JP2010143204A - Inkjet recording device and method for driving inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録装置及びその制御方法に関し、特に、熱エネルギー変換体から発生される熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの駆動方法に関する。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus and a control method therefor, and more particularly, to a method for driving an ink jet recording head that ejects ink using thermal energy generated from a thermal energy converter.
複数の記録素子を備えている各記録ヘッドを複数並列固定し、記録媒体を走査し記録する方式のインクジェット記録装置が市販されている。この種の構成を有するインクジェット記録装置は、記録ヘッドを走査して記録するいわゆるシリアルスキャン方式よりも、記録速度が速いことが特徴である。 An ink jet recording apparatus is commercially available in which a plurality of recording heads each having a plurality of recording elements are fixed in parallel and a recording medium is scanned and recorded. An ink jet recording apparatus having this type of configuration is characterized in that the recording speed is faster than a so-called serial scan method in which recording is performed by scanning a recording head.
この種のインクジェット記録装置において、良好な画像を得るために、記録される画像等における濃度むらや、白スジの発生を極力抑える目的で、記録ヘッドのインク吐出不良を検出することが種々行なわれている（たとえば、特許文献１参照）。 In this type of ink jet recording apparatus, in order to obtain a good image, various detections of ink ejection defects of the recording head are performed for the purpose of minimizing density unevenness and white streaks in the recorded image. (For example, refer to Patent Document 1).
不吐検出も様々な方法があるが、その１つとして、ノズル近傍の温度変化を捉えて検出する方法が提案されている。この方法では、正常吐出における温度と不吐出における温度との差異を判定することによって、不吐出を検出することができる。つまり、インク詰まり等によるインク滴の不吐出を検出するためには、正常吐出時のノズル近傍の温度を予め測定し、ノズル近傍の温度を定期的に測定し、温度が変化した場合に、不吐出であると判断することができる。
このように、吐出ノズルの近傍に、ノズル毎に１対１で温度センサを配置することによって、インク滴の不吐出を検出することができる。 In this way, by disposing a temperature sensor in the vicinity of the ejection nozzle on a one-to-one basis for each nozzle, it is possible to detect non-ejection of ink droplets.
図６は、４ノズルで構成されている従来のインクジェット記録装置ＰＲ２におけるインクジェット記録ヘッドにおいて、温度センサ信号の外部出力回路と選択回路とを示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an external output circuit of a temperature sensor signal and a selection circuit in the ink jet recording head in the conventional ink jet recording apparatus PR2 configured with four nozzles.
温度センサ１０１〜１０４は、抵抗体またはダイオードで構成されている温度検出素子である。定電流回路１０５から、温度センサ１０１〜１０４のいずれか１つの素子に電流が流れるように、アナログスイッチ１０６とアナログスイッチ１０７とに、２ｂｉｔの選択信号１０９を入力する。
The
ここで、アナログスイッチ１０６において、回路１が選択され、また、アナログスイッチ１０７において、回路Ａが選択されると、温度センサ１０１に定電流が供給される。温度センサ１０１の両端の電圧は、温度変化に比例した電圧値をとるので、この電圧を、オペアンプ１０８で増幅処理した後に、図示しない制御回路へ入力され、温度データとして処理される。２ｂｉｔの選択信号１０９の値を、順次変化させることによって、温度センサ１０１〜１０４の電圧値を順次読み取ることができる。
Here, when the
図示しない吐出制御回路がヒートしてから、吐出が行なわれるまでの間、温度データが読み取られるか、または、ヒート直後のインク滴がノズルから飛び出した直後に、温度データが読み取られることが一般的である。 The temperature data is generally read from the time when the discharge control circuit (not shown) is heated until the discharge is performed, or the temperature data is read immediately after the ink droplet immediately after the heating is ejected from the nozzle. It is.
この例では、ノズルが数個の場合であるので、全ての温度センサの出力を順次選択する回路を構成しても、たいした量にはならない。 In this example, since there are several nozzles, even if a circuit that sequentially selects the outputs of all the temperature sensors is configured, the amount is not so large.
しかし、近年の多ノズル化では、全数の回路を構成するためには、多数の回路素子、特にアナログスイッチが必要になり、多数の回路素子、特にアナログスイッチを設置することが困難である。したがって、ノズルの数が多いと、どのノズルが不吐出であるかを検出することができないという問題がある。 However, with the recent increase in the number of nozzles, a large number of circuit elements, particularly analog switches, are required to configure the total number of circuits, and it is difficult to install a large number of circuit elements, particularly analog switches. Therefore, when the number of nozzles is large, there is a problem that it is not possible to detect which nozzle is not ejecting.
本発明は、ノズルが多くても、どのノズルが不吐出であるかを確認することができるインクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の駆動方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus and a method for driving the ink jet recording apparatus that can confirm which nozzles are not ejecting even if there are many nozzles.
本発明は、熱エネルギー変換体を具備し、上記熱エネルギー変換体が発生した熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドと、吐出パルスを印加するタイミングを制御するタイミング制御手段と、上記記録ヘッドの内部に形成されている複数のインク吐出ノズルのそれぞれについて、各ノズル近傍の温度を個別に検出する互いに独立している複数の温度検出手段と、上記複数の温度検出手段が検出した複数の温度検出値の加算値を出力する出力手段とを有するインクジェット記録装置である。 The present invention includes a thermal energy converter, an inkjet recording head that ejects ink using the thermal energy generated by the thermal energy converter, a timing control unit that controls the timing of applying ejection pulses, and the above For each of the plurality of ink ejection nozzles formed inside the recording head, a plurality of independent temperature detecting means for individually detecting the temperature in the vicinity of each nozzle, and a plurality of detected by the plurality of temperature detecting means And an output means for outputting an added value of the detected temperature values.
本発明によれば、ノズルの不吐出検出を行う場合に、温度センサを直列接続した値を、インク吐出パルスに同期して読み取るので、ノズルが多くても、どのノズルが不吐出であるかを確認することができるという効果を奏する。 According to the present invention, when nozzle non-ejection detection is performed, the value obtained by connecting the temperature sensors in series is read in synchronization with the ink ejection pulse, so it is possible to determine which nozzle is non-ejection even if there are many nozzles. There is an effect that it can be confirmed.
また、本発明によれば、回路を構成するアナログスイッチの数を低減することができるという効果を奏する。 Moreover, according to this invention, there exists an effect that the number of the analog switches which comprise a circuit can be reduced.
発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。 The best mode for carrying out the invention is the following embodiment.
なお、以下に説明する実施例では、インクジェット記録方式を用いた記録装置としてプリンタを例に挙げて説明する。 In the embodiments described below, a printer is taken as an example of a recording apparatus using an ink jet recording method.
本明細書において、「記録」は、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が感覚で知覚し得る顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する動作である。また、「記録」は、媒体を加工する場合も含む概念である。なお、記録を、プリントと記載する場合もある。 In this specification, “recording” is not only for forming significant information such as characters and figures, but also for whether it is a manifestation that can be perceived by humans, regardless of significance or insignificance. In other words, this is an operation for forming an image, a pattern, a pattern or the like on a wide recording medium. “Recording” is a concept that includes the case of processing a medium. Note that the recording may be described as a print.
また、「記録媒体」は、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスティック、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものである。 The “recording medium” is not limited to paper used in general recording apparatuses, but widely can accept ink such as cloth, plastic, metal plate, glass, ceramics, wood, and leather.
さらに、「インク」は、上記「記録」の定義と同様に、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、またはインクの処理に供され得る液体である。なお、上記インクの処理は、たとえば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化である。また、インクを、液体と表現する場合もある。 Furthermore, “ink” is to be broadly interpreted in the same manner as the definition of “recording”, and is applied to a recording medium to form an image, a pattern, a pattern, or the like, Or it is a liquid that can be subjected to ink processing. The ink treatment is, for example, solidification or insolubilization of the colorant in the ink applied to the recording medium. Ink may also be expressed as liquid.
図１は、本発明の実施例１であるインクジェット記録装置ＰＲ１の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ink jet recording apparatus PR1 that is
インクジェット記録装置ＰＲ１は、搬送ベルト２と、記録ヘッド３と、記録ヘッド３１〜３４と、駆動ローラ５と、支持ローラ６、７と、ベルトのクリーニング部８とを有する。
The ink jet recording apparatus PR1 includes a
記録ヘッド３は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインクを吐出する４つの記録ヘッド３１〜３４を有する。これらの記録ヘッド３１〜３４は、後述する制御回路によって駆動され、対応するインクのインク滴を吐出し、カラー記録を行う。
The
シート状の記録媒体（以下、「記録紙」と称する）ＳＴは、図示しない給送部から給送され、搬送ベルト２に静電吸着され、移動しつつ、記録ヘッド３の下を通過する際に、記録が行われる。
A sheet-like recording medium (hereinafter referred to as “recording paper”) ST is fed from a feeding unit (not shown), is electrostatically attracted to the
搬送ベルト２は、搬送装置であり、円環状の帯部材であって、駆動ローラ５、支持ローラ６、７によって張架され、回転駆動することによって、記録紙ＳＴを搬送する。
The
ベルトのクリーニング部８は、ベルト上に付着したインクを除去する。
The
図２は、インクジェット記録装置ＰＲ１の制御構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the ink jet recording apparatus PR1.
図２において、図１に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付してある。すなわち、インクジェット記録装置ＰＲ１の制御構成は、ブラック用記録ヘッド３１と、シアン用記録ヘッド３２と、マゼンタ用記録ヘッド３３と、イエロー用記録ヘッド３４と、搬送ベルト駆動ローラ５と、制御回路２０とを有する。
In FIG. 2, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. That is, the control configuration of the inkjet recording apparatus PR1 includes a
記録ヘッド３１〜３４には、ヘッドの温度を検出する温度センサ部３１１〜３１４が構成されている。各温度センサは、吐出ノズルの近傍に配置されている。温度センサの接続に関して、は別途詳細に説明する。
The recording heads 31 to 34 include
制御回路２０は、ＣＰＵ２１と、プログラムを格納するＲＯＭ２２と、制御に必要なワーク用データを保存するＲＡＭ２３と、ゲートアレイ２４とを有する。ゲートアレイ２４は、搬送ベルト駆動ローラ５の駆動制御信号、記録ヘッド３への画像信号と、制御信号と、クリーニング部８の駆動制御信号等を出力する。
The
ゲートアレイ２４、イメージメモリ２５は、外部から受信した記録データを一時記憶する。
The
図３は、インクジェット記録装置ＰＲ１における記録ヘッド３１〜３４のインク吐出口周りの構造と、記録ヘッド３１〜３４の全体を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the structure around the ink ejection openings of the
記録ヘッド３１〜３４は、図３（ｂ）に示すように、ベースプレート４０に、複数のヘッドチップ４３を貼り付けた構成を有する。
As shown in FIG. 3B, the
図３（ａ）において、ヘッドチップ４３は、インク供給口４４を、ベースプレート４０に形成されたインク供給路４１と合わせるように、ベースプレート４０に接着固定されている。
In FIG. 3A, the
ヘッドチップ４３には、２列のノズル列４５、４６が、インク供給側と反対の面に形成されている。ノズル列４５、４６は、インク供給口４４を共有し、インク供給路４１を通じてインクが供給される。ノズル列４５は、６００ｄｐｉのピッチで設けられ、このノズル列４５のノズル間を補完するように、ノズル列４６が、ノズル列４５と同一ピッチで設けられ、２列で１２００ｄｐｉの印字が可能である。
In the
ノズル列４５、４６に供給されたインクは、各ノズルのヒータに印加される印字パルス信号によって、相変化による気泡が発生し、インク滴が吐出口から押し出される。このときに、インク滴は、ノズル内部でヒータから熱を奪ってヘッド外部に持ち出す。なお、上記吐出口は、図３の左上に記載されている図のノズル列４５、４６の白い丸の部分である。
The ink supplied to the
インクの吐出と不吐出との違いは、主にこの吐出インクが持ち出す熱の有無であり、ノズル列４５、４６の近傍に設けられている温度センサ４９、５０によって、この違いが、温度差として外部から検出可能である。
The difference between ink ejection and non-ejection is mainly the presence or absence of heat brought out by the ejected ink. This difference is caused by
図４は、８ノズルで構成されているインクジェット記録ヘッドにおいて、温度センサ信号の外部出力回路及び選択回路を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an external output circuit and a selection circuit for temperature sensor signals in an ink jet recording head composed of 8 nozzles.
温度センサ５１〜５８は、抵抗体で構成されている温度検出素子である。温度センサ５１〜５８は、直列接続されている。
The
定電流回路５９からの電流は、直列接続されている温度センサ５１〜５８に定電流を供給する。どの温度センサにも、同じ電流が流れるので、各温度センサの両端の電圧値は、配置されている各ノズル近傍の温度変化として現れる。この例の場合、８個の温度センサ５１〜５８の両端電圧の加算電圧値を、オペアンプ６０で増幅処理した後に、Ａ／Ｄ変換機６０ａで、ディジタルデータに変換され、制御回路２０へ入力し、温度データとして処理する。
The current from the constant
記録ヘッド３１〜３４は、熱エネルギー変換体を具備し、上記熱エネルギー変換体が発生した熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの例である。 The recording heads 31 to 34 are examples of an ink jet recording head that includes a thermal energy converter and ejects ink using the thermal energy generated by the thermal energy converter.
制御回路２０は、吐出パルスを印加するタイミングを制御するタイミング制御手段の例である。
The
温度センサ部３１１〜３１４は、記録ヘッドの内部に形成されている複数のインク吐出ノズルのそれぞれについて、各ノズル近傍の温度を個別に検出する互いに独立している複数の温度検出手段の例である。
The
制御回路２０は、複数の温度検出手段が検出した複数の温度検出値の加算値を出力する出力手段の例である。
The
この場合、上記タイミング制御手段は、上記複数のインク吐出ノズルのそれぞれに設けられているヒータを、順次選択的に駆動する分散駆動手段である。上記温度検出手段は、上記吐出パルス信号に同期して、上記ノズル近傍の温度を個別に検出する手段である。 In this case, the timing control unit is a distributed driving unit that sequentially and selectively drives the heaters provided in each of the plurality of ink discharge nozzles. The temperature detection means is means for individually detecting the temperature in the vicinity of the nozzle in synchronization with the ejection pulse signal.
また、上記温度検出手段は、上記インクジェット記録ヘッドの外部から入力された定電流源によって駆動され、上記温度検出手段に内蔵されている素子の両端の電圧を温度検出値として出力する手段である。この場合、上記内蔵されている素子は、抵抗体である。さらに、上記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を具備するヘッドである。 The temperature detection means is a means that is driven by a constant current source input from the outside of the ink jet recording head and outputs the voltage across the element built in the temperature detection means as a temperature detection value. In this case, the built-in element is a resistor. Furthermore, the recording head is a recording head that ejects ink using thermal energy, and includes a thermal energy converter for generating thermal energy applied to the ink.
図５は、実施例１における不吐出検出のタイミングを示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the timing of non-ejection detection in the first embodiment.
制御回路２０は、ヒートパルス６１、６２と、ノズル選択信号６３とを生成し、インクジェット記録ヘッドを駆動する。ヒートパルス６１を出力しているときには、１番目のノズルが吐出し、ヒートパルス６２を出力しているときには、６番目のノズルが吐出する。
The
上記ノズルと、インクジェット記録装置ＰＲ１における温度センサとは対応し、温度センサ５１は、１番目のノズル近傍に設けられ、温度センサ５２は、２番目のノズル近傍に設けられている。
The nozzles correspond to the temperature sensors in the ink jet recording apparatus PR1, the
１番目のノズルが吐出しているときは、その温度に応じて、温度センサ５１の電圧値が変化する。同様に、順次１つずつノズルからインクを吐出し、これを繰り返すと、図５に示す電圧値の変化波形６４が、オペアンプ６０に入力される。ここで、ノズルがインク不吐出であれば、図５に示す波形６５のように、インク吐出時における波形とは異なる波形が出力される。この場合、正常時に比べて、温度変化が大きい。
When the first nozzle is discharging, the voltage value of the
このようにして、得られた電圧波形は、Ａ／Ｄ変換機６０ａを通して、制御回路２０に入力される。データの取得タイミングは、取得データ６６、６７のように、ヒートパルスの印加時に行なわれる。ここで、取得データ６７のように、一定のしきい値６８を超えたデータに対応するノズルは、インク不吐出であると判断することができる。
The voltage waveform thus obtained is input to the
上記実施例において、タイミング制御手段は、インクジェット記録ヘッドに複数形成されているインク吐出ノズルの各ヒータを順次選択的に駆動する分散駆動を行い、温度検出手段は、タイミング制御手段からの吐出パルス信号に同期して、検出温度を取得する。 In the above embodiment, the timing control means performs distributed driving for selectively driving the heaters of the plurality of ink ejection nozzles formed on the ink jet recording head, and the temperature detection means is an ejection pulse signal from the timing control means. The detected temperature is acquired in synchronization with.
温度検出手段は、インクジェット記録ヘッド外部から入力される定電流源によって駆動され、温度検出手段に内蔵されている素子の両端の電圧を温度検出値とする。 The temperature detection means is driven by a constant current source input from the outside of the ink jet recording head, and uses the voltage across the element built in the temperature detection means as the temperature detection value.
上記説明では、インクを吐出するノズルが８ノズルであるが、ノズル数が増えてもよい。また、これらの回路を１ユニットとし、複数個使用する構成であってもよい。
In the above description, the number of nozzles that eject ink is eight, but the number of nozzles may be increased. Moreover, the structure which makes these
また、定電流回路５９、オペアンプ６０、Ａ／Ｄ変換機６０ａは、ノイズの影響を軽減するために、インクジェット記録ヘッドから近い位置に設けることが望ましい。さらに、ヘッドチップ４３として半導体を用いている場合、ヘッドチップ４３内部に、これらの回路を構成するようにしてもよい。
Further, the constant
なお、上記実施例において、各手段を工程に置き換えれば、上記実施例は、インクジェット記録装置の駆動方法の例である。 In the above embodiment, if each means is replaced with a process, the above embodiment is an example of a method for driving the ink jet recording apparatus.
ＰＲ１…インクジェット記録装置、
２０…制御回路、
２１…ＣＰＵ、
２２…ＲＯＭ、
３１〜３４…記録ヘッド、
３１１〜３１４…温度センサ部、
４３…ヘッドチップ、
４４…インク供給口、
４５、４６…ノズル列、
５１〜５８…温度センサ、
５９…定電流回路、
６０…オペアンプ。
PR1 ... inkjet recording apparatus,
20 ... control circuit,
21 ... CPU,
22 ... ROM,
31 to 34: recording head,
311 to 314 ... temperature sensor section,
43. Head chip,
44. Ink supply port,
45, 46 ... Nozzle rows,
51-58 ... temperature sensor,
59 ... constant current circuit,
60. Operational amplifier.
Claims (5)
吐出パルスを印加するタイミングを制御するタイミング制御手段と；
上記記録ヘッドの内部に形成されている複数のインク吐出ノズルのそれぞれについて、各ノズル近傍の温度を個別に検出する互いに独立している複数の温度検出手段と；
上記複数の温度検出手段が検出した複数の温度検出値の加算値を出力する出力手段と；
を有し、
上記タイミング制御手段は、上記複数のインク吐出ノズルのそれぞれに設けられているヒータを、順次選択的に駆動する分散駆動手段であり、
上記温度検出手段は、吐出パルス信号に同期して、上記ノズル近傍の温度を個別に検出する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。 An ink jet recording head comprising a thermal energy converter and ejecting ink using the thermal energy generated by the thermal energy converter;
Timing control means for controlling the timing of applying the ejection pulse;
A plurality of independent temperature detecting means for individually detecting the temperature in the vicinity of each nozzle for each of a plurality of ink discharge nozzles formed inside the recording head;
Output means for outputting an added value of a plurality of temperature detection values detected by the plurality of temperature detection means;
Have
The timing control means is a distributed drive means for sequentially and selectively driving a heater provided in each of the plurality of ink discharge nozzles;
The ink jet recording apparatus, wherein the temperature detecting means is means for individually detecting a temperature in the vicinity of the nozzle in synchronization with an ejection pulse signal.
上記温度検出手段は、上記インクジェット記録ヘッドの外部から入力された定電流源によって駆動され、上記温度検出手段に内蔵されている素子の両端の電圧を温度検出値として出力する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。 In claim 1,
The temperature detection means is a means that is driven by a constant current source input from the outside of the ink jet recording head and outputs a voltage across the element incorporated in the temperature detection means as a temperature detection value. An inkjet recording apparatus.
上記内蔵されている素子は、抵抗体であることを特徴とするインクジェット記録装置。 In claim 2,
An ink jet recording apparatus, wherein the built-in element is a resistor.
上記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を具備するヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。 In any one of Claims 1-3,
An ink jet recording apparatus, wherein the recording head is a recording head that ejects ink using thermal energy, and includes a thermal energy converter for generating thermal energy applied to the ink.
吐出パルスを印加するタイミングを制御するタイミング制御工程と；
上記記録ヘッドの内部に形成されている複数のインク吐出ノズルのそれぞれについて、各ノズル近傍の温度を、複数の温度検出手段が個別に独立して検出する温度検出工程と；
上記温度検出工程で検出された複数の温度検出値の加算値を出力する出力工程と；
を有することを特徴とするインクジェット記録装置の駆動方法。 A step of providing a thermal energy converter, and an inkjet recording head ejecting ink using thermal energy generated by the thermal energy converter;
A timing control step for controlling the timing of applying the ejection pulse;
A temperature detection step in which a plurality of temperature detection means individually detect the temperature in the vicinity of each nozzle for each of a plurality of ink discharge nozzles formed inside the recording head;
An output step of outputting an added value of a plurality of temperature detection values detected in the temperature detection step;
A method for driving an ink jet recording apparatus, comprising:
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