JP2018052032A - 印刷装置、印刷方法、及び印刷システム - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジの加速時の消費電流を抑制が可能な印刷装置を提供すること。【解決手段】液体を吐出する吐出部を備えたヘッドと、前記ヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを移動させる第１動力部と、前記キャリッジを移動させる第２動力部と、を含み、前記キャリッジは、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、前記第２動力部は、前記加速状態の少なくとも一部において前記キャリッジを移動させる、印刷装置。【選択図】図８

Description

本発明は、印刷装置、印刷方法、及び印刷システムに関する。

インクを吐出して画像や文書を印刷するインクジェットプリンターなどの液体吐出装置（印刷装置）には、圧電素子（例えばピエゾ素子）を用いたものが知られている。圧電素子は、ヘッドに設けられた複数のノズルのそれぞれに対応して設けられ、それぞれが駆動信号にしたがって駆動する。また、ヘッドを印刷対象物に沿って走査しながら駆動信号に従いノズルよりインクを吐出することにより印刷を行っている。

例えば、ヘッドが搭載されたキャリッジが走査されて印刷が行われるシリアルプリンターなどの液体吐出装置において、キャリッジを制御するためのキャリッジモーターを液体吐出装置に搭載し、キャリッジモーターを制御することにより、記録ヘッドの操作を制御している。

例えば、特許文献１には、インクジェットプリンター等の印刷装置において、キャリッジの移動をモーターにより制御する技術が提案されている。

特開２００５‐０１４２９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の印刷装置は、最も電流を消費するキャリッジの加速時においても、モーターを使用しキャリッジを制御している為、キャリッジの加速時の負荷を賄えるだけのモーターを採用する必要がある。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、本発明のいくつかの態様によれば、キャリッジの加速時の消費電流を抑制が可能な印刷装置、印刷方法、及び印刷システムを提供することができる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る印刷装置は、液体を吐出する吐出部を備えたヘッドと、前記ヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを移動させる第１動力部と、前記キャリッジを移動させる第２動力部と、を含み、前記キャリッジは、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、前記第２動力部は、前記加速状態の少なくとも一部において前記キャリッジを移動させる。

本適用例に係る印刷装置によれば、キャリッジを駆動する為の二つの動力部を有し、少なくともキャリッジの加速状態において、第２動力部により加速を補助することで、キャリッジの加速時の消費電流を抑制できる可能性がある。

［適用例２］
上記適用例に係る印刷装置において、前記第１動力部は、前記キャリッジが少なくとも前記定速状態の際に、前記キャリッジを移動させてもよい。

本適用例に係る印刷装置によれば、キャリッジが定速状態において、第１動力部が動作することで、摩擦などによる影響をキャンセルし、定速状態を維持することが可能となる。

［適用例３］
上記適用例に係る印刷装置において、前記第２動力部は、前記キャリッジが前記定速状態の際に、前記キャリッジの移動を行わなくてもよい。

本適用例に係る印刷装置によれば、定速状態において、第２動力部が停止することで、第２動力部は定速状態の移動には寄与せず、安定して定速状態を維持することが容易となる。

［適用例４］
上記適用例に係る印刷装置において、前記ヘッドは、前記定速状態において前記液体を吐出してもよい。

本適用例に係る印刷装置によれば、定速状態で液体を吐出し印刷を行う事で、安定した印刷品質を確保することが可能となる。

［適用例５］
上記適用例に係る印刷装置において、前記第２動力部は、前記キャリッジの待機時に停止する停止位置から離れる方向に移動する際の前記加速状態において、前記キャリッジを移動させてもよい。

本適用例に係る印刷装置によれば、キャリッジが待機時に停止する停止位置から離れるときの、加速状態で、第２動力部が動作することで、加速時の消費電流を抑制することが可能となる。

［適用例６］
上記適用例に係る印刷装置において、前記第２動力部は、前記キャリッジの待機時に停止する停止位置に近づく方向に移動する際の前記加速状態において、前記キャリッジを移動させてもよい。

本適用例に係る印刷装置によれば、キャリッジが待機時に停止する停止位置に近づく方向の加速状態で、第２動力部が動作することで、加速時の消費電流を抑制することが可能となる。

［適用例７］
上記適用例に係る印刷装置において、前記第２動力部は、前記減速状態のエネルギーを回生利用してもよい。

本適用例によれば、減速時に生じるエネルギーを加速時に回生利用することで、エネルギー利用効率の高い印刷装置を実現することが可能となる。

［適用例８］
上記適用例に係る印刷装置において、前記第２動力部は、バネであってもよい。

本適用例に係る印刷装置によれば、第２動力部にバネを用いることにより、伸縮のよるエネルギーを効率よく回生利用できるとともに、機械エネルギーによりキャリッジの加速を補助することが可能となり、キャリッジ加速時の消費電流を低減することが可能となる。

［適用例９］
上記適用例に係る印刷装置において、前記キャリッジは、前記液体を含むカートリッジが搭載されていてもよい。

特にキャリッジの重量が大きくなるに伴い加速状態の消費電流が大きくなる為、キャリッジに液体を含むカートリッジが搭載されている適用例に係る印刷装置においては、より大きな消費電流の抑制効果が得られる。

［適用例１０］
上記適用例に係る印刷装置は、捺染用印刷装置であってもよい。

特にキャリッジの重量が大きくなるに伴い加速状態の消費電流が大きくなる為、キャリッジに多くのインクカートリッジが搭載される可能性のある捺染印刷用装置においては、より大きな消費電流の抑制効果が得られる。

［適用例１１］
上記適用例に係る印刷装置は、工業用印刷装置であってもよい。

特にキャリッジの重量が大きくなるに伴い加速状態の消費電流が大きくなる為、液体吐出速度の高速化により、多くのノズルがキャリッジに搭載される可能性のある工業用印刷用装置においては、より大きな消費電流の抑制効果が得られる。

［適用例１２］
本適用例に係る印刷方法は、液体を吐出する吐出部を備えたヘッドを搭載したキャリッジが、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、前記キャリッジが少なくとも前記定速状態であるとき、第１動力部は前記キャリッジを移動し、前記キャリッジが前記加速状態の少なくとも一部であるとき、第２動力部は前記キャリッジを移動する。

本適用例に係る印刷方法によれば、キャリッジを駆動する為の二つの動力部を有し、少なくともキャリッジの加速状態において、第２動力部により加速を補助することで、キャリッジの加速時の消費電流を抑制できる可能性がある。

［適用例１３］
本適用例に係る印刷システムは、液体を吐出することで印刷物を生成する印刷装置、及び印刷制御装置を含む、印刷システムにおいて、前記印刷装置は、液体を吐出する吐出部を備えたヘッドと、前記ヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを移動させる第１動力部と、前記キャリッジを移動させる第２動力部と、を含み、前記キャリッジは、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、前記第２動力部は、前記加速状態の少なくもと一部において前記キャリッジを移動させる。

本適用例に係る印刷システムによれば、印刷装置においてキャリッジを駆動する為の二つの動力部を有し、少なくともキャリッジの加速状態において、第２動力部により加速を補助することで、キャリッジの加速時の消費電流を抑制できる可能性がある。

液体吐出装置の内部概略構成を示す斜視図である。 液体吐出装置の電気的な構成を示すブロック図である。 ヘッドにおける吐出部の概略構成を示す図である。 ヘッドにおけるノズル配列を示す図である。 図４に示したノズル配列による画像形成の基本解像度を説明するための図である。 実施の形態における加速補助機構の概略図である。 実施の形態におけるヘッドユニットの停止状態を示す図である。 実施の形態におけるヘッドユニットの加速状態を示す図である。 実施の形態におけるヘッドユニットの定速状態を示す図である。 実施の形態におけるヘッドユニットの減速状態を示す図である。 実施の形態におけるヘッドユニットの減速後の停止状態を示す図である。 キャリッジモーターの動作状態、加速補助機構の動作状態、及びヘッドユニットを動作させる駆動電流を示す図である。 捺染インクジェットプリンターとしての液体吐出装置の一例を示す概略斜視図である。 工業用インクジェットプリンターとしての液体吐出装置の一例を示す概略斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．液体吐出装置の概要
図１は、本実施形態のヘッドユニットが適用される液体吐出装置１（印刷装置）の内部の概略構成を示す斜視図である。液体吐出装置１は、外部のホストコンピューター（印刷制御装置）から供給された画像データに応じてインクを吐出させることによって、紙などの印刷媒体にインクドット群を形成し、これにより、当該画像データに応じた画像（文字、図形等を含む印刷物）を印刷するインクジェットプリンターである。図１において、筐体やカバーの図示は省略されている。図１に示されるように、液体吐出装置１は、ヘッドユニット２を、主走査方向に移動（往復動）させる移動機構３、及びヘッドユニット２の主走査方向への移動を補助する加速補助機構７０（「第２動力部」の一例）を備える。

移動機構３は、ヘッドユニット２の駆動源となるキャリッジモーター３１（「第１動力部」の一例）と、両端が固定されたキャリッジガイド軸３２と、キャリッジガイド軸３２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター３１により駆動されるタイミングベルト３３と、を有している。

ヘッドユニット２のキャリッジ２４は、所定数のインクカートリッジ２２を載置可能に構成されている。例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、及び、ブラックの４色に対応する４個のインクカートリッジ２２がキャリッジ２４に搭載されており、各インクカートリッジ２２に対応する色のインクが充填されている。

キャリッジ２４は、キャリッジガイド軸３２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト３３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター３１によりタイミングベルト３３を正逆走行させると、ヘッドユニット２がキャリッジガイド軸３２に案内されて往復動する。このように、キャリッジモーター３１は、キャリッジ２４を主走査方向（第１方向）に移動させるモーターである。

また、移動機構３は、ヘッドユニット２の主走査方向における位置を検出するためのリニアエンコーダー９０を備える。ヘッドユニット２の主走査方向における位置は、リニアエンコーダー９０によって検出される。

また、ヘッドユニット２のうち、印刷媒体Ｐと対向する部分にはヘッド２０（記録ヘッド）が設けられる。このヘッド２０は、後述するように、多数のノズルからインク滴（液滴）を吐出させるための液体吐出ヘッドであり、ヘッドユニット２には、フレキシブルケーブル１９０を介して各種の制御信号等が供給される構成となっている。

液体吐出装置１は、印刷媒体Ｐを、副走査方向にプラテン４０上で搬送させる搬送機構を備える。搬送機構４は、駆動源である搬送モーター４１と、搬送モーター４１により回転して、印刷媒体Ｐを副走査方向に搬送する不図示の搬送ローラーと、を備える。

印刷媒体Ｐが搬送機構によって搬送されたタイミングで、ヘッド２０が当該印刷媒体Ｐにインク滴を吐出することによって、印刷媒体Ｐの表面に画像が形成される。

ヘッドユニット２の移動範囲内における端部領域には、ヘッドユニット２が待機時に停止し、ヘッドユニット２の走査の基点となるホームポジション（「停止位置」の一例）が設定されている。そして、液体吐出装置１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてヘッドユニット２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ヘッドユニット２が戻る復動時との双方向で印刷媒体Ｐの表面に画像を形成する。

加速補助機構７０‐１，７０‐２は、プラテン４０の両側に設けられ、主走査方向に往復動するヘッドユニット２が、往動から復動、または復動から往動に切り替わるとき、ヘッドユニット２の移動を補助する。尚、加速補助機構７０の詳細については後述する。

２．液体吐出装置の電気的構成
図２は、液体吐出装置１の電気的な構成を示すブロック図である。図２に示されるように、液体吐出装置１では、制御ユニット１０とヘッドユニット２とがフレキシブルケーブル１９０を介して接続される。

制御ユニット１０は、制御部１００と、キャリッジモータードライバー３５と、搬送モータードライバー４５と、を有する。このうち、制御部１００は、ホストコンピューターから画像データが供給されたときに、各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。

詳細には、制御部１００は、リニアエンコーダー９０の検出信号（エンコーダーパルス）に基づいてヘッドユニット２の走査位置（現在位置）を把握する。そして、制御部１００は、ヘッドユニット２の走査位置に基づいて、キャリッジモータードライバー３５に対して制御信号Ｃｔｒ１を供給し、キャリッジモータードライバー３５は、当該制御信号Ｃｔｒ１に従ってキャリッジモーター３１を駆動する。これにより、キャリッジ２４における主走査方向の移動が制御される。

また、制御部１００は、搬送モータードライバー４５に対して制御信号Ｃｔｒ２を供給し、搬送モータードライバー４５は、当該制御信号Ｃｔｒ２に従って搬送モーター４１を駆動する。これにより、搬送機構による副走査方向の移動が制御される。

また、制御部１００は、ヘッドユニット２に、クロック信号Ｓｃｋ、データ信号Ｄａｔａ、制御信号ＬＡＴ，制御信号ＣＨ、デジタルのデータｄＡ，デジタルのデータｄＢを供給する。

ヘッドユニット２は、駆動回路５０−ａ，駆動回路５０−ｂと、選択制御部２１０と、複数の選択部２３０と、ヘッド２０と、を有する。

駆動回路５０−ａ、駆動回路５０−ｂは、それぞれ、ヘッド２０が備える吐出部６００を駆動しインク（液体）を吐出させる駆動信号ＣＯＭ−Ａ，ＣＯＭ−Ｂを生成する。具体的には、駆動回路５０−ａは、データｄＡをアナログ変換した後に、Ｄ級増幅した駆動信号ＣＯＭ−Ａを生成し、選択部２３０のそれぞれに供給する。同様に、駆動回路５０−ｂは、データｄＢをアナログ変換した後に、Ｄ級増幅した駆動信号ＣＯＭ−Ｂを生成し、選択部２３０のそれぞれに供給する。ここで、データｄＡは、選択部２３０に供給する駆動信号のうち、駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定し、データｄＢは、選択部２３０に供給する駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形を規定する。

駆動回路５０−ａ，駆動回路５０−ｂについては、入力するデータ、および、出力する駆動信号が異なるのみであり、回路的な構成は同一であってもよい。

選択制御部２１０は、選択部２３０のそれぞれに対して駆動信号ＣＯＭ−Ａ，駆動信号ＣＯＭ−Ｂのいずれかを選択すべきか（または、いずれも非選択とすべきか）を、制御部１００から供給されるクロック信号Ｓｃｋ、データ信号Ｄａｔａ、制御信号ＬＡＴ，及び制御信号ＣＨによって指示する。

選択部２３０のそれぞれは、選択制御部２１０の指示に従って、駆動信号ＣＯＭ−Ａ，ＣＯＭ−Ｂを選択し、ヘッド２０が有する圧電素子６０のそれぞれの一端に駆動信号として供給する。なお、図２では、この駆動信号の電圧を駆動電圧Ｖｏｕｔと表記している。圧電素子６０のそれぞれにおける他端は、電圧ＶＢＳが共通に印加されている。

圧電素子６０は、駆動信号が印加されることで変位する。圧電素子６０は、ヘッド２０における複数の吐出部６００のそれぞれに対応して設けられる。そして、圧電素子６０は、選択部２３０により選択された駆動信号の駆動電圧Ｖｏｕｔと電圧ＶＢＳとの差に応じて変位してインクを吐出させる。そこで次に、圧電素子６０への駆動によってインクを吐出させるための構成について簡単に説明する。

３．吐出部の構成
図３は、ヘッド２０において、１つの吐出部６００に対応した概略構成を示す図である。図３に示されるように、ヘッド２０は、吐出部６００と、リザーバー６４１とを含む。

リザーバー６４１は、インクの色毎に設けられており、対応する色のインクが充填されたインクカートリッジ２２の内部に貯留されたインクが供給口６６１からリザーバー６４１に導入される。

吐出部６００は、圧電素子６０と振動板６２１とキャビティー（圧力室）６３１とノズル６５１とを含む。このうち、振動板６２１は、図３において上面に設けられた圧電素子６０によって変位（屈曲振動）し、インクが充填されるキャビティー６３１の内部容積を拡大／縮小させるダイヤフラムとして機能する。ノズル６５１は、ノズルプレート６３２に設けられるとともに、キャビティー６３１に連通する開孔部である。キャビティー６３１は、内部に液体（例えば、インク）が充填され、圧電素子６０の変位により、内部容積が変化する。ノズル６５１は、キャビティー６３１に連通し、キャビティー６３１の内部容積の変化に応じてキャビティー６３１内の液体を液滴として吐出する。

図３で示される圧電素子６０は、圧電体６０１を一対の電極６１１，電極６１２で挟んだ構造である。この構造の圧電体６０１にあっては、電極６１１，電極６１２により印加された電圧に応じて、電極６１１，電極６１２、振動板６２１とともに図３において中央部分が両端部分に対して上下方向に撓む。具体的には、圧電素子６０は、駆動信号の駆動電圧Ｖｏｕｔが高くなると、上方向に撓む一方、駆動電圧Ｖｏｕｔが低くなると、下方向に撓む構成となっている。この構成において、上方向に撓めば、キャビティー６３１の内部容積が拡大するので、インクがリザーバー６４１から引き込まれる一方、下方向に撓めば、キャビティー６３１の内部容積が縮小するので、縮小の程度によっては、インクがノズル６５１から吐出される。

なお、圧電素子６０は、図示した構造に限られず、圧電素子６０を変形させてインクのような液体を吐出させることができる型であればよい。また、圧電素子６０は、屈曲振動に限られず、いわゆる縦振動を用いる構成でもよい。

また、圧電素子６０は、ヘッド２０においてキャビティー６３１とノズル６５１とに対応して設けられ、当該圧電素子６０は、図２において、選択部２３０にも対応して設けられる。このため、圧電素子６０、キャビティー６３１、ノズル６５１および選択部２３０のセットは、ノズル６５１毎に設けられることになる。

４．駆動信号の構成
図４は、ノズル６５１の配列の一例を示す図である。図４に示されるように、ノズル６５１は、例えば２列で次のように配列している。詳細には、１列分でみたとき、複数個のノズル６５１が副走査方向に沿ってピッチＰｖで配置する一方、２列同士では、主走査方向にピッチＰｈだけ離間して、かつ、副走査方向にピッチＰｖの半分だけシフトした関係となっている。

なお、ノズル６５１は、カラー印刷する場合には、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）などの各色に対応したパターンが例えば主走査方向に沿って設けられる。即ち、カラー印刷に使用する色が増加すれば、色数に応じノズル数が増加する。尚、以下の説明では、簡略化するために、単色で階調を表現する場合について説明する。

図５は、図４に示したノズル配列による画像形成の基本解像度を説明するための図である。なお、この図は、説明を簡易化するために、ノズル６５１からインク滴を１回吐出させて、１つのドットを形成する方法（第１方法）の例であり、黒塗りの丸印がインク滴の着弾により形成されるドットを示している。

ヘッドユニット２が、主走査方向に速度ｖで移動するとき、図５に示されるように、インク滴の着弾によって形成されるドットの（主走査方向の）ドット間隔Ｄと、当該速度ｖとは、次のような関係にある。

すなわち、１回のインク滴の吐出で１ドットが形成される場合、ドット間隔Ｄは、速度ｖを、インクの吐出周波数ｆで除した値（＝ｖ／ｆ）、換言すれば、インク滴が繰り返し吐出される周期（１／ｆ）においてヘッドユニット２が移動する距離で示される。

なお、図４、及び図５の例では、ピッチＰｈがドット間隔Ｄに対して係数ｎで比例する関係にして、２列のノズル６５１から吐出されるインク滴が、印刷媒体Ｐにおいて同一列で揃うように着弾させている。このため、図５に示されるように、副走査方向のドット間隔が、主走査方向のドット間隔の半分となっている。ドットの配列は、図示の例に限られないことは言うまでもない。

ところで、高速印刷を実現するためには、単位時間当たりに形成されるドット数を増やす必要がある。その為、単純には、ヘッドユニット２が主走査方向に移動する速度ｖを高めればよい。ただし、単に速度ｖを高めるだけでは、ドット間隔Ｄが長くなってしまう。このため、ある程度の解像度を確保した上で、高速印刷を実現するためには、インクの吐出周波数ｆを高めて、単位時間当たりに形成されるドット数を増やす必要がある。また、ヘッド２０に搭載されるノズル６５１の数量を増やすことで、単位時間当たりに形成されるドット数を増やす事でも高速印刷を実現することが可能である。

また、印刷速度とは別に、解像度を高めるためには、単位面積当たりで形成されるドット数を増やせばよい。ただし、ドット数を増やす場合に、インクを少量にしないと、隣り合うドット同士が結合してしまう可能性がある。

一方、印刷媒体Ｐにドットを形成する方法としては、インク滴を１回吐出させて、１つのドットを形成する方法のほかに、単位期間にインク滴を２回以上吐出可能として、単位期間において吐出された１以上のインク滴を着弾させ、当該着弾した１以上のインク滴を結合させることで、１つのドットを形成する方法（第２方法）や、これら２以上のインク滴を結合させることなく、２以上のドットを形成する方法（第３方法）がある。

５．ヘッドユニットの往復動と加速補助動作
前述のとおり、加速補助機構７０‐１，７０‐２は、プラテン４０の両側に設けられ、主走査方向に往復動するヘッドユニット２が、往動から復動、または復動から往動に切り替わるとき、ヘッドユニット２の移動を補助する。

加速補助機構７０‐１，７０‐２は、キャリッジ２４を移動（加速）させる方向が異なるだけであり、構成、及び動作が同じであるため、加速補助機構７０‐１，７０‐２における共通の説明を行うときには、「−（ハイフン）」以下を省略し、単に加速補助機構７０として説明する。

図６は、本実施形態における加速補助機構７０の概略図である。図６に示されるように、加速補助機構７０は、バネ固定部７１と、バネ７２と、ヘッドユニット受部７３と、を含む。

バネ固定部７１は、プラテン４０の外側に略垂直に設けられ、バネ７２の一端を固定する。さらに、バネ固定部７１は、バネ７２が圧縮した状態でヘッドユニット２を保持するヘッドユニット保持手段としても機能する。例えば、ヘッドユニット２が磁性体を含み、バネ固定部７１は電磁石を含む構成であり、バネ固定部７１は、電磁石が動作しヘッドユニット２の磁性体を引き寄せることによりヘッドユニット２を保持する。さらに、バネ固定部７１の電磁石が動作を停止することにより、ヘッドユニット２の磁性体は電磁石に引き寄せられなくなり、ヘッドユニット２の保持を解除される。

ヘッドユニット受部７３の一面はバネ７２の他端に主走査方向に移動可能に取付けられる。そして、ヘッドユニット２の移動範囲における端部領域では、ヘッドユニット受部７３は他面がヘッドユニット２と接触しながら移動する。

ここで、バネ７２は、一端がバネ固定部７１に固定され、他端がヘッドユニット受部７３に取付けられ、主走査方向に対し伸縮するように動作する。即ち、バネ７２が圧縮状態から伸長することで、ヘッドユニット２に機械エネルギーを与え、ヘッドユニット２を加速させる。

図７から図１１は本実施の形態におけるヘッドユニット２の往復動と移動補助動作に関する図である。

図７から図１１においては、右側にヘッドユニット２のホームポジションが設定されており、ここでは、ヘッドユニット２がホームポジションから反対側の端部へ向けて移動するときを往動時とし、反対側の端部からホームポジション側にヘッドユニット２が戻るとき復動時とする。

図７はヘッドユニット２が印刷を開始する前における停止状態を示す図である。本実施形態によれば、ヘッドユニット２が停止状態のとき、加速補助機構７０‐１に設けられたバネ７２はバネ固定部７１のヘッドユニット保持手段により、圧縮された状態で固定される。

印刷が開始されると、加速補助機構７０−１のバネ固定部７１によるヘッドユニット２の保持が解除さ、バネ７２は圧縮された状態から伸長し、ヘッドユニット２に機械エネルギーを与え、ヘッドユニット２は加速状態となる。ここで加速状態は、ヘッドユニット２（キャリッジ２４）が加速を開始してから定速になるまでの状態である。

図８はヘッドユニット２が加速状態のときを示す図である。本実施形態によれば、ヘッドユニット２は、バネ７２が伸長する機械エネルギーにより加速し、定速状態に移行する。

具体的には、バネ固定部７１によるヘッドユニット２の保持が解除されると、バネ７２は圧縮された状態から伸長し、その機械エネルギーをヘッドユニット受部７３を介しヘッドユニット２に伝える。ヘッドユニット２は、バネ７２が伸長する機械エネルギーにより加速され、定速状態に移行する。尚、キャリッジ２４が加速状態か定速状態かの判定は、例えば液体吐出装置１に設けられたリニアエンコーダー９０により得られるヘッドユニット２の走査位置情報とその時間に基づいて行われる。あるいは、加速状態か定速状態かの判定は、位置検出センサーによって検出されたヘッドユニット２の位置に基づき行われても良いし、使用するバネ７２のバネ係数などから算出された推定値に基づき行われても良い。

図９はヘッドユニット２が定速状態のときを示す図である。定速状態においては、キャリッジモーター３１によりヘッドユニット２（キャリッジ２４）を移動させる。また、定速状態では、加速補助機構７０のバネ７２は伸びきった状態であり、ヘッドユニット２の移動に寄与しない。即ち、加速補助機構７０は、ヘッドユニット２（キャリッジ２４）が定速状態の際に、ヘッドユニット２（キャリッジ２４）の移動を行わない。

その後、ヘッドユニット２が、ホームポジションの反対側に設けられた加速補助機構７０−２のヘッドユニット受部７３に衝突し、バネ７２の圧縮作用により減速状態へ移行する。この時、バネ７２の圧縮作用は、ヘッドユニット２への衝撃緩和の役割も果たす。

尚、印刷品質を安定させるためには、ヘッドユニット２の移動速度が安定していることが望ましい。その為、本実施形態においてヘッドユニット２（ヘッド２０）は、少なくとも定速状態においてインク（液体）を吐出し、印刷を行う。
図１０はヘッドユニット２が減速状態のときを示す図である。ヘッドユニット２はホームポジションの反対側に設けられた加速補助機構７０−２のバネ７２の圧縮作用により減速し、その後、停止状態に移行する。

図１１はヘッドユニット２の減速後の停止状態を示す図である。停止状態のとき、バネ７２は最圧縮状態となる。そして、バネ７２の圧縮作用により蓄えられた機械エネルギーは、バネ７２の伸長作用によりヘッドユニット２の復動時の加速エネルギーとして回生利用される。即ち、加速補助機構７０は、減速状態のエネルギーを回生利用する。

ヘッドユニット２は復動時においても往動時と同様に、加速状態から定速状態を経て減速状態となり、図７に示すホームポジションまで移動する。この時、ホームポジション側に設けられた加速補助機構７０のバネ７２の圧縮作用によりヘッドユニット２は減速し、さらに、バネ７２の圧縮作用により機械エネルギーを蓄え、バネ７２の伸長作用によりヘッドユニット２の往動時の加速エネルギーとして回生利用される。以降印刷時は図７以降の動作が繰り返される。

ヘッドユニット２は、印刷が終了すると、往復動を停止する。具体的には、印刷が衆力するとヘッドユニット２は、ホームポジションに移動し、バネ固定部７１のヘッドユニット保持手段によりバネ７２を圧縮した状態で固定され停止する。
これより、本実施の形態における、ヘッドユニット２（キャリッジ２４）は、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、バネ７２を含む加速補助機構７０は、加速状態の少なくとも一部においてヘッドユニット２（キャリッジ２４）を移動させる。
本実施形態のヘッドユニット２の往復動によれば、加速状態においては、加速補助機構７０に設けられたバネ７２の伸長動作により機械エネルギーを与え、定速状態においては、キャリッジモーター３１により定速状態を保ち、さらに減速状態に生じたエネルギーを回生利用することで、再び、加速補助機構７０に設けられたバネ７２に機械エネルギーを蓄えることが可能となる。

図１２は、ヘッドユニット２が加速状態、定速状態、及び減速状態におけるキャリッジモーター３１の動作状態、加速補助機構７０の動作状態、及びヘッドユニット２を駆動させるための消費電流の一例を示す図である。

本実施の形態によれば、ヘッドユニット２が加速状態の時、ヘッドユニット２を移動させるエネルギーは、バネ７２の機械エネルギーであり、また、バネ７２の圧縮作用により減速をする。さらに、定速状態においては、ヘッドユニットでは、略等速運動となり、大きな電流を消費しない。これにより、ヘッドユニット２を駆動するための消費電流を削減することが可能となる。

尚、本実施形態において、加速補助機構７０はバネ７２を用いて実施されているが、機械エネルギーを用いてヘッドユニット２を十分に加速できる機構であればよく、例えばカタパルトを用いた構成であっても良い。

６．作用・効果
以上に説明した本実施形態に係る液体吐出装置１では、ヘッドユニット２が加速状態の場合において、加速補助機構７０が動作し、ヘッドユニット２を移動させる。

特に、加速補助機構７０は、バネ７２により生じた機械エネルギーを用い、ヘッドユニット２の加速を補助する機構であるため、ヘッドユニット２の加速状態では、消費電流を増加させない。

これより、本実施の形態における液体吐出装置１（印刷方法、印刷システム）によれば、ヘッドユニット２の加速時において消費電流の増加を抑制することが可能となる。

７．応用例
本実施形態、及び変形例において、ヘッドユニット２の加速時の消費電流の抑制が可能となる。ヘッドユニット２の加速時の消費電流は、液体吐出装置１に搭載されるヘッドユニット２が大型になるほど大きくなり、その為、本実施の形態、及び変形例は大型のヘッドユニット２を有する液体吐出装置１に用いることで、より大きな効果を得ることが出来る。

例えば、布地に対して印刷を行う、または、媒体に印刷した画像を昇華転写し、布地に対して印刷を行う捺染インクジェットプリンターに用いられてもよい。捺染インクジェットプリンターは、主に、少量多品種生産かつ製品の高速オンデマンド供給を目的に活用され、顧客ニーズに合わせた布地を提供するために用いられる。

図１３は、捺染インクジェットプリンターとしての液体吐出装置１の一例を示す概略斜視図である。図１３に示される液体吐出装置１（捺染インクジェットプリンター）は、被記録媒体（布地）を支持可能なトレイ３０２と、トレイ３０２の移動機構３である搬送部３０３とを備えている。例えば、ユーザーは、トレイ３０２に対して、Ｔシャツの裾部側からセット方向Ａ１にＴシャツを被せていき、Ｔシャツの記録を行いたい部分がトレイ３０２の上面に位置するようにセットする。搬送部３０３は、トレイ３０２に支持された被記録媒体を搬送方向Ａ（セット方向Ａ１及びセット方向Ａ１とは反対側の方向Ａ２）に搬送する。液体吐出装置１の本体内部には不図示のヘッドユニット２が備えられている。そして、液体吐出装置１は、被記録媒体の搬送方向Ａと交差する方向Ｂにヘッドユニット２を往復移動させながら、ヘッドユニット２から、トレイ３０２に支持されて搬送される被記録媒体にインクを吐出させて所望の画像を形成する。

捺染インクジェットプリンター（捺染用印刷装置）は、主に、少量多品種生産かつ製品の高速オンデマンド供給を目的に活用され、顧客ニーズに合わせた布地を提供するために用いられる。その為、多様な色のインクが要求され、同時にヘッドユニット２には８色以上のインクカートリッジが搭載されることもある。これにより、ヘッドユニット２が大型化し、ヘッドユニット２を加速する際の消費電流が増大する。その為、捺染インクジェットプリンターに本実施の形態を用いることは非常に有効である。

また、例えば、ヘッドユニット２は、有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ）装置や液晶用のカラーフィルターなどを、液滴吐出法により製造するために用いられる工業用インクジェットプリンター（製造装置）に用いられてもよい。工業用インクジェットプリンターは、主に、液晶カラーフィルターや有機エレクトロルミネッセンス装置などの工業製品の製造に用いられ、吐出重量の正確性、生産性向上のための巨大化、完成品の集密性向上のための小型（吐出部の高解像度化）等が求められる。

図１４は、工業用インクジェットプリンター（工業用印刷装置）としての液体吐出装置１の一例を示す概略斜視図である。図１４に示される液体吐出装置１（工業用インクジェットプリンター）は、基台５０９と、基台５０９上に設けられ、エレクトロルミネッセンス装置用の基板５を支持するステージ５０７と、基台５０９上でステージ５０７をＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動モーター５０３と、ステージ５０７のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸方向ガイド軸５０５と、ステージ５０７に支持された基板５上に対して液体材料を吐出するヘッドユニット２と、ヘッドユニット２をＸ軸方向に駆動するＸ軸方向駆動モーター５０２と、ヘッドユニット２のＸ軸方向への移動をガイドするＸ軸方向ガイド軸５０４と、クリーニング機構５０８と、液体吐出装置１の動作を制御する制御装置５１０と、を備えている。ステージ５０７は、基板５を支持するものであって、基板５を基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。Ｙ軸方向ガイド軸５０５は、基台５０９に対して動かないように固定されている。Ｙ軸方向駆動モーター５０３はステッピングモーター等であり、制御装置５１０からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ５０７をＹ軸方向に移動する。クリーニング機構５０８は、ヘッドユニット２をクリーニングするものである。クリーニング機構５０８には、不図示のＹ軸方向の駆動モーターが備えられている。このＹ軸方向の駆動モーターの駆動により、クリーニング機構５０８は、Ｙ軸方向ガイド軸５０５に沿って移動する。クリーニング機構５０８の移動も制御装置５１０により制御される。制御装置５１０は、ヘッドユニット２に液滴の吐出用の信号を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モーター５０２にヘッドユニット２のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モーター５０３にステージ５０７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。Ｘ軸方向駆動モーター５０２はステッピングモーター等であり、制御装置５１０からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向ガイド軸５０４を回転させる。Ｘ軸方向ガイド軸５０４が回転すると、ヘッドユニット２はＸ軸方向に移動する。ヘッドユニット２のノズルからは、ステージ５０７に支持されている基板５に対して液体材料の液滴が吐出される。この液体材料は、基板５上に発光層を含む有機層を成膜するための材料を含む。そして、ヘッドユニット２が移動しながら液滴を吐出することにより、エレクトロルミネッセンス装置用の基板５が製造される。

工業用インクジェットプリンターは、吐出重量の正確性、生産性向上のためヘッドユニット２の大型化が進んでいる。巨大化、完成品の集密性向上のための小型（吐出部の高解像度化）等が求められ、ヘッドユニット２に搭載されるノズル数が増加しヘッドユニット２が大型化する。これにより、ヘッドユニット２を加速する際の消費電流が増大する。その為、工業用インクジェットプリンターに本実施の形態を用いることは非常に有効である。

１…液体吐出装置、２…ヘッドユニット、３…移動機構、４…搬送機構、５…基板、１０…制御ユニット、２０…ヘッド、２２…インクカートリッジ、２４…キャリッジ、３１…キャリッジモーター、３２…キャリッジガイド軸、３３…タイミングベルト、３５…キャリッジモータードライバー、４０…プラテン、４１…搬送モーター、４５…搬送モータードライバー、５０−ａ…駆動回路、５０−ｂ…駆動回路、６０…圧電素子、７０…加速補助機構、７１…バネ固定部、７２…バネ、７３…ヘッドユニット受部、９０…リニアエンコーダー、１００…制御部、１９０…フレキシブルケーブル、２１０…選択制御部、２３０…選択部、３０２…トレイ、３０３…搬送部、５０２…Ｘ軸方向駆動モーター、５０３…Ｙ軸方向駆動モーター、５０４…Ｘ軸方向ガイド軸、５０５…Ｙ軸方向ガイド軸、５０７…ステージ、５０８…クリーニング機構、５０９…基台、５１０…制御装置、６００…吐出部、６０１…圧電体、６１１…電極、６１２…電極、６２１…振動板、６３１…キャビティー、６３２…ノズルプレート、６４１…リザーバー、６５１…ノズル、６６１…供給口

Claims (13)

1. 液体を吐出する吐出部を備えたヘッドと、
   前記ヘッドを搭載するキャリッジと、
   前記キャリッジを移動させる第１動力部と、
   前記キャリッジを移動させる第２動力部と、
   を含み、
   前記キャリッジは、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、
   前記第２動力部は、前記加速状態の少なくとも一部において前記キャリッジを移動させる、
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 前記第１動力部は、前記キャリッジが少なくとも前記定速状態の際に、前記キャリッジを移動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記第２動力部は、前記キャリッジが前記定速状態の際に、前記キャリッジの移動を行わない、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の印刷装置。
4. 前記ヘッドは、前記定速状態において前記液体を吐出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の印刷装置。
5. 前記第２動力部は、前記キャリッジの待機時に停止する停止位置から離れる方向に移動する際の前記加速状態において、前記キャリッジを移動させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の印刷装置。
6. 前記第２動力部は、前記キャリッジの待機時に停止する停止位置に近づく方向に移動する際の前記加速状態において、前記キャリッジを移動させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の印刷装置。
7. 前記第２動力部は、前記減速状態のエネルギーを回生利用する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の印刷装置。
8. 前記第２動力部は、バネである、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の印刷装置。
9. 前記キャリッジは、前記液体を含むカートリッジが搭載されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の印刷装置。
10. 捺染用印刷装置である、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の印刷装置。
11. 工業用印刷装置である、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の印刷装置。
12. 液体を吐出する吐出部を備えたヘッドを搭載したキャリッジが、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、
    前記キャリッジが少なくとも前記定速状態であるとき、第１動力部は前記キャリッジを移動し、
    前記キャリッジが前記加速状態の少なくとも一部であるとき、第２動力部は前記キャリッジを移動する
    ことを特徴とする印刷方法。
13. 液体を吐出することで印刷物を生成する印刷装置、及び印刷制御装置を含む、印刷システムにおいて、
    前記印刷装置は、
    液体を吐出する吐出部を備えたヘッドと、
    前記ヘッドを搭載するキャリッジと、
    前記キャリッジを移動させる第１動力部と、
    前記キャリッジを移動させる第２動力部と、
    を含み、
    前記キャリッジは、加速状態から定速状態を経て減速状態となる往復動を行い、
    前記第２動力部は、前記加速状態の少なくもと一部において前記キャリッジを移動させる、
    ことを特徴とする印刷システム。

Images