JP2010221607A - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の温度に拘わらず吐出特性を一定に揃えることが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法を提供する。
【解決手段】インクパック５２からのインクを圧力発生室に導入し、圧力発生手段を駆動させることによりノズル４７から着弾対象物（記録紙）に向けて液体を吐出可能な記録ヘッド３と、圧力発生手段を駆動する吐出駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、インク又は着弾対象物を加熱する加熱手段と、を有するプリンターにおいて、着弾対象物に対するインクの吐出動作の合間に、記録ヘッドのノズルから吐出されるインクの飛翔速度を測定するインク速度測定部７と、インク速度測定部により測定された飛翔速度の変化に基づいて吐出駆動パルスを補正する補正手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット式プリンター等の液体吐出装置及びその制御方法に関するものであり、特に、液体の温度に拘わらず吐出特性を一定に揃えることが可能な液体吐出装置及びその制御方法に関するものである。

液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体（着弾対象物）に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）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、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。

上記プリンターは、例えば紫外線硬化型インク等、粘度が比較的高い液体（以下、高粘度液体ともいう。）を吐出する用途に使用される場合がある。このような高粘度液体を吐出する場合、ヒーター等の加熱手段によって加熱することで粘度を予め低下させてから吐出動作が行われている（例えば、特許文献１参照）。この高粘度液体に関し、温度変化が生じたときの粘度変化による吐出特性（吐出される液体の重量や飛翔速度）の変動が、従来の比較的低粘度の液体の場合と比べて大きいため、高粘度液体を扱うプリンターでは、温度管理の高い精度が求められる。このため、一般的には、記録ヘッドの近傍にサーミスター等の温度検出手段が設けられ、この温度検出手段によって検出された温度に応じて圧力発生手段を駆動するための駆動信号を補正することで吐出特性を一定に揃えるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２５４３１２号公報 特開２０００−１５３６０８号公報

ところが、上記の温度検出手段によって検出される温度と、記録ヘッドから吐出される液体の実際の温度との間で差異が生じてしまうことがある。即ち、例えば、記録紙等の着弾対象物に着弾した液体に光を照射して硬化を促進させるための光源や、記録紙等に着弾した液体の乾燥を促進させるための加熱機構等、プリンター内部に熱源が設けられている場合、これらの熱源によりノズル近傍のインクが加熱されてしまい、温度検出手段によって検出される温度と記録ヘッドから吐出される液体の実際の温度とが乖離する傾向にある。この場合、温度検出手段によって検出される温度に基づいて駆動信号等を補正しても、設計上目標とする吐出特性が得られない問題があった。

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、液体の温度に拘わらず吐出特性を一定に揃えることが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体貯留部材からの液体を圧力発生室に導入し、圧力発生手段を駆動させることによりノズルから着弾対象物に向けて液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動する吐出駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、
前記液体又は前記着弾対象物を加熱する加熱手段と、
を有する液体吐出装置であって、
前記着弾対象物に対する液体の吐出動作の合間に、液体吐出ヘッドのノズルから吐出される液体の飛翔速度を測定する飛翔速度測定手段と、
前記飛翔速度測定手段により測定された飛翔速度の変化に基づいて前記吐出駆動パルスを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
なお、「吐出動作の合間」とは、連続した一連の吐出動作が一旦途切れている状態（インターバル状態）を意味する。即ち、例えば、液体吐出ヘッドと着弾対象物とを相対移動させつつ液体の吐出を行う動作の実行単位であるパスが切り替わる間や、着弾対象物が切り替わる間を意味する。

本発明によれば、着弾対象物に対する液体の吐出動作の合間に、液体吐出ヘッドのノズルから吐出される液体の飛翔速度を測定し、測定された飛翔速度の変化に基づいて吐出駆動パルスを補正するので、吐出される液体の実際の温度変化に因らず吐出特性を一定に揃えることが可能となる。即ち、液体の温度変化による粘度の変化と液体の飛翔速度の変化との間には相関があり、この飛翔速度に応じて吐出駆動パルスを適切に補正することで、吐出特性を目標値に近づけることができる。また、液体の吐出動作の合間に飛翔速度の測定及び吐出駆動パルスの補正を行うので、液体吐出ヘッドの周囲、特にノズル周囲の温度が急激に変化した場合にも対応することができる。これにより、吐出特性の変動を可及的に抑えることが可能となる。

上記構成において、前記飛翔速度測定手段は、飛翔速度測定工程を実行する間隔を、吐出動作開始からの時間が経過するほど長くする構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、加熱手段等の熱源による加熱により記録ヘッド周囲の温度が急激に上昇する傾向にある吐出動作を開始した直後では飛翔速度測定工程を実行する間隔をできるだけ短くすることで、この急激な温度変化に対応することができ、また、液体吐出ヘッド周囲の温度の変化が緩慢になった後には飛翔速度測定工程を実行する間隔をできるだけ長くすることで、不必要な処理の実行を低減することができる。

また、上記構成において、前前記飛翔速度測定手段により測定された液体の飛翔速度を記憶する飛翔速度記憶手段を設け、
前記飛翔速度測定手段は、前記飛翔速度記憶手段に記憶されている飛翔速度の遷移に応じて前記飛翔速度測定工程の実行間隔を変更する構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、飛翔速度記憶手段に記憶されている飛翔速度の遷移に応じて飛翔速度測定工程の実行間隔を変更することにより、より適切なタイミングで飛翔速度測定工程を実行することができる。

また、前記飛翔速度記憶手段に記憶されている複数回分の飛翔速度の差が、予め定められた値よりも小さくなった場合に、前記飛翔速度測定工程の実行間隔を変更する構成を採用することが望ましい。

また、上記構成において、前記飛翔速度測定手段は、前記液体吐出ヘッドと前記着弾対象物とを相対移動させつつ液体の吐出を行う動作の実行単位であるパスが切り替わる間に液体の飛翔速度の測定工程を実行する構成を採用することができる。

さらに、上記構成において、前記飛翔速度測定手段は、着弾対象物が切り替わる間に液体の飛翔速度の測定工程を実行する構成を採用することも可能である。

また、本発明は、液体貯留部材からの液体を圧力発生室に導入し、圧力発生手段を駆動させることによりノズルから着弾対象物に向けて液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動する吐出駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、前記液体又は前記着弾対象物を加熱する加熱手段と、を有する液体吐出装置の制御方法であって、
前記着弾対象物に対する液体の吐出動作の合間に、液体吐出ヘッドのノズルから吐出される液体の飛翔速度を測定する飛翔速度測定工程と、
前記飛翔速度測定工程において測定された飛翔速度の変化に基づいて前記吐出駆動パルスを補正する補正工程と、を含むことを特徴とする。

インクジェット式プリンターの構成を説明する平面図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 インク速度測定処理を行う装置構成を説明する模式図である。 プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。 吐出駆動パルスの構成を説明する図である。 記録動作時間に対するノズル近傍温度の関係を示すグラフである。 インク速度測定工程における各信号のタイミングチャートである。 吐出駆動パルス補正処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面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本発明を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、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

図１のプリンター１は、サブタンク２及び記録ヘッド３（液体吐出ヘッドの一種）を搭載したキャリッジ４とプリンター本体５とから概略構成され、プリンター本体５には、キャリッジ４を往復移動させるキャリッジ移動機構６５（図５参照）と、記録紙（図示せず）を搬送する紙送り機構６６（図５参照）と、記録ヘッド３の増粘インクをノズルから吸引するクリーニング動作等に用いられるキャッピング機構と、記録ヘッド３に供給するインク（本発明における液体（高粘度液体）の一種）を貯留したインクカートリッジ６とが設けられている。また、プリンター１は、記録ヘッド３から吐出されるインクを検出可能なインク速度測定部７（図４，５参照）を備えている。このインク速度測定部７（本発明における飛翔速度測定手段に相当）は、記録ヘッド３のノズルから吐出されるインクの飛翔速度を測定するための装置である。このインク速度測定部７の詳細については、後述する。

キャリッジ移動機構６５は、プリンター本体５の幅方向に架設されたガイド軸８と、パルスモーター９と、パルスモーター９の回転軸に接続されてこのパルスモーター９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、この駆動プーリー１０とはプリンター本体５における反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１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１２とから構成されている。そして、パルスモーター９を駆動することで、キャリッジ４がガイド軸８に沿って主走査方向に往復移動するように構成されている。また、紙送り機構は、紙送りモーターや、この紙送りモーターによって回転駆動される紙送りローラー（何れも図示せず）等から構成され、図示しない記録紙を記録動作に連動させてプラテン１３の上に順次送り出す。プラテン１３の下方にはプラテンヒーター１５が設けられており、このプラテンヒーター１５（加熱手段の一種）によってプラテン１３上の記録紙が加熱され、インクの乾燥が促進されるようになっている。なお、プリンター１で紫外線硬化型インク（高粘度インクの一種）を使用する場合、図示しないが、記録紙上に着弾した紫外線硬化型インクを硬化させるための光を照射する光源も設けられる。この光源は、発光時に熱も発生するため、加熱手段の一種とも言える。

キャッピング機構は、キャップ部材１４、図示しない吸引ポンプ等から構成されている。キャップ部材１４は、ゴム等の弾性材をトレイ形状に成型した部材によって構成してあり、ホームポジションに配設されている。このホームポジションは、キャリッジ４の移動範囲内であって記録領域よりも外側の端部領域に設定され、電源オフ時や長時間に亘って記録が行われなかった場合にキャリッジ４が位置する。ホームポジションにキャリッジ４が位置すると、キャップ部材１４が記録ヘッド３のノズル基板４３（図３参照）の表面（即ち、ノズル面）に当接して封止する。この封止状態で吸引ポンプを作動させると、キャップ部材の内部（封止空部）が減圧されて、記録ヘッド３内のインクがノズルから排出される。また、このキャップ部材１４は、記録ヘッド３による記録動作中において、増粘したインクや気泡等を排出すべく強制的にインク滴を吐出させるフラッシング動作時に吐出インク滴を受ける。

プリンター１の筐体内の一側には、インクカートリッジ６が着脱可能に配置される。インクカートリッジ６は、図４に示すように、中空箱形状に形成されたケース部材５１と、可塑性材料によって形成されたインクパック５２（液体貯留部材の一種）とから構成されており、ケース部材５１内の収容室にインクパック５２を収容している。このインクカートリッジ６は、インク供給チューブ３４の一端部と連通している。本実施形態において、インクカートリッジ６の内部には図示しないエアポンプからの空気が供給され、この空気によってインクカートリッジ内部のインクパック５２が加圧されるようになっている。これにより、インク供給チューブ３４を通じて記録ヘッド３側にインクパック内のインクが供給（圧送）されるように構成されている。インク供給チューブ３４の途中には、インクヒーター１６が設けられている。このインクヒーター１６によってインク供給チューブ３４内を流れるインクが加熱されて粘度がある程度下げられた状態で記録ヘッド３に供給されるようになっている。

図２は、記録ヘッド３の構成を説明する断面図、図３は、記録ヘッド３の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、導入針ユニット１７、ヘッドケース１８、流路ユニット１９、及び、アクチュエーターユニット２０を主な構成要素としている。導入針ユニット１７の上面にはフィルター２１を介在させた状態で２本のインク導入針２２（液体導入針）が横並びで取り付けられている。これらのインク導入針２２には、サブタンク２がそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１７の内部には、各インク導入針２２に対応したインク導入路２３が形成されている。このインク導入路２３の上端はフィルター２１を介してインク導入針２２に連通し、下端はパッキン２４を介してヘッドケース１８内部に形成されたケース流路２５と連通する。

サブタンク２には、インク室２７となる凹部が形成され、この凹部の開口面に透明な弾性シート２６を貼設してインク室２７が区画されている。また、サブタンク２の下部にはインク導入針２２が挿入される針接続部２８が下方に向けて突設されている。サブタンク２におけるインク室２７は、すり鉢形状をしており、その側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部２８との間を連通する接続流路２９の上流側開口が臨んでおり、この上流側開口にはインクを濾過するタンク部フィルター３０が取り付けられている。針接続部２８の内部空間にはインク導入針２２が液密に嵌入されるシール部材３１が嵌め込まれている。このサブタンク２には、図４に示すように、インク室２７に連通する連通溝部３２′を有する延出部３２が形成されており、この延出部３２の上面にはインク流入口３３が突設されている。インク流入口３３には、インク供給チューブ３４が接続される。従って、インク供給チューブ３４を流れてきたインクは、このインク流入口３３から連通溝部３２′を通ってインク室２７に流入する。上記の弾性シート２６は、インク室２７を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート２６の変形によるダンパー機能によって、インクの圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シート２６の作用によってサブタンク２が圧力ダンパーとして機能する。従って、インクは、サブタンク２内で圧力変動が吸収された状態で記録ヘッド３側に供給される。

ヘッドケース１８は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、下端面に流路ユニット１９を接合し、内部に形成された収容空部３７内にアクチュエーターユニット２０を収容し、流路ユニット１９側とは反対側の上端面にパッキン２４を介在した状態で導入針ユニット１７を取り付けるようになっている。このヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。このケース流路２５の上端は、パッキン２４を介して導入針ユニット１７のインク導入路２３と連通するようになっている。また、ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内のリザーバー（共通液体室）４４に連通するようになっている。したがって、インク導入針２２から導入されたインクは、インク導入路２３及びケース流路２５を通じてリザーバー４４側に供給される。

ヘッドケース１８の収容空部３７内に収容されるアクチュエーターユニット２０は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３８（圧力発生手段の一種）と、この圧電振動子３８が接合される固定板３９と、プリンター本体側からの駆動信号を圧電振動子３８に供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル４０とから構成される。各圧電振動子３８は、固定端部側が固定板３９上に接合され、自由端部側が固定板３９の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板３９上に取り付けられている。また、各圧電振動子３８を支持する固定板３９は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエーターユニット２０は、固定板３９の背面を、収容空部３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部３７内に収納・固定されている。

流路ユニット１９は、振動板（封止板）４１、流路基板４２、及びノズル基板４３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤によって接合して一体化することにより作製されており、リザーバー４４（共通液体室）からインク供給口４５及び圧力発生室４６を通りノズル４７に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する部材である。圧力発生室４６は、ノズル４７の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、リザーバー４４は、ケース流路２５と連通し、インク導入針２２側からのインクが導入される室である。そして、このリザーバー４４に導入されたインクは、インク供給口４５を通じて各圧力発生室４６に分配供給される。

流路ユニット１９の底部に配置されるノズル基板４３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル４７を列状に開設した金属製の板材である。本実施形態のノズル基板４３には、ノズル列（ノズル群）が、各サブタンク２に対応して合計２列並設されている。そして、１つのノズル列は、例えば、１８０個のノズル４７によって構成される。ノズル基板４３と振動板４１との間に配置される流路基板４２は、インク流路となる流路部、具体的には、リザーバー４４、インク供給口４５、及び、圧力発生室４６となる空部が区画形成された板状の部材である。振動板４１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板４１の圧力発生室４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子３８の先端面が接合される島部４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板４１は、圧電振動子３８の作動に応じて島部４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板４１は、流路基板４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部４９としても機能する。このコンプライアンス部４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。

そして、上記の記録ヘッド３において、フレキシブルケーブル４０を通じて駆動信号が圧電振動子３８に供給されると、この圧電振動子３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部４８が圧力発生室４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力発生室４６の容積が変化し、圧力発生室４６内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル４７からインク滴が吐出される。

図５は、プリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー５５と、プリントエンジン５６と、から概略構成されている。プリンターコントローラー５５は、ホストコンピューター等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）５７と、各種データ等を記憶するＲＡＭ５８と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ５９と、ＲＯＭ５９に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部６０と、クロック信号を発生する発振回路６１と、記録ヘッド３へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路６２（駆動信号発生手段の一種）と、印刷データをドット毎に展開することで得られた吐出データや駆動信号等を記録ヘッド３に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）６３と、を備えている。

プリントエンジン５６は、記録ヘッド３と、プラテンヒーター１５と、インクヒーター１６と、インク速度測定部７と、キャリッジ移動機構６５と、紙送り機構６６と、から構成されている。記録ヘッド３は、吐出データがセットされるシフトレジスター（ＳＲ）６７と、シフトレジスター６７にセットされた吐出データをラッチするラッチ回路６８と、ラッチ回路６８からの吐出データを翻訳してパルス選択データを生成するデコーダー６９と、電圧増幅器として機能するレベルシフター７０と、圧電振動子３８に対する駆動信号の供給を制御するスイッチ回路７１と、圧電振動子３８とを備えている。

上記制御部６０は、外部装置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吐出データに展開して記録ヘッド３に送信する。記録ヘッド３では、受信した吐出データに基づき、インクの吐出が行われる。また、制御部６０は、本発明における補正手段としても機能し、インク速度測定部７によって測定されたインク飛翔速度に応じて、駆動信号発生回路６２が発生する吐出駆動パルスを補正する。この補正処理の詳細については後述する。

駆動信号発生回路６２は、記録ヘッド３の圧電振動子３８に供給する吐出駆動パルスの電圧値の変化量を示すデータと吐出駆動パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号とが入力され、これらのデータ及びタイミング信号に基づいて例えば、図６に示すような吐出駆動パルスＤＰを含む駆動信号を発生する。図６に例示した吐出駆動パルスＤＰは、膨張要素ｐ１と、膨張ホールド要素ｐ２（膨張維持要素）と、収縮要素ｐ３と、制振ホールド要素ｐ４と、制振要素ｐ５とからなる。膨張要素ｐ１は、圧力発生室４６の定常容積（膨張又は収縮の基準となる容積）に対応する中間電位ＶＢ（基準電位）から膨張電位ＶＨまで一定勾配で電位を上昇させる波形要素であり、膨張ホールド要素ｐ２は、膨張電位ＶＨで一定な波形要素である。収縮要素ｐ３は、膨張電位ＶＨから収縮電位ＶＬまで急勾配で電位を下降させる波形要素であり、制振ホールド要素ｐ４は、収縮電位ＶＬを所定期間維持する波形要素である。また、制振要素ｐ５は収縮電位ＶＬから中間電位ＶＢまで一定勾配で電位を上昇させる波形要素である。

このように構成された吐出駆動パルスＤＰが圧電振動子３８に供給されると、まず、膨張要素ｐ１によって圧電振動子３８が収縮することで島部４８が圧力発生室４６から離隔する方向に変位し、これにより圧力発生室４６が中間電位ＶＢに対応する定常容積から膨張電位ＶＨに対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、メニスカスが圧力発生室４６側に大きく引き込まれると共に、圧力発生室４６内にはリザーバー４４側からインク供給口３３を通じてインクが供給される。そして、この圧力発生室４６の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２の発生期間に亘って維持される。その後、収縮要素ｐ３が印加されることで圧電振動子３８が伸張して島部４８が圧力発生室４６側に変位する。これにより、圧力発生室４６は膨張容積から収縮電位ＶＬに対応する収縮容積まで急激に収縮される。この圧力発生室４６の急激な収縮により圧力発生室４６内のインクが加圧され、ノズル４７から規定量（例えば、数ｎｇ〜十数ｎｇ）のインクが吐出される。詳しくは、収縮要素ｐ３の終端近傍でインクが吐出される。圧力発生室４６の収縮状態は、制振ホールド要素ｐ４の供給期間に亘って維持され、この間に、インクの吐出によって減少した圧力発生室４６内のインク圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングにあわせて制振要素ｐ５が供給されるように調整されている。この制振要素ｐ５の供給により、圧力発生室４６が定常容積まで膨張復帰し、圧力発生室４６内のインクの圧力変動（残留振動）が吸収される。そして、この吐出駆動パルスＤＰは、ノズル４７から吐出されるインク滴の液量が設計液量に一致するような駆動電圧Ｖｄ（最高電位ＶＨと最低電位ＶＬとの電位差）に設定されている。なお、勿論、吐出駆動パルスＤＰは、例示した波形のものには限られず、種々の波形のものを用いることができる。

ところで、上記構成のプリンター１では、プラテンヒーター１５等の熱源が設けられているため、これらの熱源が発生する熱によって記録ヘッド３の周囲の環境温度が上昇する傾向にある。図７は、記録動作を開始してからの経過時間に対する記録ヘッド３の近傍（ノズル４７の近傍）の温度変化を示すグラフである。同図に示すように、本実施形態においては、記録紙に対する記録動作（インクの吐出動作）の開始の指示をプリンターコントローラー５５側から受けてから記録ヘッド３がホームポジションからプラテン１３の上方に移動するので、プラテンヒーター１５からの熱によって記録ヘッド３のノズル近傍の温度が上昇する。このため、記録動作を開始してからある程度の時間が経過するまで（図７において時点Ｔａまで）は、経過時間に対する温度変化の割合が大きく、その後（時点Ｔａ以降）、温度の変化は比較的安定する。また、時点Ｔａを経過した後でも、例えば、インクの流速が変動する場合等、場合によってはインクの温度が急激に変動することも考えられる。このような温度変化が生じると、これに伴ってインクの粘度が変化するため、その結果、吐出特性が変動する。即ち、特に高粘度インクを吐出する場合に、温度変化による粘度変動が大きい。記録ヘッド３に供給されるインクの温度は、例えば、サーミスターなどの温度検出手段によって検出されるが、本実施形態のようにプリンター内部に熱源が設けられている場合、温度検出手段によって検出される温度と記録ヘッド３から吐出されるインクの実際の温度とが乖離する傾向にある。この場合、温度検出手段によって検出される温度に基づいて吐出駆動パルスを補正しても、設計上目標とする吐出特性が得られない問題があった。また、サーミスターの検出温度からノズル近傍の温度を推定する構成も提案されているが、熱源による急激な温度変化には対応できない問題があった。

このため、本発明に係るプリンター１は、温度変化によるインク粘度の変化と、インク速度測定部７により測定されるインク飛翔速度との相関関係に基づいて、吐出駆動パルスを補正するように構成されている。以下、この点について説明する。

まず、インク速度測定部７について説明する。インク速度測定部７は、図４に示すように、ノズル４７からのインクの飛翔領域Ａと交差するような軌道Ｌに半導体レーザー７４ａから光を射出する発光部７４と、インクの通過領域Ａと交差した後の光をフォトダイオード７５ａで受光する受光部７５と、受光部７５での光の受光状態に基づいて通過領域Ａを飛翔するインクの飛翔速度を導出する演算部７６と、から構成される。本実施形態では、プリンターコントローラー５５の制御部６０が演算部７６として機能する。発光部７４と受光部７５とは、インクの飛翔領域Ａを間に挟んで互いに対向する状態で配置されている。また、発光部７４とインクの飛翔領域Ａとの間、及び、受光部７５とインクの飛翔領域Ａとの間に、それぞれ１以上のインクミスト遮蔽板７７ａ，７７ｂが配置されている。各インクミスト遮蔽板７７ａ，７７ｂには、光の軌道Ｌが通過可能な開口が設けられている。そして、発光部７４の半導体レーザー７４ａから出射される光が、インクの飛翔領域Ａと交差して、受光部７５のフォトダイオード７５ａに受光されるようになっている。即ち、光の軌道Ｌ、インクの飛翔領域Ａ及び受光部７５の配置関係は、インクの飛翔領域Ａをインクが通過している間に、受光部７５による受光が中断されるように図示しない位置調整機構によって高精度に調整されている。また、記録ヘッド３のノズル面から光の軌道Ｌまでの距離Ｄも位置調整機構によって定められている。そして、受光部７５は、フォトダイオード７５ａによる光電変換処理を介して、受光の中断期間に対応する幅を有する検出信号Ｓ（図８参照）を出力するようになっている。

演算部７６は、ノズル４７からインクが吐出されたタイミングと検出信号Ｓの立ち上がりタイミングと距離Ｄとに基づいて、ノズル４７から吐出されるインクの飛翔速度を求める。具体的には、図８に示すように、吐出駆動パルスＤＰの収縮要素ｐ３が終了するタイミング（即ち、収縮要素ｐ３から制振ホールド要素ｐ４に切り替わるタイミング）から受光部７５の検出信号Ｓの立ち上がりタイミングまでの時間ｔと、ノズル４７から光の軌道Ｌまでの距離Ｄと、に基づいて、Ｄ／ｔをインク速度Ｖｍとして導出するようになっている。そして、

次に、図９のフローチャートに基づいてインク速度測定部７を用いた吐出駆動パルス補正処理について説明する。この吐出駆動パルス補正処理において、まず、インク速度測定部７は、記録動作開始直前にインク飛翔速度の測定を行い、初期インク飛翔速度Ｖｍｉを取得する（Ｓ１）。なお、インク飛翔速度測定工程の詳細については、ステップＳ３で説明する。
そして、記録動作が開始された後は、パスの切替時（パスとパスの間）にインク速度測定工程を行う。具体的には、制御部６０は、１回のパスが終了する毎に、記録動作開始時からの実行パス数或いは前回補正時からの実行パス数が規定パス数になったか否かを判定する（Ｓ２）。この規定パス数は、記録動作が開始されてから一定時間が経過するまで（図７における時点Ｔａまで）はノズル近傍の温度上昇が急激であるため、少なめ、例えば、数回〜十数回程度に設定される。そして、まだ規定パス数に達していないと判定された場合、規定パス数に達するまでパス終了毎にステップＳ２の工程が繰り返される。

一方、ステップＳ２において実行パス数が規定パス数に達したと判定された場合、インク速度測定部７によってインク飛翔速度測定工程が行われ、現在のインク飛翔速度Ｖｍｃが取得される（Ｓ３）。このインク飛翔速度測定工程では、記録ヘッド３のノズル面と光の軌道Ｌとが位置調整機構によって間隔Ｄに高精度に位置決めされる。位置決めされたならば、発光部７４から、インクの飛翔領域Ａを通る光が出射される。この光は、受光部７５で継続的に受光される。この状態で、図８に示すように、ラッチ信号ＬＡＴをトリガとして、駆動信号ＣＯＭの吐出駆動パルスＤＰが圧電振動子３８に印加される。これにより、圧電振動子３８が駆動して圧力発生室４６内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動によりノズル４７からインクが吐出される。吐出されたインクは、インクの飛翔領域Ａを通過する際に、軌道Ｌの光を遮断する。これにより、受光部７５は遮断期間に対応する幅を有する検出信号Ｓを出力する。そして、演算部７６として機能する制御部６０は、吐出駆動パルスＤＰの収縮要素ｐ３が終了するタイミングから検出信号Ｓの立ち上がりタイミングまでの時間ｔとノズル４７から光の軌道Ｌまでの距離Ｄとに基づいて、インク飛翔速度Ｖｍｃを導出する（Ｖｍｃ＝Ｄ／ｔ）。なお、インクの飛翔速度を測定する対象のノズル４７については、任意に定めることができる。

現在のインク飛翔速度Ｖｍｃが得られたならば、次に、取得したインク飛翔速度Ｖｍｃと初期インク飛翔速度Ｖｍｉとの比較が行われる（Ｓ４）。即ち、制御部６０は、ＶｍｃとＶｍｉを比較し、ＶｍｃとＶｍｉが一致する（Ｖｍｃ＝Ｖｍｉ）と判定した場合（即ち、インクの飛翔速度が初期値から変わっていない場合）、吐出駆動パルスの補正の必要が無いため、ステップＳ２に戻る。一方、ＶｍｃとＶｍｉが一致しない（Ｖｍｃ≠Ｖｍｉ）と判定した場合（即ち、インクの飛翔速度が初期値から変わった場合）、制御部６０は、吐出駆動パルス補正工程に移る（Ｓ５）。この吐出駆動パルス補正工程において、制御部６０は、補正手段として機能し、インク飛翔速度Ｖｍｃに基づいて飛翔速度の変化に基づいて吐出駆動パルスの駆動電圧Ｖｄを補正する。具体的には、インク飛翔速度Ｖｍｃが初期インク飛翔速度Ｖｍｉよりも高い場合、吐出駆動パルスの駆動電圧Ｖｄを初期値から低下させるように補正する。また、インク飛翔速度Ｖｍｃが初期インク飛翔速度Ｖｍｉよりも低い場合、吐出駆動パルスの駆動電圧Ｖｄを初期値から上昇させるように補正する。この際の補正量については、駆動電圧Ｖｄの変化に対するインク飛翔速度の変化の特性に応じて記録ヘッド毎に定められる。なお、吐出駆動パルスの補正については、駆動電圧Ｖｄを変更する方法には限られず、その他の方法を採用することもできる。例えば、膨張要素ｐ１や収縮要素ｐ３の電位変化の傾き（単位時間当たりの電位変化量）を変える方法を採用することもできるし、或いは、膨張ホールド要素ｐ２の時間幅を変える方法を採用することも可能である。

このようにして、記録動作の合間に、ノズル４７から吐出されるインクの飛翔速度を測定し、測定された飛翔速度の変化に基づいて吐出駆動パルスを補正するので、吐出されるインクの実際の温度変化に因らず吐出特性、特に、温度変化によって変動し易いインク飛翔速度を一定に揃えることが可能となる。即ち、インクの温度変化による粘度の変化とインクの飛翔速度の変化との間には相関があり、この飛翔速度に応じて吐出駆動パルスを適切に補正することで、吐出特性を目標値に近づけることができる。また、インクの吐出動作の合間に飛翔速度の測定及び吐出駆動パルスの補正を行うので、記録ヘッド３の周囲、特にノズル周囲の温度が急激に変化した場合にも対応することができる。これにより、吐出特性の変動を可及的に抑えることが可能となる。

ここで、上記プリンター１では、インク飛翔速度測定工程（及び、これに応じて行われる補正工程）を実行する間隔が、記録動作開始からの時間が経過するほど長く設定される。即ち、記録動作開始からの時間が経過するほど規定パス数が多く設定される。これにより、記録ヘッド周囲の温度が急激に上昇する傾向にある記録動作開始直後ではインク飛翔速度測定工程を実行する間隔をできるだけ短くすることで、この急激な温度変化に対応することができ、また、記録ヘッド周囲の温度の変化が緩慢になった後にはインク飛翔速度測定工程を実行する間隔をできるだけ長くすることで、不必要な処理の実行を低減することができる。
規定パス数を変更するタイミングとしては、例えば、記録動作開始からの経過時間が予め定められた切替時間に達した時点とすることもできるが、本実施形態においては、インク速度測定部７により測定されたインク飛翔速度を、例えば、図示しない不揮発性記憶素子（飛翔速度記憶手段の一種）に記憶させておき、記憶されているインク飛翔速度の遷移に応じて規定パス数を変更する。即ち、インク飛翔速度測定工程の実行間隔を変更する。より具体的には、不揮発性記憶素子に記憶されている数回分のインク飛翔速度の差が、予め定められた閾値よりも小さくなった場合に、規定パス数を増加させる（例えば、数十回）。

なお、本発明は、上記した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、上記実施形態では、インク飛翔速度Ｖｍを上記構成のインク速度測定部７によって測定する構成を例示したが、これには限らない。例えば、記録ヘッドのノズルから吐出されたインクが着弾可能なインク受部をノズル面に対して非接触状態で対向配置すると共にこれらのノズル面とインク受部との間に電界を付与し、ノズルからインク受部に向けてインクを吐出したときの静電誘導に基づく電圧変化を検出し、検出された信号の振幅に基づいてインク飛翔速度Ｖｍを導出する構成を採用することもできる。要は、インク飛翔速度が取得可能であれば、種々の構成を採用することができる。

また、上記実施形態では、着弾対象物である記録紙に対して記録ヘッド３を相対的に移動させながら吐出を行う、所謂シリアルプリンターを例に挙げて説明したが、これには限られない。例えば、記録ヘッドのノズル列（ノズル群）の全長が、記録紙等の着弾対象物の最大記録幅に対応するように構成され、記録紙に対する記録ヘッドの主走査方向の相対移動を行わずに記録動作を行う所謂ライン型プリンターにも本発明を適用することができる。この構成の場合、記録ヘッドの下方のプラテンに開口を設け、この開口内部にインク受け部を配置し、ノズル面とインク受部との間に電界を付与し、ノズルからインク受部に向けてインクを吐出したときの静電誘導に基づく電圧変化に応じてインク飛翔速度を取得する構成を採用することができる。そして、飛翔速度測定手段は、記録紙が切り替わる間にインク飛翔速度の測定工程を実行する。

また、上記実施形態では、本発明における圧力発生手段として所謂縦振動モードの圧電振動子３８を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、電界方向（圧電体と内部電極との積層方向）に振動可能な圧電振動子であってもよい。また、ノズル列毎にユニット化されているものに限らず、所謂撓み振動モードの圧電振動子のように、圧力発生室毎に設けられるものであってもよい。さらに、圧電振動子に限らず、発熱素子等の他の圧力発生手段を用いることもできる。

なお、本発明は、駆動信号（吐出駆動パルス）を用いて液体の吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。

１…プリンター，３…記録ヘッド，６…インクカートリッジ，７…インク速度測定部，１５…プラテンヒーター，１６…インクヒーター，３８…圧電振動子，４３…ノズル基板，４７…ノズル，５２…インクパック，６０…制御部，６２…駆動信号発生回路，７４…発光部，７５…受光部，７６…演算部

Claims (7)

1. 液体貯留部材からの液体を圧力発生室に導入し、圧力発生手段を駆動させることによりノズルから着弾対象物に向けて液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、
   前記圧力発生手段を駆動する吐出駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、
   前記液体又は前記着弾対象物を加熱する加熱手段と、
   を有する液体吐出装置であって、
   前記着弾対象物に対する液体の吐出動作の合間に、液体吐出ヘッドのノズルから吐出される液体の飛翔速度を測定する飛翔速度測定手段と、
   前記飛翔速度測定手段により測定された飛翔速度の変化に基づいて前記吐出駆動パルスを補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記飛翔速度測定手段は、飛翔速度測定工程を実行する間隔を、吐出動作開始からの時間が経過するほど長くすることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記飛翔速度測定手段により測定された液体の飛翔速度を記憶する飛翔速度記憶手段を設け、
   前記飛翔速度測定手段は、前記飛翔速度記憶手段に記憶されている飛翔速度の遷移に応じて前記飛翔速度測定工程の実行間隔を変更することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記飛翔速度記憶手段に記憶されている複数回分の飛翔速度の差が、予め定められた値よりも小さくなった場合に、前記飛翔速度測定工程の実行間隔を変更することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記飛翔速度測定手段は、前記液体吐出ヘッドと前記着弾対象物とを相対移動させつつ液体の吐出を行う動作の実行単位であるパスが切り替わる間に液体の飛翔速度の測定工程を実行することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記飛翔速度測定手段は、着弾対象物が切り替わる間に液体の飛翔速度の測定工程を実行することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体吐出装置。
7. 液体貯留部材からの液体を圧力発生室に導入し、圧力発生手段を駆動させることによりノズルから着弾対象物に向けて液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動する吐出駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、前記液体又は前記着弾対象物を加熱する加熱手段と、を有する液体吐出装置の制御方法であって、
   前記着弾対象物に対する液体の吐出動作の合間に、液体吐出ヘッドのノズルから吐出される液体の飛翔速度を測定する飛翔速度測定工程と、
   前記飛翔速度測定工程において測定された飛翔速度の変化に基づいて前記吐出駆動パルスを補正する補正工程と、を含むことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
   

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