JP2004249685A - 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】簡単な装置構成で耐摩擦性の高い小突起を容易に形成することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】記録ヘッド３Ａを、常温で固体状のホットメルトインクを液滴として吐出可能に構成し、記録ヘッド３Ｂを、記録紙６への浸透性及び固化時における耐摩耗性がホットメルトインクよりも高いクリアインクと印刷用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８０を形成可能な点字形成モードの場合に、記録ヘッド３Ａからホットメルトインクを吐出させることで核８１を記録紙６上に形成した後、この核８１を覆うように記録ヘッド３Ｂからクリアインクを吐出させてコーティング層８２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記録ヘッド３Ｂから印刷用インクを吐出させることで画像等を印刷する。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射ヘッドによって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には、吐出対象物に液体を着弾させ、この着弾部分に熱膨張性を有する粉体を吹きつけて粉体像を形成し、この粉体像を加熱機構によって加熱することにより膨張させて小突起を形成するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５３９０７号公報（第３頁、第１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、粉体を噴射するための機構、及び、粉体を加熱して膨張させる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、このようにして形成された小突起は単に加熱のみによって定着させただけなので耐摩耗性が低く、例えば、上記点字の場合、指先等によって擦られることにより小突起が摩耗したり剥がれたりする虞があった。
【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、簡単な構成で耐摩耗性に優れた小突起を形成可能な液体噴射装置及び液体噴射による小突起形成方法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、常温で固体状の吐出素材を加熱手段により加熱して液状にし、液状となった前記吐出素材をノズル開口から第１液として液滴状態で吐出可能な第１液体噴射ヘッドと、
吐出対象物への浸透性を有すると共に固化時における耐摩耗性が前記第１液よりも高い第２液をノズル開口から液滴状態で吐出可能な第２液体噴射ヘッドと、
前記第１液体噴射ヘッド及び第２液体噴射ヘッドの動作を制御する駆動制御手段とを備え、
該駆動制御手段は、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において、前記第１液体噴射ヘッドから前記第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液体噴射ヘッドから前記第２液を吐出させることでコーティング層を形成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り、前記第１液がホットメルトインクであることが好ましい。
なお、「耐摩耗性」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、常温で固体状の吐出素材を加熱して液状にし、
液状となった前記吐出素材を第１液体噴射ヘッドから第１液として液滴状態で吐出させることで小突起基部を吐出対象物上に形成し、
該小突起基部を覆うように、吐出対象物への浸透性を有すると共に固化時における耐摩耗性が前記第１液よりも高い第２液を第２液体噴射ヘッドから液滴状態で吐出させることでコーティング層を形成することを特徴とする。そして、この構成において、前記吐出素材がホットメルトインクであることが好ましい。
【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。また、吐出対象物上で堆積し易いホットメルトインクを第１液として吐出することで、容易に小突起基部を形成することができる。このように、液体の吐出機構を備えれば足りるので、簡単な装置構成で小突起を形成することが可能となる。また、第２液でコーティング層を形成するので、小突起基部はこのコーティング層によって表面を保護される。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２液体噴射ヘッドは、前記第１液及び前記第２液とは異なる第３液を吐出可能に構成され、
前記駆動制御手段は、前記小突起形成モードを含む複数の噴射モードの中から１つの噴射モードを選択可能であり、
選択された噴射モードが前記小突起形成モードとは異なる他噴射モードである場合に、前記駆動制御手段は、前記第２液体噴射ヘッドから前記第３液を吐出させる構成とすることが好ましい。そして、この構成において、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液が印刷用インクである構成が好ましい。これにより、一つの液体噴射装置を多用途に用いることができ、装置の汎用性が向上する。
【００１１】
また、上記発明において、液体を貯留する液体カートリッジが装着されるカートリッジ装着部を前記第２液体噴射ヘッドが取り付けられたキャリッジに設け、
該カートリッジ装着部に、前記第２液を貯留した液体カートリッジを装着する構成が好ましい。そして、この構成において、前記第３液を貯留した液体カートリッジを、前記他噴射モードにおいて前記第２液が貯留された液体カートリッジに替えて前記カートリッジ装着部に装着可能に構成にすることが好ましい。
これらの発明では、第２液体噴射ヘッドが吐出する液体を容易に交換することが可能となり、液体噴射ヘッドに複数の用途を持たせることが容易となる。
【００１２】
また、上記発明において、前記コーティング層を、そ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とするのが好ましい。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。
これにより、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。
【００１３】
【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、以下において、小突起を形成可能な液体噴射装置の例としてインクジェット式記録プリンタ（以下、単にプリンタという）１を挙げて説明する。
【００１４】
まず、図１に基づき、プリンタ１の全体構造について説明する。例示したプリンタ１は、カートリッジ装着部２、記録ヘッド３Ａ（本発明の第１液体噴射ヘッドの一種）、及び、記録ヘッド３Ｂ（本発明の第２液体噴射ヘッドの一種）を取り付けたキャリッジ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（吐出対象物の一種）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の回転軸に固定されている。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の幅方向に往復移動する。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３Ａ，３Ｂのノズルプレートの表面をクリーニングするためのワイパー機構１２と、このノズルプレート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。
【００１５】
まず、上記記録ヘッド３Ａについて説明する。図２に示すように、記録ヘッド３Ａは、固体インク供給部１５と、流路ユニット１６と、アクチュエータユニット１７とから概略構成されている。
【００１６】
固体インク供給部１５は常温で固体状のホットメルトインク（本発明の吐出素材の一種）が供給される部分である。この固体インク供給部１５の底面には、インク導入口１９の一部となる通孔が開設されており、また、この固体インク供給部１５の周面には溶解用ヒータ２０（本発明の加熱手段の一種）が配置されている。この溶解用ヒータ２０は、例えばステンレス箔をポリイミド等の絶縁材によって被覆したラミネート構造とされており、ステンレス箔部分の電極（図示せず）に電圧を印加することにより発熱し、固体インク供給部１５内に固体状で供給されたホットメルトインクを常温より高温（例えば、７０℃〜１２０℃）に加熱して溶解するようになっている。
【００１７】
流路ユニット１６は、インク導入口１９、インク供給口（オリフィス）２２、及びノズル連通口２３の一部となる通孔を開設した供給口形成基板２４と、共通インク室（リザーバ）２５となる通孔及びノズル連通口２３の一部となる通孔を開設したインク室形成基板２６と、ノズル開口２７を開設したノズルプレート２８から構成されている。
ノズル開口２７は、ヘッド副走査方向に複数個列設した状態でノズルプレート２８に所定ピッチで開設される。そして、列設された複数のノズル開口２７によってノズル列が構成されている。
【００１８】
これらの供給口形成基板２４、インク室形成基板２６、ノズルプレート２８は、例えば、ステンレス製の板材をプレス加工することで作製されている。そして、流路ユニット１６は、インク室形成基板２６の一方の表面に（図２中下側）にノズルプレート２８を、他方の表面（同上側）に供給口形成基板２４をそれぞれ配置し、これらを接合することで作製される。
【００１９】
アクチュエータユニット１７は、ヘッドチップとも呼ばれる部材である。このアクチュエータユニット１７は、インク導入口１９となる通穴及び圧力室３０となる通孔を開設した圧力室形成基板３１と、インク導入口１９となる通穴が開設され、圧力室３０の一部を区画する振動板３２と、インク導入口１９の一部となる通穴、供給側連通口３３の一部となる通孔、及びノズル連通口２３の一部となる通孔を開設した蓋部材３４と、圧電振動子３５とによって構成される。
【００２０】
このアクチュエータユニット１７は、圧力室形成基板３１の一方の表面に蓋部材３４を、他方の表面に振動板３２をそれぞれ配置して各部材を接合し、その後、振動板３２の表面に圧電振動子３５を形成することで作製される。
これらの各部材の中で圧力室形成基板３１、振動板３２、及び、蓋部材３４は、アルミナや酸化ジルコニウム等のセラミックスで作製されており、焼成によって接合される。
【００２１】
上記の圧電振動子３５は、所謂撓みモードの圧電振動子であり、圧力室３０とは反対側の振動板３２の表面に圧力室３０毎に形成されている。この圧電振動子３５の幅は、圧力室３０の幅と略等しく、長さは圧力室３０の長さよりも少し長い。即ち、圧電振動子３５は、圧力室３０の長手方向を覆うように形成されている。この圧電振動子３５は、圧電体層３７と駆動電極３８と共通電極３９とによって構成される多層構造であり、駆動電極３８と共通電極３９とによって圧電体層３７を挟んでいる。駆動電極３８には、駆動信号の供給源（図示せず）が導通、即ち、電気的に接続される。そして、共通電極３９は、例えば接地電位に調整される。
【００２２】
駆動電極３８に駆動信号が供給されると、駆動電極３８と共通電極３９との間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体層３７に付与され、圧電体層３７は付与された電場の強さに応じて変形する。即ち、駆動電極３８の電位を高くする程、圧電体層３７は電場と直交する方向に収縮し、圧力室３０の容積を少なくするように振動板３２を変形させる。
【００２３】
そして、このアクチュエータユニット１７と上記の流路ユニット１６とは、これらの間に保温用ヒータ４０を介在させた状態で接合される。例えば、蓋部材３４と保温用ヒータ４０との間、及び、保温用ヒータ４０と供給口形成基板２４との間にシート状の接着剤を介在させ、加圧することで接着される。
【００２４】
保温用ヒータ４０は、上記溶解用ヒータ２０と同様に、ステンレス箔をポリイミド等の絶縁材によってラミネートした構成とされており、ステンレス箔部分の電極（図示せず）に通電することにより発熱し、記録ヘッド３Ａの流路内に満たされたホットメルトインクの温度が低下して固化しないように保温する役目を果たす。この保温用ヒータ４０には、インク導入口１９、供給側連通口３３、及びノズル連通口２３の一部となる通孔が開設されている。
【００２５】
このように構成された記録ヘッド３Ａには、固体インク供給部１５からインク導入口１９、共通インク室２５がノズル列毎に形成され、共通インク室２５から供給側連通口３３、圧力室３０、及びノズル連通口２３を通じてノズル開口２７に至る一連の液体流路がノズル開口２７毎に形成されている。使用時において、この液体流路内は、溶解用ヒータ２０によって加熱されて液状に溶解したホットメルトインクで満たされている。そして、圧電振動子３５を変形させることで対応する圧力室３０が収縮或いは膨張し、圧力室３０内のホットメルトインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル開口２７からホットメルトインクをインク滴（液滴の一種）として吐出させることができる。例えば、定常容積の圧力室３０を一旦膨張させた後に急激に収縮させると、圧力室３０内の膨張に伴ってホットメルトインクが充填され、その後の急激な収縮により圧力室３０内のホットメルトインクが加圧されてインク滴が吐出される。
【００２６】
次に、記録ヘッド３Ｂについて説明する。図３に例示した記録ヘッド３Ｂは、振動子ユニット４３、この振動子ユニット４３を収納可能なケース４４、このケース４４の先端面に接合される流路ユニット４５等を備えている。
【００２７】
上記のケース４４は、振動子ユニット４３を収納するための収納空部４６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４３は、櫛歯状に形成した複数の圧電振動子４７と、各圧電振動子４７が接合される固定板４８と、各圧電振動子４７に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル４９とを備えている。
【００２８】
圧電振動子４７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４８は、厚さが１ミリ程度の板状部材であり、圧電振動子４７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４８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４９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４９の一端部は圧電振動子４７の表面に半田付けされ、他端部は配線基板５０に半田付けされている。
【００２９】
この圧電振動子４７を構成する圧電体層に電場を付与すると、即ち、フレキシブルケーブル４９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４７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４７は素子長手方向に伸長する。
【００３０】
上記の流路ユニット４５は、液体供給口５２から圧力室５３を経てノズル開口５４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４５は、圧力室５３や液体供給口５２となる空部や溝部等を有する流路形成基板５５と、これらの空部や溝部の開口を封止して圧力室５３や液体供給口５２の一部を区画する振動板５６と、ノズル開口５４が複数穿設されたノズルプレート５７を備えている。そして、流路形成基板５５の一方の表面、即ち、ケース側の表面に振動板５６を接合し、流路形成基板５５の他方の表面、即ち、振動板接合面とは反対側の表面にノズルプレート５７を接合している。
【００３１】
上記のノズルプレート５７は、ドット形成密度に対応したピッチで複数（例えば１８０個）のノズル開口５４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５７をステンレス製の板材によって構成している。
【００３２】
上記の振動板５６は、支持板５８の表面に弾性体膜５９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５８とし、この支持板５８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５９としてラミネートした複合板材を用いて振動板５６を作製している。この振動板５６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、この振動板５６には、リザーバ６０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。
【００３３】
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５８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４７の先端面が接合される島部６１と、この島部６１を囲う薄肉弾性部６２とからなる。上記のコンプライアンス部は、リザーバ６０に貯留された液体の圧力変動を吸収するためのダンパー部分である。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５８をエッチング加工等によって除去し、弾性体膜５９のみにすることで作製される。
【００３４】
そして、上記の島部６１には圧電振動子４７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４７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６１が引っ張られる。これにより島部６１が移動し、圧電振動子４７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４７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６１が圧力室５３側に押される。これにより、圧電振動子４７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。
【００３５】
上記のキャリッジ４内のカートリッジ装着部２には液体を貯留した液体カートリッジ６３（図１参照）が装着されており、供給針ユニット６４を介して液体カートリッジ６３に貯留された液体が記録ヘッド３Ｂ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６３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。
【００３６】
本実施形態における供給針ユニット６４は、液体供給針６５と針ホルダ６６とから概略構成されている。液体供給針６５は、液体カートリッジ６３の内部に挿入される部材であり、液体カートリッジ６３内に貯留された液体を針内に導入する。この液体供給針６５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６６は、液体供給針６５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６５の根本部分を止着するための台座６６´を形成している。
【００３７】
この供給針ユニット６４は、ケース４４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４４の接続突起とは、パッキン６７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４４内を貫通する液体供給路６８が形成されている。この液体供給路６８は、流路ユニット４５のリザーバ６０に連通している。従って、液体カートリッジ６３内に貯留された液体は、液体供給路６８を通じてリザーバ６０に流入する。
【００３８】
従って、これらの記録ヘッド３Ｂ及び供給針ユニット６４では、液体供給針６５からリザーバ６０及び圧力室５３を通ってノズル開口５４に至る一連の液体流路が形成される。そして、圧電振動子４７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５３内の液体には圧力変動が生じるので、圧力室５３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５４から液滴を吐出させることができる。例えば、圧電振動子４７を充電して圧力室５３を膨張させ、その後、圧電振動子４７を急激に放電して圧力室５３を収縮させると、圧力室５３の膨張によって圧力室５３内に流入した液体が急激に加圧され、ノズル開口５４から液滴が吐出される。
【００３９】
次に、上記記録ヘッド３Ａ，３Ｂから吐出させる液体（インク）について説明する。このプリンタは、複数種類のモード（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、点字形成モードと印刷モードの２種類である。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８０という。図７参照。）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、本発明における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。
【００４０】
上記の点字形成モードにおいて、記録ヘッド３Ａは点字用突起の核８１（本発明における小突起基部の一種，図７参照）を形成するためのホットメルトインクを本発明の第１液として吐出し、記録ヘッド３Ｂはコーティング層８２（図７参照）を形成するためのクリアインクを第２液として吐出する。また上記の印刷モードにおいて、記録ヘッド３Ｂは、印刷用インク（印刷用インク）を第３液として吐出する。この際、印刷用インクが貯留された液体カートリッジを、クリアインクが貯留されたカートリッジに替えてカートリッジ装着部２に装着する。これにより、記録ヘッド３Ｂが吐出する液体を容易に交換することが可能であり、記録ヘッド３Ｂに印刷機能とコーティング層形成機能の２つの用途を持たせることが容易となる。
【００４１】
ホットメルトインクとしては、フタル酸エステル化合物に樹脂を混合したものをビヒクルとし、このビヒクルに色材を加えたものを使用する。このホットメルトインクの組成には添加物の種類と添加量とによって種々の組み合わせがあるが、代表として図４に示すような４つのタイプを挙げることができる。
このホットメルトインクは、融点が例えば７０℃〜１２０℃の常温よりも高い範囲にある。そして、記録ヘッド３Ａ内の高温に保たれた液体流路内から常温下に吐出された後、記録紙６に着弾すると熱が奪われ固化していく。即ち、ホットメルトインクは、記録紙６への浸透性が低く堆積性を有するため、このホットメルトインクを第１液として吐出することにより記録紙６上に点字用突起の核８１を容易に形成することができる。また、記録ヘッド３Ａのノズル開口２７の開口径は、記録ヘッド３Ｂのノズル開口５４のものと比べて大きめに設定されている。これにより、一度により多くの液体を吐出させることができ、より高速に点字用突起の核８１を形成することができる。
【００４２】
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、固化時における耐摩耗性がホットメルト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。
【００４３】
上記の印刷用インクは、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、本実施形態では４色の印刷用インクを用意している。具体的には、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクが用意されている。そして各色の印刷用インクはそれぞれ１列のノズル列から吐出させている。
【００４４】
また、例示した液体カートリッジ６３は、情報記憶素子の一種である接点ＲＯＭ７０（図５参照）を備えている。この接点ＲＯＭ７０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ＲＯＭ７０には、その液体カートリッジ６３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ＲＯＭ７０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７１（図５参照）に電気的に接続される。なお、この接点端子７１は制御部７２と電気的に接続されている。
【００４５】
次に、プリンタ１の電気的構成について説明する。図５に示すように、このプリンタ１は、プリンタコントローラ７５と、プリントエンジン７６とから概略構成されている。
【００４６】
プリンタコントローラ７５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた制御部７２や、記録ヘッド３Ａ，３Ｂ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７７等を備えている。一方、プリントエンジン７６は、パルスモータ１０と、紙送りモータ７８と、記録ヘッド３Ａ，３Ｂ等を備えている。そして、これらの各部は、上記の制御部７２によってその動作が制御可能である。
【００４７】
上記の制御部７２は、このプリンタ１における制御を行う部分である。この制御部７２は、接点端子７１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６３の接点ＲＯＭ７０に記憶された各種情報を読み出せる。このため、制御部７２は、読み出した情報に基づいて液体カートリッジ６３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７２は、接点ＲＯＭ７０に記憶された各種情報を書き換えることもできる。
【００４８】
この制御部７２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７２は、複数の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３Ａ，３Ｂの動作を制御する。本実施形態では、制御部７２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７２に選択させてもよい。そして、制御部７２に選択させる場合には、接点ＲＯＭ７０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ＲＯＭ７０に記憶された情報を参照することで、制御部７２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。
【００４９】
点字形成モードにおいて、制御部７２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８０を形成する場所、点字用突起８０の大きさ（着弾面積）、点字用突起８０の高さ（液滴の吐出量）等を決定し、記録ヘッド３Ａ，３Ｂ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７２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７２は、駆動信号設定手段としても機能し、点字用突起８０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７７から発生させる。また、制御部７２は、記録ヘッド３Ａの液体流路内のホットメルトインクが液状を維持するように溶解用ヒータ２０及び保温用ヒータ４０の温度を制御する。さらに、制御部７２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３Ａ，３Ｂ）を所望の位置に移動させたり、紙送りモータ７８を作動させて記録紙６を送り出したりもする。
【００５０】
印刷モードにおいて、制御部７２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３Ｂに転送する。また、制御部７２（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７７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７２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３Ａ，３Ｂ）を所望の位置に移動させたり、紙送りモータ７８を作動させて記録紙６を送り出したりする。
【００５１】
上記の駆動信号発生回路７７は、駆動信号発生手段として機能する部分であり、制御部７２による制御の下、記録ヘッド３Ａ，３Ｂ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７７は、図６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。
【００５２】
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６（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り、記録ヘッド３Ａの圧電振動子３５に供給される。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３５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３５に供給される毎に、ノズル開口２７からは最大量のインク滴（この例では約２０ｐＬ）が吐出される。従って、１単位周期では、約６０ｐＬのインク滴を吐出させることができる。
【００５３】
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。これらの印刷用駆動信号は記録ヘッド３Ｂの圧電振動子４７に供給される。
【００５４】
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。
【００５５】
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５４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。
【００５６】
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４７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４７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４７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４７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。
【００５７】
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５４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。
【００５８】
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４７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４７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４７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４７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。
【００５９】
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。
【００６０】
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４７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４７に供給する。
【００６１】
次に、上記構成のプリンタ１における動作について説明する。
【００６２】
電源が投入されると制御部７２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３Ａ，３Ｂ）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７２は、接点端子７１を通じて接点ＲＯＭ７０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７２（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６３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７２は、装着されている液体カートリッジ６３が印刷用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６３がクリアインクを貯留している場合には点字形成モードを設定する。
【００６３】
印刷モードにおいて制御部７２（駆動制御手段）は、上記の印刷用インクを吐出させる。このとき、制御部７２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７７から発生させる。また、制御部７２は、パルスモータ１０や紙送りモータ７８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７２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〜ＣＰ７の圧電振動子４７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。
【００６４】
一方、点字形成モードにおいて制御部７２（駆動制御手段）は、記録ヘッド３Ａからホットメルトインクを吐出させ、記録ヘッド３Ｂからはクリアインクを吐出させる。即ち、制御部７２は、先ず核形成工程を行い、ホットメルトインクを記録紙６上に着弾させて点字用突起の核８１を形成する。この場合、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、記録ヘッド３Ａの主走査に連動させて突起を形成する領域に対し、規定量のホットメルトインクを着弾させる。上記したように、このホットメルトインクは、記録ヘッド３Ａから吐出された後、熱が奪われることにより固化していき記録紙６上に堆積し易い。そのため点字用突起の核８１を容易に形成することができる。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。
【００６５】
点字用突起の核８１を形成したならば、コーティング工程に移行し、この核８１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７（ｃ）に示すように、核８１よりも少し広い領域にクリアインクを吐出させる。
このクリアインクは、固化することで点字用突起の核８１を保護するコーティング層８２となる。点字は、点字用突起８０を指先で触れることで認識されるものであり、高い耐摩耗性が要求される。本実施形態のように、クリアインクでコーティング層８２を形成すると、指先で擦ったりしても点字用突起８０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８２が核８１を保護するので、ホットメルトインクのような耐摩耗性の低い液体を使用することができる。これにより、核８１の形成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。
【００６６】
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８に示すように、吐出したクリアインクの一部８２ａ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８２ａがアンカーと同様に機能し、コーティング層８２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８０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、ホットメルト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８０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８０の耐久性を高めることができる。
【００６７】
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８０を視認することができる。このように、点字用突起８０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。
【００６８】
以上説明したように、このプリンタ１では、ホットメルトインクとクリアインクとを吐出することで点字用突起８０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、簡単な装置構成で耐摩擦性の高い小突起を容易に形成することが可能となる。
【００６９】
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。
【００７０】
例えば、点字用突起の核８１を形成するホットメルトインク（第１液）に関し、例示したものに限らず、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ものであればよい。
【００７１】
また、本発明はプリンタ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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３Ａの部分拡大断面図である。
【図３】記録ヘッド３Ｂの部分拡大断面図である。
【図４】ホットメルトインクの組成別タイプを示した図である。
【図５】プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。
【図６】（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７】（ａ）〜（ｃ）は、点字用突起の形成を説明する模式図である。
【図８】点字用突起を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…プリンタ，２…カートリッジ装着部，３Ａ，３Ｂ…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，１２…ワイパー機構，１３…キャッピング機構，１５…固体インク供給部，１６…流路ユニット，１７…アクチュエータユニット，１８…供給部，１９…インク導入口，２０…溶解用ヒータ，２２…インク供給口，２３…ノズル連通口，２４…供給口形成基板，２５…共通インク室，２６…インク室形成基板，２７…ノズル開口，２８…ノズルプレート，３０…圧力室，３１…圧力室形成基板，３２…振動板，３３…供給側連通口，３４…蓋部材，３５…圧電振動子，３７…圧電体層，３８…駆動電極，３９…共通電極，４０…保温用ヒータ，４３…振動子ユニット，４４…ケース，４５…流路ユニット，４６…収納空部，４７…圧電振動子，４８…固定板，５０…配線基板，５２…液体供給口，５３…圧力室，５４…ノズル開口，５５…流路形成基板，５６…振動板，５７…ノズルプレート，５８…支持板，５９…弾性体膜，６０…リザーバ，６１…島部，６３…液体カートリッジ，６４…供給針ユニット，６５…液体供給針，６６…針ホルダ，６６´…台座，６７…パッキン，６８…液体供給路，７０…接点ＲＯＭ，７１…接点端子，７２…制御部，７５…プリンタコントローラ，７６…プリントエンジン，７７…駆動信号発生回路，７８…紙送りモータ，８０…点字用突起，８１…点字用突起の核，８２…コーティング層

Claims (11)

1. 常温で固体状の吐出素材を加熱手段により加熱して液状にし、液状となった前記吐出素材をノズル開口から第１液として液滴状態で吐出可能な第１液体噴射ヘッドと、
   吐出対象物への浸透性を有すると共に固化時における耐摩耗性が前記第１液よりも高い第２液をノズル開口から液滴状態で吐出可能な第２液体噴射ヘッドと、
   前記第１液体噴射ヘッド及び第２液体噴射ヘッドの動作を制御する駆動制御手段とを備え、
   該駆動制御手段は、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において、前記第１液体噴射ヘッドから前記第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液体噴射ヘッドから前記第２液を吐出させ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り、
   前記吐出素材がホットメルトインク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２液体噴射ヘッドは、前記第１液及び前記第２液とは異なる第３液を吐出可能に構成され、
   前記駆動制御手段は、前記小突起形成モードを含む複数の噴射モードの中から１つの噴射モードを選択可能であり、
   選択された噴射モードが前記小突起形成モードとは異なる他噴射モードである場合に、前記駆動制御手段は、前記第２液体噴射ヘッドから前記第３液を吐出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３に記載の液体噴射装置。
5. 液体を貯留する液体カートリッジが装着されるカートリッジ装着部を前記第２液体噴射ヘッドが取り付けられたキャリッジに設け、
   該カートリッジ装着部に、前記第２液を貯留した液体カートリッジを装着したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記第３液を貯留した液体カートリッジを、前記他噴射モードにおいて前記第２液が貯留された液体カートリッジに替えて前記カートリッジ装着部に装着可能に構成したことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 前記コーティング層を、そ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６の何れかに記載の液体噴射装置。
8. 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１から請求項７の何れかに記載の液体噴射装置。
9. 常温で固体状の吐出素材を加熱して液状にし、
   液状となった前記吐出素材を第１液体噴射ヘッドから第１液として液滴状態で吐出させることで小突起基部を吐出対象物上に形成し、
   該小突起基部を覆うように、吐出対象物への浸透性を有すると共に固化時における耐摩耗性が前記第１液よりも高い第２液を第２液体噴射ヘッドから液滴状態で吐出させ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。
10. 前記吐出素材がホットメルトインクであることを特徴とする請求項９に記載の液体噴射による小突起形成方法。
11. 前記コーティング層を、そ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９又は請求項１０に記載の液体噴射による小突起形成方法。

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