JP2004249683A - 液体噴射装置、及び、液体噴射による小突起形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を簡素化すると共に、汎用性を持たせることが容易な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】記録ヘッドから、記録紙への浸透性が低く堆積性を有する小突起形成用顔料インクと、記録紙への浸透性及び固化時における耐擦性が小突起形成用顔料インクよりも高いクリアインクと、これらのインクとは異なる印刷用顔料インクとを吐出可能に構成する。制御部は、選択したモードが記録紙の表面に点字用突起４３を形成可能な点字形成モードの場合に、小突起形成用顔料インクを吐出させることで核４４を記録紙上に形成した後、この核を覆うようにクリアインクを吐出させてコーティング層４５を形成する。また、制御部は、選択したモードが印刷モードの場合に印刷用顔料インクを吐出させることで画像等を印刷する。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の液体をノズル開口から吐出可能な液体噴射ヘッドを有し、噴射した液体を固化させて吐出対象物の表面に小突起を形成可能な液体噴射装置、及び、吐出させた液体によって吐出対象物の表面に小突起を形成する液体噴射による小突起形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射ヘッドから吐出させた液体を固化させて吐出対象物の表面に小突起を形成可能な液体噴射装置としては、所謂点字プリンタ、立体画像プリンタ、３次元造形装置などが提案されている。
【０００３】
従来、このような液体噴射装置は、小突起を形成（作製）するための専用の機構が必須であった。上記の点字プリンタにおいては、例えば、書き込み工程にて、インクよりなるドット像を印刷記録媒体上に形成し、その後、加熱工程にて、このインクを熱膨張させている（例えば、特許文献１）。このため、加熱工程で使用するヒータが必須の構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１５１９９号公報（第２，４頁，第１−２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の液体噴射装置では、液体を吐出させる機構の他に小突起を形成するための機構が必要となっていたので、装置が複雑化してしまう問題があった。また、小突起が形成される対象も限られてしまい、この液体噴射装置の汎用化を妨げる一因となっていた。これにより、装置が専用化して用途が限定され、使い勝手が損なわれてしまっていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置構成を簡素化すると共に、汎用性を持たせることが容易な液体噴射装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体供給源から供給された液体をノズル開口から液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、吐出させた液体によって吐出対象物の表面に小突起を形成可能な液体噴射装置において、
複数の噴射モードの中から１つの噴射モードを選択し、選択した噴射モードに応じて前記噴射ヘッドの動作を制御する駆動制御手段を備え、
前記噴射ヘッドは、吐出対象物への浸透性が低く堆積性を有する第１液と、吐出対象物への浸透性及び固化時における耐擦性が前記第１液よりも高い第２液と、これらの第１液及び第２液とは異なる第３液とを吐出可能に構成され、
前記駆動制御手段は、
前記噴射モードが吐出対象物の表面に小突起を形成可能な小突起形成モードの場合に、前記第１液を吐出させることで小突起基部を吐出対象物上に形成した後、該小突起基部を覆うように前記第２液を吐出させることでコーティング層を形成し、
前記選択された噴射モードが小突起形成モードとは異なる他噴射モードの場合に前記第３液を吐出させることを特徴とすることを特徴とする。そして、この構成において、小突起形成モードが吐出対象物の表面に点字用突起を形成する点字形成モードであることが好ましい。
なお、「小突起」は面方向に連続させて形成することができると共に、高さ方向に重ねて形成することもできる。また、「耐擦性」とは、指等によって擦られた際の耐性を意味する。
【０００８】
また、本発明は、液体供給源から供給された液体を液体噴射ヘッドのノズル開口から液滴の状態で吐出させ、該吐出させた液体によって吐出対象物の表面に小突起を形成する液体噴射による小突起形成方法において、
吐出対象物への浸透性が低く堆積性を有する第１液を吐出することで小突起基部を吐出対象物上に形成し、
吐出対象物への浸透性及び固化時における耐擦性が前記第１液よりも高い第２液を、前記小突起基部を覆うように吐出することでコーティング層を形成することを特徴とする。
【０００９】
これらの発明によれば、第１液を吐出させることで小突起基部を形成し、第２液を吐出させることでコーティング層を形成するので、液体の吐出によって吐出対象物上に小突起を形成できる。このように、液体の吐出機構を備えれば足りるので、装置構成が簡素化でき、装置に汎用性を持たせることが容易となる。また、第２液でコーティング層を形成するので、第１液に耐擦性の低い液体を使用したとしても、小突起基部はコーティング層によって保護される。これにより、形成された小突起の耐久性を高めることができる。
【００１０】
上記発明において、前記第１液及び第２液が化学反応を生じる反応性液体であり、第１液と第２液の化学反応によってこれらの液体を固化させる構成とすることが好ましい。この構成において、第１液がアニオン樹脂を含有する液体であり、第２液がカチオン樹脂を含有する液体であることが好ましい。
これらの発明では、第２液が第１液に接触することで化学反応が開始し、小突起が固化するので、固化のための特別な機構が不要となり、装置構成の簡素化が図れる。
【００１１】
また、上記発明において、前記第２液は吐出対象物に対して高い浸透性を有し、前記コーティング層の一部を吐出対象物内に浸透させた状態で形成する構成が好ましい。また、この第２液が透明樹脂を含有したクリアインクである構成が好ましい。
これらの発明では、その一部が吐出対象物内に浸透した状態でコーティング層が固化するので、浸透した部分がアンカーと同様に機能し、コーティング層の吐出対象物に対する接合強度を高めることができる。その結果、形成した小突起を吐出対象物から剥がれ難くすることができる。
【００１２】
また、上記発明において、前記他噴射モードが印刷記録媒体上に文字や画像を印刷する印刷モードであり、前記第３液が印刷用のインクである構成が好ましい。そして、この構成において、前記第３液が溶媒中に顔料樹脂を分散させてなる印刷用顔料インクであり、前記第１液が顔料樹脂の濃度を印刷用顔料インクよりも高めた小突起形成用顔料インクである構成が好ましい。
これらの発明では、第１液と第３液が何れも顔料インクであるので、同一の液体噴射ヘッドからこれらの液体を支障無く吐出させることが容易である。このため、一つの噴射ヘッドを多用途に用いることができ、装置構成の簡素化を図ることができる。
【００１３】
また、上記発明において、前記液体供給源を、前記第１液、第２液、第３液を個別に貯留した液体カートリッジによって構成すると共に、前記噴射ヘッドが取り付けられるキャリッジには該液体カートリッジを装着可能なカートリッジ装着部を設け、前記噴射モードが小突起形成モードの場合には前記第１液及び第２液を貯留した液体カートリッジをカートリッジ装着部へ装着可能とし、他噴射モードの場合には前記第３液を貯留した液体カートリッジをカートリッジ装着部へ装着可能とする構成が好ましい。
この発明では、使用する液体がカートリッジ単位で纏められているので、取り扱いが容易で使い勝手がよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明は、小突起を形成可能な液体噴射装置の例として点字プリンタを挙げることとし、この点字プリンタによって記録紙等の印刷記録媒体上に画像や文字をも記録可能とした構成について行う。
【００１５】
まず、図１に基づき、点字プリンタ１の全体構造について説明する。例示した点字プリンタ１は、カートリッジ装着部２と記録ヘッド３（本発明の液体噴射ヘッドの一種）とを設けたキャリッジ４を有する。このキャリッジ４は、ガイドロッド５に軸支されて記録紙６の幅方向（主走査方向）に移動可能に取り付けられている。このキャリッジ４には、駆動プーリー７と遊転プーリー８との間に掛け渡したタイミングベルト９が接続されている。そして、この駆動プーリー７はパルスモータ１０の回転軸に接合されている。従って、キャリッジ４は、パルスモータ１０の作動によって記録紙６の幅方向に移動する。キャリッジ４の移動範囲内における端部領域には、ホームポジションが設定されている。このホームポジションには、記録ヘッド３のノズルプレート１１（図２参照）の表面をクリーニングするためのワイパー機構１２と、このノズル形成面を封止可能なキャッピング機構１３とが配設されている。
【００１６】
上記の記録ヘッド３としては種々の構成が提案されているが、図２に例示した記録ヘッド３は、振動子ユニット１５、この振動子ユニット１５を収納可能なケース１６、ケース１６の先端面に接合される流路ユニット１７等を備えている。
【００１７】
上記のケース１６は、振動子ユニット１５を収納するための収納空部１８を有するブロック状部材であり、例えば樹脂（エポキシ樹脂等）を成型することで作製される。上記の振動子ユニット１５は、櫛歯状に形成した複数の圧電振動子１９と、各圧電振動子１９が接合される固定板２０と、各圧電振動子１９に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル２１とを備えている。
【００１８】
上記の圧電振動子１９は圧力発生素子の一種である。本実施形態の圧電振動子１９は、例えば、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型の圧電振動子であって、積層方向に直交する方向に伸縮可能な縦振動モードの圧電振動子である。上記の固定板２０は、厚さが１ミリ程度の板状部材であり、圧電振動子１９からの反力を受け止める部材である。本実施形態では、固定板２０を、金属材料の一種であるステンレスによって作製している。上記のフレキシブルケーブル２１は、可撓性を有するフィルム状の配線部材である。そして、フレキシブルケーブル２１の一端部は圧電振動子１９の表面に半田付けされ、他端部は配線基板２２に半田付けされている。
【００１９】
この圧電振動子１９を構成する圧電体層に電界を作用させると、即ち、フレキシブルケーブル２１を介して駆動信号を供給すると、上記の自由端部分が素子長手方向（積層方向とは直交する方向）に伸縮する。例えば、充電によって振動子電位を上昇させると圧電振動子１９は素子長手方向に収縮し、放電によって振動子電位を下降させると圧電振動子１９は素子長手方向に伸長する。
【００２０】
上記の流路ユニット１７は、液体供給口２３から圧力室２４を経てノズル開口２５に至る一連の個別液体流路を有する板状の部材である。この流路ユニット１７は、圧力室２４や液体供給口２３となる空部や溝部等を有する流路形成基板２６と、これらの空部や溝部の開口を封止して圧力室２４や液体供給口２３の一部を区画する弾性板２７と、ノズル開口２５が複数穿設されたノズルプレート１１を備えている。そして、流路形成基板２６の一方の表面、即ち、ケース側の表面に弾性板２７を接合し、流路形成基板２６の他方の表面、即ち、弾性板接合面とは反対側の表面にノズルプレート１１を接合している。
【００２１】
上記のノズルプレート１１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２５を列状に穿設した金属製の薄いプレートである。本実施形態では、このノズルプレート１１をステンレス製の板材によって構成し、図３に示すように、ノズル開口２５の列（ノズル列２８）を横並びに８列設けている。そして、１つのノズル列２８は、１８０個のノズル開口２５によって構成されている。このため、１つの記録ヘッド３あたり１４４０個のノズル開口２５を備えている。
【００２２】
上記の弾性板２７は、支持板２９の表面に弾性体膜３０を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板２９とし、この支持板２９の表面にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＩ（ポリイミド）製の樹脂フィルムを弾性体膜３０としてラミネートした複合板材を用いて弾性板２７を作製している。この弾性板２７には、圧力室容積を変化させるダイヤフラム部が設けられている。また、この弾性板２７には、リザーバ４０の一部を封止するコンプライアンス部が設けられている。
【００２３】
上記のダイヤフラム部は、エッチング加工等によって支持板２９を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部は、圧電振動子１９の先端面が接合される島部３１と、この島部３１を囲う薄肉弾性部３２とからなる。上記のコンプライアンス部は、リザーバ４０に貯留された液体の圧力変動を吸収するための部分である。このダンパー部分もまた、貯留空部の開口面に対向する領域の支持板２９をエッチング加工等によって除去し、弾性体膜３０のみにすることで作製される。
【００２４】
そして、上記の島部３１には圧電振動子１９の先端面が接合されているので、自由端部を伸縮させることで圧力室容積を変化させることができる。例えば、圧電振動子１９を充電して自由端部を素子長手方向に収縮させると島部３１が引っ張られる。これにより島部３１が移動し、圧電振動子１９の放電状態と比べて、圧力室容積を増大させることができる。また、充電状態の圧電振動子１９を放電して自由端部を素子長手方向に伸長させると、島部３１が圧力室２４側に押される。これにより、圧電振動子１９の充電状態に比べて、圧力室容積を減少させることができる。
【００２５】
上記のカートリッジ装着部２には供給針ユニット３３が設けられている。この供給針ユニット３３は液体を貯留した液体カートリッジ３４（本発明の液体供給源の一種，図１参照）と接続される部分であり、この供給針ユニット３３を介して液体カートリッジ３４に貯留された液体が記録ヘッド３内に供給される。なお、液体供給源としては、液体カートリッジ３４に限らず、液体貯留パック（液体を貯留した袋体）を用いてもよい。そして、本実施形態のように、使用する液体の種類毎にカートリッジに収納すると、取り扱いが容易で使い勝手がよい。
【００２６】
本実施形態における供給針ユニット３３は、液体供給針３５と針ホルダ３６とから概略構成されている。液体供給針３５は、液体カートリッジ３４の内部に挿入される部材であり、液体カートリッジ３４内に貯留された液体を針内に導入する。この液体供給針３５の先端部は円錐状に尖っており、針内外を連通する液体導入孔が複数穿設されている。針ホルダ３６は、液体供給針３５を取り付けるための部材であり、その表面には液体供給針３５の根本部分を止着するための台座３７を形成している。
【００２７】
この供給針ユニット３３は、ケース１６の取付面上に配設されている。この配設状態において、液体出口とケース１６の接続突起とは、パッキン３８を介して液密状態で連通される。そして、接続突起の内側には、ケース１６内を貫通する液体供給路３９が形成されている。この液体供給路３９は、流路ユニット１７のリザーバ４０に連通している。従って、液体カートリッジ３４内に貯留された液体は、液体供給路３９を通じてリザーバ４０に流入する。
【００２８】
従って、これらの記録ヘッド３及び供給針ユニット３３では、液体供給針３５からリザーバ４０及び圧力室２４を通ってノズル開口２５に至る一連の液体流路が形成される。そして、圧電振動子１９を作動させると、上記したように圧力室容積を変化させることができる。この圧力室容積の変動により、圧力室２４内の液体には圧力変動が生じるので、圧力室２４内における液体圧力を変化させることができ、ノズル開口２５から液滴を吐出させることができる。例えば、圧電振動子１９を充電して圧力室２４を膨張させ、その後、圧電振動子１９を急激に放電して圧力室２４を収縮させると、圧力室２４の膨張によって圧力室２４内に流入した液体が急激に加圧され、ノズル開口２５から液滴が吐出される。
ここで、本実施形態では、圧電振動子１９の機械的な変形を利用して液滴を吐出させているので、液滴の吐出時に熱が生じ難い。従って、インクを変質させることなく吐出することができる。
【００２９】
次に、この記録ヘッド３から吐出させるインクについて説明する。このプリンタは、２種類のモード（本発明における噴射モードの一種）で記録動作が行える。具体的には、第１のモードが点字形成モードであり、第２のモードが印刷モードである。ここで、点字形成モードとは、コピー用紙等の記録紙６の表面に、点字を構成する突起（本発明における小突起の一種。以下、点字用突起４３という。図６参照。）を形成するモードであり、本発明における小突起形成モードの一種である。また、印刷モードとは、記録紙６上に文字や画像を印刷するモードであり、本発明の他噴射モードの一種である。なお、上記の記録紙６は、本発明における吐出対象物の一種であり、印刷記録媒体の一種でもある。
【００３０】
上記の点字形成モードにおいて、記録ヘッド３は２種類の液体を吐出する。即ち、点字用突起の核４４（本発明における小突起基部の一種，図６参照）を形成するための小突起形成用顔料インクと、コーティング層４５を形成するためのクリアインクとを選択的に吐出する。小突起形成用顔料インクは、本発明の第１液の一種であり、記録紙６への浸透性が低く堆積性を有したインクが用いられる。また、クリアインクは、本発明の第２液の一種であり、記録紙６への浸透性が小突起小突起形成用顔料インクよりも高く、表面張力が小突起形成用顔料インクよりも低く調整されたクリアインクが用いられる。
【００３１】
本実施形態では、小突起形成用顔料インクとクリアインクとを、互いに化学反応を生じさせる反応性液体によって構成し、化学反応によってこれらのインクを固化させている。具体的に説明すると、小突起形成用顔料インクは負に帯電した顔料樹脂（アニオン樹脂）を溶媒中に分散させたインクであり、クリアインクは正に帯電した顔料樹脂（カチオン樹脂）を溶媒中に分散させたインクである。この組み合わせにより、クリアインクを小突起形成用顔料インクに重ねて吐出させると、両インクの接触によって化学反応（固化反応）が生じる。そして、この化学反応によって点字用突起４３が形成される。従って、液滴吐出後における特別な処理が不要となり、点字用突起４３を形成するための専用機構を省略することができる。このため、装置構成の簡素化を図ることができ、画像等の印刷機能（即ち、他の機能）を比較的容易に組み込むことができる。
【００３２】
上記の小突起形成用顔料インクには、色材を構成する顔料樹脂、即ち、印刷用の顔料インクと同じ顔料樹脂が用いられる。ここで、顔料樹脂の含有濃度を印刷用の顔料インクと同じに設定してしまうと、堆積性の面で十分とはいえない。このため、本実施形態では、小突起形成用顔料インクとして、樹脂濃度及び保湿剤濃度を印刷用の顔料インクよりも高めた顔料インクを用いている。
なお、上記構造の記録ヘッド３では、樹脂濃度を１５重量％程度まで高めても液滴として吐出できることが確認されている。このため、小突起形成用顔料インクとしては、樹脂濃度を１５重量％まで高めたものを用いている。
【００３３】
上記のクリアインクには、例えば、ポリアリルアミン等のアミン／イミン系の樹脂が好適に用いられる。これは、固化時における耐擦性が小突起形成用顔料インクよりも高いこと、記録紙６に対する浸透性が高いこと、及び、表面張力が極めて低い等の理由による。なお、クリアインクの表面張力を低くするため、トリエチレングリコールモノブチルエーテルやヘキサンジオール等の界面活性剤や浸透性溶剤を添加してもよい。
【００３４】
そして、上記のように、小突起形成用顔料インクと印刷用顔料インクを共に顔料インクで構成すると、インクの物性を容易に揃えることができ、同一の記録ヘッド３からこれらの液体を支障無く吐出させることができる。これにより、記録ヘッド３を多用途に使用でき、装置の汎用性を高めることができる。
【００３５】
一方、上記の印刷モードにおいて記録ヘッド３は、１種類の液体を吐出する。即ち、記録ヘッド３は、溶媒中に顔料樹脂を分散させた印刷用の顔料インクを吐出する。この印刷用顔料インクは、本発明における第３液の一種であり、顔料濃度や保湿剤濃度等が画像印刷等の用途に適するように調整されている。そして、この印刷用顔料インクは、１種類の液体ではあるが、本実施形態では７色を用意している。具体的には、ブラックインク、ライトブラックインク、シアンインク、ライトシアンインク、マゼンタインク、ライトマゼンタインク、イエローインクが用意されている。そして、ブラックインクについては２列のノズル列２８から吐出させ、他のインクについてはそれぞれ１列のノズル列２８から吐出させている。
なお、顔料濃度に関しては、ブラックインクが６．５重量％、ライトブラックインクが１．０重量％、シアンインクが４．０重量％、ライトシアンインクが１．０重量％、マゼンタインクが６．０重量％、ライトマゼンタインクが０．９重量％、イエローインクが５．０重量％となっており、何れの含有量も小突起形成用顔料インクより低い。
【００３６】
これらの各液体、即ち、小突起形成用顔料インク、クリアインク、印刷用顔料インクは、それぞれ別体の液体カートリッジ３４に貯留されている。この液体カートリッジ３４は、液体の貯留空部を内部に形成すると共に、液体供給針３５が挿入される針挿入部を備えたブロック状の部材であり、カートリッジ装着部２に装着される。即ち、点字形成モードでは、小突起形成用顔料インクを貯留した液体カートリッジ３４とクリアインクを貯留した液体カートリッジ３４とがカートリッジ装着部２に装着される。また、印刷モードでは、印刷用顔料インクを貯留した液体カートリッジ３４がカートリッジ装着部２に装着される。そして、小突起形成用顔料インクは、８列のノズル列２８の内、７列のノズル列２８から吐出され、クリアインクは１列のノズル列２８から吐出される。一方、印刷用顔料インクは、８列全てのノズル列２８から吐出される。
【００３７】
ここで、液体カートリッジ３４に関し、小突起形成用顔料インク、クリアインク、印刷用顔料インクをそれぞれ別体の液体カートリッジ３４に貯留するものに限らない。例えば、小突起形成用顔料インクとクリアインクとを個別に貯留した液体カートリッジ３４を一体に形成してもよい。即ち、使用する液体を噴射モード毎に纏めて液体カートリッジ３４に貯留してもよい。
そして、この場合には、この液体カートリッジと印刷用顔料インクを貯留した液体カートリッジ３４とを、モードに応じて差し替える。このように構成すると、ユーザーは噴射モード毎に液体カートリッジ３４を選択してカートリッジ装着部に装着すれば足りるので、操作が容易になって使い勝手が向上する。
【００３８】
なお、小突起形成用顔料インクは、核４４が形成できれば良いので、何色のインクであっても用いることができる。ここで、小突起形成用顔料インクと印刷用顔料インクとは、顔料濃度や保湿剤濃度等が相違するものの基本的な液体組成は同じである。このため、小突起形成用顔料インクを印刷用顔料インクと同色の組み合わせで構成し、同じノズル列２８から吐出させる構成が好ましい。これは、小突起形成用顔料インクと印刷用顔料インクとを交換した際に、混色によるインク流路内の汚れを最小限に抑えることができるからである。
仮に、上記のクリアインクがイエローインクと同じノズル列２８から吐出されるとした場合、残り６色のインク、即ち、ブラックインク、ライトブラックインク、…、ライトマゼンタインクを、小突起形成用顔料インクと印刷用顔料インクとの間で同色に揃え、同じノズル列２８から吐出させる構成が好ましい。このように構成することにより、混色に伴うインク流路内の汚れが防止でき、クリーニング時に消費するインク量を抑えることができる。
【００３９】
また、例示した液体カートリッジ３４は、情報記憶素子の一種である接点ＲＯＭ４６（図４参照）を備えている。この接点ＲＯＭ４６は、記憶内容を外部から書き換え可能であって、カートリッジ装着部２から取り外した状態においても記憶内容を保持可能な素子によって構成されている。
この接点ＲＯＭ４６には、その液体カートリッジ３４に貯留されている液体の種類を示す液体種類情報、液体の残量を示す液体残量情報、最初に装着された日を示す使用開始日情報といった各種情報が記憶されている。そして、この接点ＲＯＭ４６は、カートリッジ装着部２への装着状態でカートリッジ装着部２に設けられた接点端子４７（図４参照）に電気的に接続される。なお、この接点端子４７は制御部４８と電気的に接続されている。
【００４０】
次に、点字プリンタ１の電気的構成について説明する。図４に示すように、この点字プリンタ１は、プリンタコントローラ５１と、プリントエンジン５２とから概略構成されている。
【００４１】
プリンタコントローラ５１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた制御部４８や、記録ヘッド３に供給するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路５３等を備えている。一方、プリントエンジン５２は、パルスモータ１０と、紙送りモータ５４と、記録ヘッド３等を備えている。そして、これらの各部は、上記の制御部４８によってその動作が制御可能である。
【００４２】
上記の制御部４８は、この点字プリンタ１における制御を行う部分である。この制御部４８は、接点端子４７と電気的に接続されているので、装着された液体カートリッジ３４の接点ＲＯＭ４６に記憶された各種情報を読み出せる。このため、制御部４８は、読み出した情報に基づいて液体カートリッジ３４に貯留されている液体の種類等を認識できる。また、制御部４８は、接点ＲＯＭ４６に記憶された各種情報を書き換えることもできる。
【００４３】
この制御部４８は、本発明における駆動制御手段としても機能する。即ち、制御部４８は、複数のモード（即ち、噴射モード）の中から１つのモードを選択し、選択したモードに応じて記録ヘッド３の動作を制御する。本実施形態では、制御部４８は、点字形成モードと印刷モードの何れか一方のモードを選択できる。このモードの選択は、選択スイッチ（図示せず）の操作によって行ってもよく、制御部４８に選択させてもよい。そして、制御部４８に選択させる場合には、接点ＲＯＭ４６に記憶された情報を利用する構成が好ましい。これは、本実施形態では吐出させる液体の種類がモード毎に相違することによる。即ち、接点ＲＯＭ４６に記憶された情報を参照することで、制御部４８は、カートリッジ装着部２に装着されたカートリッジ（貯留された液体）の種類を認識できるので、使用するモードを自動的に決定できる。
【００４４】
点字形成モードにおいて、制御部４８は、ホストコンピュータ等の上位装置から送信されてくる点字形成データに基づき、点字用突起４３を形成する場所、点字用突起４３の大きさ（着弾面積）、点字用突起４３の高さ（液滴の吐出量）等を決定し、記録ヘッド３を制御するためのドットパターンデータを生成する。そして、制御部４８は、この生成したドットパターンデータを記録ヘッド３に転送する。また、制御部４８は、駆動信号設定手段としても機能し、点字用突起４３の形成に適した波形形状の点字用駆動信号を設定し、この点字用駆動信号を駆動信号発生回路５３から発生させる。さらに、制御部４８は、パルスモータ１０を作動させてキャリッジ４（記録ヘッド３）を所望の位置に移動させたり、紙送りモータ５４を作動させて記録紙６を送り出したりもする。
【００４５】
印刷モードにおいて、制御部４８は、上位装置から送信されてくる印刷データに基づいて色毎のドットパターンデータを生成し、記録ヘッド３に転送する。また、制御部４８（駆動信号設定手段）は、印刷に適した波形形状の印刷用駆動信号を設定し、この印刷用駆動信号を駆動信号発生回路５３から発生させる。そして、この印刷モードにおいても、制御部４８は、パルスモータ１０を作動させてキャリッジ４（記録ヘッド３）を所望の位置に移動させたり、紙送りモータ５４を作動させて記録紙６を送り出したりする。
【００４６】
上記の駆動信号発生回路５３は、駆動信号発生手段として機能する部分であり、制御部４８による制御の下、記録ヘッド３に供給するための駆動信号を発生する。本実施形態の駆動信号発生回路５３は、図５に示すように、点字形成モードにおいて１種類の点字用駆動信号（ＣＯＭ１）を発生し、印刷モードにおいて３種類の印刷用駆動信号（ＣＯＭ２〜ＣＯＭ４）の何れかを選択的に発生する。
【００４７】
以下、各駆動信号について説明する。上記の点字用駆動信号は、図５（ａ）に示すように、液滴の吐出量を可及的に増やす様に設定した点字駆動パルスＤＰ１を、１単位周期内に３個等間隔で発生させる一連の信号である。この点字駆動パルスＤＰ１は、駆動電圧、即ち、最大電位と最低電位の電位差を、圧電振動子１９が許容し得る程度まで可及的に高く設定した駆動パルスである。そして、この点字駆動パルスＤＰ１が１つ圧電振動子１９に供給される毎に、ノズル開口２５からは最大量のインク滴（この例では約１７ｐＬ）が吐出される。従って、１単位周期では、約５０ｐＬのインク滴を吐出させることができる。
【００４８】
上記の印刷用駆動信号は、例えば、高速印刷に適した第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２と、高解像度の印刷時に用いられる第２印刷用駆動信号ＣＯＭ３と、超高解像度の印刷時に用いられる第３印刷用駆動信号ＣＯＭ４とからなる。
【００４９】
第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２及び第２印刷用駆動信号ＣＯＭ３は、スモールドット、ミドルドット、及び、ラージドットからなるドットセットを選択的に記録可能な駆動信号である。即ち、これらの駆動信号では、非記録を含めて、各ドットを４階調で記録することができる。そして、第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２と第２印刷用駆動信号ＣＯＭ３とは、各ドットにおけるインク量の組み合わせが相違する。
【００５０】
上記の第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２は、第１スモールドット駆動パルスＤＰ２を１単位周期内に３個等間隔で発生させる一連の信号である。この第１スモールドット駆動パルスＤＰ２は、約１３ｐＬのインク滴をノズル開口２５から吐出させる駆動パルスであり、基本的な波形形状は上記の点字駆動パルスＤＰ１と同じである。但し、この第１スモールドット駆動パルスＤＰ２では、駆動電圧を上記の点字駆動パルスＤＰ１よりも低く設定している点に相違がある。また、この第１スモールドット駆動パルスＤＰ２では、使用環境の温度情報等に応じて、この駆動パルスを構成している波形要素の発生時間や電位差を変更している点も相違する。
【００５１】
この第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２では、記録階調が非記録の場合、何れの第１スモールドット駆動パルスＤＰ２も圧電振動子１９に供給しない。そして、記録階調がスモールドットの場合には１単位周期あたり１つの第１スモールドット駆動パルスＤＰ２を圧電振動子１９に供給し、ミドルドットの場合には２つの第１スモールドット駆動パルスＤＰ２を圧電振動子１９に供給する。同様に、記録階調がラージドットの場合には３つの第１スモールドット駆動パルスＤＰ２すべてを圧電振動子１９に供給する。これにより、記録階調が非記録の場合にはインク滴は吐出されない。また、スモールドットの場合には約１３ｐＬのインク滴が１単位周期内に１回吐出され、記録紙６上にはこのインク滴によるスモールドットが記録される。記録階調がミドルドットの場合には、約１３ｐＬのインク滴が１単位周期内に２回吐出され、記録紙６上には約２６ｐＬのインク滴によるミドルドットが記録される。記録階調がラージドットの場合には約１３ｐＬのインク滴が１単位周期内に３回続けて吐出され、記録紙６上には約４０ｐＬのインク滴によるラージドットが記録される。
【００５２】
上記の第２印刷用駆動信号ＣＯＭ３は、微振動パルスＤＰ３と、第２スモールドット駆動パルスＤＰ４と、ミドルドット駆動パルスＤＰ５とを１単位周期内に備えた一連の信号である。微振動パルスＤＰ３は、メニスカス、即ち、ノズル開口２５で露出しているインクの自由表面を、インク滴を吐出させない程度に移動させる信号である。第２スモールドット駆動パルスＤＰ４は、上記の第１スモールドット駆動パルスＤＰ２での吐出量よりも少ない量のインク滴を吐出させる駆動パルスである。本実施形態では、約４ｐＬのインク滴を吐出させる信号として構成されている。ミドルドット駆動パルスＤＰ５は、ミドルドットの形成に適した量のインク滴を吐出させる駆動パルスである。本実施形態では、約１２ｐＬのインク滴を吐出させる信号として構成されている。なお、このミドルドット駆動パルスＤＰ５では、直前に第２スモールドット駆動パルスＤＰ４が供給されると、上記の量（約１２ｐＬ）よりも多い量のインク滴が吐出される。
【００５３】
この第２印刷用駆動信号ＣＯＭ３では、記録階調が非記録の場合には微振動パルスＤＰ３を圧電振動子１９に供給する。これにより、メニスカスが微振動し、インクの増粘が防止される。また、記録階調がスモールドットの場合には第２スモールドット駆動パルスＤＰ４を圧電振動子１９に供給し、ミドルドットの場合にはミドルドット駆動パルスＤＰ５を圧電振動子１９に供給する。これにより、各々のインク量に応じた大きさのドットが記録紙６上に記録される。さらに、記録階調がラージドットの場合には第２スモールドット駆動パルスＤＰ４とミドルドット駆動パルスＤＰ５とを続けて圧電振動子１９に供給する。この場合、第２スモールドット駆動パルスＤＰ４とミドルドット駆動パルスＤＰ５の相乗効果によって約２０ｐＬのインク滴が吐出され、このインク滴によってラージドットが記録される。
【００５４】
上記の第３印刷用駆動信号ＣＯＭ４は、超高解像度の印刷時に用いられる駆動信号であり、１単位周期内に、１つの微振動パルスＤＰ６と１つの第３スモールドット駆動パルスＤＰ７とを有する一連の信号である。ここで、微振動パルスＤＰ６は、上記した微振動パルスＤＰ３と同様の機能を発揮し、インクの増粘を防止するものである。第３スモールドット駆動パルスＤＰ７は、上記の第２スモールドット駆動パルスＤＰ４よりもさらに少量のインク滴を吐出させる駆動パルスであり、本実施形態では約２ｐＬのインク滴を吐出させる。また、この第３印刷用駆動信号ＣＯＭ４における単位周期の長さは、上記の第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２や第２印刷用駆動信号ＣＯＭ３の単位周期の長さよりも短い。
【００５５】
この第３印刷用駆動信号ＣＯＭ４では、全てのドットを第３スモールドット駆動パルスＤＰ７による極小のスモールドットで記録する。即ち、ドットを記録する場合には第３スモールドット駆動パルスＤＰ７を圧電振動子１９に供給し、非記録の場合には微振動パルスＤＰ６を圧電振動子１９に供給する。
【００５６】
次に、上記構成の点字プリンタ１における動作について説明する。
【００５７】
電源が投入されると制御部４８は、所定のイニシャライズ動作を実行する。このイニシャライズ動作では、キャリッジ４を主走査方向に動かしてキャリッジ４（記録ヘッド３）の位置認識等を行ったり、ワークエリア内の不要な情報をクリアしたりする。イニシャライズ動作を行ったならば、制御部４８は、接点端子４７を通じて接点ＲＯＭ４６にアクセスし、記憶されている各種情報を読み出す。そして、制御部４８（駆動制御手段）は、読み出した情報に基づき、装着されている液体カートリッジ３４の種類、即ち貯留されている液体の種類を認識し、モードを設定する。この場合、制御部４８は、装着されている液体カートリッジ３４が印刷用顔料インクを貯留している場合には印刷モードを設定する。また、装着されている液体カートリッジ３４が小突起形成用顔料インクとクリアインクとを貯留している場合には点字形成モードを設定する。
【００５８】
印刷モードにおいて制御部４８（駆動制御手段）は、上記の印刷用顔料インクを吐出させる。このとき、制御部４８は、上位装置からの印刷データに基づき、第１印刷用駆動信号ＣＯＭ２〜第３印刷用駆動信号ＣＯＭ４の何れかを選択して駆動信号発生回路５３から発生させる。また、制御部４８は、パルスモータ１０や紙送りモータ５４を制御し、キャリッジ４を主走査方向に移動させると共に記録紙６を副走査方向に送り出す。さらに、制御部４８は、キャリッジ４や記録紙６の移動に同期させて、駆動パルスＤＰ２〜ＤＰ７の圧電振動子１９への供給を制御する。この一連の動作によって、記録紙６上には、印刷データに基づく画像等が記録される。
【００５９】
一方、点字形成モードにおいて制御部４８（駆動制御手段）は、上記の小突起形成用顔料インクとクリアインクとを吐出させる。即ち、制御部４８は、先ず核形成工程を行い、小突起形成用顔料インクを記録紙６上に着弾させて点字用突起の核４４を形成する。この場合、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、記録ヘッド３の主走査に連動させて突起を形成する領域に対し、規定量の小突起形成用顔料インクを着弾させる。
ここで、標準的な点字用突起４３は、直径が１．４ｍｍ、中心部の高さが０．７ｍｍ程度の半球状をしている。そして、この形状に基づいて単純に計算すると、上記した５０ｐＬの液滴を１４５００回吐出させることで、点字用突起の核４４を形成することができる。
なお、本実施形態では、上記したように、１つのノズル列２８は１８０個のノズル開口２５を備えており、７列のノズル列２８（１２６０個のノズル開口２５）を小突起形成用顔料インクの吐出用に割り当てている。このため、５０ｐＬの液滴を１つのノズル開口２５あたり１１回〜１２回吐出させることで、点字用突起の核４４が形成できる。
【００６０】
点字用突起の核４４を形成したならば、コーティング工程に移行し、この核４４を覆うようにクリアインクを吐出させる。このコーティング工程では、例えば、図６（ｃ）に示すように、核４４よりも少し広い領域にクリアインクを吐出させる。上記したように、このクリアインクはカチオン樹脂を含み、小突起形成用顔料インクを構成するアニオン樹脂と化学反応を生じて固化するので、クリアインクの着弾によって化学反応が開始し、点字用突起４３が形成される。このため、固化のための特別な機構が不要であり、装置構成の簡素化が図れる。
【００６１】
このクリアインクは、固化することで点字用突起の核４４を保護するコーティング層４５となる。点字は、点字用突起４３を指先で触れることで認識されるものであり、高い耐擦性が要求される。本実施形態のように、クリアインクでコーティング層４５を形成すると、指先で擦ったりしても点字用突起４３が剥がれたりせず耐久性を高めることができる。さらに、コーティング層４５が核４４を保護するので、小突起形成用顔料インクとして耐擦性の低い液体を使用することができる。これにより、小突起形成用顔料インクに用いる液体について選択の自由度を高めることができる。
【００６２】
また、このクリアインクは、吐出対象物としての記録紙６に対して高い浸透性を有する。このため、図７に示すように、吐出したクリアインクの一部４５ａが記録紙内に浸透した状態で固化する。これにより、記録紙内に浸透した部分４５ａがアンカーと同様に機能し、コーティング層４５の記録紙６に対する接合強度を高める。その結果、形成した点字用突起４３を記録紙６から剥がれ難くすることができ、耐久性を高めることができる。なお、このアンカー効果を高めるべく、クリアインクに含まれるスチレンアクリル系の樹脂（アクリル樹脂やウレタン樹脂等）の濃度を高めることが好ましい。
また、小突起形成用顔料インク或いはクリアインクの吐出量を制御し、点字用突起４３のエッジ部分（図７に符号Ｒで示す部分）をなだらかな曲面で構成することが好ましい。このように構成することで、突起自体にかかる力に関し、単位面積当たりの負荷を分散することができる。即ち、面圧を下げることができる。これにより、点字用突起４３の耐久性を高めることができる。
【００６３】
さらに、このクリアインクを記録紙６の全面に塗布し、記録紙６の表面をコーティング層で覆ってもよい。この場合、コーティング層が透明であるので、クリアインクを介して点字用突起４３を視認することができる。このように、点字用突起４３を視認可能にすると、点字作成者が作成された点字を確認する際に便利である。
【００６４】
以上説明したように、この点字プリンタ１では、小突起形成用顔料インクとクリアインクとを吐出することで点字用突起４３を形成できる。このため、インク吐出後において特別な処理を行わなくて済み、装置構成を簡素化できる。即ち、インクを吐出させる機構があれば足り、固化用の専用機構が不要である。そして、固化用の専用機構が省略できることから、装置に汎用性を持たせることが容易になる。即ち、文字や画像等を印刷する印刷機能を、点字プリンタ１に対して容易に付与できる。
【００６５】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００６６】
例えば、点字用突起の核４４を形成する第１液に関し、記録紙６等の吐出対象物への浸透性が低く堆積性を有する液体であればよい。このため、この第１液を、クリアインク（第２液の一種）と化学反応を生じない液体によって構成してもよい。同様に、核４４を覆う第２液に関しても着弾後に固化する液体であれば足り、第１液と化学反応を生じない液体によって構成してよい。例えば、この第２液を、ポリエチレンエマルジョンやポリプロピレンエマルジョン等のワックス系の樹脂を含有する液体によって構成してもよい。
【００６７】
また、第２液を下地材として記録紙６等の吐出対象物の表面に塗布し、その後、第１液で核４４を形成し、さらにその上から第２液を塗布してコーティング層４５を形成するようにしてもよい。また、コーティング層４５を記録紙６の全面に形成してもよい。
【００６８】
また、本発明は点字プリンタ１に限定されるものではない。例えば、立体画像プリンタや３次元造形装置等、吐出対象物の表面に小突起を形成可能な液体噴射装置であれば、本発明を適用することができる。
そして、これらの装置では、小突起を連続させることで突条（線）を形成でき、この線を幅方向に連続させることで隆起部を形成できる。従って、レリーフを作製できるし、油絵を複製することもできる。さらに、立体地図（３次元地図）も作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】点字プリンタの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの部分拡大断面図である。
【図３】記録ヘッドをノズルプレート側から見た図である。
【図４】点字プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、駆動信号発生回路から発生する駆動信号を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、点字用突起の形成を説明する模式図である。
【図７】点字用突起を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…点字プリンタ，２…カートリッジ装着部，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…ガイドロッド，６…記録紙，７…駆動プーリー，８…遊転プーリー，９…タイミングベルト，１０…パルスモータ，１１…ノズルプレート，１２…ワイパー機構，１３…キャッピング機構，１５…振動子ユニット，１６…ケース，１７…流路ユニット，１８…収納空部，１９…圧電振動子，２０…固定板，２１…フレキシブルケーブル，２２…配線基板，２３…液体供給口，２４…圧力室，２５…ノズル開口，２６…流路形成基板，２７…弾性板，２８…ノズル列，２９…支持板，３０…弾性体膜，３１…島部，３２…薄肉弾性部，３３…供給針ユニット，３４…液体カートリッジ，３５…液体供給針，３６…針ホルダ，３７…台座，３８…パッキン，３９…液体供給路，４０…リザーバ，４３…点字用突起，４４…点字用突起の核，４５…コーティング層，４６…接点ＲＯＭ，４７…接点端子，４８…制御部，５１…プリンタコントローラ，５２…プリントエンジン，５３…駆動信号発生回路，５４…紙送りモータ

Claims (13)

1. 液体供給源から供給された液体をノズル開口から液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、吐出させた液体によって吐出対象物の表面に小突起を形成可能な液体噴射装置において、
   複数の噴射モードの中から１つの噴射モードを選択し、選択した噴射モードに応じて前記噴射ヘッドの動作を制御する駆動制御手段を備え、
   前記噴射ヘッドは、吐出対象物への浸透性が低く堆積性を有する第１液と、吐出対象物への浸透性及び固化時における耐擦性が前記第１液よりも高い第２液と、これらの第１液及び第２液とは異なる第３液とを吐出可能に構成され、
   前記駆動制御手段は、
   前記噴射モードが吐出対象物の表面に小突起を形成可能な小突起形成モードの場合に、前記第１液を吐出させることで小突起基部を吐出対象物上に形成した後、該小突起基部を覆うように前記第２液を吐出させることでコーティング層を形成し、
   前記選択された噴射モードが小突起形成モードとは異なる他噴射モードの場合に前記第３液を吐出させることを特徴とすることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記小突起形成モードが吐出対象物の表面に点字用突起を形成する点字形成モードであることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記第１液及び第２液が化学反応を生じる反応性液体であり、第１液と第２液の化学反応によってこれらの液体を固化させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記第１液がアニオン樹脂を含有する液体であり、前記第２液がカチオン樹脂を含有する液体であることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記第２液は吐出対象物に対して高い浸透性を有し、前記コーティング層の一部を吐出対象物内に浸透させた状態で形成することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の液体噴射装置。
6. 前記第２液が透明樹脂を含有したクリアインクであることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 前記他噴射モードが印刷記録媒体上に文字や画像を印刷する印刷モードであり、
   前記第３液が印刷用のインクであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の液体噴射装置。
8. 前記第３液が溶媒中に顔料樹脂を分散させてなる印刷用顔料インクであり、前記第１液が顔料樹脂の濃度を印刷用顔料インクよりも高めた小突起形成用顔料インクであることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
9. 前記液体供給源を、前記第１液、第２液、第３液を個別に貯留した液体カートリッジによって構成すると共に、前記噴射ヘッドが取り付けられるキャリッジには該液体カートリッジを装着可能なカートリッジ装着部を設け、
   前記噴射モードが小突起形成モードの場合には前記第１液及び第２液を貯留した液体カートリッジをカートリッジ装着部へ装着可能とし、他噴射モードの場合には前記第３液を貯留した液体カートリッジをカートリッジ装着部へ装着可能としたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の液体噴射装置。
10. 液体供給源から供給された液体を液体噴射ヘッドのノズル開口から液滴の状態で吐出させ、該吐出させた液体によって吐出対象物の表面に小突起を形成する液体噴射による小突起形成方法において、
    吐出対象物への浸透性が低く堆積性を有する第１液を吐出することで小突起基部を吐出対象物上に形成し、
    吐出対象物への浸透性及び固化時における耐擦性が前記第１液よりも高い第２液を、前記小突起基部を覆うように吐出することでコーティング層を形成することを特徴とする液体噴射による小突起形成方法。
11. 前記第１液及び第２液が化学反応を生じる反応性液体であり、第１液と第２液の化学反応によってこれらの液体を固化させることを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射による小突起形成方法。
12. 前記第１液がアニオン樹脂を含有する液体であり、前記第２液がカチオン樹脂を含有する液体であることを特徴とする請求項１１に記載の液体噴射による小突起形成方法。
13. 前記第２液は吐出対象物に対して高い浸透性を有し、前記コーティング層の一部を吐出対象物内に浸透させた状態で形成することを特徴とする請求項１０から請求項１２の何れかに記載の液体噴射による小突起形成方法。

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