JP2017065046A - プリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】使用頻度の高い一部のヘッドユニットの駆動素子の劣化が進むことによって、製品寿命が短くなることを抑えること。【解決手段】インクジェットヘッド４は、配列方向に沿って配列された複数のヘッドユニット１１を有する。複数のヘッドユニット１１は、搬送方向に並ぶ複数のユニット列１３を構成する。異なる２つのユニット列１３の間では、ヘッドユニット１１の前記配列方向の位置がずれており、且つ、２つのユニット列１３にそれぞれ属する２つのヘッドユニット１１の間で、ノズル２４の配置領域が、搬送方向に部分的に重なっている。インクジェットヘッド４の配列方向における中央部では、端部と比べて、２つのユニット列１３の間でのヘッドユニット１１の重なり量が大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、被記録媒体に対してインクを吐出して画像等を印刷するプリンタに関する。

特許文献１には、所定方向に搬送される被記録媒体に対してインクを吐出して、画像等を印刷するインクジェットプリンタが開示されている。また、特許文献１のプリンタは、被記録媒体の幅方向に沿って配列された複数のノズルを有する、いわゆる、ラインタイプのインクジェットヘッドを備えている。

より詳細には、特許文献１のインクジェットヘッドは、被記録媒体の幅方向（配列方向）に沿って２列に並べられた複数のヘッドユニット（ヘッドモジュール）を有する。２つのユニット列の間で、配列方向におけるヘッドユニットの位置がずれている。また、２つのユニット列にそれぞれ属する２つのヘッドユニットの間で、ノズルの配置領域が搬送方向に部分的に重なっている。尚、１つのユニット列を構成するヘッドユニットは、配列方向において等間隔で並べられている。つまり、２つのユニット列の間でのヘッドユニットの重なり量は、配列方向における位置に関係なく、どの位置においても等しくなっている。

各ヘッドユニットは、ノズルや圧力室が形成された複数の流路モジュールと、流路モジュールの圧力室に対応した圧電素子を有する複数のアクチュエータモジュールとからなる。アクチュエータモジュールの圧電素子は、圧電層と、この圧電層を挟むように配置された２種類の電極からなる。圧電素子は、前記２種類の電極間に所定の駆動電圧が印加されたときの、圧電層の変形（圧電歪み）を利用して、流路モジュールの圧力室内に圧力波を発生させ、ノズルからインクを吐出させる。

特開２０１０−２０１７３０号公報（図３）

ところで、特許文献１のようなラインプリンタで被記録媒体へ印刷を行う際に、被記録媒体の幅方向中央部には文字や画像等が印刷されることが多いが、幅方向の端まで印刷が行われることはそう多くはない。つまり、インクジェットヘッドを構成する複数のヘッドユニットの間のうち、被記録媒体の幅方向中央部に向けてインクを吐出するヘッドユニットは、被記録媒体の端部に向けてインクを吐出するヘッドユニットと比べて、使用頻度が高いと言える。

ここで、各ヘッドユニットにおいて、アクチュエータモジュールの圧電素子に対する駆動電圧の印加が繰り返されるにつれ、圧電層の特性劣化が進み、素子の性能が徐々に低下する。また、使用頻度の高い中央側のヘッドユニットは、使用頻度の低い端側のヘッドユニットと比べて、電圧が印加される頻度が高い分、圧電素子の劣化が速く進む。そのため、端側のヘッドユニットの圧電素子はまだ十分な性能があるのに、中央側のヘッドユニットの圧電素子は劣化して使えない、という状況が生じうる。このことは、製品全体の寿命が短くなるという点で好ましくない。

尚、特許文献１のように、２つのユニット列の間でヘッドユニットが部分的に重なっている場合、一方のヘッドユニットの圧電素子が劣化しても、上記の重なり範囲においては、他方のヘッドユニットの圧電素子に切り替えることが可能である。しかし、使用頻度の高い中央部において、ヘッドユニットの重なり量が少ないと、ほんの一部の圧電素子しか切り替えることができず、圧電素子の劣化を補うには不十分である。

本発明の目的は、使用頻度の高い一部のヘッドユニットの駆動素子の劣化が進むことによって、製品寿命が短くなることを抑えることである。

本発明のプリンタは、被記録媒体を、所定の搬送方向に沿って搬送する搬送部と、前記被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドを備え、
前記インクジェットヘッドは、それぞれが、前記被記録媒体の搬送面と平行で、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に配列された複数のノズルを有する、複数のヘッドユニットを備え、前記複数のヘッドユニットは前記配列方向に沿って配列され、且つ、前記搬送方向に並ぶ複数のユニット列を構成し、異なる２つの前記ユニット列の間では、前記ヘッドユニットの前記配列方向の位置がずれており、且つ、前記２つのユニット列にそれぞれ属する２つのヘッドユニットの間で、前記ノズルの配置領域が前記搬送方向に部分的に重なり、前記インクジェットヘッドの、前記配列方向における２つの端部の間に位置する中央部では、前記端部と比べて、前記２つのユニット列の間での前記ヘッドユニットの重なり量が大きいことを特徴とするものである。

本発明の別の観点のプリンタは、被記録媒体に、第１インクと第２インクとを吐出して印刷を行うプリンタであって、
前記被記録媒体を、所定の搬送方向に搬送する搬送部と、前記第１インクを吐出する第１インクジェットヘッドと、前記第２インクを吐出する第２インクジェットヘッドを含み、前記搬送方向に並べて配置された複数のインクジェットヘッドを備え、
各インクジェットヘッドは、それぞれが、前記被記録媒体の搬送面と平行で、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に配列された複数のノズルを有する、複数のヘッドユニットを備え、前記複数のヘッドユニットは前記配列方向に沿って配列され、且つ、前記搬送方向に並ぶ複数のユニット列を構成し、異なる２つの前記ユニット列の間では、前記ヘッドユニットの前記配列方向の位置がずれており、且つ、前記２つのユニット列にそれぞれ属する２つのヘッドユニットの間で、前記ノズルの配置領域が、前記搬送方向に部分的に重なるように配置され、前記第１インクジェットヘッドにおける前記ヘッドユニットの重なり量が、前記第２インクジェットヘッドにおける前記ヘッドユニットの重なり量よりも大きいことを特徴とするものである。

第１実施形態のプリンタ１の平面図である。 図１のII-II線断面図である。 インクジェットヘッド４の平面図である。 １つのヘッドユニット１１の平面図である。 図４のＡ部拡大図である。 図５のVI-VI線断面図である。 制御部７とインクジェットヘッド４を概略的に示すブロック図である。 変更形態のインクジェットヘッド４Ａの平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッド４Ｂの平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッド４と搬送ローラ５，６の平面図である。 第２実施形態のプリンタ６１の、４つのインクジェットヘッド６４ｃ，６４ｍ，６４ｙ，６４ｋの平面図である。

次に、本発明の第１実施形態について説明する。以下は、記録用紙に向けてノズルからインクを吐出して画像等を印刷する、インクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。

図１において、記録用紙１００の搬送方向下流側をプリンタ１の前方、搬送方向上流側をプリンタ１の後方と定義する。また、記録用紙１００が搬送される面（図１の紙面と平行な面）と平行で、且つ、前記搬送方向と直交する用紙幅方向を、プリンタ１の左右方向と定義する。尚、図の左側がプリンタ１の左方、図の右側がプリンタ１の右方である。さらに、記録用紙１００の搬送面と直交する方向（図１の紙面に直交する方向）を、プリンタ１の上下方向と定義する。図１の手前側が上方、図１の向こう側が下方である。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。

＜プリンタの概略構成＞
図１、図２に示すように、プリンタ１は、筐体２内に収容されたプラテン３、４つのインクジェットヘッド４、２つの搬送ローラ５，６、及び、制御部７等を備えている。

プラテン３の上面には、記録用紙１００が載置される。４つのインクジェットヘッド４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）は、プラテン３の上方において、搬送方向に並べて配置されている。２つの搬送ローラ５，６は、プラテン３に対して後側（搬送方向上流側）と前側（下流側）にそれぞれ配置されている。２つの搬送ローラ５，６は、図示しないモータによってそれぞれ駆動され、プラテン３上の記録用紙１００を前方へ搬送する。

制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリ、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備える。また、制御部７は、ＰＣ等の外部装置９とデータ通信可能に接続されており、外部装置９から送られた印刷データに基づいて、プリンタ１の各部を制御する。

より具体的には、制御部７は、搬送ローラ５，６を駆動するモータを制御して、２つの搬送ローラ５，６に記録用紙１００を搬送方向に搬送させつつ、４つのインクジェットヘッド４を制御して記録用紙１００に向けてインクを吐出させる。これにより、記録用紙１００に画像が印刷される。

＜インクジェットヘッドの構成＞
次に、インクジェットヘッド４の構成について詳細に説明する。図１、図２に示すように、筐体２には、４つのヘッド保持部８が取り付けられている。４つのヘッド保持部８は、プラテン３の上方で、且つ、２つの搬送ローラ５，６の間の位置において、前後に並べて配置されている。これら４つのヘッド保持部８には、４つのインクジェットヘッド４がそれぞれ保持される。

４つのインクジェットヘッド４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）は、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出するものである。各インクジェットヘッド４には、図示しないインクタンクから、対応する色のインクが供給される。

４つのインクジェットヘッド４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）は同一の構造を有する。図２、図３に示すように、各インクジェットヘッド４は、用紙幅方向に長い矩形板状のホルダ１０と、このホルダ１０に取り付けられた複数（９つ）のヘッドユニット１１を備えている。

各ヘッドユニット１１の下面は、複数のノズル２４の吐出口が形成されたインク吐出面１４となっている。各ヘッドユニット１１の複数のノズル２４は、インクジェットヘッド４の長手方向である、用紙幅方向（配列方向）に沿って配列されて、２列のノズル列を構成している。ヘッドユニット１１の詳細な構成については、後で説明する。

９つのヘッドユニット１１は、配列方向に沿って並んで配置されている。また、９つのヘッドユニット１１は、搬送方向において前側と後側に交互に分かれて配置されている。また、前側に配置された４つのヘッドユニット１１と後側に配置された５つのヘッドユニット１１との間で、左右（配列方向）の位置がずれている。別の言い方をすれば、９つのヘッドユニット１１が配列方向に沿って千鳥状に配置されることで、４つのヘッドユニット１１ａ〜１１ｄからなる前側のユニット列１３（１３ａ）と、５つのヘッドユニット１１ｅ〜１１ｉからなる後側のユニット列１３（１３ｂ）とが構成されている。尚、本実施形態では、複数のヘッドユニット１１が、搬送方向と直交する方向（用紙幅方向）に沿って配列されているが、搬送方向とは９０度以外の角度で交差する方向に沿って、いわば斜めに、複数のヘッドユニット１１が配列されていてもよい。

また、前側のユニット列１３ａと後側のユニット列１３ｂとの間で、これら２つのユニット列１３にそれぞれ属する２つのヘッドユニット１１の、配列方向におけるノズル配置領域Ａが、搬送方向に部分的に重なるように配置されている。より詳細には、前側のユニット列１３ａの配列方向中央部に位置する２つのヘッドユニット１１ｂ，１１ｃと、後側のユニット列１３ｂの配列方向中央部に位置する３つのヘッドユニット１１ｆ，１１ｇ，１１ｈとの間で、ノズル配置領域Ａが部分的に重なっている。

尚、本発明は、インクジェットヘッド４の走査方向の少なくとも一部範囲において、異なるユニット列１３に属する２つのヘッドユニット１１のノズル配置領域Ａが重なっていればよく、走査方向の全域で、２つのユニット列１３間でノズル配置領域Ａが重なっていることは必須ではない。例えば、本実施形態では、インクジェットヘッド４の配列方向両端部においては、２つのユニット列１３の間でヘッドユニット１１が重なっていない。

また、上記の重なり範囲において、前側のヘッドユニット１１と後側のヘッドユニット１１の間で、配列方向におけるノズル２４の位置が一致するように、各ヘッドユニット１１の位置が決められている。即ち、１つのユニット列１３の、配列方向に並ぶ２つのヘッドユニット１１の間のノズル間距離Ｌｐは、各ヘッドユニット１１におけるノズル配列ピッチＰ１の整数倍となっている。

また、配列方向における位置によって、２つのユニット列１３の間での、ヘッドユニット１１のノズル配置領域Ａの重なり量が異なっている。尚、以下の説明では、前後２つのヘッドユニット１１の間でのノズル配置領域Ａの重なり量を、「ヘッドユニット１１の重なり量」、あるいは、単に「重なり量」と呼ぶ。また、説明の便宜上、インクジェットヘッド４の右端部を第１部分Ｂ１，左端部を第２部分Ｂ２、第１部分Ｂ１の左側に隣接する部分を第３部分Ｂ３，第２部分Ｂ２の右側に隣接する部分を第４部分Ｂ４、第３部分Ｂ３と第４部分Ｂ４とに挟まれる中央部を第５部分Ｂ５とする。即ち、インクジェットヘッド４の上記５つの部分は、左側から、Ｂ２→Ｂ４→Ｂ５→Ｂ３→Ｂ１の順に並んでいる。

配列方向中央部の第５部分Ｂ５では、前側のヘッドユニット１１ｂ，１１ｃと、後側のヘッドユニット１１ｇとが重なっており、それぞれの重なり量はＬａである。第５部分Ｂ５の左側に位置する第４部分Ｂ４では、ヘッドユニット１１ｂとヘッドユニット１１ｆが重なっている。また、第５部分Ｂ５の右側に位置する第３部分Ｂ３では、ヘッドユニット１１ｃとヘッドユニット１１ｈとが重なっている。第４部分Ｂ４及び第３部分Ｂ３での、ヘッドユニット１１の重なり量は、共に、第５部分Ｂ５の重なり量Ｌａよりも小さいＬｂである。尚、先にも述べたが、インクジェットヘッド４の配列方向両端部である第２部分Ｂ２と第１部分Ｂ１では、前後２つのヘッドユニット１１の間でノズル配置領域Ａが重なっていない。

つまり、配列方向における端側に向かうほど、ヘッドユニット１１の重なり量が小さくなっている。即ち、Ｂ５の重なり量Ｌａ＞Ｂ３，Ｂ４の重なり量Ｌｂ＞Ｂ１，Ｂ２の重なり量である。このように、インクジェットヘッド４内での配列方向の位置によって、ヘッドユニット１１の重なり量が異なっている理由については、後ほど説明する。

図１、図２に示すように、リザーバ１２は、９つのヘッドユニット１１の上方に配置されている。尚、図３では、リザーバ１２の図示は省略されている。このリザーバ１２は、図示しないインクタンクとチューブ１６で接続されており、インクタンクから供給されたインクが一時的に貯留される。さらに、リザーバ１２の下部は９つのヘッドユニット１１と接続されており、リザーバ１２から、９つのヘッドユニット１１のそれぞれにインクが供給される。

＜ヘッドユニットの詳細＞
次に、ヘッドユニット１１の詳細について説明する。図４〜図６に示すように、ヘッドユニット１１は、流路基板２０、ノズルプレート２１、圧電アクチュエータ２２、カバー部材２３、及び、配線部材であるＣＯＦ５０（Chip On Film）を備えている。尚、図５では、圧電アクチュエータ２２の構成を理解しやすくするため、圧電アクチュエータ２２の上方に位置するカバー部材２３の図示は省略されている。

（流路基板）
流路基板２０は、シリコン単結晶の基板である。この流路基板２０には、搬送方向に長い矩形状の複数の圧力室２６が形成されている。図４に示すように、複数の圧力室２６は用紙幅方向（配列方向）に配列されて、搬送方向に並ぶ２列の圧力室列を構成している。また、流路基板２０には、複数の圧力室２６を覆う振動膜３０が形成されている。振動膜３０は、シリコンの流路基板２０の表面の一部を酸化、又は、窒化することによって形成された、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、あるいは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含む膜である。振動膜３０の、各圧力室２６の内側の端部と重なる部分には、連通孔３０ａが形成されている。

（ノズルプレート）
ノズルプレート２１は、流路基板２０の下面に接合されている。ノズルプレート２１には、流路基板２０の複数の圧力室２６とそれぞれ連通する、複数のノズル２４が形成されている。図４に示すように、各ノズル２４は、対応する圧力室２６の外側の端部と重なって配置されている。複数のノズル２４は、複数の圧力室２６に対応して用紙幅方向（配列方向）に配列され、搬送方向に並ぶ２列のノズル列を構成している。２列のノズル列の間では、配列方向におけるノズル２４の位置が、各ノズル列における配列ピッチＰ２の半分だけずれている。即ち、図３に示される、各ヘッドユニット１１のノズル配列ピッチＰ１は、図４に示される、各ノズル列の配列ピッチＰ２の半分である。ノズルプレート２１の材質は特に限定されるものではないが、流路基板２０と同様に、シリコン単結晶の基板とすることができる。あるいは、合成樹脂製のものを採用してもよい。

（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ２２は、複数の圧力室２６内のインクに、ノズル２４から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。図４〜図６に示すように、圧電アクチュエータ２２は、振動膜３０の上面において、複数の圧力室２６にそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子３９を備えている。

以下、圧電素子３９の構成について説明する。本実施形態では、振動膜３０の上面に、下部電極３１となる膜、圧電膜３２となる膜、上部電極３３となる膜を含む複数の薄膜を順次成膜していくことにより、複数の圧電素子３９が形成されている。

振動膜３０の上面には、複数の圧力室２６に跨るように配列方向に延びる、下部電極３１が形成されている。この下部電極３１は、複数の圧電素子３９に対する共通電極である。下部電極３１の材質は特に限定はされないが、例えば、白金（Ｐｔ）で形成されている。

この下部電極３１の上に、２つの圧力室列にそれぞれ対応して２つの圧電膜３２が配置されている。１つの圧電膜３２は、配列方向に長い矩形の平面形状を有し、対応する１つの圧力室列を構成する複数の圧力室２６に跨るように配置されている。圧電膜３２は、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料で構成されている。

圧電膜３２の上面には、複数の圧力室２６にそれぞれ対応した複数の上部電極３３が形成されている。上部電極３３は、例えば、白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）などで形成されている。尚、本実施形態では、上部電極３３が、圧力室２６毎に設けられた個別電極であり、下部電極３１が共通電極であるが、上部電極が共通電極、下部電極が個別電極であってもよい。

以上の構成において、１つの上部電極３３と、共通電極である下部電極３１の１つの圧力室２６に対向する部分、及び、圧電膜３２の１つの圧力室２６と対向する部分によって、１つの圧電素子３９が構成されている。また、各圧電素子３９において、圧電膜３２の上部電極３３と下部電極３１とに挟まれた部分を、以下、特に活性部３８と称する。

各圧電素子３９の上部電極３３には、配線３５が接続されている。配線３５は、アルミニウム（Ａｌ）、あるいは、金（Ａｕ）などで形成されている。配線３５は、対応する圧電素子３９の上部電極３３から、搬送方向上流側（後方）に延びている。流路基板２０の、後述するカバー部材２３から露出した後端部の上面には、複数の配線３５にそれぞれ接続された複数の駆動接点部４６と、下部電極３１と接続された２つのグランド接点部４７が配置されている。尚、本実施形態では、駆動接点部４６とグランド接点部４７は、２つの圧力室２６の列よりも外側に配置されているが、各配線３５が搬送方向における内側に引き出されて、接点部が２つの圧力室２６の列の間に配置されてもよい。

流路基板２０の後端部の上面には、配線部材であるＣＯＦ５０が接合されている。流路基板２０側の複数の駆動接点部４６は、ＣＯＦ５０に形成された複数の配線５５とそれぞれ電気的に接続されている。また、ＣＯＦ５０にはグランド配線（図示省略）も形成されており、流路基板２０側の２つのグランド接点部４７がＣＯＦ５０のグランド配線と電気的に接続されている。

ＣＯＦ５０にはドライバＩＣ５１が実装されている。また、ＣＯＦ５１は、プリンタ１の制御部７（図１参照）にも接続されており、各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、ＣＯＦ５１上の配線を介して制御部７と電気的に接続されている（図７参照）。各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、制御部７から送られてきた制御信号に基づいて、圧電素子３９を駆動するための駆動信号を生成して出力する。ドライバＩＣ５１から出力された駆動信号は、ＣＯＦ５０の配線５５を介して駆動接点部４６に入力され、さらに、配線３５を介して圧電素子３９の上部電極３３に供給される。尚、下部電極３１は、グランド接点部４７を介してＣＯＦ５０のグランド配線と接続されており、下部電極３１の電位は、常にグランド電位に維持されている。

圧電素子３９の上部電極３３に駆動信号が供給されると、その信号波形に応じて上部電極３３の電位がグランド電位に対して変化する。このとき、上部電極３３と下部電極３１の間に電位差が生じ、活性部３８に駆動電圧が印加される。また、活性部３８には、その厚み方向に平行な電界が作用し、活性部３８は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この活性部３８の変形に伴って振動膜３０が圧力室２６側に凸となるように撓むことで、圧力室２６内に圧力波が発生し、圧力室２６に連通するノズル２４からインクの液滴が吐出される。

（カバー部材）
流路基板２０の上面には、圧電アクチュエータ２２の複数の圧電素子３９を覆うカバー部材２３が配置される。図６に示すように、カバー部材２３の下半部には、前後２つのカバー部５４が形成されている。カバー部材２３は、前後２つのカバー部５４により、前後２つの圧電膜３２をそれぞれ覆った状態で、流路基板２０に形成された振動膜３０の上面に接合されている。

カバー部材２３の上半部には、配列方向（図６の紙面垂直方向）に延びるインク貯留部５２が形成されている。このインク貯留部５２は、インクジェットヘッド４のリザーバ１２（図２参照）と接続されている。また、カバー部材２３の２つのカバー部５４の間には、インク貯留部５２にそれぞれ連通する複数のインク供給流路５３が形成されている。各インク供給流路５３は、振動膜３０に形成された連通孔３０ａを介して、流路基板２０の複数の圧力室２６とそれぞれ連通している。これにより、インク貯留部５２から、複数のインク供給流路５３を介して、複数の圧力室２６にインクが供給される。

ところで、圧電素子３９への駆動電圧の印加が繰り返されると、次第に圧電特性の劣化が進み、圧電素子３９の性能が徐々に低下する。この点、図３に示すように、本実施形態では、上述したように、前側のユニット列１３ａのヘッドユニット１１と、後側のユニット列１３ｂのヘッドユニット１１との間で、搬送方向にノズル配置領域Ａが部分的に重なっている。ノズル配置領域Ａが重なる範囲においては、前後のヘッドユニット１１の何れのノズル２４を使用しても印刷を行うことができる。つまり、一方のユニット列１３のヘッドユニット１１において圧電素子３９が劣化した場合には、この劣化した圧電素子３９と対応する（即ち、同じ位置のノズル２４を駆動する）、他方のユニット列１３のヘッドユニット１１の圧電素子３９を使用することができる。

＜重なり範囲におけるヘッドユニットの切り替えの詳細＞
２つのヘッドユニット１１のノズル配置領域Ａが重なる範囲における、ヘッドユニット１１の切り替えについて詳述する。まず、図７に示すように、インクジェットヘッド４を構成する複数のヘッドユニット１１は、制御部７とそれぞれ接続されている。印刷時には、制御部７は、使用するヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１に対して制御信号を送る。各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、制御部７から送られる制御信号に基づいて駆動信号を生成し、各圧電素子３９へ出力する。

制御部７のメモリ５６には、インクジェットヘッド４のインク吐出頻度（使用頻度）に関連する情報が記憶されている。インクジェットヘッド４のインク吐出頻度に関する情報としては、例えば、記録用紙１００の印刷枚数の情報であってもよい。あるいは、インクジェットヘッド４のノズル２４の吐出回数（圧電素子３９の駆動回数）をカウントし、この吐出回数を、上記のインク吐出頻度に関連する情報として用いることもできる。また、プリンタ１の使用を開始してからの現在までの経過時間を計測し、この経過時間を、上記のインク吐出頻度に関連する情報として用いることもできる。

上述した、印刷枚数などのインク吐出頻度に関連する情報は、インク吐出頻度が高いほど値が大きくなるパラメータである。そこで、制御部７は、メモリ５６に記憶されているパラメータの値を、所定の閾値と比較することによって、ヘッドユニット１１の切り替えを行う。

具体的には、メモリ５６には、２つのヘッドユニット１１の切り替えに用いる２つの閾値（第１閾値Ｖ１、第２閾値Ｖ２）が記憶されている。尚、２つの閾値の大小関係は、第１閾値Ｖ１＜第２閾値Ｖ２である。インク吐出頻度に関するパラメータとして、使用開始からの印刷枚数を用いる場合、例えば、第１閾値Ｖ１＝２万枚、第２閾値Ｖ２＝４万枚とする。

インク吐出頻度に関連するパラメータの値が第１閾値Ｖ１未満、即ち、インクジェットヘッド４の使用回数が少ない段階では、制御部７は、一方のユニット列１３のヘッドユニット１１のみを使用する。

次に、前記パラメータの値が、第１閾値Ｖ１以上で、且つ、第２閾値Ｖ２未満、即ち、インクジェットヘッド４の使用回数が多くなってきたときには、制御部７は、前記２つのユニット列１３のヘッドユニット１１の両方を使用する。即ち、２つのヘッドユニット１１が重なる範囲において、一方のヘッドユニット１１のノズル２４の一部と、他方のヘッドユニット１１のノズル２４の一部とを使用する。尚、一方のヘッドユニット１１の使用ノズルと、他方のヘッドユニット１１の使用ノズルは、搬送方向に重ならない位置関係にある。

さらに、前記パラメータの値が第２閾値以上、即ち、インクジェットヘッド４の使用回数がかなり多くなった段階では、制御部７は、他方のユニット列１３のヘッドユニット１１のみを使用する。

＜ヘッドユニットの使用頻度とヘッドユニットの重なり量の関係＞
ところで、各ヘッドユニット１１における圧電素子３９の劣化は、電圧が印加される頻度が高いほど速く進行する。ここで、一般的なプリンタによる印刷では、記録用紙１００の幅方向中央部には文字や画像等が印刷されることが多いが、端まで印刷が行われることはあまりない。つまり、１つのインクジェットヘッド４において、記録用紙１００の幅方向中央部に向けてインクを吐出するヘッドユニット１１と、端部に向けてインクを吐出するヘッドユニット１１との間では、使用頻度に差が生じる。そのため、中央部のヘッドユニット１１では、端部のヘッドユニット１１よりも圧電素子３９の駆動回数が多くなり、圧電素子３９の劣化が進みやすくなる。そのため、端側のヘッドユニット１１の圧電素子はまだ十分な性能があるのに、中央側のヘッドユニット１１の圧電素子は劣化して使えない、という状況が生じうる。

この点、本実施形態では、図３に示すように、インクジェットヘッド４の、配列方向における中央部では、配列方向の両端部と比べて、２つのユニット列１３の間でのヘッドユニット１１の重なり量が大きくなっている。インクジェットヘッド４の中央部でのヘッドユニット１１の重なり量が大きいため、一方のユニット列１３のヘッドユニット１１の圧電素子３９が劣化した場合に、他方のユニット列１３のヘッドユニット１１に切り替えることができる範囲が広くなる。つまり、中央部に配置されているヘッドユニット１１の圧電素子３９が劣化しても、その多くを他のヘッドユニット１１に切り替えて、その後も使用することが可能となるため、製品の寿命が延びる。

逆に、インクジェットヘッド４の端部は中央部と比べて使用頻度が低い。使用頻度が低い部分においても、ヘッドユニット１１の重なり量が大きくなっていると、１つのインクジェットヘッド４を構成するのに必要なヘッドユニット１１の数が増えてしまう。そこで、インクジェットヘッド４の端部においては、中央部と比べて、ヘッドユニット１１の重なり量が小さくなっている。また、本実施形態では、インクジェットヘッド４の端部（第１部分Ｂ１、及び、第２部分Ｂ２）では、２つのユニット列１３の間でヘッドユニット１１が重なっていない。そのため、ヘッドユニット１１の必要数を最小限に抑えることができる。

先の記載と一部重複するが、インクジェットヘッド４の各部分の使用頻度は、一般に、用紙幅方向の中央部で最も高く、端側に向かうにつれて徐々に使用頻度が低下し、端部において最も低くなる。これに応じて、本実施形態では、ヘッドユニット１１の重なり量は、インクジェットヘッド４の、配列方向における端側に向かうほど小さくなっている。具体的には、配列方向における中央に位置する第５部分Ｂ５において、ヘッドユニット１１の重なり量（Ｌａ）が最も大きく、その両側の第３部分Ｂ３，第４部分Ｂ４の重なり量（Ｌｂ）がこれに続いている。一方、端側の第１部分Ｂ１，第２部分Ｂ２では、ヘッドユニット１１が重なっていない。

以上説明した第１実施形態において、記録用紙１００が、本発明の「被記録媒体」に相当する。搬送ローラ５，６が、本発明の「搬送部」に相当する。圧電素子３９が、本発明の「駆動素子」に相当する。不揮発性のメモリ５６が、本発明の「記憶部」に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］使用頻度の高いインクジェットヘッド４の中央部では、２つのユニット列１３の間でのヘッドユニット１１の重なり量はできるだけ多い方がよい。そのためには、図８のインクジェットヘッド４Ａのように、配列方向中央部において、１つのユニット列１３のうちの配列方向に並ぶ２つのヘッドユニット１１は、両者の配列方向におけるノズル間距離Ｌｐが極力小さくなるように、近接して配置されることが好ましい。

尚、図４からも分かるように、各ヘッドユニット１１は、配列方向においてノズル列の両側にノズル２４が形成されていない部分がある。そのため、１つのユニット列１３の２つのヘッドユニット１１の間でのノズル間距離Ｌｐは、各ヘッドユニット１１のノズル配列ピッチＰ１よりも必然的に大きくなる。また、前記第１実施形態の中でも述べたが、前後２つのヘッドユニット１１の間で、重なり範囲におけるノズル２４の位置を一致させるためには、「配列方向に隣接する２つのヘッドユニット１１のノズル間距離Ｌｐが、各ヘッドユニット１１のノズル配列ピッチＰ１の整数倍」という条件を満たしている必要がある。

つまり、配列方向に並ぶ２つのヘッドユニット１１（１１ｂ，１１ｃ）は、両者間のノズル間距離Ｌｐが、各ヘッドユニット１１のノズル配列ピッチＰ１の整数倍となる条件を満たした上で、最も近接するように配置されていることが好ましい。この配置では、後側のヘッドユニット１１ｇのノズル配置領域Ａのほぼ全域を、前側の２つのヘッドユニット１１ｂ，１１ｃのノズル配置領域Ａと重ねることができる。

２］前記実施形態の図３では、インクジェットヘッド４の中央部を挟んで右側と左側で、２つのユニット列１３の間でのヘッドユニット１１の重なり量が等しくなっている。これに対して、図９のインクジェットヘッド４Ｂのように、左右両側でヘッドユニット１１の重なり量が異なっていてもよい。

この構成は、中央側と端側だけでなく、左側と右側の間でも、ヘッドユニット１１の使用頻度が異なる場合に有効である。即ち、図９のインクジェットヘッド４Ｂにおいて、配列方向の両端側のうちの使用頻度が高いと想定される側では、ヘッドユニット１１の重なり量を大きくし、使用頻度が低いと想定される側では、重なり量を小さくする。

特に、記録用紙１００に横書きで文字を印刷する場合には、文字を左寄せにするのが一般的である。即ち、プリンタの前側（搬送方向下流側）にいるユーザーから見て、手前に搬送されてくる記録用紙１００の左側部分は、右側部分よりも印刷が行われることが多い。従って、左右両側の２つのヘッドユニット１１を比べると、左側のヘッドユニット１１の使用頻度が、右側よりも高くなる。そこで、搬送方向下流側から見て、インクジェットヘッド４Ｂの左端部においては、右端部よりも、２つのユニット列１３の間でのヘッドユニット１１の重なり量を大きくする。

具体的には、図９では、ヘッドユニット１１の重なり量は、大きい順に、中央部の第５部分Ｂ５（重なり量Ｌ５）、第５部分Ｂ５の左側に隣接する第４部分Ｂ４（重なり量Ｌ４）、第５部分Ｂ５の右側に隣接する第３部分Ｂ３（重なり量Ｌ３）、左端部の第２部分（重なり量Ｌ２）、右端部の第１部分Ｂ１（ヘッドユニット１１が重ならない）となっている。

３］用紙幅の異なる２種類の記録用紙を搬送可能なプリンタの場合には、上記２種類の記録用紙の両方の搬送範囲に入っているか、片方の搬送範囲にのみ入っているかによって、ヘッドユニット１１の使用頻度が異なってくる。

図１０では、搬送ローラ５，６は、第１記録用紙１００ａと、第１記録用紙１００ａよりも用紙幅方向（配列方向）における幅が大きい第２記録用紙１００ｂを、搬送方向に搬送可能である。第１記録用紙１００ａと第２記録用紙１００ｂは、別々の給紙トレイ（図示省略）に収容されており、第１記録用紙１００ａと第２記録用紙１００ｂの何れか一方が、ピックアップローラ（図示省略）によって給紙トレイから選択的に取り出されて搬送ローラ５，６へ送られる。搬送ローラ５，６は、給紙トレイから送られてきた第１記録用紙１００ａ又は第２記録用紙１００ｂを、インクジェットヘッド４の下側において搬送方向に搬送する。尚、図１０では、搬送ローラ５，６の間に１つのインクジェットヘッド４のみが配置された図となっているが、前記第１実施形態の図１と同様、４つのインクジェットヘッド４が搬送方向に並べて配置されていてもよい。

用紙幅方向において、第１記録用紙１００ａが搬送される搬送範囲の両端（第１記録用紙１００ａの両縁の位置）は、第２記録用紙１００ｂの搬送範囲よりも内側にある。この場合、第１記録用紙１００ａの搬送範囲内に位置する、配列方向中央側のヘッドユニット１１は、２種類の記録用紙１００ａ，１００ｂの何れの印刷においても使用される。

逆に言えば、第１記録用紙１００ａの搬送範囲外に位置するヘッドユニット１１は、第２記録用紙１００ｂの印刷時にしか使用されないため、ヘッドユニット１１の重なり量を小さくしても問題ない。逆に、このような範囲においてヘッドユニット１１の重なり量を大きくすると、１つのインクジェットヘッド４を構成するヘッドユニット１１の数が無駄に増えてしまう。

そこで、図１０では、ヘッドユニット１１の重なり量が小さい、インクジェットヘッド４の配列方向の端部は、第１記録用紙１００ａの縁が通過する位置と、第２記録用紙１００ｂの縁が通過する位置との間の部分（第２記録用紙１００ｂのみが通過する部分）にある。より具体的には、前記第１実施形態と同様に、インクジェットヘッド４を第１部分Ｂ１〜第５部分Ｂ５の５つに分けたときに、インクジェットヘッド４の右端部の第１部分Ｂ１は、第１記録用紙１００ａの右縁ＥＲａと第２記録用紙１００ｂの右縁ＥＲａとの間の部分を含む。また、インクジェットヘッド４の左端部の第２部分Ｂ２は、第１記録用紙１００ａの左縁ＥＬａと第２記録用紙１００ｂの左縁ＥＬｂとの間の部分を含む。尚、図１０の形態において、第１記録用紙１００ａが、本発明の「第１被記録媒体」に相当する。第２記録用紙１００ｂが、本発明の「第２被記録媒体」に相当する。

４］プリンタが、各ヘッドユニット１１の複数のノズル２４のそれぞれについて、不吐出検知のための構成を有する場合には、不吐出と検知されたノズル２４を、制御部７（図１参照）のメモリ等に記憶させておくことが好ましい。その上で、上記不吐出ノズルが、２つのヘッドユニット１１のノズル配置領域Ａが重なる範囲に存在する場合は、上記重なり範囲のうちの、不吐出ノズルを除いた範囲で、２つのヘッドユニット１１の使用ノズルを切り替えるとよい。即ち、用紙幅方向において、不吐出ノズルと同じ位置にある正常なノズルは、吐出頻度にかかわらず使い続けることになる。

５］前記第１実施形態では、１つのインクジェットヘッド４の複数のヘッドユニット１１が、２つのユニット列を構成しているが、３つ以上のユニット列を構成してもよい。

６］ノズルからインクを吐出させる駆動素子は、圧電素子には限られない。例えば、駆動素子が、インクを加熱して膜沸騰を生じさせる発熱体を有するものであってもよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のプリンタ６１の概略構成は、前記第１実施形態のプリンタ１と同様である。即ち、図１１に示すように、第２実施形態のインクジェットプリンタ６１は、記録用紙１００の搬送方向に並んで配置された４つのインクジェットヘッド６４を有する。４つのインクジェットヘッド６４（６４ｃ，６４ｍ，６４ｙ，６４ｋ）は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクをそれぞれ吐出するものである。各インクジェットヘッド６４は、用紙幅方向（配列方向）に沿って配置された複数のヘッドユニット７１を備えている。

前記第１実施形態と同様、複数のヘッドユニット７１は、用紙幅方向（配列方向）に沿って配列され、且つ、２つのユニット列７３を構成している。また、２つのユニット列７３の間で、配列方向におけるヘッドユニット７１の位置がずれている。尚、各ヘッドユニット７１の構造は、前記第１実施形態のヘッドユニット１１と同様であり、その説明は省略する。

第２実施形態のプリンタ６１では、一部のインクジェットヘッド６４（６４ｋ）と、残りのインクジェットヘッド６４（６４ｃ，６４ｍ，６４ｙ）との間で、ヘッドユニット７１のノズル配置領域Ａの重なり量が異なっている。この構成は、異なる種類のインクを吐出するインクジェットヘッドの間で、使用頻度が異なる場合に有効である。

特に、複数色のインクを使用するカラーインクジェットプリンタでは、テキスト印刷に使用するブラックの使用頻度が、画像等の印刷に使用するカラーインクと比べてかなり高くなる。そこで、図１１では、ブラックインクを吐出するインクジェットヘッド６４ｋの、ヘッドユニット７１の重なり量が、３色のカラーインクをそれぞれ吐出する３つのインクジェットヘッド６４ｃ，６４ｍ，６４ｙの重なり量と比べて、大きくなっている。尚、ヘッドユニット７１の重なり量を大きくするために、インクジェットヘッド６４ｋを構成するヘッドユニット７１の数は、３つのインクジェットヘッド６４ｃ，６４ｍ，６４ｙと比べて多くなっている。

この構成により、使用頻度の高いブラックのインクジェットヘッド６４ｋにおいては、２つのユニット列７３の間でのヘッドユニット７１の重なり量が大きいため、一方のユニット列７３のヘッドユニット７１の圧電素子が劣化した場合に、他方のユニット列７３のヘッドユニット７１に切り替えることができる範囲が広い。つまり、一方のユニット列７３のヘッドユニット７１の圧電素子が劣化しても、他方のユニット列７３のヘッドユニット７１に切り替えて、その後も使用することができるため、製品の寿命が延びる。

この第２実施形態において、ブラックインクが、本発明の「第１インク」に相当し、３色のカラーインクが、本発明の「第２インク」に相当する。ブラックインクを吐出するインクジェットヘッド６４ｋが、本発明の「第１インクジェットヘッド」に相当し、３色のカラーインクを吐出する３つのインクジェットヘッド６４ｃ，６４ｍ，６４ｙが、本発明の「第２インクジェットヘッド」に相当する。

尚、ヘッドユニット７１の重なり量が大きいインクジェットヘッド６４は、ブラックインクのインクジェットヘッド６４ｋには限られない。例えば、白インクなどの特殊インクを使用して印刷を行うプリンタでは、上記特殊インクが最も使用頻度が高くなることもあり得る。この場合には、特殊インクを吐出するインクジェットヘッド６４に、ヘッドユニット７１の重なり量が大きい構成が採用される。

１ プリンタ
４，４Ａ，４Ｂ インクジェットヘッド
５，６ 搬送ローラ
７ 制御部
１１ ヘッドユニット
１３ ユニット列
２４ ノズル
３１ 下部電極
３２ 圧電膜
３３ 上部電極
３９ 圧電素子
５６ メモリ
６１ プリンタ
６４ｋ インクジェットヘッド
６４ｃ，６４ｍ，６４ｙ インクジェットヘッド
７１ ヘッドユニット
７３ ユニット列
１００ 記録用紙
１００ａ 第１記録用紙
１００ｂ 第２記録用紙
Ａ ノズル配置領域
Ｂ１ 第１部分
Ｂ２ 第２部分
Ｂ３ 第３部分
Ｂ４ 第４部分
Ｂ５ 第５部分

Claims (14)

1. 被記録媒体を、所定の搬送方向に沿って搬送する搬送部と、
   前記被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドを備え、
   前記インクジェットヘッドは、
   それぞれが、前記被記録媒体の搬送面と平行で、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に配列された複数のノズルを有する、複数のヘッドユニットを備え、
   前記複数のヘッドユニットは前記配列方向に沿って配列され、且つ、前記搬送方向に並ぶ複数のユニット列を構成し、
   異なる２つの前記ユニット列の間では、前記ヘッドユニットの前記配列方向の位置がずれており、且つ、前記２つのユニット列にそれぞれ属する２つのヘッドユニットの間で、前記ノズルの配置領域が前記搬送方向に部分的に重なり、
   前記インクジェットヘッドの、前記配列方向における２つの端部の間に位置する中央部では、前記端部と比べて、前記２つのユニット列の間での前記ヘッドユニットの重なり量が大きいことを特徴とするプリンタ。
2. 前記インクジェットヘッドのインク吐出頻度に関連する情報を記憶する記憶部と、前記複数のヘッドユニットをそれぞれ制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて、前記２つのユニット列の間で前記ヘッドユニットが重なる範囲において、使用する前記ヘッドユニットを途中で切り替えることを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
3. 前記インク吐出頻度に関連する情報は、前記被記録媒体の印刷枚数の情報であることを特徴とする請求項２に記載のプリンタ。
4. 前記記憶部には、前記インク吐出頻度に関する情報として、前記ヘッドユニットのインク吐出頻度が高くなるほど、値が大きくなるパラメータが記憶され、
   前記制御部は、
   前記２つのユニット列の間で前記ヘッドユニットが重なる範囲において、
   前記パラメータの値が、所定の第１閾値未満である場合は、一方の前記ユニット列のヘッドユニットのみを使用し、
   前記パラメータの値が、前記第１閾値以上で、且つ、前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満である場合には、前記２つのユニット列のヘッドユニットの両方を使用し、
   前記パラメータの値が、前記第２閾値以上である場合には、他方の前記ユニット列のヘッドユニットのみを使用することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプリンタ。
5. 前記ヘッドユニットの重なり量は、前記配列方向における端側に向かうほど小さくなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプリンタ。
6. 前記インクジェットヘッドの、前記配列方向における一方側の端部での前記ヘッドユニットの重なり量が、他方側の端部での前記重なり量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプリンタ。
7. 前記搬送方向の下流側から見て、前記インクジェットヘッドの左端部における前記ヘッドユニットの重なり量が、右端部における前記ヘッドユニットの重なり量よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載のプリンタ。
8. 前記インクジェットヘッドは、前記右端部の第１部分と、前記左端部の第２部分と、前記第１部分の左側に隣接する第３部分と、前記第２部分の右側に隣接する第４部分と、前記第３部分と前記第４部分とに挟まれる前記中央部の第５部分とを有し、
   前記第５部分、前記第４部分、前記第３部分、前記第２部分、前記第１部分の順番に、前記ヘッドユニットの重なり量が大きいことを特徴とする請求項７に記載のプリンタ。
9. 前記搬送部は、前記被記録媒体として、第１被記録媒体と、前記第１被記録媒体よりも前記配列方向における幅が大きい第２被記録媒体とを搬送するものであり、
   前記インクジェットヘッドの前記端部は、前記第１被記録媒体の前記配列方向の縁が通過する位置と、前記第２被記録媒体の前記配列方向の縁が通過する位置との間の部分を含むことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のプリンタ。
10. 前記インクジェットヘッドの前記端部では、前記２つのユニット列の間で前記ヘッドユニットが重ならないことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のプリンタ。
11. 前記インクジェットヘッドの前記中央部において、一方の前記ユニット列の、前記配列方向に並ぶ２つの前記ヘッドユニットは、
    前記２つのヘッドユニットの間での前記配列方向のノズル間距離が、各ヘッドユニットにおける前記ノズル配列ピッチの整数倍となる条件下で、最も近接するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のプリンタ。
12. 前記駆動素子は、圧電膜と、この圧電膜を挟むように配置された２種類の電極とを含む、圧電素子であることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のプリンタ。
13. 被記録媒体に、第１インクと第２インクとを吐出して印刷を行うプリンタであって、
    前記被記録媒体を、所定の搬送方向に搬送する搬送部と、
    前記第１インクを吐出する第１インクジェットヘッドと、前記第２インクを吐出する第２インクジェットヘッドを含み、前記搬送方向に並べて配置された複数のインクジェットヘッドを備え、
    各インクジェットヘッドは、
    それぞれが、前記被記録媒体の搬送面と平行で、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に配列された複数のノズルを有する、複数のヘッドユニットを備え、
    前記複数のヘッドユニットは前記配列方向に沿って配列され、且つ、前記搬送方向に並ぶ複数のユニット列を構成し、
    異なる２つの前記ユニット列の間では、前記ヘッドユニットの前記配列方向の位置がずれており、且つ、前記２つのユニット列にそれぞれ属する２つのヘッドユニットの間で、前記ノズルの配置領域が、前記搬送方向に部分的に重なるように配置され、
    前記第１インクジェットヘッドにおける前記ヘッドユニットの重なり量が、前記第２インクジェットヘッドにおける前記ヘッドユニットの重なり量よりも大きいことを特徴とするプリンタ。
14. 前記第１インクは、ブラックインクであることを特徴とする請求項１３に記載のプリンタ。

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