JP2005125593A - 液体噴射装置、及び液体噴射装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フラッシング量をより適正化して無駄が少なく効率のよいフラッシング動作を行うことができ、吐出不良をより確実に防止することができる液体噴射装置の制御方法及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】 制御部は、今回のフラッシング動作の直前の粘度指数と、次回の吐出動作期間における印字データとに基づき、インクの増粘に起因する吐出不良の虞が少ない粘度許容範囲における最大許容値を超えないように補正をしながら仮の粘度指数の推移を求め、最終的な補正量に応じてフラッシング量を設定し、設定したフラッシング量に基づいてノズル開口毎にフラッシング動作を実行する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、液体噴射装置、及び液体噴射装置の制御方法に関するものであり、特に、液滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を行う液体噴射装置、及び液体噴射装置の制御方法に関するものである。

液体を吐出可能な噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を吐出する液体噴射装置の代表的なものとしては、例えば、吐出対象物（記録媒体）としての記録紙等に対して液体状のインクを吐出・着弾させて記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、或いはＦＥＤ（面発光ディスプレー）等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して吐出するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。

上記インクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタと略記する。）を例に挙げると、このプリンタは、インクを吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドを主走査方向に移動させるヘッド移動機構と、記録紙等の記録媒体を主走査方向とは直交する方向に送り出して副走査を行う記録媒体送り機構等を備え、記録ヘッドのノズル開口が列状に開設されたノズル形成面（ノズルプレート）と記録媒体とを平行に対向させた状態で、記録ヘッドの主走査でのインク滴の吐出と記録媒体の送り出し（副走査）とを順次繰り返すことにより、記録媒体への画像等の記録を行うように構成されている。

上記記録ヘッドのノズル開口におけるインクの自由表面（メニスカス）は、記録動作中では空気中に晒される。そのため、記録動作中にインク滴を殆ど吐出しないノズル開口では、時間の経過と共に溶媒が徐々に蒸発してインクが増粘し、インク滴の飛翔方向にずれが生じたり、インク滴の吐出が不能となる等の吐出不良が生じる虞がある。

この吐出不良を防止するために、この種のプリンタでは、記録動作とは関係なくインク滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を行っている。具体的には、所定時間毎（例えば、９秒毎）に、記録媒体から外れた位置にあるインク受け部材まで記録ヘッドを移動させ、その位置でインク滴を吐出させるようにしている。このときのインク滴の吐出量（フラッシング量）は、通常、前回のフラッシング動作実行後から今回のフラッシング動作までの間の記録動作時間や、インク（液体）の種類等に応じて設定される。

ところで、このフラッシング動作を全てのノズル開口に対して一律に同じ量で行うと、実際にはフラッシング動作の必要が無いノズル開口、即ち、記録動作中に充分にインク滴を吐出したノズル開口についてもインクを空吐出してしまうので、その分インクを無駄に消費してしまう。

そこで、画像データを反転してその反転したデータに従ってフラッシング動作を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、記録動作中にインク滴を吐出したノズル開口についてはフラッシング動作が行われないため、その分インクの無駄な消費を抑えることができる。
しかしながら、上記特許文献に開示されている発明は、インク滴の吐出又は非吐出に応じてそのノズル開口についてフラッシング動作をオフ又はオンするものであり、吐出したインク量については何等考慮せず、全く吐出していないノズル開口に対してのみフラッシング動作を行っている。そのため、例えば、記録動作中にインク滴を吐出したとしても吐出量が極少量であったノズル開口についてはフラッシング動作が行われないため、インクの増粘が進行して吐出不良が生じてしまう虞があった。

これを防止すべく、前回のフラッシング動作実行後からの記録動作期間中に吐出されたインク量と、暫定的に必要とされる目標吐出量とに基づいて、ノズル開口毎のフラッシング量を算出し、このフラッシング量に従ってノズル開口毎にフラッシング動作を行うものも提案されている。これは、吐出インク量が目標吐出量に達していれば、該当するノズル開口に対してはフラッシング動作を行わず、吐出インク量が目標吐出量に達していないノズル開口に対しては、目標吐出量と吐出インク量の差分に相当する量をフラッシング量としてフラッシング動作を行うものである。

特開平１０−２４６０２号公報

上記の構成では、前回のフラッシング動作実行後から今回のフラッシング動作までの記録動作期間における吐出インク量及び目標吐出量のみに基づいてフラッシング動作を制御するものであって、今回のフラッシング動作後の次の記録動作期間において吐出されるインク量については何等考慮していない。したがって、例えば、最悪の場合、前回フラッシング動作の直後に目標吐出量に達する量のインク滴を吐出した後、今回のフラッシング動作を跨いで次回のフラッシング動作に亘って非吐出状態が継続してしまうことも考えられる。このような場合、フラッシング動作を行っても吐出不良の回復が困難となる程度にまで増粘してしまう虞がある。

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、ノズル開口毎のフラッシング量をより適正化して無駄が少なく効率のよいフラッシング動作を行うことができる液体噴射装置の制御方法及び液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数のノズル開口を有し、圧力発生素子の駆動により前記ノズル開口から液体を液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、吐出データに基づいて前記液体噴射ヘッドを往復移動させながら該液体噴射ヘッドの吐出動作の制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、各ノズル開口から液滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を制御可能な液体噴射装置において、
各ノズル開口における液体の粘度状態を示す指数であって、時間の経過によって増加する一方、液滴の吐出に応じて減少する粘度指数を記憶する粘度指数記憶手段と、
前記粘度指数記憶手段に記憶された粘度指数に基づいて各ノズル開口毎のフラッシング量を設定するフラッシング量設定手段とを設け、
前記制御手段は、前記フラッシング量設定手段により設定されたフラッシング量に従ってフラッシング動作を制御することを特徴とする。

そして、この構成において、前記フラッシング量設定手段が、前記粘度指数が次回の吐出動作期間中において規定値を超えないようにフラッシング量を設定する構成を採用することが望ましい。

また、上記構成において、前記フラッシング量設定手段が、今回のフラッシング動作の直前の粘度指数と、次回の吐出動作期間における吐出データとに基づき、次回の吐出動作期間における仮の粘度指数が前記規定値を超えないように補正をしながらこの仮の粘度指数の推移を求め、補正の累積値に応じて前記フラッシング量を設定する構成を採ることが望ましい。

また、上記構成において、前記規定値は、前記液体の増粘に起因する吐出不良の虞が少ない粘度許容範囲における最大許容値であることが望ましい。

また、本発明の液体噴射装置の制御方法は、複数のノズル開口を有し、圧力発生素子の駆動により前記ノズル開口から液体を液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、吐出データに基づいて前記液体噴射ヘッドを往復移動させながら該液体噴射ヘッドの吐出動作を制御すると共に、各ノズル開口から液滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を制御可能な液体噴射装置の制御方法において、
各ノズル開口における液体の粘度状態を示す指数であって、非吐出状態での時間の経過によって増加する一方、液滴の吐出によって減少する粘度指数に基づいてフラッシング量を設定し、
設定したフラッシング量に従ってフラッシング動作を制御することを特徴とする。

そして、上記構成において、前記粘度指数が次回の吐出動作期間中において規定値を超えないように前記フラッシング量を設定することが望ましい。

また、上記構成において、今回のフラッシング動作の直前の粘度指数と、次回の吐出動作期間における吐出データとに基づき、次回の吐出動作期間における仮の粘度指数が前記規定値を超えないように補正をしながらこの仮の粘度指数の推移を求め、補正の累積値に応じて前記フラッシング量を設定する構成を採ることが望ましい。

また、上記構成において、前記規定値は、前記液体の増粘に起因する吐出不良の虞が少ない粘度許容範囲における最大許容値であることが望ましい。

本発明によれば、ノズル開口における液体の粘度状態を示す粘度指数に基づいてフラッシング量を設定し、このフラッシング量に従ってフラッシング動作を制御するので、ノズル開口毎のフラッシング量をより適正化でき、無駄が少なく効率のよいフラッシング動作を行うことができる。

また、粘度指数が次回の吐出動作期間中において規定値を超えないようにフラッシング量を設定するので、例えば、次回の吐出動作期間中において液滴を全く吐出しない場合でも、粘度指数を適正な範囲内に維持させることができる。したがって、液体の増粘に起因する吐出不良をより確実に防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下においては、本発明の液体噴射装置の一例として図１に示すインクジェット式プリンタ（以下、プリンタと略記する）を例示する。

図１に例示したプリンタ１は、記録ヘッド２が取り付けられると共に、インクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、記録ヘッド２（キャリッジ４）を記録紙６（記録媒体又は吐出対象物の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるヘッド移動機構７と、ヘッド移動方向に直行する方向である紙送り方向、即ち、副走査方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８とを備えて概略構成されている。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド４´に軸支された状態で取り付けられていると共に、駆動プーリ９と遊転プーリ１０の間に掛け渡したタイミングベルト１１が接続されている。駆動プーリ９はパルスモータ１２の回転軸に接合されており、このパルスモータ１２の作動により、キャリッジ４、即ち、記録ヘッド２が、ガイドロッド４´に沿って主走査方向に移動する。即ち、ガイドロッド４´、駆動プーリ９、遊転プーリ１０、タイミングベルト１１、パルスモータ１２によってヘッド移動機構７が構成されている。

記録ヘッド２（キャリッジ４）の主走査方向の位置は、リニアエンコーダ１３によって検出され、検出信号が位置情報として制御部１４（本発明における制御手段の一種／図３参照）に送信される。これにより、制御部１４は、このリニアエンコーダ１３からの位置情報に基づいて記録ヘッド２の走査位置を認識しながら、記録ヘッド２の記録動作やフラッシング動作を制御することができる。

紙送り機構８は、駆動源としての紙送りモータ１５、この紙送りモータ１５によって回転駆動される紙送りローラ１６等により構成される。この紙送り機構８は、副走査時において、制御部１４の制御の下、紙送りモータ１５を駆動して紙送りローラ１６を回転させることにより、プラテン５上に載置された記録紙６を紙送り方向に搬送するように構成されている。

記録ヘッド２の移動範囲内におけるプラテン５の外側（図１において右側）の領域には、記録ヘッド２の走査の基点位置である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２のノズルプレート３３（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１７と、このノズルプレート３３を封止可能なキャッピング機構１８とが配設されている。

ワイパー機構１７は、エラストマー等の弾性部材で作製されたワイパブレード１７´を具備し、記録ヘッド２が上方を通過する際にワイパブレード１７´をノズルプレート３３に摺接させて、ノズルプレート３３に付着したインク等の汚れを払拭するように構成されている。
キャッピング機構１８は、上方が開口したトレイ状のキャップ部材１８´によって、ホームポジションに待機中の記録ヘッド２のノズルプレート３３を封止し、ノズル開口４０（図２参照）からのインク溶媒の蒸発を抑制するものである。

プラテン５は、記録紙６を載置・案内する部材である。このプラテン５の上面には、複数の当接突起２０が上方に向けて突設されている。この当接突起２０は、記録紙６の背面に当接してこの記録紙６を支持する部材である。この当接突起２０の周囲は、プラテン５の周縁部よりも一段低く形成された溝部２１となっており、この溝部２１内にスポンジ等の吸液部材２２が配設されている。この吸液部材２２は、記録紙６の範囲外に吐出されたインク滴を吸収して装置内の汚染を防止する部材である。この吸液部材２２の下部は図示しない排液タンクに連通しており、吸液部材２２に吐出されたインク滴は、排液タンクに向けて浸透してこの排液タンク内に貯留されるようになっている。

上記キャッピング機構１８のキャップ部材１８´とプラテン５の吸液部材２２とは、記録動作（吐出動作）とは関係なくインク滴（本発明における液滴の一種）を空吐出させるフラッシング動作時にも用いられる。即ち、フラッシング動作の実行時において、キャップ部材１８´と吸液部材２２は、記録ヘッド２から吐出されたインク滴の受け部材として用いられる。

次に、図２を参照して、上記記録ヘッド２について説明する。図２に例示した記録ヘッド２は、本発明の液体噴射ヘッドの一種であり、ヘッド移動機構７による主走査方向への移動状態で液体状のインク（本発明における液体の一種）をインク滴としてノズル開口４０から吐出可能に構成されている。
この記録ヘッド２は、ケース２５と、このケース２５内に収納される振動子ユニット２６と、ケース２５の底面（先端面）に接合される流路ユニット２７等を備えている。上記のケース２５は、例えば、エポキシ系樹脂等の合成樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット２６を収納するための収納空部２８が形成されている。振動子ユニット２６は、圧力発生素子として機能する圧電振動子２９と、この圧電振動子２９が接合される固定板３０と、圧電振動子２９に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル３１とを備えている。圧電振動子２９は、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。

流路ユニット２７は、流路形成基板３２の一方の面にノズルプレート３３を、流路形成基板３２の他方の面に弾性板３４をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット２７には、共通液室であるリザーバ３６と、インク供給口３７と、圧力室３８と、ノズル連通口３９と、ノズル開口４０とを設けている。そして、インク供給口３７から圧力室３８及びノズル連通口３９を経てノズル開口４０に至る一連のインク流路が、ノズル開口４０毎に対応して形成されている。

上記ノズルプレート３３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４０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３３をステンレス製の板材によって構成し、ノズル開口４０の列（ノズル列）を複数設けている。そして、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル開口４０によって構成される。

上記弾性板３４は、支持板４４の表面に弾性体膜４５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４４とし、この支持板４４の表面に樹脂フィルムを弾性体膜４５としてラミネートした複合板材を用いて弾性板３４を作製している。この弾性板３４には、圧力室３８の容積を変化させるダイヤフラム部４６が設けられている。また、この弾性板３４には、リザーバ３６の一部を封止するコンプライアンス部４７が設けられている。

上記のダイヤフラム部４６は、エッチング加工等によって支持板４４を部分的に除去して他の部分よりも薄い部分を設けることで作製される。即ち、このダイヤフラム部４６は、圧電振動子２９の先端面が接合される島部４８と、この島部４８を囲む薄肉弾性部４９とからなる。上記のコンプライアンス部４７は、リザーバ３６の開口面に対向する領域の支持板４４を、ダイヤフラム部４６と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバ３６に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。

そして、上記の島部４８には圧電振動子２９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３８の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室３８内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル開口４０からインク滴を吐出させるようになっている。

図３は、プリンタ１の電気的な構成を示すブロック図である。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とを備えている。プリンタコントローラ５１は、図示しないホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等を受信するインタフェース（外部Ｉ／Ｆ）５３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ５４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ５５と、ＣＰＵ等により構成され各部の電気的制御を行う制御部１４と、クロック信号を発生する発振回路５６と、計時手段として機能するタイマー回路５７と、記録ヘッド２へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路５８と、印字データ及び駆動信号等をプリントエンジン５２側に送信するためのインタフェース（内部Ｉ／Ｆ）５９とを、内部バスによって相互に接続した状態で備えている。

なお、本実施形態において「印刷データ」は外部装置からプリンタ１に送られてきたデータを意味し、「印字データ」は記録ヘッド２に送信するデータを意味する。そして、この「印字データ」は、本発明における吐出データの一種に相当する。

外部Ｉ／Ｆ５３は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータ等の外部装置から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ５３は、外部装置に対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）等のプリンタ１の状態を示す信号を出力する。ＲＡＭ５４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ、或いはワークエリア（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファには、外部Ｉ／Ｆ５３が受信した外部装置からの印刷データが一時的に記憶される。中間バッファには、制御部１４によって変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファには、記録ヘッド２に伝送される印字データが展開される。ＲＯＭ５５は、制御部１４によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。また、このＲＡＭ５４は、本発明における粘度指数記憶手段としても機能し、各ノズル開口４０におけるインクの粘度状態を示す粘度指数を記憶するようになっている。この粘度指数の詳細については後述する。

制御部１４は、ホストコンピュータ等から送信された印刷データをドットパターンに対応した印字データに展開して記録ヘッド２に送信する。この場合において、制御部１４は、受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードデータに変換し、この中間コードデータを中間バッファに記憶する。そして、制御部１４は、中間バッファから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ５５内のフォントデータやグラフィック関数等を参照して中間コードデータをドット毎の印字データに展開する。なお、本実施形態では、この印字データを、１ドットあたり２ビットのデータで構成している。この展開された印字データは出力バッファに一旦記憶される。一回の主走査に相当する１行分の印字データが得られると、この１行分の印字データ（ＳＩ）は内部Ｉ／Ｆ５９を通じて記録ヘッド２にシリアル伝送される。出力バッファから１行分の印字データが送信されると、中間バッファの内容が消去されて次の中間コードデータに対する変換が行われる。そして、記録ヘッド２では、受信した印字データに基づき、記録動作が行われる。

上記の駆動信号発生回路５８は、制御部１４によってその動作が制御され、各種の駆動信号を発生する。例えば、記録動作期間中には、画像等の記録に用いる記録用駆動信号を発生する。また、フラッシング動作期間中には、このフラッシング動作に用いるフラッシング用駆動信号を発生する。これらの駆動信号としては、種々の信号が提案され実用化されている。
一般に、記録用駆動信号は、インク滴を吐出させるための吐出パルスと、インク滴を吐出させない程度にノズル開口４０において露出したメニスカスを微振動させる微振動パルスとを混在させて構成されており、印字データ（階調情報）に応じて吐出パルスや微振動パルスが選択されて圧電振動子２９に供給される。また、フラッシング用駆動信号は、複数種類のパルスを含んで構成されており、後述するフラッシング量に応じて適宜選択されるようになっている。

上記構成のプリンタ１では、粘度の上昇速度（増粘速度）の速い顔料系インクを使用対象としている。そして、記録動作の実行中においては、ノズル形成面がキャッピング機構１８から開放された状態で記録ヘッド２が往復移動するので、記録動作中において非吐出状態が継続すると、ノズル開口４０から溶媒が徐々に蒸発してインクの粘度が上昇（増粘）する。インクが増粘すると、インク滴の飛翔方向にずれが生じたり、インク滴の吐出ができなくなる等の吐出不良が発生する虞がある。本実施形態におけるインクの場合、非吐出状態での経過時間、即ち、空走時間に比例して増粘し、この空走時間が継続して９秒を超えると、インクの増粘に起因して吐出不良が発生し易くなり、さらに１０数秒を超えると、フラッシング動作を行っても回復し難くなるくらいに増粘が進行してしまう。したがって本実施形態においては、この９秒が許容空走時間であると言える。

制御部１４は、上記のような吐出不良を未然に防止すべく、９秒毎にフラッシング動作を実行し、記録動作期間中に増粘したインクを排出するように制御する。即ち、本実施形態においては、フラッシング間隔が９秒に設定されている。なお、このフラッシング間隔については、インクの種類や環境によって適宜変更することができる。

ここで、増粘したインクを排出してインク粘度を回復するために必要な吐出量は、空走時間に比例して増加するが、その増加の割合（傾き）は、インク（液体）の種類によってそれぞれ異なる。例えば、本実施形態において対象とするインクの場合、図４に示すように、必要吐出量は、空走時間に対してリニアに上昇していき、９秒経過時点では１５００ｎｇとなる。したがって、図４の場合、空走時間に対する必要吐出量の増加の割合は、１５００／９≒１６７と求めることができ、単位空走時間（１秒）あたり約１６７ｎｇずつ増加していくことが分かる。これは、インクの粘度状態が、単位空走時間あたり、吐出量に換算して１６７ｎｇ分増粘し、逆に、例えば、インク滴を１６７ｎｇ吐出すれば、粘度は単位空走時間分下降すると言える。このように空走時間又はインク滴の吐出に応じて変動するインクの粘度状態を、本実施形態では粘度指数Ｖとして表し、上記増加の割合を、粘度係数Ｓ（＝１６７）として表す。
なお、本実施形態においては、インク量を重量で表しているが、勿論、体積やドット数等で表すこともできる。

本実施形態において、各ノズル開口４０に関する粘度指数Ｖは、ＲＡＭ５４のワークエリア内にそれぞれ記憶されており、また、この粘度指数Ｖの単位時間あたりの増加量が増粘度ＲとしてＲＡＭ５４に記憶されている。この増粘度Ｒは、図４における単位時間あたりの必要吐出量１６７ｎｇを上記粘度係数Ｓ（＝１６７）で正規化したものであり、具体的には、「１」に設定されている。したがって、粘度指数Ｖは単位時間あたり１増加し、また、粘度指数Ｖの値を１減少させるためには、約１６７ｎｇのインク滴の吐出が必要となる。

そして、制御部１４は、本発明におけるフラッシング量設定手段としても機能し、上記粘度指数Ｖに基づいてフラッシング動作におけるフラッシング量を設定することに特徴を有している。具体的には、粘度指数Ｖが次回の記録動作期間中において規定値を超えないようにフラッシング量を設定する。この規定値は、インクの増粘に起因する吐出不良の虞が少ない粘度指数の範囲（本発明における粘度許容範囲の一種）における最大値（最大許容値）であり、本実施形態の場合、上記許容空走時間である９秒に応じて「９」に設定されている。以下、フラッシング動作に関し、さらに詳しく説明する。

図５，６は、フラッシング動作に関し制御部１４が行う処理（フラッシング処理）を説明するフローチャートである。また、図７は、フラッシング処理における粘度指数の推移の具体例を示している。図７において、Ｔ１〜Ｔ４は、記録動作期間、即ち、フラッシング間隔の９秒間において増粘度Ｒ及び単位時間あたりの吐出量Ｉ_ｔに基づいて変動する粘度指数Ｖ_ｔの推移（粘度推移）を示すテーブル（粘度推移テーブル）であり、Ｔ２´〜Ｔ４´は、フラッシング量を設定するにあたって作成される仮の粘度指数（仮粘度指数）Ｖ_ｔ´の推移を示すテーブル（仮粘度推移テーブル）である。なお、以下においては、１つのノズル開口４０についての処理を説明するが、その他のノズル開口４０についても同様の処理が行われる。

制御部１４は、フラッシング動作の実行タイミングであると判断すると、ステップＳ１において、変数ｔの値を初期化（ｔ＝１）する。この変数ｔは、記録動作中の経過時間に対応するものであり、本実施形態においては１から９の間の値を採る。

そして、ステップＳ２において、制御部１４は、今回の記録動作期間の印字データが、一連の印字データにおける先頭の印字データであるか否かを判定し（ステップＳ２）、先頭の印字データであると判定した場合、制御部１４は、ステップＳ３の処理に移り、粘度指数の初期値Ｖ_０を初期化（Ｖ_０＝０）する。この初期値Ｖ_０は、今回の記録動作が開始される直前の粘度指数を意味する。この例では、対象となるのは先頭の印字データであり、今回の記録動作の開始直前までは、キャップ部材１８´によってノズル形成面が封止されてノズル開口４０からのインク溶媒の蒸発が抑制されていることから、初期値Ｖ_０の値は０に設定される。つまり、粘度指数の初期値Ｖ_０の値が０の場合、ノズル開口４０におけるインクの粘度は、インクカートリッジ３内に貯留されているインクの粘度と略等しい状態である。なお、粘度指数の初期値Ｖ_０は０に限らず、今回の記録動作の開始直前における粘度状態に応じて適宜変更することができる。

一方、印字データが先頭のものではないと判定した場合、ステップＳ３の処理をスキップして、ステップＳ４の処理に移る。この場合、粘度指数の初期値Ｖ_０は、前回の記録動作期間における最終的な粘度指数Ｖ_９に前回フラッシング動作時のフラッシング量ＦＬが反映された値となっている。この点の詳細については後述する。

次に、制御部１４は、以下のステップＳ４〜Ｓ８において、今回の記録動作期間おける粘度指数Ｖ_ｔの推移を、以下の式（１）に基づいて求める。
Ｖ_ｔ＝Ｖ_ｔ−１＋Ｒ−Ｉ_ｔ …（１）
ここで、上記Ｉ_ｔは、今回の記録動作期間において単位時間（１秒間）あたりで吐出されるインク量を、今回の記録動作期間の印字データに基づいて算出し、粘度係数Ｓで正規化したものである。具体的には、単位時間で吐出されるインク量の合計を粘度係数Ｓで除算して得られる商であり、吐出量Ｉ_０〜Ｉ_９としてＲＡＭ５４に記憶されている。なお、剰余については切り捨ててもよいし、次の１秒間の合計インク量に加算するようにしてもよい。

例えば、図７の粘度推移テーブルＴ１におけるｔ＝１の場合、ステップＳ４において、粘度指数Ｖ_１は、以下のように求められる。
Ｖ_１＝Ｖ_０＋Ｒ−Ｉ_１＝０＋１−０＝１
また、例えば、粘度推移テーブルＴ１におけるｔ＝２の場合、ステップＳ４において、粘度指数Ｖ_２は、以下のようにして求められる。
Ｖ_２＝Ｖ_１＋Ｒ−Ｉ_２＝１＋１−５＝−３

そして、ステップＳ５において、制御部１４は、ステップＳ４で算出された粘度指数Ｖ_ｔが値の負（Ｖ_ｔ＜０）であるか否かを判定し、粘度指数Ｖ_ｔが負の値ではない、即ち、粘度指数Ｖ_ｔの値が０以上である場合、ステップＳ７の処理に移る。一方、上記Ｖ_２の場合のように、粘度指数Ｖ_ｔが負の値である場合には、ステップＳ６において、粘度指数Ｖ_ｔの値を０に設定（Ｖ_ｔ＝０）する。

次に、制御部１４は、ステップＳ７において、ｔの値を＋１更新する（ｔ＝ｔ＋１）。そして、ステップＳ８において、ｔの値が９を超えた（ｔ＞９）か否かを判定し、ｔの値が９を超えていない場合、ステップＳ４の処理に戻る。即ち、制御部１４は、ｔの値が９以内の間は、ステップＳ４〜８の処理を繰り返す。これにより、今回の記録動作期間における粘度指数Ｖ_ｔの推移が得られる。例えば、図７の粘度推移テーブルＴ１の場合、粘度指数Ｖ_ｔは、１〜９秒間で、１→０→１→２→３→４→５→６→７と順次推移する。

ステップＳ８において、ｔの値が９を超えたと判定された場合、制御部１４は、ステップＳ９の処理に移り、今回の記録動作期間における最終的な粘度指数Ｖ_ｔの値、即ち、粘度指数Ｖ_９の値を、次のステップＳ１０のフラッシング量設定処理において用いられる仮粘度指数Ｖ_ｔ´の初期値として設定（Ｖ_０´＝Ｖ_９）する。例えば、図７の粘度推移テーブルＴ１の場合では、仮粘度指数Ｖ_０´に、Ｖ_９の値７が設定される。
なお、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の初期値Ｖ_０´に関し、上記においては、今回の記録動作期間における最終的な粘度指数Ｖ_ｔの値を設定したが、例えば、フラッシング動作の開始時間に遅延等の多少の誤差が生じた場合、この誤差に応じて値を変更することが望ましい。

ステップＳ１０では、フラッシング量設定処理が行われる。このフラッシング量設定処理では、図７の仮粘度推移テーブルＴ２´〜Ｔ４´に示すように、フラッシング動作を行わない場合の仮の粘度指数（仮粘度指数Ｖ_ｔ´）と次回の記録動作期間の印字データ、即ち、今回のフラッシング動作実行後の９秒間の印字データ（吐出量Ｉ_ｔ）に基づき、次回の記録動作期間中において既定値「９」を超えないように適宜補正をしながら仮粘度指数Ｖ_ｔ´の推移を求め、この補正の累積値（補正量Ｃ）をフラッシング量としている。この処理は、図６のフローチャートに従って行われる。

制御部１４は、ステップＳ２１において、ｔの値と補正量Ｃの値を初期化（ｔ＝１，Ｃ＝０）した後、ステップＳ２２において、仮粘度指数Ｖ_ｔ´を、以下の式（２）に基づいて求める。
Ｖ_ｔ´＝Ｖ_ｔ−１´＋Ｒ−Ｉ_ｔ …（２）

例えば、図７の仮粘度推移テーブルＴ２´におけるｔ＝１の仮粘度指数Ｖ_１´は、ステップＳ２２において次のようにして得られる。
Ｖ_１´＝Ｖ_０´＋Ｒ−Ｉ_１＝７＋１＋０＝８
また、例えば、仮粘度推移テーブルＴ２´におけるｔ＝３の仮粘度指数Ｖ_３´は、ステップＳ２２において次のようにして得られる。
Ｖ_３´＝Ｖ_２´＋Ｒ−Ｉ_３＝９＋１＋０＝１０

そして、ステップＳ２３では、ステップＳ２２で算出された仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が負（Ｖ_ｔ´＜０）であるか否かを判定し、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が負ではない、即ち、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が０以上である場合、ステップＳ２５の処理に移る。一方、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が負である場合には、ステップＳ２４において、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値を０に設定（Ｖ_ｔ´＝０）し、その後ステップＳ２５の処理に移る。

ステップＳ２５において、制御部１４は、上記仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が、既定値、即ち、粘度指数の最大許容値である９を超えたか否かを判定し、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が９を超えていない、即ち、仮粘度指数Ｖ_ｔ´が粘度許容範囲内にある場合には、ステップＳ２７の処理に移る。一方、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が９を超えた、即ち、仮粘度指数Ｖ_ｔ´が粘度許容範囲外の値（Ｖ_ｔ´≧１０）となった場合には、制御部１４は、ステップＳ２６において、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値から、単位時間あたりの増粘分、即ち、増粘度Ｒを減ずる補正（Ｖ_ｔ´＝Ｖ_ｔ´−Ｒ）を行うと共に、この補正分（増粘度Ｒの値１）を補正量Ｃに加算する（Ｃ＝Ｃ＋Ｒ）。例えば、仮粘度推移テーブルＴ２´におけるｔ＝３の場合、上記ステップＳ２２における式（２）による計算の結果、仮粘度指数Ｖ_３´は粘度許容範囲外の値である１０となるので、この値から増粘度Ｒの値１を減算する補正が行われる。したがって、仮粘度指数Ｖ_３´は、Ｖ_３´＝１０−１＝９となる。そして、補正量Ｃは、この補正分、即ち、増粘度Ｒの値１が加算されるので、Ｃ＝Ｃ＋Ｒ＝０＋１＝１となる。

次に、制御部１４は、ステップＳ２７において、ｔの値を＋１更新する（ｔ＝ｔ＋１）。その後、ステップＳ２８において、ｔの値が９秒を超えた（ｔ＞９）か否かを判定し、ｔの値が９秒を超えていない場合、ステップＳ２２の処理に戻る。即ち、制御部１４は、ｔの値が９以内の間、ステップＳ２２〜２８の処理を繰り返して、仮粘度指数Ｖ_ｔ´の値が規定値９を超えないように補正しながら補正量Ｃを累積していく。そして、制御部１４は、最終的な補正量Ｃを得る。例えば、仮粘度推移テーブルＴ２´の場合、最終的な補正量Ｃの値は６である。

そして、ステップＳ２８において、ｔの値が９秒を超えたと判定した場合、制御部１４は、ステップＳ２９の処理に移り、上記ステップＳ２２〜２８の処理により得た最終的な補正量Ｃの値をフラッシング量ＦＬとして設定し（ＦＬ＝Ｃ）、その後、図５のステップＳ１１の処理に戻る。

ステップＳ１１において、制御部１４は、フラッシング量設定処理において設定したフラッシング量ＦＬに基づいてフラッシング動作を行う。即ち、制御部１４は、記録ヘッド２を記録紙６の範囲外にある至近のフラッシング位置、即ち、キャップ部材１８´の上方、又はプラテン５における吸液部材２２の上方まで移動させ、各ノズル開口４０からフラッシング量ＦＬに基づく量のインク滴を吐出させる。例えば、図７の仮粘度推移テーブルＴ２´で求められたフラッシング量ＦＬの値は６であり、この値に上記粘度係数Ｓの値１６７を乗じて得た値１００２ｎｇが実際の吐出インク量となる。

そして、フラッシング動作の実行後、制御部１４は、ステップＳ１２において、今回の記録動作における最終的な粘度指数Ｖ_９の値からフラッシング量ＦＬの値を減じ、その値を次回の記録動作における粘度指数の初期値Ｖ_０とする（Ｖ_０＝Ｖ_９−ＦＬ）。
例えば、図７において、今回の記録動作に対応する粘度推移テーブルをＴ１、次回の記録動作に対応する粘度推移テーブルをＴ２とすると、この場合、今回の記録動作における粘度指数Ｖ_９の値は７であり、仮粘度推移テーブルＴ２´で求められたフラッシング量ＦＬの値は６であるので、初期値Ｖ_０は、Ｖ_０＝７−６＝１として求められる。

図８は、従来構成に基づいてフラッシング量を設定した場合の粘度指数の推移と、上記本実施形態の構成に基づいてフラッシング量を設定した場合の粘度指数の推移とを比較する図である。なお、従来構成では粘度指数は用いられていないが、説明の便宜上、従来構成にも適用している。同図において、Ａは、従来構成に基いてフラッシング量を設定した場合、Ｂは、本実施形態の構成に基づいてフラッシング量を設定した場合をそれぞれ示している。

図８におけるＡの場合、今回の記録動作期間における吐出量と目標吐出量（同図の場合９）を比較し、今回記録動作期間中における吐出量が目標吐出量に達していれば、フラッシング動作は実行せず（フラッシング量０）、目標吐出量に達していなければ、不足分（差分値）をフラッシング量としてフラッシング動作を行っている。即ち、Ａの場合では、次回の記録動作期間の吐出量については考慮されていない。例えば、Ｔ３を今回の記録動作期間、Ｔ４を次回の記録動作期間とすると、今回の記録動作期間Ｔ３では、２秒から４秒の間に亘って目標吐出量９に達する吐出量（７＋５＋３＝１５）に応じたインク滴を吐出しているので、これに応じてフラッシング量は０に設定され、フラッシング動作は行われない。しかしながら、その後、次回の記録動作期間Ｔ４に亘って非吐出状態が継続するため、粘度指数は上昇し続け、次回の記録動作期間Ｔ４における５秒経過時点での値は１０となり、粘度許容範囲の最大値９を超える。そして、次回の記録動作期間Ｔ４において９秒経過した時点では、粘度指数の値は１４にまで上昇してしまう。これにより、該当するノズル開口ではインクの増粘が進行してしまい、吐出不良が発生する可能性が非常に高くなる。

一方、Ｂの場合、粘度指数（仮粘度指数）が次回の記録出動作期間中において粘度許容範囲の最大値９を超えないようにフラッシング量を設定しているので、図８のように今回記録動作Ｔ３から次回の記録動作期間Ｔ４にかけて非吐出状態が継続する場合でも、粘度指数を粘度許容範囲（０〜９）内に維持させることができ、インクの増粘に起因する吐出不良をより確実に防止することができる。

また、図８において、例えば、Ｔ２を今回の記録動作期間、Ｔ３を次回の記録動作期間とすると、今回の記録動作期間Ｔ２では吐出量が１であるため、Ａの場合、目標吐出量９から今回の吐出量１の差分である値８が、今回のフラッシング動作におけるフラッシング量として設定される。これに対し、Ｂの場合、次回の記録動作期間Ｔ３の時間２〜４に亘って、合計吐出量１５のインク滴が吐出されるので、フラッシング量として１を設定することで足りる。これにより、無駄なインクを消費することなく、効率のよいフラッシング動作を行うことができる。

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。
上記実施形態においては、圧力発生素子として圧電振動子２９を用いた記録ヘッド２を例示したが、この記録ヘッド２に限定されない。圧力発生素子としては、撓み振動モードの圧電振動子であってもよい。また、この他に、静電アクチュエータ、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。

また、本発明は、記録ヘッド２以外の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置にも適用できる。例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置、マイクロピペット等にも適用することができる。

プリンタの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。 空走時間に対する必要吐出量の変化を説明するグラフである。 フラッシング処理を説明するフローチャートである。 フラッシング処理におけるフラッシング量設定処理について説明するフローチャートである。 フラッシング処理における粘度指数の推移の具体例を示す図である。 従来構成に基づいてフラッシング量を設定した場合の粘度指数の推移と、上記本実施形態の構成に基づいてフラッシング量を設定した場合の粘度指数の推移を比較した図である。

符号の説明

１ プリンタ，２ 記録ヘッド，３ インクカートリッジ，４ キャリッジ，５ プラテン，６ 記録紙，７ ヘッド移動機構，８ 紙送り機構，９ 駆動プーリ，１０ 遊転プーリ，１１ タイミングベルト，１２ パルスモータ，１３ リニアエンコーダ，１４ 制御部，１５ 紙送りモータ，１６ 紙送りローラ，１７ ワイパー機構，１８ キャッピング機構，２０ 当接突起，２１ 溝部，２２ 吸液部材，２５ ケース，２６ 振動子ユニット，２７ 流路ユニット，２８ 収納空部，２９ 圧電振動子，３０ 固定板，３１ フレキシブルケーブル，３２ 流路形成基板，３３ ノズルプレート，３４ 弾性板，３６ リザーバ，３７ インク供給口，３８ 圧力室，３９ ノズル連通口，４０ ノズル開口，４４ 支持板，４５ 弾性体膜，４６ ダイヤフラム部，４７ コンプライアンス部，４８ 島部，４９ 薄肉弾性部，５１ プリンタコントローラ，５２ プリントエンジン，５３ 外部インタフェース，５４ ＲＡＭ，５５ ＲＯＭ，５６ 発振回路，５７ タイマー回路，５８ 駆動信号発生回路，５９ 内部インタフェース

Claims (8)

1. 複数のノズル開口を有し、圧力発生素子の駆動により前記ノズル開口から液体を液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、吐出データに基づいて前記液体噴射ヘッドを往復移動させながら該液体噴射ヘッドの吐出動作の制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段は、各ノズル開口から液滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を制御可能な液体噴射装置において、
   各ノズル開口における液体の粘度状態を示す指数であって、時間の経過によって増加する一方、液滴の吐出に応じて減少する粘度指数を記憶する粘度指数記憶手段と、
   前記粘度指数記憶手段に記憶された粘度指数に基づいて各ノズル開口毎のフラッシング量を設定するフラッシング量設定手段とを設け、
   前記制御手段は、前記フラッシング量設定手段により設定されたフラッシング量に従ってフラッシング動作を制御することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記フラッシング量設定手段は、前記粘度指数が次回の吐出動作期間中において規定値を超えないようにフラッシング量を設定することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記フラッシング量設定手段は、今回のフラッシング動作の直前の粘度指数と、次回の吐出動作期間における吐出データとに基づき、次回の吐出動作期間における仮の粘度指数が前記規定値を超えないように補正をしながらこの仮の粘度指数の推移を求め、補正の累積値に応じて前記フラッシング量を設定することを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記規定値は、前記液体の増粘に起因する吐出不良の虞が少ない粘度許容範囲における最大許容値であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 複数のノズル開口を有し、圧力発生素子の駆動により前記ノズル開口から液体を液滴として吐出する液体噴射ヘッドと、吐出データに基づいて前記液体噴射ヘッドを往復移動させながら該液体噴射ヘッドの吐出動作を制御すると共に、各ノズル開口から液滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を制御可能な液体噴射装置の制御方法において、
   各ノズル開口における液体の粘度状態を示す指数であって、非吐出状態での時間の経過によって増加する一方、液滴の吐出によって減少する粘度指数に基づいてフラッシング量を設定し、
   設定したフラッシング量に従ってフラッシング動作を制御することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
6. 前記粘度指数が次回の吐出動作期間中において規定値を超えないように前記フラッシング量を設定することを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置の制御方法。
7. 今回のフラッシング動作の直前の粘度指数と、次回の吐出動作期間における吐出データとに基づき、次回の吐出動作期間における仮の粘度指数が前記規定値を超えないように補正をしながらこの仮の粘度指数の推移を求め、補正の累積値に応じて前記フラッシング量を設定することを特徴とする請求項６に記載の液体噴射装置の制御方法。
8. 前記規定値は、前記液体の増粘に起因する吐出不良の虞が少ない粘度許容範囲における最大許容値であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の液体噴射装置の制御方法。

Images