(57)【要約】【課題】  クロストークノイズによるプリントヘッド側でのプリントデータの誤検出防止、プリントヘッドの温度制御の誤制御防止、及びプリントヘッド故障を防止する。【解決手段】  同一ノズルが複数回駆動されていないかを判定し、同一ノズルが駆動されると判断された場合にプリントヘッドにノズル駆動信号を転送しないようにする。これらの処理を行う回路をプリントヘッド近傍の基板に備える。【選択図】  図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有したプリントヘッドを用いて記録媒体に記録をおこなう画像形成装置であって、
前記複数のノズルに対して駆動信号を発生するノズル駆動信号発生手段と、
プリントデータをプリントヘッドに転送するためのプリントデータ転送手段と、
プリントデータをプリントヘッドに転送するためのクロック信号を生成するクロック生成手段と、
プリントヘッドに転送するプリントデータを確定するためのプリントデータ確定手段と、
プリントヘッドに転送されてきたプリントデータに対してノズル駆動順序を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段による抽出により同一ノズルが複数回駆動されていないかを判定するノズル駆動順序判定手段と、
ノズル駆動順序判定手段により同一ノズルが駆動されると判断された場合にプリントヘッドにノズル駆動信号を転送しないようにする可否決定手段とを備え、
ノズル駆動順序抽出手段と、ノズル駆動順序判定手段と、前記可否決定手段をプリントヘッド近傍の基板に有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置とその制御方法に関し、特にインクジェット方式において印字をおこなうプリントヘッドを備えた画像形成装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのようにプリントヘッド１を記録媒体２に対して左右に移動させながら印字をおこなう機器は、通常、主制御基板３とプリントヘッド１間がフレキシブルケーブル４によって接続されており、主制御基板３からプリントヘッド１に対して制御信号を送ることにより印字制御がなされている。インクジェットプリンタにおいてはプリントヘッド１上の多数のノズルを制御するために、多数の制御信号をフレキシブルケーブル４を介して伝送しており、上記構成において主制御基板３からプリントヘッド１に制御信号を伝送する際、特に主制御基板３とプリントヘッド１間を繋ぐフレキシブルケーブル４が長くなるにつれて、フレキシブルケーブル４を通る制御信号には、クロストークノイズ、波形歪が発生しやすくなり、その大きさによっては、プリントヘッド１に正しく制御信号が伝送されず、プリントヘッド１の誤動作、プリントヘッド１の故障を生じてしまう可能性がある（図１）。従来の発明には、特許文献１のように、上記の問題を解決する目的にて、プリントヘッド１に備えられた複数のノズルを駆動するためのノズル駆動信号（ヒートパルス信号）５について、プリントヘッド１を制御するための制御信号を、プリントヘッド１に転送するためのクロック信号６の立上り及び立下りのタイミングとノズル駆動信号（ヒートパルス）５の立上り及び立下りタイミングとが重ならないようにクロック信号６の立上り及び立下り信号を調整しプリントヘッド制御信号を転送することで、クロック信号６の立上り及び立下りのタイミングで発生する可能性のあるクロストークノイズを防ぎ、プリントヘッド１を制御するための制御信号をプリントヘッド１内での誤サンプルを防止する手段を備えたものがある。
【特許文献１】特開２０００−０２５２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１によって開示されている方法は、プリントヘッド１に備えられた複数のノズルを駆動するためのヒートパルス信号５について、プリントヘッド１を制御するための制御信号を、プリントヘッド１に転送するためのクロック信号６の立上り及び立下りのタイミングとヒートパルス５の立上り及び立下りタイミングとが重ならないようにクロック信号６の立上り及び立下り信号を調整しプリントヘッド制御信号を転送することで、クロック信号６の立上り及び立下りのタイミングで発生する可能性のあるクロック信号６でのクロストークノイズを防ぎ、プリントヘッド１を制御するための制御信号をプリントヘッド１内での誤サンプルを防止することでプリントヘッド１の誤動作を防いでいる（図２）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法は、クロック６の立上り及び立下りのタイミングとヒートパルス５の立上り及び立下りのタイミングが重ならないようにすることによりクロック６の立上り及び立下り時のクロストークノイズを防止し、プリントヘッド１でのデータの誤サンプルを防止する方法であり、フレキシブルケーブル４を介してヒートパルス信号５を主制御基板３からプリントヘッド１に転送しているが故に生じる問題である。ヒートパルス５の生成をプリントヘッド１の傍で行なえば特許文献１で生じているような問題は生じない。また、ヒートパルス信号５は図３が示すようにノズルからインクを吐出しない程度にヒートパルス７をパルス上に駆動することでプリントヘッド１を昇温する手段として用いられることもあり、図３のようなノズル駆動信号（短パルス）７に対して特許文献１に開示されている方法でクロック信号６の立上り立下りタイミングとヒートパルス５の立上り立下りタイミングと重ならないようクロック６を生成することは、クロック転送速度が速い場合、プリントヘッド１の入力タイミング規定においても仕様を満たせない可能性があり、また、プリントヘッド１上の温度をフレキシブルケーブル４を介して主制御基板３上で検出しているため、クロストークノイズが原因でプリントヘッド温度を誤検出した場合に正しいヒートパルス信号５をプリントヘッド１に転送しない可能性もある。また、ヘッド温度の誤検出によって適正な長さのヒートパルス５がプリントヘッド１に転送されないと、プリントヘッド１の寿命を短くする恐れもあり場合によっては故障する恐れもある。
【０００５】
そこで、本発明は、多数の信号を、フレキシブルケーブルを介してプリントヘッドに伝送する際に生じるクロストークノイズ及び波形歪を軽減し、プリントヘッドの誤動作及び故障を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、複数のノズルを有したプリントヘッドを用いて記録媒体に記録をおこなう画像形成装置であって、前記複数のノズルに対して駆動信号を発生するノズル駆動信号発生手段と、プリントデータをプリントヘッドに転送するためのプリントデータ転送手段と、プリントデータをプリントヘッドに転送するためのクロック信号を生成するクロック生成手段と、プリントヘッドに転送するプリントデータを確定するためのプリントデータ確定手段と、プリントヘッドに転送されてきたプリントデータに対してノズル駆動順序を抽出する抽出手段と、前記抽出手段による抽出により同一ノズルが複数回駆動されていないかを判定するノズル駆動順序判定手段と、ノズル駆動順序判定手段により同一ノズルが駆動されると判断された場合にプリントヘッドにノズル駆動信号を転送しないようにする可否決定手段とを備え、ノズル駆動順序抽出手段と、ノズル駆動順序判定手段と、前記可否決定手段をプリントヘッド近傍の基板に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上の構成により、主制御基板３−プリントヘッド１間のフレキシブルケーブル４上を伝送する信号線数を削減できるためクロストークノイズを軽減出来、更に、プリントヘッド１上でプリントヘッド１の温度調節制御をおこなうため、フレキシブルケーブル４を介してプリントヘッドの温度を主制御基板上で検出してヘッド温度制御をおこなう場合にクロストークノイズによって発生していた温度の誤検出を防ぐことが出来、また、クロストークノイズ又は波形歪が原因で生じるプリントヘッド１のプリントデータ誤サンプルによる印字画像化け、及び誤サンプルによるプリントヘッド故障を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【０００９】
図４及び図５に示すように、インクジェット画像形成装置は、イメージスキャナ、パソコン、ＣＡＤ装置等から成る外部装置１０、主制御基板３、プリントヘッド１から構成されている。プリントヘッド１は複数のノズルを備えている。このような構成のインクジェット画像形成装置の動作概要は次のとおりである。
【００１０】
インクジェット画像形成装置において、主制御基板３は、ＣＰＵ１１、ヘッド制御部１２、ＣＰＵ１１の実行するプログラムや印字パターンを格納するＲＯＭ１３、画像データを一時蓄える画像メモリ１４、各種センサ１５からの入力を検出するＩ／Ｏポート１６、プリントヘッド１を主走査線方向に駆動するためのキャリッジ制御部１７、記録媒体２を搬送するための搬送制御部１８から構成されている。ＣＰＵ１１は、画像データを転送してくる外部装置１０とのインターフェイスを司ると共に、メモリやＩ／Ｏ等を含め主制御基板全体の制御をおこなっており、外部装置１０から画像データが転送されてくると、ＣＰＵ１１からの命令によりヘッド制御部１２にて各種画像処理をおこないプリントヘッド１へ画像データを転送、キャリッジ制御部１７はエンコーダセンサ１９を用い、リニアスケール２０から読取った主走査線位置情報を利用することで、キャリッジモータ２１を駆動し、記録媒体２の主走査線上の所定の位置にプリントヘッド１を持っていきプリントヘッド１よりインクを吐出する。又、搬送制御部１８においては、副走査用エンコーダセンサ２２を用い、給紙用軸に取り付けられた搬送用リニアスケール２３から読取った副走査線位置情報を利用することで、搬送用モータ２４を駆動し、記録媒体２を副走査線上（搬送方向）の所定の位置に移動することで、記録媒体２上の所定の位置にプリントヘッド１からインクを吐出し所望の画像を形成する。
【００１１】
また、これまでのインクジェット画像形成装置は、図６のように主制御基板３より、プリントデータ確定信号（ＬＴ）２５、プリントデータ転送クロック（ＣＬＫ）６、プリントデータ（ＤＡＴＡ）９、ノズル駆動信号（ヒートパルス）５をキャリッジ基板２６を介してプリントヘッド１に転送しており、インク色数、ノズル数の増大と共にクロストークノイズによるプリントデータ９の誤転送、プリントヘッド１からの温度の誤検出、それに伴うヘッド故障が問題となっていた。
【００１２】
下記より本発明第１の実施の形態について説明する。図７は本発明第１の実施の形態を示した図である。プリントデータの生成は主制御基板３上のヘッド制御部１２において行なわれ、図８のタイミングでインク毎にプリントデータ９をプリントヘッド近傍のキャリッジ基板２６上のノズル駆動制御部２７に転送する。図８におけるＤＡＴＡ信号９の内、データ０からデータ１５はプリントヘッド１（図９）上のどのデータノズル群を駆動するかを決める信号であり、ＢＬＫ０から５はデータノズル群内のどのノズルを駆動するかを決める信号である。例えば、図９のデータ０駆動ノズル群のブロック４０のノズルを駆動する場合、データ０−１５にてデータ０駆動ノズル群を選択し、ＢＬＫ０−５にてブロック４０を駆動するように指定し、更にヒートパルス信号５をアサートすることでデータ０駆動ノズル群のブロック４０のノズルを駆動することができる。また、本実施の形態のプリントヘッドは、全ノズルの同時吐出をおこなうことは出来ないようになっており、一度に駆動できるノズル数は最大１６ノズルとなる。これは、本実施の形態のプリントヘッドが、データ０−１５にて全ての駆動ノズル群を駆動するように設定しても、ＢＬＫ０−５にて駆動ノズル群内の４０ブロックあるノズルのうち１ノズル分しか指定できないためである。同時に駆動するノズルが多くなると駆動するための電流値が大きくなってしまい、電流量が大きくなればなるほどそれだけの容量の電源が必要となり現実的ではないため、通常は本実施の形態のようにノズルの同時駆動数を制限してプリントヘッドは使われる。本実施の形態で全ノズルを駆動する場合、図９に記載のプリントヘッド駆動タイミング２８のように４０回データを転送することで全ノズルを駆動し、記録媒体２へ全ノズルを使用した印字をおこなうことができる。また、この４０回のデータ転送を繰り返しおこないながら、ヘッドを記録媒体２に対して走査方向（記録媒体２の搬送方向と異なる方向）にスキャンすることで記録媒体への印字が可能となる。
【００１３】
また、図７のように主制御基板３よりプリントヘッド１へ転送されるプリントデータ信号９は図１のようにクロストークノイズによって波形乱れが発生し、更に、主制御基板３側のプリントデータ出力ポートのインピーダンスとプリントヘッド側の入力インピーダンスの不整合によるプリントデータ信号９の反射による波形歪、主制御基板３−フレキシブルケーブル４−キャリッジ基板２６−プリントヘッド１間の容量成分によってプリントデータ信号９及びクロック信号６の立上り立下りがなまってしまうことで、プリントヘッド側でプリントデータ信号９を誤サンプルしてしまう可能性がある。プリントデータ信号９を誤サンプルしてしまうと、図８の駆動ノズル群の選択及び、駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックの選択を誤ってしまい、印字画像が乱れてしまい諸望の画像を記録媒体２に印字できなくなってしまう。また、プリントヘッド内のノズルは短時間の間に連続して使用すると、サーマルヘッドのようにヒータを加熱することでインクを飛ばすようなプリントヘッド１の場合、ノズルからインクを飛ばすためのヒータ抵抗が断線してしまいヘッド故障がおこる可能性がある。これは、プリントデータ信号９の誤サンプルによって駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックを連続して駆動してしまうとプリントヘッド１で連続して駆動してしまったノズルブロックが故障してしまう可能性があるということである。本発明第１の実施形態はこのヘッド故障を防止することを目的とする。
【００１４】
図７のノズル駆動順序抽出手段２９は、インク０用印字データであるＤＡＴＡ０、インク１用印字データであるＤＡＴＡ１、インク２用印字データであるＤＡＴＡ２、インク３用印字データであるＤＡＴＡ３、インク４用印字データであるＤＡＴＡ４、インク５用印字データであるＤＡＴＡ５に対して、駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックを決定するＢＬＫ０−５のデータを抽出し、抽出した結果をノズル駆動順抽出手段２９内のメモリに随時保存する。ノズル駆動順序抽出手段２９内のメモリに保存されたＢＬＫ０−５のデータは、ノズル駆動順序判定手段３０によって随時読み出される。ノズル駆動ブロックを抽出し（Ｓ１０１）、前回駆動したブロックと今回駆動するブロックとを比較する（Ｓ１０２）。同一の駆動ノズルブロックが連続して駆動されていないかを判定する（Ｓ１０３）。同一の駆動ブロックが連続して駆動されていない場合は、ヒートパルス生成可否決定手段３１によりヒートパルス（ＨＥ）５が生成され、プリントヘッド１に対してヒートパルス信号（ＨＥ）５を出力する（Ｓ１０４）。ノズル駆動制御部２７は、ヒートパルス信号（ＨＥ）５を出力するタイミングに合わせて、クロック、ラッチ、データ出力回路３２よりプリントデータ確定信号（ＬＴ）２５、ＣＬＫ信号６、プリントデータ信号９をプリントヘッド１に出力することでプリントヘッド内のノズルを駆動する。ノズル駆動順序判定手段３０により同一ノズルが連続して駆動されたと判断された場合は、ヒートパルス生成可否決定手段３１によりヒートパルス（ＨＥ）５を出力しないようにする（Ｓ１０５）。これによりプリントヘッド内のノズル駆動をしないようにしヘッド故障を防止する（図１０）。
【００１５】
次に本発明第２の実施の形態について説明する。図１１は第２の実施の形態を示した図である。図１１のノズル駆動順序抽出手段２９は、インク０用印字データであるＤＡＴＡ０、インク１用印字データであるＤＡＴＡ１、インク２用印字データであるＤＡＴＡ２、インク３用印字データであるＤＡＴＡ３、インク４用印字データであるＤＡＴＡ４、インク５用印字データであるＤＡＴＡ５に対して、図１２の駆動ノズル群内の駆動ノズルブロックを決定するＢＬＫ０−５のデータを抽出し、抽出した結果をノズル駆動順序抽出手段２９内のメモリに随時保存する。また、ノズル駆動順序記憶手段３３には、ノズル駆動順序書込み手段３４を介してヘッド制御部１２より予めノズルを駆動する順序をノズル駆動順序記憶手段３３に書込んでおく（図１２）。ノズル駆動順序判定手段３０は、ノズル駆動順序抽出手段２９内のメモリより随時ＢＬＫ０−５の値を読み出し、ノズル駆動順序記憶手段に３３書き込まれた順番でノズルが駆動されているかを比較（Ｓ１３２）と判定を行う（Ｓ１３３）。ノズル駆動順序記憶手段３３に書き込まれた順番でノズルが駆動されている場合は、ヒートパルス生成可否決定手段３１によりヒートパルス（ＨＥ）が生成され、プリントヘッド１に対してヒートパルス信号（ＨＥ）を出力する（Ｓ１３４）。ノズル駆動制御部２７は、ヒートパルス信号（ＨＥ）を出力するタイミングに合わせて、クロック、ラッチ、データ出力回路３２よりＬＴ信号、ＣＬＫ信号、ＤＡＴＡ信号をプリントヘッド１に出力することでプリントヘッド１内のノズルを駆動する。ノズル駆動順序判定手段３０によりノズル駆動順序記憶手段３３に書き込まれた順番でノズルが駆動されていないと判断された場合は、ヒートパルス生成可否決定手段３１によりヒートパルス（ＨＥ）を出力しないようにすることでプリントヘッド１内のノズル駆動をしない（Ｓ１３５）以上が図１３に示したフローである。
【００１６】
次に本発明第３の実施の形態について説明する。図１４は本発明第３の実施の形態を示した図である。本実施の形態では、プリントヘッド１の温度制御をおこなうための短パルス生成部３５をキャリッジ基板２６側に生成している。短パルス生成部３５では、図１５のようなインクを吐出しない程度のノズル駆動（短パルス）信号３６をプリントヘッド１に出力する。図１５のようにインクを吐出しない程度のノズル駆動（短パルス）信号３６を与えることで、プリントヘッド１のノズルよりインクを吐出することなくノズル内のヒータ抵抗を加熱することでプリントヘッド１を加熱できることが一般的に知られている。また、プリントヘッド１の温度は、プリントヘッド１内の温度センサ３７よりプリントヘッド１の温度をキャリッジ基板２６上で取得し、取得した温度を基に、プリントヘッド温度制御部３８に記憶されている目標プリントヘッド温度にプリントヘッド１が温調されるようにノズル駆動制御部２７のプリントヘッド温度制御部３８によりプリントヘッド１の温度を制御することでプリントヘッド１の温度を印字する上で最適な温度に制御する。従来の方法は、ヒートパルス生成部３９、短パルス生成部３５、プリントヘッド温度制御部３８を主制御基板３上に持っており、ヒートパルス又は、短パルスを主制御基板３からフレキシブルケーブル４を介してプリントヘッド１に送っていたため、図１に示すようなクロストークノイズが発生し、このクロストークノイズが原因でプリントヘッドへ転送されたプリントデータをプリントヘッド１が誤サンプルし、それによりプリント画像の画像化け、及び誤サンプルによるプリントヘッド故障等が発生する場合があった。本実施の形態のようにヒートパルス（ＨＥ）をプリントヘッド１を加熱する目的で短パルス上に出力した場合に特にクロストークノイズが顕著となり、それによるプリントデータの誤サンプルが発生しやすい。本実施の形態でもクロストークノイズは発生するが、ヒートパルス信号（ＨＥ）の生成をキャリッジ基板２６側に持っていくことにより主制御基板３−キャリッジ基板２６間にヒートパルス信号（ＨＥ）を伝送する必要がなくなるため、ヒートパルスの立上り及び立下りが原因のクロストークノイズをなくすことができる。これにより、特許文献１における課題であったヒートパルスの立上り及び立下りとクロック信号６の立上り及び立下りが重なるとクロック信号６の立上り及び立下りにクロストークノイズが発生し、それによってプリントヘッド１がプリントデータ９を誤サンプルする問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の背景及びクロストークノイズについて説明した図。
【図２】特許文献１に開示されている方法を示した図。
【図３】特許文献１に開示されている方法に対する課題を示した図。
【図４】本発明におけるインクジェット画像形成装置の構成図。
【図５】本発明におけるインクジェット画像形成装置のブロック図。
【図６】これまでのインクジェット画像形成装置の構成を示した図。
【図７】本発明第１の実施の形態を示した図。
【図８】プリントヘッドへのデータ転送タイミングを示した図。
【図９】プリントヘッドのしくみ及び駆動方法を示した図。
【図１０】本発明第１の実施の形態におけるヒートパルス駆動可否決定方法を示した図。
【図１１】本発明第２の実施の形態を示した図。
【図１２】本発明第２の実施の形態におけるノズルの駆動順序の書込み方法を示した図。
【図１３】本発明第２の実施の形態におけるヒートパルス駆動可否決定方法を示した図。
【図１４】本発明第３の実施の形態を示した図。
【図１５】本発明題３の実施の形態におけるプリントヘッドを加熱するためのヒートパルスの形状を示した図。
【符号の説明】
【００１８】
１  プリントヘッド
２  記録媒体
３  主制御基板
４  フレキシブルケーブル
５  ノズル駆動信号（ヒートパルス）
６  クロック信号
７  ノズル駆動信号（短パルス）
９  プリントデータ
１０  外部装置
１１  ＣＰＵ
１２  ヘッド制御部
１３  ＲＯＭ
１４  画像メモリ
１５  各種センサ
１６  Ｉ／Ｏポート
１７  キャリッジ制御部
１８  搬送制御部
１９  リニアスケール
２０  エンコーダセンサ
２１  キャリッジモータ
２２  副走査用エンコーダセンサ
２３  副走査用リニアスケール
２４  搬送用モータ
２５  プリントデータ確定信号
２６  キャリッジ基板
２７  ノズル駆動制御部
２８  プリントヘッド駆動タイミング
２９  ノズル駆動順序抽出手段
３０  ノズル駆動順序判定手段
３１  ヒートパルス生成可否決定手段
３２  ラッチ、クロック、データ出力手段
３３  ノズル駆動順序記憶手段
３４  ノズル駆動順序書込み手段
３５  短パルス生成手段
３６  ヒートパルス（短パルス）
３７  温度センサ
３８  プリントヘッド温度制御部
３９  ヒートパルス生成手段
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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