JP2011088278A - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出対象にパターンを形成するための第１の液体と当該第１の液体と反応する第２の液体を吐出する構成において、第２の液体の消費を抑制しつつ記録物の記録品質を向上させ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】記録媒体におけるインクの着弾予定領域に対して第２吐出駆動パルスを用いて反応液を吐出することによりプレドット群を予め形成した後、プレドット群が形成された着弾予定領域に対して第１吐出駆動パルスを用いてインクを吐出してパターンドットを形成し、プレドット群の相対移動方向の全長が、パターンドットの相対移動方向の全長よりも長い。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えばインクジェット式記録ヘッドを備えた液体吐出装置、及び、その制御方法に関するものであり、特に、吐出対象に画像や文字等のパターンを形成するための第１の液体と当該第１の液体と反応する第２の液体を吐出可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法に関するものである。

液体吐出装置は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、この記録ヘッドから吐出対象としての記録紙等の記録媒体に対して液体状のインクを液滴として吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式記録装置（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。この液体吐出装置は、近年においては、画像記録装置に限らず、例えばディスプレー製造装置等の各種の製造装置にも応用されている。

上記のプリンターでインクジェット記録方法による記録に用いるためのインク組成物が種々提案されている。近年では、より高品位な記録画像への要求が高まってきており、特に、記録画像の発色性および光沢性を一層向上させる種々の工夫がなされている。例えば、反応液として多価金属塩（例えば、硫酸マグネシウム）溶液やポリアリルアミン又はその誘導体を含む溶液を記録媒体に対して吐出して着弾させた後、顔料と樹脂エマルジョンを含むインク（インク組成物）を反応液上に着弾させて、両者を反応させる構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この他にも、記録媒体に画像や文字等のパターンを形成するための第１の液体と、この第１の液体と反応して記録媒体への定着（凝集）を促進する第２の液体との２つの液体を用いて良好な画像が得られるインクジェット記録方法が種々提案されている。

特許第３２０６７９７号公報

ところで、従来の上記の２液を用いた記録方式では、両者をより確実に反応させて効果を発揮させるべく、例えば、インクが着弾する領域よりも広い領域、例えば、記録媒体の全面に反応液を着弾させていた。しかしながら、この構成では、インクが着弾しない部分の反応液が無駄となる問題があった。

また、インクの吐出に先立って、記録媒体上でインクが着弾する位置のみに反応液を着弾させる構成も考えられるが、反応液の着弾位置とインクの着弾位置がずれた場合、反応部分と非反応部分とが生じるため、十分な効果が発揮されないという問題があった。

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、吐出対象にパターンを形成するための第１の液体と当該第１の液体と反応する第２の液体を吐出する構成において、第２の液体の消費を抑制しつつ記録物の記録品質を向上させ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、圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させ、吐出対象に液体を着弾させる液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置であって、
前記液体吐出ヘッドと前記吐出対象を相対的に移動させる移動手段を有し、
前記吐出対象上に所定のパターンを形成するための第１の液体と、前記第１の液体と反応する第２の液体とを吐出可能に構成され、
前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、
前記圧力発生手段に対する前記駆動信号の印加を制御する制御手段と、を有し、
前記駆動信号発生手段は、前記第１の液体を吐出するための第１吐出駆動パルスおよび前記第２の液体を吐出するための第２吐出駆動パルスを発生可能であり、
前記制御手段は、前記吐出対象における第１の液体の着弾予定領域に対して前記第２吐出駆動パルスを用いて前記第２の液体を吐出することによりプレドット群を予め形成した後、前記プレドット群が形成された前記着弾予定領域に対して前記第１吐出駆動パルスを用いて前記第１の液体を吐出してパターンドットを形成し、
前記プレドット群の前記相対移動方向の全長が、前記パターンドットの前記相対移動方向の全長よりも長いことを特徴とする。
なお、「反応」とは、第１の液体の吐出対象への定着を促進させる反応を意味する。

本発明によれば、吐出対象の液体の着弾予定領域に対してのみ第２の液体が吐出されるので、従来のように第２の液体が着弾する領域よりも広い領域に第２の液体が吐出される構成と比較して、第２の液体の消費が低減される。また、第２の液体によるプレドットの相対移動方向の全長が、パターンドットの相対移動方向の全長よりも長くなるので、着弾予定領域に対して第１の液体の着弾位置が多少ずれた場合においても、より広範囲に形成された第２の液体のプレドット群と反応させることができる。その結果、着弾位置ずれによる非反応部分を抑制することが可能となる。

上記構成において、前記プレドット群は、メイン液滴が着弾して形成されるメインドットと、前記メイン液滴の吐出時に発生したサテライト液滴が前記吐出対象におけるメインドットの形成位置からずれた位置に着弾して形成されたサテライトドットと、から構成されることを特徴とする。

また、上記構成において、前記着弾予定領域に予め形成された前記プレドット群の前記相対移動方向の全長の範囲内に、第１の液体のパターンドットが形成されることが望ましい。

上記構成において、前記プレドット群によって、第１の液体のパターンドット間の隙間が埋められることが望ましい。
この構成によれば、第１の液体の着弾位置ずれによる非反応部分がより確実に抑制される。

上記構成において、加熱手段をさらに備え、
前記加熱手段は、前記第２の液体が吐出される範囲外に設けられる構成を採用することが望ましい。
この構成によれば、加熱手段が、第２の液体が吐出される範囲外に設けられるので、第２の液体が第１の液体と反応する前に乾燥してしまうことを抑制することができる。

また、本発明は、吐出対象との相対移動を行いつつ圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させ、前記吐出対象に液体を着弾させる液体吐出装置であって、
前記吐出対象上に所定のパターンを形成するための第１の液体と、前記第１の液体と反応する第２の液体とを吐出可能に構成され、
前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、
前記圧力発生手段に対する前記駆動信号の印加を制御する制御手段と、を有し、
前記駆動信号発生手段は、前記第１の液体を吐出するための第１吐出駆動パルスおよび前記第２の液体を吐出するための第２吐出駆動パルスを発生可能であり、
前記第２吐出駆動パルスは、前記圧力室を膨張させるべく時間Ｐｗｃで電位を変化させる膨張要素と、前記膨張要素の終端電位を時間Ｐｗｈだけ維持する膨張維持要素と、膨張要素により膨張された前記圧力室を収縮すべく時間Ｐｗｄで電位を変化させる収縮要素と、を少なくとも有し、
各要素の時間幅が以下の条件を満たし、
Ｐｗｃ≦０．４３×Ｔｃ …（１）
Ｐｗｈ≦０．４１×Ｔｃ …（２）
Ｐｗｄ≦０．４０×Ｔｃ …（３）
前記制御手段は、前記吐出対象における第１の液体の着弾予定領域に対して前記第２吐出駆動パルスを用いて前記第２の液体を吐出することによりプレドット群を予め形成した後、前記プレドット群が形成された前記着弾予定領域に対して前記第１吐出駆動パルスを用いて前記第１の液体を吐出してパターンドットを形成することを特徴とする。
なお、時間幅とは、圧力発生手段に印加される波形要素の始端から終端までの時間を意味する。

上記構成によれば、吐出対象の液体の着弾予定領域に対してのみ第２の液体を吐出するので、従来のように第２の液体が着弾する領域よりも広い領域に第２の液体を吐出する構成と比較して、第２の液体の消費を低減することができる。また、（１）〜（３）の条件が満たされるように第２吐出駆動パルスの各要素の時間幅が設定されることにより、当該第２吐出駆動パルスを用いてノズルから第２の液体が吐出された際に、第２の液体のメイン液滴から分離して飛翔するサテライト液滴を意図的に生じさせることができる。これにより、これらの液滴群が吐出対象上の着弾予定領域に着弾すると、メイン液滴が着弾して形成されるメインドットと、サテライト液滴がメインドットの着弾位置から相対移動方向の後方側にずれて着弾して形成される１個又は複数のサテライトドットとから成るプレドット群が形成される。そして、このように形成されたプレドット群の相対移動方向における全長が、第１の液体が着弾して形成されるドットの相対移動方向における全長よりも長くなる。これにより、着弾予定領域に対して第１の液体の着弾位置が多少ずれた場合においても、より広範囲に形成された第２の液体のプレドット群と反応させることができるため、着弾位置ずれによる非反応部分が抑制される。

上記構成において、前記第２吐出駆動パルスの各要素の時間幅について、以下の条件のうちの少なくとも何れか１つが満たされることが望ましい。
Ｐｗｃ≦０．４０×Ｔｃ …（４）
Ｐｗｈ≦０．４０×Ｔｃ …（５）
Ｐｗｄ≦０．３７×Ｔｃ …（６）
この構成によれば、（４）〜（６）の条件の何れか少なくとも一つが満たされることにより、第１吐出駆動パルスを用いてから第２の液体を吐出した際に、液滴の飛翔速度がさらに高まる。これにより、サテライト液滴の飛翔方向の全長がより長くなり、その結果、吐出対象に着弾したときのプレドット群の相対移動方向における全長がより長くなる。その結果、第１の液体の着弾位置ずれによる非反応部分が低減される。

また、本発明は、液体吐出ヘッドと吐出対象を相対移動させつつ圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させ、前記吐出対象に液体を着弾させる液体吐出装置の制御方法であって、
前記吐出対象における所定のパターンを形成するための第１の液体の着弾予定領域に対して、前記第１の液体と反応する第２の液体を吐出することによりプレドット群を予め形成するプレドット群形成工程と、
前記プレドット群が形成された前記着弾予定領域に対して前記第１吐出駆動パルスを用いて前記第１の液体を吐出してパターンドットを形成するパターンドット形成工程と、を含み、
前記プレドット群の前記相対移動方向の全長が、前記パターンドットの前記相対移動方向の全長よりも長いことを特徴とする。

上記構成によれば、吐出対象の液体の着弾予定領域に対してのみ第２の液体が吐出されるので、従来のように第２の液体が着弾する領域よりも広い領域に第２の液体が吐出される構成と比較して、第２の液体の消費が低減される。また、第２の液体によるプレドットの相対移動方向の全長が、パターンドットの相対移動方向の全長よりも長くなるので、着弾予定領域に対して第１の液体の着弾位置が多少ずれた場合においても、より広範囲に形成された第２の液体のプレドット群と反応させることができるため、着弾位置ずれによる非反応部分が抑制される。

プリンターの概略構成を説明する側面図である。 （ａ）はヘッドユニットの側面図、（ｂ）はヘッドユニットの底面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。 （ａ）は第１吐出駆動パルスの構成を説明する波形図、（ｂ）は第２吐出駆動パルスの構成を説明する波形図である。 （ａ）はインクを吐出したときの状態を説明する模式図、（ｂ）は反応液を吐出したときの状態を説明する模式図である。 （ａ）はインクが着弾して形成されたパターンドットを示す図、（ｂ）は反応液が着弾して形成されたプレドット群の図である。 ロール紙上に反応液およびインクが着弾してドットが形成される様子を説明する図である。 本発明の第２の実施形態におけるプリンターの構成を説明する平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、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。なお、本実施形態では、液体吐出装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、液体吐出ヘッドとして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）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンターという）を例に挙げて説明する。

図１は、本発明に係るプリンター１の概略構成を説明する概略側面図である。本実施形態におけるプリンター１は、記録媒体（吐出対象）の一種である帯状のロール紙２（連続紙）に対し、記録ヘッドを複数搭載したヘッドユニット５とロール紙２を相対的に移動させながら、文字や画像等のパターンをインクジェット方式によって印刷するものである。

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４５（図４参照）、搬送ユニット３、及びヘッドユニット５により概略構成されている。搬送ユニット３は、本発明における移動手段として機能し、ロール紙２が連続する方向に当該ロール紙２を、上流側に配置された供給ロール７から下流側の巻き取りロール８側に搬送する（図１における矢印で示す方向。）。この搬送ユニット３は、上下一対の繰り出しローラー９ａ，９ｂと、同じく上下一対の送り出しローラー１０ａ，１０ｂと、プラテン１１等から構成されている。繰り出しローラー９ａ，９ｂは、互いにロール紙２をニップした状態で図示しない駆動モーターによって回転して、供給ロール７からロール紙２を繰り出して印刷領域であるプラテン１１側に送り込む。

プラテン１１は、印刷動作中においてロール紙２を、インクが着弾する印刷面とは反対側の裏面から支持する部材である。このプラテン１１の近傍、具体的には、プラテン１１と送り出しローラー１０ａ，１０ｂとの間にはヒーター１２（本発明における加熱手段に相当）が配設されている。このヒーター１２は、ロール紙２に印刷された画像等の乾燥を促進させるために、プラテン１１側から送られてくる印刷済みのロール紙２を加熱する。このように、加熱手段であるヒーター１２が、少なくとも反応液が吐出される範囲外（つまり、印刷領域外）に設けられているので、ロール紙２上で反応液（後述）がインクと反応する前に乾燥してしまうことを抑制することができる。

送り出しローラー１０ａ，１０ｂは、互いにロール紙２をニップした状態で図示しない駆動モーターによって回転して、印刷済みのロール紙２を印刷領域側から巻き取りロール８側に送り出す。印刷領域から送り出されたロール紙２は、巻き取りロール８に巻き取られる。

ヘッドユニット５は、印刷動作時においてプラテン１１の上方に固定配置され、プラテン１１上に順次搬送されてくるロール紙２に対してインクを吐出して着弾させることにより、ドットを形成し、このドットの集合体によりロール紙２上に画像等を印刷する。即ち、プリンター１では、ヘッドユニット５（記録ヘッド１６）と吐出対象を相対移動させつつ印刷動作が行われる。このヘッドユニット５は、ヘッド取付部材の一種であるキャリッジ１５に記録ヘッド１６を取り付けて構成されている。本実施形態のプリンター１では、インク（本発明における第１の液体に相当）として、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）及びの４色の水性顔料インクが用いられ、さらに、これらのインクのロール紙２に対する定着を促進するための反応液（本発明における第２の液体に相当）が用いられる。反応液としては、プリンター１で使用されるインクとの反応が良好なもの、例えば、水溶性多価金属塩含有タイプの反応液が用いられる。
なお、ヘッドユニット５（記録ヘッド１６）と吐出対象を相対移動させる構成としては、本実施形態で例示したように、ヘッドユニット５の位置を固定して吐出対象であるロール紙２を移動させる構成には限らず、ロール紙２の位置を固定した状態でヘッドユニット５をロール紙２に対して当該ロール紙の連続方向に移動させる構成、或いは、両方を互いに反対方向に移動させる構成等も採用することができる。前者の構成ではヘッドユニット５を移動させる手段が本発明における移動手段として機能し、後者の構成ではヘッドユニット５を移動させる手段およびロール紙２を移動させる手段の両方が本発明における移動手段として機能する。

図２は、ヘッドユニット５の構成を説明する図であり、（ａ）はヘッドユニット５の側面図、（ｂ）はヘッドユニット５を底面側（ノズル基板側）から見た平面図である。
同図に示すように、このヘッドユニット５には、各種のインク及び反応液にそれぞれ対応した複数の記録ヘッド１６、即ち、ロール紙２の搬送方向（相対移動方向に相当。）の上流側から順に、反応液（Ｒ）を吐出する記録ヘッド１６Ｒ、ブラックインク（Ｋ）を吐出する記録ヘッド１６Ｋ、シアンインク（Ｃ）を吐出する記録ヘッド１６Ｃ、マゼンタインク（Ｍ）を吐出する記録ヘッド１６Ｍ、及び、イエローインク（Ｙ）を吐出する記録ヘッド１６Ｙの合計５つの記録ヘッド１６が取り付けられている。

図３は、各記録ヘッド１６の構成を代表して説明する要部断面図である。記録ヘッド１６は、ケース２３と、このケース２３内に収納される振動子ユニット２４と、ケース２３の底面（先端面）に接合される流路ユニット２５等を備えている。上記のケース２３は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット２４を収納するための収納空部２６が形成されている。振動子ユニット２４は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子２０と、この圧電振動子２０が接合される固定板２８と、圧電振動子２０に駆動信号等を供給するためのフレキシブルケーブル２９とを備えている。圧電振動子２０は、圧電体層と電極層とを交互に積層した圧電板を櫛歯状に切り分けることで作製された積層型であって、積層方向（電界方向）に直交する方向に伸縮可能（電界横効果型）な縦振動モードの圧電振動子である。

流路ユニット２５は、流路基板３０の一方の面にノズル基板３１を、流路基板３０の他方の面に振動板３２をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット２５には、リザーバー３３（共通液体室）と、供給口３４と、圧力室３５と、ノズル連通口３６と、ノズル１７とを設けている。そして、供給口３４から圧力室３５及びノズル連通口３６を経てノズル１７に至る一連の液体流路が、各ノズル１７に対応して形成されている。

上記ノズル基板３１は、ノズル１７が開設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。各記録ヘッド１６のノズル基板３１には、インク（記録ヘッド１６Ｒの場合、反応液）を吐出するノズル１７がロール紙搬送方向に直交する方向に複数列設されてノズル列（ノズル群の一種。）が構成されている。１つのノズル列は、例えば３６０ｄｐｉに対応する形成ピッチで開設された複数のノズル１７から成る。１つのノズル列を構成するノズル１７の数は、プリンター１で対応可能な最大サイズの記録媒体（ロール紙２）の全幅にインク或いは反応液を吐出することができるように定められる。

上記振動板３２は、支持板３８の表面に弾性体膜３９を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３８とし、この支持板３８の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３９としてラミネートした複合板材を用いて振動板３２を作製している。この振動板３２には、圧力室３５の容積を変化させるダイヤフラム部４０が設けられている。また、この振動板３２には、リザーバー３３の一部を封止するコンプライアンス部４１が設けられている。

上記のダイヤフラム部４０は、エッチング加工等によって支持板３８を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部４０は、圧電振動子２０の自由端部の先端面が接合される島部４２と、この島部４２を囲繞する薄肉弾性部４３とからなる。上記のコンプライアンス部４１は、リザーバー３３の開口面に対向する領域の支持板３８を、ダイヤフラム部４０と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー３３に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。

そして、上記の島部４２には圧電振動子２０の先端面が接合されているので、この圧電振動子２０の自由端部を伸縮させることで圧力室３５の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室３５内の液体に圧力変動が生じる。そして、各記録ヘッド１６は、この圧力変動を利用してノズル１７からインク滴、或いは、反応液滴を吐出させるようになっている。

なお、上記各ヘッド１６のうち、反応液を吐出する記録ヘッド１６Ｒが、ロール紙搬送方向の最も上流側に配置されていれば、インクを吐出する記録ヘッド１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋの配置順序は特に限定されるものではない。
また、例えば、同一記録ヘッドからインクと反応液の両方を吐出する構成では、ノズル基板３１の表面等に付着したインクと反応液とが反応して固着する虞があるが、本実施形態においては、インクを吐出する記録ヘッドと反応液を吐出する記録ヘッドを別個にすることにより、上記の不具合を防止することができる。

図４は、プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。プリンター１は、プリンターコントローラー４５とプリントエンジン４６とから構成されている。プリンターコントローラー４５は、図示しないホストコンピューター等の外部装置との間でデータの送受信を行う外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）４７と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４８と、各種データ処理のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ５４９と、システム全体を統括的に制御するＣＰＵ５０と、クロック信号を発生する発振回路５１と、各記録ヘッド１６へ供給する駆動信号ＣＯＭを発生する駆動信号発生回路５２と、画素データＳＩや駆動信号等をプリントエンジン４６に送信するための内部インターフェース５３（内部Ｉ／Ｆ５３）と、を備えている。

外部Ｉ／Ｆ４７は、例えばイメージデータ等の印刷データをホストコンピューター等から受信する。また、外部Ｉ／Ｆ４７からは、外部装置に対してビジー信号やアクノレッジ信号等の状態信号が出力される。ＲＡＭ４８は、受信バッファー、中間バッファー、出力バッファー及びワークメモリー等として利用されるものである。また、ＲＯＭ５４９は、ＣＰＵ５０によって実行される各種制御プログラム、フォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。印刷データには、印刷する画像データの他に各種のコマンドデータを含む。コマンドデータとは、プリンターに特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、ロール紙２の給紙を指示するコマンドデータ、搬送量を示すコマンドデータ、排紙を指示するコマンドデータがある。

ＣＰＵ５０は、本発明における制御手段として機能し、各記録ヘッド１６の動作を制御するためのヘッド制御信号を記録ヘッド１６に出力したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号発生回路５２に出力したりする。ヘッド制御信号は、例えば、転送クロックＣＬＫ、画素データＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨである。これらのラッチ信号やチェンジ信号は、駆動信号ＣＯＭを構成する各駆動パルスの供給タイミングを規定する。

また、ＣＰＵ５０は、上記印刷データに基づき、ＲＧＢ表色系からＣＭＹ表色系への色変換処理、多階調のデータを所定階調まで減少させるハーフトーン処理、ハーフトーニングされたデータを、インク色毎に所定の配列で並べてドットパターンデータに展開するドットパターン展開処理等を経て、インク吐出用の記録ヘッド１６の吐出制御に用いる画素データ（ドットパターンデータ）ＳＩを生成する。この画素データＳＩは、印刷される画像のインク色毎の画素に関するデータであり、吐出制御情報の一種である。また、ＣＰＵ５０は、上記印刷データに基づいて、反応液吐出用の記録ヘッド１６の吐出制御に用いるデータをＳＩ′を生成する。

ここで、画素とは、吐出対象であるロール紙２等の記録媒体上に仮想的に定められたドット形成領域であり、この領域内に着弾するインクの総量に応じて階調が決まる。そして、印刷データにおける画素データＳＩは、記録媒体の画素領域に形成されるドットの有無（又はインクの吐出の有無）及びドットの大きさ（又は吐出されるインクの量）に関するデータ（階調値）から成る。本実施形態において、画素データＳＩは２ビットの階調値によって構成されている。すなわち、この画素データＳＩには、ドット無し（微振動）に対応するデータ［００］と、小ドットに対応するデータ［０１］と、中ドットの形成に対応するデータ［１０］と、大ドットに対応するデータ［１１］とがある。従って、本実施形態におけるこのプリンターでは４階調での記録ができる。そして、反応液用データＳＩ′は、各色のドットが形成される位置（記録媒体上のインク着弾予定領域）に、反応液によるドットを形成するためのドットパターンデータである。即ち、インク色毎に展開される前のドットパターンデータであるとも言える。

駆動信号発生回路５２は、第１駆動信号ＣＯＭ１を発生可能な第１駆動信号発生部５２Ａと、第２駆動信号ＣＯＭ２を発生可能な第２駆動信号発生部５２Ｂとを備えている。そして、第１駆動信号ＣＯＭ１は、インクの吐出に用いられる駆動信号であり、図５（ａ）に示すインク用吐出駆動パルスＤＰ１を含んでいる。一方、第２駆動信号ＣＯＭ２は、反応液の吐出に用いられる駆動信号であり、図５（ｂ）に示すインク用吐出駆動パルスＤＰ２を含んでいる。これらの駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２については、後で詳しく説明する。

次に、プリントエンジン４６について説明する。このプリントエンジン４６は、図４に示すように、各記録ヘッド１６、搬送ユニット３、及び、ロール紙２の搬送量を把握するためのエンコーダー５４等を備えている。エンコーダー５４は、ロール紙２の搬送量に応じたエンコーダーパルスを、ロール紙２の搬送情報として内部Ｉ／Ｆ５３を通じてＣＰＵ５０に出力する。ＣＰＵ５０は、エンコーダー５４側から受信したエンコーダーパルスに基づいてロール紙２の搬送量を把握することができる。

図５は、本実施形態における駆動パルスの構成を説明する波形図であり、（ａ）は第１駆動信号ＣＯＭ１に含まれる第１吐出駆動パルスＤＰ１の構成を示し、（ｂ）は第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる第２吐出駆動パルスＤＰ２の構成を示している。例示した第１吐出駆動パルスＤＰ１は、例えば、記録ヘッド１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋにおいてインクを吐出するための駆動パルスである。本実施形態における駆動信号ＣＯＭ１は、エンコーダー５４からのエンコーダーパルスに基づいて出力されるタイミング信号（ＬＡＴ等）によって区切られる繰り返し単位周期（一記録周期）内に、この第１吐出駆動パルスＤＰ１を複数（例えば３つ）含んでおり、この第１吐出駆動パルスＤＰ１の圧電振動子２０への供給数に応じて、画素領域に形成するドットの大きさを変更することができる。即ち、画素領域に小ドットを形成する場合、一記録周期において１つの第１吐出駆動パルスＤＰ１を圧電振動子２０に印加することで、ノズル１７からインクを１回だけ吐出させる。同様に、画素領域に中ドットを形成する場合、一記録周期において２つの吐出駆動パルスＤＰ１を圧電振動子２０に連続的に印加することで、ノズル１７からインクを２回吐出させ、画素領域に大ドットを形成する場合、一記録周期において３つの第１吐出駆動パルスＤＰ１を圧電振動子２０に連続的に印加することで、ノズル１７からインクを３回吐出させる。

上記第１吐出駆動パルスＤＰ１は、図５（ａ）に示すように、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、圧力室３５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まで時間Ｐｗｃで電位が変化（上昇）する波形要素であり、膨張ホールド要素ｐ２は、膨張要素ｐ１の終端電位である膨張電位ＶＨを時間Ｐｗｈだけ維持する波形要素である。収縮要素ｐ３は、膨張電位ＶＨから収縮電位ＶＬまで時間Ｐｗｄで電位が変化（降下）する波形要素であり、制振ホールド要素ｐ４は、収縮要素ｐ３の終端電位である収縮電位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復帰させる波形要素である。

このように構成された第１吐出駆動パルスＤＰ１が圧電振動子２０に供給されると、まず、膨張要素ｐ１によって圧電振動子２０が収縮することでダイヤフラム部４０の島部４２が圧力室３５から離隔する方向に変位し、これにより圧力室３５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、メニスカスが圧力室３５側に大きく引き込まれると共に、圧力室３５内にはリザーバー３３側から供給口３４を通じてインクが供給される。そして、この圧力室３５の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２の発生期間（Ｐｗｈ）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２０が伸張して島部４２が圧力室３５側に変位する。これにより、圧力室３５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。この圧力室３５の急激な収縮により圧力室３５内のインクが加圧され、図６（ａ）に示すように、ノズル１７から規定量（例えば、数ｎｇ〜十数ｎｇ）のインク（インク滴Ｉｄ）が吐出される。圧力室３５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室３５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、圧力室３５が定常容積まで膨張復帰し、圧力室３５内のインクの圧力変動（残留振動）が吸収される。

ここで、上記の第１吐出駆動パルスＤＰ１は、インクによるパターン記録用の駆動パルスであるため、記録画像の画質を向上させるべく、吐出されたインクの本体（メインインク滴）から分離して飛翔する液滴（サテライトインク滴）が可及的に生じないように設計されている。即ち、ノズル１７からインクが吐出される際に、当該インクの飛翔速度が高いほどサテライトインク滴が生じやすいため、記録画像の画質に影響が生じない範囲内でインクの飛翔速度を抑えるべく膨張要素ｐ１の単位時間あたりの電位変化量、膨張ホールド要素ｐ２の時間Ｐｗｈ、及び、収縮要素ｐ３の単位時間あたりの電位変化量等が定められている。また、上記プリンター１では、印刷処理時における記録ヘッド１６のノズル形成面（ノズル基板３１の吐出側の面）からプラテン１１上における記録媒体の記録面までの距離を可及的に小さくする等の対策が施されている。本実施形態において、上記のノズル形成面から記録媒体であるロール紙２の記録面（印刷面）までの距離は、例えば、１．６ｍｍ以下に設定される。そして、上記第１吐出駆動パルスＤＰ１によってノズル１７から吐出されたインクが記録媒体の印刷面上の着弾予定領域に着弾すると、図７（ａ）に示すように、１つの円形又は楕円状のドット（パターンドット）Ｄｉが形成される。

図５（ｂ）に示すように、本実施形態における第２吐出駆動パルスＤＰ２は、例えば、記録ヘッド１６Ｒにおいて反応液を吐出するための駆動パルスである。この第２吐出駆動パルスＤＰ２は、上記第１吐出駆動パルスＤＰ１と同様に、膨張要素ｐ１と、膨張ホールド要素ｐ２と、収縮要素ｐ３と、制振ホールド要素ｐ４と、制振要素ｐ５とから構成されるが、第１吐出駆動パルスＤＰ１によってインクを吐出する場合と比較して反応液滴の飛翔速度が高められるように設計されている点が、第１吐出駆動パルスＤＰ１とは異なっている。つまり、第２吐出駆動パルスＤＰ２は、反応液滴の飛翔速度を高めることで、反応液を吐出する際に意図的にサテライト液滴を生じさせるように構成されている。

吐出される液滴の飛翔速度を高めるには、第２吐出駆動パルスＤＰ２の各要素の時間幅を以下の条件（１）〜（３）を満たすように設定することで、サテライト液滴が生じる程度まで反応液滴の飛翔速度Ｖｍを高めることができる。なお、第１吐出駆動パルスＤＰ１及び第２吐出駆動パルスＤＰ２の駆動電圧Ｖｄ（最高電位である膨張電位ＶＨと最低電位である収縮電位ＶＬとの電位差）は同値に設定されている。
Ｐｗｃ≦０．４３×Ｔｃ …（１）
Ｐｗｈ≦０．４１×Ｔｃ …（２）
Ｐｗｄ≦０．４０×Ｔｃ …（３）

ここで、上記Ｔｃは、反応液吐出用の記録ヘッド１６Ｒの圧力室３５内の液体（即ち、反応液）に生じる圧力振動の振動周期であり、ノズル１７、圧力室３５、供給口３４、及び圧電振動子２０等の各構成部材の形状、寸法、及び剛性などにより固有に定まる。この固有の振動周期Ｔｃは、例えば、次式（Ａ）で表すことができる。

Ｔｃ＝２π√［〔（Ｍｎ×Ｍｓ）／（Ｍｎ＋Ｍｓ）〕×Ｃｃ］・・・（Ａ）
但し、式（Ａ）において、Ｍｎはノズル１７におけるイナータンス、Ｍｓは供給口３４におけるイナータンス、Ｃｃは圧力室３５のコンプライアンス（単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。）である。また、上記式（Ａ）において、イナータンスＭとは、ノズル１７等の流路における液体の移動し易さを示し、換言すると、単位断面積あたりの液体の質量である。そして、流体の密度をρ、流路の流体の流下方向と直交する面の断面積をＳ、流路の長さをＬとしたとき、イナータンスＭは次式（Ｂ）で近似して表すことができる。
Ｍ＝（ρ×Ｌ）／Ｓ ・・・ （Ｂ）
また、Ｔｃは、上記式（Ａ）で規定されるものに限られず、反応液用の記録ヘッド１６の圧力室が有している振動周期であればよい。

上記のようにＴｃに基づいて、第２吐出駆動パルスＤＰ２の各要素の時間幅を設定することにより、図６（ｂ）に示すように、当該第２吐出駆動パルスＤＰ２を用いてノズル１７から反応液を吐出した際に、反応液のメイン液滴Ｍｄから分離して飛翔するサテライト液滴Ｓｄを生じさせることができる。これにより、これらの液滴群が記録媒体の印刷面上の着弾予定領域に着弾すると、図７（ｂ）で示すように、メイン液滴が着弾して形成される円形又は楕円状のメインドットＤｍと、メイン液滴から分離したサテライト液滴がメインドットＤｍの着弾位置からロール紙搬送方向の上流側にずれて着弾して形成される１個又は複数のサテライトドットＤｓとから成るプレドット群が形成される。このように形成されたプレドット群のロール紙搬送方向における全長Ｌ２は、インクが着弾して形成されるドットＤｉのロール紙搬送方向における全長Ｌ１よりも長くなる。本実施形態においては、記録媒体上のより広範囲にプレドット群を形成するべく、第２吐出駆動パルスの各要素の時間幅について、以下の条件のうちの少なくとも何れか１つが成立するように設定されている。
Ｐｗｃ≦０．４０×Ｔｃ …（４）
Ｐｗｈ≦０．４０×Ｔｃ …（５）
Ｐｗｄ≦０．３７×Ｔｃ …（６）

第２吐出駆動パルスの各要素の時間幅が、例示した条件（４）〜（６）の何れか一つを少なくとも満たすことにより、第１吐出駆動パルスＤＰ１によってノズル１７から反応液が吐出された際に、反応液滴の飛翔速度をさらに高めることができる。これにより、サテライト液滴Ｓｄの飛翔方向の全長が一層長くなり、その結果、記録媒体に着弾したときのプレドット群の搬送方向における全長Ｌ２がより長くなる。

次に、上記構成のプリンター１の動作について説明する。
印刷動作が開始されると、搬送ユニット３によってロール紙２がプラテン１１上で上流側（供給ロール７側）から下流側（巻き取りロール８側）に搬送される。この搬送中に記録ヘッド１６とロール紙２とが相対移動しながら各記録ヘッド１６のノズル１７からインク或いは反応液が吐出される。インク吐出用の記録ヘッド１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋでは、画素データＳＩに基づき第１吐出駆動パルスＤＰ１によってノズル１７からインクが吐出される。また、反応液吐出用の記録ヘッド１６Ｒでは、反応液用データＳＩ′に基づいて第２吐出駆動パルスＤＰ２によってノズル１７から反応液が吐出される。本実施形態においては、インクを吐出するのに先だって、ロール紙２の印刷面上のインク着弾予定領域に対して反応液吐出用の記録ヘッド１６Ｒから反応液が吐出されてプレドット群が形成される（プレドット群形成工程）。

図８は、記録媒体であるロール紙２上に反応液およびインクが着弾してドットが形成された様子を説明する拡大図である。同図において、破線で囲まれた領域がインクの着弾予定領域であり、矢印で示す方向がロール紙２の搬送方向である。また、一点鎖線で示すドットが反応液のドット（プレドット群Ｄｍ，Ｄｓ）であり、実線で示すドットがインクのドット（パターンドットＤｉ）である。同図に示すように、上記第２吐出駆動パルスＤＰ２によってノズル１７から反応液が吐出されると、反応液滴がメイン液滴Ｍｄとサテライト液滴Ｓｄに分離し、これらの液滴群が尾を曳くようにロール紙２の印刷面に向けて飛翔する。このとき、記録ヘッド１６とロール紙２とが相対的に移動しているので、これらの液滴群はロール紙２の印刷面に対して斜めに飛翔する。このため、これらの液滴群はロール紙２上で互いに離れて着弾し、これにより形成されるプレドット群は、図８に示すように、ロール紙２の搬送方向に長尺になる。なお、本実施形態においては、ノズル形成面からロール紙２の印刷面までの距離が、１．６ｍｍ以下に設定されているので、印刷面上で着弾ドットの位置ずれが生じ難いようになっているが、第１吐出駆動パルスＤＰ１を用いてノズル１７から反応液を吐出する際に、サテライト液滴Ｓｄを意図的に生じさせるようにしているので、ロール紙２上のより広範囲にプレドット群を形成することができる。

その後、プレドット群が形成された着弾予定領域に対して第１吐出駆動パルスＤＰ１を用いて各色のインクが順次吐出されてパターンドットＤｉが形成される（パターンドット形成工程）。上記のように第１吐出駆動パルスＤＰ１によって吐出されるインクの飛翔速度はサテライト液滴や尾曳が生じ難いので、ロール紙２の印刷面上に着弾して形成されるパターンドットＤｉは、プレドット群Ｄｍ，Ｄｓの全長の範囲内に形成される。これにより、予め形成されたプレドット群、つまり反応液と、その上に着弾したインクとが反応して（図８におけるハッチング部分）、ロール紙２に対するインクの定着が促進される。その結果、印刷された画像の滲みやムラを抑えることができ、また、異なる色の境界における混色を抑制することができ、高品位の画像を得ることができる。

このようにして、プレドット群が形成された着弾予定領域に対して各色のインクが着弾することにより、ロール紙２の幅方向、即ち、ロール紙搬送方向に直交する方向（ノズル列方向）にパターンドットが連なる。これらのパターンドット群によってロール紙２の幅方向に延びる罫線が印刷される。このような罫線をロール紙搬送方向に沿って連続させることにより、ロール紙２上に画像やテキスト等のパターンが印刷される。

本発明に係るプリンター１では、記録媒体であるロール紙２のインクの着弾予定領域に対してのみ反応液を吐出する構成であるため、従来のようにインクが着弾する領域よりも広い領域に反応液を吐出する構成と比較して、反応液の消費を低減することができる。また、反応液によるプレドット群Ｄｍ，Ｄｓのロール紙搬送方向の全長Ｌ２が、パターンドットＤｉのロール紙搬送方向の全長Ｌｉよりも長くなるように構成されているので、着弾予定領域に対してインクの着弾位置が多少ずれた場合においても、より広範囲に形成された反応液のプレドット群と反応させることができるため、着弾位置ずれによる非反応部分を抑制することが可能となる。即ち、反応液を吐出する際に、意図的にサテライト液滴や尾曳が生じ易くすることで、ロール紙２上のパターンドット間の隙間がプレドット群によって埋めることができる。これにより、インクの着弾位置ずれによる非反応部分をより効果的に抑制することが可能となる。

図９は、本発明の第２の実施形態におけるプリンターの構成を説明する平面図である。
この第２の実施形態におけるプリンターは、記録媒体である記録紙５５の幅方向（図において白抜きの矢印で示す方向。本発明における相対移動方向に相当。）に架設されたガイド軸５６に沿ってヘッドユニット５を往復走査させながら、各記録ヘッド１６から記録紙５５に対してインク或いは反応液を吐出する構成となっている点が、上記第１の実施形態と異なっている。この構成では、ヘッドユニット５のキャリッジ１５における各記録ヘッド１６の配置に関し、記録ヘッド１６のうち反応液を吐出する記録ヘッド１６Ｒが、ヘッドユニットの往路・復路に拘わらず、ヘッド走査方向の先方に位置するように、インクを吐出する記録ヘッド１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋのヘッド走査方向の両端部に記録ヘッド１６Ｒが配置されている。なお、配置順序は記録ヘッド１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋについては、例示したものに限定されるものではない。

なお、本発明は、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材吐出記録ヘッドイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等の他の液体吐出ヘッド、及び、これを備える液体吐出装置にも適用することができる。そして、ディスプレー製造装置では、色材吐出ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を吐出する。また、電極製造装置では、電極材吐出ヘッドから液状の電極材料を吐出する。チップ製造装置では、生体有機物吐出ヘッドから生体有機物の溶液を吐出する。

１…プリンター，２…ロール紙，３…搬送ユニット，５…ヘッドユニット，１２…ヒーター，１４…ガイドレール，１５…キャリッジ，１６…記録ヘッド，１７…ノズル，２０…圧電振動子，５０…ＣＰＵ，５２…駆動信号発生回路

Claims (8)

1. 圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させ、吐出対象に液体を着弾させる液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置であって、
   前記液体吐出ヘッドと前記吐出対象を相対的に移動させる移動手段を有し、
   前記吐出対象上に所定のパターンを形成するための第１の液体と、前記第１の液体と反応する第２の液体とを吐出可能に構成され、
   前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、
   前記圧力発生手段に対する前記駆動信号の印加を制御する制御手段と、を有し、
   前記駆動信号発生手段は、前記第１の液体を吐出するための第１吐出駆動パルスおよび前記第２の液体を吐出するための第２吐出駆動パルスを発生可能であり、
   前記制御手段は、前記吐出対象における第１の液体の着弾予定領域に対して前記第２吐出駆動パルスを用いて前記第２の液体を吐出することによりプレドット群を予め形成した後、前記プレドット群が形成された前記着弾予定領域に対して前記第１吐出駆動パルスを用いて前記第１の液体を吐出してパターンドットを形成し、
   前記プレドット群の前記相対移動方向の全長が、前記パターンドットの前記相対移動方向の全長よりも長いことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記プレドット群は、メイン液滴が着弾して形成されるメインドットと、前記メイン液滴の吐出時に発生したサテライト液滴が前記吐出対象におけるメインドットの形成位置からずれた位置に着弾して形成されたサテライトドットと、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記着弾予定領域に予め形成された前記プレドット群の前記相対移動方向の全長の範囲内に、第１の液体のパターンドットが形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記プレドット群は、第１の液体のパターンドット間の隙間を埋めることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
5. 加熱手段をさらに備え、
   前記加熱手段は、前記第２の液体が吐出される範囲外に設けられた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. 吐出対象に対して相対移動させつつ圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させ、前記吐出対象に液体を着弾させる液体吐出装置であって、
   前記吐出対象上に所定のパターンを形成するための第１の液体と、前記第１の液体と反応する第２の液体とを吐出可能に構成され、
   前記圧力発生手段を駆動する駆動パルスを発生する駆動信号発生手段と、
   前記圧力発生手段に対する前記駆動信号の印加を制御する制御手段と、を有し、
   前記駆動信号発生手段は、前記第１の液体を吐出するための第１吐出駆動パルスおよび前記第２の液体を吐出するための第２吐出駆動パルスを発生可能であり、
   前記第２吐出駆動パルスは、前記圧力室を膨張させるべく時間Ｐｗｃで電位を変化させる膨張要素と、前記膨張要素の終端電位を時間Ｐｗｈだけ維持する膨張維持要素と、膨張要素により膨張された前記圧力室を収縮すべく時間Ｐｗｄで電位を変化させる収縮要素と、を少なくとも有し、
   各要素の時間幅が以下の条件を満たし、
   Ｐｗｃ≦０．４３×Ｔｃ …（１）
   Ｐｗｈ≦０．４１×Ｔｃ …（２）
   Ｐｗｄ≦０．４０×Ｔｃ …（３）
   前記制御手段は、前記吐出対象における第１の液体の着弾予定領域に対して前記第２吐出駆動パルスを用いて前記第２の液体を吐出することによりプレドット群を予め形成した後、前記プレドット群が形成された前記着弾予定領域に対して前記第１吐出駆動パルスを用いて前記第１の液体を吐出してパターンドットを形成することを特徴とする液体吐出装置。
7. 前記第２吐出駆動パルスの各要素の時間幅について、以下の条件のうちの少なくとも何れか１つが満たされることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
   Ｐｗｃ≦０．４０×Ｔｃ …（４）
   Ｐｗｈ≦０．４０×Ｔｃ …（５）
   Ｐｗｄ≦０．３７×Ｔｃ …（６）
8. 液体吐出ヘッドと吐出対象を相対移動させつつ圧力発生手段により圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させ、前記吐出対象に液体を着弾させる液体吐出装置の制御方法であって、
   前記吐出対象における所定のパターンを形成するための第１の液体の着弾予定領域に対して、前記第１の液体と反応する第２の液体を吐出することによりプレドット群を予め形成するプレドット群形成工程と、
   前記プレドット群が形成された前記着弾予定領域に対して前記第１吐出駆動パルスを用いて前記第１の液体を吐出してパターンドットを形成するパターンドット形成工程と、を含み、
   前記プレドット群の前記相対移動方向の全長が、前記パターンドットの前記相対移動方向の全長よりも長いことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
   

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