JP2007062187A - 液体吐出装置及び液体吐出制御方法 - Google Patents

液体吐出装置及び液体吐出制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 階調表示の要否に応じて一滴吐出状態及びミスト吐出状態を設定可能にすること。
【解決手段】 液滴を吐出するノズル51と、ノズル51の近傍に配置されたヒータ80と、超音波を発生してノズル51の近傍の液体に与え得る超音波発生素子58と、ヒータ80を用いてノズル51の近傍の液体の温度を切り換えることにより、ノズル51から霧状の複数の微液滴を吐出させるかノズル51から一滴の液体を吐出させるかを切り換える切換制御手段を備えた。なお、切換制御手段は、超音波発生素子58に与える駆動信号を切り換えることにより、ノズル51から霧状の複数の微液滴を吐出させるかノズル51から一滴の液体を吐出させるかを切り換える手段であってもよい。
【選択図】 図1

Description

本発明は液体吐出装置及び液体吐出制御方法に係り、特に霧状の微液滴(ミスト)を吐出可能な液体吐出装置及び液体吐出制御方法に関する。
霧状の微液滴、すなわちミストを吐出する液体吐出装置が知られている(例えば特許文献1、2、3、4を参照)。
ミストの吐出は、簡単に言うと、超音波を用いて液体の表面張力を減少させて霧化することにより行う。具体的には、一般に、キャビテーション(空洞現象)によるキャビテーション霧化、あるいは、キャピラリ波(毛細表面波)によるキャピラリ霧化が用いられる。後者を用いた方が、粒径の揃ったミストを生成でき、かつエネルギー効率も良い。
キャピラリ霧化では、自由液面に向って平面波を印加する際、超音波(平面波)の振動数とメニスカスの振幅(オンセット振幅)が、液体の物性に対してある条件を満たすと、メニスカスにおける表面張力波は時系列に発振し、その結果、ある時点でメニスカスにおける表面張力波の波頭から微小な液滴(ミスト)が分裂することになる。
特開昭62−86948号公報 特開昭62−111757号公報 特開平10−278253号公報 特開2002−166541号公報
しかしながら、超音波を用いてミストを吐出する従来の液体吐出装置は、ミストのみしか吐出できなかった。
具体的には、微細に階調が異なる階調表示の必要がある画像(例えば絵のような高級感のある画像)を形成する場合にはミスト吐出が適しているが、階調表示が不要な画像(例えば文字列)を形成する場合には、ミスト吐出では品質の低下は免れ得なかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、階調表示の要否に応じてミスト吐出状態及び一滴吐出状態を設定可能な液体吐出装置及び液体吐出制御方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、液滴を吐出する吐出口と、前記吐出口の近傍に配置された加熱手段と、超音波を発生して前記吐出口の近傍の液体に与え得る超音波発生素子と、前記加熱手段を用いて前記吐出口の近傍の液体の温度を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換える切換制御手段を備えたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。
この発明によれば、加熱手段を用いて吐出口の近傍の液体の温度を制御し、吐出口の近傍の液体の粘度を切り換えることにより、階調表示の要否に応じてミスト吐出状態及び一滴吐出状態を設定可能となる。
請求項2に記載の発明は、液滴を吐出する吐出口と、超音波を発生して前記吐出口の近傍の液体に与え得る超音波発生素子と、前記超音波発生素子に与える駆動信号を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換える切換制御手段を備えたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。
この発明によれば、超音波を発生し得る超音波発生素子に与える駆動信号を制御することにより、階調表示の要否に応じて一滴吐出状態及びミスト吐出状態を設定可能となる。
請求項3に記載の発明は、液体を吐出する吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか、前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記吐出口の近傍の液体の温度を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換えることを特徴とする液体吐出制御方法を提供する。
請求項4に記載の発明は、液体を吐出する吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか、前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記吐出口の近傍の液体に超音波を与え得る超音波発生素子に与える駆動信号を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換えることを特徴とする。
本発明によれば、階調表示の要否に応じてミスト吐出状態及び一滴吐出状態を設定可能となり、高画質の画像を形成し得る。
以下、添付図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[液体吐出ヘッドの基本構成]
図1は、本発明に係る液体吐出装置を適用した画像形成装置の液体吐出ヘッドについて基本構成例を示す断面図である。
図1において、液体吐出ヘッド150は、主として、液体を吐出する開口部としてのノズル51(吐出口)と、ノズル51に連通する液室52と、液室52に液体が供給される開口部としての液体供給口53と、液室52の底面に配置された振動板56に固着され、超音波を発生して、液室52内の液体に超音波を与え得るアクチュエータとしての超音波発生素子58と、ノズル51の近傍に配置され、ノズル51の近傍の液体の温度を加熱して切り換えることによりノズル51の近傍の液体の粘度を切り換えるヒータ80を含んで構成されている。
超音波発生素子58は、圧電体層58a、及び、液体吐出ヘッド150の外部(具体的には後に説明する図7のヘッドドライバ184)から駆動信号が与えられる電極層58b、58c(単に「電極」ということもある)によって構成されている。
ヒータ80は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する発熱層80a、及び、液体吐出ヘッド150の外部(具体的には後に説明する図7のヘッドドライバ184)から駆動信号が与えられる電極層80b(単に「電極」ということもある)によって構成されている。
また、液体吐出ヘッド150は、ノズル51及びヒータ80が形成されているノズルプレート510と、液室52が形成されている液室プレート520と、超音波発生素子58が形成されているアクチュエータプレート530とが積層された、積層構造になっている。
液室52は、天面板としてのノズルプレート510と、底面板としてのアクチュエータプレート530と、側面板としての隔壁522とによって構成されている。
ノズルプレート510は、詳細には、基板510aの一方の面(下面)に、断熱層510bが形成され、この断熱層510bを基板510aと挟むようにしてヒータ80の電極層80b及び発熱層80aが形成されて、構成されている。
ノズルプレート510で発熱層80aが形成されない領域にも、断熱層510cを形成する。また、図示していないが、必要に応じて、発熱層80aの表面に、インクによる腐食を防止する保護膜を形成してもよい。
例えば、基板510aはSi、断熱層510bはSiO2、ヒータ80の電極層80bはNi、ヒータ80の発熱層80aはTaSiOによって、それぞれ形成されている。
また、超音波発生素子58の圧電体層58aはPZT、超音波発生素子58の電極層58b、58cはNi、振動板56はポリイミドによって、それぞれ形成されている。
振動板56に固着されている超音波発生素子58によって発生された波動は、振動板56を介して液室52内の液体に導入され、ノズルプレート510の方向に向かって平行に平面波として進む。このような平面波により、ノズル51のメニスカスに表面張力波が発生する。このような表面張力波は、液体の表面張力に依存する。
前述のようにノズル51の近傍にヒータ80を配置してあり、ノズル51から液体が吐出される態様(吐出態様)は、ヒータ80によってノズル51の近傍の液体が加熱されているか否かによって異なる。すなわち、ヒータ80によってノズル51の近傍の液体の温度が切り換えられ、これによりノズル51の近傍の液体の粘度が切り換えられ、これにより表面張力波の状態が切り換えられて、液体の吐出態様が切り換わる。
ノズル51内のメニスカスの振幅と時間との対応関係(すなわち表面張力波の振幅パターン)の代表例を、図2(a)、(b)、(c)に示す。なお、図2(a)、(b)、(c)において、横軸は時間t、縦軸は振幅倍率ηである。
図2(a)に示す第1の振幅パターン210は、ノズル51内の液面が、超音波発生素子58に印加された駆動波形における所定の1周期内に、一旦励起された後、液体の粘性によって過減衰する振幅パターンである。この第1の振幅パターン210では、t0〜t1(例えば0.0μs〜0.5μs)で所定の初期値のn倍(例えば10倍)に発振している。
図2(b)に示す第2の振幅パターン220は、励起状態が時系列において定常的に連続して発振している状態(定常発振)の振幅パターンである。
図2(c)に示す第3の振幅パターン230は、液面の振幅が時系列において増大し続ける発振状態(時系列発振)の振幅パターンである。この第3の振幅パターン230では、t1〜t2(例えば0.5μs〜1.0μs)で所定の初期値のn倍(例えば10倍)に発振している。
時間暫時的な見方からすれば、第1の振幅パターン210は安定状態、第2の振幅パターン220は中立安定状態、第3の振幅状態230は不安定状態ということもできる。
第1の振幅パターン210及び第2の振幅パターン220において、自由表面としての液面に励起される液柱(リガメント)の表面エネルギーが一定以上増大すると、液柱は分断されて粒子化する。ここで、第1の振幅パターン210は、短時間の励起の後に減衰する振幅パターンであるため、自由表面としての液面に励起される液柱(リガメント)は1本であり、したがってノズル51から液滴を一滴吐出する吐出態様(一滴吐出)に適している。
一方で、第3の振幅パターン230は、ノズル51から霧状の複数の微液体を吐出するミスト吐出に適している。
そこで、本実施形態では、第1の振幅パターン210を一滴吐出に用いるとともに、第3の振幅パターン230をミスト吐出に用いる。
粘性により減衰する表面張力波の振幅の時間依存性は、数1で表される。
Figure 2007062187
ここで、kはメニスカスにおける表面張力波の空間波数、hはオンセット振幅(メニスカスにおける表面張力波の振幅)の平均、ρは液体の密度、γは液体の表面張力係数、ωはメニスカスの角振動数、μは液体の粘性係数である。
図3は、液体の粘度μとオンセット振幅hとの対応関係を示す。なお、20MHz、40MHz、60MHz時の実線はミスト吐出時の対応関係を示し、20MHz、40MHz、60MHz時の点線は一滴吐出時の対応関係を示している。
図3において、例えば粘度が20cPであるとき、経路A又は経路A’によって、一滴吐出状態からミスト吐出状態に遷移させることができる。
ここで、経路Aでは、超音波発生素子58に与える駆動信号の印加電圧を上げることによってオンセット振幅を30μm程度増大させることになるが、誘電損失によるエネルギー損失が大きい。
一方で、経路A’では、ノズル51のメニスカス(液面)の近傍のインクを加熱することによって粘度を下げる(例えば10cP下げる)。このような経路A’の方が、前述の経路Aよりも、エネルギー効率がよい。
なお、粘度が10cPであるときも同様であり、超音波発生素子58への印加電圧を上げる経路Bよりも、インクの加熱によりインクの粘度を下げる経路B’の方がエネルギー効率がよい。その他の1cP以上の粘度についても同様である。
以上説明したように、ノズル51からミスト吐出させるか一滴吐出させるかを切り換えるように本実施形態の液体吐出ヘッド150を制御する代表的な態様には、第1に、ヒータ80によりノズル51の近傍の液体の温度を切り換えることによりノズル51の近傍の液体の粘度を切り換える態様、第2に、超音波発生素子58に与える駆動信号の印加電圧(振幅)を切り換える態様があり、エネルギー効率の観点からヒータ80を用いる第1の態様がより好ましい。
なお、ヒータ80を用いる液体の粘度切換と、超音波発生素子58の印加電圧(振幅)の切換とを、併せて行う態様もある。
〔液体吐出ヘッドの全体構造〕
次に、液体吐出ヘッドの具体例の全体構造について説明する。
紙などの記録媒体上に形成されるドットのピッチを高密度化するためには、液体を吐出するノズルのピッチを高密度化する必要がある。
図4は液体吐出ヘッド150の一例の平面透視図である。本例の液体吐出ヘッド150は、図4に示すように、インクの吐出口であるノズル151と、各ノズル151に対応するインク室152等からなる複数のインク室ユニット(液体吐出素子)153を2次元マトリクス状に配置させた構造を有し、これにより、液体吐出ヘッド150の長手方向(紙送り方向と直交する方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。なお、図4では、作図便宜上、一部のインク室ユニット153は省略して描いてある。
各インク室152は個別供給路154を介して共通流路155に連通している。共通流路155は、接続口155A,155Bを介してインク供給源たるインクタンク(図4中不図示、後に説明する図9のインク貯蔵/装填部114と等価なもの)と連通しており、インクタンクから供給されるインクは、図4の共通流路155を介して各チャンネルのインク室152に分配供給される。なお、図4中の符号155Cは共通流路155の本流、155Dは本流155Cから分岐された支流である。
図4に示した液体吐出ヘッド150の構成と、図1で説明した液体吐出ヘッド150の構成との対応関係を簡単に説明すると、図4におけるノズル151、インク室152及び個別供給路154が、図1で説明したノズル51、液室52及び液体供給口53にそれぞれ相当している。
図4における各インク室ユニット153の詳細な構造については、図1で説明したとおりである。
図5は、図4に示した液体吐出ヘッド150の一部を拡大して示す拡大図である。図5に示されるように、多数のインク室ユニット153は、主走査方向と主走査方向に対して所定の角度θをなす斜め方向との2方向に沿って格子状に配列されている。すなわち多数のノズル151は2次元マトリクス状に配列されている。このような2次元マトリクス状の配列により、ノズル密度の実質的な高密度化が実現されている。
具体的には、主走査方向に対して一定の角度θをなす斜め方向に沿ってインク室ユニット153が一定のピッチdで複数配列されていることにより、各ノズル151が主走査方向に沿った一直線上にピッチP(=d×cosθ)で配列されたものと等価的に取り扱うことができる。これにより、主走査方向に沿って1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル配列と実質的に同等の構成を実現することが可能になる。
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図4及び図5に示した例に限定されない。記録紙116の送り方向と略直交する方向に記録媒体の全幅に対応する長さにわたるノズル列を備えるフルライン型ヘッドの形態として、図5に例示した構成に代えて、例えば、図6に示すように、複数のノズル151が2次元に配列された短尺のヘッドブロック150’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
〔画像形成装置の全体構成〕
図7は、画像形成装置110のシステム構成例を示すブロック図である。図7に示すように、画像形成装置110は、通信インターフェース170、システムコントローラ172、画像メモリ174、ROM175、モータドライバ176、プリント制御部180、画像バッファメモリ182、ヘッドドライバ184等を備えている。
通信インターフェース170は、ホストコンピュータ186から送られてくる画像データを受信する画像入力手段である。通信インターフェース170にはUSB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、無線ネットワークなどの有線又は無線のインターフェースを適用することができる。
ホストコンピュータ186から送出された画像データは通信インターフェース170を介して画像形成装置110に取り込まれ、一旦画像メモリ174に記憶される。
システムコントローラ172は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って画像形成装置110の全体を制御する。すなわち、システムコントローラ172は、通信インターフェース170、画像メモリ174、モータドライバ176等の各部を制御し、ホストコンピュータ186との間の通信制御、画像メモリ174及びROM175の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ188を制御する制御信号を生成する。搬送系のモータ188とは、例えば、図5で説明した搬送用ローラ対131、133の駆動ローラに動力を与えるモータである。
ROM175には、システムコントローラ172のCPUが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ROM175は、書換不能な記憶手段であってもよいし、EEPROMのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ174は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域としても利用される。
モータドライバ176は、システムコントローラ172からの指示に従って搬送系のモータ188を駆動するドライバ(駆動回路)である。
プリント制御部180は、入力画像に基づいて各色インクのドットデータを生成する信号処理手段として機能する。すなわち、プリント制御部180は、システムコントローラ172の制御に従い、画像メモリ174内の画像データからインク吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行い、生成したデータ(ドットデータ)をヘッドドライバ184に供給する制御部である。
吐出検出部124は、液体吐出ヘッド150の吐出結果を撮像するためのイメージセンサ(ラインセンサ又はエリアセンサ)を含み、該イメージセンサによって読み取った画像からノズルの目詰まりや着弾位置ずれなどの吐出不良をチェックする手段として機能する。
プリント制御部180には画像バッファメモリ182が備えられており、プリント制御部180における画像処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ182に一時的に格納される。なお、図7において画像バッファメモリ182はプリント制御部180に付随する態様で示されているが、画像メモリ174と兼用することも可能である。また、プリント制御部180とシステムコントローラ172とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
画像入力から画像形成までの処理の流れを概説すると、形成すべき画像のデータは、通信インターフェース170を介して外部から入力され、画像メモリ174に蓄えられる。この段階では、例えば、RGBの画像データが画像メモリ174に記憶される。
画像形成装置110では、インク(色材) による微細なドットの密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調(画像の濃淡)をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ174に蓄えられた元画像(RGB)のデータは、システムコントローラ172を介してプリント制御部180に送られ、該プリント制御部180においてディザ法や誤差拡散法などを用いたハーフトーン化処理によってインク色ごとのドットデータに変換される。
すなわち、プリント制御部180は、入力されたRGB画像データをK,C,M,Yの4色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部180で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ182に蓄えられる。
ヘッドドライバ184は、プリント制御部180から与えられるドットデータ(すなわち、画像バッファメモリ182に記憶されたドットデータ)に基づき、液体吐出ヘッド150の各ノズル151に対応する超音波発生素子58を駆動するための駆動信号を出力する。なお、ヘッドドライバ184には液体吐出ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
ヘッドドライバ184から出力された駆動信号が液体吐出ヘッド150に加えられることによって、該当するノズル151から液体が吐出される。記録媒体の搬送速度に同期して液体吐出ヘッド150からのインク吐出を制御することにより、記録媒体上に画像が形成される。
図8は、本発明に係る液体吐出制御方法を適用した画像形成処理の一例の流れを示すフローチャートである。このような画像形成処理は、主としてシステムコントローラ172及びプリント制御部180によって、所定のプログラムに従って実行される。
まず、通信インターフェース170に入力された画像データが、絵や写真などの階調データのみからなるか、文字などの非階調データのみからなるか、あるいは、階調データ及び非階調データの混在データであるかを判定する(S1、S2)。
階調データのみである場合には、ミスト吐出のみによって記録媒体に画像を形成すると判定して、ミスト吐出モードを設定する(S11)。
非階調データのみである場合には、一滴吐出のみによって記録媒体に画像を形成すると判定し、一滴吐出モードを設定する(S12)。
混在データである場合には、ミスト吐出及び一滴吐出によって記録媒体に画像を形成すると判定し、ミスト吐出及び一滴吐出の混合モードを設定する(S13)。
そして、設定されたモードとなるように、ヘッドドライバ184により液体吐出ヘッド150のヒータ80に必要に応じて駆動信号を与えて温度切換を行うとともに、ヘッドドライバ184により液体吐出ヘッド150の超音波発生素子58に必要に応じて駆動信号を与えて吐出駆動を行う(S30)。
なお、液体吐出ヘッド150は、複数のノズル51を備えており、また、各ノズル51ごとにミスト吐出及び一滴吐出の何れにするかを制御することができる。
例えば、ヒータ80を用いてノズル51の近傍の液体の粘度を切り換えることにより吐出態様を切り換える場合には、ミスト吐出に設定すべきノズル51の近傍のヒータ80のみをヘッドドライバ184により加熱駆動する一方で、一液吐出に設定すべきノズル51及び吐出させないノズル51の近傍のヒータ80はヘッドドライバ184による加熱駆動を行わない。
また、例えば、超音波発生素子80に与える駆動信号の印加電圧(振幅)を切り換えることにより吐出態様を切り換える場合には、ミスト吐出に設定すべきノズル51に対応する超音波発生素子80に与える駆動信号の印加電圧を、一液吐出に設定すべきノズル51に対応する超音波発生素子80に与える駆動信号の印加電圧よりも高くする。
図9は、画像形成装置110の機構的な構成例の概略を示す全体構成図である。図9に示す画像形成装置110は、黒(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各インクに対応して設けられた複数の液体吐出ヘッド112K,112C,112M,112Yを有する液体吐出部112と、各ヘッド112K,112C,112M,112Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部114と、記録媒体たる記録紙116を供給する給紙部118と、記録紙116のカールを除去するデカール処理部120と、液体吐出部112のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙116の平面性を保持しながら記録紙116を搬送するベルト搬送部122と、液体吐出部112による吐出結果を読み取る吐出検出部124と、記録済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部126とを備えている。
インク貯蔵/装填部114は、各ヘッド112K,112C,112M,112Yに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド112K,112C,112M,112Yと連通されている。
図9では、給紙部118の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
給紙部118から送り出される記録紙116はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部120においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム130で記録紙116に熱を与える。
ロール紙を使用する装置構成の場合、図9のように、裁断用のカッター(第1のカッター)128が設けられており、該カッター128によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター128は不要である。
デカール処理後、カットされた記録紙116は、搬送用ローラ対131によってニップ搬送され、プラテン132上へと送られる。プラテン132の後段(液体吐出部112の下流側)にも搬送用ローラ対133が配置されており、前段の搬送用ローラ対131と後段の搬送用ローラ対133とが連動して記録紙116を所定の速度で搬送する。
プラテン132は記録紙116の平面性を保ちつつ記録紙116を保持(支持)する部材(記録媒体の保持手段)として機能するとともに、背面電極として機能する部材である。図9におけるプラテン132は記録紙116の幅よりも広い幅寸法を有し、少なくとも液体吐出部112のノズル面及び吐出検出部124のセンサ面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。
記録紙116の搬送経路において、液体吐出部112の上流側には、加熱ファン140が設けられている。加熱ファン140は、インクが吐出される前の記録紙116に加熱空気を吹き付け、記録紙116を加熱する。インク吐出直前に記録紙116を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
液体吐出部112の各ヘッド112K,112C,112M,112Yは、当該画像形成装置110が対象とする記録紙116の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録紙の少なくとも一辺を超える長さ(描画可能範囲の全幅)にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている(図4参照)。
液体吐出ヘッド112K,112C,112M,112Yは、記録紙116の送り方向に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色順に配置され、それぞれの液体吐出ヘッド112K,112C,112M,112Yが記録紙116の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
ベルト搬送部122により記録紙116を搬送しつつ各液体吐出ヘッド112K,112C,112M,112Yからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙116上にカラー画像を形成し得る。
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド112K,112C,112M,112Yを色別に設ける構成によれば、紙送り方向(副走査方向)について記録紙116と液体吐出部112を相対的に移動させる動作を1回行うだけで(すなわち1回の副走査で)、記録紙116の全面に画像を記録することができる。これにより、液体吐出ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速プリントが可能であり、生産性を向上させることができる。
本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する液体吐出ヘッドを追加する構成も可能である。また、各色の液体吐出ヘッドの配置順序も特に限定はない。
各色の液体吐出ヘッド112K,112C,112M,112Yにより形成されたテストパターン又は実画像が吐出検出部124により読み取られ、吐出結果が検査される。
吐出検出部124の後段には後乾燥部142が設けられている。後乾燥部142は、形成された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。
後乾燥部142の後段には、加熱・加圧部144が設けられている。加熱・加圧部144は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ145で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
こうして生成されたプリント物は排紙部126から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト画像とは分けて排出することが好ましい。この画像形成装置110では、本画像のプリント物と、テスト画像のプリント物とを選別してそれぞれの排出部126A、126Bへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト画像とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)148によってテスト画像の部分を切り離す。また、図9には示さないが、本画像の排出部126Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
なお、本発明は、実施形態において説明した例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってもよいのはもちろんである。
例えば、図1に示すように液体吐出ヘッド150の超音波発生素子58から液室52内の液体に与えられた波動が直進波としてノズル51の近傍に進むようにした場合に特に限定されず、反射板を設けて一旦反射させることにより反射波としての波動がノズル51の近傍に集束するように構成してもよい。
また、例えば、液体吐出ヘッド150の超音波発生素子58は、図1に示すように液室52の底面壁にノズル51と対向するように配置した場合に特に限定されず、液室52の側壁に配置して反射により波動をノズル51の近傍の液体に与えるようにしてもよい。
液体吐出ヘッドの基本構成例を示す断面図である。 メニスカスの振幅パターンの代表例を示す説明図である。 液体の粘度とオンセット振幅との対応関係を示すグラフである。 液体吐出ヘッドの具体例の全体構造を示す平面透視図である。 図4の一部を拡大して示す拡大図である。 液体吐出ヘッドの他の具体例の全体構造を示す平面透視図である。 本発明に係る液体吐出装置の一例としての画像形成装置の全体構成の概略を示す要部ブロック図である。 本発明に係る液体吐出制御方法を適用した画像形成処理の一例の流れを示すフローチャートである。 画像形成装置の機構的な構成を示す全体構成図である。 図9に示した画像形成装置の液体吐出部周辺の要部平面図である。
符号の説明
51…ノズル(吐出口)、52…液室、51…振動板、58…超音波発生素子、58a…圧電体、58b、58c…超音波発生素子の電極、80…ヒータ、80b…発熱層、80b…ヒータの電極(電極層)、150…液体吐出ヘッド、180…プリント制御部(切換制御手段)、184…ヘッドドライバ(駆動部)、510…ノズルプレート、510a…基板、510b…断熱層

Claims (4)

  1. 液滴を吐出する吐出口と、
    前記吐出口の近傍に配置された加熱手段と、
    超音波を発生して前記吐出口の近傍の液体に与え得る超音波発生素子と、
    前記加熱手段を用いて前記吐出口の近傍の液体の温度を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換える切換制御手段と、
    を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 液滴を吐出する吐出口と、
    超音波を発生して前記吐出口の近傍の液体に与え得る超音波発生素子と、
    前記超音波発生素子に与える駆動信号を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換える切換制御手段と、
    を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
  3. 液体を吐出する吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか、前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを判定し、
    前記判定の結果に基づいて、前記吐出口の近傍の液体の温度を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換えることを特徴とする液体吐出制御方法。
  4. 液体を吐出する吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか、前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを判定し、
    前記判定の結果に基づいて、前記吐出口の近傍の液体に超音波を与え得る超音波発生素子に与える駆動信号を切り換えることにより、前記吐出口から霧状の複数の微液滴を吐出させるか前記吐出口から一滴の液体を吐出させるかを切り換えることを特徴とする液体吐出制御方法。
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