(57)【要約】【課題】インク吐出周期の短縮側への変動による記録ヘッド駆動波形の時間幅不足の為のインク吐出不良が発生しないインクジェット記録装置を提供することを特徴とする。【解決手段】記録ヘッド１を被記録材に対して相対的に移動させながら記録を行うインクジェット記録装置において、インク吐出周期より長い周期の前記記録ヘッド１の相対移動周期を計測可能な記録ヘッド速度検出手段と、周期が異なる複数のインク吐出周期信号を同時に生成する吐出周期発生用タイマー２８，２９，３０と、前記複数のインク吐出周期信号のひとつを、前記記録ヘッド速度の相対移動周期とインク吐出周期の相対関係に応じて選択する選択回路３１とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドを被記録材に対して相対的に移動させながら記録を行うインクジェット記録装置において、
インク吐出周期より長い周期の前記記録ヘッドの相対移動周期を計測可能な記録ヘッド速度検出手段と、
周期が異なる複数のインク吐出周期信号を同時に生成する手段と、
前記複数のインク吐出周期信号のひとつを、前記記録ヘッド速度の相対移動周期とインク吐出周期の相対関係に応じて選択する選択手段とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記記録ヘッド速度検出手段を用いて、前記記録ヘッドの相対的移動速度の所定速度からの変動を一定範囲内に保つ速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記記録ヘッド速度検出手段は、前記記録ヘッドの移動方向と平行に配置されたリニアエンコーダーであることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前記リニアエンコーダーの出力信号と前記インク吐出周期信号から、記録ヘッドトリガー信号と吐出トリガー信号を取り出し、前記記録ヘッドトリガー信号と前記吐出トリガー信号が一致したときは標準のインク吐出周期信号を選択し、前記記録ヘッドトリガー信号が前記吐出トリガー信号より早い場合には、標準より短い周期のインク吐出周期信号を選択し、前記記録ヘッドトリガー信号が前記吐出トリガー信号より遅い場合には、標準より長い周期のインク吐出周期信号を選択することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記記録ヘッドは、圧電素子に電圧波形を印加し、前記圧電素子の歪み力により、インク液滴をノズル孔より吐出させることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドを被記録材に対して相対的に移動させながら記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、記録ヘッドを被記録材に対して相対的に移動させながら記録を行うインクジェット記録装置では、直前のエンコーダー出力に同期して出力するトリガー信号と直前のエンコーダー出力に同期した補間トリガー信号に同期してインクの吐出を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２９６６２１号公報（第２頁、第４図及び第６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インク吐出周期の高速化により、インク吐出周期に対する記録ヘッド駆動波形の時間幅の余裕が少なくなり、特にインク吐出周期の短縮側への変動によるインク吐出不良が発生しやすくなっているという問題がある。
【０００５】
図９，図１０に基づいて解決しようとする課題について説明する。図９は従来の技術における吐出トリガー信号と着弾位置のずれの関係を示す概念図、図１０は従来の技術における吐出トリガー信号と記録ヘッド駆動波形の関係を示すイメージ図である。なお、図９の符号３９はインク着弾位置、図１０の符号４１は記録ヘッド駆動波形を示す。
【０００６】
吐出トリガー信号３８は、リニアエンコーダー出力４０の立ち上がりに同期して生成される。ここでは、リニアエンコーダー出力４０の１回当たりに３回補間して、４回の吐出トリガー信号３８が生成される。吐出トリガー信号３８は、リニアエンコーダー出力４０の立ち上がりに同期する為、４回毎に１回、リニアエンコーダー出力４０の立ち上がり直前の補間吐出トリガー信号と前記リニアエンコーダー出力４０の立ち上がり直後の吐出トリガー信号との間に補間回数分のずれが蓄積することによって、集中的な吐出タイミングのずれが発生する。従って、図１０に示すように、例えば吐出周期５０μＳ、記録ヘッド駆動波形の時間幅３５μＳ、キャリッジの走査速度の変動範囲が５％である場合では、キャリッジの走査速度が５％速くなって時間が５％短くなると４回毎に１回集中的な吐出タイミングのずれが発生する為、駆動時間不足から印字不良となる。
【０００７】
本発明では、リニアエンコーダー出力直前の補間吐出トリガー信号と前記リニアエンコーダー出力直後の吐出トリガー信号との間の集中的な吐出タイミングのずれを解消するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、複数のインク吐出周期を同時に生成する手段を持ち、記録ヘッド走査速度とインク吐出周期の相対関係から前記複数のインク吐出周期のひとつを選択して吐出トリガー信号を生成し、インクを吐出させる手段を有する。
【０００９】
この発明によれば、リニアエンコーダー出力直前の補間吐出トリガー信号と前記リニアエンコーダー出力直後の吐出トリガー信号との間の集中的な吐出タイミングのずれを解消するインクジェット記録装置が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、記録ヘッドを被記録材に対して相対的に移動させながら記録を行うインクジェット記録装置において、インク吐出周期より長い周期の記録ヘッドの相対移動周期を計測可能な記録ヘッド速度検出手段と、周期が異なる複数のインク吐出周期信号を同時に生成する手段と、複数のインク吐出周期信号のひとつを、記録ヘッド速度の相対移動周期とインク吐出周期の相対関係に応じて選択する選択手段とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置としたものであり、記録ヘッドの相対移動周期が長くなったときは、周期が長いインク吐出周期信号を選択し、記録ヘッドの相対移動周期が短くなったときは、周期が短いインク吐出周期信号を選択することによってインク吐出周期を記録ヘッドの相対移動周期に近づけ、記録ヘッドによるインク吐出の駆動時間不足を防止するという作用を有する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、記録ヘッド速度検出手段を用いて、記録ヘッドの相対的移動速度の所定速度からの変動を一定範囲内に保つ速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置としたものであり、インク吐出周期を調整しながら、記録ヘッドの速度を調整して、インク吐出の駆動時間不足を防止するという作用を有する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、記録ヘッド速度検出手段は、記録ヘッドの移動方向と平行に配置されたリニアエンコーダーであることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置としたものであり、キャリジベルトのたわみの影響を受けることなく正確に記録ヘッドの位置および速度を検出して、インク吐出周期を調整できるという作用を有する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、選択手段は、リニアエンコーダーの出力信号とインク吐出周期信号から、記録ヘッドトリガー信号と吐出トリガー信号を取り出し、記録ヘッドトリガー信号と吐出トリガー信号が一致したときは標準のインク吐出周期信号を選択し、記録ヘッドトリガー信号が吐出トリガー信号より早い場合には、標準より短い周期のインク吐出周期信号を選択し、記録ヘッドトリガー信号が吐出トリガー信号より遅い場合には、標準より長い周期のインク吐出周期信号を選択することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置としたものであり、記録ヘッドトリガー信号と吐出トリガー信号の時間のどちらが早いか判断するだけで、迅速に速度の制御を行うことができるという作用を有する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、記録ヘッドは、圧電素子に電圧波形を印加し、圧電素子の歪み力により、インク液滴をノズル孔より吐出させることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置としたものであり、短い吐出周期でありながら、複雑で時間幅の長いヘッド駆動波形を使用可能にするという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明のインクジェット記録装置の斜視図、図２はリニアエンコーダーの構成図、図３はキャリッジ走査速度とインク吐出範囲の概念図、図４はインク着弾のイメージ図である。
【００１７】
図１に示すように記録ヘッド１を搭載したキャリッジ２は、キャリッジベルト７に係合している。キャリッジベルト７は、プーリー６，１７に係合しプーリー６を介してキャリッジモーター５によって駆動される。従って、ガイド軸８とガイドレール９によって摺動可能に支持されたキャリッジ２は、キャリッジモーター５の回転によって主走査方向に往復運動する。そして、キャリッジ２に搭載された記録ヘッド１が被記録材である記録紙１６上を主走査方向に走査することになる。
【００１８】
図２に示すようにリニアエンコーダー（記録ヘッド速度検出手段）は、リニアスケール３とリニアエンコーダーセンサー４から構成されている。図２に示す光透過型リニアエンコーダーの場合、リニアスケール３は、光を透過する部分と遮断する部分から構成され、リニアスケール３に沿ったリニアエンコーダーセンサー４の移動に従って、光を透過する部分では「ハイ」光を遮断する部分では「ロー」であるリニアエンコーダー出力１８を得る。
【００１９】
リニアエンコーダー出力１８の「ハイ」，「ロー」のデューティが５０％にならず、リニアスケール３の加工精度等の問題から立上り（立下り）同士の間隔の検知精度は高いが、立上りと立下りとの間隔の検知精度は低いので、本実施の形態では、リニアエンコーダー出力１８の立上りを用いている。図１に示すように、リニアスケール３は、ガイド軸８に沿って主走査方向に配置され、リニアエンコーダーセンサー４はキャリッジ２に取り付けられている。従って、キャリッジモーター５によって駆動された記録ヘッド１を搭載したキャリッジ２が主走査方向へ移動するのに従って、リニアエンコーダー出力１８が得られる。図１に示すように、副走査においては、キャリッジ２の前方から、搬送モーター１０で駆動された搬送ローラー１１に、拍車１２で圧接されることによって、被記録材である記録紙１６がキャリッジ２の方向に搬送される。一方、キャリッジ２の後方では、被記録材である記録紙１６が、排出モーター１５で駆動された排出ローラー１３に拍車１４で圧接されることによって、キャリッジ２の方向から排出される。
【００２０】
図４に示すように、被記録材である記録紙１６の表面である記録紙表面２６と対面した記録ヘッド１のノズル面２２に配列されたノズル孔２３より吐出されたインク液滴２４が、記録紙表面２６のインク着弾位置２５に着弾することによって、記録データが、被記録材である記録紙１６にインクによる画像として記録される。
【００２１】
記録ヘッド１の主走査方向への移動により、ノズル孔２３からのインク吐出位置２１とインク着弾位置２５には、主走査方向である記録ヘッド１の移動方向にずれが生じる。このずれ量は、ノズル面２２と記録紙表面２６の間隔１ｍｍを飛翔速度１０ｍ／ｓのインク液滴２４が飛翔する間に、キャリッジの走査速度１．５ｍ／ｓを保持しながらインク液滴２４がキャリッジ走査方向に移動する距離に相当するので、０．１５ｍｍ程度の一定量である。
【００２２】
しかしながら、キャリッジの走査速度が変化している加減速期間に記録するには、キャリッジの走査速度とインク吐出速度の相対関係による補正が必要な場合があるが、本実施の形態では、図３に示すように、キャリッジの走査速度が定速である期間をインク吐出領域１９としているので、インク吐出位置とインク着弾位置との相対位置は一定であり、補正は必須ではない。また同様に、キャリッジの走査の往路と復路の双方向で記録する双方向印字の場合には、往路と復路において、記録ヘッド１の移動方向が異なるので、インク吐出位置に対するインク着弾位置のずれる方向が、走査方向に対して逆となり、補正が必要となるが、本実施の形態では、往路だけの片方向印字なので補正は必須ではない。ただし、キャリッジの走査速度が定速である期間における往路と復路の相対的なずれ量は一定なので、インク吐出位置を一定のずれ量分だけシフトすれば、容易に対応できる。
【００２３】
本実施の形態では、ノズル面２２と記録紙表面２６の間隔１ｍｍを飛翔速度１０ｍ／ｓのインク液滴２４が飛翔する間に、キャリッジの走査速度１．５ｍ／ｓを保持しながらインク液滴２４がキャリッジ走査方向に移動する距離に相当するので、往路のずれ量は０．１５ｍｍの一定量であり、復路のずれ量も走査方向に対して逆側に０．１５ｍｍの一定量であるので、インク吐出位置を一定量の０．３ｍｍシフトすれば対応できる。インク吐出領域１９であるキャリッジの走査速度が定速である期間内でもキャリッジの走査速度は完全に一定ではないが、速度変動範囲２０に収まるよう制御される。
【００２４】
図５は本実施の形態における制御回路を示すブロック図、図６は本実施の形態における吐出トリガー信号と着弾位置のずれの関係を示す概念図、図７は本実施の形態における吐出トリガー信号と記録ヘッド駆動波形の関係を示すイメージ図、図８は本実施の形態における制御回路の選択回路での周期選択方法を示すイメージ図である。図５，図６，図７，図８に基づいて本実施の形態の構成を説明する。
【００２５】
図５に示すように、中央処理装置２７（以下ＣＰＵ２７）が、インクジェット記録装置全体の動作を制御する。記録データおよび記録装置の動作を制御するコマンドは、ユニバーサルシリアルバス，パラレルインターフェイスあるいはシリアルインターフェイスなどの公知のインターフェイスから構成される記録データ受信回路を介してパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータからＣＰＵ２７に転送される。受信した記録データ及び制御コマンドに基づいてＣＰＵ２７は、記録ヘッド１を制御して、被記録材である記録紙１６表面に記録データをインクによる画像として記録する。ＣＰＵ２７が処理する制御プログラムはプログラムＲＯＭに格納されている。受信した記録データのバッファエリアないしＣＰＵ２７のワークエリアとしてＲＡＭが用意されている。また、キャリッジモーター５として用いられるＤＣモーターは、供給される電流に比例するトルクを発生し、回転する。即ち、キャリッジモーター５は、キャリッジモ−タードライバーから電圧を印加すれば回転をはじめるが、その回転によって生じるキャリッジ２の移動にしたがって発生するリニアエンコーダー出力１８をＣＰＵ２７にフィードバックして、ＣＰＵ２７がインクジェット記録装置制御回路を制御して、キャリッジモ−タードライバーを通してモーターに供給する電圧もしくは電流を制御することによって、キャリッジ２の走査速度を制御し、図３に示すようにインク吐出領域１９である定速期間内のキャリッジの走査速度を、速度変動範囲２０に収まるように制御する。
【００２６】
図９に示す従来の技術と同じく図６に示すように、本実施の形態でもリニアエンコーダー出力１８の立ち上がり１回当たり３回補間して４回の吐出トリガー信号が生成される。
【００２７】
図５に示すように本実施の形態では、３個のインク吐出周期信号を同時に生成する手段である吐出周期発生用タイマー２８，２９，３０から、選択回路３１に（選択手段）よって、ひとつの出力を選択し、吐出トリガー信号３２が生成される。
【００２８】
図８に示すように、吐出トリガー信号３２に同期して吐出周期３５，３６，３７を初期化する。このように、前期吐出周期３５，３６，３７は、リニアエンコーダー出力１８にではなく吐出トリガー信号３２に同期している。リニアエンコーダー出力１８の立ち上がりは次の吐出トリガー信号として吐出周期３５，３６，３７のどれを選択するか判定するタイミングを与えている。
【００２９】
本実施の形態では、リニアエンコーダー出力１８の立ち上がりと吐出トリガー信号３２の立ち上がりが一致した場合には吐出周期３６、リニアエンコーダー出力１８の立ち上がりより吐出トリガー信号３２の立ち上がりが早い場合には吐出周期３７、リニアエンコーダー出力１８の立ち上がりより吐出トリガー信号３２の立ち上がりが遅い場合には吐出周期３５が選択される。記録ヘッド駆動回路３３は、吐出トリガー信号３２に同期して記録ヘッド駆動波形３４を記録ヘッド１に印加する。
【００３０】
例えば、標準の吐出周期５０μＳ，記録ヘッド駆動波形の時間幅３５μＳ，キャリッジの走査速度の変動範囲が５％である場合に、吐出周期［＋１］の周期を＋５％の４５μＳ，吐出周期［０］の周期を±０％の５０μＳ，吐出周期［−１］の周期を−５％の５５μＳとすると、図７に示すようにキャリッジの走査速度が５％速く時間が５％短くなると毎吐出タイミングが５％短い４５μＳとなる。この場合、最短の吐出タイミングは４５μＳであるので記録ヘッド駆動波形の時間幅３５μＳであっても駆動時間不足は無く図１０に示す従来の技術とは異なり印字不良とはならない。
【００３１】
本発明は、特に圧電素子を利用した記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置のような、複雑な電圧波形を記録ヘッド駆動波形とする為に記録ヘッド駆動波形の時間幅が長くなるインクジェット記録装置に於いて、優れた効果をもたらす。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、記録ヘッドを被記録材に対して相対的に移動させながら記録を行うインクジェット記録装置において、複数のインク吐出周期を同時に生成する手段を持ち、複数のインク吐出周期のひとつを選択して吐出トリガー信号を生成し、これをトリガーとした記録ヘッド駆動波形を記録ヘッドに印加してインクを吐出させることによって、インク吐出周期を複数のインク吐出周期の範囲内に保ち、記録ヘッドの移動速度の変動範囲の圧縮やリニアエンコーダーの分解能の向上を用いることなく、インク吐出周期の変動範囲を縮小し、駆動時間不足による印字不良をなくす効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の斜視図
【図２】リニアエンコーダーの構成図
【図３】キャリッジ走査速度とインク吐出範囲の概念図
【図４】インク着弾のイメージ図
【図５】本実施の形態における制御回路を示すブロック図
【図６】本実施の形態における吐出トリガー信号と着弾位置のずれの関係を示す概念図
【図７】本実施の形態における吐出トリガー信号と記録ヘッド駆動波形の関係を示すイメージ図
【図８】本実施の形態における制御回路の選択回路での周期選択方法を示すイメージ図
【図９】従来の技術における吐出トリガー信号と着弾位置のずれの関係を示す概念図
【図１０】従来の技術における吐出トリガー信号と記録ヘッド駆動波形の関係を示すイメージ図
【符号の説明】
１  記録ヘッド
２  キャリッジ
３  リニアスケール
４  リニアエンコーダーセンサー
５  キャリッジモーター
６  プーリー
７  キャリッジベルト
８  ガイド軸
９  ガイドレール
１０  搬送モーター
１１  搬送ローラー
１２  拍車
１３  排出ローラー
１４  拍車
１５  排出モーター
１６  記録紙
１７  プーリー
１８  リニアエンコーダー出力
１９  インク吐出領域
２０  速度変動範囲
２１  インク吐出位置
２２  ノズル面
２３  ノズル孔
２４  インク液滴
２５  インク着弾位置
２６  記録紙表面
２７  中央処理装置（ＣＰＵ）
２８  吐出周期発生用タイマー［＋１］
２９  吐出周期発生用タイマー［０］
３０  吐出周期発生用タイマー［−１］
３１  選択回路
３２  吐出トリガー信号
３３  記録ヘッド駆動回路
３４  記録ヘッド駆動波形
３５  吐出周期［＋１］
３６  吐出周期［０］
３７  吐出周期［−１］
３８  吐出トリガー信号
３９  インク着弾位置
４０  リニアエンコーダー出力
４１  記録ヘッド駆動波形
【図１】
2004160779.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004160779.tif 000009
【図８】
2004160779.tif 000010
【図９】
2004160779.tif 000011
【図１０】
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