JP2005007664A - 液体吐出装置及び液体吐出装置の液体吐出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吐出すべき液体を収容する液室と、液室に収容された液体を押圧する圧力発生素子と、圧力発生素子により押圧された液体を液室から吐出させる吐出口と、を有する吐出部を特定方向に直線状に複数並設した吐出手段とを備え、圧力発生素子を駆動させるためのエネルギーの供給を制御し、圧力発生素子を駆動させ、吐出口から吐出される液体の吐出方向を制御する吐出制御手段を有し、吐出手段は、上記特定方向に直線状に複数並設され、吐出手段の端部に設けられた吐出部の少なくとも1つには、1つ液室内に複数の圧力発生素子が設けられている。
【選択図】 図9
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体が吐出される吐出口が対象物の走行方向と略直交方向に、略直線状に設けられた液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液体を吐出する液体吐出装置としては、例えば記録紙等の対象物に対して、プリンタヘッドに設けられたノズルよりインクを吐出させて、画像や文字を記録するインクジェット方式を用いたインクジェットプリンタ装置がある。このインクジェットプリンタ装置は、記録速度が高速であり、低ランニングコスト、プリント画像のカラー化が容易という利点がある。
【0003】
インクジェットプリンタ装置では、例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック等のように複数の色のインクがそれぞれ充填されたインクカートリッジからインクが充填されるヘッドチップの液室に供給される。そして、インクジェットプリンタ装置では、液室に供給されたインクを液室内に設けられた圧力発生素子となる発熱抵抗体等で加熱し、発熱抵抗体上のインクに気泡を発生させ、この気泡が割れて消えるときのエネルギーによりインクがヘッドチップに設けられた微小なノズルから吐出されて、吐出されたインクが記録紙に着弾され、画像や文字が印刷される。
【0004】
インクジェットプリンタ装置には、所定の方向に走行する記録紙の走行方向に対して、略直交方向に移動するシリアルヘッドを用いたシリアル型インクジェットプリンタ装置と、吐出口が記録紙の走行方向に対して略直交方向に、記録紙の幅に亘って並設されたラインヘッドを用いたライン型インクジェットプリンタ装置とがある。シリアル型インクジェットプリンタ装置は、所定の方向に走行する記録紙に対して、シリアルヘッドを記録紙の走行方向と略直交する方向に往復駆動させ、シリアルヘッドに設けられたノズルからインクを記録紙に対して吐出し、記録紙の幅方向にライン状の印画を行うものである。
【0005】
一方、ライン型インクジェットプリンタ装置は、記録紙の走行方向に対して略直交方向に、記録紙の幅と略同一の幅に亘ってノズルが並設されたラインヘッドの各ノズルからインクを走行する記録紙に対して吐出することで、一度に1ラインを印画することができる。
【0006】
ラインヘッドは、このように記録紙の幅と略同一の幅をもってノズルを形成するには、ノズルが形成されたヘッドチップを記録紙の走行方向と略直交する方向に、直線状に並べることが望ましいが、ヘッドチップを記録紙の幅方向に直線状に並べると隣り合うヘッドチップの末端のノズル間が広くなってしまう。また、ラインヘッドを印刷幅に亘って1つのヘッドチップで形成すると、1つヘッドに液室やノズルが数百万個ほど並設されるようになり、製造上、すべてのノズルから適切にインクを吐出させることは困難である。また、このように印刷幅に亘ったヘッドチップを形成すると、1つのヘッドチップに多くの発熱抵抗体を必要としたり、ヘッドチップ上に形成される配線パターンの長さが長くなり、配線パターンの抵抗値がヘッドチップの動作に影響を与えるようになる。
【0007】
このため、このラインヘッドでは、印画を行うと、隣接するヘッドチップの境界に設けられたノズル間と対向する記録紙の主面上に白スジが生じてしまう。したがって、このラインヘッドでは、ヘッドチップを記録紙の幅方向に直線状に並べることは好ましくない。
【0008】
そこで、ラインヘッド100では、図20に示すように、隣接するヘッドチップ101の境界に設けられたノズル102を互いに対向させ、隣接するヘッドチップ101同士をヘッドの短辺方向に対して直交方向に交互にずらして、複数のヘッドチップ101が並設されている。ラインヘッド100には、複数並設されたヘッドチップ101が色毎に設けられている。これにより、ライン型インクジェットプリンタ装置は、ラインヘッド100のノズル102が記録紙の幅と略同一の幅をもって形成されているため、1ラインを1回で印画することができるようになる(特許文献1参照)。
【0009】
このようなライン型インクジェットプリンタ装置では、シリアル型と異なりヘッドを移動させないものであるから、シリアル型インクジェットプリンタ装置に比べて高速印刷を行うことが可能となる。また、ライン型インクジェットプリンタ装置は、ヘッドを移動させる必要がないことから、各インクカートリッジを大型化することができ、インクカートリッジ内に収容するインク容量を増やすことができる。更に、ライン型インクジェットプリンタ装置では、インクヘッドが移動するものではないため構成の簡素化を図ることができ、各インクカートリッジにインクヘッドを一体的に設けることができる。
【0010】
【特許文献1】
特開2002−103597号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ライン型インクジェットプリンタ装置では、ラインヘッド100が、上述したように隣接するヘッドチップ101の互いの一部を対向させ、記録紙の走行方向と略同方向に交互にずらして複数のヘッドチップ101が並設して形成されているため、ラインヘッド100が記録紙の走行方向と略同方向に広がり、大型化してしまう。また、ライン型インクジェットプリンタ装置では、ラインヘッド100において、隣接するヘッドチップ101同士を交互にずらし、各ヘッドチップに101設けられている端部のノズル102を互いに対向させているため、ノズル102を多く必要とする。
【0012】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ラインヘッドの小型化が図られた液体吐出装置及び液体吐出装置の液体吐出方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出装置は、吐出すべき液体を収容する液室と、液室に収容された液体を押圧する圧力発生素子と、圧力発生素子により押圧された液体を液室から吐出させる吐出口と、を有する吐出部を特定方向に直線状に複数並設した吐出手段とを備える。液体吐出装置は、圧力発生素子を駆動させるためのエネルギーの供給を制御し、圧力発生素子を駆動させ、吐出口から吐出される液体の吐出方向を制御する吐出制御手段を有し、吐出手段は、特定方向に直線状に複数並設され、吐出手段の端部に設けられた吐出部の少なくとも1つには、1つ液室内に複数の圧力発生素子が設けられ、吐出制御手段は、1つ液室内に配置された複数の圧力発生素子間で、各圧力発生素子を駆動させるためのエネルギーの供給に差異を設けることで、吐出口から吐出させる液体の吐出方向を特定方向に変化させる。
【0014】
上述した構成からなる液体吐出装置によれば、吐出口を有する吐出部が特定方向に並設された吐出手段を、特定方向に略直線状に並べることによって、吐出口が対象物の略幅方向に亘って直線状に設けられるようになるため、必要最小限の吐出口を設ければよく、且つ対象物の走行方向と略平行方向に対する幅も小さくすることができ、小型化が図られる。
【0015】
また、この液体吐出装置によれば、吐出手段の端部に設けられた上記吐出部から吐出される液体の吐出方向を、吐出制御手段により対象物の走行方向と略直交する方向に変化させて、液体を吐出させることが可能なことから、液体の吐出方向を変化させることで、隣接する吐出手段の境界を挟む吐出部間と対向する記録紙上の位置に対して、印画を行うことができる。
【0016】
また、上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出装置の液体吐出方法は、吐出すべき液体を収容する液室と、液室に収容された液体を押圧する圧力発生素子と、圧力発生素子により押圧された液体を液室から吐出させる吐出口と、を有する吐出部を特定方向に直線状に複数並設した吐出手段を備える液体吐出装置の吐出手段が、特定方向に直線状に複数並設されると共に、吐出手段の端部に設けられた吐出部の少なくとも1つには、1つ液室内に複数の圧力発生素子が設けられ、1つ液室内に配置された複数の圧力発生素子間で、各圧力発生素子を駆動させるエネルギーの供給に差異を設けることで、吐出口から吐出させる液体の吐出方向を特定方向に変化させる。
【0017】
上述した構成からなる液体吐出装置の液体吐出方法によれば、吐出口を有する吐出部が特定方向に並設された吐出手段を、特定方向に略直線状に並設していることから、吐出手段を設ける範囲を小さくすることができ、吐出手段の端部に設けられた上記吐出部から吐出される液体の吐出方向を吐出制御手段により、対象物の走行方向と略直交する方向に変化させることができるため、隣接する吐出手段の境界を挟む吐出部間に対向する記録紙上の位置に対して、印画を行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたインクジェットプリンタ装置について、図面を参照して説明する。図1に示すように、本発明が適用されたインクジェットプリンタ装置(以下、プリンタ装置と記す。)1は、所定の方向に走行する記録紙Pに対してインク等を吐出して画像や文字を印刷するものである。また、このプリンタ装置1は、記録紙Pの印刷幅に合わせて、記録紙Pの幅方向、すなわち図1中矢印W方向にインク吐出口(ノズル)を略ライン状に並設した、いわゆるライン型のプリンタ装置である。
【0019】
このプリンタ装置1は、図1及び図2に示すように、インク4を吐出するインクジェットプリントヘッドカートリッジ(以下、ヘッドカートリッジと記す。)2と、このヘッドカートリッジ2を装着するプリンタ本体3とを備える。プリンタ装置1は、ヘッドカートリッジ2がプリンタ本体3に対して着脱可能であり、更に、ヘッドカートリッジ2に対してインク供給源となるインクカートリッジ11y,11m,11c,11kが着脱可能となっている。このプリンタ装置1では、イエローのインクカートリッジ11y、マゼンタのインクカートリッジ11m、シアンのインクカートリッジ11c、ブラックのインクカートリッジ11kが使用可能となっており、また、プリンタ本体3に対して着脱可能なヘッドカートリッジ2と、ヘッドカートリッジ2に対して着脱可能なインクカートリッジ11y,11m,11c,11kとを消耗品として交換可能になっている。
【0020】
このようなプリンタ装置1は、記録紙Pを積層して収納するトレイ65aをプリンタ本体3の前面底面側に設けられたトレイ装着口に装着することにより、トレイ65aに収納されている記録紙Pをプリンタ本体3内に給紙できる。トレイ65aは、プリンタ本体3の前面のトレイ装着口に装着されると、給排紙機構64により記録紙Pが給紙口65からプリンタ本体3の背面側に給紙される。プリンタ本体3の背面側に送られた記録紙Pは、反転ローラ83により走行方向が反転され、往路の上側をプリンタ本体3の背面側から前面側に送られる。プリンタ本体3の背面側から前面側に送られる記録紙Pは、プリンタ本体3の前面に設けられた排紙口66より排紙されるまでに、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置より入力された文字データや画像データに応じた印刷データが文字や画像として印刷される。
【0021】
記録紙Pに印刷を行うヘッドカートリッジ2は、プリンタ本体3の上面側から、すなわち図1中矢印A方向から装着され、給排紙機構64により走行する記録紙Pに対してインク4を吐出して印刷を行う。そこで、先ず、上述したプリンタ装置1を構成するプリンタ本体2に対して着脱可能なヘッドカートリッジ2と、このヘッドカートリッジ2に着脱されるインクカートリッジ11y,11m,11c,11kについて図面を参照して説明する。
【0022】
このヘッドカートリッジ2は、導電性の液体であるインク4を、例えば電気熱変換式又は電気機械変換式等を用いた圧力発生手段が発生した圧力により微細に粒子化して吐出し、記録紙P等の対象物上にインク4を液滴状態にして吹き付ける。具体的に、ヘッドカートリッジ2は、図2及び図3に示すように、カートリッジ本体21を有し、このカートリッジ本体21には、インク4が充填された容器であるインクカートリッジ11y,11m,11c,11kが装着される。なお、以下、インクカートリッジ11y,11m,11c,11kを単にインクカートリッジ11ともいう。
【0023】
ヘッドカートリッジ2に着脱可能なインクカートリッジ11は、図3に示すように、強度や耐インク性を有するポリプロピレン等の樹脂材料等を射出成形することにより成形されるカートリッジ容器11aを有し、このカートリッジ容器11aは、長手方向を使用する記録紙Pの幅方向の寸法と略同じ寸法をなす略矩形状に形成され、内部に貯留するインク容量を最大限に増やす構成となっている。
【0024】
具体的に、インクカートリッジ11を構成するカートリッジ容器11aには、インク4を収容するインク収容部12と、インク収容部12からヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体21にインク4を供給するインク供給部13と、外部よりインク収容部12内に空気を取り込む外部連通孔14と、外部連通孔14より取り込まれた空気をインク収容部12内に導入する空気導入路15と、外部連通孔14と空気導入路15との間でインク4を一時的に貯留する貯留部16と、インクカートリッジ11をカートリッジ本体21に係止するための係止突部17及び係合段部18とが設けられている。
【0025】
インク収容部12は、気密性の高い材料によりインク4を収容するための空間を形成している。インク収容部12は、略矩形に形成され、長手方向の寸法が使用する記録紙Pの幅方向、すなわち記録紙Pの走行方向に対して略直交する方向の寸法と略同じ寸法となるように形成されている。
【0026】
インク供給部13は、インク収容部12の下側略中央部に設けられている。このインク供給部13は、インク収容部12と連通した略突形状のノズルであり、このノズルの先端が後述するヘッドカートリッジ2の接続部26に嵌合されることにより、インクカートリッジ2のカートリッジ容器11aとヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体21を接続する。
【0027】
インク供給部13は、図4及び図5に示すように、インクカートリッジ11の底面13aにインク4を供給する供給口13bが設けられ、この底面13aに、供給口13bを開閉する弁13cと、弁13cを供給口13bの閉塞する方向に付勢するコイルバネ13dと、弁13cを開閉する開閉ピン13eとを備えている。ヘッドカートリッジ2の接続部26に接続されるインク4を供給する供給口13bは、図4に示すように、インクカートリッジ11がヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体21に装着される前の段階において、付勢部材であるコイルバネ13dの付勢力により弁13cが供給口13dを閉じる方向に付勢され閉塞されている。そして、インクカートリッジ11がカートリッジ本体21に装着されると、図5中矢印Bに示すように、開閉ピン13eがヘッドカートリッジ2を構成するカートリッジ本体21の接続部26の上部によりコイルばね13dの付勢方向とは反対の方向に押し上げられる。これにより、押し上げられた開閉ピン13eは、コイルバネ13dの付勢力に抗して弁13cを押し上げて供給口13bを開放する。かくして、インクカートリッジ11のインク供給部13は、ヘッドカートリッジ2の接続部26に接続され、図6に示すように、インク収容部12とインク溜め部31とを連通し、インク溜め部31へのインク4の供給が可能な状態となる。
【0028】
また、インクカートリッジ11をヘッドカートリッジ2側の接続部26から引き抜くとき、すなわちインクカートリッジ11をヘッドカートリッジ2の装着部22より取り外すときは、弁13cの開閉ピン13eによる押し上げ状態が解除され、弁13cがコイルバネ13dの付勢方向に移動して供給口13bを閉塞する。これにより、インクカートリッジ11をカートリッジ本体21に装着する直前にインク供給部13の先端部が下方を向いている状態であってもインク収容部12内のインク4が漏れることを防止することができる。また、インクカートリッジ11をカートリッジ本体21から引き抜いたときには、直ちに弁13cが供給口13bを閉塞するので、インク供給部13の先端からインク4が漏れることを防止できる。
【0029】
外部連通孔14は、図3に示すように、インクカートリッジ11外部からインク収容部12に空気を取り込む通気口であり、ヘッドカートリッジ2の装着部22に装着されたときも、外部に臨み外気を取り込むことができるように、装着部22への装着時に外部に臨む位置であるカートリッジ容器11aの上面、ここでは上面略中央に設けられている。外部連通孔14は、インクカートリッジ11がカートリッジ本体21に装着されてインク収容部12からカートリッジ本体21側にインク4が流下した際に、インク収容部12内のインク4が減少した分に相当する分の空気を外部よりインクカートリッジ11内に取り込む。
【0030】
空気導入路15は、インク収容部12と外部連通孔14とを連通し、外部連通孔14より取り込まれた空気をインク収容部12内に導入する。これにより、このインクカートリッジ11がカートリッジ本体21に装着された際に、ヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体21にインク4が供給されてインク収容部12内のインク4が減少し内部が減圧状態となっても、インク収容部12には、空気導入路15によりインク収容部12に空気が導入されることから、内部の圧力が平衡状態に保たれてインク4をカートリッジ本体21に適切に供給することができる。
【0031】
貯留部16は、外部連通孔14と空気導入路15との間に設けられ、インク収容部12に連通する空気導入路15よりインク4が漏れ出た際に、いきなり外部に流出することがないようにインク4を一時的に貯留する。
【0032】
この貯留部16は、長い方の対角線をインク収容部12の長手方向とした略菱形に形成され、インク収容部12の最も下側に位置する頂部に、すなわち短い方の対角線上の下側に空気導入路15を設けるようにし、インク収容部12より進入したインク4を再度インク収容部12に戻すことができるようにしている。また、貯留部16は、短い方の対角線上の最も下側の頂部に外部連通孔14を設けるようにし、インク収容部12より進入したインク4が外部連通孔14より外部に漏れにくくする。
【0033】
係止突部17は、インクカートリッジ11の短辺の一方の側面に設けられた突部であり、ヘッドカートリッジ2のカートリッジ本体21のラッチレバー24に形成された係合孔24aと係合する。この係止突部17は、上面がインク収容部12の側面に対して略直交するような平面で形成されると共に、下面は側面から上面に向かって傾斜するように形成されている。
【0034】
係合段部18は、インクカートリッジ11の係止突部17が設けられた側面の反対側の側面の上部に設けられている。係合段部18は、カートリッジ容器11aの上面と一端を接する傾斜面18aと、この傾斜面18aの他端と他方の側面と連続し、上面と略平行な平面18bとからなる。インクカートリッジ11は、係合段部18が設けられていることで、平面18bが設けられた側面の高さがカートリッジ容器11aの上面より1段低くなるように形成され、この段部でカートリッジ本体21の係合片23と係合する。係合段部18は、ヘッドカートリッジ2の装着部22に挿入されるとき、挿入端側の側面に設けられ、ヘッドカートリッジ2の装着部22側の係合片23に係合することで、インクカートリッジ11を装着部22に装着する際の回動支点部となる。
【0035】
次に、以上のように構成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインク4を収納したインクカートリッジ11y,11m,11c,11kが装着されるヘッドカートリッジ2について説明する。
【0036】
ヘッドカートリッジ2は、図2及び図3に示すように、カートリッジ本体21を有し、このカートリッジ本体21には、インクカートリッジ11が装着される装着部22y,22m,22c,22k(以下、全体を示すときには単に装着部22ともいう。)と、インクカートリッジ11を固定する係合片23及びラッチレバー24と、インクカートリッジ11を取り出し方向に付勢する付勢部材25と、インク供給部13と接続されてインク4が供給される接続部26と、インク4を吐出する複数のヘッドチップ27aが複数設けられたヘッド27と、ヘッド27を保護するヘッドキャップ28とを有している。
【0037】
インクカートリッジ11が装着される装着部22は、インクカートリッジ11が装着されるように上面をインクカートリッジ11の挿脱口として略凹形状に形成され、ここでは4本のインクカートリッジ11が記録紙Pの幅方向と略直交方向、すなわち記録紙Pの走行方向に並んで収納される。装着部22は、インクカートリッジ11が収納されることから、インクカートリッジ11と同様に印刷幅の方向に長く設けられている。カートリッジ本体21には、インクカートリッジ11が収納装着される。
【0038】
装着部22は、図2に示すように、インクカートリッジ11が装着される部分であり、イエロー用のインクカートリッジ11yが装着される部分を装着部22yとし、マゼンタ用のインクカートリッジ11mが装着される部分を装着部22mとし、シアン用のインクカートリッジ11cが装着される部分を装着部22cとし、ブラック用のインクカートリッジ11kが装着される部分を装着部22kとし、各装着部22y,22m,22c,22kは、隔壁22aによりそれぞれ隣接するように区画されている。
【0039】
以上のようにインクカートリッジ11が装着される装着部22の開口端には、図3に示すように、係合片23が設けられている。この係合片23は、装着部22の長手方向の一端縁に設けられており、インクカートリッジ11の係合段部18と係合する。インクカートリッジ11は、インクカートリッジ11の係合段部18側を挿入端として斜めに装着部22内に挿入し、係合段部18と係合片23との係合位置を回動支点として、インクカートリッジ11の係合段部18が設けられていない側を装着部22側に回動させるようにして装着部22に装着することができる。
【0040】
ラッチレバー24は、板バネを折曲して形成されるものであり、装着部22の係合片23に対して反対側の側面、すなわち長手方向の他端の側面に設けられている。ラッチレバー24は、基端部が装着部22を構成する長手方向の他端の側面の底面側に一体的に設けられ、先端側がこの側面に対して近接離間する方向に弾性変位するように形成され、先端側に係合孔24aが形成されている。ラッチレバー24は、インクカートリッジ11が装着部22に装着されると同時に、弾性変位し、係合孔24aがインクカートリッジ11の係止突部17と係合し、装着部22に装着されたインクカートリッジ11が装着部22より脱落しないようにする。
【0041】
付勢部材25は、インクカートリッジ11の係合段部18に対応する側面側の底面上にインクカートリッジ11を取り外す方向に付勢する板バネを折曲して設けられる。付勢部材25は、折曲することにより形成された頂部を有し、底面に対して近接離間する方向に弾性変位し、頂部でインクカートリッジ11の底面を押圧し、装着部22に装着されているインクカートリッジ11を装着部22より取り外す方向に付勢するイジェクト部材である。付勢部材25は、ラッチレバー24の係合孔24aと係止突部17との係合状態が解除されたとき、装着部23よりインクカートリッジ11を排出する。
【0042】
各装着部22y,22m,22c,22kの長手方向略中央には、インクカートリッジ11y,11m,11c,11kが装着部22y,22m,22c,22kに装着されたとき、インクカートリッジ11y,11m,11c,11kのインク供給部13が接続される接続部26が設けられている。この接続部26は、装着部22に装着されたインクカートリッジ11のインク供給部13からカートリッジ本体21の底面に設けられたインク4を吐出するヘッドチップ27にインク4を供給するインク供給路13となる。
【0043】
具体的に、接続部26は、図6に示すように、インクカートリッジ11から供給されるインク4を溜めるインク溜め部31と、接続部26に連結されるインク供給部13をシールするシール部材32と、インク4内の不純物を除去するフィルタ33と、インク4の吐出手段としてのヘッドチップ27a側への供給路を開閉する弁機構34とを有している。
【0044】
インク溜め部31は、インク供給部13と接続されインクカートリッジ11から供給されるインク4を溜める空間部である。シール部材32は、インク溜め部31の上端に設けられた部材であり、インクカートリッジ11のインク供給部13が接続部26のインク溜め部31に接続されるとき、インク4が外部に漏れないようインク溜め部31とインク供給部13との間を密閉する。フィルタ33は、インクカートリッジ11の着脱時等にインク4に混入してしまった塵や埃等のごみを取り除くものであり、インク溜め部31よりも下流に設けられている。
【0045】
弁機構34は、図7及び図8に示すように、インク溜め部31からインク4が供給されるインク流入路34aと、インク流入路34aからインク4が流入するインク室34bと、インク室34bからインク4を流出するインク流出路34cと、インク室34bをインク流入路34a側とインク流出路34c側との間に設けられた開口部34dと、開口部34dを開閉する弁34eと、弁34eを開口部34dの閉塞する方向に付勢する付勢部材34fと、付勢部材34fの強さを調節する負圧調整ネジ34gと、弁34eと接続される弁シャフト34hと、弁シャフト34hと接続されるダイアフラム34iとを有する。
【0046】
インク流入路34aは、インク溜め部31を介してインクカートリッジ11のインク収容部12内のインク4を各ヘッドチップ27aに供給可能にインク収容部12と連結する供給路である。インク流入路34aは、インク溜め部31の底面側からインク室34bまで設けられている。
【0047】
インク室34bは、インク流入路34a、インク流出路34c及び開口部34dと一体となって形成された略直方体をなす空間部であり、インク流入路34aからインク4が流入し、開口部34dを介してインク流出路34cからインク4を流出する。
【0048】
インク流出路34cは、インク室34bから開口部34dを介してインク4が供給されて、更に各ヘッドチップ27aと連結された供給路である。インク流出路34cは、インク室34bの底面側からヘッドチップ27aまで延在されている。
【0049】
弁34eは、例えば高い閉塞性を確保するためゴム弾性体で形成されており、開口部34dを閉塞してインク流入路34a側とインク流出路34c側とを分割する弁であり、インク室34b内に配設される。弁34eは、付勢部材34fの付勢力と、弁シャフト34hを介して接続されたダイアフラム34iの復元力と、インク流出路34c側のインク4の負圧によって上下に移動する。弁34eは、下端に位置するとき、インク室34bをインク流入路34a側とインク流出路34c側とを分離するように開口部34dを閉塞し、インク流出路34cへのインク4の供給を遮断する。弁34eは、付勢部材34fの付勢力に抗して上端に位置するとき、インク室34bをインク流入路34a側とインク流出路34c側とを遮断せずに、ヘッドチップ27aへインク4の供給を可能とする。
【0050】
付勢部材34fは、例えば圧縮コイルバネ等であり、弁34eの上面とインク室34bの上面との間で負圧調整ネジ34gと弁34eとを接続し、付勢力により弁34eを開口部34dの閉塞する方向に付勢する。負圧調整ネジ34gは、付勢部材34fの付勢力を調整するネジであり、負圧調整ネジ34gを調整することで付勢部材34fの付勢力を調整することができるようにしている。これにより、負圧調整ネジ34gは、詳細は後述するが開口部34dを開閉する弁34eを動作させるインク4の負圧を調整することができる。
【0051】
弁シャフト34hは、一端に接続された弁34eと、他端に接続されたダイアフラム34iとを連結して運動するように設けられたシャフトである。ダイアフラム34iは、弁シャフト34hの他端に接続された薄い弾性板である。このダイアフラム34iは、インク室34bのインク流出路34c側の一主面と、外気と接する他主面とからなり、大気圧とインク4の負圧により外気側とインク流出路34c側とに弾性変位する。
【0052】
以上のような弁機構34では、図7に示すように、弁34eが付勢部材34fの付勢力とダイアフラム34iの付勢力とによってインク室34bの開口部34dを閉塞するように押圧されている。そして、ヘッドチップ27aからインク4が吐出された際に、開口部34dで分割されたインク流出路34c側のインク室34bのインク4の負圧が高まると、図8に示すように、インク4の負圧によりダイアフラム34iが大気圧により押し上げられて、弁シャフト34hと共に弁34eを付勢部材34fの付勢力に抗して押し上げる。このとき、インク室34bのインク流入路34a側とインク流出路34c側と間の開口部34dが開放され、インク4がインク流入路34a側からインク流出路34c側に供給される。そして、インク4の負圧が低下してダイアフラム34iが復元力により元の形状に戻り、付勢部材34fの付勢力により弁シャフト34hと共に弁34eをインク室34bが閉塞するように引き下げる。以上のようにして弁機構34では、インク4を吐出する度にインク4の負圧が高まると、上述の動作を繰り返す。
【0053】
また、この接続部26では、インク収容部12内のインク4がインク室34bに供給されると、インク収容部12内のインク4が減少するが、このとき、空気導入路15から外気がインクカートリッジ11内に入り込む。インクカートリッジ11内に入り込んだ空気は、インクカートリッジ11の上方に送られる。これにより、インク液滴iが後述するノズル44から吐出される前の状態に戻り、平衡状態となる。このとき、空気導入路15内にインク4がほとんどない状態で平衡状態となる。
【0054】
ヘッド27は、図9に示すように、カートリッジ本体21の底面に沿って、特定方向、例えば記録紙Pの走行方向と略直交方向(図9中の記録紙Pの幅方向W)にヘッドチップ27aを直線状に並設し、このヘッドチップ27aを直線状に並設したものを色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)毎に、記録紙Pの走行方向と同方向に並べて形成される。
【0055】
ヘッドチップ27aは、インク4を吐出する吐出部27bが特定方向、例えば記録紙Pの走行方向と略直交する方向に複数並設されて形成されている。
【0056】
吐出部27bは、図10乃至図12に示すように、ベースとなる回路基板41と、インク4を加熱する2つの発熱抵抗体42a、42bと、インク4の漏れを防ぐフィルム43と、インク4が液滴の状態で吐出され、ノズルシート44aに複数形成されたノズル44と、これらに囲まれてインク4が供給される空間であるインク液室45と、インク液室45にインク4を供給するインク流路46とを有する。なお、図12では、ノズル44の位置を1点鎖線で示している。
【0057】
回路基板41は、シリコン等の半導体基板であり、その一主面41aに、インク液室45内のインク4を押圧するための圧力を発生させる圧力発生素子となる発熱抵抗体42a、42bが形成されており、発熱抵抗体42a、42bと回路基板41上の吐出駆動部41bとが接続されている。この吐出駆動部41bは、後述する吐出制御部73等から出力される発熱抵抗体42a、42bを駆動させるための信号により発熱抵抗体を駆動制御させるロジックIC(Integrated Circuit)やドライバートランジスタ等で構成されている。
【0058】
発熱抵抗体42a、42bは、吐出駆動部41bにより駆動制御され、吐出駆動部41bから電流が供給されると発熱し、インク液室45内のインク4を加熱してインク液室45内の内圧を高める。発熱抵抗体42a、42bは、1つの液室内45に、特定方向、例えば記録紙Pの幅方向(図12中矢印W方向)に略同面積で並設されている。この発熱抵抗体42a、42bによって加熱されたインク4は、ノズルシート44aに設けられたノズル44からインク液滴iの状態で吐出する。
【0059】
フィルム43は、回路基板41の一主面41aに積層されている。フィルム43は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、回路基板41の一主面41aの略全体に積層された後、フォトリソグラフプロセスによって不要部分が除去され、発熱抵抗体42a、42bを一括して略凹状に囲むように形成されている。フィルム43は、発熱抵抗体42a、42bを囲む部分がインク液室45の一部を形成する。
【0060】
ノズル44は、シート状部材のノズルシート44aに略円形状に開口された微小孔であり、発熱抵抗体42a、42bと対向し、且つヘッド27の吐出面27cの記録紙Pの幅方向、すなわち図12中矢印W方向に略平行に並設されている。なお、ノズルシート44aはインク液室45の一部を構成する。ノズルシート44aは、フィルム43の回路基板41と反対側にノズル44と発熱抵抗体42a、42bとが対向するように設けられる。
【0061】
インク液室45は、回路基板41、発熱抵抗体42a、42b、フィルム43及びノズルシート44aに囲まれた空間部であり、インク流路46からのインク4が供給される。インク液室45のインク4は、発熱抵抗体42により加熱され、内圧が上昇して押圧され、ノズル44より外部に吐出される。
【0062】
インク流路46は、接続部26のインク流出路34cと接続されており、接続部26に接続されたインクカートリッジ11からインク4が供給され、連通する各インク液室45にインク4を送り込む流路となる。すなわち、インク液室45と接続部26とを連通させており、インクカートリッジ11から供給されるインク4をインク液室45内に供給させるインク供給部13となる。
【0063】
上述した構成からなるヘッド27は、インク液室45毎に2つの発熱抵抗体42a、42bが設けられ吐出部27bが100個程度設けられた各ヘッドチップ27aが、記録紙Pの走行方向と略直交方向に直線状に並設されて形成される。したがって、ヘッド27には、ノズル44が記録紙Pの走行方向と略直交方向に略直線状に並設されている。そして、ヘッド27の各ヘッドチップ27aの液室45には、インク流路46を介してインクカートリッジ11からインク4が供給されている。
【0064】
そして、この各吐出部27bは、プリンタ装置1の制御部77等からの指令によってこれら発熱抵抗体42a、42bを適宜選択し駆動させ、駆動した発熱抵抗体42a、42bに対応するインク液室45内のインク4を、ノズル44からインク液滴iの状態で吐出させ、記録紙Pの主面に着弾させる。
【0065】
すなわち、各吐出部27bでは、図10に示すように、インク流路46によりインク4が供給され、インク液室45内にインク4が満たされる。そして、各吐出部27bでは、各インク液室45に設けられた2つ発熱抵抗体42a、42bの気泡発生時間が異なるように、2つの発熱抵抗体42a、42bに対する電流の供給が制御される。そして、各吐出部27bは、この2つの発熱抵抗体42a、42bを並設した方向に吐出方向を変化させてインク液滴iを吐出する。
【0066】
例えば、図13に示すように、発熱抵抗体42aに流れる電流量が、発熱抵抗体42bに流れる電流量より大きくなるように2つの発熱抵抗体42a、42bに供給される電流量に差を設けて電流を供給すると、先ず、一方の発熱抵抗体42aに接する部分のインク4に気相のインク気泡Bが発生し、次に、他方の発熱抵抗体42bに接する部分のインク4に気相のインク気泡Cが発生する。このとき、発熱抵抗体42aの発熱量が発熱抵抗体42bの発熱量よりも大きくなるため、インク気泡Bがインク気泡Cより大きくなる。これにより、図14に示すように、インク気泡Bによって、気泡の大きさが小さいインク気泡C側にインク4が押圧される。そして、インク気泡Bの膨張体積と同体積のインク4がノズル44からインク液滴iとして、発熱抵抗体42bが設けられている側に向かって吐出され、記録紙P上に着弾される。すなわち、吐出部27bは、発熱抵抗体42a、42bの発熱量に差を設けることで、気泡発生時間に差を設け、インク液滴iの吐出方向を特定方向、例えばノズル44が並設されている方向である記録紙Pの幅方向Wに曲げることができる。
【0067】
以上のように構成されたヘッド27では、ヘッドチップ27aを記録紙Pの走行方向と略直交する方向に直線状に並設することによって、ノズル44の重複部分を無くすことができ、記録紙Pの走行方向の小型化が図られている。また、このヘッド27では、発熱抵抗体42a、42bを記録紙Pの走行方向と略直交する方向に並べ、発熱抵抗体42a、42bの気泡発生時間を制御することによって、ノズル44から吐出させるインク液滴iの吐出方向を記録紙Pの走行方向と略直交方向に変化させることができることから、隣接するヘッドチップ27aの境界で隣り合うノズル44間と対向する記録紙Pの主面の位置にインク液滴iを吐出させることができる。したがって、このヘッド27では、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟んで隣り合うノズル44間と対向する記録紙Pの主面上に白スジ等を生じさせることなく、記録紙Pの幅に亘って印画を行うことできる。
【0068】
上述したヘッド27を保護するヘッドキャップ28は、図2に示すように、ヘッド27を保護しヘッド27内のインク4の乾燥を防止するものであり、インク4を吐出する際には、プリンタ本体3の後述するカバー開閉機構により、図2中矢印C方向に開閉される。ヘッドキャップ28は、開閉方向に設けられた溝部28aと、長手方向に設けられヘッドチップ27の吐出面27cに付着した余分なインク4を吸い取る清掃ローラ28bとを有している。ヘッドキャップ28は、開閉動作時にこの溝部28aに沿ってインクカートリッジ11の短手方向に開閉するようにされており、このとき清掃ローラ28bがヘッド27の吐出面27cに当接しながら回転することで、余分なインク4を吸い取り、ヘッド27の吐出面27cを清掃する。
【0069】
次に、以上のように構成されたヘッドカートリッジ2が装着されるプリンタ装置1を構成するプリンタ本体3について図面を参照して説明する。
【0070】
プリンタ本体3は、上記図1及び図15に示すように、ヘッドカートリッジ2が装着されるヘッドカートリッジ装着部61と、ヘッドカートリッジ2をヘッドカートリッジ装着部61に保持、固定するためのヘッドカートリッジ保持機構62と、ヘッドキャップを開閉するヘッドキャップ開閉機構63と、記録紙Pを給排紙する給排紙機構64と、給排紙機構64に記録紙Pを供給する給紙口65と、給排紙機構64から記録紙Pが出力される排紙口66とを有する。
【0071】
ヘッドカートリッジ装着部61は、ヘッドカートリッジ2が装着される凹部であり、走行する記録紙Pに印刷を行うため、ヘッドチップ27aの吐出面27cと走行する記録紙Pの主面とが略平行となるようにヘッドカートリッジ2が装着される。ヘッドカートリッジ2は、ヘッドチップ27a内のインク詰まり等で交換する必要が生じる場合等があり、インクカートリッジ11程の頻度はないが消耗品であるため、ヘッドカートリッジ装着部61に対して着脱可能にヘッドカートリッジ保持機構62によって保持される。ヘッドカートリッジ保持機構62は、ヘッドカートリッジ装着部61にヘッドカートリッジ2を着脱可能に保持するための機構であり、ヘッドカートリッジ2に設けられたつまみ62aをプリンタ本体3の係止孔62b内に設けられた図示しないバネ等の部材に係止することによってプリンタ本体3に設けられた基準面3aに圧着するようにしてヘッドカートリッジ2を位置決めして保持、固定できるようにしている。
【0072】
ヘッドキャップ開閉機構63は、ヘッドカートリッジ2のヘッドキャップ28を開閉する動力部を有しており、印刷を行うときにヘッドキャップ28を開放してヘッドチップ27aが記録紙Pに対して露出するようにし、印刷が終了したときにヘッドキャップ28を閉塞してヘッドチップ27aを保護する。
【0073】
給排紙機構64は、記録紙Pを搬送する駆動部を有しており、供給口85から供給される記録紙Pをヘッドカートリッジ2のヘッドチップ27まで搬送し、インク4が吐出された記録紙Pを排紙口66に搬送して装置外部へ出力する走行手段である。給紙口65は、給排紙機構64に記録紙Pを供給する開口部であり、トレイ65a等に複数枚の記録紙Pを積層してストックすることができる。排紙口66は、インク4が吐出された記録紙Pが給排紙機構64により搬送されて排出される。
【0074】
次に、以上のように構成されたプリンタ装置1による印刷を制御する制御回路71について図面を参照して説明する。
【0075】
制御回路71は、図16に示すように、プリンタ本体3の各駆動部を駆動するプリンタ駆動部72と、吐出駆動部41bを制御する吐出制御部73と、外部装置と信号の入出力を行う入出力端子74と、制御プログラム等が記録されたROM(Read Only Memory)75と、読み出された制御プログラム等が読み出されるRAM(Random Access Memory)76と、各部の制御を行う制御部77とを有している。
【0076】
プリンタ駆動部72は、制御部77からの制御信号に基づき、ヘッドキャップ開閉機構63を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ28を開閉する。また、プリンタ駆動部72は、制御部77からの制御信号に基づき、給排紙機構64を構成する駆動モータを駆動させてプリンタ本体3の給紙口65から記録紙Pを給紙し、記録後に排紙口66から排紙する。
【0077】
吐出制御部73は、図17(A)に示すように、記録紙Pの走行方向と略直交方向に並設されたノズル44よりインク液滴iを吐出する吐出方向を制御するためのデータを生成するデータ生成部73aと、データ生成部73aで生成したデータを格納するメモリ部73bとを備えている。
【0078】
ここで、図17中(B)は、隣接するノズルチップ27a、27aを示している。図中左側のノズルチップ27aには、図中左からN番目の吐出駆動部41b及びノズル44と、N+1番目の吐出駆動部41b及びノズル44が設けられており、図中右側のノズルチップ27aには、N+1番目に次ぐN+2番目の吐出駆動部41b及びノズル44と、N+3番目の吐出駆動部41b及びノズル44と、N+4番目の吐出駆動部41b及びノズル44が設けられている。
【0079】
図17(C)は、各ノズル44から吐出され、記録紙Pの主面に着弾したインク液滴iによるドットv1、v2、...から構成されるドット列、即ち画素n、n+1、...が形成された記録紙Pを示している。
【0080】
データ生成部73aは、外部の情報処理装置78等から入力された印刷データ等が制御部77より入力される。データ生成部73aは、入力された印刷データ等に基づいてすべてのノズル44よりインク4を記録紙Pの走行方向に対して略直交方向に変化させて吐出させるための吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5を生成し、生成した吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5をメモリ部73bに出力する。吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5は、記録紙Pの走行方向に形成されるドットv1、v2、...によって形成される画素n、n+1、...毎に対応し、各吐出駆動部41bを駆動するためのデータである。この吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5は、1つのドット列からなる1画素中に着弾される1つドットに対応するデータ(図17(A)中○印)が所定のタイミング毎に設けられて、形成されている。
【0081】
具体的に、データ生成部73aは、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟んで隣り合うノズル44以外のノズル44間と対向する記録紙P上の位置にインク液滴iを着弾させるための吐出制御データD1、D4、D5と、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟んで隣り合うノズル44間と対向する記録紙Pの主面上の位置にインク液滴iを着弾させるため吐出制御データD2、D3とを生成する。ここで、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟むN+1番目のノズル44と対応する吐出駆動部41bを制御する吐出制御データD2とN+2番目のノズル44と対応する吐出駆動部41bを制御する吐出制御データD3が、所定間隔でインク液滴iを吐出できるように、空き時間を設けるように生成される。具体的に、吐出制御データD2と吐出制御データD3は、1タイミングおきにインク液滴iを吐出するようなデータとなっている。
【0082】
このデータ生成部73aは、図17(A)に示すように、画素n、n+1、...毎に設けられる生成した吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5をメモリ部73bに出力する。
【0083】
また、データ生成部73aは、インク液滴iの吐出方向を制御する吐出方向制御データを生成し、この吐出方向制御データに基づいて吐出駆動部41bを制御する。具体的に、データ生成部73aは、吐出方向制御データに基づいて、タイミング毎に全ての吐出駆動部41bが同方向にインク液滴iの吐出方向を変化させるようにする。駆動制御部41bは、入力された吐出方向制御データに基づいて2つの発熱抵抗体42a、42bに供給される電流量に差を設けて、気泡発生時間をずらし、記録紙Pの走行方向と直交する何れか一方に吐出方向を曲げてインク液滴iをノズル44より吐出させる。
【0084】
メモリ部73bは、例えばRAM等であり、データ生成部73aにより生成された吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5を、格納する。具体的に、メモリ部73bは、画素n、n+1、...毎の吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5をインク液滴iの吐出タイミング毎に格納する。そして、メモリ部73bに格納された吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5は、インク液滴iの吐出タイミング毎に出力され、出力された吐出制御データD1〜D5に基づいて、駆動制御部41bは、発熱抵抗体42a、42aを駆動する。
【0085】
吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5の出力先について説明すると、吐出制御データD1は、図中左側のノズルチップ27aのN番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bとN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動制御し、吐出制御データD2は、図中左側のノズルチップ27aのN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動制御し、吐出制御データD3は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動制御し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bとN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動制御し、吐出制御データD5は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bとN+4番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動制御する。
【0086】
そして、以上のような吐出制御部73は、図17に示すように、各ノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動制御する。先ず、時刻t1において、吐出制御データD1は、図中左側のノズルチップ27aのN番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD2は、図中左側のノズルチップ27aのN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD5は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動する。なお、時刻t1において、吐出制御データD3は、空き時間となっている。
【0087】
このとき、すなわち時刻t1において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42bの発熱量を異ならせて、時刻t1に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出制御部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する一方向(X1方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv1を形成する。
【0088】
次に、時刻t2において、吐出制御データD1は、図中左側のノズルチップ27aのN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD3は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD5は、図中右側のノズルチップ27aのN+4番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動する。なお、時刻t2において、吐出制御データD2は、空き時間となっている。
【0089】
このとき、すなわち時刻t2において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42bの発熱量を異ならせて、時刻t2に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出制御部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する他方向(X2方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv2を形成する。
【0090】
次に、時刻t3において、吐出制御データD1は、図中左側のノズルチップ27aのN番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD2は、図中左側のノズルチップ27aのN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD5は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動する。なお、時刻t3において、吐出制御データD3は、空き時間となっている。
【0091】
このとき、すなわち時刻t3において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42aの発熱量を異ならせて、時刻t3に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する一方向(X1方向)にインクiを吐出し、ドットv3を形成する。
【0092】
次に、時刻t4において、吐出制御データD1、D2は、空き時間となっており、吐出制御データD3は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD5は、図中右側のノズルチップ27aのN+4番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動する。
【0093】
このとき、すなわち時刻t4において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42aの発熱量を異ならせて、時刻t4に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bに対応するノズル44は、記録紙の走行方向と略直交する他方向(X2方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv4を形成する。
【0094】
次に、時刻t5において、吐出制御データD1、D3は、空き時間となっており、吐出制御データD2は、図中左側のノズルチップ27aのN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD5は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bを駆動する。
【0095】
このとき、すなわち時刻t5において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42aの発熱量を異ならせて、時刻t5に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する一方向(X1方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv5を形成する。
【0096】
時刻t6において、吐出制御データD1、D2、D5は、空き時間となっており、吐出制御データD3は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動し、吐出制御データD4は、図中右側のノズルチップ27aのN+3番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動する。
【0097】
このとき、すなわち時刻t6において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42aの発熱量を異ならせて、時刻t6に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bのノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する他方向(X2方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv6を形成する。
【0098】
時刻t7において、吐出制御データD1、D3、D4、D5は、空き時間となっており、吐出制御データD2は、図中左側のノズルチップ27aのN+1番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動する。
【0099】
このとき、すなわち時刻t7において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42aの発熱量を異ならせて、時刻t7に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する一方向(X1方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv6を形成する。
【0100】
時刻t8において、吐出制御データD1、D2、D4、D5は、空き時間となっており、吐出制御データD3は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目の吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動する。
【0101】
このとき、すなわち時刻t8において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42aの発熱量を異ならせて、時刻t8に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向他方向(X2方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv8を形成する。
【0102】
時刻t9においては、全ての吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5が空き時間となっており、インク液滴iは吐出されない。
【0103】
時刻t10において、吐出制御データD1、D2、D4、D5は、空き時間となっており、吐出制御データD3は、図中右側のノズルチップ27aのN+2番目のノズル44に対応する吐出駆動部41bに出力されてこの吐出駆動部41bを駆動する。
【0104】
このとき、すなわち時刻t10において、データ生成部73aは、発熱抵抗体42a、42bの発熱量を異ならせて、時刻t10に駆動する吐出駆動部41bを駆動させる。そして、駆動された吐出駆動部41bに対応するノズル44は、記録紙Pの走行方向と直交する他方向(X2方向)にインク液滴iを吐出し、ドットv10を形成する。
【0105】
すなわち、図17の例では、奇数時刻t1、t3、t5、t7、及び時刻t8に継ぐt9のとき、吐出駆動部41bは、インク液滴iを一方向(X1方向)に吐出するように駆動制御され、偶数時刻t2、t4、t6、t8、t10のとき、吐出駆動部41bは、インクiを他方向(X2方向)に吐出するように駆動制御される。
【0106】
一画素中のドット数は、その画素の濃淡を示し、吐出制御データD1に対応した一画素n中には、3発インク液滴iが着弾され、吐出制御データD2に対応した一画素n+1中には、4発インク液滴iが着弾され、吐出制御データD3に対応した一画素n+2中には、5発インク液滴iが着弾され、吐出制御データD4に対応した一画素n+3中には、6発インク液滴iが着弾され、吐出制御データD5に対応した一画素n+4中には、5発インク液滴iが着弾され、吐出制御データD3に対応した画素n+2中が最も濃く、吐出制御データD1に対応した画素nが最も薄くなっている。
【0107】
隣接するヘッドチップ27a、27aの境界部分は、データ生成部73aが吐出制御データD2に対応してインク液滴iを一方向(X1方向)に吐出し、吐出制御データD3に応じてインク液滴iを他方向(X2方向)に吐出して、2つの画素n+1、n+2が形成されることから、白スジが発生することを防止することができる。また、ヘッドチップ27aの境界部分の画素n+1、n+2にも、印刷データ通りのインクを打ち込むことができ、その画素n+1、n+2の濃淡も、印刷データ通りにすることができ、画質が劣化することも防止することができる。
【0108】
なお、隣接するヘッドチップ27a、27aの境界部分と対応する記録紙P上に画素n+1を形成するための吐出制御データD2は、本来1画素n+1中に4発インク液滴iを吐出し、吐出制御データD3は、本来1画素n+2中に5発インク液滴iを吐出するものである。したがって、吐出制御データD2、D3では、空き時間を設けることなく、すなわち他の吐出制御データD1、D4、D5のタイミングと同じタイミングで1ドットに対応するデータを生成すれば、同じドット数を印刷するのにかかる印刷時間は時刻t1から時刻t5であり、空き時間を設けた場合より時間短縮をすることができる。しかしながら、インク液滴iの吐出間隔は、数μsecと極めて短いものであるから、1画素の印刷時間が時刻t1から時刻t5が時刻t1〜時刻t10に延びてもユーザに対して不快感を与えることはない。
【0109】
入出力端子74は、図16に示すように、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報をインタフェースを介して外部の情報処理装置78等に出力する。また、入出力端子74は、外部の情報処理装置78等から、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を出力する制御信号や、印刷データ等が入力される。ここで、上述した情報処理装置78は、例えば、パーソナルコンピュータやPDA(Personal Digital Assistant)等の電子機器である。
【0110】
情報処理装置78等と接続される入出力端子74は、インタフェースとして、例えばシリアルインタフェースやパラレルインタフェース等を用いることができ、具体的にUSB(Universal Serial Bus)、RS(Recommended Standard)222c、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)1394等の規格に準拠したものである。また、入出力端子74は、情報処理装置78との間で有線通信又は無線通信の何れ形式でデータ通信を行うようにしてもよい。なお、この無線通信規格としては、IEEE802.11a,802.11b,802.11g等がある。
【0111】
ROM75は、例えばEP−ROM(Erasable Programmable Read−Only Memory)等のメモリであり、制御部77が行う各処理のプログラムが格納されている。この格納されているプログラムは、制御部77によりRAM76にロードされる。RAM76は、制御部77によりROM75から読み出されたプログラムや、プリンタ装置1の各種状態を記憶する。
【0112】
入出力端子74と情報処理装置78との間には、例えばインターネット等のネットワークが介在していてもよく、この場合、入出力端子74は、例えばLAN(Local Area Network)、ISDN(Integrated Services Digital Network)、xDSL(Digital Subscriber Line)、FTHP(Fiber To The Home)、CATV(Community Antenna TeleVision)、BS(Broadcasting Satellite)等のネットワーク網に接続され、データ通信は、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)等の各種プロトコルにより行われる。
【0113】
制御部77は、例えばCPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等の信号処理及び制御処理を行う集積回路等であり、入出力端子74から入力された印刷データ及び制御信号や、インク4の残量データ等に基づき、各部を制御する。制御部77、このような処理プログラムとしてROM75から読み出してRAM76に記憶し、このプログラムに基づき各処理を行う。また、制御部77は、吐出制御を行う処理プログラムをROM75から読み出してRAM76に記憶し、このプログラムに基づき吐出制御部73等を制御する。そして、制御部77は、以上のようなプログラムによる制御に限定されることはなく、記録紙Pに印刷された状態を測定し、この測定結果に基づいた印刷データに則ってインク4を記録紙Pに着弾するように吐出制御部73を制御させることもできる。
【0114】
なお、以上のように構成された制御回路71においてROM75にプログラムを格納するようにしたが、プログラムを格納する媒体としては、ROMに限定されるものでなく、例えばプログラムが記録された光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ICカード等の各種記録媒体を用いることができる。この場合に制御回路71は、各種記録媒体を駆動するドライブと直接又は情報処理装置78を介して接続されてこれら記録媒体からプログラムを読み出すように構成する。また、制御回路71は、上述した構成の他に、例えば印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を表示するLCD(Liquid Crystal Display)等の表示手段等も備えている。
【0115】
次に、以上のように構成されるプリンタ装置1の全体の動作について図18に示すフローチャートを参照にして説明する。なお、本動作はROM75等の記憶手段に格納された処理プログラムに基づいて制御部77内の図示しない印刷動作制御用のCPU等の処理に基づいて実行されるものである。
【0116】
先ず、ユーザが情報処理装置78で印刷する文字データ、印刷データ等を選択し、印刷実行操作をすると、情報処理装置78は、選択されたデータより印刷データを生成し、プリンタ装置1の入出力端子74に生成した印刷データを出力する。
【0117】
次に、制御部77は、ステップS1において、各装着部22に所定の色のインクカートリッジ11が装着されているかどうかを判断する。そして、制御部77は、全ての装着部22に所定の色のインクカートリッジ11が適切に装着されているときはステップS2に進み、装着部22においてインクカートリッジ11が適切に装着されていないときはステップS3に進み、印刷動作を禁止する。
【0118】
制御部77は、ステップS2において、接続部26内のインク4が所定量以下、すなわちインク無し状態であるか否かを判断し、インク無し状態であると判断されたときは、表示手段等にその旨を表示、すなわち警告表示を行い、ステップS3において、印刷動作を禁止する。一方、制御部77は、接続部26内のインク4が所定量以下でないとき、すなわちインク4が満たされているとき、ステップS4において、印刷動作を許可する。
【0119】
印刷動作を行う場合、制御部77は、図19に示すように、ヘッドキャップ開閉機構63を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ28をヘッドカートリッジ2に対してトレイ65a側に移動させ、ヘッドチップ27aのノズル44を露出させる。
【0120】
そして、制御部77は、給排紙機構64を構成する駆動モータを駆動させて記録紙Pを走行させる。具体的に、制御部77は、トレイ65aから給紙ローラ81によって記録紙Pを引き出し、互いに反対方向に回転する一対の分離ローラ82a,82bによって引き出された記録紙Pの一枚を反転ローラ83に搬送して搬送方向を反転させた後に搬送ベルト84に記録紙Pを搬送し、搬送ベルト84に搬送された記録紙Pを押さえ手段85が所定の位置で保持させることでインク4が着弾される位置が位置決めされるように給排紙機構64を制御する。
【0121】
これと共に、制御部77は、ヘッドチップ27よりインク液滴iを走行している記録紙Pに吐出させるように吐出制御部73を制御する。具体的には、吐出制御部73のデータ生成部73aによって生成され、メモリ部73bに記憶された吐出制御データD1、D2、D3、D4、D5に基づいて各インク液室45に設けられた発熱抵抗体42a、42bを駆動させる。これにより、各ノズル44から吐出されるインク液滴iの吐出方向が、記録紙Pの走行方向と略直交方向に変化してインク液滴iが記録紙Pに吐出されるため、隣接するノズルチップ27a、27aの境界と対向する記録紙Pの主面上の位置に白スジ等が生じることがなく、記録紙Pの幅に亘って、記録紙Pに印刷データに応じた文字、画像等が印刷される。
【0122】
このように、インク液滴iがノズル44より吐出されると、インク4を吐出したインク液室45内に吐出された量と同量のインク4がインク流路46から直ちに補充され、元の状態に戻る。ヘッドチップ27aからインク液滴iが吐出されると、付勢部材34fの付勢力とダイアフラム34iの付勢力とによってインク室34bの開口部34dを閉塞している弁34eは、図8に示すように、ヘッドチップ27aからインク液滴iが吐出された際に、開口部34dで分割されたインク流出路34c側のインク室34bのインク4の負圧が高まると、インク4の負圧によりダイアフラム34iが大気圧により押し上げられて、弁シャフト34hと共に弁34eを付勢部材34fの付勢力に抗して押し上げる。このとき、インク室34bのインク流入路34a側とインク流出路34c側と間の開口部34dが開放され、インク4がインク流入路34a側からインク流出路34c側に供給され、インク流路46にインク4が補充される。そして、インク4の負圧が低下してダイアフラム34iが復元力により元の形状に戻り、図7に示すように、付勢部材34fの付勢力により弁シャフト34hと共に弁34eをインク室34bが閉塞するように引き下げる。以上のようにして弁機構34では、インク液滴iを吐出する度にインク4の負圧が高まると、上述の動作を繰り返す。
【0123】
このようにして、給排紙機構64によって走行している記録紙Pには、順に印刷データに応じた文字や画像が印刷されることになる。そして、印刷が終了して記録紙Pは、排紙口66より排出される。
【0124】
以上のようにプリンタ装置1では、ヘッドチップ27aを記録紙Pの走行方向と略直交する方向に直線状に並設することにより、ヘッド27の記録紙Pの走行方向と略平行方向に対する幅が小さくなったヘッド27を用いることができるため、全体の小型化が図られる。
【0125】
また、このプリンタ装置1では、各ノズル44から吐出するインク液滴iの吐出方向を吐出制御部73や吐出駆動部41b等により制御することによって、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟むノズル44間と対向する位置にも印画を行うことができ、白スジ等が生じることなく、記録紙Pの幅に亘って高品質な画像を印刷できる。
【0126】
以上で説明したプリンタ装置1では、ヘッド27において、各ノズル44に吐出駆動部41bを設け、ノズル44から吐出されるインク液滴iの吐出方向が記録紙の走行方向と略直交方向となるようにしたが、このことに限定されず、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟んで隣り合うノズル44に吐出駆動部41bを設け、インク液滴iの吐出方向を制御し、他のノズル44については、記録紙Pに対して略垂直方向に吐出するようにしてもよい。プリンタ装置1では、このように、隣接するヘッドチップ27aの境界を挟んで隣り合うノズル44に対して、インク液滴iの吐出方向を制御することによって、ヘッドチップ27aの吐出駆動部41b等を簡略化することができ、コスト削減が図られる。
【0127】
なお、以上の例では、プリンタ本体3に対してヘッドカートリッジ2が着脱可能であり、更に、ヘッドカートリッジ2に対してインクカートリッジ11が着脱可能なプリンタ装置1を例に取り説明したが、ヘッドチップ41については、プリンタ本体3とヘッドカートリッジ2とが一体のプリンタ装置に適用することもできる。また、インク液室45に気泡を発生させる圧力発生手段は、発熱抵抗体42a、42bの他、ピエゾ素子等の圧電素子であってもよい。
【0128】
また、以上の例では、記録紙に文字や画像を印刷するプリンタ装置を例に取り説明したが、本発明は、微少量の液体を吐出する他の装置に広く適用することができる。例えば、本発明は、液体中のDNAチップ用吐出装置(特開2002−34560号公報)やプリント配線基板の微細な配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置に適用することもできる。
【0129】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、ヘッドチップを記録紙の走行方向と略直交する方向に直線状に並設することにより、ヘッドを小さくすることができ、装置全体の小型化が図られる。
【0130】
また、本発明では、各ノズルから吐出するインク液滴の吐出方向をヘッド制御部や吐出制御回路等によって制御することによって、隣接するヘッドチップの境界に設けられたノズル間にも印画を行うことができ、白スジ等が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインクジェットプリンタ装置を示す斜視図である。
【図2】同インクジェットプリンタ装置に備わるインクジェットプリントヘッドカートリッジを示す斜視図である。
【図3】同インクジェットプリントヘッドカートリッジにインクカートリッジが装着された状態を示す断面図である。
【図4】同インクジェットプリントヘッドカートリッジにインクカートリッジが装着された際にインク供給部の供給口が弁により閉塞された状態を示す模式図である。
【図5】同インクジェットプリントヘッドカートリッジにインクカートリッジが装着された際にインク供給部の供給口が開放された状態を示す模式図である。
【図6】同インクジェットプリントヘッドカートリッジとヘッドチップの関係を示す断面図である。
【図7】同インクジェットプリントヘッドカートリッジの接続部における弁機構の弁が閉じた状態を示す断面図である。
【図8】同インクジェットプリントヘッドカートリッジの接続部における弁機構の弁が開いた状態を示す断面図である。
【図9】同インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップを示す平面図である。
【図10】同ヘッドチップを示す断面図である。
【図11】同インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドの斜視図である。
【図12】同ヘッドチップを示す平面図である。
【図13】同ヘッドチップにおいて、インク気泡が発生した状態を示す断面図である。
【図14】同ヘッドチップにおいて、発生したインク気泡が押圧してインク液滴をノズルより吐出する状態を示す断面図である。
【図15】同インクジェットプリンタ装置の一部を透視して示す側面図である。
【図16】同インクジェットプリンタ装置の制御回路を説明するブロック図である。
【図17】同制御回路の吐出制御部が生成した吐出制御データに基づいてヘッドチップがインク液滴を吐出することを説明する模式図であり、同図(A)は吐出制御部を示す模式図であり、同図(B)はヘッドチップを示す模式図であり、同図(C)は記録紙にインクドットが形成された状態を示す模式図である。
【図18】同インクジェットプリンタ装置の印刷動作を説明するフローチャートである。
【図19】同インクジェットプリンタ装置において、ヘッドキャップ開閉機構が開いている状態を一部透視して示す側面図である。
【図20】従来のヘッドチップを示す平面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットプリンタ装置、2 ヘッドカートリッジ、3 プリンタ本体、11 インクカートリッジ、27 ヘッド、27a ヘッドチップ、27b吐出部、28 ヘッドキャップ
Claims (4)
- 吐出すべき液体を収容する液室と
上記液室に収容された液体を押圧する圧力発生素子と、
上記圧力発生素子により押圧された液体を上記液室から吐出させる吐出口と、
を有する吐出部を特定方向に直線状に複数並設した吐出手段とを備える液体吐出装置であって、
上記圧力発生素子を駆動させるためのエネルギーの供給を制御し、上記圧力発生素子を駆動させ、上記吐出口から吐出される上記液体の吐出方向を制御する吐出制御手段を有し、
上記吐出手段は、上記特定方向に直線状に複数並設され、
上記吐出手段の端部に設けられた上記吐出部の少なくとも1つには、1つ液室内に複数の圧力発生素子が設けられ、
上記吐出制御手段は、上記1つ液室内に配置された上記複数の圧力発生素子間で、各圧力発生素子を駆動させるためのエネルギーの供給に差異を設けることで、上記吐出口から吐出させる液体の吐出方向を上記特定方向に変化させることを特徴とする液体吐出装置。 - 上記吐出手段の端部に設けられた上記吐出部の少なくとも1つには、1つの液室内に上記特定方向に2つ圧力発生素子が並設されている請求項1記載の液体吐出装置。
- 吐出すべき液体を収容する液室と、
上記液室に収容された液体を押圧する圧力発生素子と、
上記圧力発生素子により押圧された液体を上記液室から吐出させる吐出口と、
を有する吐出部を特定方向に直線状に複数並設した吐出手段を備える液体吐出装置の液体吐出方法であって、
上記吐出手段が、上記特定方向に直線状に複数並設されると共に、
上記吐出手段の端部に設けられた上記吐出部の少なくとも1つには、1つ液室内に複数の圧力発生素子が設けられ、
上記1つ液室内に配置された上記複数の圧力発生素子間で、各圧力発生素子を駆動させるエネルギーの供給に差異を設けることで、上記吐出口から吐出させる液体の吐出方向を上記特定方向に変化させることを特徴とする液体吐出装置の液体吐出方法。 - 上記吐出手段の端部に設けられた上記吐出部の少なくとも1つには、1つの液室内に上記特定方向に2つ圧力発生素子が並設されている請求項3記載の液体吐出装置の液体吐出方法。
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