JP2017154338A - Liquid jetting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、着弾対象に対して相対移動しながら液体を噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head that ejects liquid while moving relative to a landing target.
液体噴射ヘッドが搭載された液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(面発光ディスプレイ)等の電極を形成する電極形成装置、バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。 As a liquid ejecting apparatus equipped with a liquid ejecting head, for example, there is an image recording apparatus such as an ink jet printer or an ink jet plotter, but recently, a very small amount of liquid can be accurately landed on a predetermined position. It is also applied to various manufacturing equipments. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), and a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejecting head for the display manufacturing apparatus ejects solutions of R (Red), G (Green), and B (Blue) color materials. The electrode material ejecting head for the electrode forming apparatus ejects a liquid electrode material, and the bioorganic matter ejecting head for the chip manufacturing apparatus ejects a bioorganic solution.
上記のような液体噴射装置には、液体噴射ヘッドを記録紙等の媒体の幅方向(すなわち、主走査方向)に移動させて記録動作(印刷動作ともいう)を行うものがある。液体噴射ヘッドは、例えば、駆動電圧を圧電素子(アクチュエーターの一種)に印加して当該圧電素子を駆動することによりノズルから液体を噴射する。このような液体噴射ヘッドにより液体が噴射されると、メイン滴(主滴)の他に、それよりも小さなサテライト滴(小滴)が発生する。液体噴射ヘッドが移動しながら噴射したメイン滴とサテライト滴とは、飛翔中に空気から受ける抗力の違いから、記録媒体への着弾位置がずれる。このような着弾位置のずれを無くすため、特許文献1では、液体噴射ヘッドの走査方向においてノズルの形状を非対称にすることで、メイン滴とサテライト滴との飛翔方向を異ならせている。
Some liquid ejecting apparatuses as described above perform a recording operation (also referred to as a printing operation) by moving a liquid ejecting head in the width direction of a medium such as recording paper (that is, the main scanning direction). For example, the liquid ejecting head ejects liquid from a nozzle by applying a driving voltage to a piezoelectric element (a kind of actuator) and driving the piezoelectric element. When liquid is ejected by such a liquid ejecting head, satellite droplets (small droplets) smaller than the main droplet (main droplet) are generated. The main droplet and the satellite droplet ejected while the liquid ejecting head is moved are displaced in the landing position on the recording medium due to the difference in the drag received from the air during the flight. In order to eliminate such displacement of the landing position, in
ところで、液体噴射ヘッドが加速又は減速している途中の状態(すなわち、液体噴射ヘッドの速度が一定の速度に達していない状態)でもノズルから液滴を噴射する構成においては、液体噴射ヘッドが加速している加速区間又は減速している減速区間と、液体噴射ヘッドが一定の速度で移動している等速区間とで、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が変わっていた。この点について、図15〜図17を参照して、より具体的に説明する。図15は、従来の液体噴射ヘッド91の等速区間における液体の噴射を表した模式図である。図16は、従来の液体噴射ヘッド91の加速区間又は減速区間(すなわち、等速区間よりも低速に移動している区間)における液体の噴射を表した模式図である。図17は、液体(メイン滴及びサテライト滴)の着弾位置を説明する模式図である。なお、図15及び図16に示す「●」印はメイン滴Mdの軌跡を表し、「×」印はサテライト滴Sdの軌跡を表している。また、図15及び図16においては、矢印に示すように、液体噴射ヘッド91が右側に移動しながら液滴を噴射している様子を表している。
By the way, in a configuration in which droplets are ejected from the nozzle even when the liquid ejecting head is being accelerated or decelerated (that is, when the speed of the liquid ejecting head has not reached a certain speed), the liquid ejecting head is accelerated. The amount of deviation of the landing positions of the main droplet and the satellite droplet is different between the accelerating section that is decelerating or the decelerating section that is decelerating, and the constant velocity section in which the liquid ejecting head is moving at a constant speed. This point will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 15 is a schematic diagram illustrating liquid ejection in a constant velocity section of the conventional liquid ejecting
例えば、液体噴射ヘッド91が記録媒体93の幅方向における途中の領域に対応する範囲を移動している場合には、当該液体噴射ヘッド91の速度が一定となる。図15に示すように、この等速区間における液体噴射ヘッド91のノズル92から噴射されたメイン滴Md及びサテライト滴Sdは、慣性により斜めに飛翔する。そして、飛翔中に空気から受ける抗力の違いから、メイン滴Md及びサテライト滴Sdの記録媒体93への着弾位置が距離D1だけずれる。一方、例えば、液体噴射ヘッド91が記録媒体93の幅方向における両端部に対応する範囲を加速又は減速している場合には、当該液体噴射ヘッド91の速度が等速区間における液体噴射ヘッド91の速度よりも遅くなる。このため、図16に示すように、加速区間又は減速区間における液体噴射ヘッド91のノズル92から噴射されたメイン滴Md及びサテライト滴Sdは、飛翔中に空気から受ける抗力が等速区間における液体噴射ヘッド91から噴射されたメイン滴Md及びサテライト滴Sdよりも小さくなる。その結果、加速区間又は減速区間における液体噴射ヘッド91のノズル92から噴射されたメイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量D2(具体的には、メイン滴Mdが着弾した領域の中心とサテライト滴Sdが着弾した領域の中心との距離)は、等速区間における液体噴射ヘッド91のノズル92から噴射されたメイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量D1よりも相対的に小さくなる。
For example, when the liquid ejecting
これにより、例えばベタパターン等を印刷した際に、筋や濃度ムラが発生する虞があった。具体的には、図17に示す着弾位置の模式図のように、記録媒体93における液体噴射ヘッド91の等速区間に対応する領域(図17における領域A)においては、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量D1が比較的大きくなるため、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの重なり量が小さくなる。すなわち、この領域においては、液体が着弾した領域(着色領域)の占める割合(換言すると、密度)が高くなる。一方、記録媒体93における液体噴射ヘッド91の加速区間又は減速区間に対応する領域(図17における領域B)においては、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量D2が比較的小さくなるため、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの重なり量が大きくなる。すなわち、この領域においては、液体が着弾した領域の占める割合(密度)が低くなる。この密度の差が濃淡(いわゆる、濃度ムラ)となってあらわれ、印刷画質の低下を招いていた。なお、特許文献1に開示された構成を採用したとしても、液体噴射ヘッドの速度に応じてノズルの形状を変えることができないため、同様の問題が発生する。また、特許文献1に開示された構成では、メイン滴(及びサテライト滴)の噴射速度(すなわち、初速度)が変わったり、ノズルと記録媒体との距離が変わったりした場合に対応できず、メイン滴とサテライト滴とのずれ量を抑えることができない。
Thereby, for example, when a solid pattern or the like is printed, streaks and density unevenness may occur. Specifically, as shown in the schematic diagram of the landing position shown in FIG. 17, in the region corresponding to the constant velocity section of the liquid ejecting
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、印刷画質の低下を抑制できる液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid ejecting apparatus capable of suppressing a decrease in print image quality.
本発明における実装装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズルが開口されたノズル面を備え、前記ノズルから媒体に向けて液滴を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、
前記ノズル面の前記媒体に対する角度を調整する角度調整機構と、を備え、
前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて前記ノズル面の前記媒体に対する角度を調整しながら、前記ノズルから液滴を噴射することを特徴とする。
A mounting apparatus according to the present invention has been proposed to achieve the above object, and includes a liquid jet head that includes a nozzle surface in which a nozzle is opened and ejects liquid droplets from the nozzle toward a medium.
A head moving mechanism for moving the liquid ejecting head;
An angle adjustment mechanism for adjusting an angle of the nozzle surface with respect to the medium,
A droplet is ejected from the nozzle while adjusting an angle of the nozzle surface with respect to the medium according to a moving speed of the liquid ejecting head.
本発明によれば、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を制御できる。これにより、液体噴射ヘッドの移動速度が変化する場合でも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができる。その結果、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を抑制でき、画質の低下を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to control the amount of deviation of the landing position between the main droplet and the satellite droplet. Thereby, even when the moving speed of the liquid ejecting head changes, it is possible to keep the amount of deviation of the landing positions of the main droplet and the satellite droplet within a certain range. As a result, the generation of streaks and density unevenness in the printed image can be suppressed, and the deterioration of image quality can be suppressed.
また、上記構成において、前記液体噴射ヘッドの移動速度と前記ノズル面の前記媒体に対する角度との相関が示された角度調整テーブルを記憶する記憶手段を備え、
前記角度調整機構は、予め前記記憶手段に記憶された前記角度調整テーブルの情報に基づいて、前記ノズル面の角度を調整する構成を採用することが望ましい。
Further, in the above-described configuration, the storage device stores an angle adjustment table in which a correlation between a moving speed of the liquid jet head and an angle of the nozzle surface with respect to the medium is shown
It is desirable that the angle adjustment mechanism adopts a configuration that adjusts the angle of the nozzle surface based on information of the angle adjustment table stored in advance in the storage unit.
この構成によれば、予め角度調整テーブルを記憶しているため、印刷動作毎にノズル面の角度を計算する場合と比べて、処理速度が速くなる。また、テストパターンの印刷等により、個々の液体噴射装置の特性に合った角度調整テーブルを予め作成することができる。 According to this configuration, since the angle adjustment table is stored in advance, the processing speed is faster than when the angle of the nozzle surface is calculated for each printing operation. In addition, an angle adjustment table suitable for the characteristics of each liquid ejecting apparatus can be created in advance by printing a test pattern or the like.
さらに、上記構成において、前記ノズルから噴射する液滴の大きさ、前記ノズルから噴射する液滴の初速度、及び、前記ノズルと前記媒体との距離のうち、少なくとも1つ以上の情報に基づいて前記角度調整テーブルの情報を補正する構成を採用することが望ましい。 Further, in the above configuration, based on at least one piece of information among a size of a droplet ejected from the nozzle, an initial velocity of the droplet ejected from the nozzle, and a distance between the nozzle and the medium. It is desirable to employ a configuration for correcting the information in the angle adjustment table.
この構成によれば、液体噴射ヘッドの移動速度が変化する場合でも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量をより一定の範囲内に揃えることができる。 According to this configuration, even when the moving speed of the liquid ejecting head changes, it is possible to make the amount of deviation of the landing positions of the main droplet and the satellite droplet within a certain range.
また、上記構成において、前記ノズルは、液体の種類毎に形成され、
印刷する画像データに基づき、複数種類の液体のうち最も使用される液体を噴射する第1ノズルを決定し、
前記第1ノズルから噴射する液滴の大きさ、及び、前記第1ノズルから噴射する液滴の初速度のうち、少なくとも1つ以上の情報に基づいて前記角度調整テーブルの情報を補正する構成を採用することが望ましい。
In the above configuration, the nozzle is formed for each type of liquid,
Based on the image data to be printed, the first nozzle that ejects the most used liquid among the plurality of types of liquid is determined,
A configuration in which the information in the angle adjustment table is corrected based on at least one information of the size of the droplet ejected from the first nozzle and the initial velocity of the droplet ejected from the first nozzle. It is desirable to adopt.
この構成によれば、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を一層抑制でき、画質の低下を一層抑制できる。 According to this configuration, generation of streaks and density unevenness in the printed image can be further suppressed, and deterioration in image quality can be further suppressed.
さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記ノズルに液体を供給する液体供給源を着脱可能に備え、
前記液体供給源から前記ノズルに最初に液体が供給された際、又は、前記液体供給源が交換された際において、前記記憶手段に記憶された前記角度調整テーブルの情報を更新するモードを備えた構成を採用することが望ましい。
Furthermore, in any one of the above configurations, a liquid supply source for supplying liquid to the nozzle is detachably provided,
When the liquid is first supplied from the liquid supply source to the nozzle, or when the liquid supply source is replaced, a mode for updating the information of the angle adjustment table stored in the storage unit is provided. It is desirable to adopt a configuration.
この構成によれば、液体供給源の着脱によりノズルから噴射される液体の噴射特性が変わったとしても、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができる。 According to this configuration, even if the ejection characteristics of the liquid ejected from the nozzle change due to the attachment / detachment of the liquid supply source, the deviation amount of the landing positions of the main droplet and the satellite droplet can be kept within a certain range.
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、以下の説明は、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッド)3が搭載されたインクジェット式プリンター(以下、プリンター)1を例に挙げて行う。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that, in the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to this embodiment. In the following description, an ink jet printer (hereinafter referred to as a printer) 1 equipped with an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) 3 which is a kind of liquid ejecting head is taken as an example of the liquid ejecting apparatus of the present invention. Do it.
図1は、プリンター1の内部構成を説明する斜視図、図2は、プリンター1の電気的な構成を説明するブロック図である。図3は、キャリッジ4の構成を説明する模式図である。なお、図2に示す外部装置50は、例えばコンピューター、デジタルカメラ、携帯電話機などの電子機器である。この外部装置50は、プリンター1と無線又は有線で電気的に接続されており、紙や樹脂等からなる記録媒体2(本発明における媒体に相当)に画像やテキストの記録(印刷)を指示・命令するため、指示・命令と共にその画像等に応じた画像データをプリンター1に送信する。
FIG. 1 is a perspective view illustrating the internal configuration of the
本実施形態におけるプリンター1は、図1に示すように、記録ヘッド3、キャリッジ移動機構5(本発明におけるヘッド移動機構に相当)、搬送機構6、プラテン11等を備えている。記録ヘッド3は、キャリッジ4の底面側に取り付けられ、液体の一種であるインクを記録媒体2に向けて噴射する電子デバイスである。本実施形態における記録ヘッド3は、キャリッジ4に設けられたヘッド角度調整機構55(後述)により記録媒体2に対する姿勢を調整可能な状態でキャリッジ4に取り付けられている。キャリッジ4は、キャリッジ移動機構5の駆動によりガイドロッド10に沿って往復移動可能に構成されている。このため、記録ヘッド3は、キャリッジ移動機構5により記録媒体2の幅方向(主走査方向)に移動する。さらに、この記録ヘッド3には、インクが貯留された液体供給源の一種であるインクカートリッジ7が、噴射するインクの色(換言すると、液体の種類)に応じた数だけ取り付けられている。例えば、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、およびイエローインクに対応するインクカートリッジ7が取り付けられている。また、インクカートリッジ7は、記録ヘッド3に対して着脱可能、すなわち交換可能に構成されている。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジのインクが供給チューブを通じて記録ヘッド側に送られる構成を採用することもできる。
As shown in FIG. 1, the
搬送機構6は、例えば、ローラー等からなり、記録媒体2を主走査方向に直交する副走査方向に移送する。この搬送機構6の駆動により、記録媒体2は、プラテン11上を通過して排出側に向けて搬送される。プラテン11は、記録動作(印刷動作ともいう)を行う際の記録ヘッド3のノズル面23a(図5参照)に対して間隔を空けて配置された主走査方向に長尺な部材である。このプラテン11の表面には、長手方向に沿って所定の間隔で複数の支持突起11aが突設されている。各支持突起11aの上面は、記録媒体2を支える当接面となり、記録媒体2の背面(インクが着弾する面とは反対側の面)を部分的に支える。なお、搬送機構が、無端ベルトやドラムにより構成されるものもあり、このような構成では、ベルトやドラムが記録媒体を支持する支持部材となる。また、支持部材としては、記録媒体を静電力により吸着させる構成のものや、負圧を発生させることで記録媒体を吸着させる構成のものを採用することもできる。
The
プラテン11に対して主走査方向の一端側(図1中、右側)に外れた位置には、記録ヘッド3の待機位置であるホームポジションが設定されている。そして、プリンター1は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ4が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ4が戻る復動時との何れか一方、或いは、往動時と復動時との両方で印刷動作が可能に構成されている。すなわち、プリンター1は、搬送機構6によって記録媒体2をプラテン11上に順次搬送すると共に、記録ヘッド3を主走査方向に相対移動させながら当該記録ヘッド3のノズル24(図3参照)からインク滴を噴射(吐出ともいう)させて、記録媒体2上に着弾させることにより画像等を記録する。
A home position that is a standby position of the
また、図2に示すように、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51とプリントエンジン52とを有している。プリンターコントローラー51は、プリンター1における各部の制御を行う制御ユニットである。図2に示すように、本実施形態におけるプリンターコントローラー51は、インターフェース(I/F)部58と、主制御回路59と、記憶部60(本発明における記憶手段に相当)と、駆動信号発生回路61と、を有する。インターフェース部58は、外部装置50からプリンター1へ画像データや印刷命令を受け取ったり、プリンター1の状態情報を外部装置50側に出力したりする。記憶部60は、主制御回路59のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ROM、RAM、NVRAM(不揮発性記憶素子)を含む。この記憶部60に後述する角度調整テーブルが記憶されている。
As illustrated in FIG. 2, the
主制御回路59は、記憶部60に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における主制御回路59は、外部装置50からの画像データに基づき、印刷動作時にどのノズル24からどのタイミングでインクを吐出させるかを示す吐出データを生成し、当該吐出データを記録ヘッド3のヘッドコントローラー65に送信する。さらに、本実施形態における主制御回路59は、記憶部60に記憶された角度調整テーブルに基づいて、記録ヘッド3どの程度傾けるかを示す傾きデータを作製し、当該傾きデータに応じた駆動信号をヘッド角度調整機構55に送信する。また、主制御回路59は、リニアエンコーダー64から出力されるエンコーダーパルスからタイミングパルスPTSを生成する。そして、主制御回路59は、このタイミングパルスPTSに同期させて画像データの転送や、駆動信号発生回路61による駆動信号の生成等を制御する。また、主制御回路59は、タイミングパルスPTSに基づいて、ラッチ信号LAT等のタイミング信号を生成して記録ヘッド3のヘッドコントローラー65に出力する。
The
ヘッドコントローラー65は、上記吐出データおよびタイミング信号に基づき駆動信号を選択的に圧電素子32に印加する。これにより圧電素子32が駆動されてノズル24からインク(以下では、インク滴ともいう)が吐出(噴射)されたり、インクが吐出されない程度に微振動動作が行われたりする。駆動信号発生回路61は、記録媒体2に対してインクを噴射して画像等を記録するための駆動パルスを含む駆動信号を発生する。
The
次に、プリントエンジン52について説明する。このプリントエンジン52は、図2に示すように、搬送機構6、キャリッジ移動機構5、リニアエンコーダー64、表示装置53、操作部54、ヘッド角度調整機構55、及び、記録ヘッド3等を備えている。キャリッジ移動機構5は、タイミングベルト8、このタイミングベルト8を駆動するDCモーター等のパルスモーター9等を備えている(図1参照)。そして、キャリッジ移動機構5は、キャリッジ4に搭載された記録ヘッド3を主走査方向に移動させる。また、搬送機構6は、記録媒体2をプラテン11上に順次送り出し、プラテン11上の記録媒体2を主走査方向に直交する副走査方向に移送する。さらに、リニアエンコーダー64は、キャリッジ4に搭載された記録ヘッド3の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報としてプリンターコントローラー51に出力する。プリンターコントローラー51の主制御回路59は、リニアエンコーダー64側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド3の走査位置(現在位置)を把握することができる。
Next, the
表示装置53は、例えば、液晶表示パネル等からなり、主制御回路59の制御の下、エラーの報知やプリンター1の現在の状態等の各種の情報を表示する。また、表示装置53は、プリンター1の各種の設定等を行うためのユーザーインターフェースを表示する。操作部54は、例えば、プリンター1の筐体に設けられたボタンや表示装置53に取り付けられたタッチパネル等からなり、その操作に応じた信号を主制御回路59に送信する。なお、表示装置53を設けずに、コンピューター等の外部装置50に設けられた表示部に報知や各種の情報を表示することもできる。また、操作部54を設けずに、外部装置50に設けられた操作部からの信号を受信するようにしても良い。
The
ヘッド角度調整機構55は、例えば、図3に示すように、偏心カム67、駆動モーター68及び付勢ばね69を備えている。なお、図3における矢印は、記録ヘッド3の移動方向、すなわち主走査方向を表している。また、図3における破線は、ヘッド角度調整機構55の駆動により傾けられた記録ヘッド3を表している。偏心カム67は、円盤状に形成され、その中心から外れた位置に駆動モーター68の駆動軸が取り付けられている。そして、偏心カム67は、駆動モーター68の駆動により回動可能に構成されている。付勢ばね69は、記録ヘッド3のホルダー12を間に挟んで、偏心カム67とは反対側に取り付けられている。この付勢ばね69の付勢力により、ホルダー12の主走査方向における一側(図3における左側)の端部が偏心カム67側に押し付けられている。また、ホルダー12の主走査方向における中央部には、キャリッジ4に固定された回動軸70が挿通されている。すなわち、ホルダー12は、回動軸70により軸支され、これを中心として回動可能に構成されている。そして、主制御回路59からの駆動信号により駆動モーター68が駆動されると、偏心カム67が回動して、ホルダー12の一側の端部を記録媒体2から遠ざかる方向あるいは近接する方向に移動させる。これに伴って、回動軸70を中心としてホルダー12(すなわち、記録ヘッド3)の姿勢が変化し、記録ヘッド3の下面(換言すると、ノズル面23a)の記録媒体2に対する角度が変化する。
The head
次に、記録ヘッド3の構成について説明する。図4は、記録ヘッド3の分解斜視図である。図5は、記録ヘッド3に組み込まれた単位ヘッド13の断面図である。記録ヘッド3は、ホルダー12、複数の単位ヘッド13及び固定板14等が積層されてなる。
Next, the configuration of the
ホルダー12は、合成樹脂製の部材であり、その上面にカートリッジ装着部15を有している。このカートリッジ装着部15には、各色のインクカートリッジ7に対応して複数のインク導入針16が、主走査方向に沿って横並びに立設されている。インク導入針16は、インクカートリッジ7内に挿入される中空針状の部材である。インクカートリッジ7内に貯留されたインクは、このインク導入針16を介して、ホルダー12内の流路(図示せず)に導入される。なお、インクカートリッジ7からホルダー12内にインクを導入する構成としては、インク導入針16を用いるものには限られず、例えば、インクの供給側と受側にそれぞれインクを吸収可能な多孔質部材を設け、この多孔質部材同士を接触させることで、インクを授受する構成を採用することも可能である。
The
ホルダー12の下方には、複数の単位ヘッド13が取り付けられている。本実施形態における単位ヘッド13は、長手方向を主走査方向に直交する方向に揃えた状態で、主走査方向(すなわち、ノズル列方向に直交する方向)に沿って並設されている。また、本実施形態においては、4色のインクに対応して4つの単位ヘッド13が取り付けられている。各単位ヘッド13は、互いに位置決めされた状態で固定板14に接着固定されている。固定板14は、例えばステンレス鋼(SUS)により形成された板材であり、単位ヘッド13の下面及び側面を保護する。本実施形態における固定板14は、図4に示すように、その周縁部が上方(すなわち、単位ヘッド13側)に折り曲げられて、単位ヘッド13の側面に沿うように構成されている。また、固定板14には、各単位ヘッド13のノズル24(すなわち、ノズル面23a)を露出させる開口14aが、各単位ヘッド13に対応して4つ形成されている。なお、記録ヘッド3に取り付けられる単位ヘッド13は、4つに限られず、1つ以上であればよい。また、固定板14としては、その周縁部が上方に折り曲げられたものに限られず、平板状の固定板も採用することができる。
A plurality of unit heads 13 are attached below the
次に、単位ヘッド13の構成について説明する。本実施形態における単位ヘッド13は、図5に示すように、アクチュエーターユニット17及び流路ユニット18が積層された状態でヘッドケース19に取り付けられている。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。
Next, the configuration of the
本実施形態におけるヘッドケース19は、合成樹脂製の箱体状部材である。図5に示すように、ヘッドケース19の中央部には、ノズル列方向に沿って長尺な空間である収容空間20及び貫通空間22が形成されている。収容空間20は、アクチュエーターユニット17が収容される空間であり、アクチュエーターユニット17の厚さの分だけヘッドケース19の下面から板厚方向(すなわち、下面に直交する方向)の途中まで凹んだ状態に形成されている。貫通空間22は、この収容空間20の上面側の天井面に連通し、ヘッドケース19を板厚方向に貫通した状態に形成されている。貫通空間22及び収容空間20には、圧電素子32(後述)に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル35(配線部材の一種)が配置される。なお、フレキシブルケーブル35は、図4に示すように、貫通空間22の上面開口から単位ヘッド13の外側まで延在し、ホルダー12内に設けられたヘッドコントローラー65に接続される。また、ヘッドケース19の内部にはインクが流れる液体導入路21が形成されている。この液体導入路21は、ホルダー12内の流路と後述する共通液室26とを接続する流路である。
The
ヘッドケース19の下面には、流路ユニット18が接続されている。この流路ユニット18は、連通基板25、ノズルプレート23、及びコンプライアンス基板37が積層されて成るノズル列方向に沿って長尺な基板である。連通基板25は、シリコン製の板材であり、本実施形態では、表面(上面及び下面)の結晶面方位を(110)面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この連通基板25には、図5に示すように、液体導入路21と連通し、各圧力室30に共通なインクが貯留される共通液室26と、この共通液室26を介して液体導入路21からのインクを各圧力室30に個別に供給する個別連通路27と、圧力室30とノズル24とを連通するノズル連通路28とが、異方性エッチングにより形成されている。個別連通路27は、共通液室26の圧力室30に対応する位置に複数開口されている。すなわち、個別連通路27は、圧力室30の並設方向(換言すると、ノズル列方向)に沿って複数形成されている。同様に、ノズル連通路28も、ノズル列方向に沿って複数形成されている。
A
ノズルプレート23は、連通基板25の下面(すなわち、圧力室形成基板29とは反対側の面)に接合されたシリコン製の基板(例えば、シリコン単結晶基板)である。本実施形態のノズルプレート23は、コンプライアンス基板37と重ならないように、コンプライアンス基板37から外れた領域に接合されている。換言すると、ノズルプレート23は、連通基板25の共通液室26の下面側の開口から外れた領域に接合されている。このノズルプレート23の下面であるノズル面23aには、複数のノズル24(ノズル列という)が副走査方向に沿って直線状(換言すると、列状)に開設されている。この並設された複数のノズル24(ノズル列)は、一端側のノズル24から他端側のノズル24までドット形成密度に対応したピッチで等間隔に設けられている。
The
コンプライアンス基板37は、連通基板25の下面であって、共通液室26に対応する領域に接合された可撓性を有する基板である。すなわち、コンプライアンス基板37は、連通基板25のノズルプレート23に覆われていない領域に接合されている。本実施形態におけるコンプライアンス基板37は、金属等の硬質な材料からなる固定基板38に、剛性が低く可撓性を有する封止膜39が積層された板材である。固定基板38の共通液室26に対向する領域は、厚さ方向に除去された開口部となっている。このため、共通液室26の下面は、封止膜39のみで封止され、共通液室26内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。
The
本実施形態におけるアクチュエーターユニット17は、図5に示すように、圧力室形成基板29、振動板31、圧電素子32、及び封止板33が積層され、ユニット化された状態で、流路ユニット18に取り付けられている。また、このアクチュエーターユニット17は、ヘッドケース19の収容空間20内に収容可能な大きさに形成され、この収容空間20内に収容されている。
As shown in FIG. 5, the
圧力室形成基板29は、シリコン製の硬質な板材であり、本実施形態では、表面(上面及び下面)の結晶面方位を(110)面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板29には、異方性エッチングにより一部が板厚方向に完全に除去されて、圧力室30となるべき空間がノズル列方向に沿って複数並設されている。この空間は、下方が連通基板25により区画され、上方が振動板31により区画されて、圧力室30を構成する。また、この空間、すなわち圧力室30は、ノズル列方向に直交する方向に長尺に形成され、長手方向の一側の端部に個別連通路27が連通すると共に、他側の端部にノズル連通路28が連通する。
The pressure
振動板31は、弾性を有する薄膜状の部材であり、圧力室形成基板29の上面(すなわち、連通基板25側とは反対側の面)に積層されている。この振動板31によって、圧力室30となるべき空間の上部開口が封止されている。換言すると、振動板31によって、圧力室30の上面が区画されている。この振動板31における圧力室30(詳しくは、圧力室30の上部開口)に対応する部分は、圧電素子32の撓み変形に伴ってノズル24から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板31における圧力室30の上部開口に対応する領域が、撓み変形が許容される駆動領域となる。そして、この駆動領域(変位部)の変形(変位)により、圧力室30の容積は変化する。一方、振動板31における圧力室30の上部開口から外れた領域が、撓み変形が阻害される非駆動領域となる。
The
振動板31は、例えば、圧力室形成基板29の上面に形成された二酸化シリコン(SiO2)からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された二酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この絶縁膜上(振動板31の圧力室形成基板29側とは反対側の面)における各圧力室30に対応する領域(すなわち駆動領域)に圧電素子32がそれぞれ積層されている。なお、圧力室形成基板と振動板が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室が形成され、この薄肉部分が振動板として機能する構成を採用することもできる。
The
本実施形態における圧電素子32は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子32は、各ノズル24に対応してノズル列方向に沿って複数並設されている。各圧電素子32は、例えば、振動板31上から順に、個別電極となる下電極層、圧電体層及び共通電極となる上電極層が順次積層されてなる。なお、駆動回路や配線の都合によって、下電極層を共通電極、上電極層を個別電極にすることもできる。このように構成された圧電素子32は、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、ノズル24から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。
The
封止板33は、図5に示すように、圧電素子32を収容可能な圧電素子収容空間34が形成された基板である。この封止板33は、圧電素子収容空間34内に圧電素子32を収容した状態で、振動板31上に接合されている。なお、封止板としては、圧電素子収容空間が形成されない平板状の部材を採用することもできる。この場合、振動板と封止板とを接合する接着剤の厚さを厚くし、この接着剤で圧電素子の周囲を囲うことで、圧電素子を収容する空間を形成する。また、封止板自体に駆動回路等の回路や配線を形成した構成を採用することもできる。
As shown in FIG. 5, the sealing
そして、このように構成された単位ヘッド13は、以下のように作用してインク滴を噴射する。すなわち、インクカートリッジ7からのインクが流路(液体導入路21、共通液室26等)を介して圧力室30内に導入された状態で、ヘッドコントローラー65からの駆動信号が圧電素子32に供給されると、圧電素子32はその駆動信号に応じて変形し、圧力室30内のインクに圧力変動を生じさせる。そして、この圧力変動を利用することで、圧力室30に連通するノズル24から、記録媒体2に向けてインク滴を噴射する。
The
ところで、本実施形態におけるプリンター1は、キャリッジ移動機構5の駆動により主走査方向に移動する記録ヘッド3の当該主走査方向における移動速度に応じて、ノズル面23aの記録媒体2に対する角度を調整しながら、ノズル24からインク滴を噴射するように構成されている。具体的には、ノズル24から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が一定の範囲内に収まるように、記録ヘッド3の主走査方向における移動速度に応じて、ヘッド角度調整機構55の駆動によりノズル面23aの角度を調整する。この角度の調整方法について、以下で詳しく説明する。
By the way, the
図6は、ノズル面23aの記録媒体2(本実施形態では、水平面)に対する角度を変化させた時のキャリッジ4(すなわち、記録ヘッド3)の移動速度と、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量との関係を表したグラフである。横軸が、キャリッジ4(記録ヘッド3)の移動速度である。本実施形態では、キャリッジ4の移動速度を表す指標として、キャラクター/秒(cps)を用いている。また、縦軸が、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量(より詳しくは、メイン滴が着弾した領域の中心とサテライト滴が着弾した領域の中心との距離(μm))である。なお、このグラフにおいては、記録ヘッド3の進行方向に対する仰俯角(換言すると、記録ヘッド3から進行方向を向いたときの仰角及び俯角(図8の角度θ参照)。以下、単に仰角という。)をθ1〜θ4まで変化させている。本実施形態においては、θ1が仰角2°のグラフ、θ2が仰角0°(すなわち、ノズル面23aが傾いていない状態)のグラフ、θ3が仰角−2°(換言すると俯角2°)のグラフ、θ4が仰角−5°(換言すると俯角5°)のグラフである。
FIG. 6 shows the moving speed of the carriage 4 (that is, the recording head 3) when the angle of the nozzle surface 23a with respect to the recording medium 2 (horizontal plane in this embodiment) is changed, and the landing positions of the main droplet and the satellite droplet. It is a graph showing the relationship with the deviation | shift amount. The horizontal axis represents the moving speed of the carriage 4 (recording head 3). In the present embodiment, character / second (cps) is used as an index representing the moving speed of the
図6からも分かるように、ノズル面23aが傾いていない状態(θ2)においては、キャリッジ4の移動速度が速くなるほど、噴射されるインク滴の速度も速くなり、それに応じて飛翔中のインク滴が空気から受ける抗力も大きくなることから、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が大きくなる。このため、キャリッジ4の加速区間又は減速区間(すなわち、等速区間よりもキャリッジ4の移動速度が遅い区間)におけるノズル24から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量は、キャリッジ4の等速区間におけるノズル24から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量よりも相対的に小さくなる。その結果、キャリッジ4の加速区間又は減速区間におけるノズル24から噴射されたインク滴が着弾する領域(例えば、記録媒体2の主走査方向における両端部)と、キャリッジ4の等速区間におけるノズル24から噴射されたインク滴が着弾する領域(例えば、記録媒体2の主走査方向における中央部)とで、メイン滴とサテライト滴の重なり度合いが異なることになる。すなわち、インクが着弾した領域の占める割合(密度)が異なることになる。この密度の差が濃淡(いわゆる、濃度ムラ)となってあらわれ、印刷画質の低下を招いていた。なお、図6に示すように、ノズル面23aが傾いた状態(ノズル面23aが仰角θ1、θ3、θ4の状態)におけるメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量も、ノズル面23aが傾いていない状態(ノズル面23aが仰角θ2の状態)におけるメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量と同じ傾向にある。
As can be seen from FIG. 6, in the state (θ2) in which the nozzle surface 23a is not inclined, the speed of the ejected ink droplets increases as the
一方、図6に示されるように、同じキャリッジ4の移動速度においては、ノズル面23aの傾きが仰角θ1から仰角θ4へと変化するにつれて、すなわちノズル面23aの傾きが仰角のマイナス方向に大きくなるにつれて、ノズル24から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が大きくなることが分かる。換言すると、ノズル面23aの傾きが仰角のプラス方向に大きくなるにつれて、ノズル24から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が小さくなる。すなわち、ノズル面23aをキャリッジ4の移動方向とは反対方向に向くように傾けて、ノズル24からキャリッジ4の移動方向とは反対方向且つ下方に向けて斜めにインク滴を噴射すれば、ノズル面23aが傾いていない状態よりも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を大きくすることができる(図8参照)。このことを利用して、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が一定の範囲内に収まるように調整することができる。すなわち、キャリッジ4の移動速度が遅い場合、上記したように、キャリッジ4の移動速度が速い場合と比べてメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が小さくなるため、ヘッド角度調整機構55を駆動してノズル面23aの傾きを仰角のマイナス方向に大きくする。これにより、遅く移動する記録ヘッド3から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を、早く移動する記録ヘッド3から噴射されたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量に近づけることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, at the same moving speed of the
より具体的には、図6に示すように、キャリッジ4の移動速度が100(cps)の場合、ノズル面23aの傾きは仰角θ4(−5°)が選択される。この時のメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量は、約115(μm)となる。また、キャリッジ4の移動速度が200(cps)の場合、ノズル面23aの傾きは仰角θ3(−2°)が選択される。この時のメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量は、約105(μm)となる。さらに、キャリッジ4の移動速度が300(cps)の場合、ノズル面23aの傾きは仰角θ2(0°)が選択される。この時のメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量は、約110(μm)となる。このように、キャリッジ4の移動速度に応じて、ヘッド角度調整機構55を駆動してノズル面23aの傾きを変えることで、図6の破線に示すように、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を略同じずれ量に揃えることができる。換言すると、記録ヘッド3の移動速度が変化する場合でも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内(本実施形態では、約100(μm)〜120(μm)の範囲)に収めることができる。その結果、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を抑制でき、印刷画質の低下を抑制できる。要するに、キャリッジ4の加速区間や減速区間において、記録ヘッド3の移動速度が50(cps)〜300(cps)の間で変化している際にインク滴を噴射する場合、これに合わせてノズル面23aの傾きを仰角θ4(−5°)〜仰角θ2(0°)の間で次第に変化させることで、着弾位置のずれ量を約100(μm)〜120(μm)の範囲に収めることができる。
More specifically, as shown in FIG. 6, when the moving speed of the
図7は、キャリッジ4(すなわち、記録ヘッド3)の等速区間(例えば、キャリッジ4の移動速度が300(cps))におけるインクの噴射を表した模式図である。また、図8は、キャリッジ4(記録ヘッド3)の加速区間又は減速区間(例えば、キャリッジ4の移動速度が100(cps))におけるインクの噴射を表した模式図である。なお、図7及び図8に示す「●」印はメイン滴Mdの軌跡を表し、「×」印はサテライト滴Sdの軌跡を表している。また、図7及び図8においては、矢印に示すように、記録ヘッド3が右側に移動しながらインク滴を噴射している様子を表している。図7に示すように、キャリッジ4の等速区間では、慣性により噴射されるインク滴の速度が比較的速くなるため、インク滴が飛翔中に受ける抗力が大きくなり、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量d1が比較的大きくなる。このため、従来の液体噴射ヘッドと同様に、ノズル面23aを傾かせないようにする。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating ink ejection in a constant velocity section of the carriage 4 (that is, the recording head 3) (for example, the moving speed of the
一方、キャリッジ4の加速区間又は減速区間では、噴射されるインク滴の速度が比較的遅くなるため、インク滴が飛翔中に受ける抗力が小さくなり、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量が比較的小さくなる。このため、図8に示すように、ノズル面23aをキャリッジ4の移動方向とは反対方向に向くように傾かせて、キャリッジ4の移動方向とは反対方向且つ下方に向けて斜めにインク滴を噴射させることで、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量d2を大きくさせる。これにより、加速区間又は減速区間における記録ヘッド3のノズル24から噴射されたメイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量d2を、等速区間における記録ヘッド3のノズル24から噴射されたメイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量d1に近づけることができる。なお、ノズル面23aを傾かせてインク滴を噴射させると、本来予定していた着弾位置からずれるため、その傾きに応じて、インク滴の噴射タイミングを変更する。例えば、ノズル面23aの傾きが仰角のマイナス方向に大きくなるほど、インク滴の噴射タイミングを遅らせるようにする。これにより、メイン滴Mdの着弾位置を変えずに、メイン滴Mdとサテライト滴Sdとの着弾位置のずれ量を変えることができる。
On the other hand, in the acceleration section or the deceleration section of the
本実施形態では、予め計算や実験等により複数のノズル面23aの傾き角度で、キャリッジ4の移動速度に応じたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を求め、その結果からキャリッジ4の移動速度に応じたノズル面23aの傾き角度を求めている。そして、この結果は、キャリッジ4の移動速度とノズル面23aの記録媒体2に対する角度との相関が示された角度調整テーブルとして、記憶部60に記憶されている。すなわち、図9に示すように、キャリッジ4の移動速度と、これに対応したノズル面23aの傾き角度とが、角度調整テーブルとして記憶部60に記憶されている。そして、主制御回路59は、リニアエンコーダー64から出力されるエンコーダーパルスからキャリッジ4の移動速度を計算し、予め記憶部60に記憶された角度調整テーブルを参照して、このキャリッジ4の移動速度に対応したノズル面23aの傾き角度を求める。その後、主制御回路59は、この求めたノズル面23aの傾き角度情報からなる傾きデータに基づいて駆動信号をヘッド角度調整機構55に送信し、求めたノズル面23aの傾き角度になるように記録ヘッド3の姿勢を変化させつつ、ノズル24からインク滴を噴射さるように制御する。すなわち、ヘッド角度調整機構55及び主制御回路59が、本発明における角度調整機構に相当する。
In this embodiment, the amount of landing position deviation between the main droplet and the satellite droplet according to the moving speed of the
なお、図9における角度調整テーブルでは、キャリッジ4の移動速度を3段階に分け、それぞれの移動速度で最適なノズル面23aの傾き角度を記憶したが、これには限られない。キャリッジ4の移動速度と最適なノズル面23aの傾き角度との関係をより細かく求めても良い。例えば、複数のノズル面23aの傾き角度で、それぞれキャリッジ4の移動速度と、着弾位置のずれ量との関係を求め、その結果から、着弾位置のずれ量が一定の範囲に収まるようにキャリッジ4の移動速度に応じたノズル面23aの傾き角度を求める。この場合、各ノズル面23aの傾き角度に応じたメイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を、実際にインク滴を噴射して求めても良いし、計算やシミュレーションにより求めても良い。計算で求める場合、例えば、以下の液滴の運動方程式から求めることができる。
ところで、上記した式からも分かるように、噴射されるインク滴の初速度、噴射されるインク滴の大きさ、或いは、ノズル24と記録媒体2との間の距離が変わると、インク滴の着弾位置が変わり、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量も変わる。このため、これらの変化に応じて、角度調整テーブルの角度情報を補正することが望ましい。すなわち、ノズル24から噴射するインク滴(メイン滴)の大きさ、ノズル24から噴射するインク滴(メイン滴)の初速度、及び、ノズル24と記録媒体2との距離のうち、少なくとも1つ以上の情報に基づいて角度調整テーブルの角度情報を補正することが望ましい。例えば、インカートリッジ7内のインクの残量が多いほど、これに連通する圧力室30内の圧力(以下、背圧という)が高くなり、ノズル24から噴射されるインク滴の初速度が速くなる傾向にある。インク滴の初速度が速くなると、インク滴が記録媒体2に着弾するまでの時間が短くなり、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量も小さくなる。このため、噴射するインク滴の初速度が速くなるほど、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を小さくするように補正する。例えば、図10に示すように、角度調整テーブルの各キャリッジ4の移動速度に対応する角度情報の絶対値を−30%にして、各キャリッジ4の移動速度におけるノズル面23aの記録媒体2に対する傾きを小さくさせる。一方、噴射するインク滴の初速度が遅くなるほど、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を大きくするように補正する。例えば、図10に示すように、角度調整テーブルの各キャリッジ4の移動速度に対応する角度情報の絶対値を+30%にして、各キャリッジ4の移動速度におけるノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を大きくさせる。これにより、インク滴の初速度が予定していた設定値から変わった場合でも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができる。その結果、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を一層抑制でき、画質の低下を一層抑制できる。
As can be seen from the above formula, if the initial velocity of the ejected ink droplet, the size of the ejected ink droplet, or the distance between the
また、圧電素子32に印加する駆動波形を変更すること等により、インク滴の大きさ(すなわち、重量)が大きくなる場合、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量は小さくなる。このため、噴射するインク滴の大きさが大きくなるほど、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を小さくするように補正する。例えば、図11に示すように、角度調整テーブルの各キャリッジ4の移動速度に対応する角度情報の絶対値を−30%にして、各キャリッジ4の移動速度におけるノズル面23aの記録媒体2に対する傾きを小さくさせる。一方、噴射するインク滴の大きさが小さくなるほど、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を大きくするように補正する。例えば、図11に示すように、角度調整テーブルの各キャリッジ4の移動速度に対応する角度情報の絶対値を+30%にして、各キャリッジ4の移動速度におけるノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を大きくさせる。これにより、インク滴の大きさが変わった場合でも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができる。その結果、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を一層抑制でき、画質の低下を一層抑制できる。
Further, when the size (that is, the weight) of the ink droplet is increased by changing the driving waveform applied to the
さらに、例えば、記録媒体2の厚さが変わること等により、ノズル24と記録媒体2との間の間隔が狭くなる場合(すなわち、ノズル24から記録媒体2までの距離が近くなる場合)、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量は小さくなる。このため、ノズル24から記録媒体2までの距離が近くなるほど、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を小さくするように補正する。例えば、図12に示すように、角度調整テーブルの各キャリッジ4の移動速度に対応する角度情報の絶対値を−30%にして、各キャリッジ4の移動速度におけるノズル面23aの記録媒体2に対する傾きを小さくさせる。一方、ノズル24から記録媒体2までの距離が遠くなるほど、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を大きくするように補正する。例えば、図12に示すように、角度調整テーブルの各キャリッジ4の移動速度に対応する角度情報の絶対値を+30%にして、各キャリッジ4の移動速度におけるノズル面23aの記録媒体2に対する傾き度合を大きくさせる。これにより、ノズル24と記録媒体2との間の間隔が変わった場合でも、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができる。その結果、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を一層抑制でき、画質の低下を一層抑制できる。
Further, for example, when the interval between the
次に、プリンター1の印刷動作について、図13のフローチャートを用いて説明する。なお、プリンター1の記憶部60には、予め代表的なインク(例えば、ブラックインク)に対応する角度調整テーブルが記憶されている。この角度調整テーブルは、プリンター1の製造時に、実際にインク滴を噴射して求めても良いし、計算やシミュレーションにより求めても良い。具体的には、テストパターン等を印刷することで求めたり、使用が想定されるインクの特性や記録媒体の厚さ等を考慮してシミュレーション等で求めたりすることができる。
Next, the printing operation of the
まず、外部装置50から印刷データとして画像データが主制御回路59に送信されると、印刷処理が開始される。主制御回路59は、外部装置50から送られた画像データや印刷する記録媒体2の厚さに基づき、記録ヘッド3を傾けながら印刷動作を行う必要があるか否かを判定する(ステップS1)。例えば、記録媒体2の端部に余白がある文章等を印刷する場合、キャリッジ4の加速区間又は減速区間でインク滴をほとんど噴射しない可能性があり、また記録媒体2上におけるインクの密度も低いため、濃度ムラ等が発生し難い。このため、このような場合には、主制御回路59は、記録ヘッド3を傾ける必要が無いと判定する(ステップS1におけるNo)。また、記録媒体2が厚く、ノズル24と記録媒体2との間の間隔が狭いため、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量が全体的に小さくなり、濃度ムラ等が発生し難いと判断できる場合、主制御回路59は、記録ヘッド3を傾ける必要が無いと判定する(ステップS1におけるNo)。このように、記録ヘッド3を傾ける必要が無いと判定された場合、記録ヘッド3の角度を記録媒体2に対して一定に保った状態(例えば、ノズル面23aを記録媒体2に対して平行に保った状態)で、ノズル24からインクを噴射する通常印刷を実行する(ステップS6)。そして、全ての印刷動作が完了したら印刷処理を完了する。
First, when image data is transmitted as print data from the
一方、写真等を印刷する場合、記録媒体2の端部まで高密度にインクを着弾させるため、濃度ムラ等が発生する虞がある。このため、このような場合には、記録ヘッド3を傾ける必要があると判定する(ステップS1におけるYes)。次に、主制御回路59は、印刷する画像データに基づき、各色のインク(換言すると、複数種類の液体)のうち最も使用されるインクを噴射する第1ノズルを決定する(ステップS2)。例えば、画像データを解析して、マゼンタインクが最も使用される場合、当該マゼンタインクを噴射するノズル24(本実施形態では、マゼンタインクを噴射するノズル列)を第1ノズルに決定する。なお、最も使用されるインクは、例えば、インクの消費量で換算しても良いし、そのインクが噴射される回数(すなわち、ドット数)で換算しても良い。第1ノズルが決定されたならば、記憶部60に記憶された角度調整テーブルを参照し、この角度調整テーブルの角度情報を適宜補正して、キャリッジ4の移動速度に応じたノズル面23aの記録媒体2に対する傾き角度(単に角度情報という)を決定する(ステップS3)。具体的には、第1ノズルから噴射されるインク滴の大きさや初速度が初期の設定から変わる場合(例えば、ブラックインクの状態と比較してインクカートリッジ7の残量や、粘度が変わる場合)、当該第1ノズルから噴射するインク滴の大きさ、又は、第1ノズルから噴射するインク滴の初速度、あるいはその両方の情報に基づいて、角度調整テーブルの角度情報を補正する。また、記録媒体2の厚さ(すなわち、第1ノズルと記録媒体2との間隔)の情報に応じて、角度調整テーブルの角度情報を補正する。このようにして、主制御回路59は、キャリッジ4の移動速度に応じた角度情報からなる傾きデータを作製する。
On the other hand, when printing a photograph or the like, the ink is landed at a high density up to the end of the
傾きデータを作製したならば、キャリッジ移動機構5を駆動させて、キャリッジ4の移動を開始する(ステップS4)。そして、ヘッド角度調整機構55を駆動させて、作製した傾きデータに応じてノズル面23aの記録媒体2に対する傾き角度を変更しつつ、ノズル24からインク滴を噴射する。すなわち、キャリッジ4の移動速度に応じて、ノズル面23aの記録媒体2に対する傾き角度を変えつつ、印刷動作を行う(ステップS5)。そして、全ての印刷動作が完了したら印刷処理を完了する。このように、キャリッジ4の移動速度に応じて、ノズル面23aの角度を調整しながら印刷動作を行うことで、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を制御できる。これにより、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができ、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を抑制できる。特に、本実施形態では、最も使用されるインクを噴射する第1ノズルに合わせて、ノズル面23aの角度を調整するようにしたので、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を一層抑制できる。その結果、画質の低下を一層抑制できる。また、本実施形態では、予め角度調整テーブルを記憶部60に記憶しているため、印刷動作毎にノズル面の角度を計算する場合と比べて、処理速度が速くなる。また、テストパターンの印刷等により、個々のプリンター1の特性に合った角度調整テーブルを予め作成することができる。これにより、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を更に抑制できる。
When the tilt data is created, the
なお、上記した実施形態では、予め角度調整テーブルを記憶部60に記憶させ、これを第1ノズルの特性等に応じて補正するようにしたが、これには限られない。例えば、記憶部60にキャリッジ4の移動速度に応じたノズル面23aの記録媒体2に対する傾き角度を求める計算式を記憶させ、第1ノズルから噴射するインク滴の大きさや初速度、記録媒体2の厚さ等の情報に基づいて、印刷処理ごとにキャリッジ4の移動速度に応じたノズル面23aの記録媒体2に対する傾き角度を算出するようにしても良い。また、インクの色(液体の種類)ごとに角度調整テーブルを作成し、それぞれ記憶部60に記憶させてもよい。
In the above-described embodiment, the angle adjustment table is stored in advance in the
ところで、記憶部60に記憶された角度調整テーブルは、インクカートリッジ7からノズル24に最初にインクが供給された際、又は、インクカートリッジ7が交換された際において、更新されることが望ましい。図14は、角度調整テーブルの更新動作を説明するフローチャートである。まず、主制御回路59は、インクカートリッジ7からノズル24に最初にインクが供給される初期充填時、又は、インクカートリッジ7が交換されたカートリッジ交換時であるか否かを判定する(ステップSt1)。主制御回路59により初期充填時、カートリッジ交換時の何れでもないと判定された場合(ステップSt1におけるNo)、角度調整テーブルの更新動作を終了する。一方、主制御回路59により初期充填時或いはカートリッジ交換時の何れか一方であると判定された場合(ステップSt1におけるYes)、表示装置53に角度調整テーブルの更新を行うか否かの旨を表示する(ステップSt2)。ユーザーは、この表示を見て、操作部54を操作することにより角度調整テーブルの更新を行うか否かを選択する。主制御回路59は、操作部54からの信号により、ユーザーが角度調整テーブルの更新を行う選択をしたか否かを判断する(ステップSt3)。ユーザーが角度調整テーブルの更新を行わない選択をした場合(ステップSt3におけるNo)、角度調整テーブルの更新動作を終了する。一方、ユーザーが角度調整テーブルの更新を行う選択をした場合(ステップSt3におけるYes)、ベタパターンや罫線等のテストパターンを印刷する(St4)。
By the way, it is desirable that the angle adjustment table stored in the
ここで、テストパターンは、キャリッジ4の移動速度に対するノズル面23aの角度の変化の仕方をそれぞれ異ならせて印刷した複数(例えば、5つ)のパターンからなる。それぞれのパターンの近傍には、ユーザーが確認できるように対応する番号(例えば、1〜5)が印刷される。そして、表示装置53には、どの番号のパターンが一番見栄えが良いかを、ユーザーに選択させるための選択画面を表示する。ユーザーは、この選択画面の案内に従って、操作部54を操作することにより番号を選択する。主制御回路59は、操作部54からの信号により、どの番号(すなわちパターン)が選択されたか判断する(ステップSt5)。ユーザーがパターンに対応する番号を選択しなかった場合(ステップSt5におけるNo)、角度調整テーブルの更新動作を終了する。一方、ユーザーがパターンに対応する何れかの番号を選択した場合(ステップSt5におけるYes)、主制御回路59は、当該パターンの印刷時において、キャリッジ4の移動に伴って行われたノズル面23aの角度変化を、角度調整テーブルに決定する(ステップSt6)。そして、この角度調整テーブルを記憶部60に記憶し(ステップSt7)、角度調整テーブルの更新動作を終了する。
Here, the test pattern is composed of a plurality of patterns (for example, five patterns) printed by changing the manner in which the angle of the nozzle surface 23 a changes with respect to the moving speed of the
このように、角度調整テーブルの情報を更新するモードを備えることで、インクカートリッジ7の着脱により、背圧が変化してノズル24から噴射されるインクの噴射特性が変わったり、記録ヘッド3の姿勢が変わったりしたとしても、メイン滴とサテライト滴との着弾位置のずれ量を一定の範囲内に収めることができる。すなわち、インクカートリッジ7の交換が行われた後の最新の記録ヘッド3の状態に基づいて、キャリッジ4の移動速度に応じてノズル面23aの角度を変化させることができるため、印刷画像における筋や濃度ムラの発生を一層抑制できる。
As described above, by providing a mode for updating the information in the angle adjustment table, the back pressure changes due to the attachment / detachment of the
なお、以上においては、複数のインク(4色のインク)にそれぞれ対応するノズル24を備えたがこれには限られない。少なくとも1つのインクに対応するノズルを備えていれば良い。また、噴射するインクは、無彩色や有彩色のインクに限られず、透明なインクや金属粒子等を含むメタリックインク等であっても良い。さらに、ヘッド角度調整機構55は、偏心カム67や駆動モーター68等を備えたが、これには限られない。要は、記録ヘッドの姿勢を、当該記録ヘッドの進行方向とは直交する方向を軸として、変化させることができればどのような構成であっても良い。
In the above description, the
そして、以上においては、液体噴射装置としてインクジェット式記録ヘッド3を備えたプリンター1を例に挙げて説明したが、本発明は、その他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を備えた液体噴射装置にも本発明を適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。
In the above description, the
1…プリンター,2…記録媒体,3…記録ヘッド,4…キャリッジ,5…キャリッジ移動機構,6…搬送機構,7…インクカートリッジ,8…タイミングベルト,9…パルスモーター,10…ガイドロッド,11…プラテン,11a…支持突起,12…ホルダー,13…単位ヘッド,14…固定板,14a…開口,15…カートリッジ装着部,16…インク導入針,17…アクチュエーターユニット,18…流路ユニット,19…ヘッドケース,20…収容空間,21…液体導入路,22…貫通空間,23…ノズルプレート,23a…ノズル面,24…ノズル,25…連通基板,26…共通液室,27…個別連通路,28…ノズル連通路,29…圧力室形成基板,30…圧力室,31…振動板,32…圧電素子,33…封止板,34…圧電素子収容空間,35…フレキシブルケーブル,37…コンプライアンス基板,38…固定基板,39…封止膜,50…外部装置,51…プリンターコントローラー,52…プリントエンジン,53…表示装置,54…操作部,55…ヘッド角度調整機構,58…インターフェース部,59…主制御回路,60…記憶部,61…駆動信号発生回路,64…リニアエンコーダー,65…ヘッドコントローラー,67…偏心カム,68…駆動モーター,69…付勢ばね,70…回動軸,91…液体噴射ヘッド,92…ノズル,93…記録媒体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記液体噴射ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、
前記ノズル面の前記媒体に対する角度を調整する角度調整機構と、を備え、
前記液体噴射ヘッドの移動速度に応じて前記ノズル面の前記媒体に対する角度を調整しながら、前記ノズルから液滴を噴射することを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting head comprising a nozzle surface having a nozzle open, and ejecting liquid droplets from the nozzle toward a medium;
A head moving mechanism for moving the liquid ejecting head;
An angle adjustment mechanism for adjusting an angle of the nozzle surface with respect to the medium,
A liquid ejecting apparatus that ejects liquid droplets from the nozzle while adjusting an angle of the nozzle surface with respect to the medium according to a moving speed of the liquid ejecting head.
前記角度調整機構は、予め前記記憶手段に記憶された前記角度調整テーブルの情報に基づいて、前記ノズル面の角度を調整することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。 Storage means for storing an angle adjustment table showing a correlation between a moving speed of the liquid jet head and an angle of the nozzle surface with respect to the medium;
2. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the angle adjustment mechanism adjusts an angle of the nozzle surface based on information of the angle adjustment table stored in advance in the storage unit.
印刷する画像データに基づき、複数種類の液体のうち最も使用される液体を噴射する第1ノズルを決定し、
前記第1ノズルから噴射する液滴の大きさ、及び、前記第1ノズルから噴射する液滴の初速度のうち、少なくとも1つ以上の情報に基づいて前記角度調整テーブルの情報を補正することを特徴とする請求項3に記載の液体噴射装置。 The nozzle is formed for each type of liquid,
Based on the image data to be printed, the first nozzle that ejects the most used liquid among the plurality of types of liquid is determined,
Correcting the information in the angle adjustment table based on at least one of the information on the size of the droplet ejected from the first nozzle and the initial velocity of the droplet ejected from the first nozzle. The liquid ejecting apparatus according to claim 3.
前記液体供給源から前記ノズルに最初に液体が供給された際、又は、前記液体供給源が交換された際において、前記記憶手段に記憶された前記角度調整テーブルの情報を更新するモードを備えたことを特徴とする請求項2から請求項4の何れか一項に記載の液体噴射装置。
A liquid supply source for supplying liquid to the nozzle is detachably provided,
When the liquid is first supplied from the liquid supply source to the nozzle, or when the liquid supply source is replaced, a mode for updating the information of the angle adjustment table stored in the storage unit is provided. The liquid ejecting apparatus according to claim 2, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
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