JP2006142676A

JP2006142676A - 液体噴射装置

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Publication number: JP2006142676A
Application number: JP2004336613A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Teramae; 浩文寺前
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: JP4506427B2

Abstract

【課題】フラッシング間隔を最適化して、過不足のないフラッシング動作を行うことができる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】駆動信号発生回路は、記録ヘッドの定速移動時にあっては、インク滴を吐出しない程度にノズル開口のメニスカスを振動させる印字内微振動パルスを含む駆動信号を発生し、記録ヘッドの加減速移動時にあっては、インク滴を吐出しない程度に印字内微振動パルスよりも強い振動をメニスカスに対して付与する印字外微振動パルスを含む駆動信号を発生し、制御部は、加減速移動時間及び定速移動時間に対し、印字内振動パルスによる振動エネルギーと印字外微振動パルスによる振動エネルギーとの比に応じて各々重み付けをし、重み付けされた各時間の合計が判定値を超えた場合に、ノズル開口からインク滴を強制的に吐出させるフラッシング動作を実行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェット式記録装置等の液体噴射装置に関するものであり、特に、液滴を強制的に吐出させる空吐出動作を行う液体噴射装置に関するものである。

液体を吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体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、ディスプレー製造装置等の各種の製造装置にも応用されている。

このような液体噴射装置ではノズル開口が大気に晒されている。このため、ノズル開口を通じて液体の溶媒成分が蒸発し易い。そして、溶媒成分が蒸発してしまうとノズル開口付近で液体の増粘が生じ、液滴の吐出に支障（吐出不良）を来す虞がある。この液体の増粘を抑制すべく種々の対策が講じられている。上記のインクジェット式プリンタを例に挙げると、まず、ホームポジションにトレイ状のキャップ部材を配し、記録ヘッドの待機状態では、ノズル面をキャップ部材で封止してノズル開口からの溶媒蒸発を抑えている。

また、記録動作中において一定時間が経過する毎にインク滴を強制的に吐出させるフラッシング動作、即ち空吐出動作を行い、増粘インクを記録ヘッドの外に排出している（例えば、特許文献１参照）。あわせて、インク滴を吐出させないノズル開口については、対応する圧力発生素子（例えば、圧電振動子）に微振動パルスを供給し、インク滴を吐出させない程度にメニスカス（ノズル開口で露出しているインクの自由表面）を微振動させている。即ち、メニスカスを微振動させることで、ノズル開口付近のインクを攪拌し、インク増粘を抑えている（例えば、特許文献２参照）。

この微振動動作は、記録ヘッドが記録紙上における記録領域（１回のパス（主走査）において記録が行われる領域）内で定速移動しているとき（定速移動時）には、メニスカスに付与する振動エネルギーが比較的弱めに設定された微振動パルス（以下、印字内微振動パルスという）を用いて微振動（印字内微振動）が行われる。これにより、微振動後のメニスカスの残留振動（リンギング）を可及的に小さくしてインク滴の吐出への影響を抑えつつ、非吐出のノズル開口におけるインクの増粘を抑制するようになっている。一方、記録ヘッドが記録領域外から記録領域内に進入するまでの加速移動時、及び、記録領域を超えて停止或いは移動方向を変換する位置までの減速移動時には、インク滴が吐出されない程度に印字内微振動パルスよりも強い振動エネルギーをメニスカスに対して付与する微振動パルス（以下、印字外微振動パルスという）を用いて微振動（印字外微振動）が行われる。この印字外微振動は、印字内微振動よりもメニスカスを強く振動させることができるので、インクの増粘抑制効果がより高い。

特開平１０−１８１０４７号公報特開２００１−２６０３６９号公報

上記記録ヘッドが定速移動している時間（以下、定速移動時間）は、記録紙における記録領域の大きさによって変化するが、記録領域を外れて加減速移動している時間（以下、加減速移動時間）は、記録領域の大きさに拘わらず一定である。即ち、記録動作における走査時間全体に対する印字外微振動の実行時間の割合は、記録領域が大きい場合には小さく、逆に小さい場合には大きくなる。したがって、同じ時間だけ記録動作を行った場合には、小さい記録領域をより多い走査（パス）で記録したほうが、大きい記録領域をより少ない走査で記録するよりもノズル開口におけるインクの増粘は少ないことになる。

ところが、従来のプリンタでは、当該プリンタに対応するサイズの記録紙のうち、最も大きいサイズの記録紙、即ち、最も大きい記録領域に記録を行う場合を想定してフラッシング間隔（フラッシング動作の間欠時間）が一定に決められていた。このように最大の記録領域に合わせたフラッシング間隔に設定すると、例えば、小さいサイズの記録紙等の、比較的小さい記録領域に対して記録を行う場合には、走査時間全体に対する印字外微振動の割合が大きいためインクが増粘し難いにも拘らず、フラッシング動作が必要以上に行われることになる。このため、その分、フラッシングに要する時間やインクを無駄に消費してしまう問題があった。

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、フラッシング間隔を最適化して、過不足のないフラッシング動作を行うことができる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、圧力発生素子の作動よって液体に付与された圧力変動を利用してノズル開口から液滴を吐出可能な液体噴射ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動可能な駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、液体噴射ヘッドを往復移動させつつ圧力発生素子に駆動信号を供給して、吐出動作又はノズル開口に露出したメニスカスの微振動を制御する制御手段と、液体噴射ヘッドの加減速移動時における加減速移動時間、及び、定速移動時における定速移動時間を計時する計時手段と、を備え、
前記駆動信号発生手段は、
液体噴射ヘッドの定速移動時にあっては、液滴を吐出しない程度にノズル開口のメニスカスを振動させる第１微振動パルスを含む第１駆動信号を発生し、
液体噴射ヘッドの加減速移動時にあっては、液滴を吐出しない程度に第１微振動パルスよりも強い振動をメニスカスに対して付与する第２微振動パルスを含む第２駆動信号を発生し、
前記制御手段は、
前記計時手段による加減速移動時間及び定速移動時間に対し、第１微振動パルスによる振動エネルギーと第２微振動パルスによる振動エネルギーとの比に応じて各々重み付けをし、
重み付けされた各時間の合計が判定値を超えた場合に、ノズル開口から液滴を強制的に吐出させる空吐出動作を実行することを特徴とする。
なお、「重み」とは、空吐出動作のタイミングを判定するための判定式において、加減速移動時間と定速移動時間に乗ぜられる係数を意味する。

この構成によれば、加減速移動時間及び定速移動時間に対し、第１微振動パルスによる振動エネルギーと第２微振動パルスによる振動エネルギーとの比に応じて各々重み付けをし、重み付けされた各時間の合計が判定値を超えた場合に、ノズル開口から液滴を強制的に吐出させる空吐出動作を実行するようにしたので、空吐出動作の間欠時間をより最適化することができ、過不足の無い空吐出動作を実現することができる。その結果、空吐出動作に要する時間や液体の浪費を抑制することができる。

そして、この構成において、前記加減速移動時間に対する重みを、前記定速移動時間に対する重みよりも小さく設定することが望ましい。

また、上記構成において、前記判定値が、液体の増粘に起因する吐出不良の虞が少ない許容範囲内に設定されることが望ましい。

この構成により、空吐出動作に要する時間や液体の消費を最小限に抑えつつも、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、添付図面等を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明は、本発明の液体噴射装置としてインクジェット式記録装置（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。

図１に示すように、このプリンタ１は、記録ヘッド２が取り付けられると共に、カートリッジ保持部３を有するキャリッジ４と、記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４（記録ヘッド２）を記録紙の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構６と、キャリッジ４の移動に伴ってエンコーダパルスを出力するリニアエンコーダ７と、記録紙８を紙送り方向に移動させる紙送り機構９（図３参照）と、記録紙８を紙送り機構９側に供給する給紙機構１７とを備えている。

上記のカートリッジ保持部３にはインクカートリッジ１０が着脱可能に保持される。このインクカートリッジ１０は、液体状のインク（本発明の液体の一種）を貯留した箱状部材であり、液体貯留部材の一種である。本実施形態では、このインクカートリッジ１０を、ブラックインクを貯留したブラックカートリッジと、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクなどのカラーインクを貯留したカラーカートリッジとから構成している。また、各インクの色材としては、例えば、耐候性に優れる顔料が用いられる。

上記のキャリッジ移動機構６は、例えば、プリンタ１における主走査方向（紙幅方向）に架設されたガイド軸１１と、主走査方向の一側に配設されたキャリッジ移動モータ１２と、このキャリッジ移動モータ１２の回転軸に接続され、キャリッジ移動モータ１２によって回転駆動される駆動プーリー１３と、駆動プーリー１３とは反対側の主走査方向他側に配設された遊転プーリー１４と、駆動プーリー１３と遊転プーリー１４との間に掛け渡され、キャリッジ４に接続されたタイミングベルト１５とから構成される。キャリッジ移動モータ１２は、キャリッジ移動機構６における駆動源として機能し、例えば、パルスモータやＤＣモータが用いられる。このキャリッジ移動モータ１２は、制御手段として機能する制御部１６（図３参照）により、その回転速度や回転方向等が制御される。そして、キャリッジ移動モータ１２が回転すると、駆動プーリー１３及びタイミングベルト１５が回転し、キャリッジ４がガイド軸１１に沿って記録紙８の幅方向に移動する。つまり、キャリッジ４は、制御部１６による制御の下で主走査方向に往復移動される。

上記のリニアエンコーダ７は、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダパルスを、主走査方向における位置情報として出力するように構成されている。そして、制御部１６は、受信したエンコーダパルスに基づいて記録ヘッド２（キャリッジ４）の走査位置を認識できる。即ち、例えば、受信したエンコーダパルスをカウントすることで、キャリッジ４の位置を認識することができる。

上記のプラテン５は、記録紙８を案内するための板状部材である。図１に示すように、このプラテン５の上面部において、周縁部分を除いた部分がこの周縁部分よりも一段低い窪部として形成されている。そして、この窪部内にはスポンジ等の吸液部材２３が配設されている。また、窪部底面からは、上方に向かって支持突起２４（ダイヤモンドリブとも呼ばれる）が隆設されている。この支持突起２４は、記録紙背面に当接してこの記録紙８を支持するものであり、先端部分が吸液部材２３の表面よりも上方に突出している。このプラテン５上において、記録紙８のサイズに応じた位置、具体的には、記録紙８の幅方向の端部よりもやや外側（図１において左側）に外れた位置には、フラッシング動作時の吐出インク滴を受けるフラッシングポジションとしてのインク受け部５´が複数設けられている。このフラッシング動作については後述する。

上記給紙機構１７は、本実施形態では、枚葉の記録紙８を複数枚収容し、下部に設けられた給紙ローラー（図示せず）により１枚ずつ紙送り機構９側に向けて繰り出すものであり、記録紙８の紙幅方向の一端部を突き当てる固定支持部１８と、例えば、Ａ３，Ｂ４，Ａ４，Ｂ５等の記録紙８のサイズ（幅員）に応じて左右幅方向に移動可能であって記録紙８の紙幅方向の他端部に当接して記録紙８の位置を規定する位置決め部材１９とを左右に備えている。

紙送り機構９は、紙送り駆動源としての紙送りモータ２５と、この紙送りモータ２５によって回転駆動される紙送りローラ２６とから構成される。本実施形態の紙送りローラ２６は、上下一対のローラで構成されている。即ち、下側に位置する駆動ローラと上側に位置する従動ローラ（ピンチローラ／図示せず）によって構成されている。駆動ローラは上端部分をプラテン５の上面から露出させた状態でプラテン５内に配設されており、この露出した部分の上に従動ローラが、駆動ローラ側に付勢された状態で配置される。そして、従動ローラによって記録紙８を駆動ローラに当接させ、この当接状態で駆動ローラを回転することで記録紙８を紙送り方向に移動させる。

また、記録ヘッド２の移動範囲内であってプラテン５よりも外側（図１において右側）には、記録ヘッド２の走査起点となるホームポジションが設定してある。このホームポジションには、キャッピング機構２７が設けられている。このキャッピング機構２７は、キャップ部材によって記録ヘッド２のノズル面を封止し、ノズル開口２８（図５参照）からのインク溶媒の蒸発を防止するものである。また、このキャッピング機構２７は、フラッシング動作時にも用いられる。具体的には、フラッシング動作時において、キャップ部材がノズル開口２８から吐出されたインク滴を受ける容器として用いられる。

上記の記録ヘッド２は、本発明の液体噴射ヘッドの一種であり、液体状のインクを液滴（インク滴）の状態にしてノズル開口２８から記録紙８に向けて吐出させる。この記録ヘッド２としては種々の態様が提案されているが、圧力発生素子を作動することで圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズル開口２８から液滴を吐出させる方式のものが一般的である。

この記録ヘッド２の一例を、図２に基づいて簡単に説明する。例示した記録ヘッド２は、ケース３１と、このケース３１内に収納される振動子ユニット３２と、ケース３１の先端面に接合される流路ユニット３３等を備えている。上記のケース３１は、例えば、エポキシ系樹脂を成型することで作成され、その内部には振動子ユニット３２を収納するための収納空部３４を有する。振動子ユニット３２は、櫛歯状圧電振動子３５を固定板３６の表面に片持ち梁の状態で接合したものである。なお、圧電振動子３５は、本発明における圧力発生素子の一種であって、電気機械変換素子の一種である。本実施形態の圧電振動子３５は、縦振動モードの圧電振動子であり、振動子電位に応じて自由端部が素子長手方向に伸縮する。即ち、充電によって素子長手方向に収縮し、放電によって素子長手方向に伸長する。

流路ユニット３３は、流路形成基板３７の一方の面にノズルプレート３８を、他方の面に弾性板３９をそれぞれ接合した構成である。そして、この流路ユニット３３には、リザーバ４０と、インク供給口４１と、圧力室４２と、ノズル連通口４３と、ノズル開口２８とを設けている。そして、これらの各部により、インク供給口４１から圧力室４２及びノズル連通口４３を経てノズル開口２８に至る一連のインク流路が、ノズル開口２８に対応して複数形成されている。また、上記のノズル開口２８は複数列状に開設されており、１列に属する複数のノズル開口２８がノズル列を構成する。なお、本実施形態において、このノズル列は、吐出するインクの種類に応じた数が設けられている。

上記の弾性板３９にはダイヤフラム部４４が設けられている。このダイヤフラム部４４は圧力室４２の一部を区画しており、圧電振動子３５の先端面が接合される島部（厚肉部）と、この島部の周囲に設けられ、弾性を有する薄肉部とを有している。そして、圧電振動子３５が素子長手方向に伸縮すると島部が変位する。この島部の変位によって圧力室容積が変動する。即ち、圧電振動子３５が伸長すると圧力室容積が減少し、圧電振動子３５が収縮すると圧力室容積が増加する。このような圧力室４２の容積変化に伴って圧力室４２内のインクに圧力変動が生じる。このため、この圧力変動を制御することでノズル開口２８からインク滴を吐出させることができる。例えば、圧電振動子３５を素子長手方向に収縮させた後、急激に伸長させることでインク滴を吐出させることができる。また、圧力室４２内のインクに加える圧力変動パターンを変えることで、メニスカスを微振動させることができる。例えば、図４（ｂ）又は図５に示す微振動パルスを供給することで、メニスカスを微振動させることができる。この微振動については、後で詳細に説明する。

次に、図３のブロック図に基づき、プリンタ１の電気的構成について説明する。例示したプリンタ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からの印刷データ等を受信するインターフェース（外部Ｉ／Ｆ）５３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ５４と、各部の制御に用いられるプログラム等を記憶したＲＯＭ５５と、各部の電気的制御を行う制御部１６と、クロック信号を発生する発振回路５６と、周期一定のタイミングパルス（ＰＴＳ：print timing signal）を発生可能なタイマー回路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に送信するためのインターフェース（内部Ｉ／Ｆ）５９とを備えている。

制御部１６は、本発明の制御手段の一種としても機能し、記録ヘッド２を主走査方向に往復移動させつつ、駆動信号を圧電振動子３５へ供給して記録ヘッド２による記録動作（吐出動作）を制御する。例えば、制御部１６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。そして、記録ヘッド２では、受信した印字データに基づき、駆動信号中の駆動パルス（後述）が選択的に圧電振動子３５に供給されてインク滴の吐出やメニスカスの微振動が行われる。また、制御部１６は、記録動作中において一定の条件が成立した場合に、記録ヘッド２をフラッシングポジション（インク受け部５´又はキャッピング機構２７の何れか近い位置）まで移動させて、ノズル開口２８からインク滴を強制的に空吐出させるフラッシング動作（本発明における空吐出動作に相当）を行うようになっている。このフラッシング動作の成立条件については後述する。

さらに、本実施形態の制御部１６は、タイマー回路５７からのタイミングパルスに基づいて記録ヘッド２の移動時間を計時する計時手段としても機能する。即ち、制御部１６は、タイミングパルスのカウント値とリニアエンコーダ１０からの位置情報とに基づいて、記録ヘッド２の移動時間を計時する。

上記駆動信号発生回路５８は、制御部１６によって定められた波形形状の駆動信号を発生する。本実施形態におけるプリンタ１は、液量の異なるインク滴を吐出することで大きさの異なるドットを吐出対象物としての記録紙８に形成する多階調記録が可能であり、本実施形態においては、大ドット、中ドット、小ドット、及び非吐出の４階調での記録動作が可能に構成されている。そして、駆動信号発生回路５８は、図４（ａ）に示すような、大ドット駆動パルスＤＰ１、小ドット駆動パルスＤＰ２、中ドット駆動パルスＤＰ３、及び、非吐出のノズル開口２８のメニスカスを微振動させるための印字内微振動パルスＶＰ１（本発明における第１微振動パルスに相当）の組を配置して構成される駆動信号ＣＯＭ１（本発明における第１駆動信号に相当）を発生する。この駆動信号ＣＯＭ１は、吐出対象物としての記録紙８に対してインク滴を吐出して画像やテキスト等を記録（印刷）する際に用いられる駆動信号であり、記録ヘッド２が記録紙６上における記録領域（１回のパス（主走査）において記録が行われる領域）内で定速移動しているとき（以下、単に定速移動時という）に、この駆動信号ＣＯＭ１の駆動パルスのうち何れかが選択的に圧電振動子３５に供給される。なお、以下、定速移動時において上記印字内微振動パルスＶＰ１を用いて微振動を行うことを、印字内微振動という。

図４（ｂ）は、駆動信号ＣＯＭ１における印字内微振動パルスＶＰ１の構成例を示す図である。この図４（ｂ）に示すように、本実施形態における印字内微振動パルスＶＰ１は、基準電位ＶＢから第１微振動電位ＶＨ１まで電位を上昇させる充電要素Ｐｗｃと、第１微振動電位ＶＨ１を極く短時間維持するホールド要素Ｐｗｈと、第１微振動電位ＶＨ１から基準電位ＶＢまで電位を復帰させる放電要素Ｐｗｄとにより構成されている。この印字内微振動パルスＶＰ１の駆動電圧、即ち基準電位ＶＢから第１微振動電位ＶＨ１までの電位差ＤＶ１は、２．７Ｖに設定されており（ＶＢ＝０とすると、ＶＨ１＝ＤＶ１＝２．７）、また、充電要素Ｐｗｃ及び放電要素Ｐｗｄの発生時間ＣＴ１は、２．５μｓとなっている。即ち、充電要素Ｐｗｃの傾き（電圧上昇度）ＤＶ１／ＣＴ１は、１．０８であり、後述する印字外微振動パルスＶＰ２よりも緩やかな傾きに設定されている。また、この印字内微振動パルスＶＰ１の発生周波数（駆動周波数）Ｆ１は、７．９２ｋＨｚに設定されており、後述の印字外微振動パルスＶＰ２よりも低くなっている。

この印字内微振動パルスＶＰ１が圧電振動子３５に供給されると、まず、充電要素Ｐｗｃにより圧電振動子３５が収縮して、インク滴が吐出されない程度に圧力室４２が緩やかに膨張する。そして、ホールド要素Ｐｗｈにより圧力室４２の膨張状態が僅かの間維持された後、放電要素Ｐｗｄが供給されることにより、圧電振動子３５が伸長して圧力室４２が基準容積に復帰する。この圧力室４２の一連の容積変動に伴って圧力室４２内には圧力変動が生じ、この圧力変動によって、ノズル開口２８におけるメニスカスに対して比較的緩やかな微振動を付与することができる。

また、駆動信号発生回路５８は、記録ヘッド２が走査中に記録領域外で加速移動或いは減速移動しているとき（以下、単に加減速移動時という）に、インク滴を吐出させない程度に全ノズル開口２８のメニスカスを微振動（以下、印字外微振動という）させるための駆動信号ＣＯＭ２（本発明における第２駆動信号に相当）を発生する。本実施形態における駆動信号ＣＯＭ２は、図５に示すように、印字外微振動パルスＶＰ２（本発明における第２微振動パルスに相当）のみで構成されている。この印字外微振動パルスＶＰ２は、基準電位ＶＢから第２微振動電位ＶＨ２まで電位を上昇させる充電要素Ｂｗｃと、第２微振動電位ＶＨ２を短時間維持するホールド要素Ｂｗｈと、第２微振動電位ＶＨ２から基準電位ＶＢまで電位を復帰させる放電要素Ｂｗｄとにより構成されている。

この印字外微振動パルスＶＰ２の駆動電圧、即ち基準電位ＶＢから第２微振動電位ＶＨ２までの電位差ＤＶ２は、上記印字内微振動パルスＶＰ１よりも高い１２Ｖに設定されており、また、充電要素Ｂｗｃ及び放電要素Ｂｗｄの発生時間ＣＴ２は、７μｓとなっている。即ち、充電要素Ｂｗｃの傾きＤＶ２／ＣＴ２は、１．７１４であり、上記印字内微振動パルスＶＰ１よりも急峻な傾きとなっている。また、この印字外微振動パルスＶＰ２の駆動周波数Ｆ２は、１７．２８ｋＨｚとなっており、上記印字内微振動パルスＶＰ１よりも高く設定されている。

この印字外微振動パルスＶＰ２が圧電振動子３５に供給されると、まず、充電要素Ｂｗｃにより圧電振動子３５が収縮して、インク滴が吐出されない程度にやや急峻に圧力室４２が膨張する。そして、ホールド要素Ｂｗｈにより圧力室４２の膨張状態が所定時間維持された後、放電要素Ｂｗｄが供給されることにより、圧電振動子３５が伸長して圧力室４２が基準容積に復帰する。この圧力室４２の一連の容積変動に伴って圧力室４２内には圧力変動が生じ、これにより、ノズル開口２８におけるメニスカスに対して印字内微振動パルスＶＰ１よりも強い微振動を付与することができる。

ここで、印字内微振動パルスＶＰ１と印字外微振動パルスＶＰ２の振動エネルギーについて説明する。これらの微振動パルスＶＰ１，ＶＰ２のように、充電要素、ホールド要素、及び、放電要素からなる駆動パルスを圧電振動子３５に供給して、対応するノズル開口２８のメニスカスを振動させたときの振動エネルギーＥｖは、以下の式（１）で表すことができる。
Ｅｖ＝（ＤＶ／ＣＴ）^２×Ｆ …（１）
そして、上記式（１）を用いて各微振動パルスＶＰ１，ＶＰ２について夫々微振動エネルギーＥｖ１，Ｅｖ２を求めると、
Ｅｖ１＝（ＤＶ１／ＣＶ１）^２×Ｆ１＝（１．０８）^２×７．９２＝９．２４
Ｅｖ２＝（ＤＶ２／ＣＶ２）^２×Ｆ２＝（１．７１４）^２×１７．２８＝５０．７７
となり、印字外微振動パルスＶＰ２の微振動エネルギーＥｖ２は、印字内微振動パルスＶＰ１の微振動エネルギーＥｖ１の５倍以上となっている。即ち、印字外微振動は、印字内微振動よりもインクの増粘抑制効果が高いといえる。

図６は、記録ヘッド２の走査中における印字内微振動と印字外微振動が行われるタイミングを示したタイミングチャートである。プリンタ１では、同図に示すように、記録ヘッド２（キャリッジ４）が記録領域外から記録領域内に進入するまでの加速移動時（加速期間）と、記録領域を超えて停止或いは移動方向を変換する位置までの減速移動時（減速期間）には、上記印字外微振動パルスＶＰ２を用いて印字外微振動が行われる。一方、記録ヘッド２が記録領域内を定速で移動している定速移動時（定速期間）には、印字内微振動パルスＶＰ１によって印字内微振動が行われる。即ち、定速移動時には、微振動後の残留振動が直後のインク滴の吐出に影響を与える虞があるので、比較的弱い微振動エネルギーＥｖ１に設定された印字内微振動パルスＶＰ１を用いて印字内微振動が行われる。これにより、微振動直後の吐出への影響を抑えつつ、非吐出のノズル開口２８におけるインクの増粘を抑制するようになっている。また、記録領域を外れた加減速移動時には、微振動の残留振動がインク滴の吐出に影響する虞が無いので、比較的強い微振動エネルギーＥｖ２に設定された印字外微振動パルスＶＰ２を用いて印字外微振動が行われ、ノズル開口２８の近傍におけるインクの増粘をより効果的に抑制するようになっている。

ここで、記録ヘッド２が定速移動している定速移動時間は、記録領域の大きさ（記録領域の主走査方向の幅）によって変化するが、記録領域を外れて加減速移動している加減速移動時間は、記録領域の大きさに拘わらず一定である。換言すると、記録動作における走査時間全体（記録ヘッド２の移動時間全体）に対する印字外微振動の実行時間の割合は、記録領域が大きい場合は小さく、逆に記録領域が小さい場合には大きくなる。したがって、同じ時間だけ記録動作を行った場合には、小さい記録領域をより多い走査（パス）で記録したほうが、大きい記録領域をより少ない走査で記録するよりもノズル開口２８におけるインクの増粘は少ないことになる。

ところが、従来のプリンタでは、当該プリンタに対応するサイズの記録紙のうち、最も大きいサイズの記録紙、即ち、最も大きい記録領域に合わせてフラッシング間隔（フラッシング動作の間欠時間）が一定に決められていた。このように最大の記録領域に合わせたフラッシング間隔に設定すると、例えば、小さいサイズの記録紙等の、比較的小さい記録領域に記録を行う場合には、走査時間全体に対する印字外微振動の割合がより大きく、インクが増粘し難いにも拘らず、フラッシング動作が必要以上に行われることとなる。このため、その分、フラッシングに要する時間やインクを無駄に消費してしまう。

そこで、上記プリンタ１は、記録ヘッド２の加減速移動時間と定速移動時間を夫々計時して監視すると共に、計時した加減速移動時間及び定速移動時間に対し、印字内微振動パルスＶＰ１による微振動エネルギーＥｖ１と印字外微振動パルスＶＰ２による微振動エネルギーＥｖ２との比に応じて互いに異なる係数を乗ずることで重み付けをし、重み付けされた各時間の合計が判定値を超えた場合に、フラッシング動作を実行するようになっている。つまり、印字内微振動と印字外微振動ではインクの増粘の抑制効果が異なる点、及び、走査時間全体に対する印字内微振動の実行時間（定速移動時間）と印字外微振動の実行時間（加減速移動時間）の割合が記録領域の大きさ（主走査方向の幅）に応じて異なる点を考慮してフラッシング間隔が決定される。より具体的には、定速移動時間Ｔ１に対する係数をａ１、加減速移動時間Ｔ２に対する係数をａ２、フラッシング動作を実行するか否かの判定の基準となる判定値をＢとすると、制御部１６は、以下の判定式（２）に基づいて、フラッシング動作の実行タイミングを判定する。
ａ１×Ｔ１＋ａ２×Ｔ２＞Ｂ …（２）

ここで、上記判定式（２）において、係数ａ１，ａ２は、印字内微振動パルスＶＰ１による振動エネルギーＥｖ１の逆数と印字外微振動パルスＶＰ２による振動エネルギーＥｖ２の逆数との比で定められる。例えば、上述の例では、Ｅｖ１＝９．２４、Ｅｖ２＝５０．７７であるので、これらの逆数に基づくと、ａ１≒１０、ａ２≒１．８と定めることができる。即ち、加減速移動時間Ｔ２に対する係数ａ２が、定速移動時間Ｔ１に対する係数ａ１よりも小さく設定されている。つまり、印字外微振動が行われる加減速移動時間Ｔ２では、インクの増粘度が、印字内微振動が行われる定速移動時間Ｔ１におけるインク増粘度よりも小さいので、判定式（２）における重みとしての係数ａ２が、係数ａ１よりも小さい値に設定されている。

また、判定値Ｂについては、判定式（２）に基づいてフラッシング動作の実行タイミングを定めるときに、記録動作中インク滴が吐出されないノズル開口２８でインクの増粘による吐出不良が生じない程度（許容範囲内）のフラッシング間隔となるように、実験に基づいて定められている。これにより、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。そして、本実施形態においては、Ｂ＝２５０に定められている。

以下、上記判定式（２）に基づいて記録動作中にフラッシング動作を実行する処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップＳ１において、制御部１６は、記録ヘッド２（キャリッジ４）を主走査方向に往復移動させながら、駆動信号を圧電振動子３５へ供給して記録ヘッド２による記録動作（吐出動作）を制御する。この際、制御部１６は、記録ヘッド２の加減速移動時には、駆動信号ＣＯＭ２の印字外微振動パルスＶＰ２を全ノズル開口２８に対応する圧電振動子３５に供給して印字外微振動を行い、記録ヘッド２の定速移動時には、駆動信号ＣＯＭ１の印字内微振動パルスＶＰ１を非吐出のノズル開口２８に対応する圧電振動子３５に供給して印字内微振動を行う。また、同時に、制御部１６は、本発明における計時手段として機能し、タイマー回路５７からのタイミングパルスのカウント値とリニアエンコーダ１０からの位置情報とに基づいて、記録ヘッド２の加減速移動時における加減速移動時間Ｔ１と、定速移動時における定速移動時間Ｔ２を夫々計時する。

次に、ステップＳ２において、制御部１６は、フラッシング動作の実行条件が成立したか否かを上記判定式（２）に基づいて判定する。本実施形態においては、実行条件として、１０×Ｔ１＋１．８×Ｔ２＞２５０を満たすか否かが判定される。このステップＳ２において、フラッシング動作の実行条件が成立していない、即ち、判定式（２）が満たされないと判定した場合、制御部１６は、ステップＳ１に戻り、記録動作及び計時動作を継続する。

一方、ステップＳ２において、フラッシング動作の実行条件が成立した、即ち、判定式（２）が満たされたと判定した場合、制御部１６は、ステップＳ３に進み、記録動作を一旦中断し、フラッシング動作を実行する。即ち、制御部１６は、記録ヘッド２をキャッピング機構２７等のフラッシングポジションまで移動させて、ノズル開口２８からインク滴を強制的に空吐出させ、増粘したインクを記録ヘッド２外に排出させる。そして、フラッシング動作が終了したならば、制御部１６は、ステップＳ４において、加減速移動時間Ｔ１と定速移動時間Ｔ２を初期化、即ち、Ｔ１＝Ｔ２＝０に設定した後、ステップＳ１に戻り、以降の処理を繰り返す。

図８は、上記判定式（２）に基づいてフラッシング動作のタイミングを定めたときの記録領域の大きさ（印字幅（ｉｎｃｈ））に対するフラッシング間隔（間欠時間（ｓｅｃ））の変化を示すグラフである。同図に示すように、本発明を適用したプリンタ１では、記録領域の幅に応じてフラッシング間隔が異なることが分かる。例えば、記録領域の大きさが８ｉｎｃｈの場合、間欠時間は３８ｓｅｃであるが、４ｉｎｃｈの場合、間欠時間は４８．３ｓｅｃとなり、フラッシング間隔がより長くなる。これにより、フラッシング動作の実行頻度を少なくすることができ、その分、フラッシングに要する時間やインクの浪費を抑制することができる。

以上のように、本発明を適用したプリンタ１では、記録ヘッド２の加減速移動時間及び定速移動時間に対し、印字内微振動パルスＶＰ１による微振動エネルギーＥｖ１と印字外微振動パルスＶＰ２による微振動エネルギーＥｖ２との比に応じて互いに異なる係数を乗ずることで重み付けをし、重み付けされた各時間の合計が判定値を超えた場合に、フラッシング動作を実行するようにしたので、記録領域の大きさに応じてフラッシング間隔を最適化することができる。その結果、記録領域や記録紙の大きさに拘らず過不足のないフラッシングを行うことができ、フラッシングに要する時間やインクの浪費を抑制することが可能となる。

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。
例えば、上記判定式を用いずに、記録紙８の幅に応じてフラッシング間隔を定めることもできる。例えば、Ａ４判の記録紙８に対しては９ｓｅｃ、Ｌ判の記録紙８に対しては２０ｓｅｃのようにフラッシング間隔を設定しても良い。これにより、記録紙８の幅に応じてフラッシング間隔を最適化することができる。

また、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。（ａ）は記録紙に対してインク滴を吐出して画像等を記録する際に用いられる駆動信号の構成を説明する図、（ｂ）は（ａ）の駆動信号における印字内微振動パルスの構成を説明する図である。印字外微振動を行うための駆動信号（印字外微振動パルス）の構成を説明する図である。記録ヘッドの走査中における印字内微振動と印字外微振動が行われるタイミングを示したタイミングチャートである。記録動作中に行われるフラッシング処理を説明するフローチャートである。記録領域の幅に対するフラッシング間隔の変化を示すグラフである。

符号の説明

１…インクジェット式プリンタ，２…記録ヘッド，３…カートリッジ保持部，４…キャリッジ，５…プラテン，６…キャリッジ移動機構，７…リニアエンコーダ，８…記録紙，９…紙送り機構，１０…インクカートリッジ，１１…ガイド軸，１２…キャリッジ移動モータ，１３…駆動プーリー，１４…遊転プーリー，１５…タイミングベルト，１６…制御部，１７…給紙機構，１８…固定支持部，１９…位置決め部材，２３…吸液部材，２４…支持突起，２５…紙送りモータ，２６…紙送りローラ，２７…キャッピング機構，２８…ノズル開口，３１…ケース，３２…振動子ユニット，３３…流路ユニット，３４…収納空部，３５…圧電振動子，３６…固定板，３７…流路形成基板，３８…ノズルプレート，３９…弾性板，４０…リザーバ，４１…インク供給口，４２…圧力室，４３…ノズル連通口，４４…ダイヤフラム部，５１…プリンタコントローラ，５２…プリントエンジン，５３…外部Ｉ／Ｆ，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Ｉ／Ｆ

Claims

圧力発生素子の作動よって液体に付与された圧力変動を利用してノズル開口から液滴を吐出可能な液体噴射ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動可能な駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、液体噴射ヘッドを往復移動させつつ圧力発生素子に駆動信号を供給して、吐出動作又はノズル開口に露出したメニスカスの微振動を制御する制御手段と、液体噴射ヘッドの加減速移動時における加減速移動時間、及び、定速移動時における定速移動時間を計時する計時手段と、を備え、
前記駆動信号発生手段は、
液体噴射ヘッドの定速移動時にあっては、液滴を吐出しない程度にノズル開口のメニスカスを振動させる第１微振動パルスを含む第１駆動信号を発生し、
液体噴射ヘッドの加減速移動時にあっては、液滴を吐出しない程度に第１微振動パルスよりも強い振動をメニスカスに対して付与する第２微振動パルスを含む第２駆動信号を発生し、
前記制御手段は、
前記計時手段による加減速移動時間及び定速移動時間に対し、第１微振動パルスによる振動エネルギーと第２微振動パルスによる振動エネルギーとの比に応じて各々重み付けをし、
重み付けされた各時間の合計が判定値を超えた場合に、ノズル開口から液滴を強制的に吐出させる空吐出動作を実行することを特徴とする液体噴射装置。
前記加減速移動時間に対する重みが、前記定速移動時間に対する重みよりも小さく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
前記判定値は、液体の増粘に起因する吐出不良の虞が少ない許容範囲内に設定されたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の液体噴射装置。