JPH0425468A - 画像記録装置のヘッド制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像をその最小単位である画素の集合で構
成し、各画素を画素毎の画像情報に基づいて記録する画
像記録装置において、各画素における階調表現をその画
素中に吹き付けるインキの記録面積や記録濃度の変化に
より行う画像記録装置のヘッド制御方法及び装置に関す
るものである。

〔従来の技術］ 従来より、この種の画像記録装置として、スプレーガン
式ヘッドを採用したインクスプレー式弁タイプの画像記
録装置がある。この画像記録装置においては、そのスプ
レーガン式ヘッドのバルブ構成を制御して、エアー流量
を調整する方法をとっており、これによりサイホン効果
が変動し、インキ引き出し量（吐出量）が変わる。すな
わち、吐出されるエアー中のインキ濃度が変わ、す、記
録紙等へのインキ付着濃度（画素中の記録濃度）の変化
となり、これにより階調表現が可能となる。

しかし、このような画像記録装置によると、そのへ、７
ドが電磁弁を備えたサイホン式のスプレーガンであった
ために、弁体を含む装置全体の重量が重くて取り扱いに
くいばかりでなく、動作量が大きくなるために応答性が
悪く、また圧縮性流体であるエアーを仲介にしてインキ
量を制御するために応答性が遅れ、画像情報の再現性が
非常に悪いという問題がある。また、その構成が非常に
複雑となるため、これを使用する際の調整や保守作業が
複雑で、多大の労力と熟練を必要とする。

そこで、本出願人は、これらの課題を解決するために、
平成１年４月１７日付けで「画像記録装置のヘッド制御
方法」を提案した（特願平１−９５３６５号）。この提
案では、ノズル孔を有する弁座にダイアフラムよりなる
弁体を密着して設け、この弁体と弁座との密着面に加圧
インキを導入するようになし、この加圧インキの導入時
に生ずる弁体と弁座との隙間をアクチュエータを用いて
制御するようになし、この制御される隙間を通してノズ
ル孔より加圧インキを吐出するようにしている。

この提案によれば、弁座と弁体との隙間を制御すること
により、すなわち弁座と弁体との開閉量を制御したり、
開閉時間を制御したり、開閉量および開閉時間を同時に
制御したりすることにより、画素中の記録濃度を調整し
たり、記録面積を調整したり、記録濃度および記録面積
を同時に調整したりする等して、その階調表現を応答性
良く行うことが可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、本出願人が先に提案し′ｆＳ特願平１−
９５３６５号では、アクチュエータとして圧電素子を用
いており、その素子の特性上、温度変化でアクチュエー
タ自身が伸縮する。すなわち、圧電素子は負の温度特性
を有しており、温度が上昇すると縮み、温度が下條する
と伸びる。このため、電圧をアクチュエータに印加し、
これを伸長させて弁座と弁体との隙間を閉塞するものと
しても、アクチュエータ自体が温度変化により伸縮して
しまうと、弁座と弁体との隙間が完全に閉しられずにイ
ンキの吐出が止まらなかったり、これとは逆に、弁座に
弁体を押し付は過ぎたりする不都合が生しる。また、電
圧をアクチュエータに印加し、弁座と弁体との間に所定
の隙間を設けるものとしても、アクチュエータ自体が温
度変化により伸縮してしまうと、弁座と弁体との開閉量
が変化するため、インキの吹き付は量が変わってしまい
、所望の記録濃度が得られず、結果的に仕上がった画像
に濃度むらが生してしまう。

なお、温度補償の一方法として、正の温度係数をもった
金属を接合して伸縮を相殺する方式が、圧電素子のメー
カから提示されているが、比較的に緩やかな環境温度の
変化ならば対応できても、パルス駆動などで生ずる圧電
素子の発熱によって急変する温度変化の伸縮には補償の
追従が難しい。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような課題を解決するために提案されたも
ので、アクチュエータの温度を検出し、この検出した温
度に応じて、アクチュエータへの印加電圧値を補正する
ようにしたものである。

〔作用〕

したがってこの発明によれば、アクチュエータとして例
えば圧電素子を用いた場合、環境変化のみならず、圧電
素子の発熱によって急変する温度変化の伸縮に対して、
追従良く弁体と弁座との開閉量を補正することが可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る画像記録装置のヘッド制御方法およ
び装置を詳細に説明する。

第２図は、このヘッド制御方法を適用してなるインクス
プレー式弁タイプの画像形成ヘッド（スプレーヘッド）
の−例を示す縦断面図であり、第１図は第２図における
要部を示す拡大縦断面図である。これらの図において、
スプレーヘッド１は、例えば回転胴２の周面に近接して
支持部材３に支持された筺体４を備えており、支持部材
３は回転胴２の軸方向へ回転胴２に同期して進退駆動さ
れている。筺体４は、有底円筒状の本体５と、その開口
端を閉塞する前部底板としてのノズルヘッド６とで、両
端有底の筒状に形成されており、ノズルヘッド６は回転
胴２の周面に装着された例えば紙７の被印刷面に所定の
間隔を隔てて対向している。ノズルヘッド６は、前板８
．中ｖｉ９　、後板１０の３個となるように厚み方向に
分割されて接合されており、前ｖｉ８の中心部には、中
板９側開口端が皿状に形成されたエアーノズル１１が穿
設されている。そしてエアーノズル１１は、その皿状開
目端に開口して前板８と中板９との間に設けられたエア
ー通路１２を介して図示しない外部のエアー源に接続さ
れている。また、中板９の中心部は、エアーノズル１１
と同芯にインキノスル１３が穿設されており、その後部
開口端には、周囲を環状のインキ溜り１４で囲まれた円
形の弁座１５が形成されている。１６は弾性を有する薄
い金属板（メタルダイアフラム）よりなる円形状の弁体
であって、その中心部を弁座１５に密着させて配置し、
その外周部を中板９と後板ｌＯとにより挟持させている
。そして、中板９に穿設したインキノズル１３が、弁座
１５と弁体１６との密着面インキ溜り１４ならびに弁体
１６と中板９との間に形成されたインキ流路１７を介し
て、図示しない外部の加圧インキ槽に接続されており、
この加圧インキ槽内のインキを加圧することにより、イ
ンキ流路１７を通って弁座１５の密着面に導かれたイン
キは、後述する駆動回路によって制御されるアクチュエ
ータ２１によって開かれる弁体１６と弁座１５との隙間
を経て、インキノズル１３に導かれるものとなる。

なお、筺体４の中空部内部には、支持部材１８が摺動自
在に嵌合されていて、そのねし孔には、筐体４のボルト
孔に挿入されたボルト１９が進退自在に螺入されており
、ボルト１９を回動操作することにより支持部材１８が
進退調節されるように構成されている。２０は筺体４の
ねし孔に螺入されて調節後の支持部材１８を固定するボ
ルトである。そして、この支持部材１８のノズルヘッド
６側端面中心部に、圧電素子よりなるアクチュエータ２
１が、その作用端を弁体１６の平面中心部に一体的に固
定されて装着されている。そして、アクチュエータ２１
に、このアクチュエータ２１の温度を常時検出する、温
度センサ２２が取り付けられている。

第３図は、このように構成されたスプレーヘッド１にお
いて、アクチュエータ２１を制御する駆動回路の一例を
示すブロック構成図である。同図において、３１はスプ
レーヘッド１の移動位置に応じたクロックパルスを発生
するエンコーダ（位置検出器）、３２はこのエンコーダ
３１の発生するクロックパルスを条件とし、ヘッド走査
速度と画素サイズより割り出した時間を周期とするパル
ス信号を発生するパルス信号発生器、３３はこのパルス
信号発生器３２の発生するパルス信号を入力とし、この
パルス信号の立ち上がり工、ジで、前記エンコーダ３１
による検出画素位置に対応する画像データ（階調データ
）を読み出すフレームバッファ、３４はこのフレームバ
ッファ３３から読み出される画像データをアナログ値に
変換するＤ／Ａコンバータ、３５はこのＤ／Ａコンバー
タ３４のアナログ値に変換した画像データを入力とし、
その画像データ値に応じた増幅率の駆動信号（電圧信号
）をアクチュエータ２１へ与えるアンプである。すなわ
ち、エンコーダ３１に基づき検出される画素位置に対応
じてフレームバッファ３３より画像データが読み出され
、この読み出された画像データに応した値の電圧信号が
アンプ３５を介してアクチュエータ２１へ供与されるも
のとなり、この供与される電圧信号によってアクチュエ
ータ２１の作用端の伸長量が変化するものとなる。

そして、このような構成の駆動回路３０において、アン
プ３５における増幅率が、温度センサ２２からのセンサ
アンプ２３を介するフィードバック信号によって、アク
チュエータ２１の温度に応じて補正されるものとなって
いる。

次に、このように構成されたスプレーへラド１の動作を
説明する。

エアー源からのエアーをノズルヘッド６へ送入すると、
このエアーはエアー通路１２を通りエアーノズル１１へ
導かれて噴出する。また、加圧インキ槽から印加された
インキをノズルヘッド６へ送入すると、このインキはイ
ンキ流路１７とインキ溜り１４とを経て弁座１５と弁体
１６との密着面へ導かれる。ここで、アクチュエータ２
１の作用端を伸長させると、その量に応じて弁体１６と
弁座１５との間の隙間が変化し、この隙間を通して加圧
インキがインキノズル１３より吐出するようになる。こ
の吐出インキは、エアーノズル１１から噴出するエアー
によって形成される気流で包まれることにより調節され
た分散弁面で直進し、紙７の被印刷面に鮮明な画像とし
て印刷される。

つまり、第３図に示した駆動回路３０を用いて、アクチ
ュエータ２１の作用端の伸長量を変化させることにより
、弁体１６と弁座１５との隙間（開閉量）が変化し、イ
ンキノズル１３への吐出量が調整され、これにより、祇
７に印刷する画素中の記録濃度を調整して画素毎のｌｌ
ｌｌ哀調が可能となる。

ここで、環境温度や自身の発熱によりアクチュエータ２
１の温度が変化すると、アクチュエータ２１自身が伸縮
するものとなる。このような温度変化に伴う自身の伸縮
に対し、本実施例においては、アクチュエータ２１の温
度に応じて、アンプ３５における増幅率が補正される。

すなわち、アクチュエータ２１の温度変化と伸縮変化と
の相関を利用し、温度変化によってアクチュエータ２１
が伸縮した分を考慮して、アンプ３５における増幅率す
なわちアクチュエータ２１への印加電圧値が補正される
。これにより、温度変化に拘わらず、フレームバッファ
３３より読み出される画像データに応した開閉量が確実
に得られ、弁座１５と弁体１６との隙間の閉塞も確実か
つ安定して行われるものとなる。

すなわち、本実施例によれば、環境温度のみならず、自
身の発熱によって急変する温度変化による伸縮に対して
も、追従良く弁座１５と弁体１６との開閉量が補正され
るため、弁座１５と弁体１６との隙間を閉塞する場合に
、弁座１５に弁体１６を過剰に押し付けるというような
不都合が生じず、それぞれの耐久が保たれ、逆に弁座１
５と弁体１６との隙間が閉塞されないということもなく
、インキの吐出を確実に止めることができるようになる
。また、弁座１５と弁体１６との間に所望の隙間を設け
る場合にも、温度変化に拘わらず規定の開閉量を維持す
ることができるので、規定のインキの吹き付は量が確保
され、仕上がり画像に濃度むらが発生することがない。

なお、上述において、アクチュエータ２Ｉは、画像記録
のために必要な駆動変位が確保でき、さらに温度変化に
対する補正分の変化が得られる長さのものを使用してい
る。

第４図は、アクチュエータ２１を制御する駆動回路の他
の実施例を示すブロック構成図である。

同図において、４１はスプレーヘッド１の移動位置に応
した機械分解位置信号を生成するエンコーダ、４２はこ
のエンコーダ４１の生成する機械分解位置信号を入力と
し画素としての記録幅（画素幅）毎の画素単位信号（第
５図（ａ）に示すｒＨｊレヘル信号）を送出する画素単
位検出器、４３はこの画素単位検出器４２の送出する画
素単位信号を入力としこの画素単位信号の立ち上がりエ
ツジでフレームバッファ４４にデータリクエストを行い
、その検出画素位置に対応する画像データ（階調データ
）を読み出すコントローラ、４５はクロック４６の送出
するクロ、り信号をカウントするカウンタ、４７はこの
カウンタ４５における刻々のカウント値およびコントロ
ーラ４３の読み取る画像データ値を入力としこれらカウ
ント値と画像データ値とを比較する比較演算器である。

クロック４６の送出するクロック信号の周期は、機械的
位置をヘッドが走査し１画素間を通過する時間を画素構
成分解能で分割したときの時間として定めており、比較
演算器４７において、カウンタ４５を介して入力される
カウント値とコントローラ４３を介して入力される画像
データ値とが等しいと判定された場合、比較演算器４７
よりフリップフロップ４８に対しリセット信号が送出さ
れるものとなっている。なお、第５図（ａ）においてＷ
は画素幅に相当し、同図に示すｒＨＪレベルの画素単位
信号が、フリップフロップ４８へのセント信号として与
えられるものとなっている。そして、フリップフロップ
４８は、上記リセット信号が入力されたとき、アンプ４
９に対しｒＨＪレヘレベＱバー出力を送出し、このｒＨ
ＪレヘレベＱバー出力に基づき、アンプ４９を介してア
クチュエータ２１に対し所定電圧値の駆動信号が与えら
れるものとなっている。

そして、このような構成の駆動回路４０において、アン
プ４９における増幅率が、温度センサ２２からのセンサ
アンプ２３を介するフィードバック信号によって、アク
チュエータ２１の温度に応じて補正されるものとなって
いる。

次にこの駆動回路４０の動作について説明する。

第５図（ａ）に示すａ点において、「Ｈ」レベルの画素
単位信号がフリップフロップ４８に入力されると、フリ
ップフロップ４８がセント状態となり、アンプ４９には
ｒＬＪレヘレベＱバー出力が与えられ、アクチュエータ
２１には駆動信号が供与されない（第５図（Ｃ１に示す
ａ点）。これにより、アクチュエータ２１は動作せず、
弁体１６と弁座１５との間に所定量の隙間が生じ、この
隙間を通して加圧インキがインキノズル１３より吐出さ
れるようになる。一方、フリップフロップ４８への「Ｈ
」レベルの画素単位信号はコントローラ４３へも入力さ
れ、この画素単位信号に基づきその画素位置に対応する
画像データがフレームハソファ４４より読み出される。

そして、この読み出された画像データ値がコントローラ
４３を介して比較演算器４７に設定され、この画像デー
タ値とカウンタ４５における刻々のカウント値とが比較
演算器４７において比較される。そして、比較演算器４
７において、画像データ値とカウント値とが等しいとい
う判定がなされると、フリップフロップ４８に対してリ
セット信号が送出される（第５図（ｂｌに示すｂ点）。

これにより、フリップフロップ４８のＱバー出力はｒＨ
Ｊレヘレベなり、アンプ４９を介してアクチュエータ２
１に駆動信号が与えられる（第５図（Ｃ）に示すｂ点）
。この駆動信号によりアクチュエータ２１はその作用端
を伸長させて弁体１６と弁座１５との間の隙間を閉じ、
インキノズル１３からの加圧インキの吐出を中断させ、
次の画素単位信号の生成時点（第５図（ａ）に示す０点
）に備える。

すなわち、第４図に示した駆動回路４０を用いてアクチ
ュエータ２１の作用端の伸長時間を制御することにより
、弁体１６と弁座１５との１画素中の開閉時間が変化し
く第５図（Ｃ１に示す弁開時間Ａと弁閉時間Ｂとが変化
し）、インキノズル１３へのインキ吐出量が調整され、
これにより、紙７に印刷する画素中の記録面積を調整し
て画素毎の階調表現が可能となる。

ここで、環境温度や自身の発熱によりアクチュエータ２
１の温度が変化すると、温度センサ２２からのセンサア
ンプ２３を介するフィードバック信号によって、アンプ
４９における増幅率が、アクチュエータ２１の温度に応
じて補正されるものとなる。すなわち、アクチュエータ
２１の温度変化と伸縮変化との相関を利用し、温度変化
によってアクチュエータ２１が伸縮した分を考慮して、
アンプ４９における増幅率すなわちアクチュエータ２１
への印加電圧値が補正されるものとなる。

これにより、温度変化に拘わらず、弁開時間では弁座１
５と弁体１６との開閉量が一定に維持され、弁閉時間で
は弁座１５と弁体１６との閉塞が確実かつ安定して行わ
れるものとなる。

第６図は、アクチュエータ２１を制御する駆動回路の別
の実施例を示すブロック構成図である。

同図において、第４図と同一符号は同等構成要素を示し
その説明は省略する。本実施例において、第４図と異な
るところは、Ｄ／Ａコンバータ５０を設けるようになし
、このＤ／Ａコンバータ５０と比較演算器４７にコント
ローラ４３の送出する画像データを同時に入力するもの
としたところにある。すなわち、コントローラ４３の送
出する画像データをＤ／Ａコンバータ５０によってアナ
ログ値に変換し、このアナログ値に変換した画像データ
に応じてアンプ４９における増幅率を変化するようにな
す。このようにすることによって、例えば第７図（ｄ＋
に示すような、アクチュエータ２１への駆動信号が得ら
れるものとなる。第７図において、（ａｌは画素単位検
出器４２の送出する画素単位信号、（ｂ）は比較演算器
４７を介してフリップフロップ４８へ入力されるリセン
ト信号、（Ｃ）はフリップフロップ４８のＱパー出力で
ある。すなわち、コントローラ４３にて読み取られた画
像データに応じてその時間幅およびレベル幅が変調され
た駆動信号がアクチュエータ２１へ与えられ、これによ
り弁体１６と弁座１５との１画素中における開閉時間お
よび開閉量が変化し、即ち第７図（ｄ）に示す弁開時間
、弁閉時間、弁開量に相当する値ＡＢ、Ｃが変化してイ
ンキノズル１３へのインキ吐出量が調整され、これによ
り祇７に印刷する画素中の記録面積および記録濃度の２
つを同時に調整して画素毎の階調表現が可能となる。

ここで、環境温度や自身の発熱によりアクチュエータ２
１の温度が変化すると、温度センサ２２からのセンサア
ンプ２３を介するフィートノＸ７り信号によって、アン
プ４９における増幅率が、アクチュエータ２１の温度に
応じて補正されるものとなる。すなわち、アクチュエー
タ２１の温度変化と伸縮変化との相関を利用し、温度変
化によってアクチュエータ２１が伸縮した分を考慮して
、アンプ４９における増幅率すなわちアクチュエータ２
１への印加電圧値が補正されるものとなる。

これにより、温度変化に拘わらず、弁開時間ではフレー
ムハソファ４４より読み出される画像データに応じた開
閉量が確実に得られ、弁閉時間では弁座１５と弁体１６
との閉塞が確実かつ安定して行われるものとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明による画像記録装置のヘッ
ド制御方法および装置によれば、アクチュエータの温度
を検出し、この検出した温度に応じて、アクチュエータ
への印加電圧値を補正するようにしたので、 アクチュエータとして例えば圧電素子を用いた場合、環
境変化のみならず、圧電素子の発熱によって急変する温
度変化の伸縮に対して、追従良く弁体と弁座との開閉量
を補正することが可能となり、 弁座と弁体との隙間を閉塞する場合に、弁座に弁体を過
剰に押し付けるというような不都合が生じず、それぞれ
の耐久が保たれ、逆に弁座と弁体との隙間が閉塞されな
いということもなく、インキの吐出を確実に止めること
ができるようになる。

また、弁座と弁体との間に所望の隙間を設ける場合にも
、規定の開閉量を維持することができるので、規定のイ
ンキの吹き付は量が確保され、仕上がり画像に濃度むら
が発生することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図における要部を示す縦断面図、第２図は
本発明に係る画像記録装置のヘッド制御方法を通用して
なるインクスプレー式弁タイプの画像形成ヘッドの一例
を示す縦断面図、第３図はこの画像形成ヘッドにおいて
そのアクチュエータを制御する駆動回路の一例を示すブ
ロック構成図、第４図はアクチュエータを制御する駆動
回路の他の実施例を示すブロック構成図、第５図はこの
駆動回路の動作を説明するための各部の信号を示すタイ
ムチャート、第６図はアクチュエータを制御する駆動回
路の別の実施例を示すブロック構成図、第７図はこの駆
動回路の動作を説明するための各部の信号を示すタイム
チャートである。 １３・・・インキノズル、１５・・・弁座、１６・・・
弁体、１７・・・インキ流路、２トアクチュエー夕、２
２・・・温度センサ、３５４９・・・アンプ、３０，４
０．５１・・・駆動回路。 第 図 第 図 第 図 ’Ａ’Ｂ’ 手続補正書１発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズル孔を有する弁座にダイアフラムよりなる弁
   体を密着して設け、この弁体と弁座との密着面に加圧イ
   ンキを導入するようになし、この加圧インキの導入時に
   生ずる前記弁体と弁座との隙間をアクチュエータを用い
   て制御するようになし、この制御される隙間を通して前
   記ノズル孔より加圧インキを吐出する画像記録装置のヘ
   ッド制御方法であって、 前記アクチュエータの温度を検出し、この検出した温度
   に応じて、前記アクチュエータへの印加電圧値を補正す
   るようにした ことを特徴とする画像記録装置のヘッド制御方法。
2. （２）ノズル孔を有する弁座にダイアフラムよりなる弁
   体を密着して設け、この弁体と弁座との密着面に加圧イ
   ンキを導入するようになし、この加圧インキの導入時に
   生ずる前記弁体と弁座との隙間をアクチュエータを用い
   て制御するようになし、この制御される隙間を通して前
   記ノズル孔より加圧インキを吐出する画像記録装置のヘ
   ッド制御装置であって、 前記アクチュエータの温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段の検出した温度に応じて前記アクチュ
   エータへの印加電圧値を補正する補正手段と を備えたことを特徴とする画像記録装置のヘッド制御装
   置。