JP2020026035A - 液体噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】予備吐出を行った際に液体噴射面へのミストの付着を抑制して吐出不良を抑制した液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体を吐出するノズルが並設された液体噴射ヘッドと、ノズルに連通する流路内の圧力変化を生じさせて液体を吐出させる圧力発生手段と、ノズル列を覆うキャップと、ノズルから液体を噴射させる制御部と、を具備し、制御部は、複数のノズル列からキャップに向かって液体を吐出させる予備吐出を行わせると共に、複数列のノズル列を構成する第1のノズル列と第2のノズル列との予備吐出において、第1のノズル列及び第2のノズル列のそれぞれのノズルから同時吐出及び同時非吐出を間欠的に実施し、第1のノズル列の前記ノズルから同時吐出する際には、第2のノズル列のノズルは同時非吐出とし、第2のノズル列のノズルから同時吐出する際には、第1のノズル列のノズルからは同時非吐出とする第1の予備吐出モードを実行可能にする。【選択図】図10

Description

本発明は、液体を吐出するノズルが列設されたノズル列を複数列有する液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録装置に関する。
液体噴射装置には、例えば、液体としてインク滴を吐出させて紙や記録シートなどの被噴射媒体に印刷を行うインクジェット式記録装置が知られている。
インクジェット式記録装置では、インク滴を吐出するノズル内のインクが乾燥によって増粘し、増粘したインクによってインク滴の飛翔方向がずれてしまうことやノズルの目詰まりなどの吐出不良が発生する。このため、ノズルが開口する液体噴射面を覆うキャップ内を保湿環境とするために、キャップ内に向かってノズルからインク滴を吐出する予備吐出(別名、フラッシングとも言う)が行われる。
このような予備吐出においてミストが発生すると、発生したミストが液体噴射面に付着し、液体噴射面のノズルに形成されたメニスカスが破壊されて、インク滴の飛翔方向がずれてしまうことやインク滴の吐出不良が生じ、印刷品質が低下してしまう虞がある。
このため、複数のノズル列から同時にインク滴を吐出させずに、各ノズル列における予備吐出のタイミングをずらすことで、ミストを低減する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2015−208870号公報
しかしながら、特許文献1のようにノズル列からインク滴を吐出させるタイミングをずらした場合であっても、ミストの原因となる気流が発生し易く、ミストを低減することができず、インク滴の吐出不良を解消することができないという問題がある。
なお、このような問題はインクジェット式記録装置だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、予備吐出を行った際に液体噴射面へのミストの付着を抑制して吐出不良を抑制した液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を吐出するノズルが並設されたノズル列を複数列有する液体噴射ヘッドと、前記ノズルに連通する流路内の圧力変化を生じさせて当該ノズルから液体を吐出させる圧力発生手段と、複数列の前記ノズル列を覆うキャップと、前記圧力発生手段の駆動を制御して前記ノズルから液体を噴射させる制御部と、を具備し、前記制御部は、複数の前記ノズル列から前記キャップに向かって液体を吐出させる予備吐出を行わせると共に、前記制御部は、複数列の前記ノズル列を構成する第1のノズル列と第2のノズル列との予備吐出において、前記第1のノズル列及び前記第2のノズル列のそれぞれの前記ノズルから同時吐出及び同時非吐出を間欠的に実施し、前記第1のノズル列の前記ノズルから同時吐出する際には、前記第2のノズル列の前記ノズルは同時非吐出とし、前記第2のノズル列の前記ノズルから同時吐出する際には、前記第1のノズル列の前記ノズルからは同時非吐出とする第1の予備吐出モードを実行可能に制御することを特徴とする液体噴射装置にある。
実施形態1に係る記録装置の概略構成を示す図である。 実施形態1に係る一時貯留タンク、記録ヘッド及びキャップの要部断面図である。 実施形態1に係るヘッドチップの平面図である。 実施形態1に係るヘッドチップの断面図である。 実施形態1に係るヘッドチップの断面図である。 実施形態1に係る記録装置の電気的構成を示すブロック図である。 実施形態1に係る駆動信号を示す駆動波形である。 実施形態1に係る第1の予備吐出モードの駆動波形である。 実施形態1に係る第2の予備吐出モードの駆動波形である。 各実施形態の吐出パターンを示す表である。 実施形態2に係る第2の予備吐出の印加パルスを示す駆動波形である。 試験例の試験結果を示すノズルプレートの画像である。 他の実施形態に係る印加パルスを示す駆動波形である。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図において、X、Y、Zは、互いに直交する3つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向を第1の方向X、第2の方向Y、及び第3の方向Zとして説明する。また、第3の方向Zは鉛直方向を示し、鉛直方向下側をZ1側、鉛直方向上側をZ2側と称する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す図である。
図1に示すように、インクジェット式記録装置Iは平面視矩形状をなす本体フレーム2を備えている。この本体フレーム2内には紙や記録シート等のインク滴が着弾する被噴射媒体(図示略)を支持する媒体支持部材3が、第1の方向Xとなる主走査方向に沿って延設されている。媒体支持部材3上には、図示しない紙送り機構により被噴射媒体が、第2の方向Yとなる副走査方向に沿って給送されるようになっている。また、本体フレーム2内における媒体支持部材3の上方には、第1の方向Xと平行に延びる棒状のガイド軸4が架設されている。
ガイド軸4には、キャリッジ5がガイド軸4に沿って第1の方向Xに往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ5は、本体フレーム2に設けられた一対のプーリー6a間に掛装された無端状のタイミングベルト6を介して本体フレーム2に設けられたキャリッジモーター7に連結されている。これにより、キャリッジ5は、キャリッジモーター7の駆動によってガイド軸4に沿って往復移動される。
キャリッジ5には、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド1(以下、単に記録ヘッド1とも言う)1と、液体貯留手段であるインクタンク8aからのインクを記録ヘッド1に供給する流路部材である一時貯留タンク8bと、が搭載されている。本実施形態では、キャリッジ5には、4個の一時貯留タンク8bが保持されている。記録ヘッド1には、詳しくは後述するが、4列のノズル列が設けられている。
本体フレーム2の第1の方向Xの一端側にはタンクホルダー8cが設けられており、タンクホルダー8cには液体貯留手段である複数のインクタンク8aがそれぞれ着脱可能に装着されている。本実施形態ではインクタンク8aは、4個設けられている。各インクタンク8aには、互いに種類、例えば、色の異なるインクが収容されている。
タンクホルダー8cに装着された各インクタンク8aは、チューブ等の供給管8dを介して一時貯留タンク8bに接続されている。一時貯留タンク8bは、各インクタンク8aから各供給管8dを介して供給される各色のインクをそれぞれ一時貯留するようになっており、個別に一時貯留した各色のインクはそれぞれ記録ヘッド1に供給される。
本体フレーム2内における第1の方向Xの一端部寄りの位置であって、キャリッジ5のホームポジション領域には、記録ヘッド1のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット9が設けられている。このメンテナンスユニット9は、キャップ9aと、キャップ9a内を吸引可能な吸引ポンプ(図示略)とを備えている。キャップ9aは、記録ヘッド1の各ノズルを囲うように該記録ヘッド1に当接したり、各ノズルから予備吐出によって吐出されるインクを受容したりする。
本実施形態では、記録ヘッド1は、詳しくは後述するが、ノズルが第1の方向Xに並設されたノズル列が第2の方向Yに2列設けられたヘッドチップを第2の方向Yに2つ有し、キャップ9aは、ヘッドチップ毎に分割して設けられている。すなわち、キャップ9aは、ヘッドチップと同じ数、合計2個設けられている。
このようなキャップ9aを有するメンテナンスユニット9は、記録ヘッド1の各ノズルを囲うように記録ヘッド1にキャップ9aを当接した状態でキャップ9a内を吸引ポンプによって吸引することで、各ノズルから増粘したインクや気泡などをキャップ9a内に強制的に排出させる、いわゆるクリーニングが行われるようになっている。また、印刷待機時には、キャップ9aによってノズルを覆うことで、ノズル21の近傍のインクの乾燥を抑制する。ちなみに、本実施形態では、詳しくは後述するが、キャップ9aによってノズルを覆う際に、キャップ9a内を保湿するための第1の予備吐出モードによる予備吐出が行われる。また、本実施形態では、印刷開始前や印刷中などの定期的なタイミングで、キャップ9a内にインク滴を吐出する第2の予備吐出モードによる予備吐出が行われる。
ここで、本実施形態の液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッド1の一例について図2を参照して説明する。なお、図2は、一時貯留タンク、インクジェット式記録ヘッド及びキャップを示す要部断面図である。
図2に示すように、記録ヘッド1は、ノズル21が設けられたヘッドチップ110を具備する。本実施形態では、詳しくは後述するが、1つのヘッドチップ110には、インク滴を吐出するノズル21が第1の方向Xに並設されたノズル列が、第2の方向Yに2列並設されている。本実施形態では、1つのヘッドチップ110に設けられた一方のノズル列を第1のノズル列21Aと称し、他方のノズル列を第2のノズル列21Bと称する。
このようなヘッドチップ110は、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bの並設方向である第2の方向Yに2つ並設された状態で、ホルダー120に保持されている。
ホルダー120は、2つのヘッドチップ110を保持すると共に、キャリッジ5に固定されるものであり、内部には図示しない流路が設けられている。
また、ホルダー120に設けられた2つのヘッドチップ110のノズルが開口する液体噴射面側は、カバーヘッド130によって覆われている。カバーヘッド130には、ノズルに対向する領域に厚さ方向に貫通する露出開口部131が設けられており、露出開口部131によってノズルは外部に露出されている。本実施形態では、1つのカバーヘッド130が2つのヘッドチップ110の液体噴射面側を共通して覆っているが、特にこれに限定されず、1つのヘッドチップ110毎に独立したカバーヘッド130を設けるようにしてもよい。
また、ホルダー120には、流路部材140が設けられている。流路部材140は、特に図示しないが、内部に一時貯留タンク8bからのインクをヘッドチップ110に供給する流路が設けられている。また、流路部材140の流路の途中には、インクに含まれるゴミや気泡を捕捉するフィルターなどの機能性部材が設けられていてもよい。
ここで、本実施形態のヘッドチップ110の一例について、説明する。なお、図3は、ヘッドチップの液体噴射面側の平面図であり、図4は、図3のA−A′線断面図であり、図5は、図3のB−B′線断面図である。また、本実施形態では、ヘッドチップ110の各方向について、インクジェット式記録装置Iに搭載された際の方向に基づいて説明する。もちろん、ヘッドチップ110のインクジェット式記録装置I内の配置は以下に示すものに限定されるものではない。
図3〜図5に示すように、本実施形態のヘッドチップ110を構成する流路形成基板10は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には、振動板50が形成されている。振動板50は、二酸化シリコン層や酸化ジルコニウム層から選択される単一層又は積層であってもよい。
図5に示すように、流路形成基板10には、他方の面から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12が第1の方向Xに沿って並設されている。また、流路形成基板10には、圧力発生室12が第1の方向Xに並設された列が第2の方向Yに複数列、本実施形態では、2列設けられている。なお、本実施形態では、流路形成基板10の第1の方向Xに並設された圧力発生室12の間の部分を隔壁11と称する。この隔壁11は、第2の方向Yに沿って形成されている。すなわち、隔壁11は、流路形成基板10の第2の方向Yにおける圧力発生室12に重なる部分のことを言う。また、圧力発生室12の一方の面を画成する可動壁である振動板50は、圧力発生室12を区画する隔壁11間を跨いで形成されており、圧力発生室12の一方の面を画成する振動板50が撓み変形することで、圧力発生室12内のインクに圧力変化を生じさせる。
このような流路形成基板10の他方の面側には、連通板15と、ノズルプレート20とが順次積層されている。
連通板15には、図4に示すように、圧力発生室12とノズル21とを連通するノズル連通路16が設けられている。連通板15は、流路形成基板10よりも大きな面積を有し、ノズルプレート20は流路形成基板10よりも小さい面積を有する。ノズルプレート20は圧力発生室12とノズル21とを連通するノズル連通路16の開口を覆うだけで良いので、ノズルプレート20の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート20のノズル21が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面20aと称する。
また、連通板15には、複数の圧力発生室12が共通して連通する共通液室となるマニホールド100の一部を構成する第1マニホールド部17と第2マニホールド部18とが設けられている。本実施形態では、第1の方向Xに並設された圧力発生室12の列毎に異なるマニホールド100を設けるようにした。すなわち、圧力発生室12が第1の方向Xに並設された列は、第2の方向Yに2列設けられているが、マニホールド100は、2列の圧力発生室12の第2の方向Yの両側にそれぞれ配置されている。そして、一方の圧力発生室12の列には、一方のマニホールド100が連通し、他方の圧力発生室12の列には、他方のマニホールド100が連通するようになっている。
具体的にマニホールド100を構成する第1マニホールド部17は、連通板15を第3の方向Zに貫通して設けられている。また、第2マニホールド部18は、連通板15を第3の方向Zに貫通することなく、連通板15のノズルプレート20側に開口して設けられている。そして、これら第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18は、連通板15の第2の方向Yの両側にそれぞれ設けられている。
また、連通板15には、圧力発生室12の第2の方向Yの一端部に連通する供給連通路19が、圧力発生室12の各々に対して独立して設けられている。供給連通路19は、第2マニホールド部18と圧力発生室12とを連通して、マニホールド100内のインクを圧力発生室12に供給する。
ノズルプレート20には、各圧力発生室12にノズル連通路16を介して連通するノズル21が形成されている。本実施形態では、第1の方向Xに並設された圧力発生室12の列が第2の方向Yに2列形成されているため、第1の方向Xに並設されたノズル21で構成されるノズル列も第2の方向Yに2列形成されている。
ちなみに、圧力発生室12は、上述したように共通して連通するマニホールド100毎に第1の方向Xに並設された列を構成しているため、ノズル列のそれぞれは、互いに異なるマニホールド100に連通している。本実施形態では、上述のように一方のノズル列を第1のノズル列21Aと称し、他方のノズル列を第2のノズル列21Bと称する。そして、共通液室であるマニホールド100は、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとで異なる。このように、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、マニホールド100が互いに異なるため、異なる種類のインクを吐出することができる。もちろん、異なるマニホールド100に同じ種類のインクを供給すれば第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとからは同じ種類のインクを吐出することも可能である。
このようなノズルプレート20としては、例えば、ステンレス鋼(SUS)等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。
一方、流路形成基板10の連通板15とは反対側の面には、上述のように振動板50が形成され、振動板50上には、第1電極60と圧電体層70と第2電極80とが成膜及びリソグラフィー法によって積層されて圧電アクチュエーター300を構成している。本実施形態では、圧電アクチュエーター300が圧力発生室12内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段となっている。ここで、圧電アクチュエーター300は、圧電素子とも言い、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分を言う。また、第1電極60と第2電極80との間に電圧を印加した際に、圧電体層70に圧電歪みが生じる部分を活性部310と称する。すなわち、活性部310は、圧電体層70が第1電極60と第2電極80とによって第3の方向Zで挟まれた部分を言う。本実施形態では、圧力発生室12毎に活性部310が形成されている。そして、一般的には、圧電アクチュエーター300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を圧力発生室12毎、すなわち、活性部310毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第1電極60を複数の活性部310の共通電極とし、第2電極80を各活性部の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板50、第1電極60が、振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板50を設けずに、第1電極60のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
圧電体層70は、第1電極60上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ABOで示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。圧電体層70は、例えば、ゾル−ゲル法、MOD(Metal-Organic Decomposition)法などの液相法や、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等などのPVD法(気相法)などで形成することができる。
また、このような各圧電アクチュエーター300の第2電極80には、リード電極90がそれぞれ接続され、このリード電極90を介して各圧電アクチュエーター300に選択的に電圧が印加されるようになっている。
また、リード電極90及び第1電極60には、フレキシブルケーブル101が接続されている。フレキシブルケーブル101は、可撓性を有する配線基板であって、本実施形態では、駆動素子である駆動回路102が実装されている。
このような流路形成基板10の圧電アクチュエーター300側の面には、流路形成基板10と略同じ大きさを有する保護基板30が接合されている。保護基板30は、圧電アクチュエーター300を保護するための空間である保持部31を有する。保持部31は、第1の方向Xに並設された圧電アクチュエーター300の列の間に第2の方向Yに2つ並んで形成されている。また、保護基板30には、第2の方向Yで並設された2つの保持部31の間に第3の方向Zに貫通する貫通孔32が設けられている。圧電アクチュエーター300の電極から引き出されたリード電極90及び第1電極60は、この貫通孔32内に露出するように延設され、リード電極90及び第1電極60とフレキシブルケーブル101とは、貫通孔32内で電気的に接続されている。
また、図4に示すように、保護基板30上には、複数の圧力発生室12に連通するマニホールド100を流路形成基板10と共に画成するケース部材40が固定されている。ケース部材40は、平面視において上述した連通板15と略同一形状を有し、保護基板30に接合されると共に、上述した連通板15にも接合されている。
このようなケース部材40は、保護基板30側に流路形成基板10及び保護基板30が収容される深さの凹部41を有する。この凹部41は、保護基板30の流路形成基板10に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部41に流路形成基板10等が収容された状態で凹部41のノズルプレート20側の開口面が連通板15によって封止されている。これにより、流路形成基板10の外周部には、ケース部材40と流路形成基板10とによって第3マニホールド部42が画成されている。そして、連通板15に設けられた第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18と、ケース部材40と流路形成基板10とによって画成された第3マニホールド部42と、によって本実施形態のマニホールド100が構成されている。マニホールド100は、圧力発生室12の並設方向である第1の方向Xに亘って連続して設けられており、各圧力発生室12とマニホールド100とを連通する供給連通路19は、第1の方向Xに並設されている。
また、連通板15の第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18が開口する面には、コンプライアンス基板45が設けられている。このコンプライアンス基板45が、第1マニホールド部17と第2マニホールド部18の液体噴射面20a側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板45は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜46と、金属等の硬質の材料からなる固定基板47と、を具備する。固定基板47のマニホールド100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された固定基板用開口部48となっているため、マニホールド100の一方面は可撓性を有する封止膜46のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部49となっている。
また、コンプライアンス基板45には、カバーヘッド130が接合されている。カバーヘッド130の露出開口部131は、本実施形態ではノズルプレート20よりも若干大きな面積を有し、露出開口部131によってノズルプレート20の全体が露出されている。
なお、ケース部材40には、マニホールド100に連通して各マニホールド100にインクを供給するための導入路44が設けられている。また、ケース部材40には、保護基板30の貫通孔32に連通してフレキシブルケーブル101が挿通される接続口43が設けられている。
このような記録ヘッド1では、インクを噴射する際に、インクを導入路44から取り込み、マニホールド100からノズル21に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路102からの信号に従い、圧力発生室12に対応する圧電アクチュエーター300に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター300と共に振動板50をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室12内の圧力が高まり所定のノズル21からインク滴が噴射される。
また、図1及び図6に示すように、インクジェット式記録装置Iは、制御装置200を具備する。ここで、本実施形形態の電気的構成について図6を参照して説明する。なお、図6は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録装置の電気的構成を示すブロック図である。
図6に示すように、インクジェット式記録装置Iは、プリンターコントローラー210と、プリントエンジン220と、を備えている。
プリンターコントローラー210は、インクジェット式記録装置Iの全体の制御をする要素であり、本実施形態では、インクジェット式記録装置Iに設けられた制御装置200内に設けられている。
プリンターコントローラー210は、外部インターフェース211(以下、外部I/F211と言う)と、各種データを一時的に記憶するRAM212と、制御プログラム等を記憶したROM213と、CPU等を含んで構成した制御処理部214と、クロック信号を発生する発振回路215と、記録ヘッド1へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号生成回路216と、バイアス電圧を生成する電源生成回路217と、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ(別名ビットマップデータとも言う)等をプリントエンジン220に送信する内部インターフェース218(以下、内部I/F218と言う)とを備えている。
外部I/F211は、例えば、キャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、ホストコンピューター等の外部装置230から受信する。また、この外部I/F211を通じてビジー信号(BUSY)やアクノレッジ信号(ACK)が、外部装置230に対して出力される。
RAM212は、受信バッファー212A、中間バッファー212B、出力バッファー212C及び図示しないワークメモリーとして機能する。そして、受信バッファー212Aは外部I/F211によって受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファー212Bは制御処理部214が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファー212Cはドットパターンデータを記憶する。なお、このドットパターンデータは、階調データをデコード(翻訳)することにより得られる印字データによって構成してある。
また、ROM213には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム(制御ルーチン)の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。
制御処理部214は、受信バッファー212A内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー212Bに記憶させる。また、中間バッファー212Bから読み出した中間コードデータを解析し、ROM213に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御処理部214は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー212Cに記憶させる。
そして、記録ヘッド1に1行分のドットパターンデータが得られたならば、この1行分のドットパターンデータは、内部I/F218を通じて記録ヘッド1に出力される。また、出力バッファー212Cから1行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー212Bから消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。
駆動信号生成回路216は、外部から供給された電源に基づいて駆動信号COMを生成する。
また、電源生成回路217は、外部から供給された電源に基づいて圧電アクチュエーター300の共通電極である第1電極60に供給するバイアス電圧vbsを生成する。
プリントエンジン220は、記録ヘッド1と、紙送り機構221と、キャリッジ機構222とを含んで構成してある。紙送り機構221は、搬送ローラーとこの搬送ローラーを駆動するモーター等から構成してあり、記録シートSを記録ヘッド1の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構221は、記録シートSを第1の方向Xに相対移動させる。キャリッジ機構222は、キャリッジ5と、キャリッジ5をガイド軸4に沿って第2の方向Yに移動させるキャリッジモーター7やタイミングベルト6とを具備する。
記録ヘッド1は、シフトレジスター103、ラッチ回路104、レベルシフター105、スイッチ106を有する駆動回路102と、圧電アクチュエーター300と、を備えている。シフトレジスター103、ラッチ回路104、レベルシフター105、スイッチ106及び圧電アクチュエーター300は、特に図示していないが、それぞれ、記録ヘッド1のノズル21毎に設けられたシフトレジスター素子、ラッチ素子、レベルシフター素子、スイッチ素子、圧電アクチュエーター300から構成してあり、シフトレジスター103、ラッチ回路104、レベルシフター105、スイッチ106及び圧電アクチュエーター300の順で電気的に接続してある。これらのシフトレジスター103、ラッチ回路104、レベルシフター105及びスイッチ106は、駆動信号生成回路216が発生した駆動信号から印加パルスを生成する。ここで、印加パルスとは実際に圧電アクチュエーター300に印加されるものである。
なお、本実施形態では、プリンターコントローラー210と駆動回路102とが特許請求の範囲の制御部に相当する。
ここで、駆動信号生成回路216が発生した駆動信号(COM)を示す駆動波形について説明する。なお、図7は、駆動信号を示す駆動波形である。
図7に示すように、本実施形態の駆動信号COMは、記録周期T毎に駆動信号生成回路216から繰り返し生成される。なお、記録周期Tは、吐出周期Tとも言い、記録シートSに印刷する画像等の1画素分に対応する。本実施形態においては、吐出周期Tが、T1、T2、T3の3つの期間に区切られている。そして、吐出周期Tの期間T1、T2、T3のそれぞれでは、インク滴を吐出させる第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2、第3吐出パルスDP3が生成される。すなわち、吐出周期Tを区切る期間T1では、ノズル21からインク滴を吐出させるように圧電アクチュエーター300を駆動する第1吐出パルスDP1が生成される。また、吐出周期Tを区切る期間T2では、ノズル21からインク滴を吐出させるように圧電アクチュエーター300を駆動する第2吐出パルスDP2が生成される。また、期間T3では、ノズル21からインク滴を吐出させるように圧電アクチュエーター300を駆動する第3吐出パルスDP3が生成される。
そして、印刷中において記録シートSの記録領域に1行分(1ラスター分)のドットパターンを形成するとき、各ノズル21に対応する圧電アクチュエーター300には、駆動信号COMの第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3が選択的に印加される。すなわち、各ノズル21に対応する圧電アクチュエーター300毎にヘッド制御信号及び駆動信号COMから印加パルスを生成し、印加パルスを圧電アクチュエーター300に印加する。このような印加パルスは、圧電アクチュエーター300の活性部毎の個別電極である第2電極80に供給される。また、圧電アクチュエーター300の複数の活性部の共通電極である第1電極60には、バイアス電圧(vbs)が供給される。このため、印加パルスによって圧電アクチュエーター300の個別電極である第2電極80に印加される電圧は、第1電極60に印加されるバイアス電圧(vbs)を基準電位として表される。
ここで、第1吐出パルスDP1は、中間電位Vmから第1電位Vまで印加して圧力発生室12の容積を基準容積から膨張させる第1膨張要素P01と、第1膨張要素P01によって膨張した圧力発生室12の容積を一定時間維持する第1膨張維持要素P02と、第1電位Vから第2電位Vを印加して圧力発生室12の容積を収縮させる第1収縮要素P03と、第1収縮要素P03によって収縮した圧力発生室12の容積を一定時間維持する第1収縮維持要素P04と、第2電位Vの収縮状態から中間電位Vmの基準容積まで圧力発生室12を復帰させる第1復帰要素P05と、を具備する。
このような第1吐出パルスDP1が圧電アクチュエーター300に供給されると、第1膨張要素P01によって圧電アクチュエーター300が圧力発生室12の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル21内のメニスカスが圧力発生室12側に引き込まれると共に、圧力発生室12にはマニホールド100側からインクが供給される。そして、圧力発生室12の膨張状態は、第1膨張維持要素P02で維持される。その後、第1収縮要素P03が供給されて圧力発生室12は膨張容積から第2電位Vに対応する収縮容積まで急激に収縮され、圧力発生室12内のインクが加圧されてノズル21からインク滴が吐出される。圧力発生室12の収縮状態は、第1収縮維持要素P04で維持され、この間にインク滴の吐出によって減少した圧力発生室12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合わせて第1復帰要素P05が供給されて、圧力発生室12が基準容積まで復帰し、圧力発生室12内の圧力変動が吸収される。
また、本実施形態では、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3は、第1吐出パルスDP1と同じ駆動波形を有する。もちろん、第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3は、同じ駆動波形であっても異なる駆動波形であってもよい。
このような駆動信号COMは、ドットパターンデータを構成する印字データ(SI)に基づいて、吐出周期T毎にインク滴を吐出するノズル21に対応する圧電アクチュエーター300に選択的に供給されてインク滴が吐出される。また、印刷中において、インク滴を吐出しないノズル21に対応する圧電アクチュエーター300には、駆動信号COMの供給は遮断されるものの、圧電アクチュエーター300は、直前の電位を保持するので、直前の変位状態、すなわち、中間電位Vmが維持される。
ここで、例えば、駆動信号COMを用いてスモールドット(Sドット)を記録する場合、一吐出周期Tにおいて駆動信号COMの期間T1で発生する第1吐出パルスDP1のみが圧電アクチュエーター300に供給される。
また、ミドルドット(Mドット)を記録する場合、一吐出周期Tにおいて駆動信号COMの期間T1で発生する第1吐出パルスDP1と、期間T2で発生する第2吐出パルスDP2とが圧電アクチュエーター300に供給される。なお、期間T2で発生する第2吐出パルスDP2に代えて、期間T3で発生する第3吐出パルスDP3を圧電アクチュエーター300に供給するようにしてもよい。
さらに、ラージドット(Lドット)を記録する場合、一吐出周期Tの期間T1で発生する第1吐出パルスDP1と、期間T2で発生する第2吐出パルスDP2と、期間T3で発生する第3吐出パルスDP3とが圧電アクチュエーター300に供給される。なお、ドットを形成しない、すなわち、インク滴を吐出しない場合には、第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3の何れも供給されず、中間電位Vmが維持される。ちなみに、本実施形態では、特に図示していないが、インク滴を吐出しない圧電アクチュエーター300には、インク滴を吐出しない程度にノズル21のメニスカスを微振動させる微振動パルスを供給するようにしてもよい。
また、制御装置200は、記録ヘッド1に予備吐出を行わせる。具体的には、制御装置200は、記録ヘッド1をキャリッジ5のホームポジション領域に移動し、図2に示すように、記録ヘッド1の第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのそれぞれからキャップ9aに向かってインク滴を吐出させる予備吐出を行わせる。キャップ9a内には、多孔質材料等で形成された吸収体9bが設けられており、吸収体9bにインクを保持させることで、キャップ9aによって第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bをそれぞれ覆った際にキャップ9a内を保湿させる。なお、本実施形態では、制御装置200は、予備吐出として第1の予備吐出モードと第2の予備吐出モードとを実行する。ここで、第1の予備吐出モードにおける予備吐出は、キャップ9a内にインク滴を吐出させて、キャップ9a内を保湿させるものであり、比較的短時間で大量にキャップ9a内にインク滴を吐出させる必要がある。これに対して、第2の予備吐出モードにおける予備吐出は、印刷実行前や印刷中などに定期的に行ってノズル21近傍のインクの増粘を抑制してインク滴の吐出不良を抑制するために実施するものである。このため、第1の予備吐出モードにおけるインク滴の吐出回数を示す第1の吐出回数と、第2の予備吐出モードにおけるインク滴の吐出回数を示す第2の吐出回数とは、第2の吐出回数の方が第1の吐出回数よりも少ない(第1の吐出回数<第2の吐出回数)。本実施形態では、第1の予備吐出モードにおけるインク滴の吐出回数は例えば、1ノズルあたり60万ショットであり、第2の予備吐出モードにおけるインク滴の吐出回数は例えば、1ノズルあたり108ショットである。
ここで、本実施形態の第1の予備吐出モードについて図8を参照して説明する。なお、図8は、第1の予備吐出モードを示す駆動波形である。図8に示すように、本実施形態の制御装置200が行う第1の予備吐出モードにおける予備吐出では、吐出周期Tにおいて、第1のノズル列21Aに対応する圧電アクチュエーター300には、第1吐出パルスDP1のみを選択して印加する。このような第1吐出パルスDP1のみを選択した印加パルスは、吐出周期T毎に第1のノズル列21Aに対応する圧電アクチュエーター300に供給される。すなわち、第1のノズル列21Aは、それぞれのノズル21から同時吐出及び同時非吐出が間欠的に行われている。ここで、同時吐出とは、第1のノズル列21Aを構成する全てのノズル21から同時にインク滴を吐出することであり、本実施形態では、吐出周期Tの期間T1において、第1のノズル列21Aを構成する全てのノズル21に対応する圧電アクチュエーター300に第1吐出パルスDP1を印加して全てのノズル21から同時にインク滴を吐出することである。また、同時非吐出とは、第1のノズル列21Aを構成する全てのノズル21から同時にインク滴を吐出しないことである。
そして、第1のノズル列21Aにおいて、同時吐出が間欠的に行われているとは、同時吐出と同時吐出との間に同時非吐出を挟んでいることを言う。本実施形態では、同時吐出が一定の期間T1〜T3の少なくとも1つを隔てて行われていることを言う。また、同時非吐出が間欠的に行われているとは、同時非吐出と同時非吐出との間に同時吐出を挟んでいることを言う。本実施形態では、同時非吐出が一定の期間T1〜T3の少なくとも1つを隔てて行われていることを言う。
本実施形態の第1のノズル列21Aでは、期間T1で同時吐出を行い、期間T2、T3では、同時非吐出を行う吐出周期Tを繰り返すため、同時吐出及び同時非吐出が間欠的に行われていると言える。
また、同じ吐出周期Tにおいて、第2のノズル列21Bに対応する圧電アクチュエーター300には、第3吐出パルスDP3のみを選択して印加する。このような第3吐出パルスDP3のみを選択した印加パルスは、吐出周期T毎に第2のノズル列21Bに対応する圧電アクチュエーター300に供給される。すなわち、第2のノズル列21Bは、それぞれのノズル21から同時吐出及び同時非吐出が間欠的に行われている。
また、第1のノズル列21Aのノズル21から同時吐出する期間T1では、第2のノズル列21Bのノズル21からはインク滴を吐出しない同時非吐出とし、第2のノズル列21Bのノズル21からインク滴が同時吐出される期間T3では、第1のノズル列21Aのノズル21からはインク滴を吐出しない同時非吐出となっている。すなわち、第1のノズル列21Aのノズル21から一定の時間を隔てて同時吐出を行っており、第1のノズル列21Aのノズル21が同時吐出を止んでいるときに第2のノズル列21Bのノズル21から同時吐出を行っている。また、第2のノズル列21Bのノズル21から一定の時間を隔てて同時吐出を行っており、同時吐出を止んでいるときに第1のノズル列21Aのノズル21から同時吐出を行っている。すなわち、第1のノズル列21Aからインク滴が吐出される期間T1では、第2のノズル列21Bからはインク滴が吐出されず、第2のノズル列21Bからインク滴が吐出される期間T3では、第1のノズル列21Aからはインク滴が吐出されないため、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、インク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係となっている。
このように、第1のノズル列21Aのノズル21からインク滴の同時吐出を間欠的に行うことで、インク滴の連続吐出による自己噴流の発生によるミストの発生及びミストがノズルプレート20に付着するのを抑制することができる。特に、本実施形態のように、キャップ9aが、ヘッドチップ110毎に分割して設けられている場合、キャップ9aの面積が狭いために、キャリッジ5を停止させてキャップ9a内にインクを吐出するため、インク滴の自己噴流によるミストが発生し易いが、本実施形態では、インク滴の同時吐出を間欠的に行うことで、キャップ9aがヘッドチップ110毎に分割して設けられている場合であっても、ミストの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の第1の予備吐出モードでは、第1のノズル列21A又は第2のノズル列21Bを構成する全てのノズル21から同時にインク滴を吐出する同時吐出及び同時非吐出を行っている。このため、ノズル列を構成するノズル21に連通する互いに隣り合う圧力発生室12内に同時に圧力変化を生じさせることができるため、圧力発生室12内のインクの圧力変化が隔壁11の変形によって吸収されるのを抑制することができ、インク滴の飛翔速度が低下するのを抑制することができる。ちなみに、インク滴の飛翔速度が低下することによってミストの発生が増大するため、ノズル列の全てのノズル21から同時吐出又は同時非吐出を行わせることで、インク滴の飛翔速度の低下を抑制してミストの発生を低減することができ、液体噴射面へのミストの付着を低減することができる。
また、各ノズル列を構成するノズル21に連通する圧力発生室12は、同じ共通液室であるマニホールド100に連通している。したがって、ノズル列を構成する近接したノズル21において短い周期で吐出、非吐出を繰り返し行うと、マニホールド100を介して圧力変動の影響が生じ、インク滴の吐出が不安定となり易く、ミストを発生させてしまうことや、ノズル21から気泡を取り込んでしまうなどの不具合が発生する虞がある。本実施形態の第1の予備吐出モードでは、第1のノズル列21A又は第2のノズル列21Bを構成する全てのノズル21から同時にインク滴を吐出する同時吐出又は同時非吐出を行っているため、マニホールド100を介した圧力変動の影響が生じ難く、インク滴の吐出を安定して行うことができ、ミストの発生を低減することができると共にノズル21から気泡が入り込んでしまうのを抑制することができる。
また、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、インク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係となっているため、インク滴が第1のノズル列21Aのノズル21と第2のノズル列21Bとから同じタイミングで吐出されない。したがって、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bから同時にインク滴が吐出されるノズル21の数を減らすことができ、ミストの発生を抑制することができる。特に、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは同じヘッドチップ110に設けられていることから近接して設けられており、同じキャップ9aにインク滴を吐出することから、これら第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとからインク滴が同時に吐出されるノズル21数を減らすことで、ミストの発生を効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、インク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係となっているため、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのノズル21から間欠的にインク滴の吐出を行わせても、第1の予備吐出モードにおける予備吐出に必要な時間が著しく長くなるのを抑制することができる。
また、本実施形態の第2の予備吐出モードについて図9を参照して説明する。なお、図9は、第2の予備吐出モードを示す駆動波形である。
図9に示すように、第2の予備吐出モードでは、第1のノズル列21Aからは、吐出周期Tにおいて、第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2、第3吐出パルスDP3の全てを選択してインク滴を3回吐出させると共に、このインク滴の吐出を連続する吐出周期Tで一定期間に亘って連続して行わせる。すなわち、第1のノズル列21Aからは同時吐出が間欠的に行われず、同時吐出が連続して行われる。なお、第1のノズル列21Aからインク滴を吐出させるとは、第1のノズル列21Aを構成する全てのノズル21に対応する圧電アクチュエーター300に図9に示す印加パルスを供給して、第1のノズル列21Aを構成する全てのノズル21からインク滴を同時に吐出させることである。
本実施形態の第2の予備吐出モードでは、第1のノズル列21Aからインク滴を同時に吐出する吐出周期Tでは、第2のノズル列21Bからはインク滴の吐出を行わない。すなわち、第2のノズル列21Bからはインク滴の同時非吐出が連続して行われる。そして、第1のノズル列21Aからのインク滴の連続した同時吐出が行われた後、すなわち、第2のノズル列21Bからの連続した同時非吐出が行われた後は、第2のノズル列21Bから吐出周期Tにおいて第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2、第3吐出パルスDP3の全てを選択してインク滴を3回吐出させると共に、このインク滴の吐出を連続する吐出周期Tで一定期間に亘って連続して行わせる。すなわち、第2のノズル列21Bからは同時吐出が間欠的に行われず、同時吐出が連続して行われる。なお、第2のノズル列21Bからインク滴を吐出させるとは、第2のノズル列21Bを構成する全てのノズル21に対応する圧電アクチュエーター300に図9に示す印加パルスを供給して、第2のノズル列21Bを構成する全てのノズル21からインク滴を同時に吐出させることである。また、第2のノズル列21Bから同時吐出が連続して行われている際には、第1のノズル列21Aからはインク滴の吐出が行われず、同時非吐出が連続して行われる。さらに、本実施形態の第2の予備吐出モードでは、第1のノズル列21Aからインク滴の同時吐出を一定期間に亘って連続して行い、その後、同時非吐出を一定期間に亘って連続して行った後は、第1のノズル列21Aからインク滴の同時吐出を行わない。このため、第1のノズル列21Aからはインク滴の同時吐出が間欠的に行われているとは言わない。同様に、第2のノズル列21Bからインク滴の同時吐出を一定期間に亘って連続して行い、その後、同時非吐出を実弟期間に亘って連続して行った後は、第2のノズル列21Bからインク滴の同時吐出を行わない。したがって、第2のノズル列21Bからはインク滴の同時吐出が間欠的に行われているとは言わない。ちなみに、第2のノズル列21Bは、インク滴の同時非吐出を行い、その後、インク滴の同時吐出を行った後、インク滴の同時非吐出を行うため、同時非吐出は間欠的に行われていると言える。ただし、第2のノズル列21Bからはインク滴の同時吐出と同時非吐出との両方が間欠的に行われていない。
また、本実施形態の第2の予備吐出モードによる予備吐出では、第1のノズル列21Aから全ての期間T1〜T3でインク滴の同時吐出を行っているのに対し、第1の予備吐出モードによる予備吐出では、第1のノズル列21Aから期間T1でインク滴の同時吐出が行われている。このため、第1のノズル列21Aにおける単位時間当たりの吐出頻度は、第1のノズル列21Aにおける第1の予備吐出モードにおける単位時間当たりの吐出頻度よりも高くなっている。なお、第2のノズル列21Bについても同様に、第2の予備吐出モードでは、全ての期間T1〜T3でインク滴の同時吐出を行っているのに対し、第1の予備吐出モードでは、期間T3でインク滴の同時吐出が行われているため、第2のノズル列21Bにおける単位時間当たりの吐出頻度は、第2のノズル列21Bにおける第1の予備吐出モードにおける単位時間当たりの吐出頻度よりも高くなっている。
このような間欠的ではない連続的なインク滴の吐出を行うと共に、ノズル列の単位時間当たりの吐出頻度が第1の予備吐出モードよりも高い第2の予備吐出モードは、上述のように第1の予備吐出モードよりも第2の予備吐出モードの方が吐出回数が少ないことから実行することが可能である。すなわち、第2の予備吐出モードは、第1の予備吐出モードよりもインク滴の吐出回数が少ないため、吐出されるインク滴の絶対量が少なく、ミストの発生が生じ難い。したがって、第2の予備吐出モードを第1の予備吐出モードに比べて短時間で且つ増粘抑制効果の高い、すなわち、ノズル列における単位時間当たりの吐出頻度が高い吐出方法でインク滴を吐出させても、ミストの発生を抑えることができ、液体噴射面へのミストの付着を抑制することができる。
なお、本実施形態の第2の予備吐出モードでは、第1のノズル列21Aからインク滴の同時吐出を行うタイミングで、第2のノズル列21Bからインク滴の同時吐出を行わない同時非吐出を行うようにしたが、特にこれに限定されず、第2の予備吐出モードとして、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとから同じタイミングでインク滴の同時吐出を行うようにしてもよい。
ここで、図10に示すように、比較例として第1のノズル列21Aのノズル21からインク滴の同時吐出を20万回の吐出周期、第2のノズル列21Bのノズル21からインク滴の同時吐出を20万回の吐出周期でそれぞれ連続して行わせる場合、本実施形態の第1の予備吐出モードで同じ量のインクを第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのそれぞれから吐出させるには、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとでそれぞれ3倍の吐出周期が必要になる。つまり比較例の合計40万の吐出周期に対し、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとで合計6倍、すなわち、120万の吐出周期が必要になる。しかしながら、本実施形態では、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとで、インク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係としたため、一吐出周期Tで第1のノズル列21Aから1回、第2のノズル列21Bから1回のインク滴の吐出を行わせることができる。したがって、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとからインク滴を吐出する吐出周期を半分、つまり、60万の吐出周期で比較例と同じインク滴の量をキャップ9a内に吐出させることができる。
このように第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bから同時吐出を間欠的に行うことで、ミストを低減することができると共に、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとのインク滴を吐出するタイミングが互いに補完し合う関係となるため、インク滴の吐出頻度を低下させてミストの発生を抑制しても、予備吐出に必要な時間を著しく長く、例えば、120万の吐出周期とする必要なく、比較的短い60万の吐出周期で予備吐出を実行することができるため、第1の予備吐出モードに必要な時間を短縮することができる。したがって、予備吐出の時間が長時間化することによるキャップ9a内のインクの乾燥や、次の印刷を実行するまでのダウンタイムの長時間化を抑制することができる。
本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Iでは、液体であるインクを吐出するノズル21が並設されたノズル列を複数列、本実施形態では、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとを有する液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッド1と、ノズル21に連通する流路である圧力発生室12内の圧力変化を生じさせて当該ノズル21からインクを吐出させる圧力発生手段である圧電アクチュエーター300と、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bを覆うキャップ9aと、圧電アクチュエーター300の駆動を制御してノズル21からインクを噴射させる制御部と、を具備し、制御部は、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bからキャップ9aに向かってインクを吐出させる予備吐出を行わせると共に、制御部は、複数列のノズル列を構成する第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとの予備吐出において、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのそれぞれのノズル21から同時吐出及び同時非吐出を間欠的に実施し、第1のノズル列21Aのノズル21から同時吐出する際には、第2のノズル列21Bの前記ノズルは同時非吐出とし、前記第2のノズル列の前記ノズルから同時吐出する際には、第1のノズル列21Aのノズル21からは同時非吐出とする第1の予備吐出モードを実行可能に制御する。
このように第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとのそれぞれのノズル21から間欠的にインク滴を吐出させることで、同じノズル21から短時間で連続吐出するのを抑制して、ミストの発生を抑制することができる。また、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとから同じタイミングでインク滴を吐出しないようにすることで、同時にインク滴が吐出されるノズル21数を減らして、ミストの発生を抑制することができる。さらに、第1のノズル列21Aから同時吐出する際に第2のノズル列21Bを同時非吐出とし、第2のノズル列21Bから同時吐出する際に第1のノズル列21Aから同時非吐出とすることで、予備吐出に必要な時間が著しく長くなるのを抑制することができ、予備吐出の時間が長時間化することによるキャップ9a内のインクの乾燥や、次の印刷を実行するまでのダウンタイムの長時間化を抑制することができる。
また、本実施形態のインクジェット式記録装置Iでは、ノズル列である第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bの各ノズル21には、圧力発生室12が連通して設けられており、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bに連通する複数の圧力発生室12は、共通液室であるマニホールド100に共通して連通しており、第1のノズル列21Aに対応するマニホールド100と、第2のノズル列21Bに対応するマニホールド100とは、異なることが好ましい。これによれば、共通するマニホールド100に連通する各ノズル列から同時吐出、同時非吐出を行わせることで、マニホールド100を介した圧力変動の影響、所謂クロストークの影響が生じ難く、インク滴の吐出を安定して行うことができ、ミストの発生を低減することができると共にノズル21から気泡が入り込んでしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態のインクジェット式記録装置Iでは、液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッド1は、ノズル列である第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのノズル21に連通する圧力発生室12と、圧力発生室12を区画する隔壁11と、隔壁11間を跨ぐ可動壁であって圧力発生室12内の液体であるインクに圧力変化を生じさせる可動壁である振動板50と、を有することが好ましい。これによれば、隔壁11及び可動壁である振動板50を有する構成であっても、同時吐出を行うことで、隣り合う圧力発生室12に同時に圧力変化を生じさせることができるため、圧力発生室12内のインクの圧力変化が隔壁11の変形によって吸収されるのを抑制して、インク滴の飛翔速度の低下を抑制することができ、さらにミストの発生を抑制することができる。
また、本実施形態のインクジェット式記録装置Iでは、制御部は、第1の予備吐出モードにおける第1の吐出回数よりも少ない第2の吐出回数で予備吐出を行わせる第2の予備吐出モードをさらに実行可能に制御し、前記第2の予備吐出モードでは、第1のノズル列と第2のノズル列との同時吐出によりそれぞれ第2の吐出回数の吐出を行う、又は第1のノズル列で第2の吐出回数の吐出を終えた後に第2のノズル列で第2の吐出回数の吐出を行うことが好ましい。これによれば、第2の予備吐出モードは、第1の予備吐出モードよりも吐出回数が少ないため、短時間で且つ増粘抑制効果の高い予備吐出を行わせることができる。すなわち、第2の予備吐出モードとして、上述した図9に示す駆動波形による予備吐出や、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bから同時にインク滴を吐出する方法などを行うことができる。そして、第2の予備吐出モードにおいて、短時間で且つ増粘抑制効果の高い予備吐出を行わせても、第2の予備吐出モードは、第1の予備吐出モードよりも吐出回数が少なく、吐出されるインク滴の量が少ないため、液体噴射面へのミストの付着を抑制することができる。
また、本実施形態のインクジェット式記録装置Iでは、ノズル列である第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bの第2の予備吐出モードにおける単位時間当たりの吐出頻度は、ノズル列である第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bの第1の予備吐出モードにおける単位時間当たりの吐出頻度よりも高いことが好ましい。これによれば、第2の予備吐出モードの第2の吐出回数は、第1の予備吐出モードの第1の吐出回数よりも少ないため、単位時間当たりの吐出頻度が高くても、発生するミスト自体が少なく、ミストがノズルプレート20に付着し難い。
(実施形態2)
図11は、本発明の実施形態2に係る制御装置による駆動信号を示す駆動波形である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図10及び図11に示すように、制御装置200は、第1の予備吐出モードとして、第1のノズル列21Aのノズル21からは、吐出周期T毎に間欠的にインク滴の同時吐出を行う。すなわち、連続する吐出周期Tにおいて1つの吐出周期Tでは、期間T1〜T3の第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3を印加して同時吐出を連続して3回行い、次の吐出周期Tでは、期間T1〜T3においてインク滴の吐出を行わない同時非吐出とした。この吐出周期T毎の同時吐出及び同時非吐出を交互に繰り返し行うようにした。
第2のノズル列21Bのノズル21からも同様に、吐出周期T毎に間欠的にインク滴の同時吐出を行う。すなわち、連続する吐出周期Tにおいて1つの吐出周期Tでは、期間T1〜T3の第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3を印加して同時吐出を連続して3回行い、次の吐出周期Tでは、期間T1〜T3においてインク滴の吐出を行わない同時非吐出とした。この吐出周期T毎の同時吐出及び同時非吐出を交互に繰り返し行うようにした。
ここで、第1のノズル列21Aにおいて、同時吐出及び同時非吐出が間欠的に行われているとは、同時吐出又は同時非吐出を連続して繰り返す吐出周期Tの期間T1〜T3において連続して行わないことを言う。すなわち、インク滴の同時吐出を間欠的に行うとは、連続して繰り返す期間T1〜T3において、インク滴の同時吐出が一定の期間を隔てて行われていることを言う。つまり、インク滴の同時吐出が連続して繰り返す期間T1〜T3の1つの期間又は2以上の複数の期間で連続して行われていたとしても、間にインク滴の同時非吐出を行う期間を挟んでいるものを含むものである。同様に、インク滴の同時非吐出を間欠的に行うとは、連続して繰り返す期間T1〜T3において、インク滴の同時非吐出が一定の間隔を隔てて行われていることを言う。つまり、インク滴の同時非吐出が連続して繰り返す期間T1〜T3の1つの期間又は2以上の複数の期間で連続して行われていたとしても、間にインク滴の同時吐出を行う期間を挟んでいるものを含むものである。
本実施形態では、第1のノズル列21Aでは、一吐出周期Tの期間T1〜期間T3では、インク滴の同時吐出が3回連続して行われるものの、次の吐出周期Tの期間T1〜T3では、インク滴の同時非吐出が3回連続して行われており、3回同時吐出と3回の同時非吐出とを交互に繰り返し行うため、同時吐出を間欠的に行っていると共に同時非吐出を間欠的に実施していると言える。
第2のノズル列21Bについても同様に同時吐出と同時非吐出とを間欠的に実施している。
このように、第1のノズル列21Aのノズル21からインク滴の同時吐出を間欠的に行うことで、インク滴の連続吐出による自己噴流の発生によるミストの発生及びミストがノズルプレート20に付着するのを抑制することができる。特に、本実施形態のように、キャップ9aが、ヘッドチップ110毎に分割して設けられている場合、キャップ9aの面積が狭いために、キャリッジ5を停止させてキャップ9a内にインクを吐出するため、インク滴の自己噴流によるミストが発生し易いが、本実施形態では、インク滴の同時吐出を間欠的に行うことで、キャップ9aがヘッドチップ110毎に分割して設けられている場合であっても、ミストの発生を抑制することができる。
そして、第1のノズル列21Aのノズル21から3回同時吐出する吐出周期Tでは、第2のノズル列21Bのノズル21からはインク滴を3回吐出しない同時非吐出とし、第2のノズル列21Bのノズル21からインク滴が3回同時吐出される吐出周期Tでは、第1のノズル列21Aのノズル21からはインク滴を3回吐出しない同時非吐出となっている。すなわち、第1のノズル列21Aのノズル21から一定の時間を隔てて同時吐出を行っており、第1のノズル列21Aのノズル21が同時吐出を止んでいるときに第2のノズル列21Bのノズル21から同時吐出を行っている。また、第2のノズル列21Bのノズル21から一定の時間を隔てて同時吐出を行っており、同時吐出を止んでいるときに第1のノズル列21Aのノズル21から同時吐出を行っている。つまり、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、インク滴を吐出するタイミングが互いに補完し合う関係となっている。
このように第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、インク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係となっているため、インク滴が第1のノズル列21Aのノズル21と第2のノズル列21Bとから同じタイミングで吐出されない。したがって、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bから同時にインク滴が吐出されるノズル21の数を減らすことができ、ミストの発生を抑制することができる。特に、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは同じヘッドチップ110に設けられていることから近接して設けられており、同じキャップ9aにインク滴を吐出することから、これら第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとからインク滴が同時に吐出されるノズル21数を減らすことで、ミストの発生を効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとは、インク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係となっているため、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのノズル21から間欠的にインク滴の吐出を行わせても、第1の予備吐出モードにおける予備吐出に必要な時間が著しく長くなるのを抑制することができる。
ここで、図10に示すように、比較例の予備吐出で第1のノズル列21Aのノズル21からインク滴の吐出を20万の吐出周期、第2のノズル列21Bのノズル21からインク滴を20万の吐出周期、合計40万の吐出周期で行わせる場合、本実施形態の予備吐出によって同じ量のインクを第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのそれぞれから吐出させるには、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとでそれぞれ2倍の吐出周期が必要になる。つまり、第1のノズル列21Aで40万の吐出周期が必要になり、第2のノズル列21Bで40万の吐出周期が必要になる。しかしながら、本実施形態では、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとでインク滴を吐出するタイミングを互いに補完し合う関係としたため、吐出周期を半分にすることができる。したがって、本実施形態でも、比較例と同じ40万の吐出周期で、比較例と同じインク滴の量を吐出させることができる。
したがって、ミストの発生を抑制しつつ、第1の予備吐出モードに必要な時間を短縮することができる。したがって、予備吐出の時間が長時間化することによるキャップ内のインクの乾燥や、次の印刷を実行するまでのダウンタイムの長時間化を抑制することができる。
また、各ノズル列のノズル21から同時吐出を行わせることで、インク滴の飛翔速度が低下するのを抑制することができる。ちなみに、本実施形態のように圧力発生室12を区画する隔壁11と、隔壁11間を跨ぐ可動壁である振動板50であって圧力発生室12内のインクに圧力変化を生じさせる可動壁液体に圧力変化を生じさせる振動板50を有する記録ヘッド1の場合、同時吐出を行わずに、ノズル列を構成するノズルからインク滴を吐出させるタイミングをずらしてしまうと、隔壁11で区画された隣り合う圧力発生室12に同時に圧力変化が生じないため、一方の圧力発生室12の圧力変化を隔壁11が変形することによって吸収し、インク滴の飛翔速度が低下してしまう。このようにインク滴の飛翔速度が低下するとミストの発生も増加してしまう。本実施形態では、隔壁11及び隔壁11間を跨ぐ可動壁である振動板50を有する構成の記録ヘッド1であっても、隔壁11で区画された圧力発生室12に同時に圧力変化を生じさせるため、隔壁11が変形することによる圧力吸収を抑制して、隔壁11の圧力吸収によるインク滴の飛翔速度の低下を抑制することができる。したがって、インク滴の飛翔速度の低下によるミストの発生を低減することができる。
(試験例)
ここで、上述した比較例と実施形態1と実施形態2との予備吐出をそれぞれ行い、ノズルプレート20へのミストの付着状態を測定した。具体的には、上述した記録ヘッド1において、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとの間の距離を1/10インチ、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bのノズル21のピッチを1/360インチ、吐出周期を14.4kHz(69.4μ秒)、1つの吐出パルスで吐出されるインク滴の重量は7ngとした。このときの図10の表に示す吐出パターン及び吐出周期でキャップ9a内にインク滴の吐出を行った。すなわち、実施形態1の第1の予備吐出モードでは、各ノズル列における単位時間当たりの吐出頻度は14.4回/m秒であり、各ノズル列における1間欠周期当たりの吐出回数は1回である。また、実施形態2の第1の予備吐出モードでは、各ノズル列における単位時間当たりの吐出頻度は21.6回/m秒であり、各ノズル列における1間欠周期当たりの吐出回数は3回である。これらに対し比較例として、各ノズル列について43.2回/m秒の吐出頻度で非吐出期間を挟むことなく(非間欠で)60万回(60万ショット)の予備吐出を実施した。比較例、実施形態1及び実施形態2のそれぞれで予備吐出を行った後のノズルプレート20を撮影した結果を図12に示す。
図12に示すように、比較例では、ノズルプレート20の液体噴射面20aにミストが大量に付着しているのに対し、実施形態1及び2では、比較例に比べてノズルプレート20の液体噴射面20aへのミストの付着を低減することができる。
したがって、第1の予備吐出モードにおける予備吐出では、各ノズル列におけるインク滴の単位時間当たりの吐出頻度は、22回/m秒以下であり、15回/m秒以下がより好ましい。また、各ノズル列における1間欠周期当たりの吐出回数は3回以下であり、1回以下が好ましい。
また、実施形態1の第1の予備吐出モードでは、実施形態2に比べてノズルプレート20へのミストの付着をさらに低減することができる。これは、各ノズル列における単位時間当たりのインク滴の吐出頻度は、実施形態1の方が、実施形態2よりも低く、第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bの2列を合わせた単位時間当たりのインク滴の吐出頻度も実施形態1の方が実施形態2よりも低いため、ミストの発生が少ないからであると考えられる。ただし、上述のように、実施形態2の方が、実施形態1に比べて第1の予備吐出モードに必要な時間は短縮することができる。
以上説明したように、上述した実施形態のインクジェット式記録装置Iでは、各ノズル列における単位時間当たりの吐出頻度は、22回/m秒以下であることが好ましい。これによれば、吐出頻度を減少させることで、インク滴の吐出によるミストの発生を抑制することができる。
また、上述した実施形態のインクジェット式記録装置Iでは、ノズル列である第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bにおける1間欠周期当たりの吐出回数は3回以下であることが好ましい。これによれば、1間欠周期当たりの吐出回数を3回以下と減少させることで、インク滴の吐出によるミストの発生を抑制することができる。
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態1及び2では、第1の予備吐出モードにおいて第1のノズル列21A及び第2のノズル列21Bに同じ印加パルスを吐出周期T毎に印加するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、図13に示すような吐出パルスとしてもよい。すなわち、図13に示すように、第1のノズル列21Aにおいて、繰り返して連続する期間T1〜T3において、インク滴の同時吐出及び同時非吐出を1回ずつ繰り返し行うようにした。第2のノズル列21Bにおいても同様に、繰り返し連続する期間T1〜T3において、インク滴の同時吐出及び同時非吐出を1回ずつ繰り返し行うようにした。そして、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとでインク滴を吐出するタイミングを互いに補完する関係とした。
このような構成の場合、比較例の予備吐出に必要な時間、すなわち、第1のノズル列21Aの20万の吐出周期、第2のノズル列21Bの20万吐出周期の合計40万の吐出周期に対して、図13に示す第1の予備吐出モードに必要な時間は、第1のノズル列21Aが2倍の40万の吐出周期、第2のノズル列21Bが2倍の40万の吐出周期となるが、これらは互いに補完し合うため同時に実施することができる。したがって、図10に示すように、合計の半分の時間、すなわち、40万の吐出周期で予備吐出を行わせることができる。このため、図13に示す予備吐出は、比較例よりも短い時間で行わせることができると共に、同時吐出するノズル21の数が少なく、且つ同じノズル21から同時吐出が連続することなく間欠して実施されることから、ミストの発生を抑制することができる。
また、例えば、上述した実施形態1及び2では、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとを第2の方向Yに並設した構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとを第1の方向Xに並設してもよい。この場合、マニホールド100を第1の方向Xで区分けすればよい。また、第1のノズル列21Aと第2のノズル列21Bとが千鳥配置をとるようにノズルを形成してもよい。
さらに上述した実施形態1及び2では、駆動信号COMとして、1吐出周期Tに同じ駆動波形である第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2及び第3吐出パルスDP3を有するものを例示したが、駆動信号COMは、これに限定されるものではなく、第1吐出パルスDP1、第2吐出パルスDP2、第3吐出パルスDP3のうちの少なくとも2つ以上が異なる駆動波形であってもよい。もちろん、駆動信号COMの吐出周期Tに含まれる吐出パルスの数は、3つに限定されるものではなく、1つであってもよく、2以上の複数の吐出パルスであってもよい。
また、上述した各実施形態では、圧力発生室12に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター300を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
さらに、本発明は、広く液体噴射装置を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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ディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を有する液体噴射装置にも用いることが可能である。
I…インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、1…インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、2…本体フレーム、3…媒体支持部材、4…ガイド軸、5…キャリッジ、6…タイミングベルト、6a…プーリー、7…キャリッジモーター、8a…インクタンク、8b…一時貯留タンク、8c…タンクホルダー、8d…供給管、9…メンテナンスユニット、9a…キャップ、9b…吸収体、10…流路形成基板、11…隔壁、12…圧力発生室、15…連通板、16…ノズル連通路、17…第1マニホールド部、18…第2マニホールド部、19…供給連通路、20…ノズルプレート、20a…液体噴射面、21…ノズル、21A…第1のノズル列、21B…第2のノズル列、30…保護基板、31…保持部、32…貫通孔、40…ケース部材、41…凹部、42…第3マニホールド部、43…接続口、44…導入路、45…コンプライアンス基板、46…封止膜、47…固定基板、48…固定基板用開口部、49…コンプライアンス部、50…振動板、60…第1電極、70…圧電体層、80…第2電極、90…リード電極、100…マニホールド、101…フレキシブルケーブル、102…駆動回路、103…シフトレジスター、104…ラッチ回路、105…レベルシフター、106…スイッチ、110…ヘッドチップ、120…ホルダー、130…カバーヘッド、131…露出開口部、140…流路部材、200…制御装置、210…プリンターコントローラー、211…外部インターフェース、212A…受信バッファー、212B…中間バッファー、212C…出力バッファー、214…制御処理部、215…発振回路、216…駆動信号生成回路、217…電源生成回路、218…内部インターフェース、220…プリントエンジン、221…機構、222…キャリッジ機構、230…外部装置、300…圧電アクチュエーター、310…活性部、COM…駆動信号、DP1…第1吐出パルス、DP2…第2吐出パルス、DP3…第3吐出パルス、P01…第1膨張要素、P02…第1膨張維持要素、P03…第1収縮要素、P04…第1収縮維持要素、P05…第1復帰要素、S…記録シート、T…記録周期(吐出周期)、T1…期間、T2…期間、T3…期間、Vm…中間電位、V…第1電位、V…第2電位、vbs…バイアス電圧、X…第1の方向、Y…第2の方向、Z…第3の方向

Claims (7)

  1. 液体を吐出するノズルが並設されたノズル列を複数列有する液体噴射ヘッドと、
    前記ノズルに連通する流路内の圧力変化を生じさせて当該ノズルから液体を吐出させる圧力発生手段と、
    複数列の前記ノズル列を覆うキャップと、
    前記圧力発生手段の駆動を制御して前記ノズルから液体を噴射させる制御部と、
    を具備し、
    前記制御部は、複数の前記ノズル列から前記キャップに向かって液体を吐出させる予備吐出を行わせると共に、
    前記制御部は、複数列の前記ノズル列を構成する第1のノズル列と第2のノズル列との予備吐出において、前記第1のノズル列及び前記第2のノズル列のそれぞれの前記ノズルから同時吐出及び同時非吐出を間欠的に実施し、前記第1のノズル列の前記ノズルから同時吐出する際には、前記第2のノズル列の前記ノズルは同時非吐出とし、前記第2のノズル列の前記ノズルから同時吐出する際には、前記第1のノズル列の前記ノズルからは同時非吐出とする第1の予備吐出モードを実行可能に制御することを特徴とする液体噴射装置。
  2. 前記ノズル列における単位時間当たりの吐出頻度は、22回/m秒以下であることを特徴とする請求項1記載の液体噴射装置。
  3. 前記ノズル列における1間欠周期当たりの吐出回数は3回以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射装置。
  4. 前記ノズル列の各ノズルには、圧力発生室が連通して設けられており、
    前記ノズル列に連通する複数の前記圧力発生室は、共通液室に共通して連通しており、
    前記第1のノズル列に対応する前記共通液室と、前記第2のノズル列に対応する前記共通液室とは、異なることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の液体噴射装置。
  5. 前記液体噴射ヘッドは、
    前記ノズル列の前記ノズルに連通する圧力発生室と、
    前記圧力発生室を区画する隔壁と、
    前記隔壁間を跨ぐ可動壁であって前記圧力発生室内の液体に圧力変化を生じさせる可動壁と、
    を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の液体噴射装置。
  6. 前記制御部は、
    前記第1の予備吐出モードにおける第1の吐出回数よりも少ない第2の吐出回数で予備吐出を行わせる第2の予備吐出モードをさらに実行可能に制御し、前記第2の予備吐出モードでは、前記第1のノズル列と前記第2のノズル列との同時吐出によりそれぞれ第2の吐出回数の吐出を行う、又は前記第1のノズル列で第2の吐出回数の吐出を終えた後に前記第2のノズル列で第2の吐出回数の吐出を行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の液体噴射装置。
  7. 前記ノズル列における前記第2の予備吐出モードにおける単位時間当たりの吐出頻度は、前記ノズル列における前記第1の予備吐出モードにおける単位時間当たりの吐出頻度よりも高いことを特徴とする請求項6記載の液体噴射装置。
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