(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成でノズル抜けを防止することができるラインヘッドプリンタを提供する。【解決手段】インクを溜める液室２１、インクを吐出するための圧力を液室に加える振動素子２２、及び液室からインクを吐出するノズル穴２３が形成されたノズル面を有する複数のノズルを、インクで印刷される用紙の搬送方向と直交する方向に配列したラインヘッドと、振動素子の駆動を制御する制御手段と、を備えたラインヘッドプリンタであって、ノズルは、振動素子の振動により振動する弾性体からなり、インクの吐出方向を揺動させるためノズル面を片持ち状態で支持する支持部２４を備えた。【選択図】図４
2015186854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを溜める液室、前記インクを吐出するための圧力を前記液室に加える振動素子、及び前記液室から前記インクを吐出するノズル穴が形成されたノズル面を有する複数のノズルを、前記インクで印刷される用紙の搬送方向と直交する方向に配列したラインヘッドと、
前記振動素子の駆動を制御する制御手段と、
を備えたラインヘッドプリンタであって、
前記ノズルは、前記インクの吐出方向を揺動させるため前記ノズル面を片持ち状態で支持する弾性体からなる支持部を備えたことを特徴とするラインヘッドプリンタ。
【請求項２】
前記液室に、前記液室から前記インクが吐出しない程度に振動させる微駆動用の振動素子を設け、
前記制御手段は、前記微駆動用の振動素子を振動させると共に、前記インクの吐出のタイミングを前記微駆動用の振動素子の微駆動に合わせるように制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のラインヘッドプリンタ。
【請求項３】
前記制御手段は、前記液室を前記微駆動用の振動素子により共振させることで前記インクの揺動幅を大きくすることを特徴とする請求項２記載のラインヘッドプリンタ。
【請求項４】
前記制御手段は、画像印刷モード時は前記液室を共振させ、文字印刷モード時は前記液室を共振させないように切り替えることが可能であることを特徴とする請求項３記載のラインヘッドプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインヘッドプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラインヘッドのインクジェットプリンタで印刷を行う場合、基本的に１パスで印刷を行う。そのため、印刷を複数の「スキャン/パス」で行うシリアルプリンタに比べ、以下の課題がある。
(1)ヘッドのノズル間隔の精度が悪く、等間隔になっていない場合、印刷物に搬送方向と平行な筋が形成される。
(2)ノズル詰まりが発生し、１ノズル分だけ印刷が行われないノズル抜けが生じた場合、そのノズル抜けが目立つ。
上述した課題(1)、(2)を解決するために、ノズルから吐出したインクを、左右方向、すなわち印刷物の搬送方向と直交する方向にずらす事により、ノズル抜けによる筋を目立たなくする技術が既に知られている。
【０００３】
しかし、今までのインクの制御を行うためには、従来のヘッドに、新たな機構を追加する必要があり、ヘッドの小型化、すなわち高密度化が難しく、また「ヘッドのコストアップ」にもなるという問題があった。
【０００４】
そこで、この種の問題を解決するため、種々の提案がなされた（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１には、画質向上の目的で、インク液滴荷電電界及び偏向電界によって吐出時にインク液滴を荷電し、飛翔するインク液滴の方向を偏向することによって画像を形成する技術が開示されている。
【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、上述した特許文献１に記載の発明は、ヘッドの小型化、すなわち高密度化が難しく、またヘッドのコストアップの問題は解消できていない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成でノズル抜けを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、インクを溜める液室、前記インクを吐出するための圧力を前記液室に加える振動素子、及び前記液室から前記インクを吐出するノズル穴が形成されたノズル面を有する複数のノズルを、前記インクで印刷される用紙の搬送方向と直交する方向に配列したラインヘッドと、前記振動素子の駆動を制御する制御手段と、を備えたラインヘッドプリンタであって、前記ノズルは、前記インクの吐出方向を揺動させるため前記ノズル面を片持ち状態で支持する弾性体からなる支持部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構成でノズル抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ラインヘッドを用いた一般的なラインインクジェットプリンタについての説明図である。
【図２】図１に示したラインインクジェットプリンタに用いられるラインヘッド11-2aについての説明図である。
【図３】（ａ）は、従来のシリアルインクジェットプリンタの描画方法の説明図であり、（ｂ）は、従来のラインインクジェットプリンタの描画方法の説明図である。
【図４】（ａ）は、一般的なノズルのインク吐出方向の説明図であり、（ｂ）は、本実施形態のノズルのインク吐出方向の説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図４（ｂ）に示したノズルの吐出方向の偏向についての説明図である。
【図６】（ａ）は、図５（ｂ）に示したノズルの変形例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の他の変形例である。
【図７】図７は、インク吐出タイミングについての説明図である。
【図８】一実施形態に係るラインインクジェットプリンタのブロック図である。
【図９】図８に示したラインインクジェットプリンタ10の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜概  要＞
本発明の実施の形態を説明する。本発明は、インクジェットのインク吐出に際して、以下の特徴を有する。
要するに、ノズルを支えている液室の一部に弾性を持たせることにより、インク吐出をするための振動素子の振動で、ノズルを支えている液室をノズルごと振動させる。これにより振動によりインクの吐出方向が変わる。この結果、簡単な構成でノズル抜けを防止することができる。
【００１１】
＜構  成＞
図１は、ラインヘッドを用いた一般的なラインプリンタについての説明図である。
カバーが外された状態を示す図１のラインヘッドプリンタ10において、破線は図には示されない複数のノズルを、印刷される用紙の搬送方向と直交する方向に沿って配列したラインヘッド11-2である。図１において、インクの吐出方向は真下である。
【００１２】
図２は、図１に示したラインヘッドプリンタに用いられるラインヘッド11-2aについての説明図である。
ラインヘッド11のうちの１つのラインヘッド11-2aは、インクの吐出方向が紙面に対して垂直方向になるようにラインヘッドプリンタ10に固定されている。多くの場合、ラインヘッド11-2aは、複数のヘッド11aを組み合わせて一体成型されている。ラインヘッド11-2a内でのノズルピッチP1と比較して、千鳥格子状に組み合わせた隣接するヘッド11aを跨いだ、ノズル11bのピッチP2は精度が悪くなりやすい。
【００１３】
＜動作＞
図３（ａ）は、従来のシリアルインクジェットプリンタの描画方法の説明図であり、図３（ｂ）は、従来のラインヘッドプリンタの描画方法の説明図である。
図３（ａ）に示す方式のシリアルインクジェットプリンタは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)のラインヘッド11-1が用紙12の搬送方向A1と直交する方向A2,A3に往復する。このため、同じ描画位置に対して、複数スキャン、複数パスで印刷する事が可能である。このことにより、ノズル11bのピッチP1、P2のずれや、ノズル抜けした場合でも、それを目立たなくする事が出来る。
【００１４】
これに対して、図３（ａ）に示す方式のラインヘッドプリンタは、搬送方向A4と直交する方向に配列されたラインヘッド11-2a〜11-2dを有するラインヘッド11-2に対し用紙12が搬送方向A4に搬送される。すなわち、基本的に１パス、１スキャンで印刷するため、ノズル11bのピッチのずれが、縦筋のように見えてしまう。
【００１５】
図４（ａ）は、一般的なノズルのインク吐出方向の説明図であり、図４（ｂ）は、本実施形態のノズルのインク吐出方向の説明図である。
図４（ａ）に示すノズル20-1は、インクを溜める液室21、インクを吐出するための圧力を加える振動素子22、及び圧力によりインクを矢印B1方向に吐出するノズル穴23を有する。
【００１６】
図４（ｂ）に示すノズル20-2は、液室21、振動素子22、ノズル穴23、及び振動素子22の振動により振動する弾性体からなり、インクの吐出方向を揺動させるためノズル穴23を片持ち状態で支持する支持部24を有する。支持部24は中心にノズル穴23が形成された半円平面形状を有する。ノズル穴23を片持ち状態で支持する支持部24は軟質樹脂もしくはゴム等の弾性のある部材で構成されている。すなわち、ノズル面は、ノズル穴23、半円平面形状の支持部24、及び、半円平面形状の壁部を有する。
液室21を囲む壁は、振動素子22の圧力に対して、変形しない材質からなる。液室21を囲む壁は、セラミック、硬質樹脂もしくは金属等の変形しない剛性を持った部材で形成されている。
【００１７】
図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ｂ）に示したノズルの吐出方向の偏向についての説明図である。
弾性のある支持部24は、インクを吐出する時に圧力を受けることにより、変形もしくは振動をする。ノズル穴23を支持している支持部24だけが、振動することにより、液面25が傾き、このタイミングで吐出を行うと、インクは鉛直下向きである真下方向から横に偏った矢印B2方向（図５（ａ））、もしくは矢印B3方向に吐出される事になる（図５（ｂ））。この仕組みにより、ノズル20-2から液室21内のインクを用紙の搬送方向に対して直交する方向に揺動しながら吐出する。
尚、弾性のある支持部24の振動と、インク吐出のタイミングについては、特に関連性が無いが、インク滴は、肉眼で見るに十分に小さく、ある程度の量にならないと感知出来ない。そのため、インクを完全に交互に吐出しなくても、ある程度の塊でみて偏り無く吐出方向を揺動させれば、効果を得ることが出来る。
【００１８】
図６（ａ）は、図５（ｂ）に示したノズルの変形例を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の他の変形例である。
ノズル20-3は、液室21内のインクが乾燥して硬化しないように、インクを吐出していない時であっても吐出している時であっても、インクを振動させる振動を発生させる機能を有する。微駆動用振動素子22bは、吐出用の振動素子22aに隣接して設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出用の振動素子22cと直交する壁に微駆動用の振動素子22dを設けても良い。
【００１９】
図７は、インク吐出タイミングについての説明図である。
同図においてL1はインク吐出波形を示し、L2は微駆動波形を示す。T1,T2,T3はインク吐出のタイミングを示す。
微駆動の振動により、インクを吐出していない時にも弾性のある支持部24を振動させる事が出来る。
基本的に、液体自体は弾性がほぼ無く、弾性のある支持部24の振動は、微駆動の振動と一致する。
そこで、インク吐出のための吐出波形L1の周期と、微駆動のための微駆動波形L2の周期とを、奇数倍ずらすことが考えられる。すなわち、図７のようにインク吐出のタイミングで、弾性のある支持部24の微駆動のタイミングが交互になるようになり、結果として、インク吐出の方向を、交互に左右に偏向させる事が出来る。
例えば、図６（ａ）に示したインク吐出用の振動素子22aに所定の発振周波数の低周波発振器の出力を印加することでインクを揺動しながら吐出する。この振動に加え、微駆動用の振動素子22bに所定の周波数とは異なる周波数の低周波発振器の出力を印加することでインクを微駆動させると共に、揺動させることができる。尚、低周波発振器の出力波形は正弦波に限定されるものではなく、矩形波、ノコギリ波、三角波、もしくは台形波でもよい。
【００２０】
「微駆動」という弱い力でもノズルを振動させ、インクの揺動幅を大きくすることが出来るという効果がある。尚、固有振動数もしくは共振周波数は、系が自由な状態で振動するときに現れる固有の振動形式での振動において、物質と形状とが決まると、一意的に決まる回数もしくは周波数である。
【００２１】
ここで、本実施形態に係るラインインクジェットプリンタについてさらに詳述する。
＜構  成＞
図８は、一実施形態に係るラインインクジェットプリンタのブロック図である。
ラインインクジェットプリンタ10は、ホストコンピュータ200に接続されて制御手段として機能する制御部101を有する。制御部101はインク吐出判別手段101a、微駆動判別手段101b、及び画像印刷／文字印刷判別手段101cを有する。
【００２２】
インク吐出判別手段101aは、第１〜４のヘッドカートリッジ111〜114の液室からインクが吐出しない程度に振動素子を微駆動させると共に、インクの吐出のタイミングを微駆動に合わせるように制御する機能を有する。
微駆動判別手段101bは、第１〜４のヘッドカートリッジ111〜114の液室を微駆動により共振させることでインクの振り幅を大きくする機能を有する。
画像印刷／文字印刷判別手段101cは、ホストコンピュータ200からの指示が画像印刷モード時は第１〜４のヘッドカートリッジ111〜114の振動素子を共振させ、文字印刷モード時は共振させないように切り替えることが可能である。
【００２３】
制御部101には図示しないプラテンを回転駆動させるためのラインフィードモータ110用のラインフィードモータ駆動回路105が接続されている。ラインヘッド11-2としての第１のヘッドカートリッジ11-2aは、例えばイエロー(Y)のインク吐出用の振動素子22aa,22abを有する。第２のヘッドカートリッジ11-2bは、マゼンタ(M)のインク吐出用の振動素子22ba,22bbを有する。第３のヘッドカートリッジ11-2cは、シアン(C)のインク吐出用の振動素子22ca,22cbを有する。第４のヘッドカートリッジ11-2dは、ブラック(Bk)のインク吐出用の振動素子22da,22dbを有する。第１〜４のヘッド駆動回路106a〜109a、及び第１〜第４の微駆動回路106a〜109dが制御部101に接続されている。第１のヘッド駆動回路106aは第１のヘッド11-2aの吐出用の振動素子22aを図には示さない低周波発振器を用いて駆動し、第１のヘッド微駆動回路106bは図には示さない他の低周波発振器を用いて微駆動用の振動素子22abを駆動する。同様に、第２のヘッド駆動回路107aは第２の駆動用の振動素子22baを駆動し、第２のヘッド微駆動回路107bは第２の微駆動用の振動素子22bbを駆動する。第３のヘッド駆動回路108aは第３の駆動用の振動素子22caを駆動し、第３のヘッド微駆動回路108bは第３の微駆動用の振動素子22cbを駆動する。第４のヘッド駆動回路109aは第４の駆動用の振動素子22daを駆動し、第４のヘッド微駆動回路109dは第４の微駆動用の振動素子22dbを駆動する。
尚、ヘッド微駆動回路106b,107b,108b,109bは個別に設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのヘッド微駆動回路で微駆動用の振動素子22ab,22bb,22cb,22dbを同時に駆動するように構成してもよい。
【００２４】
制御部101にはROM102、RAM103、及び操作部104が接続されている。ROMはRead Only Memoryの略である。RAMはRandom Access Memoryの略である。
第１〜４のヘッド駆動回路106〜109は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各インクの吐出に対応しており、第１〜４のヘッドカートリッジ111〜114の微駆動及び共振駆動が可能である。
【００２５】
ROM102は、ラインインクジェットプリンタ10の動作を制御するプログラムが格納されている。RAM103はホストコンピュータ200からの印刷データを一時的に格納する機能を有する。操作部104は、電源スイッチ、表示素子、テンキー、各種ファンクションキー、データキャンセルキー等を有する。
【００２６】
＜動  作＞
図９は、図８に示したラインインクジェットプリンタ10の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
動作の主体は制御部101である。
制御部101は、ホストコンピュータ200からの指示がインク吐出オンか否かを判別する(ステップS1)。インク吐出オンでない場合は待機し(ステップS1/N)、インク吐出オンの場合(ステップS1/Y)、制御部101は、ホストコンピュータ200からの指示が微駆動オンか否かを判別する(ステップS2)。
ホストコンピュータ200からの指示が微駆動オンでない場合(ステップS2/N)、インク吐出を行う。インク吐出により用紙12に印刷して終了する。この場合、ノズル穴から吐出されるインクは支持部24の振動により吐出方向と直交する方向に振られ、シャープな画像が得られる(ステップS6)。
ホストコンピュータ200からの指示が微駆動オンの場合(ステップS2/Y)、制御部101は、ホストコンピュータ200からの指示が画像印刷か文字印刷かを判別する(ステップS3)。
ホストコンピュータ200からの指示が文字印刷の場合、すなわち、文字、数字、符号、記号、もしくは表等を印刷する文字印刷モード時の場合(ステップS3/文字印刷)、インク吐出及び微駆動を行う。微駆動はインクが硬化しないようにするための振動であり、ノズル穴から吐出されるインクはステップS2/Nの場合と同様でありシャープな画像が得られる。印刷後終了する(ステップS5)。
ホストコンピュータ200からの指示が画像印刷の場合、すなわち、写真印刷や図面印刷の場合(ステップS3/画像印刷)、振動素子が共振することにより、ノズル穴から吐出するインクの振れ幅は最大となる。このインクの振れにより、画像の画質がソフトになる。インク吐出、微駆動、及び共振を行い画像の印刷が行われると終了する(ステップS4)。
【００２７】
＜作用効果＞
以上より、本実施形態によれば、ノズル穴を支持する液室の支持部に弾性を持たせることにより、インク吐出をするための発振素子の振動で、ノズル穴を支持する液室をノズル穴ごと振動させる。この振動によりインクの吐出方向が偏向されて揺動する。この結果、簡単な構成で、インクの吐出方向を制御することができ、ノズル抜けを防止することができる。
また、本実施形態によれば、インクの吐出方向を用紙の搬送方向に対して左右に揺動させることが出来るので、印刷品質が向上する。
また、本実施形態によれば、縦線等は、インクの吐出方向を左右に揺動させると細い線が表現できずにぼやけた印象になる。印刷物を拡大すると線は、階段状のギザギザ、すなわちジャギーを有する線になる。そのような印刷データに対しては、敢えて共振周波数をはずし、インクの吐出方向を揺動させないことにより、シャープな画像が得られるという効果がある。尚、写真画像のような印刷ではインクの吐出方向を共振により左右に揺動させることで画質がソフトになり、表や文字の印刷は、共振による揺動はさせずにインクを吐出させることで画質がシャープになる。
【００２８】
＜プログラム＞
以上で説明した本発明に係るラインインクジェットプリンタは、コンピュータで処理を実行させるプログラムによって実現されている。コンピュータとしては、例えばマイクロプロセッサが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。よって、一例として、プログラムにより本発明の機能を実現する場合の説明を以下で行う。
【００２９】
例えば、
ラインインクジェットプリンタのコンピュータが読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータに、
インク吐出判別手段が、外部からインク吐出指示が有るか否かを判別し、インク吐出指示が無い場合には待機し、インク吐出指示が有る場合には微駆動判別手段に判別させる手順、
微駆動判別手段が、外部から微駆動指示が有るか否かを判別し、微駆動指示が無い場合にはインク吐出をさせる手順、
画像印刷判別手段が、外部から画像印刷／文字印刷指示が有るか否かを判別し、画像印刷指示がある場合には、インク吐出、微駆動、及び共振を行い、文字印刷指示がある場合には、インク吐出及び微駆動を行う手順、
を実行させるためのプログラムが挙げられる。
【００３０】
このようなプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記憶されていてもよい。
【００３１】
＜記憶媒体＞
ここで、記憶媒体としては、例えばCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体、フラッシュメモリ、RAM、ROM、FeRAM等の半導体メモリやHDDが挙げられる。
【００３２】
CD-ROMは、Compact Disc Read Only Memoryの略である。フレキシブルディスクは、Flexible Disk：FDを意味する。CD-Rは、CD Recordableの略である。RAMは、Random-Access Memoryの略である。ROMは、Read-Only Memoryの略である。Fe-RAMは、Ferroelectric RAMの略で、強誘電体メモリを意味する。HDDは、Hard Disc Driveの略である。
【００３３】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    ラインヘッドプリンタ
１１、１１−１、１１−２、１１−２a    ラインヘッド
１１a    ヘッド
１１ｂ    ノズル
１２    用紙
２０−１、２０−２、２０−３    ノズル
２１    液室
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ    振動素子
２３    ノズル穴
２４    支持部
２５    液面
１０１    制御部
１０１ａ    インク吐出判別手段
１０１ｂ    微駆動判別手段
１０１ｃ    画像印刷／文字印刷判別手段
１０２    ＲＯＭ
１０３    ＲＡＭ
１０４    操作部
１０５    ラインフィードモータ駆動回路
１０６ａ    第１のヘッド駆動回路
１０６ｂ    第１のヘッド微駆動回路
１０７ａ    第２のヘッド駆動回路
１０７ｂ    第２のヘッド微駆動回路
１０８ａ    第３のヘッド駆動回路
１０８ｂ    第３のヘッド微駆動回路
１０８ａ    第４のヘッド駆動回路
１０８ｂ    第４のヘッド微駆動回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００４−３０６４１８号公報
【図１】
2015186854.tif 000003
【図２】
2015186854.tif 000004
【図３】
2015186854.tif 000005
【図４】
2015186854.tif 000006
【図５】
2015186854.tif 000007
【図６】
2015186854.tif 000008
【図７】
2015186854.tif 000009
【図８】
2015186854.tif 000010
【図９】
2015186854.tif 000011