JP4683124B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
このようなライン走査型インクジェット記録装置には、コンティニュアスインクジェット方式の記録ヘッドを使用するものと、オンデマンドインクジェット方式の記録ヘッドを使用するものがある。オンデマンド方式のインクジェット記録装置はコンティニュアス方式の記録装置に比べて記録速度では及ばないが、インクシステムが非常に簡単である等のため、普及型の高速記録装置を提供するのに適している。
特開平11−78013号公報には、オンデマンド方式のインクジェット記録装置で使用される代表的な記録ヘッドが開示されている。該記録ヘッドには、記録用紙の各主走査線に1:1で対応するように、すなわち主走査線の数だけのノズルが列状(ライン状)に形成されている。各ノズルはノズル孔を開口とするインク室を有する。そして圧電素子或いは発熱素子へ駆動電圧を印加することにより、該インク室中のインクに圧力を加え、ノズル孔からインク粒子を吐出させる。このような構成により、高速記録装置を簡便に構成できる。
しかしながら、走査線数分のノズルを使用するため、例えば18インチ幅の記録用紙に300dpiの記録ドット密度で記録するには、5400本の主走査線が必用となる。従って、1色印刷用の記録装置でも5400個のノズルが必要となる。また、4色インクで記録するカラー記録装置においては21600個のノズルを搭載する必要がある。
また、記録画像の品質を確保する上での問題も生じていた。つまり、上記多数のノズルを同一寸法に製作することは困難であり、製造バラツキ等の要因で各ノズルのインク吐出特性にバラツキが出る。
前記複数のノズル孔から吐出する複数のインク粒子の着弾位置を相互にずらせ、前記被記録体上に形成される記録ドットが部分的に連続に重なるようにして1画素を形成するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
まず、本発明の第1の形態に係わるライン走査型インクジェット記録装置100について図3乃至図9を参照して説明する。図3はライン走査型インクジェット記録装置100の構成を示す斜視図及び制御ブロック図であり、図4は図3の丸で囲んだ記録部領域1を拡大した部分拡大図であって、記録動作原理を説明するものである。
各ノズル230は同一構成を有し、ノズル孔231と、ノズル孔231を開口端とするインク加圧室232、このインク加圧室232にインクを導くインク流入孔233、このインク流入孔233にインクを供給するマニホールド234、アクチュエータとしてのPZT等の圧電素子235を備える。本実施の形態では、圧電素子235として、PZTが使用される。PZT235はインク加圧室232に取り付けられており、インク加圧室232の体積を記録信号の印加に応じて変化させる。
図6において、荷電・偏向電極310、320に荷電・偏向信号(A)、(B)がそれぞれ印加されると、正極性電極310には+H、負極性電極320には−Hの偏向電圧がかかると共に、時間間隔Tごと1/2・VCずつ、0〜±VC間で変化する荷電電圧が加わる。この印加により、偏向用の静電場と荷電用の電場が形成される。
次に図6(a)〜(d)のPZT駆動信号時の記録動作を説明する。
図7は記録用紙P上のドット記録状態であり、ノズル位置231A’、231B’、231C’は図4に示されるノズル孔231A、231B、231Cの記録用紙Pへの投影位置である。
本発明においては、記録用紙Pが主走査方向Bに一定速度で移動されつつ、時間間隔Tで各ノズル孔231からインク粒子130の吐出制御と吐出したインク粒子130の偏向制御との組み合せにより記録が行われる。
図6に示されるT1の時間帯では、荷電・偏向信号(A)、(B)の荷電電圧が0Vであり、ノズル230AへのPZT駆動信号はONであるので、ノズル孔231Aから吐出したインク粒子103は荷電されず直進し、例えば、図7の主走査線110n+3上の画素120T1に着弾して記録ドット120AT1を記録する。
また、ノズル231A、231B、231Cを使用した従来方式の記録装置では、110n+3、110n+5、110n+7の3つの主走査線にしか記録ドットを着弾させられなかった。これに対し、本発明による記録装置ではその間の主走査線上にも記録ドットを形成可能である。すなわち、ノズル数を従来に対して1/2に削減できる。
更に、このノズル数を1/Nに出来る特徴を次のように活用することも可能である。すなわち、同じノズル配置ピツチの記録ヘッドでも、従来の構成に比べてN倍高精細な記録が可能になる。この特徴を発展させると、同じ記録ヘッドで、記録ヘッドの配置を変えることなく、偏向や走査仕様を変更するだけで高精細記録を達成できる記録装置の実現も可能である。
あるいは、同じ精細度の記録を行うための記録ヘッドを製作する場合、本発明を使用すると、ノズル配置のピツチを広げることができるので、記録ヘッドの製作が容易になり、ノズル間での干渉に伴う吐出特性変動も少なくなるので記録品質を向上させることが可能である。
なお、前述の実施の形態におけるライン走査型インクジェット記録装置100と重複する部分には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。
荷電・偏向電極310、320に荷電・偏向信号(A)(B)が印加されると、図13に示すように正電極310には+H、負電極320には−Hの偏向電圧がかかると共に、0〜±VC間で変化する荷電電圧が加わるようになる。この荷電電圧は時間間隔Tごとに電圧が1/5・VCずつ変化している。この印加により、偏向用の静電場と、荷電用の電場が形成される。
以上の例では、1画素に3記録ドットを割り当て、ノズルの数を1主走査線毎に割当てたが、これは本発明に限定を加えるものではなく、設定したい割当て数に応じて前記で述べた本発明の手段を調整することで達成可能である。
また前記例により説明したバックアップ機能を実現するには、偏向制御手段は、1回の走査を通じて、各主走査線について複数のノズル孔から吐出されるインク粒子を同一の主走査線上またはその近傍に着弾可能なように制御する。
本発明での偏向手段は静電力を活用するものであり、インク粒子に電荷を与える荷電手段と、該荷電手段により荷電された荷電インク粒子を偏向するように、インク粒子の飛行経路に設けた電場形成手段を備える。図3、図10の例では、これらの手段が一対の電極と、これら電極およびノズル中インクへの荷電信号電圧の印加や偏向電圧の印加の工夫で、電極構造等を簡易に構成した実施の形態を示した。しかし、この例は本発明に制限を与えるものではなく、以下の変形例でもよい。
Claims (12)
- 第1の方向に列状に複数個のノズル孔を配置し、該ノズル孔を開口とするインク室内のインクに記録信号に応じて圧力を生ぜしめ、前記ノズル孔からのインク粒子の吐出と非吐出とを制御可能とした記録ヘッドを、前記ノズル孔が被記録体に対向するように設置すると共に、前記被記録体を前記記録ヘッドに対して相対的に第2の方向に主走査移動させ、該主走査移動による所定主走査線上の所定画素の位置に前記インク粒子を着弾させ、該着弾インク粒子により被記録体上に形成された記録ドットの集合で記録画像を形成するインクジェット記録装置において、
前記複数のノズル孔から吐出する複数のインク粒子の着弾位置を相互にずらせ、前記被記録体上に形成される記録ドットが部分的に連続に重なるようにして1画素を形成するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項1記載のインクジェット記録装置において、前記制御手段は、更に前記複数のノズル孔から吐出した複数のインク粒子のそれぞれの体積を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1記載のインクジェット記録装置において、前記制御手段が制御する該複数のインク粒子の吐出タイミングを一定周期としたことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1記載のインクジェット記録装置において、前記制御手段が制御する該複数のインク粒子の数を切り替え可能としたことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1記載のインクジェット記録装置において、前記第2の方向に垂直な方向におけるノズル配列間隔と、前記第2の方向に垂直な方向に形成される画素の位置間隔とが異なるように、前記制御手段が前記インク粒子の偏向と吐出タイミングを制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1記載のインクジェット記録装置において、前記ノズル孔から吐出するインク粒子を該インク粒子の偏向量に対応した帯電量に帯電するためのインク粒子帯電手段を設け、
該インク粒子帯電手段は、帯電した該インク粒子を偏向方向に偏向する偏向手段と同一であって、荷電偏向電極を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項6記載のインクジェット記録装置において、前記荷電偏向電極に荷電電圧と偏向電圧を重畳して印加することにより、該インク粒子への荷電作用と偏向作用を同時に行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項7記載のインクジェット記録装置において、前記荷電偏向電極は前記ノズル孔の列を挟む両側に、ノズル孔一列分の共通電極として設けることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項8記載のインクジェット記録装置において、前記荷電偏向電極を被記録体と前記ノズルの間に設けることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項8記載のインクジェット記録装置において、前記荷電偏向電極を被記録体の背面に設けることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1ないし10のいずれか1項記載のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドが前記被記録体の主走査方向に対して直角の幅方向に多数配列されてライン走査型インクジェット記録装置を構成し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1記載のインクジェット記録装置において、前記1画素を形成する記録ドットは少なくとも3記録ドット以上を割り当てることを特徴とするインクジェット記録装置。
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