(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させるノズルに対応して設けられ、駆動波形信号の入力に基づいて充電及び放電を行う容量性素子からなり、前記充電及び放電に伴い振動することにより前記ノズルからインクを吐出させる吐出駆動源を備え、前記ノズルからインクを吐出させて印刷媒体に印刷を施すプリンタヘッドと、
前記プリンタヘッドにより印刷を施すための印刷データに基づいて、インクを吐出させるノズルを選択するノズル選択部と、
前記駆動波形信号を発生させ、前記ノズル選択部により選択されたノズルに対応する吐出駆動源に前記駆動波形信号を出力する駆動波形信号出力部と、
前記駆動波形信号出力部により出力された駆動波形信号を増幅させる波形信号増幅部と、
前記波形信号増幅部を介して前記吐出駆動源に電気的に接続され電力を蓄電する蓄電部と、
前記蓄電部と前記吐出駆動源との電気的接続をオン／オフするスイッチと、
前記ノズル選択部により選択されたノズル数が変化しても前記駆動波形信号の波形が一定になるように、前記スイッチのオン／オフの切り替えを行うスイッチ切り替え部とを備え、
前記吐出駆動源は、前記波形信号増幅部に対して前記波形信号増幅部の出力側に電気的に接続され、
前記蓄電部は、前記波形信号増幅部に対して前記波形信号増幅部の入力側に電気的に接続され、
前記蓄電部、前記スイッチ、及び前記スイッチ切り替え部は、前記プリンタヘッドと別体に設けられることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記スイッチ切り替え部は、前記ノズル選択部によって選択されていないノズルの数を検出して、オン／オフの切り替えを行う前記スイッチを選択することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記スイッチ切り替え部は、メモリ手段に予めプログラムを内蔵可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記スイッチ切り替え部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出するノズル及び吐出駆動源を有するプリンタヘッドを備え、吐出制御装置が吐出駆動源に印加する吐出波形を制御することにより、吐出波形に応じた粒径のインクを印刷媒体に吐出させて印刷媒体に所定の印刷を施すインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、プリンタヘッド（インクジェットヘッドまたはインクジェットプリンタヘッド：ＩＪＰヘッド等とも称される。）を印刷媒体に対して前後左右に相対移動させながらノズルからインクの微粒子を印刷媒体に噴射して印刷対象面に文字、図形、模様、写真等の情報をプリントする装置である。このインクジェットプリンタには、前後方向に微細なピッチで一列に並ぶ多数のノズル及び圧電素子等の吐出駆動源を有するプリンタヘッドが設けられており、プリンタヘッドを左右に移動させながら、各吐出駆動源に印加する駆動波形を制御して駆動波形に応じた粒径のインクをノズルから吐出させることにより、帯状の印刷領域に所望の情報をプリントできるようになっている。
【０００３】
上記のようなインクジェットプリンタにおいて、ピエゾ素子等の容量性素子を吐出駆動源として用いているものが周知になっているが、印刷データの種類によりインクを吐出させるノズルの数及び種類が異なるため、インク吐出率（全ノズルに対するインクを吐出させるノズルの割合）が変化し吐出駆動源が接続されている回路の電気容量が変動することにより、上記駆動波形が変形する事象が発生することがある。そこで、ダミーの容量性負荷を別途設けて、回路全体としての電気容量を一定にすることにより、上記事象の発生を抑止したインクジェットプリンタが周知となっている（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２０８７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなインクジェットプリンタにおいては、ダミーの容量性負荷がプリンタヘッドの内部に内蔵され、ＣＯＭラインに直接接続して配置されているため、ダミーの容量性負荷を配設するための基板をプリンタヘッドまたはその移動体であるキャリッジに設ける必要があり、プリンタヘッド及びキャリッジを小型化できていないという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、吐出駆動源が接続されている回路の容量値の変動の影響を抑えつつ、プリンタヘッド及びキャリッジを小型化することが可能なインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリンタは、インクを吐出させるノズルに対応して設けられ、駆動波形信号の入力に基づいて充電及び放電を行う容量性素子からなり、充電及び放電に伴い振動することによりノズルからインクを吐出させる吐出駆動源（例えば、実施形態における吐出アクチュエータ６５）を備え、ノズルからインクを吐出させて印刷媒体に印刷を施すプリンタヘッドと、プリンタヘッドにより印刷を施すための印刷データに基づいて、インクを吐出させるノズルを選択するノズル選択部（例えば、実施形態におけるＣＰＵ１０２）と、駆動波形信号を発生させ、ノズル選択部により選択されたノズルに対応する吐出駆動源に駆動波形信号を出力する駆動波形信号出力部（例えば、実施形態における駆動波形発生回路１２１）と、駆動波形出力部を介して吐出駆動源に電気的に接続され電力を蓄電する蓄電部（例えば、実施形態における容量性ダミー負荷１３５（１）・・・（ｎ））と、蓄電部と吐出駆動源との電気的接続をオン／オフするスイッチ（例えば、実施形態におけるスイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ））と、ノズル選択手段により選択されたノズル数が変化しても駆動波形信号の波形が一定になるように、スイッチのオン／オフの切り替えを行うスイッチ切り替え部（例えば、実施形態における選択回路１３３）とを備え、蓄電部、スイッチ、及びスイッチ切り替え部は、プリンタヘッドと別体に設けられることを特徴とする。
【０００８】
また、上記インクジェットプリンタにおいて、駆動波形信号出力部により出力された駆動波形信号を増幅させる波形信号増幅部（例えば、実施形態における増幅回路１２２）を備え、蓄電手段は、波形信号増幅部を介して吐出駆動源に電気的に接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された本発明に係るインクジェットプリンタによれば、吐出駆動源が接続された回路に蓄電部、スイッチ、及びスイッチ切り替え部を備えることにより、印刷データ（ノズルの選択状況）により、回路の電気容量を変化させることが可能になるため、駆動波形が乱れる問題の発生を抑止することができる。そして、上記蓄電部、スイッチ、及びスイッチ切り替え部がプリンタヘッドと別体に設けられるため、プリンタヘッド及びキャリッジを小型化できるとともに、上記蓄電部等を設置する基板の配設場所について自由度を高めることができる。
【００１０】
また、波形信号増幅部が設けられ、蓄電部が当該波形信号増幅部を介して吐出駆動源に電気接続されることにより、蓄電部の電気容量を小さくすることが可能となり、蓄電部を複数設けた場合における蓄電部間のデバイスの誤差等の影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用したプリンタ装置を斜め前方から見た斜視図である。
【図２】上記プリンタ装置を斜め後方から見た斜視図である。
【図３】上記プリンタ装置を構成する装置本体の要部構成を示す正面図である。
【図４】上記プリンタ装置におけるプリンタヘッドの概要構成を一列のノズル列について模式的に示す斜視図である。
【図５】上記プリンタ装置におけるコントロールユニットのシステム構成を示すブロック図である。
【図６】上記コントロールユニットにおけるインクジェットヘッド駆動回路及びプリンタヘッドとの関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用したインクジェットプリンタの一例として、Ｘ−Ｙ二軸のうち、一軸を印刷媒体移動、他の一軸をプリンタヘッド移動としたタイプのプリンタ装置Ｐを斜め前方から見た斜視図及び斜め後方から見た斜視図をそれぞれ図１及び図２に示すとともに、このプリンタ装置Ｐにおける装置本体１の要部構成を図３に示しており、まず、これらの図面を参照してプリンタ装置Ｐの全体構成について説明する。なお、以降の説明において、図１中に付記する矢印Ｆ，Ｒ，Ｕの指す方向を、それぞれ前方、右方、上方と称して説明する。
【００１３】
プリンタ装置Ｐは、一般的には、メディアと称されるターポリンや塩ビシート等のシート状の印刷媒体Ｍに対して印刷等の所定動作を行う装置であり、大別的には横長矩形箱状の装置本体１と、この装置本体１を作業容易な高さに支持する支持部２と、支持部２の後側に設けられてロール状に巻かれた印刷媒体Ｍを送り出す送り出し機構３と、支持部２の前側に設けられて印刷が終了した印刷媒体Ｍを巻き取る巻き取り機構４とを備えて構成される。
【００１４】
装置本体１は、各機構の取り付けベースとなるボディ１０と、印刷媒体Ｍを支持するプラテン２０と、プラテン２０に支持された印刷媒体Ｍを前後に移動させるメディア移動機構３０（図３参照）と、プラテン２０の上方に位置して印刷媒体Ｍの上面に沿って左右に移動自在に支持され後述するプリンタヘッド６０を保持するキャリッジ４０と、プラテン２０に支持され印刷媒体Ｍに対してキャリッジ４０を左右に移動させるキャリッジ移動機構５０（図３参照）と、プリンタ装置Ｐの各部の作動を制御するコントロールユニット１００とを備えて構成されている。
【００１５】
ボディ１０は、図３に示すように、プラテン２０やメディア移動機構３０の送りローラ等が設けられる下部フレーム１１Ｌと、メディア移動機構３０のピンチローラ３１やキャリッジ４０の支持構造が設けられる上部フレーム１１Ｕとからなる本体フレーム１１を備え、上部フレーム１１Ｕと下部フレーム１１Ｌとの間に、印刷媒体Ｍが前後に挿通可能な横長窓状のメディア挿通部１５が形成される。
【００１６】
キャリッジ４０は、上部フレーム１１Ｕに取り付けられたガイドレール４５に、スライドブロック（不図示）を介して左右に移動自在に支持されており、キャリッジ移動機構５０により駆動される。キャリッジ移動機構５０は、ガイドレール４５の左右の側端近傍に設けられた駆動プーリ５１及び従動プーリ５２と、駆動プーリ５１を回転駆動させるサーボモータ５３と、駆動プーリ５１及び従動プーリ５２に巻き掛けられた無端ベルト状のタイミングベルト５５とを備えて構成され、キャリッジ４０は、タイミングベルト５５に連結固定されて構成される。サーボモータ５３の回転は、コントロールユニット１００により制御され、キャリッジ４０は、コントロールユニット１００からサーボモータ５３に出力される駆動制御信号に応じた送り量で左右に移動される。
【００１７】
このように、印刷媒体Ｍに対して前後左右に相対移動されるキャリッジ４０に、インクを吐出するプリンタヘッド６０が設けられる。プリンタヘッド６０は、図４に示すように、ノズル６１と、圧力室６２と、インク供給室６３と、個別供給路６４と、吐出アクチュエータ６５とを備えて構成されている。ノズル６１は、多数並んで設けられ、ノズル６１，６１，６１…の各々に対応してその上方に圧力室６２，６２，６２…が区画形成され、圧力室６２，６２，６２…の上方に個別供給路６４，６４，６４…を介してインク供給室６３が形成されている。インク供給室６３には、図示省略するチューブ及び輸液ポンプを介して、インクカートリッジ７０（図２参照）から液体インクが供給され、インク供給室６３及び圧力室６２は液体インクが充填された状態になり、当該液体インクは、吐出アクチュエータ６５の作動によりノズル６１から噴出される。
【００１８】
吐出アクチュエータ６５は、ノズル６１及び圧力室６２それぞれに対応して設けられ、吐出アクチュエータ６５としては、圧力振動子として用いられるピエゾ素子を用いることができる。吐出アクチュエータ６５は、後述する駆動信号ＣＯＭ（パルス信号）の入力に基づいて充電及び放電を繰り返す容量性素子であるが、この吐出アクチュエータ６５は、複数それぞれ並列に接続され、いわゆる容量性負荷を構成している。吐出アクチュエータ６５は、駆動信号ＣＯＭを受信すると、その波形に応じて圧力室６２内にて変形する。
【００１９】
具体的には、駆動信号ＣＯＭの波形のうち充電パルス（電位が上昇する波形）が吐出アクチュエータ６５に印加されると、吐出アクチュエータ６５は圧力室６２から収縮する方向に撓み、圧力室６２内の圧力が小さくなるためノズル６１から圧力室６２にインクが吸引される。これに対して、駆動信号ＣＯＭの波形のうち放電パルス（電位が下降する波形）が吐出アクチュエータ６５に印加されると、吐出アクチュエータ６５は圧力室６２に膨出する方向に撓み、圧力室６２内の圧力が大きくなるためノズル６１から外方に（圧力室６２に対して反対方向に）インクの粒が噴出される。このように、吐出アクチュエータ６５は、駆動信号ＣＯＭを受けて充電及び放電を繰り返し、当該充電及び放電に伴い振動することにより、ノズル６１のインクの吸引及びノズル６１からのインクの吐出が行われる。
【００２０】
コントロールユニット１００は、プリンタ装置Ｐの作動を統括的に制御するために設けられ、図５に示すように、制御部１０１と、移動制御ブロック１１０と、インクジェットヘッド駆動回路１２０とを備えて構成される。制御部１０１は、ＣＰＵ１０２と、ＲＯＭ１０３と、ＲＡＭ１０４とからなる。ＣＰＵ１０２は、印刷処理等の各種処理を実行する。ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０２により実行される各種プログラム等を格納するために設けられ、不揮発性半導体メモリから構成される。ＲＡＭ１０４は、図示省略する入力インタフェースを介して外部からコントロールユニット１００に入力された印刷データ、または当該印刷データに基づく印刷処理等を実行する際の各種データを一時的に格納する揮発性メモリから構成される。
【００２１】
移動制御ブロック１１０は、ＣＰＵ１０２の処理に基づいて、メディア移動機構３０のメディア送出モータ（不図示）及びキャリッジ移動機構５０のサーボモータ５３に駆動制御信号を出力し、メディア送出モータ及びサーボモータ５３は、この駆動制御信号に対応した回転量で回転する。これにより、印刷媒体Ｍが所定の送り量で前後に搬送されるとともに、キャリッジ４０が、所定の送り量で左右に移動する。
【００２２】
インクジェットヘッド駆動回路１２０は、吐出アクチュエータ６５への上記駆動信号ＣＯＭを発生させる回路であり、図６に示すように、駆動波形発生回路１２１と、増幅回路１２２と、インタフェース１２９と、容量値調整部１３０とを備えて構成される。駆動波形発生回路１２１には、ＣＰＵ１０２により生成されＲＯＭ１０３またはＲＡＭ１０４から得られる駆動波形データが入力される。駆動波形発生回路１２１は、入力された駆動波形データから吐出アクチュエータ６５を駆動させるためのパルス状の駆動波形信号を発生する。増幅回路１２２は、駆動波形発生回路１２１から発生した駆動波形信号を吐出アクチュエータ６５を駆動させることができる程度にまで増幅させて、上述したパルス状の駆動信号ＣＯＭを生成する。インタフェース１２９は、コントロールユニット１００とプリンタヘッド６０との間で信号を送受信させるために設けられ、上記駆動信号ＣＯＭは、インタフェース１２９を介して吐出アクチュエータ６５に出力される。
【００２３】
また、ＲＯＭ１０３またはＲＡＭ１０４には、ユーザの操作等により入力されている印刷データに基づいて、ＣＰＵ１０２により生成されたインクを吐出させるノズル６１のデータであるノズル選択データが格納されている。このノズル選択データは、ＣＰＵ１０２によりインタフェース１２９を介してプリンタヘッド６０に出力されるとともに後述する選択回路１３３にも出力される。プリンタヘッド６０にノズル選択データが入力されると、このノズル選択データが選択するノズル６１に対応した吐出アクチュエータ６５に駆動信号ＣＯＭが入力され、吐出アクチュエータ６５が振動することにより当該ノズル６１からインクの吐出または吸引が行われるようになっている。
【００２４】
ところで、吐出アクチュエータ６５に入力される駆動信号ＣＯＭについて、   インク吐出率（全ノズル６１の数に対するインクを吐出させるノズル６１の割合）が変化すると、容量性負荷である吐出アクチュエータ６５の接続される数が変化し、これに伴いＣＯＭラインの容量値が変化することになる。このように容量値が変化すると、容量性負荷である吐出アクチュエータ６５はそれぞれ並列接続されているため、駆動信号ＣＯＭの波形が変化する。そして、上記容量値が大きい場合には、いわゆるローパスフィルタを構成し、駆動信号ＣＯＭの波形のうち高周波成分が除去される。このように、駆動信号ＣＯＭの波形が変化すると、インク吐出速度等にばらつきが生じ良好な画像が得られなくなるという問題が発生する。そこで、この問題に対応するため、本実施形態のプリンタ装置Ｐは、容量値調整部１３０を備え、この容量値調整部１３０を用いて回路の容量値を変化させることにより、駆動信号ＣＯＭの波形の乱れを無くして上記問題を解消することを可能にしている。
【００２５】
また、本実施形態のプリンタ装置Ｐにおいては、容量値調整部１３０を、駆動信号ＣＯＭが通るＣＯＭラインではなく、すなわち、キャリッジ４０とは別体に且つキャリッジ４０から離れた位置に設けることにより、キャリッジ４０を軽量化させる等の効果が得られる。容量値調整部１３０は、図６に示すように、選択回路１３３と、容量性ダミー負荷１３５（１）・・・（ｎ）と、スイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ）とを備えて構成される（ｎは２以上の自然数）。容量性ダミー負荷１３５（１）・・・（ｎ）及びスイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ）は、それぞれｎ個ずつ互いに直列に設けられている。これらの容量性ダミー負荷１３５（１）・・・（ｎ）は一方がグランド接続されるとともに、他方がスイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ）に直列に接続されている。
【００２６】
選択回路１３３は、容量値検出手段（不図示）を備え、入力されたノズル選択データに基づいて吐出アクチュエータ６５の容量値の合計を検出することが可能となっている。この容量値検出手段としては、例えば、ノズル選択データを反転して出力するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路を介して得られるノズル選択データの反転信号に基づいてインクを吐出させないノズル６１の数を数えるカウンタとを用いることができる。選択回路１３３は、入力されたノズル選択データにより選択されていないノズル６１の数を検出して、オン（またはオフ）にするスイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ）を選択し、回路の容量値を変化させる。このように回路の容量値を変化させて駆動信号ＣＯＭの波形を一定にすることができ、駆動信号ＣＯＭの波形の乱れにより良好な画像が得られなくなる問題を解消することができる。
【００２７】
以上のように作動する選択回路１３３としては、例えば、ＲＡＭ１０４等に予めプログラムを内蔵可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いることができ、ＦＰＧＡを用いた場合、ＲＡＭ１０４等に予めノズル選択データに対応するスイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ）の選択パターンを保存しておくことができるとともに、回路（構成）を任意に変更することも可能となる。更に、選択回路１３３によるノズル選択データに対応したスイッチング素子１３７（１）・・・（ｎ）の選択パターンは、容量性ダミー負荷１３５（ｎ）の数やプリンタヘッド６０の特性により異なるが、この点を考慮して、選択回路１３３による選択パターンを予めＲＡＭ１０４等に格納または適宜変更することもできる。
【００２８】
以上、本実施形態におけるプリンタ装置Ｐは、上記選択回路１３３及び容量性ダミー負荷１３５（１）・・・（ｎ）を備えた容量値調整部１３０が、キャリッジ４０と別体にＣＯＭラインに接続しない位置で且つ増幅回路１２２の手前に設けられているため、容量性ダミー負荷１３５（１）・・・（ｎ）の容量値を上記より更に減少させることも可能となり、例えデバイスの容量値等に誤差があったとしても、その誤差を小さくすることができる。
【００２９】
また、上記のように容量値調整部１３０がキャリッジ４０から離れた位置に設けられることにより、容量値調整部１３０を配設する基板を配置する場所の自由度が増えるとともに、プリンタヘッド６０及びその移動体であるキャリッジ４０を軽量化できるという効果が得られる。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、本発明を適用可能なインクジェットプリンタとして、Ｘ−Ｙ二軸のうち、一軸を印刷媒体の移動、他の一軸をプリンタヘッド６０の移動としたタイプのものを例示したが、本発明は他のタイプのインクジェットプリンタにも適用させることが可能である。例えば、印刷媒体をテーブル上に固定保持して該テーブルを移動させるテーブル移動タイプ、印刷媒体を保持したテーブルに対してＸ軸キャリッジ及びＹ軸キャリッジがそれぞれＸ方向及びＹ方向に移動するヘッド移動タイプ等のインクジェットプリンタについても同様に適用し、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｐ          プリンタ装置（インクジェットプリンタ）
６０        プリンタヘッド
６１        ノズル
６５        吐出アクチュエータ（吐出駆動源）
１０２      ＣＰＵ（ノズル選択部）
１２１      駆動波形発生回路（駆動波形信号出力部）
１２２      増幅回路（駆動波形信号出力部、波形信号増幅部）
１３３      選択回路（スイッチ切り替え部）
１３５      容量性ダミー負荷（蓄電部）
１３７      スイッチング素子（スイッチ）
【図１】
0005466971.tif 000002
【図２】
0005466971.tif 000003
【図３】
0005466971.tif 000004
【図４】
0005466971.tif 000005
【図５】
0005466971.tif 000006
【図６】
0005466971.tif 000007