JP2010036463A - 液体吐出装置及び液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体の吐出を制御するためにヘッドに設けられた制御部の温度が高くなることを防止すること。
【解決手段】液体を吐出するためのノズルを複数有するヘッドと、前記ヘッドに設けられ、前記ノズルからの前記液体の吐出を制御する第１制御部と、前記第１制御部の温度を取得するための温度取得部と、前記温度取得部が取得した温度に基づいて、前記液体を吐出することができる前記ノズルの数を制限する第２制御部と、を備える液体吐出装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

複数のノズルを有するヘッドからインクを媒体に吐出して画像を形成するインクジェット式のプリンタが使用されている。このようなプリンタは、各ノズルに設けられた駆動素子を駆動することによって、各ノズルからインクを吐出させる。インクを吐出するとき、各ノズルの駆動素子には駆動信号に含まれる駆動パルスが印加される。
特開平９−１６４７０２号公報 特開２００４−２３０５７８号公報 特開２００６−２１３０６６号公報

ヘッドには、各ノズルから液体を吐出するか否かを制御するスイッチを備えた制御部を含むものがある。そして、ノズルから液体を吐出する場合にはスイッチがオンにされ、駆動信号の電流がこのスイッチを通過する。このとき、この電流によりスイッチを含む制御部の温度が上昇させられる。このように、液体の吐出を制御するためにヘッドに設けられた制御部の温度が高くなると、この制御部に不具合を生ずることがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液体の吐出を制御するためにヘッドに設けられた制御部の温度が高くなることを防止することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
液体を吐出するためのノズルを複数有するヘッドと、
前記ヘッドに設けられ、前記ノズルからの前記液体の吐出を制御する第１制御部と、
前記第１制御部の温度を取得するための温度取得部と、
前記温度取得部が取得した温度に基づいて、前記液体を吐出することができる前記ノズルの数を制限する第２制御部と、
を備える液体吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
液体を吐出するためのノズルを複数有するヘッドと、
前記ヘッドに設けられ、前記ノズルからの前記液体の吐出を制御する第１制御部と、
前記第１制御部の温度を取得するための温度取得部と、
前記温度取得部が取得した温度に基づいて、前記液体を吐出することができる前記ノズルの数を制限する第２制御部と、
を備える液体吐出装置。
このようにすることで、液体の吐出を制御するためにヘッドに設けられた制御部（第１制御部）の温度が高くなることを防止することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記第２制御部は、前記温度取得部が取得した温度が高いほど、前記液体の吐出が制限されるノズルの数を多くすることが望ましい。また、前記温度取得部は前記第１制御部の予測温度を該第１制御部の温度として取得することとしてもよい。また、前記温度取得部は、前記ヘッドの各ノズルから前記液体を吐出するか否かを示すデータに基づいて前記第１制御部の予測温度を求め、該予測温度を前記第１制御部の温度として取得することが望ましい。また、前記温度取得部は、所定量の媒体への画像の形成によって生じた前記第１制御部の温度上昇に基づいて前記第１制御部の予測温度を求め、該予測温度を前記第１制御部の温度として取得することとしてもよい。

また、前記液体を加熱するための加熱部をさらに備えることが望ましい。また、前記ヘッドの上部にはヒートシンクが設けられることが望ましい。
このようにすることで、液体の吐出を制御するためにヘッドに設けられた制御部（第１制御部）の温度が高くなることを防止することができる。

ノズルからの液体の吐出を制御する制御部が取り付けられたヘッドであって、前記ノズルを複数有するヘッドから液体を吐出することと、
前記制御部の温度を取得することと、
取得した前記温度に基づいて、前記液体を吐出することができる前記ノズルの数を制限することと、
を含む液体吐出方法。
このようにすることで、液体の吐出を制御するためにヘッドに設けられた制御部の温度が高くなることを防止することができる。

＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、プリンタ１の全体構成のブロック図である。図２Ａは、プリンタ１の外観の斜視図であり、図２Ｂは、プリンタ１の横断面図である。以下、図を参照しつつ、プリンタ１の構成について説明する。

プリンタ１は、搬送ユニット２０、キャリッジユニット３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、コントローラ６０、インタフェース６５、駆動信号生成回路７０、及びヒータ８０を有する。

搬送ユニット２０は、媒体（例えば、紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。この搬送ユニット２０は、給紙ローラ２１と、搬送モータ２２と、搬送ローラ２３と、プラテン２４と、排紙ローラ２５とを有する。給紙ローラ２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンタ内に給紙するためのローラである。搬送ローラ２３は、給紙ローラ２１によって給紙された用紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラであり、搬送モータ２２によって駆動される。プラテン２４は、印刷中の用紙Ｓを支持する。排紙ローラ２５は、用紙Ｓをプリンタの外部に排出するローラであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。この排紙ローラ２５は、搬送ローラ２３と同期して回転する。

キャリッジユニット３０は、ヘッド４１を所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモータ３２とを有する。キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモータ３２によって駆動される。

ヘッドユニット４０は、用紙Ｓにインクを吐出するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１を備える。このヘッド４１はキャリッジ３１に設けられているため、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に吐出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が用紙Ｓに形成される。尚、ヘッド４１の上部にはヒートシンク４８が取り付けられている。

ところで、プリンタ１には各インク色のインクを貯留するインクタンク４２が固定されている。そして、インクタンク４２の各インク色を貯留する各セルにはチューブ４９が取り付けられており、これらのチューブ４９の他端はヘッド４１に接続される。このようにして、各インク色のインクがヘッド４１に供給されるようになっている。尚、チューブ４９はヘッド４１が移動方向について端から端まで移動可能な十分な長さを有している。また、後述するように、チューブ４９の途中にはインクを加熱するためのヒータ８０が設けられる。

検出器群５０には、ヘッド４１の内部に設けられ温度を取得するためのヘッド温度センサ５１と、チューブ４９内のインクの温度を取得するためのインク温度センサ５２を含む。ヘッド温度センサ５１とインク温度センサ５２の構成については後述する。

コントローラ６０は、プリンタの制御を行うための制御ユニットである。コントローラ６０は、不図示のＣＰＵなどの演算装置と、メモリなどの記憶装置とを有する。ＣＰＵなどの演算装置は、プリンタ全体の制御を行うための処理装置である。メモリなどの記憶装置は、演算装置のプログラムを記憶する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子を含む。このような構成によりコントローラ６０は、プログラムに従って各ユニットを制御する。

外部装置であるコンピュータ１１０から印刷データを受信したプリンタ１は、用紙などの媒体に画像を印刷する。プリンタ１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は、検出結果をコントローラ６０に出力する。コントローラ６０は、検出器群５０から出力された検出結果に基づいて、各ユニットを制御する。

インタフェース６５は、前述のように外部装置であるコンピュータ１１０とプリンタ１との間でデータの送受信を行う。

駆動信号生成回路７０は、インクを吐出する際にヘッド４１に印加される駆動信号ＣＯＭを生成する。駆動信号生成回路７０は、不図示のＤ／Ａコンバータと電流を増幅するためのトランジスタを含む。駆動信号生成回路７０にはコントローラ６０から駆動信号ＣＯＭの波形を規定するためのデジタル信号が送られる。Ｄ／Ａコンバータはこのデジタル信号に応じたアナログ信号を生成する。そして、トランジスタはこの信号を電流増幅して、駆動信号ＣＯＭとしてヘッド４１へと出力するようになっている。

ヒータ８０は、チューブを通るインクを加熱するためのものである。ヒータ８０のオン・オフはコントローラ６０によって制御される。コントローラ６０は、インク温度センサ５２よりチューブ４９のインクの温度を取得しているので、この温度に基づいてヒータ８０の制御を行うことができる。

図３は、ヘッド４１とその周辺の各部を説明するための図である。図には、ヘッド４１とインクタンク４２とチューブ４９とインク温度センサ５２とヒータ８０が示されている。本実施形態では、４色のインクを用いるようにするために、インクタンク４２には４つのセルが設けられている。そして、セルには、ブラック、シアン、マゼンタ、及び、イエローのインクが貯留されている。

インクタンク４２の各セルの下部にはチューブ４９が取り付けられている。チューブ４９は、ヘッド４１が前述の移動方向について端から端まで十分移動可能な長さが用意される。チューブ４９はまとめられヒータ８０内部に入る。ヒータ８０は、チューブ４９の一部を取り囲むように構成されている。ヒータ８０は、例えば電熱線などによって構成することができる。ヒータ８０を通過したチューブ４９は、インク温度センサ５２に接する。その後、チューブ４９は、ヘッド４１に接続する。

このような構成にすることで、ヒータ８０によって加熱されたインクの温度がインク温度センサ５２によって取得され、コントローラ６０にフィードバックされる。これにより、ヒータ８０がコントローラ６０に制御されることができるようになり、所望の温度のインクをヘッド４１に供給できるようになる。本実施形態では、７０℃でインクをヘッド４１に供給できるように温度が制御される。よって、ヒータ８０からヘッド４１に入るまでのチューブ長を考慮して、インク温度センサ５２の位置における目標温度が例えば７２℃になるようにヒータ８０が制御される。

図４は、ヒートシンク４８が取り付けられたヘッド４１の一部断面図である。ヘッド４１には複数のノズル列が形成されるが、ここではノズル列について垂直方向に切断したときの１つのノズルの断面を示している。実際には、ノズル列が複数並んでおり、複数の色のインクを吐出できるようになっている。この図を参照しつつ、個々のノズルからインクを吐出するための構造について説明する。

ヘッド４１は複数のノズル列を有する。そして、ヘッド４１の各ノズル列は、複数のピエゾ素子４２１と、このピエゾ素子群４２１が固定される固定板４２３と、各ピエゾ素子４２１に給電するためのフレキシブルケーブル４２４と、から構成される。各ピエゾ素子４２１は、所謂片持ち梁の状態で固定板４２３に取り付けられている。固定板４２３は、ピエゾ素子４２１からの反力を受け止め得る剛性を備えた板状部材である。フレキシブルケーブル４２４は、可撓性を有するシート状の配線基板であり、固定板４２３とは反対側となる固定端部の側面でピエゾ素子４２１と電気的に接続されている。そして、このフレキシブルケーブル４２４の表面には、ピエゾ素子４２１の駆動等を制御するための制御用ＩＣであるヘッド制御部ＨＣが実装されている。ヘッド制御部ＨＣは、ノズル列毎にそれぞれ設けられる。

流路ユニット４４は、流路形成基板４５と、ノズルプレート４６と、弾性板４７とを有し、流路形成基板４５がノズルプレート４６と弾性板４７に挟まれるようにそれぞれを積層して一体的に構成される。ノズルプレート４６は、ノズルが形成されたステンレス鋼製の薄いプレートである。

流路形成基板４５には、圧力室４５１及びインク供給口４５２となる空部が各ノズルに対応して複数形成される。前述のチューブ４９から供給されるインクはリザーバ４５３に供給される。リザーバ４５３は、チューブ４９から供給されたインクを各圧力室４５１に供給するための液体貯留室であり、インク供給口４５２を通じて対応する圧力室４５１の他端と連通している。そして、インクカートリッジからのインクは、インク供給管（不図示）を通って、リザーバ４５３内に導入される。弾性板４７は、島部４７３を備えている。そして、この島部４７３にピエゾ素子４２１の自由端部の先端が接着される。

フレキシブルケーブル４２４を介してピエゾ素子４２１に駆動信号を供給すると、ピエゾ素子４２１は伸縮して圧力室４５１の容積を膨張・収縮させる。このような圧力室４５１の容積変化により、圧力室４５１内のインクには圧力変動が生じる。そして、このインク圧力の変動を利用することでノズルからインクを噴射させることができる。

また、ヘッド温度センサ５１は後述するようにダイオード５１１とＡ／Ｄコンバータとから構成されるのであるが、そのうちのダイオード５１１がヘッド制御部ＨＣの上部に接するように取り付けられている。そして、ヘッド制御部ＨＣの温度を取得できるようにしている。尚、ダイオード５１１はヘッド制御部ＨＣの内部に設けられることとしてもよい。

本実施形態で供給されるインクはヒータ８０によって加熱され、また、後述するようにインクを吐出する際にヘッド制御部ＨＣは発熱する。よって、これらの熱を外部へと逃がすことができるように、ヘッド４１にはヒートシンク４８が設けられている。ヒートシンク４８は、固定板４２３に接するように取り付けられており、固定板を介してヘッド制御部ＨＣの熱が放熱されるようになっている。

図５は、駆動信号ＣＯＭを説明するための図である。図には複数の駆動パルスからなる駆動信号ＣＯＭが示されている。また、図には駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子４２１に印加する際に使用されるラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨも示されている。

駆動信号ＣＯＭは、周期Ｔで繰り返し発生させられる。繰り返し周期Ｔは、第１区間Ｔ１、第２区間Ｔ２、第３区間Ｔ３、及び、第４区間Ｔ４からなる。第１区間Ｔ１において第１駆動パルスＰＳ１が発生させられる。また、第２区間Ｔ２において第２駆動パルスＰＳ２が発生させられ、第３区間Ｔ３において第３駆動パルスＰＳ３が発生させられ、第４区間Ｔ４において第４駆動パルスＰＳ４が発生させられる。

第１駆動パルスＰＳ１、第２駆動パルスＰＳ２、及び、第４駆動パルスＰＳ４は、インクをノズルから吐出させるために使用される駆動パルスである。一方、第３駆動パルスＰＳ３は、微振動パルスであってノズルにおけるインク表面を微振動させるにとどまり、インクを吐出させない。

第２駆動パルスＰＳ２は、振幅が最も大きいパルスであり、ピエゾ素子４２１に印加されるとノズルから大ドットを形成するためのインクが吐出される。第１駆動パルスＰＳ１は、２番目に振幅が大きいパルスであり、これがピエゾ素子４２１に印加されるとノズルから中ドットを形成するためのインクが吐出される。第４駆動パルスＰＳ４は、３番目に振幅が大きいパルスであり、これがピエゾ素子４２１に印加されるとノズルから小ドットを形成するためのインクが吐出される。

図６は、ヘッド制御部ＨＣのブロック図である。以下、この図を参照しつつ、ヘッド制御部ＨＣの構成と動作について説明する。なお、本図は、１つのノズル列に対応するヘッド制御部ＨＣを示している。

このヘッド制御部ＨＣは、第１シフトレジスタ８１Ａと、第２シフトレジスタ８１Ｂと、第１ラッチ回路８２Ａと、第２ラッチ回路８２Ｂと、信号選択部８３と、制御ロジック８４と、スイッチ８６を有する。そして、制御ロジック８４を除いた各部、すなわち、第１シフトレジスタ８１Ａ、第２シフトレジスタ８１Ｂ、第１ラッチ回路８２Ａ、第２ラッチ回路８２Ｂ、信号選択部８３、及び、スイッチ８６は、それぞれピエゾ素子４２１毎に設けられる。また、ピエゾ素子４２１はインクが吐出されるノズル毎に設けられるので、これらの各部はノズル毎に設けられていることになる。

ヘッド制御部ＨＣは、コントローラ６０から送られた印刷データに含まれる画素データＳＩに基づき、インクを吐出させるための制御を行う。すなわち、ヘッド制御部ＨＣは、印刷データに基づいてスイッチ８６を制御し、駆動信号ＣＯＭにおける必要な部分を選択的にピエゾ素子４２１へ印加させている。本実施形態では、画素データＳＩが２ビットで構成され、転送用クロックＳＣＫに同期してヘッド制御部ＨＣへ送られてくる。この画素データＳＩは、２ビットで構成され、ノズル毎（ピエゾ素子４２１毎）に定められる。この画素データＳＩに関し、上位ビット群は各第１シフトレジスタ８１Ａにセットされ、下位ビット群は各第２シフトレジスタ８１Ｂにセットされる。第１シフトレジスタ８１Ａには第１ラッチ回路８２Ａが接続され、第２シフトレジスタ８１Ｂには第２ラッチ回路８２Ｂが接続されている。そして、コントローラ６０からのラッチ信号ＬＡＴがＨレベルになると、各第１ラッチ回路８２Ａは対応する画素データＳＩの上位ビットをラッチし、各第２ラッチ回路８２Ｂは画素データＳＩの下位ビットをラッチする。第１ラッチ回路８２Ａ及び第２ラッチ回路８２Ｂでラッチされた画素データＳＩ（上位ビットと下位ビットの組）はそれぞれ、信号選択部８３に入力される。

信号選択部８３は、画素データＳＩ（上位ビット＋下位ビット、すわわち［００］［０１］［１０］［１１］）に基づき、制御ロジック８４から出力される選択データｑ０〜ｑ３を選択し、スイッチ制御信号ＳＷとして出力する。制御ロジック８４は、選択データｑ０〜ｑ３をラッチ信号ＬＡＴやチェンジ信号ＣＨのタイミングで出力するものである。

選択データｑ０は、ドット無し用の選択データである。選択データｑ０を選択したとき、信号選択部８３はスイッチ選択信号ＳＷとして、区間Ｔ３における駆動信号ＣＯＭ（第３駆動パルスＰＳ３）をピエゾ素子４２１に印加させるようなタイミングでスイッチ８６をオンにする。そして、対応するノズルからインク滴を吐出させない。選択データｑ１は、小ドット用の選択データである。選択データｑ１を選択したとき、信号選択部８３はスイッチ選択信号ＳＷとして、区間Ｔ４における駆動信号ＣＯＭ（第４駆動パルスＰＳ４）をピエゾ素子４２１に印加させるようなタイミングでスイッチ８６をオンにする。そして、ノズルから小ドットを形成するためのインク滴を吐出させる。選択データｑ２は、中ドット用の選択データである。選択データｑ２を選択したとき、信号選択部８３はスイッチ選択信号ＳＷとして、区間Ｔ１における駆動信号ＣＯＭ（第１駆動パルスＰＳ１）をピエゾ素子４２１に印加させるようなタイミングでスイッチ８６をオンにする。そして対応するノズルから中ドットを形成するようなインク滴を吐出させる。選択データｑ３を選択したとき、信号選択部８３はスイッチ選択信号ＳＷとして、区間Ｔ２における駆動信号ＣＯＭ（第２駆動パルスＰＳ２）をピエゾ素子４２１に印加させるようなタイミングでスイッチ８６をオンにする。そして、対応するノズルから大ドットを形成するようなインク滴を吐出させる。尚、ヘッド制御部ＨＣは第１制御部に相当する。

図７Ａは、スイッチ８６の一例を示す回路図である。図にはＦＥＴ１、ＦＥＴ２、及び反転回路ＩＮが示されている。図において接点Ａには駆動信号ＣＯＭの信号線が接続される。また、接点Ｙにはピエゾ素子４２１が接続される。また、図には前述のスイッチ制御信号ＳＷの信号線が示されている。このような構成にすることによって、スイッチ制御信号ＳＷがオンにされると、その期間において駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子４２１に印加されることとなる。ところで、このようにスイッチ８６においてスイッチ制御信号ＳＷがオンにされ駆動信号ＣＯＭの電流が流れると、スイッチ８６の回路に存在する抵抗によりスイッチ８６自体が発熱することになる。

図７Ｂは、スイッチ８６の等価回路を示す図である。スイッチ８６は、等価回路としてはスイッチＳと抵抗Ｒとが直列接続したものとなる。すなわち、スイッチがオンにされ電流が流れると抵抗Ｒにおいて発熱し、結果としてスイッチ８６が発熱することとなる。本実施形態において、スイッチ８６には駆動信号ＣＯＭにおける各駆動パルスの電力が選択的に供給されることとなる。第３区間Ｔ３における第３駆動パルスＰＳ３が印加されたときの発熱が最も少なく、第２区間における第２駆動パルスＰＳ２が印加されたときの発熱が最も多い。よって、ヘッド制御部ＨＣが高温のときには、インクを吐出しないようにして第３駆動パルスＰＳ３（微振動パルス）のみがスイッチ８６を通過するようにすることが望ましい。

図８は、ヘッド温度センサ５１の構成を示す図である。図には、ダイオード５１１とＡ／Ｄコンバータ５１２が示されている。ダイオード５１１の順方向特性は温度によって大きく変化することが知られている。よって、ダイオード５１１に一定電流を流し、順方向電圧を測定すれば温度の変化を検出することができる。本実施形態では、前述のようにダイオード５１１がヘッド４１の内部に設けられており、順方向電圧をデジタル変換するためのＡ／Ｄコンバータ５１２がコントローラ６０に設けられている。このようにすることで、コントローラ６０は、ヘッド内部の温度を取得することができるようになっている。尚、このような構成は、インク温度センサ５２にも同様に適用される。

図９は、ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて使用ノズル数を制限して印刷を行うときにおける印刷処理のフローチャートである。ここでは、本フローチャートを参照しつつ、印刷処理について説明する。
まず、前述のヘッド温度センサ５１を介してヘッド制御部ＨＣの温度が取得される（Ｓ１０２）。次に、取得したヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて、使用可能なノズルの番号が決定される（Ｓ１０４）。

図１０は、ヘッド制御部ＨＣの温度と使用可能なノズル数との関係を示すノズル数テーブルである。このノズル数テーブルは、コントローラ６０のメモリに記憶されている。ヘッド制御部ＨＣの温度が上昇しすぎると、ヘッド制御部ＨＣに不具合を生ずるおそれがある。よって、ヘッド制御部ＨＣの温度が高すぎる場合には、使用可能なノズル数を制限することとしてヘッド制御部ＨＣの温度を下げることとしている。ノズル数テーブルにおいて、温度が−１０℃〜８０℃の範囲にある場合には、１列のノズル（１８０個）において全てのノズル（１８０個）が使用可能と決定される。また、温度が８１℃〜９０℃の範囲にある場合には、１列のノズルにおいてその半数の９０個のノズルが使用可能と決定される。また、温度が９１℃〜１００℃の範囲にある場合には、１列のノズルにおいて４５個のノズルが使用可能と決定される。また、温度が１０１℃〜１１０℃の範囲にある場合には、１列のノズルにおいて３０個のノズルが使用可能と決定される。また、温度が１１１℃〜１２０℃の範囲にある場合には、１列のノズルにおいて１８個のノズルが使用可能と決定される。そして、温度が１２１℃を超える場合には、全てのノズルが使用できないものと決定する。

尚、複数のインク色を吐出する場合には、ヘッド４１の構成上複数のノズル列を有することとなり、各ノズル列についてのヘッド制御部ＨＣの温度が取得されていることになる。この場合、複数のヘッド制御部ＨＣの温度のうち、最も温度の高いものに基づいて使用可能なノズル数（使用ノズル数）が決定される。

図１１は、使用ノズル数と使用されるノズルの番号との関係を示すノズル番号テーブルの一例である。ノズル番号テーブルは、コントローラ６０のメモリに記憶されている。ノズル番号テーブルには、使用ノズル数と、これに対応する使用可能なノズル（使用ノズル）が「使用」として示されている。例えば、１８０ノズル（すなわち１列のノズル列に含まれる全ノズル）が使用可能とされ、いずれのノズルもインクの吐出が制限されないときには、全てのノズル番号について「使用」と示されている。ここで「使用ノズル」とは、インクの吐出に使用できるノズルであって、第３駆動パルスＰＳ３（微振動パルス）以外の駆動パルスも印加されるノズルである。

このようにして、ノズル数テーブル及びノズル番号テーブルを参照することによって、ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて使用ノズルを決定することができる。これは、言い換えると、ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて、使用が制限されるノズルが決定されているともいえる。

尚、図１１において、使用可能なノズル番号は１列のノズルにおいて均等に分配されていた。例えば、９０ノズルが使用可能な場合、１つのノズルおきに使用可能なノズルが設定されていた。しかしながら、使用可能なノズルの配置はこれに限られない。例えば、９０ノズルが使用可能な場合、ノズル＃１〜＃９０のノズルを使用可能とし、ノズル＃９１〜＃１８０のノズルを使用できないように設定することとしてもよい。

次に、使用ノズルに基づいて、印刷データが再構築される（Ｓ１０６）。仮に、ヘッド制御部ＨＣの温度が高くなく全てのノズルからインクを吐出できる場合には、コンピュータ１１０から送られた印刷データに含まれる画素データＳＩをそのまま用いて印刷を行うことができる。これは、コンピュータ１１０のプリンタドライバが全てのノズルが使用可能であるという前提で画素データＳＩを作成し、プリンタ１に送るためである。

しかしながら、本実施形態におけるプリンタ１では、ヘッド制御部ＨＣの温度によっては全てのノズルが必ずしも使用可能とはされない。そうすると、コンピュータ１１０から送られた画素データＳＩの順序を入れ替えるなどして、印刷データを再構築する必要がある。本実施形態において、このような印刷データの作成（再構築）は、コントローラ６０によって用紙１ページ分の印刷データ単位で行われる。このように印刷データを再構築するコントローラ６０は第２制御部に相当する。

尚、使用ノズルの番号を決定した時点でコンピュータ１１０に使用ノズル番号を通知することとしてもよい。そして、コンピュータ１１０が、使用ノズル番号及び画像データに基づいて、印刷データを作成することとしてもよい。この場合、使用ノズル数にあわせて印刷データを作成しているのがコンピュータ１１０であるので、コンピュータ１１０が第２制御部に相当することになる。

このようにして、印刷データが作成されると、印刷データを用いて１ページ分の印刷が行われる（Ｓ１０８）。尚、使用ノズル数が「０（停止）」であった場合、印刷データの再構築を行わず、印刷動作そのものを所定時間停止する。印刷動作を停止することにより、全てのノズルからインクを吐出しないこととなるので、ヘッド制御部ＨＣの温度を下げることができる。

次に、全ての印刷が完了したか否かについて判定される（Ｓ１１０）。ここで、全てのページについての印刷が完了した場合には、印刷処理を終了する。一方、全てのページについての印刷が完了していなかった場合には、次のページの印刷を行うべく、ステップＳ１０２に戻る。

このようにすることによって、ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて決定されたノズル数で印刷が行われる。よって、ヘッド制御部ＨＣの温度が高い場合には、より少ないノズル数によって印刷が行われる。その際、使用しないノズル（使用が制限されたノズル）のピエゾ素子４２１については、第３駆動パルスＰＳ３（微振動パルス）のみが印加される。微振動パルスは、他の駆動パルス（吐出パルス）に比して、電圧変化時の電圧変化割合が小さい。また、電圧電荷時の変化量も少ない。よって、スイッチ８６を通過しても発熱が非常に小さく、ヘッドの発熱に寄与しない。そのため、ヘッドの発熱によるヘッド制御部ＨＣに不具合が生ずるのを防止することができる。

尚、使用しないノズルのピエゾ素子４２１については前述の微振動パルスすら印加させないようにしてもよい。この場合、使用しないノズルについては、１主走査毎などの所定のタイミングでインクを打ち捨てるフラッシングを行い、増粘によってノズルからインクが吐出されにくくなるのを防止することとしてもよい。

ところで上述では、１ページ分の印刷を１つの単位として、ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて使用ノズルを決定したが、使用ノズルを以下のようにパス毎に分散させることとしてもよい。

図１２は、使用ノズル数と使用ノズル番号をパスごとに示したパス毎のノズル番号テーブルである。ここでは、使用ノズル数が４５個であるときのパス毎のノズル番号テーブルが示されている。このとき、１回のパスにおいて全てのノズルの１／４のノズルだけを使用することになる。ここで、パスとはヘッド４１が移動方向について端から端へと移動してインク滴を吐出する動作である。このようにすることによって、１パスあたりに使用するノズルの数を制限して、ヘッド制御部ＨＣの温度が高くなることを防止することができる。また、このときにも、複数のパスに分散して印刷を行えるような印刷データの再構築が行われる。

ここでは、使用ノズル数が４５個であるときにおけるパス毎のノズル番号テーブルを示したが、このようなノズル番号テーブルは、使用ノズル数が１８０個、９０個、４５個、３０個、１８個のものが予め用意され、コントローラ６０のメモリに記憶されている。そして、ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて、使用ノズル数が決定され、パス毎に対応する使用可能な番号のノズルが使用され、印刷が行われる。

ところで、上述の実施形態では、ヘッド温度センサ５１が取得した温度に基づいて、使用ノズルが決定されていた。しかしながら、ヘッド制御部ＨＣは印刷を行っている間にも温度上昇する。よって、使用ノズルを決定するに際し、上昇するヘッド制御部ＨＣの温度を予測し、その予測した温度に基づいて使用ノズルを決定することもできる。以下、予測したヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて使用ノズルを決定し、印刷を行う方法について説明する。

図１３は、消費電力及び印刷時間から温度を予測したときにおける印刷処理のフローチャートである。まず、ヘッド温度センサ５１を介して、ヘッド制御部ＨＣの温度が取得される（Ｓ２００）。

次に、コンピュータ１１０から送られた印刷データに基づいて、消費電力と印刷時間を求める（Ｓ２０１）。印刷データが取得できると、これに含まれる画素データＳＩに基づいて各ノズルについて印加する駆動パルスの種類及び印加回数を求めることができる。各駆動パルスの電力は予め求めておくことができる。また、印刷データにより、１ページあたりに要する印刷時間を求めることができる。よって、印刷データに基づいて、消費電力及び１ページあたりに要する印刷時間を求めることができる。

次に、ヘッド制御部ＨＣの予測温度を求める（Ｓ２０２）。予測温度は次式にて求めることができる。
ｔ１＝ｋ×Ｐ×Ｔ＋ｔ０
ここで、ｔ１は予測温度であり、ｔ０はステップＳ２００において取得したヘッド制御部ＨＣの温度であり、ＰはステップＳ２０１において求めた電力であり、ＴはステップＳ２０１において求めた１ページあたりの印刷時間であり、ｋは係数である。係数ｋは、予め実験などによってヘッド制御部ＨＣの発生熱量に対して各部を介して空気中に逃げる熱量の割合から求められたものである。

次に、求めたヘッド制御部ＨＣの予測温度に基づいて、使用ノズルが決定される（Ｓ２０４）。ここでの使用ノズルの決定方法は、前述のステップＳ１０４（図９）における決定方法と同様である。

次に、決定した使用ノズルに基づいて、印刷データが再構築される（Ｓ２０６）。ここでの印刷データの再構築は、前述のステップＳ１０６（図９）における方法と同様である。

このようにして、印刷データが再構築されると、１ページ分の印刷が行われる（Ｓ２０８）。次に、全ての印刷が完了したか否かについて判定される（Ｓ２１０）。ここで、全てのページについての印刷が完了した場合には、印刷処理を終了する。一方、全てのページについての印刷が完了していなかった場合には、次のページの印刷を行うべく、ステップＳ２００に戻る。

このようにすることで、ヘッド制御部ＨＣの予測温度に基づいて使用するノズル数を制限しつつ印刷を行って、ヘッド制御部ＨＣの温度が高くならないようにすることができる。

ところで、印刷を行う際、同じ画像の印刷を繰り返し行う場合がある。つまり、１ページ分の同じ印刷データを用いて複数枚の用紙に印刷を行う場合がある。このような場合には、次のようにしてヘッド制御部ＨＣの温度を予測しつつ印刷を行うことができる。

図１４は、同じ印刷データを用いて複数枚の用紙に印刷をおこなうときにおける印刷処理のフローチャートである。まず、ヘッド温度センサ５１を介してヘッド制御部ＨＣの温度が取得される（Ｓ３０２）。

次に、コンピュータ１１０から送られた印刷データに基づいて１ページ分の印刷が行われる（Ｓ３０４）。１ページ分の印刷が完了すると、要求された全ての印刷が完了したか否かについて判定される（Ｓ３０６）。ここで、全ての印刷が完了した場合（つまり、要求された印刷が１ページの印刷である場合）には印刷処理を終了する。一方、同じ画像のページをさらに複数ページ印刷する場合には、ステップＳ３０８が実行される。

ステップＳ３０８において、ヘッド制御部ＨＣの温度が再度取得される。そして、次のページの印刷後におけるヘッド制御部ＨＣの予測温度が求められる（Ｓ３１０）。予測温度は、次式によって求められる。
Ｔ＝Ｔ２＋（Ｔ２−Ｔ１）
ここで、Ｔは予測温度、Ｔ２はステップＳ３０８において取得されたヘッド制御部ＨＣの温度、Ｔ１はステップＳ３０２において取得されたヘッド制御部ＨＣの温度である。

次に、予測温度Ｔに基づいて、使用ノズルが決定される（Ｓ３１２）。このときの使用ノズルの数は、少なくとも次式を満たす。
Ｎ≦（１２０−Ｔ２）／（Ｔ２−Ｔ１）×１８０
ここで、１≦Ｎ≦１８０である。
上式を満たすようなノズル数であって、１８０ノズル、９０ノズル、４５ノズル、３０ノズル、１８ノズル、０ノズルの中から最も大きいノズル数が選択され、これが使用ノズル数とされる。そして、使用ノズル数に基づいて、使用可能なノズルの番号が求められる。使用可能なノズルの番号の決定方法は、前述と同様に図１１のノズル番号テーブルが使用され行われる。

次に、使用ノズル番号に基づいて、印刷データが再構築される（Ｓ３１４）。印刷データの再構築については、前述のステップＳ１０６（図９）と同様である。そして、ステップＳ３０２に戻り、ヘッド制御部ＨＣの温度が再度取得されてから、再構築された印刷データに基づいて１ページ分の印刷が行われる（Ｓ３０４）。このような動作が、要求された全ての印刷が完了するまで行われる。

このようにすることによって、同じ画像のページを複数印刷する場合においてヘッド制御部ＨＣの予測温度を用いて使用するノズルを制限し、ヘッド制御部ＨＣの温度が高くなることを防止しつつ印刷を行うことができる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述の実施形態では、液体吐出装置としてプリンタ１が説明されていたが、これに限られるものではなくインク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

例えば、取得したヘッド制御部ＨＣの温度の履歴に基づいて、ヘッド制御部ＨＣの温度を予測して使用可能なノズルを制限するようにして印刷を行うようにすることもできる。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、圧電素子を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

プリンタ１の全体構成のブロック図である。 図２Ａは、プリンタ１の外観の斜視図であり、図２Ｂは、プリンタ１の横断面図である。 ヘッド４１とその周辺の各部を説明するための図である。 ヒートシンク４８が取り付けられたヘッド４１の一部断面図である。 駆動信号ＣＯＭを説明するための図である。 ヘッド制御部ＨＣのブロック図である。 図７Ａはスイッチ８６の一例を示す回路図であり、図７Ｂはスイッチ８６の等価回路を示す図である。 ヘッド温度センサ５１の構成を示す図である。 ヘッド制御部ＨＣの温度に基づいて使用ノズル数を制限して印刷を行うときにおける印刷処理のフローチャートである。 ヘッド制御部ＨＣの温度と使用可能なノズル数との関係を示すノズル数テーブルである。 使用ノズル数と使用されるノズルの番号との関係についてのノズル番号テーブルの一例である。 使用ノズル数と使用ノズル番号をパスごとに示したパス毎のノズル番号テーブルである。 消費電力及び印刷時間から温度を予測したときにおける印刷処理のフローチャートである。 同じ印刷データを用いて複数枚の用紙に印刷をおこなうときにおける印刷処理のフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラ、２２ 搬送モータ、２３ 搬送ローラ、
２４ プラテン、２５ 排紙ローラ、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、３２ キャリッジモータ、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、４２ インクタンク、
４４ 流路ユニット、４５ 流路形成基板、４６ ノズルプレート、４７ 弾性板、
４８ ヒートシンク、４９ チューブ、
４２１ ピエゾ素子、４２３ 固定板、４２４ フレキシブルケーブル、
４５１ 圧力室、４５２ インク供給口、４５３ リザーバ、
４７３ 島部、
５０ 検出器群、５１ 温度取得部、５２ 温度センサ、
５１１ ダイオード、５１２ Ａ／Ｄコンバータ、
６０ コントローラ、６５ インタフェース、７０ 駆動信号生成回路、
８０ ヒータ、
８１Ａ 第１シフトレジスタ、８１Ｂ 第２シフトレジスタ、
８２Ａ 第１ラッチ回路、８２Ｂ 第２ラッチ回路、８３信号選択部、
８４ 制御ロジック、
１１０ コンピュータ、
ＨＣ ヘッド制御部

Claims (8)

1. 液体を吐出するためのノズルを複数有するヘッドと、
   前記ヘッドに設けられ、前記ノズルからの前記液体の吐出を制御する第１制御部と、
   前記第１制御部の温度を取得するための温度取得部と、
   前記温度取得部が取得した温度に基づいて、前記液体を吐出することができる前記ノズルの数を制限する第２制御部と、
   を備える液体吐出装置。
2. 前記第２制御部は、前記温度取得部が取得した温度が高いほど、前記液体の吐出が制限されるノズルの数を多くする、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記温度取得部は前記第１制御部の予測温度を該第１制御部の温度として取得する、請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記温度取得部は、前記ヘッドの各ノズルから前記液体を吐出するか否かを示すデータに基づいて前記第１制御部の予測温度を求め、該予測温度を前記第１制御部の温度として取得する、請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記温度取得部は、所定量の媒体への画像の形成によって生じた前記第１制御部の温度上昇に基づいて前記第１制御部の予測温度を求め、該予測温度を前記第１制御部の温度として取得する、請求項３に記載の液体吐出装置。
6. 前記液体を加熱するための加熱部をさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置。
7. 前記ヘッドの上部にはヒートシンクが設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出装置。
8. ノズルからの液体の吐出を制御する制御部が取り付けられたヘッドであって、前記ノズルを複数有するヘッドから液体を吐出することと、
   前記制御部の温度を取得することと、
   取得した前記温度に基づいて、前記液体を吐出することができる前記ノズルの数を制限することと、
   を含む液体吐出方法。

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