(57)【要約】【課題】  衝撃、振動によるノズル開口への気泡の混入およびインクの飛び出しを防止することができる、車載用プリンタの制御方法、および車載用プリンタを提供する。【解決手段】  記録ヘッド内の圧力発生素子の圧力変動により、ノズル開口からインクを吐出させて記録を行うインクジェット式の車載用プリンタであって、プリンタに加わる衝撃または振動を検知する衝撃検出手段と、前記衝撃または振動の方向を検出する方向検出手段と、前記衝撃または振動の大きさが、所定の閾値以上であるかどうかを検出するレベル検出手段と、前記衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記圧力発生素子に、衝撃または振動によりインクに加わる力を打ち消す方向に圧力を発生させる圧力発生素子制御手段とを備える。【選択図】  図１
2005103818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッド内の圧力発生素子の圧力変動により、ノズル開口からインクを吐出させて記録を行うインクジェット式の車載用プリンタの制御方法であって、
プリンタに作用する衝撃または振動の大きさ検出する手順と、
プリンタに作用する衝撃または振動の方向を検出する手順と、
前記衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記衝撃または振動によりインクに加わる力を打ち消す方向に、前記圧力発生素子を駆動する手順と
を含むことを特徴とする車載用プリンタの制御方法。
【請求項２】
前記閾値を、記録ヘッドのノズル開口部におけるインク液面のメニスカスを保持し得る限界値とすること
を特徴とする請求項１に記載の車載用プリンタの制御方法。
【請求項３】
記録ヘッド内の圧力発生素子の圧力変動により、ノズル開口からインクを吐出させて記録を行うインクジェット式の車載用プリンタであって、
プリンタに加わる衝撃または振動を検知する衝撃検出手段と、
前記衝撃または振動の方向を検出する方向検出手段と、
前記衝撃または振動の大きさが、所定の閾値以上であるかどうかを検出するレベル検出手段と、
前記衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記圧力発生素子に、衝撃または振動によりインクに加わる力を打ち消す方向に圧力を発生させる圧力発生素子制御手段と
を備えることを特徴とする車載用プリンタ。
【請求項４】
前記閾値を、記録ヘッドのノズル開口部におけるインク液面のメニスカスを保持し得る限界値とすること
を特徴とする請求項３に記載の車載用プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッド内の圧力発生素子の圧力変動により、ノズル開口からインクを吐出させて画像等を記録するインクジェット式の車載用プリンタの制御方法、および車載用プリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式の記録装置では、記録ヘッドを主走査方向に、記録紙を副走査方向にそれぞれ移動させ、これらの移動に連動して記録ヘッドのノズル開口からインクを吐出させることにより、記録紙上に画像や文字を記録する。このインクの吐出は、ノズルに対応させて設けた圧力発生素子（例えば、ピエゾ素子などの圧電振動子）を作動させ、ノズルと連通した圧力室に圧力変動を生じさせることで行われる。
【０００３】
また、従来のインクジェットプリンタの記録ヘッドでは、画質を向上させるために大きさの異なる複数種類のドットによる階調表現が行われている。このため、インクを吐出させる同一波形形状の吐出パルス信号を複数含んだ一連の駆動信号から吐出パルス信号を選択して圧力発生素子に供給し、圧力発生素子に供給する吐出パルス信号の数に応じてドットの大きさを変えるようにしている（これについては、「発明を実施するための最良の形態」の項で詳細に説明する）。
【０００４】
ところで、このような、従来のインクジェットプリンタを車載用プリンタとして、自動車等の移動体で使用した場合には、道路の凹凸による衝撃、振動がプリンタの記録ヘッドに加わり、印字結果に悪影響を及ぼすことがある。
【０００５】
このような問題に対処するために、液体吐出ヘッドを構成する素子基板に、ヘッドの外部からの振動を圧力振動として検出する圧力センサを設け、記録装置の外部からの衝撃や振動による揺れなどを圧力センサにより検知した場合は、即座に記録動作を停止し、その後、ヘッド内に派生させたトリガー信号により、記録を停止させた次の画像位置から記録を再度開始させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、このようなインクジェットプリンタにおいても、衝撃によりノズル開口からインクが飛び出して印刷用紙を汚したり、ノズル開口部のメニスカス（ノズル開口にて露出したインクの自由表面：図５参照）が破壊されインク内に気泡が混入しインクの吐出不良が発生することがある。
【０００７】
また、インク袋の上部の剛性を低くして衝撃を受けた場合の変形量を大きくすることによりインクを押し出し、ノズル開口への気泡の混入を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、この方法では、インクヘッド及びインク収納容器の構造を特殊なものに変更することが必要になる。
【特許文献１】特開２００２−１６６５５２号公報
【特許文献２】特開平９−９９５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、インクヘッド及びインク収納容器を特別な構造に変更することなく、衝撃、振動によるノズル開口への気泡の混入およびインクの飛び出しを防止することができる、車載用プリンタの制御方法、および車載用プリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車載用プリンタの制御方法は、記録ヘッド内の圧力発生素子の圧力変動により、ノズル開口からインクを吐出させて記録を行うインクジェット式の車載用プリンタの制御方法であって、プリンタに作用する衝撃または振動の大きさ検出する手順と、プリンタに作用する衝撃または振動の方向を検出する手順と、前記衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記衝撃または振動によりインクに加わる力を打ち消す方向に、前記圧力発生素子を駆動する手順とを含むことを特徴とする。
このような手順であれば、インクジェット式の車載用プリンタに加わる衝撃または振動の大きさ、方向を検出して、インクにかかる力と逆方向の圧力を発生するように圧力発生素子を制御する。
これにより、衝撃や振動がプリンタに加わった場合でも、記録ヘッドのノズル開口からのインクの飛び出し、およびノズル開口への気泡の混入を防止でき、衝撃や振動による印字不良の発生を防止することができる。
【００１０】
また、本発明の車載用プリンタの制御方法は、前記閾値を、記録ヘッドのノズル開口部におけるインク液面のメニスカスを保持し得る限界値とすることを特徴とする。
このような手順であれば、ノズル開口部に形成されたインク液によるメニスカスが、衝撃または振動により破壊されないようにする。
これにより、ノズル開口への気泡の混入による印字不良を防止することができる。
【００１１】
また、本発明の車載用プリンタは、記録ヘッド内の圧力発生素子の圧力変動により、ノズル開口からインクを吐出させて記録を行うインクジェット式の車載用プリンタであって、プリンタに加わる衝撃または振動を検知する衝撃検出手段と、前記衝撃または振動の方向を検出する方向検出手段と、前記衝撃または振動の大きさが、所定の閾値以上であるかどうかを検出するレベル検出手段と、前記衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記圧力発生素子に、衝撃または振動によりインクに加わる力を打ち消す方向に圧力を発生させる圧力発生素子制御手段とを備えることを特徴とする。
このような構成であれば、衝撃センサなどの衝撃検出手段により、プリンタ（または記録ヘッド）に加わる衝撃または振動を検知し、方向検出手段により、衝撃または振動の方向を検出する。また、レベル検出手段により、衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上であるかどうかを検出する。そして、衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上の場合は、圧力制御手段により、圧力発生素子に、衝撃または振動によりインクに加わる力を打ち消す方向に圧力を発生させる。
これにより、衝撃や振動がプリンタに加わった場合でも、記録ヘッドのノズル開口からのインクの飛び出し、およびノズル開口への気泡の混入を防止でき、衝撃や振動による印字不良の発生を防止することができる。
【００１２】
また、本発明の車載用プリンタは、前記閾値を、記録ヘッドのノズル開口部におけるインク液面のメニスカスを保持し得る限界値とすることを特徴とする。
このような構成であれば、ノズル開口部に形成されたインク液によるメニスカスが、衝撃または振動により破壊されないようにする。
これにより、ノズル開口への気泡の混入による印字不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
最初に、本発明が適用されるインクジェット式の記録ヘッドの例について簡単に説明しておく（なお、詳細については、「特開２００２−２１１０１０号公報」を参照）。
【００１５】
図２は、インクジェット式記録ヘッドの例を示す図であり、例示した記録ヘッド１５は、ケース２０の先端面に流路ユニット２１を接合している。そして、ケース２０の内部に収納した振動子ユニット２２によって流路ユニット２１内の圧力室２３に圧力変動を生じさせて、ノズル開口１６からインクを吐出する構成である。
【００１６】
ケース２０は、振動子ユニット２２を収容する収容室２４が内部に形成された箱状体であり、例えば樹脂材によって成型される。
【００１７】
流路ユニット２１は、流路形成基板２５の一方の面にノズルプレート２６を、流路形成基板２５の他方の面に振動板２７を接合した構成とされる。流路形成基板２５は、シリコンウエハー等から形成されており、これをエッチング加工することにより所定パターンに区画されていて、各ノズル開口１６と連通する複数の圧力室２３、共通インク室２８、共通インク室２８から各圧力室２３へ繋がる複数のインク供給路２９等をなす隔壁が適宜に形成されている。なお、共通インク室２８には、インク供給管３０と接続される接続口が設けられ、インクカートリッジ（図示せず）に貯留されたインクがこの接続口を通じて共通インク室２８に供給される。
【００１８】
ノズルプレート２６には、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口１６・・・が列状に開設されており、これらのノズル開口１６・・・によってノズル列が構成されている。そして、このノズル列は、紙送り方向、つまり、副走査方向に形成されている。
振動板２７は、ステンレス板等の支持板３１にＰＰＳ膜等の弾性体膜３２を積層した二重構造を採り、各圧力室２３に対応する部分は支持板３１が環状にエッチング加工されて、環内に島部３３が形成されている。
【００１９】
振動子ユニット２２は、圧力発生素子の一種である圧電振動子３４と固定板３５とから構成されている。圧電振動子３４は、圧電体と電極層とを交互に積層した一枚の圧電振動子板に、流路ユニット２１の各圧力室２３・・・に対応した所定ピッチでスリット部を形成することにより櫛歯状に形成される。また、固定板３５は、この櫛歯状振動子の基端部分に固着される。この振動子ユニット２２は、圧電振動子３４の先端が開口から臨む姿勢でケース２０の収容室２４内に挿入され、固定板３５を収容室２４の内壁へ固着させることによりケース２０に取り付けられる。この取付状態において、圧電振動子３４の各先端は、振動板２７の対応する島部３３に固着される。
【００２０】
各圧電振動子３４は、対向する電極間に電位差を与えることにより、積層方向と直交する素子長手方向に伸縮し、圧力室２３を区画する弾性体膜３２を変位させる。即ち、この記録ヘッド１５では、充電により圧電振動子３４が素子長手方向に縮小するので、この縮小に伴って弾性体膜３２が変位して圧力室２３が膨張する。また、放電により圧電振動子３４が素子長手方向に伸長するので、この伸長に伴って弾性体膜３２がノズルプレート２６側へ押され、島部３３周辺の弾性体膜３２が変形して圧力室２３が収縮する。そして、このような圧力室２３の容積変化に伴って圧力室２３内に充填されたインクに圧力変動が生じるので、圧力室２３の容積変化を制御することにより、ノズル開口１６からインクを吐出させることができる。
【００２１】
以上説明したように、インクジェットプリンタの記録ヘッド１５においては、圧電振動子（圧力発生素子）３４を動作させ、圧力室２３に圧力変動を生じさせ、ノズル開口からインクを吐出させることにより、紙上に文字や画像を印刷する。
【００２２】
また、インクジェットプリンタにおいては、画質向上の目的で大きさの異なるドットを印刷する方法が採られている。その場合、一記録周期内で複数回インクを吐出することで、ドットの大きさを変化させている。例えば、「小ドット」を印刷する場合には１回の吐出、「中ドット」の場合には２回、「大ドット」の場合には３回の吐出を行う。この場合、インクの吐出を行わない非記録を含め４階調の記録が可能となる。
【００２３】
図３は、記録ヘッド内の圧力発生素子を駆動するパルス波形（インク吐出用駆動信号）の例を示す図であり、図３に示すパルスＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４は常に発生されており、階調値によってパルスを選択し、圧力発生素子を駆動することにより目的のドットを形成する。
【００２４】
例えば、「小ドット（階調値２）」を形成する場合には第３パルス（ＰＳ３）のみを選択する。「中ドット（階調値３）」の場合には、第２パルス（ＰＳ２）と第４パルス（ＰＳ４）を選択する。「大ドット（階調値４）」の場合には、第１パルス（ＰＳ１）、第３パルス（ＰＳ３）、第４パルス（ＰＳ４）を選択する。各パルスの間隔は、大、中、小のどのドットを形成する場合でも等間隔で圧力発生素子を駆動するように設定されている。なお、「非記録（階調値１）」の場合は、いずれのパルスも選択されない。
【００２５】
また、図４に、大、中、小の各ドットを形成する場合の、圧力発生素子に印加されるパルス波形（インク吐出用駆動信号）の例を示す。
【００２６】
次に、図２に示した記録ヘッドの構成、および図３に示したパルスによる圧力発生素子の駆動方法を用いたインクジェットプリンタに、本発明を適用した例について説明する。
【００２７】
図１は、本発明による車載用プリンタの回路構成例を示すブロック図であり、本発明に直接関係する部分についてのみ示したものである。
【００２８】
図１において、符号１は、インク吐出用駆動信号（圧力発生素子駆動信号）と定電圧信号とを切り替える信号切り替えスイッチ（半導体スイッチなど）、２は正負の定電圧の信号を切り替える正負定電圧切り替えスイッチ（半導体スイッチなど）、３は正電圧の定電圧信号源、４は負電圧の定電圧信号源、５はプリンタ（または記録ヘッド）に印加される衝撃または振動を検出する衝撃センサ（衝撃検出手段）６は衝撃または振動の方向を検出する方向検出器（方向検出手段）、７は衝撃または振動の大きさが所定の閾値以上であるかどうかを判定するレベル検出器（レベル検出手段）、８は階調値（ドットの大きさ）に応じてピエゾ素子（圧力発生素子）に印加されるパルス信号（図３および図４参照）を選択するデコーダ、９は各ノズルごとに設けられたピエゾ素子（圧力発生素子）にパルス信号を印加するときに閉じられる各スイッチ（半導体スイッチなど）、１０は各ノズルごとに設けられた各ピエゾ素子（圧力発生素子）を示している。
【００２９】
通常の使用状態では、信号切り替えスイッチ１は、図１に示す状態にあり、図３に示すインク吐出用駆動信号（圧力発生素子駆動信号）ａを選択している。そして、デコーダ８では、外部の印字制御装置（図示せず）から入力される階調値のデータと印字タイミング信号に応じて、各スイッチ９の開閉を制御し、各ピエゾ素子１０に印加されるパルス信号（図３に示すパルス信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４）を選択する。これにより、各ノズルごとに、大、中、小のドットが選択されて印字される。
【００３０】
次に、プリンタに衝撃または振動が加わった場合の動作について説明する。プリンタに衝撃または振動が加わると、衝撃センサ５により衝撃または振動が検出される。レベル検出器７では、衝撃センサ５で検出された衝撃または振動の大きさが所定の閾値、例えば、記録ヘッドのノズル開口部におけるインク液面のメニスカス（図５参照）を保持し得る限界値を超えるかどうかを判断し、限界値を超える場合は印刷を停止し、信号切り替えスイッチ１を切り替え、定電圧信号ｂを選択させる。また、デコーダ８では、全てのスイッチ９を閉じるデコード値（１１１１）を出力し、定電圧信号ｂが全てのピエゾ素子１０に印加されるように制御する。
【００３１】
また、同時に、方向検出器６では衝撃または振動の方向を検出し、正負定電圧切り替えスイッチ２を制御して、正電圧の定電圧信号ｃまたは負電圧の定電圧信号ｄを選択する。この場合、インクが飛び出す方向に衝撃が加わる場合には、インクをヘッド内へ戻す方向にピエゾ素子１０が変形するような電圧値（例えば、負電圧の定電圧信号ｄ）を選択し、逆にインクがヘッド内に戻されて気泡が混入する方向に衝撃が加わる場合には、インクを押し出す方向にピエゾ素子１０が変形する電圧値（例えば、正電圧の定電圧信号ｃ）を選択する。
【００３２】
その後、衝撃または振動が治まると、信号切り替えスイッチ１が再びインク吐出用駆動信号（圧力発生素子駆動信号）ａを選択するように切り替えられ、印刷を停止した位置から、再度印刷が開始される。
【００３３】
このように、本発明においては、衝撃または振動の大きさと方向を検出して、ピエゾ素子１０に正電圧もしくは負電圧を印加することにより、ノズル開口からのインクの飛び出し、およびノズル開口への気泡の混入を防止でき、衝撃や振動による印字不良の発生を防止することができる。
【００３４】
また、レベル検出器７における判定基準となる閾値を、「ノズル開口に形成されたインク液によるメニスカスが衝撃または振動により破壊されない限界値」を基に設定することにより、メニスカスが保護され、ノズル開口への気泡の混入を防止することができる。なお、図５はメニスカスの例を示す図であり、ノズル開口１６に、インク液によるメニスカスＭが形成された例を示している。
【００３５】
また、図１に示した例では、衝撃または振動が所定の閾値を超えた場合に、ピエゾ素子１０に印加する電圧を、固定電圧（定電圧）とした例を示している、勿論、衝撃または振動の大きさに応じて可変電圧とすることもできる。  
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の車載用プリンタは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明では、インクジェットプリンタにおいて、プリンタに加わる衝撃または振動の大きさと方向を検出して、圧力発生素子（例えば、ピエゾ素子などの圧電振動子）に正電圧もしくは負電圧を印加することにより、ノズル開口からのインクの飛び出し及びノズル開口への気泡の混入による印字不良を防止する効果がある。
【００３８】
従って、本発明は、車載用プリンタの制御方法、および車載用プリンタなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による車載用プリンタの回路構成例を示すブロック図。
【図２】インクジェットプリンタの記録ヘッドの例を示す図。
【図３】記録ヘッド内の圧力発生素子を駆動するパルス波形の例を示す図。
【図４】各ドットを形成する場合のパルス波形の例を示す図。
【図５】メニスカスの例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１  信号切り替えスイッチ、 ２  正負定電圧切り替えスイッチ
３  正電圧の定電圧信号源、４  負電圧の定電圧信号源
５  衝撃センサ、 ６  方向検出器、７  レベル検出器
８  デコーダ、 ９  スイッチ、 １０  ピエゾ素子
【図１】
2005103818.tif 000003
【図２】
2005103818.tif 000004
【図３】
2005103818.tif 000005
【図４】
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【図５】
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