JP2009113395A - 液体噴射装置、印刷装置、及び液体噴射装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止する。
【解決手段】ヘッドユニット１２の１つのノズル列に対し、基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量をｍ個の群に分類すると共に液体量をｎ個の群に分類し、ｍ×ｎ個の電力増幅回路２８を位置ズレ量のｍ個の群と液体量のｎ個の群の組合せに対応するノズルアクチュエータ２７に対応して接続することで、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量及び液体量を、比較的特性の近似するノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータ２７に特性の異なる電力増幅回路２８から特性の異なる駆動パルスＰＣＯＭを印加する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、微小な液体を複数のノズルから噴射して、その微粒子（ドット）を印刷媒体上に形成することにより、所定の文字や画像等を印刷するようにした液体噴射装置、印刷装置、及び液体噴射装置の駆動方法に関するものである。

このような印刷装置の１つであるインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質なカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
液体噴射ノズルの形成された液体噴射ヘッドをキャリッジと呼ばれる移動体に載せて印刷媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるものを一般に「マルチパス型印刷装置」と呼んでいる。これに対し、印刷媒体の搬送方向と交差する方向に長尺な液体噴射ヘッドを配置して、所謂１パスでの印刷が可能なものを一般に「ラインヘッド型印刷装置」と呼んでいる。

ところで、この種の液体噴射型印刷装置では、電力増幅回路で電力増幅された駆動パルスをピエゾ素子などのノズルアクチュエータに印加してノズルから液体を噴射するが、複数のノズル自体の精度、或いはノズルアクチュエータの個体差などにより、各ノズルから噴射される液体状態は微妙に異なる。そこで、下記特許文献１に記載されるように、全てのノズルアクチュエータに個別の電力増幅回路を設けて、夫々のノズルアクチュエータに異なる駆動パルスを印加可能とすることで、各ノズルから噴射される液体状態の変化を抑制防止することが考えられる。
特開２０００−２０３０１４号公報

しかしながら、前記特許文献１のように、全てのノズルに対して個別の電力増幅回路を設けるのは複雑で大がかりであるし、特許文献１に記載されるようなアナログ電力増幅器をラインヘッド型印刷装置の全てのノズルに対して個別に設けるのは実質的に困難である。
本発明は、これらの諸問題に着目して開発されたものであり、複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することが可能な液体噴射装置、印刷装置、及び液体噴射装置の駆動方法を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明の液体噴射装置は、液体を噴射するためのノズルを液体噴射ヘッドに列状に形成し、印刷情報に基づき、各ノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに制御手段から駆動パルスを印加することにより、対応するノズルから液体を噴射する液体噴射装置であって、液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットのノズル列に対し、基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｍ個の群に分類すると共に、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｎ個の群に分類し、駆動パルスを電力増幅するための異なる特性の電力増幅回路をｍ×ｎ個有し、それらの電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応するノズルアクチュエータに対応して接続することを特徴とするものである。

而して、本発明の液体噴射装置によれば、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似するノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することができ、これにより複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。
なお、液体噴射ヘッドを１つのヘッドユニットで構成するか、複数のヘッドユニットで構成するかは設計的事項である。

また、本発明の液体噴射装置は、前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットに複数のノズル列が形成されている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記ヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することを特徴とするものである。

本発明の液体噴射装置によれば、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似するヘッドユニットの所定のノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することができ、これにより複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。
なお、液体噴射ヘッドを１つのヘッドユニットで構成するか、複数のヘッドユニットで構成するかは設計的事項である。

また、本発明の液体噴射装置は、前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットが複数設けられている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記複数のヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することを特徴とするものである。

本発明の液体噴射装置によれば、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似する複数のヘッドユニットの所定のノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することができ、これにより複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。

なお、液体噴射ヘッドを１つのヘッドユニットで構成するか、複数のヘッドユニットで構成するかは設計的事項であり、前記複数のヘッドユニットに形成されている所定のノズル列は、単一の液体噴射ヘッドを構成する単一のヘッドユニットの集合を対象としてもよいし、単一の液体噴射ヘッドを構成する複数のヘッドユニットを対象としてもよい。
また、本発明の印刷装置は、前記液体噴射装置を用いたことを特徴とするものである。

また、本発明の液体噴射装置の駆動方法は、液体を噴射するためのノズルを液体噴射ヘッドに列状に形成し、印刷情報に基づき、各ノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに制御手段から駆動パルスを印加することにより、対応するノズルから液体を噴射する液体噴射装置の駆動方法であって、液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットのノズル列に対し、基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｍ個の群に分類すると共に、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｎ個の群に分類し、駆動パルスを電力増幅するための異なる特性の電力増幅回路をｍ×ｎ個有し、それらの電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応するノズルアクチュエータに対応して接続することにより、各電力増幅器に接続されたノズルアクチュエータに異なる特性の駆動パルスを印加することを特徴とするものである。

本発明の液体噴射装置の駆動方法によれば、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似するノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することにより、複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。
なお、液体噴射ヘッドを１つのヘッドユニットで構成するか、複数のヘッドユニットで構成するかは設計的事項である。

また、本発明の液体噴射装置の駆動方法は、前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットに複数のノズル列が形成されている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記ヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することにより、各電力増幅器に接続されたノズルアクチュエータに異なる特性の駆動パルスを印加することを特徴とするものである。

本発明の液体噴射装置の駆動方法によれば、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似するヘッドユニットの所定のノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することにより、複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。
なお、液体噴射ヘッドを１つのヘッドユニットで構成するか、複数のヘッドユニットで構成するかは設計的事項である。

また、本発明の液体噴射装置の駆動方法は、前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットが複数設けられている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記複数のヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することにより、各電力増幅器に接続されたノズルアクチュエータに異なる特性の駆動パルスを印加することを特徴とするものである。

本発明の液体噴射装置の駆動方法によれば、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似する複数のヘッドユニットの所定のノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することにより、複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。
なお、液体噴射ヘッドを１つのヘッドユニットで構成するか、複数のヘッドユニットで構成するかは設計的事項であり、前記複数のヘッドユニットに形成されている所定のノズル列は、単一の液体噴射ヘッドを構成する単一のヘッドユニットの集合を対象としてもよいし、単一の液体噴射ヘッドを構成する複数のヘッドユニットを対象としてもよい。

次に、本発明の印刷装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の印刷装置の概略構成図であり、図において、印刷媒体１は、図の右から左に向けて矢印方向に搬送され、その搬送途中の印字領域で印字される、ラインヘッド型印刷装置である。
図１中の符号２は、印刷媒体１の搬送ライン上方に設けられた４つの液体噴射ヘッドであり、液体噴射ヘッド２の下方には印刷媒体１を搬送するための搬送部４が設けられている。搬送部４は、駆動ローラ８及び従動ローラ９に搬送ベルト６を巻回して構成され、駆動ローラ８には電動モータ７が接続されている。また、搬送ベルト６の内側には、当該搬送ベルト６の表面に印刷媒体１を吸着するための吸着装置５が設けられている。この吸着装置５には、例えば負圧によって印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する空気吸引装置や、静電気力で印刷媒体１を搬送ベルト６に吸着する静電吸着装置などが用いられる。従って、電動モータ７によって駆動ローラ８を回転駆動すると、搬送ベルト６が印刷媒体搬送方向に回転され、吸着装置５によって搬送ベルト６に印刷媒体１が吸着されて搬送される。この印刷媒体１の搬送中に、液体噴射ノズル２から液体を噴射して印刷を行う。印刷の終了した印刷媒体１は、排紙部１０に排紙される。

一方、未印刷の印刷媒体１を貯留している給紙部３の上方には、印刷媒体１を一枚だけ取り出して給紙する給紙ユニット１１が設けられている。また、従動ローラ９の印刷媒体搬送方向上流側には、給紙部３から供給される印刷媒体１の給紙タイミングを調整すると共に当該印刷媒体１のスキューを補正する、二個一対のゲートローラ１４が設けられており、そのうちの下側ゲートローラ１４は電動モータ１７に接続されている。また、ゲートローラ１４の印刷媒体搬送方向上流側には、給紙部３からの印刷媒体１を送り出すフィードローラ１５が設けられており、当該フィードローラ１５は電動モータ１８に接続されている。また、フィードローラ１５の印刷媒体搬送方向下流側には、印刷媒体１の通過を検出する印刷媒体通過センサ１３が設けられている。スキューとは、搬送方向に対する印刷媒体１の捻れであり、ゲートローラ１４が停止している状態で、フィードローラ１５により印刷媒体１の搬送方向先端部をゲートローラ１４に突き当て、更にフィードローラ１５で印刷媒体１を送り出すことにより、印刷媒体１を図のように撓ませ、ゲートローラ１４を開放することによって、その撓みを印刷媒体１のコシで復元させることでスキューを補正する。

液体噴射ヘッド２は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の各色毎に、印刷媒体１の搬送方向にずらして配設されている。各液体噴射ヘッド２には、図示しない各色の液体タンクから液体供給チューブを介してインク等の液体が供給される。各液体噴射ヘッド２には、印刷媒体１の搬送方向と交差する方向に、複数のノズルが形成されており（即ちノズル列方向）、それらのノズルから同時に必要箇所に必要量の液滴を噴射することにより、印刷媒体１上に微小なドットを出力する。これを各色毎に行うことにより、搬送部４で搬送される印刷媒体１を一度通過させるだけで、所謂１パスによる印刷を行うことができる。

液体噴射ヘッドの各ノズルから液体を噴射する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰液体噴射方式などがあり、本実施形態ではピエゾ方式を用いた。ピエゾ方式は、ノズルアクチュエータであるピエゾ素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によって液滴がノズルから噴射されるというものである。そして、駆動信号の波高値や電圧増減傾きを調整することで液滴の噴射量を調整することが可能となる。なお、ピエゾ素子からなるノズルアクチュエータは容量性負荷である。また、本発明は、ピエゾ方式以外の液体噴射方法にも、同様に適用可能である。

図２には、液体噴射ヘッド２の底面図を示す。ラインヘッド型印刷装置の場合、各色毎の液体噴射ヘッド２は印刷媒体搬送方向と交差する方向に印刷媒体１の幅相当の長さを有するが、その全長にわたってノズルを精度良く形成することは困難である。そこで、少なくとも印刷媒体搬送方向と交差する方向に列状にノズルが形成された複数のヘッドユニット１２を印刷媒体搬送方向と交差する方向に配設して夫々の液体噴射ヘッド２を構成する。本実施形態では、印刷媒体搬送方向と交差する方向をノズル列方向とも記す。図３には、ヘッドユニット１２の配設状態の更なる詳細を示す。これらヘッドユニット１２を配設するにあたっては、各ヘッドユニット１２のノズル列方向端部のノズルが印刷媒体搬送方向、即ちノズル列方向と交差する方向に重なり合うように、隣合うヘッドユニット１２を千鳥状に配設する。

この印刷装置内には、自身を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、例えばパーソナルコンピュータ、デジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷情報に基づいて、印刷装置や給紙装置等を制御することにより印刷媒体に印刷処理を行うものである。図４には、本実施形態の印刷装置の制御装置から液体噴射ヘッド２に供給され、ピエゾ素子からなるノズルアクチュエータを駆動するための駆動信号ＣＯＭの一例を示す。この駆動信号ＣＯＭは複数の駆動パルスＰＣＯＭを連結して構築され、各駆動パルスＰＣＯＭの立上がり部分がノズルに連通するキャビティ（圧力室）の容積を拡大して液体を引込む（液体の噴射面を考えればメニスカスを引き込むとも言える）段階であり、駆動パルスの立下がり部分がキャビティの容積を縮小して液体を押出す（液体の噴射面を考えればメニスカスを押出すとも言える）段階であり、液体を押出した結果、液滴がノズルから噴射される。

この電圧台形波からなる駆動パルスＰＣＯＭの電圧増減傾きや波高値を種々に変更することにより、液体の引込量や引込速度、液体の押出量や押出速度を変化させることができ、これにより液滴の噴射量を変化させて異なる大きさのドットを得ることができる。従って、複数の駆動パルスを時系列的に連結する場合でも、そのうちから単独の駆動パルスＰＣＯＭを選択してノズルアクチュエータに供給し、液滴を噴射したり、複数の駆動パルスＰＣＯＭを選択してノズルアクチュエータに供給し、液滴を複数回噴射したりすることで種々の大きさのドットを得ることができる。即ち、液体が乾かないうちに複数の液滴を同じ位置に着弾すると、実質的に大きな液滴を噴射するのと同じことになり、ドットの大きさを大きくすることできるのである。このような技術の組合せによって多階調化を図ることが可能となる。なお、図４の左端の駆動パルスは、液体を引込むだけで押出していない。これは、微振動と呼ばれ、液滴を噴射せずに、例えばノズルの乾燥を抑制防止したりするのに用いられる。

図５には、前記駆動パルスＰＣＯＭにより液体噴射ヘッド２を駆動したり、電動モータ７、１７、１８や給紙ユニット１１、吸着装置１１を駆動したりする制御装置２０の概略構成を示す。この制御装置２０は、前記印刷媒体通過センサ１３や画像情報読取部１６からの情報、或いはホストコンピュータからの印刷情報を読込み、各駆動回路に制御信号を出力するマイクロコンピュータ２１と、種々のプログラムやデータ、演算の結果等を記憶する記憶装置２２を備えている。そして、マイクロコンピュータ２１からの制御信号に応じて電動モータ７、１７、１８を駆動するモータ駆動回路２３や液体噴射ヘッド２を駆動するヘッド駆動回路１９も備えている。

図６には、ノズルアクチュエータ２７に駆動パルスＰＣＯＭを印加するために駆動するヘッド駆動回路１９内に構築されている電力増幅器２８の詳細を示す。本実施形態では、全てのノズルアクチュエータ２７に対して電力増幅器２８が個々に設けられているのではなく、後述するように幾つかのノズルアクチュエータ２７毎に電力増幅器２８が設けられている。この電力増幅器２８は、駆動波形信号発生回路７０から出力されたデジタルデータの駆動波形信号ＷＣＯＭを、例えばパルス幅変調などによりパルス変調する変調回路２４と、この変調回路２４でパルス変調された変調信号を電力増幅するデジタル電力増幅器２５と、電力増幅された電力増幅変調信号を駆動パルスＰＣＯＭに変換する平滑フィルタ２６を備えて構成される。なお、電力増幅器は、デジタル電力増幅器に代えてアナログ電力増幅器を用いることも可能であり、その場合にはプッシュプル接続されたトランジスタをリニア駆動するアナログ電力増幅器などを用いればよい。また、平滑フィルタ２６には、例えばコイルとコンデンサの組合せなどからなる一般的なローパスフィルタが用いられる。

ヘッドユニット１２の各ノズルに設けられているピエゾ素子からなるノズルアクチュエータ２７は、図示しないトランスミッションゲートからなる選択スイッチによって選択され、選択されたノズルアクチュエータにのみ駆動パルスＰＣＯＭが印加される。液体を噴射するノズルアクチュエータ、即ち液体噴射ノズルは印刷情報に基づいて選択され、合わせて、複数の駆動パルスが連結された駆動信号のうち、どの駆動パルスを、どの液体噴射ノズルに印加するかも選択される。

前述した変調回路２４やデジタル電力増幅器２５、平滑フィルタ２６などで構成される電力増幅回路２８は、全てのノズルに同一の駆動パルスＰＣＯＭ（或いは駆動信号ＣＯＭ）を供給印加する場合には、本来、１つだけで足りる。しかしながら、本実施形態では、ノズルからの液体噴射特性に応じて複数の電力増幅回路２８を設け、それらを液体噴射特性の近似するノズルアクチュエータ２７に接続している。以下に、ノズルからの液体噴射特性の分類方法について説明する。

液体噴射装置を用いた印刷装置で印刷画質に影響するノズル液体噴射特性は、液体の着弾位置ズレ量と噴射液体量に大別できる。位置ズレ量は、印刷媒体１の搬送によるノズルと印刷媒体１の相対的な位置関係の時間的な変化があるため、各ノズルの液体の噴射タイミングや液体噴射速度のバラツキに起因する噴射から着弾までの所要時間の差が大きく影響する。本実施形態のライン型液体噴射ヘッド２を構成するヘッドユニット１２には、ノズルが印刷媒体搬送方向と交差する方向に一列に形成されているので、搬送される印刷媒体１に対し、搬送方向と交差する方向に一列にドットを形成するためには、ノズルから噴射された液体が印刷媒体に同時に着弾することが望ましい。また、ノズルから噴射される液体量がバラツクと、正確な描画ができないし、著しい場合にはムラが生じるため、各ノズルからは駆動パルスに応じた液体量が適正に噴射されることが望ましい。ノズルから噴射される液体の着弾までの所要時間は液体噴射速度や液体の噴射タイミングを調整することで制御可能であり、噴射液体量はノズル内での液体の引込量や押出量を調整することで制御可能であり、何れも駆動パルスＰＣＯＭの波高値や増減傾きを調整すれば制御可能である。また、位置ズレ量には、ノズル自体の向きのずれによる飛行曲がりなども影響するが、印刷媒体搬送方向の飛行曲がりであれば、その分も含めて、液体の着弾までの所要時間を調整することで制御可能である。

ノズルから噴射される液体の着弾までの所要時間は、例えば図７に示すように、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときのノズルから噴射される液体をＣＣＤカメラなどの撮影装置１０１で撮影し、画像解析により噴射速度を求めたり、図８に示すように、ノズルアクチュエータ２７への基準となる駆動パルスＰＣＯＭの印加タイミングを噴射タイミング検出回路１０２で検出すると共に、圧電素子などの着弾センサ１０３からの信号に応じて着弾タイミング検出回路１０４で着弾タイミングを検出し、二つのタイミングの差から速度算出部１０５で噴射速度や所要時間を求めたりすることで得られる。或いは、図９に示すように、駆動ローラ８による印刷媒体１の搬送位置を搬送位置検出回路１０６で検出し、印刷媒体１が所定の位置に搬送されたときにトリガー信号発生回路１０７からトリガー信号を発生してスイッチ回路１０８を閉じ、基準となる駆動パルスＰＣＯＭをノズルアクチュエータ２７に印加し、それにより噴射された液体が印刷媒体１に着弾したときの印刷媒体１の搬送位置を搬送位置検出回路１０６で検出する。駆動ローラ８による印刷媒体１の搬送速度及びノズルから印刷媒体１までの距離は分かっているので、液体噴射から着弾までの印刷媒体搬送距離を印刷媒体搬送速度で除せば噴射から着弾までの所要時間が分かるし、ノズルから印刷媒体１までの距離を所要時間で除せば噴射速度が分かる。これら噴射から着弾までの所要時間や液体噴射速度は、液体の着弾位置ズレ量に関する状態量であると言える。また、前記図９の方法によれば、着弾位置ズレ量そのものを計測することも可能である。

また、噴射液体量は、例えば図１０に示すように、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときのノズルから噴射される液体をＣＣＤカメラなどの撮影装置１０１で撮影し、画像解析により液体の径や画像中の大きさから液体容量を求めたり、図１１に示すように、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときのノズルから印刷媒体１に噴射された液体のドット径を直接計測したりすることで得られる。また、液体の比重が分かっている場合には、噴射された液体の重量から容量を求めることもできる。これら噴射液体の径や大きさ、ドット径は、噴射液体量に関する状態量であると言える。また、液体容量や液体重量は噴射液体量そのものであると言える。

例えば、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときの１つのヘッドユニット１２の１つのノズル列中の１０個のノズルから噴射された液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量が図１２のようにバラついていた場合、予め設定された、又は状態量のバラつきに応じて設定された所定のバラつきの範囲でＳ１、Ｓ２、Ｓ３の３つの群に分類する。また、同じ１０個のノズルから噴射された液体量又はそれに関する状態量が図１３のようにバラついていた場合、予め設定された、又は状態量のバラつきに応じて設定された所定のバラつきの範囲でＶ１、Ｖ２の２つの郡に分類する。これらの群を組合せると、１０個のノズルＮ１〜Ｎ１０は下記表１のように分類される。

例えばノズル番号Ｎ１のノズルは位置ズレ量が大きく且つ液体量が大きく、ノズル番号Ｎ６のノズルは位置ズレ量が小さく且つ液体量が小さい。そこで、図１４に示すように、第１〜第６の電力増幅器２８のうち、第１電力増幅回路２８をノズル番号Ｎ１のノズルアクチュエータ２７に接続し、第２電力増幅回路２８をノズル番号Ｎ２及びＮ８のノズルアクチュエータ２７に接続し、第３電力増幅回路２８をノズル番号Ｎ３及びＮ４のノズルアクチュエータ２７に接続し、第４電力増幅回路２８をノズル番号Ｎ５及びＮ７のノズルアクチュエータ２７に接続し、第５電力増幅器２８をノズル番号Ｎ６のノズルアクチュエータ２７に接続し、第６電力増幅器２８をノズル番号Ｎ９及びＮ１０のノズルアクチュエータ２７に接続する。各電力増幅器２８は、ゲインや位相などの特性が異なっているので、同じ駆動波形信号ＷＣＯＭであっても、特性の異なる駆動パルスＰＣＯＭが出力され、各ノズルアクチュエータ２７には特性の異なる駆動パルスＰＣＯＭが印加される。各電力増幅器２８の特性は、接続されたノズルアクチュエータ２７の各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量及び液体量が同等又はほぼ同等になるように設定されている。

本実施形態のように、１つのヘッドユニット１２に１列のノズル列が形成されている場合、製造の都合上、同じノズル列のノズル特性は比較的近似しており、バラつきは小さい。従って、前述のように１つのヘッドユニット１２の１つのノズル列について、位置ズレ量及び液体量の分類を行い、それらが類似しているノズルのノズルアクチュエータ２７に特性の異なる電力増幅器２８を１つずつ接続し、特性の異なる駆動パルスＰＣＯＭがノズルアクチュエータ２７に印加されるようにすれば、比較的少ない電力増幅器２８でノズルから噴射される液体の位置ズレ量及び液体量を補正することが可能となる。

このように本実施形態の液体噴射装置によれば、液体噴射ヘッド２を構成するヘッドユニット１２の１つのノズル列に対し、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲で３個の群に分類すると共に、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲で２個の群に分類し、駆動パルスを電力増幅するための異なる特性の電力増幅回路２８を３×２＝６個有し、それらの電力増幅回路２８を、噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量の３個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量の２個の群の組合せに対応するノズルアクチュエータ２７に対応して接続することとしたため、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似するノズル列毎に、３×２の群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータ２７に特性の異なる電力増幅回路２８から特性の異なる駆動パルスＰＣＯＭを印加することができ、これにより複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。

また、図１５に示すように、液体噴射ヘッド２を構成するヘッドユニット１２に２以上の複数のノズル列が形成されている場合も、同じヘッドユニット１２に形成されているノズルの液体噴射特性は近似しているので、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量の３個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量の２個の群への分類を、１つのヘッドユニット１２に形成されている所定のノズル列に対して行い、異なる特性の６個の電力増幅回路２８を、噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量の３個の群と噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量の２個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータ２７に対応して接続するようにしてもよい。

このようにすることで、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似するヘッドユニット１２の所定のノズル列毎に、３×２の群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータ２７に特性の異なる電力増幅回路２８から特性の異なる駆動パルスＰＣＯＭを印加することができ、これにより複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。なお、所定のノズル列の数は、一列でも複数列のどちらでも構わない。さらに、先に定義した所定のノズル列以外のノズル列を新たに所定のノズル列と定義して本発明を適応しても構わない。

また、図１６に示すように、液体噴射ヘッド２を構成するヘッドユニット１２が複数設けられている場合、基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量の３個の群への分類及び基準となる駆動パルスＰＣＯＭを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量の２個の群への分類を、複数のヘッドユニット１２に形成されている所定のノズル列に対して行い、異なる特性の６個の電力増幅回路２８を、噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量の３個の群と噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量の２個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータ２７に対応して接続するようにしてもよい。

このようにすることで、画質に関与する噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量及び噴射液体量又はそれに関する状態量を、比較的特性の近似する複数のヘッドユニットの所定のノズル列毎に、ｍ×ｎの群の組合せに分類して、その夫々のノズルアクチュエータに特性の異なる電力増幅回路から特性の異なる駆動パルスを印加することにより、複数のノズルから噴射される液体状態の変化を効率よく抑制防止することができる。なお、所定のノズル列の数は、一列でも複数列のどちらでも構わない。さらに、先に定義した所定のノズル列以外のノズル列を新たに所定のノズル列と定義して本発明を適応しても構わない。

なお、前記実施形態では、噴射液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量を３つの群に、噴射液体量又はそれに関する状態量を２つの群に分類したが、これらの分類群の数は、これに限定されるものではない。
また、前記実施形態では、本発明の液体噴射装置をラインヘッド型印刷装置に用いた場合についてのみ詳述したが、本発明の液体噴射装置は、マルチパス型印刷装置にも同様に適用可能である。

また、前記実施形態では、本発明の液体噴射装置をインクジェット式印刷装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射したり吐出したりする液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

本発明の液体噴射装置を用いた印刷装置の概略構成を示す正面図である。 液体噴射ヘッドの構成例を示す底面図である。 ヘッドユニットの配設状態を示す底面図である。 駆動信号の説明図である。 図１の印刷装置の制御装置の概略構成図である。 図５のヘッド駆動回路のブロック図である。 噴射液体位置ズレ量検出方法の説明図である。 噴射液体位置ズレ量検出方法の説明図である。 噴射液体位置ズレ量検出方法の説明図である。 噴射液体量検出方法の説明図である。 噴射液体量検出方法の説明図である。 噴射液体位置ズレ量のバラつきの説明図である。 噴射液体量のバラつきの説明図である。 電力増幅器とノズルアクチュエータの接続方法の説明図である。 １つのヘッドユニットに複数のノズル列が形成されている場合の説明図である。 １つの液体噴射ヘッドを複数のヘッドユニットで構成する場合の説明図である。

符号の説明

１は印刷媒体、２は液体噴射ヘッド、３は給紙部、４は搬送部、５は吸着装置、６は搬送ベルト、７は電動モータ、８は駆動ローラ、９は従動ローラ、１０は排紙部、１１は給紙ユニット、１２はヘッドユニット、１３は印刷媒体通過センサ、１４はゲートローラ、１５はフィードローラ、１６は画像情報読取部、１７、１８は電動モータ、１９はヘッド駆動回路、２０は制御装置、２１はマイクロコンピュータ、２２は記憶装置、２３はモータ駆動回路、２４は変調回路、２５はデジタル電力増幅器、２６は平滑フィルタ、２７はノズルアクチュエータ、２８は電力増幅回路、７０は駆動波形信号発生回路

Claims (7)

1. 液体を噴射するためのノズルを液体噴射ヘッドに列状に形成し、印刷情報に基づき、各ノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに制御手段から駆動パルスを印加することにより、対応するノズルから液体を噴射する液体噴射装置であって、液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットのノズル列に対し、基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｍ個の群に分類すると共に、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｎ個の群に分類し、駆動パルスを電力増幅するための異なる特性の電力増幅回路をｍ×ｎ個有し、それらの電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応するノズルアクチュエータに対応して接続することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットに複数のノズル列が形成されている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記ヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続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. 前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットが複数設けられている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記複数のヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
4. 前記請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体噴射装置を用いた印刷装置。
5. 液体を噴射するためのノズルを液体噴射ヘッドに列状に形成し、印刷情報に基づき、各ノズルに対応して設けられたノズルアクチュエータに制御手段から駆動パルスを印加することにより、対応するノズルから液体を噴射する液体噴射装置の駆動方法であって、液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットのノズル列に対し、基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｍ個の群に分類すると共に、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量を所定のばらつきの範囲でｎ個の群に分類し、駆動パルスを電力増幅するための異なる特性の電力増幅回路をｍ×ｎ個有し、それらの電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応するノズルアクチュエータに対応して接続することにより、各電力増幅器に接続されたノズルアクチュエータに異なる特性の駆動パルスを印加することを特徴とする液体噴射装置の駆動方法。
6. 前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットに複数のノズル列が形成されている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記ヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することにより、各電力増幅器に接続されたノズルアクチュエータに異なる特性の駆動パルスを印加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駆動方法。
7. 前記液体噴射ヘッドを構成するヘッドユニットが複数設けられている場合、前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群への分類及び前記基準となる駆動パルスを印加したときの各ノズルから噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群への分類を、前記複数のヘッドユニットに形成されている所定のノズル列に対して行い、前記異なる特性のｍ×ｎ個の電力増幅回路を、前記噴射される液体の位置ズレ量又はそれに関する状態量のｍ個の群と前記噴射される液体の液体量又はそれに関する状態量のｎ個の群の組合せに対応する全てのノズルアクチュエータに対応して接続することにより、各電力増幅器に接続されたノズルアクチュエータに異なる特性の駆動パルスを印加することを特徴とする請求項５又は６に記載の液体噴射装置の駆動方法。

Images