JP2010214727A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーリフィル現象の発生を防止しつつ記録速度の低下を抑制する。
【解決手段】複数のノズル３９に夫々対応する複数の圧力室３７が設けられた流路ユニット２１、及び、圧力室３７内のインクにノズル３９に向かう移送圧力を与えるアクチュエータ２２を含む吐出ヘッド２０と、吐出ヘッド２０を記録領域を跨いで往復移動させるキャリッジモータ８と、アクチュエータ２２及びキャリッジモータ８を制御する制御装置２５と、を備え、制御装置２５は、所定の制限条件を満たしたときに所定時間あたりの吐出ヘッド２０の吐出量を制限するデューティ制限機能と、吐出ヘッド２０が記録領域の外に移動した状態でアクチュエータ２２を駆動するフラッシング機能と、を実行可能であり、制御装置２５は、前記所定の制限条件を満たした後にフラッシング機能が実行される場合には、デューティ制限機能の実行を中止する又は吐出量の制限を緩和する。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等のような液滴吐出装置に関するものである。

インクジェットプリンタには、複数のノズルが形成されて内部に流路を有する流路ユニットと、この流路ユニット内のインクに選択的に吐出圧力を与える圧電アクチュエータとを有する吐出ヘッドが搭載されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。流路ユニットには、インクカートリッジからのインクを内部の流路に取り入れるためのインク流入口がインク色ごとに設けられ、これらインク流入口には異物除去用のフィルタが取り付けられている。そして、インク流入口と複数のノズルとの間の流路は、同一色のインクのもの同士で互いに連通している。ノズルからインクが吐出されると、流路ユニット内のインクが減ることにより流路ユニット内部の流路に負圧が発生し、この負圧によりインク流入口を通じてインクカートリッジからインクが吸い込まれてリフィル（補給）されるようになっている。

特開２００７−２８３６８８号公報

ところで、近年のインクジェットプリンタでは、印刷の高速化を図るべく、吐出ヘッドに形成されるノズルの数が増加する傾向にある。ノズル数が多いと、単位時間当たりに吐出されるインク量が多くなり、吐出により生じる負圧が増大する。このように、一度の吐出で発生する負圧が大きくなると、その吐出により生じた負圧がリフィルにより解消される前に次の吐出が始まることとなり、負圧が累積増加する。しかも、温度低下によるインク粘度の増加等に起因してインクの流動抵抗が増加すると、この累積増加する負圧は一層大きくなる。そして、増加した負圧がある閾値を越えると流路ユニット内部の流路に補給されるインク量が不十分となるアンダーリフィル現象が発生する。このアンダーリフィル現象が発生すると、ノズルにおけるインクのメニスカスが破壊されて正常な吐出が行えなくなる場合がある。

よって、温度が閾値以下となる、及び／又は、吐出するノズル数が多い状況が長く続く等の所定の制限条件を満たした場合には、印刷中に待ち時間を設ける等のデューティ制限機能を実行し、所定時間あたりのインク吐出量を制限するという対策を講じることが考えられる。しかし、デューティ制限機能が実行されると、記録動作が全体として遅くなるため、印刷の高速化という本来の目的が損なわれるという問題がある。

そこで本発明は、アンダーリフィル現象の発生を防止しつつ、記録速度の低下を抑制することを目的としている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出する複数のノズルに夫々対応する複数の圧力室が設けられた流路ユニット、及び、前記圧力室内の液体に前記ノズルに向かう移送圧力を与える圧力付与手段を含む吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドを記録領域を跨いで往復移動させる走査手段と、前記圧力付与手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、所定の制限条件を満たしたときに所定時間あたりの前記吐出ヘッドの吐出量を制限するデューティ制限機能と、前記吐出ヘッドが前記記録領域の外に移動した状態で前記圧力付与手段を駆動するフラッシング機能と、を実行可能であり、前記制御手段は、前記所定の制限条件を満たした後に前記フラッシング機能が実行される場合には、前記デューティ制限機能による前記吐出量の制限を中止する又は前記吐出量の制限を緩和することを特徴とする。

前記構成によれば、フラッシング機能が実行される際に、吐出ヘッドが記録領域外に移動して記録動作が休止され、所定時間あたりの吐出ヘッドの吐出量が低下する。よって、所定の制限条件を満たした後にフラッシング機能が実行される場合には、デューティ制限機能の実行を中止する又は所定時間あたりの吐出量の制限を緩和することで、全体として記録動作の速度が低下するのを抑制することができる。なお、本願発明における「フラッシング機能」は、不吐出フラッシング（圧力付与手段を駆動して、ノズルに形成されたメニスカスを液滴が吐出されない程度に振動させること）を含む概念である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アンダーリフィル現象の発生を防止しつつ、記録速度の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 図１に示すインクジェットプリンタのキャリッジユニットを模式的に表した一部断面図である。 図２に示す吐出ヘッドの要部断面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの機能ブロック図である。 図４に示すインクジェットプリンタの制御を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明では吐出トヘッドからインクを吐出する方向を下方とし、その反対側を上方とする。

図１は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ１の概略平面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）は、一対のガイドレール２，３が略平行に配置されており、そのガイドレール２，３にキャリッジユニット４が左右方向（走査方向）にスライド可能に支持されている。キャリッジユニット４は、一対のプーリー５，６に巻き掛けられたタイミングベルト７に接合されており、タイミングベルト７はガイドレール３の延在方向と略平行に配設されている。一方のプーリー５には正逆回転駆動するキャリッジモータ８（走査手段）が設けられており、そのプーリー５が正逆回転駆動されることでタイミングベルト７が往復移動し、キャリッジユニット４がガイドレール２，３に沿って走査される。

キャリッジユニット４が往復移動する領域は、被記録体である記録用紙（図示せず）への画像記録が行われる記録領域と、記録領域に対して走査方向の一方側に設けられて画像記録が行われないメンテナンス領域とを有している。記録領域には、キャリッジユニット４の下方にて印刷用紙を支持するプラテン９が配置されている。印刷時には、キャリッジユニット４に搭載された後述する吐出ヘッド２０が、この記録領域を跨ぐように左右に往復移動する。メンテナンス領域には、一対のガイドレール２，３の間の下方に、キャップ装置１０及び廃インク受皿１１が並んで配置されている。メンテナンス領域では、キャリッジユニット４の下面であるノズル面２１ｂ（図２，３参照）をキャップ装置１０で封止してノズル３９（図３参照）から乾燥したインク等を負圧吸引するパージ処理や、印刷画像とは無関係にアクチュエータ２２（図２，３参照）の駆動によりノズル３９（図３参照）から廃インク受皿１１に向かってインクを吐出するフラッシング処理が実施される。

キャリッジユニット４は、ケーシングとなるキャリッジ１２を有しており、そのキャリッジ１２にはインクを一時貯留する４つのバッファタンク１３が設けられている。また、ガイドレール３の右側手前にはカートリッジ装着部１４が設けられている。このカートリッジ装着部１４には、４色（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）のインクカートリッジ１５がそれぞれ着脱自在に装着されている。カートリッジ装着部１４に装着されたインクカートリッジ１５は、インク供給チューブ１６を介してバッファタンク１３に夫々接続されている。インクジェットプリンタ１の筐体内には、装置内の温度の雰囲気温度を検出可能な温度センサ１７が配置されている。

図２は図１に示すインクジェットプリンタ１を模式的に表した一部断面図である。図２に示すように、キャリッジユニット４は、ケーシングとなるキャリッジ１２に収容されたバッファタンク１３を有している。また、キャリッジ１２の下部には、枠板状の補強フレーム１９を介して吐出ヘッド２０が取り付けられている。吐出ヘッド２０の流入口２１ａには、バッファタンク１３の流出路１３ａが連通している。なお、吐出ヘッド２０の流入口２１ａには、インク中のゴミを濾過するためのフィルタ（図示せず）が設けられている。

吐出ヘッド２０は、インクを流入口２１ａから下面２１ｂ（ノズル面）にある多数のノズル３９（図３参照）まで導く複数の流路４０を有する流路ユニット２１と、その流路ユニット２１の上面に積層されて流路ユニット２１内のインクにノズル３９（図３参照）に向かう吐出圧力を選択的に付与する圧電駆動式のアクチュエータ２２（圧力付与手段）とを有している。キャリッジ１２には、吐出ヘッド２０にフレキシブルフラットケーブル５０（図３参照）を介して接続されたヘッド制御装置２３が設けられている。このヘッド制御装置２３には主制御装置２４が接続されている。なお、本実施形態では、ヘッド制御装置２３や主制御装置２４等からなる制御機能部分をまとめて制御装置２５（制御手段）と称する。

図３は図２に示す吐出ヘッド２０の要部断面図である。図３に示すように、流路ユニット２１は複数枚のプレート２７〜３３が積層された構成となっている。プレート２７〜３３には開孔又は溝が形成されており、各プレート２７〜３３が積層されることによって夫々の開孔及び溝が連通し、インクの流路４０が形成されるようになっている。流路ユニット２１の流路４０は、流入口２１ａ（図２参照）に連通する共通液室３５と、共通液室３５から多数分岐した絞り通路３６と、絞り通路３６の下流端にそれぞれ連続してアクチュエータ２２に対向する圧力室３７と、圧力室３７を流路ユニット２１の下面２１ｂに形成されたノズル３９にそれぞれ連通させる流出路３８とを備えている。

アクチュエータ２２は、図示しない複数層の圧電層と個別電極と共通電極とにより構成されており、個別電極と共通電極はフレキシブルフラットケーブル５０などを介してヘッド制御装置２３と接続されている。このような構成の吐出ヘッド２０では、アクチュエータ２２が駆動信号に応じて圧力室３７に向かって突出し、圧力室３７内部のインクが流出路３８を通じてノズル３９から外部へ吐出される。

図４は図１に示すインクジェットプリンタ１の機能ブロック図である。図４に示すように、制御装置２５には、印刷情報入力部１９及び温度センサ１７からの情報が入力される。印刷情報入力部１９は、記録用紙に印刷する画像情報が入力されるものであり、例えば、インクジェットプリンタ１に外部接続されたコンピュータから画像情報を受信するインターフェースや、インクジェットプリンタ１自身に設けられたスキャナ等が挙げられる。また、制御装置２５からは、キャリッジモータ８及びアクチュエータ２２に制御指示が出力される。

図５は図４に示すインクジェットプリンタ１の制御を説明するフローチャートである。図５に示すように、まず、インクジェットプリンタ１の制御装置２５は、温度センサ１７で検出される温度が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、温度センサ１７で検出される温度が所定の閾値以下でない場合には、制御装置２５は、標準の印刷速度でそのまま通常印刷を行う（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ１において、温度センサ１７で検出される温度が所定の閾値以下である場合には、制御装置２５は、走査パス（吐出ヘッド２０の記録領域の一端から他端（又は他端から一端）に向けた走査方向の片道移動）ごとに、印刷情報入力部１９から入力された印刷情報の印刷デューティ比が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、制御装置２５は、吐出ヘッド２０が記録領域の一端から他端（又は他端から一端）に向けて走査方向に片道移動するごとに、その直前の走査パスでの印刷デューティ比が所定の閾値以上であるか否かを判定する。なお、ステップＳ２で参照する印刷デューティ比は、直前の走査パスでのものでなくてもよく、例えば、印刷情報入力部１９からの印刷情報に基づいて次に印刷する走査パスの印刷デューティ比を予め計算したものであってもよい。

ステップＳ２において、印刷デューティ比が閾値以上でない場合には、制御装置２５は、標準の印刷速度でそのまま通常印刷を行う（ステップＳ３）。一方、ステップＳ２において、印刷デューティ比が閾値以上である場合には、制御装置２５は、その時点から吐出ヘッド２０が記録領域を走査するパスの回数が所定回数以内である間に、吐出ヘッド２０が記録領域外に移動してアクチュエータ２２を駆動するフラッシング機能が実行される予定があるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ３において、走査パスが所定回数以内である間にフラッシング機能が実行される予定がない場合には、制御装置２５は、デューティ制限機能を標準設定通りに実行する（ステップＳ６）。このデューティ制限機能は、吐出ヘッド２０が記録領域を跨いで往復移動しながら記録用紙にインクを吐出して画像形成する記録動作中において、制御装置２５が、吐出ヘッド２０を記録領域外で一時停止させるようにキャリッジモータ８を制御して待ち時間を発生させる機能であり、このときの一時停止時間の標準設定は予め決められている。

一方、ステップＳ３において、走査パスが所定回数以内である間にフラッシング機能が実行される予定がある場合には、制御装置２５は、デューティ制限機能を中止又は緩和する制御を行う（ステップＳ５）。これは、フラッシング機能が実行される際に、吐出ヘッド２０が記録領域外にある廃インク受皿１１（図１参照）の上方まで移動することで、吐出ヘッド２０がインクを吐出しない期間が生じ、その結果、所定時間あたりの吐出ヘッドの吐出量が低下するため、標準設定されたデューティ制限機能を中止又は緩和しても、アンダーリフィル現象が発生しにくいという知見に基づくものである。具体的には、制御装置２５は、吐出ヘッド２０を記録領域外で一時停止させる待ち時間を無くす、又は、当該待ち時間を標準設定時間より短くする。言い換えると、待ち時間をＴ_w、標準設定時間をＴ_st、短縮時間をＴ_rとすると、ステップＳ３でＹｅｓと判断された場合には、以下の数式１で待ち時間を決定する。

［数１］
Ｔ_w＝Ｔ_st−Ｔ_r （０＜Ｔ_r≦Ｔ_st）
このように待ち時間Ｔ_wをゼロ又は減少させることで、全体として記録動作の速度が低下するのを抑制することができる。ここで、短縮時間Ｔ_rの設定については、ステップＳ２でＹｅｓと判断された時点からフラッシング機能が実行されるまでの走査パス数が多い場合に比べて、当該走査パス数が少ない場合の短縮時間Ｔ_rが大きくなるように設定しておくと、アンダーリフィル現象の発生防止と記録速度低下の抑制との両立が図れて好適である。

なお、本実施形態のデューティ制限機能は、吐出ヘッド２０を記録範囲外で一時停止させるものを例示したが、所定時間当たりのインク吐出量を低下させるものであれば他の態様であってもよい。例えば、吐出ヘッド２０の全ノズル３９のうち使用するノズル数を制限する制御や、アクチュエータ２２の駆動周波数を変更することでインク吐出の時間間隔を長くする制御などを行ってもよい。また、本実施形態では、ステップＳ１，Ｓ２の条件をデューティ制限機能の実行トリガーである制限条件として用いたが、インク圧力等の他の条件を用いてもよい。また、ステップＳ４のフラッシング機能は、不吐出フラッシング（アクチュエータ２２を駆動して、ノズル３９に形成されたメニスカスをインクが吐出されない程度に振動させること）の場合も含むものとしてもよい。

以上のように、本発明に係る液滴吐出装置は、アンダーリフィル現象の発生を防止しつつ、記録速度の低下を抑制できる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できるインクジェットプリンタ等に広く適用すると有益である。

１ インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）
８ キャリッジモータ（走査手段）
１７ 温度センサ
２０ 吐出ヘッド
２１ 流路ユニット
２２ アクチュエータ（圧力付与手段）
２５ 制御装置（制御手段）
３７ 圧力室
３９ ノズル

Claims (3)

1. 液滴を吐出する複数のノズルに夫々対応する複数の圧力室が設けられた流路ユニット、及び、前記圧力室内の液体に前記ノズルに向かう移送圧力を与える圧力付与手段を含む吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドを記録領域を跨いで往復移動させる走査手段と、
   前記圧力付与手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、所定の制限条件を満たしたときに所定時間あたりの前記吐出ヘッドの吐出量を制限するデューティ制限機能と、前記吐出ヘッドが前記記録領域の外に移動した状態で前記圧力付与手段を駆動するフラッシング機能と、を実行可能であり、
   前記制御手段は、前記所定の制限条件を満たした後に前記フラッシング機能が実行される場合には、前記デューティ制限機能による前記吐出量の制限を中止する又は前記吐出量の制限を緩和することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記デューティ制限機能は、前記吐出ヘッドによる被記録体への記録動作中に待ち時間を発生させるために、前記記録動作中に前記吐出ヘッドを前記記録領域の外で一時停止させるよう前記制御手段が前記走査手段を制御することで実行されるものであり、
   前記制御手段は、前記所定の制限条件を満たした後に前記フラッシング機能が実行される場合には、前記デューティ制限機能を実行しないか、又は前記デューティ制限機能で発生する前記待ち時間が減るように実行することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記制御手段は、前記所定の制限条件を満たしてから前記フラッシング機能が実行されるまでの間に前記吐出ヘッドが記録領域を走査する回数が所定回数以内に場合には、前記フラッシング機能が実行されるまで前記制限条件を緩和することを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。

Images