくとも一種の吐出用の吐出波形及び少なくとも一種の非吐出用の非吐出波形とを含む複数の駆動波形の中から、駆動波形として吐出波形若しくは非吐出波形を選択する波形選択手段１０３と、非吐出波形要求手段１０２からの要求信号の有無に基づいて、吐出用の吐出データ若しくは非吐出用の吐出データを選択する吐出データ選択手段１０４とが設けられている。

そして、非吐出波形要求手段１０２からの要求信号の有無に基づいて波形選択手段１０３が吐出波形若しくは非吐出波形を選択して駆動波形とするので、要求信号の有無に基づいて吐出波形若しくは非吐出波形が切り替えられることになる。このように、駆動波形の切り替えが波形選択手段１０３の選択によって実行されるので、制御基板側の付加を抑制することが可能となる。
さらに、制御基板から吐出開始信号が入力されていない状態が所定時間継続すると、非吐出波形要求手段１０２が駆動波形を非吐出波形とする出力を要求するので、制御基板からの揺らし開始指示がなくとも、揺らしを実行することができる。したがって、従来のような揺らしの開始指示を制御基板から出力する場合と比較しても、通信にかかる時間を削減することができ、結果として揺らし動作開始時のタイムロスが低減されることになる。

以下、本実施形態におけるインクジェット記録装置の具体例について図を参照にして説明する。図２はインクジェット記録装置の具体的な主制御構成を表すブロック図である。この図２に示すようにインクジェット記録装置１には、インクを吐出する複数のヘッド部２と、各ヘッド部２に対して駆動波形及び吐出データを出力するヘッド基板３と、ヘッド基板３に対して吐出開始信号を出力する制御基板４とが設けられている。

ヘッド部２は、複数のノズルを備えており、駆動波形とノズル毎の吐出データが付与されることにより、インク滴を吐出するようになっている。具体的にヘッド部２には、複数のノズル内のインクを吐出するためのピエゾ素子２１が設けられており、このピエゾ素子２１がヘッド基板３から入力された駆動波形及び吐出データに基づいて振動することでノズル内のインクを振動させたり、吐出させたりするようになっている。

図３はヘッド基板３の概略構成を表すブロック図である。この図３に示すように、ヘッド基板３には、時間計測部３１と、時間設定部３２と、比較部３３と、非吐出波形要求部３４と、非吐出波形周期生成部３５と、非吐出波形データメモリ３６と、吐出波形データメモリ３７と、制御部３８と、波形切替部３９と、駆動波形発生部４０と、非吐出用吐出データ発生部４１と、吐出データ出力部４２とが設けられおり、これらが電気的に接続されている。

時間計測部３１は、制御基板４から吐出開始信号が入力されていない時間を計測するカウンタであり、計測時間を比較部３３に出力するようになっている。
時間設定部３２は、非吐出波形の要求基準となる時間が記憶されていて、この設定時間を比較部３３に出力するようになっている。
比較部３３は、時間計測部３１の計測時間及び時間設定部３２の設定時間とを比較し、比較結果を常時非吐出波形要求部３４に出力するようになっている。

非吐出波形要求部３４は、比較部３３から入力された比較結果に基づいて、駆動波形を非吐出波形とする要求（要求信号）を制御部３８や、非吐出用吐出データ発生部４１、吐出データ出力部４２に出力するようになっている。具体的には、計測時間が設定時間以下である比較結果の場合、非吐出波形要求部３４は要求信号を出力せずに、計測時間が設定時間よりも大きい比較結果である場合、非吐出波形要求部３４は要求信号を出力するようになっている。これら非吐出波形要求部３４、時間計測部３１、比較部３３が、ヘッド部２に対する吐出開始信号が入力されているか否かを監視し、吐出開始信号が所定時間以上入力されていない場合には、駆動波形を非吐出波形とする要求を出力する本発明に係る非吐出波形要求手段１０２である。なお、非吐出波形要求手段１０２には時間設定部３２等が含まれていてもよい。

非吐出波形周期生成部３５は、非吐出波形用の周期を生成するようになっている。なお、非吐出波形用の周期を逐次生成しなくとも、基準となる周期を予め記憶していてもよい。

非吐出波形データメモリ３６には、非吐出用の非吐出波形の波形データが少なくとも一種分記憶されている。吐出波形データメモリ３７には、吐出用の吐出波形の波形データが少なくとも一種分記憶されている。図４は、波形データの具体例を表す説明図であり、（ａ）は吐出波形の波形データを、（ｂ）は非吐出波形の波形データを表している。図４（ａ）に示す吐出波形Ｈ１は、電圧が所定量だけプラスとなった後に所定量だけマイナスとなる波形である。この吐出波形Ｈ１のプラス部分ではヘッド部２のピエゾ素子２１が収縮して、マイナス部分ではピエゾ素子２１が膨張することにより、プラス部分からマイナス部分に変動する部分でピエゾ素子２１が収縮状態から膨張状態に変形して、インクをノズルから吐出するようになっている。一方、図４（ｂ）に示す非吐出波形Ｈ２は、電圧が所定量だけプラスとなった後に０となる波形である。この非吐出波形Ｈ２のプラス部分ではヘッド部２のピエゾ素子２１が収縮して、電圧が０となるとピエゾ素子２１が元に戻る。プラス部分から０に変動する部分では、ピエゾ素子２１が収縮状態から元に戻るだけであるために、インクはノズルから吐出せずにノズル内で振動することになる。これがいわゆる「揺らし動作」である。なお、非吐出波形については揺らし動作を実現する波形以外にも、吐出しない範囲でインクを微振動させる波形も含まれる。

制御部３８は、制御基板４から吐出開始信号が入力された場合、つまり要求信号が入力されていない場合には、吐出波形データメモリ３７から吐出波形Ｈ１の波形データを読み出すように、波形切替部３９を制御するようになっている。この際、制御部３８は吐出時の周期を駆動波形発生部４０に出力するようになっている。
一方、非吐出波形要求部３４から要求信号が入力された場合には、制御部３８は、非吐出波形データメモリ３６から非吐出波形Ｈ２の波形データを読み出すように、波形切替部３９を制御する。この際、制御部３８は、非吐出波形周期生成部３５で生成されている周期を駆動波形発生部４０に出力するようになっている。
また、制御部３８は、駆動波形発生部４０に対して駆動波形開始信号を出力するとともに、ヘッド制御信号をヘッド部２に出力するようになっている。

波形切替部３９は、制御部３８の制御に基づいて、駆動波形を吐出波形Ｈ１若しくは非吐出波形Ｈ２に切り替えるようになっている。前述したように制御部３８は、非吐出波形要求部３４からの要求信号の有無により、波形切替部３９が読み出すデータメモリ３６，３７を切り替えているために、波形切替部３９は要求信号の有無に基づいて駆動波形を吐出波形Ｈ１若しくは非吐出波形Ｈ２に切り替えるのである。そして、波形切替部３９は、切り替えた波形の波形データを駆動波形発生部４０に出力するようになっている。

駆動波形発生部４０は、波形切替部３９から入力された波形データと、制御部３８から入力された周期とを基にして駆動波形を発生させて、ヘッド部２に出力するようになっている。これら制御部３８、波形切替部３９、駆動波形発生部４０が、非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて、少なくとも一種の吐出用の吐出波形及び少なくとも一種の非吐出用の非吐出波形とを含む複数の駆動波形の中から、駆動波形として吐出波形若しくは非吐出波形を選択する本発明に係る波形選択手段１０３である。なお、波形選択手段１０３には、非吐出波形周期生成部３５や、非吐出波形データメモリ３６、吐出波形データメモリ３７等が含まれていてもよい。

非吐出用吐出データ発生部４１は、非吐出波形要求部３４から要求信号が入力されると、非吐出用の吐出データを生成して、吐出データ出力部４２に出力するようになっている。

吐出データ出力部４２は、非吐出波形要求部３４から要求信号が入力されるとともに非吐出用吐出データ発生部４１から非吐出用の吐出データが入力されると、この非吐出用の吐出データをヘッド部２に出力するようになっている。この非吐出用の吐出データは、ヘッド部２の複数のノズルの全てに対して非吐出波形を有効とするデータである。これにより、非吐出用の吐出データがヘッド部２に入力されると全てのノズルが非吐出用の吐出データにより振動されることになる。
また、吐出データ出力部４２は、制御基板４から通常印画吐出データが入力されると、当該印画吐出データを吐出データとしてヘッド部２に出力するようになっている。
これら非吐出用吐出データ発生部４１、非吐出用吐出データ出力部４２が、非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて、吐出用の吐出データ若しくは非吐出用の吐出データを選択する本発明に係る吐出データ選択手段１０４である。

制御基板４は、ＰＣなどの画像形成装置から印字開始指示及び画像データが入力されると、当該画像データを基に印画吐出データを作成して、ヘッド基板３の吐出データ出力部４２に出力するとともに、吐出開始信号をヘッド基板３の時間計測部３１及び制御部３８に出力するようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、インクジェット記録装置１に電源が投入されると、時間計測部３１は時間計測を開始して、その計測時間を比較部３３に出力する。ここで、制御基板４から吐出開始信号が入力されると、時間計測部３１は時間計測をリセットし、再度吐出開始信号が入力されなくなるまで時間計測を停止する。

比較部３３は、時間計測部３１の計測時間及び時間設定部３２の設定時間とを比較し、比較結果を常時非吐出波形要求部３４に出力する。

非吐出波形要求部３４は、計測時間が設定時間以下である比較結果の場合、要求信号を出力せずに、計測時間が設定時間よりも大きい比較結果である場合、要求信号を出力するようになっている。

以下、要求信号を出力しない場合と、出力する場合とを個別に説明する。
まず、非吐出波形要求部３４が要求信号を出力しない場合について説明する。
非吐出波形要求部３４が要求信号を出力しない場合、つまり制御基板４から吐出開始信号が入力されて印画状態にある場合には、制御部３８は、制御基板４からの吐出開始信号入力に伴って波形切替部３９を制御して、吐出波形データメモリ３７から吐出波形Ｈ１の波形データを読み出させる。この際、制御部３８は吐出時の周期及び駆動波形開始信号を駆動波形発生部４０に出力するとともに、ヘッド制御信号をヘッド部２に出力する。

波形切替部３９は、制御部３８の制御に基づいて、駆動波形を吐出波形Ｈ１に切り替えてその波形の波形データを駆動波形発生部４０に出力する。

駆動波形発生部４０は、波形切替部３９から入力された吐出波形Ｈ１の波形データと、制御部３８から入力された周期とを基にして駆動波形を発生させて、ヘッド部２に出力する。

吐出データ出力部４２は、制御基板４から通常印画吐出データが入力されると、当該印画吐出データを吐出データとしてヘッド部２に出力する。

ヘッド部２は、入力された駆動波形、吐出データ、ヘッド制御信号を基にピエゾ素子２１を駆動させて、記録媒体上にインクを吐出して画像を形成する。

次に、非吐出波形要求部３４が要求信号を出力した場合について説明する。
非吐出波形要求部３４が要求信号を出力した場合、つまり制御基板４から吐出開始信号が所定時間入力されていない場合（待機状態）には、制御部３８は、非吐出波形要求部３４からの要求信号入力に伴って波形切替部３９を制御して、非吐出波形データメモリ３６から非吐出波形Ｈ２の波形データを読み出させる。この際、制御部３８は、非吐出波形周期生成部３５で生成されている周期及び駆動波形開始信号を駆動波形発生部４０に出力するとともに、ヘッド制御信号をヘッド部２に出力する。

波形切替部３９は、制御部３８の制御に基づいて、駆動波形を非吐出波形Ｈ２に切り替えてその波形の波形データを駆動波形発生部４０に出力する。

駆動波形発生部４０は、波形切替部３９から入力された非吐出波形Ｈ２の波形データと、制御部３８から入力された周期とを基にして駆動波形を発生させて、ヘッド部２に出力する。

非吐出用吐出データ発生部４１は、非吐出波形要求部３４から要求信号が入力されると、非吐出用の吐出データを生成して、吐出データ出力部４２に出力する。
吐出データ出力部４２は、非吐出用吐出データ発生部４１から非吐出用の吐出データが入力されると、この吐出データをヘッド部２に出力する。

ヘッド部２は、入力された駆動波形、吐出データ、ヘッド制御信号を基にピエゾ素子２１を駆動させて、全てのノズル内のインクを振動させることで揺らし動作を実行し、ノズル内のインクの粘度を維持させる。

以上のように本実施形態によれば、非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて波形選択手段が吐出波形若しくは非吐出波形を選択して駆動波形とするので、要求信号の有無に基づいて吐出波形若しくは非吐出波形が切り替えられることになる。このように、駆動波形の切り替えが波形選択手段の選択によって実行されるので、制御基板側の付加を抑制することが可能となる。具体的には、波形切替部３９によって駆動波形が吐出波形Ｈ１若しくは非吐出波形Ｈ２に切り替えられて、この切り替えられた波形に対して制御部３８が発生周期を制御し、当該制御部３８からの駆動波形発生開始信号に基づいて、駆動波形発生部４０がヘッド部２に駆動波形を出力する。つまり、非吐出波形Ｈ２の駆動波形がヘッド基板３側で切り替えられて、ヘッド部２に出力されるので、制御基板４側の付加を抑制することが可能となる。

そして、制御基板４から吐出開始信号が入力されていない状態が所定時間継続すると、非吐出波形要求部３４が駆動波形を非吐出波形とする要求を出力するので、ヘッド基板３側で非吐出波形Ｈ２を切り替えることができ、制御基板４からの揺らし開始指示がなくとも、揺らしを実行することができる。したがって、従来のような揺らしの開始指示を制御基板４から出力する場合と比較しても、通信にかかる時間を削減することができ、結果として揺らし動作開始時のタイムロスが低減されることになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、時間設定部３２に予め所定時間が設定されていたり、非吐出波形周期生成部３５で発生周期が作成される場合が例示されているが、所定時間や、吐出波形の周期、非吐出波形の周期を切り替えるための入力部をさらに設けることで、所定時間や発生周期が任意に切り替えられるようにしてもよい。これにより、インクやヘッドの種別により効果的なメニスカスの揺らしや、インク吐出を実現できる。
また、さらなる効果的なメニスカスの揺らしや、インク吐出を実現できるように、入力部から、吐出波形の波形形状や非吐出波形の波形形状を切り替え可能とすることも好ましい。
そして、所定時間を極力短くしておくと、待機状態となった場合には駆動波形として非吐出波形Ｈ２がヘッド部２に出力されるので、常にノズル内のインクを揺らすことができ、粘度を維持することができる。これにより、印画再開時においても吐出状態を安定化することができる。

また、波形選択手段１０３は、駆動波形を非吐出波形から吐出波形に切り替える際に、吐出開始信号の少なくとも一周期分遅らせて、吐出波形に切り替えることがスムーズな切り替えを実行するうえで好ましい。図５は非吐出波形から吐出波形に切り替わる際の各信号の出力タイミングを表す説明図である。図５に示すように、非吐出波形が出力される期間に吐出開始信号が非吐出波形要求手段１０２に出力されることで、当該費吐出波形要求手段１０２から要求信号が波形選択手段１０３に入力されると、波形選択手段１０３は、例えば吐出開始信号の一周期分遅らせてから、吐出波形を駆動波形に切り替えてヘッド部２に出力するのである。

本実施形態に係るインクジェット記録装置の基本となる主制御構成を表すブロック図である。 本実施形態に係るインクジェット記録装置の具体的な主制御構成を表すブロック図である。 本実施形態に係るヘッド基板の概略構成を表すブロック図である。 図３のヘッド基板で切り替えられる波形データの具体例を表す説明図である。 図３のヘッド基板によって非吐出波形から吐出波形に切り替わる際の各信号の出力タイミングを表す説明図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ ヘッド部
３ ヘッド基板
４ 制御基板
２１ ピエゾ素子
３１ 時間計測部
３２ 時間設定部
３３ 比較部
３４ 非吐出波形要求部
３５ 非吐出波形周期生成部
３６ 非吐出波形データメモリ
３７ 吐出波形データメモリ
３８ 制御部
３９ 波形切替部
４０ 駆動波形発生部
４１ 非吐出用吐出データ発生部
４２ 吐出データ出力部
１０２ 非吐出波形要求手段
１０３ 波形選択手段
１０４ 吐出データ選択手段
Ｈ１ 吐出波形
Ｈ２ 非吐出波形

Claims (4)

1. 吐出開始信号を出力する制御基板と、
   前記制御基板から出力された吐出開始信号が入力されるヘッド基板と、
   複数のノズルを備え、前記ヘッド基板から出力された駆動波形と前記ノズル毎の吐出データに基づいて、前記ノズル内のインク滴の吐出若しくは振動がなされるヘッド部と、を有し、
   前記ヘッド基板には、
   前記制御基板から出力された前記吐出開始信号が入力されているか否かを監視するとともに、前記吐出開始信号が所定時間以上入力されていない場合には、駆動波形を非吐出波形とする要求を出力する非吐出波形要求手段と、
   前記非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて、少なくとも一種の吐出用の吐出波形及び少なくとも一種の非吐出用の非吐出波形とを含む複数の駆動波形の中から、前記駆動波形として前記吐出波形若しくは前記非吐出波形を選択する波形選択手段と、
   前記非吐出波形要求手段からの要求信号の有無に基づいて、吐出用の吐出データ若しくは非吐出用の吐出データを選択する吐出データ選択手段とを備え、
   前記波形選択手段は、前記駆動波形を前記非吐出波形から前記吐出波形に切り替える際、前記吐出開始信号の少なくとも一周期分遅らせて、前記吐出波形に切り替えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、
   前記吐出データ選択手段で選択された前記吐出データは、前記非吐出波形要求手段の前記要求信号により前記非吐出波形が要求されている場合には、前記複数のノズルの全てに対して前記非吐出波形を有効とするデータであることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、
   前記所定時間、前記吐出波形の周期及び前記非吐出波形の周期の少なくとも１つを切り替えるための入力部を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項３記載のインクジェット記録装置において、
   前記入力部では、前記吐出波形の波形形状及び前記非吐出波形の波形形状を切り替えることも可能であることを特徴とするインクジェット記録装置。

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