JP4461716B2

JP4461716B2 - Liquid ejection apparatus and liquid ejection method

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Publication number: JP4461716B2
Application number: JP2003160423A
Authority: JP
Inventors: 宗市桑原; 滋義平島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004358826A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドの液体吐出面と、液体吐出対象物の液体が着弾する面との間の距離に応じてヘッドや液体吐出対象物を移動させるようにし、常に最適な画質を得ることができるようにした液体吐出装置及び液体吐出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ノズルを有する液体吐出部を複数並設したヘッドを備える液体吐出装置の一例として、インクジェットプリンタが知られている。このインクジェットプリンタのインクの吐出方式の１つとして、熱エネルギーを用いてインクを吐出させるサーマル方式が知られている。
【０００３】
このサーマル方式のインク吐出部の構造としては、インク液室と、インク液室内に設けられた発熱抵抗体と、インク液室上に設けられたノズルとを備えるものが知られている。そして、インク液室内のインクを発熱抵抗体で急速に加熱し、発熱抵抗体上のインクに気泡を発生させ、気泡発生時のエネルギーによってインク（インク液滴）をインク吐出部のノズルから吐出させるものである。
【０００４】
さらにまた、ヘッド構造の観点からは、ヘッドを印画紙の幅方向に移動させて印画を行うシリアル方式と、多数のヘッドを印画紙の幅方向に並べて配置し、印画紙幅分のラインヘッドを形成したライン方式とが挙げられる。
【０００５】
ライン方式においては、記録媒体の全幅にわたるヘッドをシリコンウエハやガラス等で一体に形成すれば、インク吐出部の並び精度等を高めることができる。しかし、製造方法、歩留まり問題、発熱問題、コスト問題等、様々な問題があって、現実的にそのような構造のヘッドを製作することはほとんど不可能に近い。
【０００６】
このため、インクジェットプリンタにラインヘッドを搭載する場合には、小さなヘッドチップ（これにも様々な制約があり、大きくてもインク吐出部の並び方向の長さが１インチ以下程度が実用的な限界である。）を、端部同士が繋がるように複数並設して、それぞれのヘッドチップに適当な信号処理を行うことによって、記録媒体に印画する段階で、記録媒体の全幅に繋がった記録を行うようにすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３６５２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来の技術では、以下の問題点があった。
先ず、ヘッドからインクを吐出する際、インクは、吐出面に対して垂直に吐出されるのが理想的である。しかし、種々の要因により、インクが吐出面に対して垂直に吐出されない場合がある。
【０００９】
吐出面に対して垂直に吐出されないと、インクの着弾位置ずれが生じる。このようなインクの着弾位置ずれが生じたときには、ノズル間におけるインクの着弾ピッチずれとなって現れる。さらに、小さなヘッドチップを複数併設して作成したライン方式では、上記の着弾ピッチずれに加え、並設したヘッドチップ間の着弾位置ずれとなって現れる。
【００１０】
すなわち、隣接するノズル間及びヘッドチップ間で例えば互いに遠ざかる方向にインクの着弾位置ずれが生じると、そのノズル間及びヘッドチップ間には、インクが吐出されない領域が形成されるので、白スジが入ってしまい、印画品位が低下するという問題があった。
【００１１】
同様に、隣接するノズル間及びヘッドチップ間で例えば互いに近づく方向にインクの着弾位置ずれが生じると、そのノズル間及びヘッドチップ間には、ドットが重なり合う領域が形成される。これにより、画像が不連続になったり、本来の色より濃い色のスジが入ってしまい、印画品位が低下するという問題があった。
【００１２】
そこで、上記問題点を解決するため、液体吐出部を複数並設したヘッドを備える液体吐出装置において、液体の吐出方向を制御（偏向）できるようにした技術が、本件出願人により提案されている（特願２００２−１１２９４７、特願２００２−１６１９２８等）。
しかし、印画紙の紙厚が異なる等、インクの吐出面から印画紙のインクの着弾面までの間の距離（ギャップ）が変化したときでも、インクの吐出方向の偏向角度を一律に設定すると、正確な位置にインクを着弾させることができないという問題がある。
【００１３】
図１０は、紙厚が異なる印画紙Ｐ１及びＰ２に対し、インクの吐出角度をαだけ偏向させて印画したときの状態を示す図である。図中、（ａ）は、印画紙Ｐ１に印画を行う場合において、インクの吐出面（ヘッド１の先端面）から印画紙Ｐ１のインクの着弾面までの間の距離がＬ１であるときに、インクの吐出角度をαだけ偏向させた状態を示している。
【００１４】
このような特性を有するヘッド１を用いて、印画紙Ｐ１と紙厚が異なる（印画紙Ｐ１の紙厚より厚い）印画紙Ｐ２を用いると、インクの吐出面から印画紙Ｐ２のインクの着弾面までの間の距離は、それまでのＬ１からＬ２（＜Ｌ１）に変化する。この状態で、インクの吐出角度を上記と同様にαだけ偏向させると、インクの着弾位置が印画紙Ｐ１のときと異なってしまう。すると、印画品位の低下を防止するためにインクの吐出角度をαだけ偏向させた趣旨が没却されることとなる。
【００１５】
また、ライン方式においては、多数の液体吐出部を並べて配置して印画紙幅分のラインヘッドを形成するため、ラインヘッドに傾斜があると、インクの吐出面からインクの着弾面までの間の距離がラインヘッドの両端部で異なってしまう。すると、吐出方向を偏向し得る最大吐出偏向角に対して、インクの最大着弾範囲が印画紙の幅方向で相違し、印画品位の低下防止性能が場所によって異なることとなる。
【００１６】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、液体吐出部を複数並設したヘッドを備えるとともに、液体の吐出方向を偏向できるようにした場合に、液体の吐出面から液体吐出対象物の液体の着弾面までの間の距離が変化したり、ラインヘッドの両端部で距離が異なっているときでも、その距離を一律にできるようにすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１の発明は、ノズルを有する液体吐出部を複数並設したヘッドと、各前記液体吐出部の前記ノズルから吐出される液体の吐出方向を偏向させて、その液体吐出部に隣接する液体吐出部から液体を偏向なく吐出したときの着弾位置と同一位置に着弾させる吐出方向偏向手段とを備える液体吐出装置であって、前記ヘッドの液体吐出面と、液体吐出対象物の液体が着弾する面との間の距離を検知する距離検知手段と、前記距離検知手段による検知結果に基づいて、前記ヘッドと前記液体吐出対象物のいずれか一方、又はその両方を移動させる位置調整手段とを備え、前記吐出方向偏向手段は、同一位置に液体を着弾させるために予め設定した偏向角を一定に保ち、前記位置調整手段は、前記距離検知手段による検知結果に基づいて、前記吐出方向偏向手段によって偏向し得る最大吐出偏向角と、前記液体吐出対象物への液体の着弾位置との関係を一定に保持するように、前記ヘッドと前記液体吐出対象物のいずれか一方、又はその両方を移動させる液体吐出装置である。
【００１８】
上記発明においては、吐出方向偏向手段により、各液体吐出部のノズルから吐出される液体の吐出方向を偏向させて、その液体吐出部に隣接する液体吐出部から液体を偏向なく吐出したときの着弾位置と同一位置に着弾させることが可能である。ここで、液体を吐出するにあたり、距離検知手段により、ヘッドの液体吐出面と、液体吐出対象物の液体が着弾する面との間の距離を検知する。そして、その検知結果に基づいて、位置調整手段は、ヘッドと液体吐出対象物のいずれか一方、又はその両方を移動させる。
したがって、ヘッドの液体吐出面と、液体吐出対象物の液体が着弾する面との間の距離が変化したり、ラインヘッドの両端部で距離が異なっているときでも、その距離を一律にすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明による液体吐出装置を適用したインクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）のヘッド１１を示す分解斜視図である。図１において、ノズルシート１７は、バリア層１６上に貼り合わされるが、このノズルシート１７を分解して図示している。
ヘッド１１において、基板部材１４は、シリコン等から成る半導体基板１５と、この半導体基板１５の一方の面に析出形成された発熱抵抗体１３とを備えるものである。発熱抵抗体１３は、半導体基板１５上に形成された導体部（図示せず）を介して、後述する回路と電気的に接続されている。
【００２０】
また、バリア層１６は、例えば、感光性環化ゴムレジストや露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、半導体基板１５の発熱抵抗体１３が形成された面の全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることにより形成されている。
さらにまた、ノズルシート１７は、複数のノズル１８が形成されたものであり、例えば、ニッケルによる電鋳技術により形成され、ノズル１８の位置が発熱抵抗体１３の位置と合うように、すなわちノズル１８が発熱抵抗体１３に対向するようにバリア層１６の上に貼り合わされている。
【００２１】
インク液室１２は、発熱抵抗体１３を囲むように、基板部材１４とバリア層１６とノズルシート１７とから構成されたものである。すなわち、基板部材１４は、図中、インク液室１２の底壁を構成し、バリア層１６は、インク液室１２の側壁を構成し、ノズルシート１７は、インク液室１２の天壁を構成する。これにより、インク液室１２は、図１中、右側前方面に開口面を有し、この開口面とインク流路（図示せず）とが連通される。
【００２２】
上記の１個のヘッド１１には、通常、数十〜数百個単位の規模で、インク液室１２と、各インク液室１２内にそれぞれ配置された発熱抵抗体１３とを備え、プリンタの制御部からの指令によってこれら発熱抵抗体１３のそれぞれを選択して発熱抵抗体１３に対応するインク液室１２内のインク（液体）を、インク液室１２に対向するノズル１８から吐出させることができる。
【００２３】
すなわち、ヘッド１１と結合されたインクタンク（図示せず）から、インク液室１２にインクが満たされる。そして、発熱抵抗体１３に短時間、例えば、１〜３μｓｅｃの間パルス電流を流すことにより、発熱抵抗体１３が急速に加熱され、その結果、発熱抵抗体１３と接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によってある体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。これによって、ノズル１８に接する部分の上記押しのけられたインクと同等の体積のインクがインク液滴としてノズル１８から吐出され、印画紙（液体吐出対象物）上に着弾される。
【００２４】
なお、本明細書において、１つのインク液室１２と、このインク液室１２内に配置された発熱抵抗体１３と、その上部に配置されたノズル１８とから構成される部分を、「インク吐出部（液体吐出部）」と称する。すなわち、ヘッド１１は、複数のインク吐出部を並設したものといえる。
【００２５】
さらに本実施形態では、複数のヘッド１１を記録媒体の幅方向に並べて、ラインヘッドを形成している。図２は、ラインヘッド１０の実施形態を示す平面図である。図２では、４つのヘッド１１（「Ｎ−１」、「Ｎ」、「Ｎ＋１」及び「Ｎ＋２」）を図示している。ラインヘッド１０を形成する場合には、図１中、ヘッド１１からノズルシート１７を除く部分（ヘッドチップ）を複数並設する。そして、これらのヘッドチップの上部に、全てのヘッドチップの各インク吐出部に対応する位置にノズル１８が形成された１枚のノズルシート１７を貼り合わせることにより、ラインヘッド１０を形成する。ここで、隣接するヘッド１１の各端部にあるノズル間ピッチ、すなわち図２中、Ａ部詳細図において、Ｎ番目のヘッド１１の右端部にあるノズル１８と、Ｎ＋１番目のヘッド１１の左端部にあるノズル１８との間の間隔は、ヘッド１１のノズル１８間の間隔に等しくなるように、各ヘッド１１が配置される。
【００２６】
続いて、本実施形態のインク吐出部をより詳細に説明する。
図３は、ヘッド１１のインク吐出部をより詳細に示す平面図及び側面の断面図である。図３の平面図では、ノズル１８を１点鎖線で図示している。
図３に示すように、本実施形態のヘッド１１では、１つのインク液室１２内に、２つに分割された発熱抵抗体１３が並設されている。さらに、分割された２つの発熱抵抗体１３の並び方向は、ノズル１８の並び方向（図３中、左右方向）である。
【００２７】
このように、１つのインク液室１２内に２つに分割された発熱抵抗体１３を備えた場合には、各々の発熱抵抗体１３がインクを沸騰させる温度に到達するまでの時間（気泡発生時間）を同時にしたときには、２つの発熱抵抗体１３上で同時にインクが沸騰し、インクは、ノズル１８の中心軸方向に吐出される。
これに対し、２つの分割した発熱抵抗体１３の気泡発生時間に時間差を与えれば、２つの発熱抵抗体１３上で同時にインクが沸騰しない。これにより、インクの吐出方向は、ノズル１８の中心軸方向からずれ、偏向して吐出される。したがって、偏向なくインクが吐出されたときの着弾位置からずれた位置にインクを着弾させることができる。
【００２８】
図４は、インクの吐出方向の偏向を説明する図である。図４において、インクｉの吐出面に対して垂直にインクｉが吐出されると、図４中、点線で示す矢印のように偏向なくインクｉが吐出される。これに対し、インクｉの吐出方向が偏向して、吐出角度が垂直位置からθだけずれると（図４中、Ｚ１又はＺ２方向）、吐出面と記録媒体である印画紙Ｐ面（インクｉの着弾面）までの間の距離をＨ（Ｈは、ほぼ一定）としたとき、インクｉの着弾位置は、
ΔＬ＝Ｈ×ｔａｎθ
で求められるΔＬだけずれることとなる。
【００２９】
図５（ａ）、（ｂ）は、２分割した発熱抵抗体１３のインクの気泡発生時間差と、インクの吐出角度との関係を示すグラフであり、コンピュータによるシミュレーション結果を示すものである。このグラフにおいて、Ｘ方向（グラフ縦軸θｘで示すＸ方向。注意；グラフの横軸の意味ではない。）は、ノズル１８の並び方向（発熱抵抗体１３の並設方向）であり、Ｙ方向（グラフ縦軸θｙで示すＹ方向。注意；グラフの縦軸の意味ではない。）は、Ｘ方向に垂直な方向（印画紙の搬送方向）である。
また、図５（ｃ）は、２分割した発熱抵抗体１３のインクの気泡発生時間差として、２分割した発熱抵抗体１３間の電流量の差の２分の１を偏向電流として横軸にし、インクの吐出角度（Ｘ方向）として、インクの着弾位置での偏向量（上記Ｈを約２ｍｍとして実測）を縦軸にした場合の実測値データである。図５（ｃ）では、発熱抵抗体１３の主電流を８０ｍＡとして、片方の発熱抵抗体１３に前記偏向電流を重畳し、インクの偏向吐出を行った。
【００３０】
したがって、ノズル１８の並び方向に２分割した発熱抵抗体１３の気泡発生時間に差がある場合には、図５に示すように、インクの吐出角度が垂直でなくなり、ノズル１８の並び方向におけるインクの吐出角度θｘ（垂直からのずれ量であって、図４のθに相当するもの）は、気泡発生時間差とともに大きくなる。
そして、２分割した各発熱抵抗体１３に流す電流量を変えれば、２つの発熱抵抗体１３上の気泡発生時間に時間差が生じるように制御することができ、この時間差に応じて、インクの吐出方向を偏向させることができる（吐出方向偏向手段）。
【００３１】
特に本実施形態では、後述する図６等に示すように、各インク吐出部は、最大吐出偏向角αの範囲でインクの吐出方向を８段階に偏向させることができるように形成されているものとする。そして、８段階の吐出方向のうち、いずれか１つを選択してインクを吐出するように制御される。
【００３２】
また、例えば、隣接するインク吐出部ｎとインク吐出部（ｎ＋１）とからインクを吐出する場合において、インク吐出部ｎ及びインク吐出部（ｎ＋１）からそれぞれインクが偏向なく吐出されたときの着弾位置を、それぞれ着弾位置ｎ’及び着弾位置（ｎ’＋１）とする。この場合には、インク吐出部ｎからインクを偏向なく吐出して着弾位置ｎ’に着弾させることができるとともに、インクの吐出方向を偏向させて着弾位置（ｎ’＋１）にインクを着弾させることもできる。
同様に、インク吐出部（ｎ＋１）からインクを偏向なく吐出して着弾位置（ｎ’＋１）に着弾させることができるとともに、インクの吐出方向を偏向させて着弾位置ｎ’にインクを着弾させることもできる。
【００３３】
このようにすることにより、例えばインク吐出部（ｎ＋１）に目詰まり等が生じてインクを吐出することができなくなった場合には、本来であれば、着弾位置（ｎ’＋１）にはインクを着弾させることができず、ドット欠けが生じ、そのヘッド１１は不良とされてしまう。
しかし、このような場合には、インク吐出部（ｎ＋１）に隣接する他のインク吐出部ｎ、又はインク吐出部（ｎ＋２）によりインクを偏向させて吐出し、インクを着弾位置（ｎ’＋１）に着弾させることが可能となる。そのため、１箇所のインク吐出部で複数箇所にインクを着弾させることによって数画素分の印画が可能となり、印画品位の低下を防止することができるのである。
【００３４】
次に、インクの吐出面と、インクの着弾面との間の距離が変化した場合、すなわち印画紙の厚み（紙厚）が変化した場合の、インクの着弾について説明する。
この場合、ヘッド１１のインク吐出面と、印画紙Ｐ上のインク着弾面との間の距離に応じて予め設定された偏向角をそのまま使用したのでは、インクの着弾位置が変化してしまうため、印画品位の低下を防止することができない。
【００３５】
そこで、本実施形態のプリンタは、ヘッド１１のインク吐出面と、印画紙Ｐ上のインクが着弾する面との間の距離を検知する距離検知手段を備えている。また、プリンタには、距離検知手段による検知結果に基づいて、ヘッド１１や印画紙Ｐを移動させる位置調整手段も備えられている。
そして、この位置調整手段によって、ヘッド１１のインク吐出面と、印画紙Ｐ上のインク着弾面との間の距離を一定に保つようにしているのである。
【００３６】
なお、インクの吐出面と、インクの着弾面との間の距離が変化した場合、吐出方向偏向手段を利用して、距離に応じた偏向角を選択することで、インクの着弾位置を一定にすることも考えられる。ところが、最大吐出偏向角は決まっているので、吐出方向偏向手段による調整には限度がある。
一方、位置調整手段を備えれば、偏向角を一定に保ったまま、又は最大吐出偏向角を最大限に利用しつつ、インクの着弾位置を一定にすることができる。
【００３７】
ここで、距離検知手段は、インク吐出面と、印画紙上のインクが着弾する面との間の距離を直接検知するものでも良く、あるいは印画紙の厚み（紙厚）を検知することにより、予め設定された印画紙搬送面との距離に基づいて、上記距離を算出（検知）するものでも良い。距離検知手段は、本実施形態では、センサを用いて上記検知を行う。
センサとしては、光学センサや感圧センサ等、光、圧力、変位その他の物理量の情報を読み取るセンサであれば、いかなるものであっても良く、印画紙に直接触れる接触式であっても、非接触式のものであっても良い。
【００３８】
例えば光学センサを用いる場合には、発光素子と受光素子とを備え、発光素子から印画紙に対して光を照射し、その反射光を受光するように構成する。この反射光の受光状態に基づいて、インクの吐出面から、光の照射面である印画紙上のインクの着弾面までの距離を計測する。
【００３９】
また、感圧センサを用いる場合には、その感圧センサを印画紙の表面（インクの着弾面）に押し付け、そのときに得られる圧力値を計測し、その計測値と、予め設けられた基準値（基準となる紙厚の圧力値）とを対比し、その対比結果から紙厚を算出する。そして、その紙厚から、インクの吐出面と印画紙のインクの着弾面との間の距離を算出（検知）する。
【００４０】
さらに、距離検知手段は、上記のセンサを用いる方法に限らず、例えば以下のような方法によることも可能である。
第１に、印画時に印画データとともに送信されてくる、印画紙の属性を特定可能な情報、例えば印画紙の種類（普通紙、コート紙、写真用紙等）の情報（紙の識別コード等）を受信し、受信したその情報に基づいて、ヘッド１１の液体吐出面と、印画紙Ｐのインクが着弾する面との間の距離を検知するようにしても良い。例えば、印画紙の種類ごとに基準となる紙厚（測定済みの該当用紙の厚み等）を記憶しておき、受信した情報に基づいて、記憶している紙厚を特定し、その紙厚から上記距離を検知することが挙げられる。
【００４１】
また、第２に、コンピュータに入力された、又はプリンタに直接入力された、印画紙の属性を特定可能な情報に基づいて、インクの吐出面と、印画紙Ｐのインクが着弾する面との間の距離を検知するようにしても良い。例えば、コンピュータのキーボード等の操作手段によって、印画紙の種類を示す情報（キー入力による紙の選択結果等）が入力されたときに、その情報をプリンタで受信し、その受信した情報に基づいて、上記と同様に紙厚を特定し、その紙厚から上記距離を検知することが挙げられる。
【００４２】
次に、位置調整手段は、本実施形態では、上記の検知結果に基づいて、ヘッド１１と印画紙のいずれか一方、又はその両方を移動させる。
図６は、本実施形態の位置調整手段の作用を説明する図である。先ず、図６（ａ）に示すように、インクの吐出面と、印画紙Ｐ１のインクの着弾面との間の距離が基準値Ｌ１であるとき、最大吐出偏向角αの範囲内で、インクが矢印のように印画紙Ｐ１に着弾するものとする。ここで、上述のように、インクの偏向角は、８段階に変化する。
【００４３】
この場合に、図６（ｂ）に示すように、印画紙Ｐ１の紙厚より厚い紙厚を有する印画紙Ｐ２に対して印画を行う場合には、距離検知手段（図示せず）がインクの吐出面と印画紙Ｐ２との間の距離Ｌ２を検知する。
そして、その検知結果に基づいて、距離Ｌ１が保持されるように位置調整手段２０が作動し、ヘッド１１をＬ１−Ｌ２だけ移動させる。なお、ヘッド１１を移動させるのではなく、かっこ書で付した別の位置調整手段２０’により、印画紙Ｐ２（印画紙搬送面）を移動させて距離Ｌ１を保持しても良い。また、位置調整手段２０、２０’を同時に作動させ、ヘッド１１と印画紙Ｐ２（印画紙搬送面）の両方を移動させて距離Ｌ１を保持することもできる。
【００４４】
このように、図６に示す位置調整手段によれば、インクの吐出面と印画紙との間の距離Ｌ１が保持される結果、インクの偏向角を変えることなく、紙厚が異なる印画紙に対してインクの着弾位置を一律に保つことができる。このことは、印画紙Ｐ１について印画品位の低下を防止するために設定したインクの偏向角を、印画紙Ｐ２、さらには他の紙厚の印画紙についてもそのまま適用できることを意味する。
【００４５】
例えば、一部のインク吐出部に目詰まり等が生じた場合には、隣接する他のインク吐出部のインクを偏向させて吐出することでドット欠けを防止するが、この際に設定した偏向角を、印画紙の紙厚にかかわりなく常に一定に保つことができるのである。
また、図６に示す位置調整手段は、吐出方向偏向手段によって偏向し得る最大吐出偏向角αと、印画紙へのインクの着弾位置との関係が一定に保持されることから、インクの最大着弾範囲が印画紙の紙厚にかかわりなく同一となり、印画品位の低下防止性能が一定の水準で安定する。
【００４６】
ところで、図６に示す位置調整手段においては、印画紙の紙厚に基づいて、インクの吐出面と印画紙との間の距離が常時一定になるように、ヘッドと印画紙のいずれか一方、又はその両方を移動させたが、印画紙の紙厚と無関係に位置調整手段を作動させても良い。
すなわち、印画紙の紙厚が変わっても変わらなくても、距離検知手段による検知結果に基づいて、必要に応じてヘッド等を移動させ、インクの吐出面と印画紙との間の距離を変化させることもできる。
【００４７】
例えば、吐出方向偏向手段によって吐出方向を偏向し得る最大吐出偏向角は予め定められているから、インクの吐出面と印画紙との間の距離が一定であれば、ノズルごとに、印画紙へのインクの最大着弾範囲が決まってしまう。そのため、インクの最大着弾範囲を拡大するには最大吐出偏向角を広げることが考えられるが、それにも限度がある。
また、インクの偏向角は、偏向制御スイッチによってステップ状に変化するから、ステップが大きいと解像度に影響を及ぼし、ステップが小さいと制御回路が複雑になってしまう。
【００４８】
そこで、このような場合にヘッド等を移動させ、インクの吐出面と印画紙との間の距離を伸ばせば、同じ最大吐出偏向角であっても、距離に応じてインクの最大着弾範囲を拡大することができるようになる。
また、インクの吐出面と印画紙との間の距離を調整することにより、吐出方向偏向手段によっては制御できないステップ間にインクを着弾させることができるようになる。
【００４９】
しかも、インクの吐出面と印画紙との間は必ずしも平行移動に限られない。すなわち、ヘッドに並設された液体（インク）吐出部の並び方向に対して左右で個別に距離を調整すれば、ラインヘッドに傾斜等があり、印画紙の左端側と右端側とでインクの吐出面との距離が異なっていても、その距離を印画紙の幅方向で一定に保つことができる。
また、液体（インク）吐出部の並び方向に対して前後で個別に距離を調整する（例えば、ラインヘッドが印画紙の搬送方向に２列以上あるときはその前後列ごとに調整する、ラインヘッドが１列であれば並び方向の中心軸で回転させる）ならば、印画紙の表面が波打っている場合等であっても、印画紙とインクの吐出面との距離を一定に保つことができる。
【００５０】
図７は、位置調整手段の具体例を説明する図である。すなわち、図７に示す位置調整手段２０は、回転運動から直線運動への変換機構を備えるもので、ヘッド１１に固定された移動片２１と、移動片２１を動かすスクリュー軸２２と、スクリュー軸２２を所定量だけ回転させるステッピングモータＭとから構成されている。
そして、距離検知手段（図示せず）がインクの吐出面と印画紙Ｐとの間の距離を検知し、検知結果に基づいてステッピングモータＭを回転させ、スクリュー軸２２及び移動片２１を介してヘッド１１を適切な位置に移動させる。
【００５１】
なお、図示しないが、図７の変形例として、図７の位置調整手段２０（移動片２１、スクリュー軸２２、及びステッピングモータＭ）を、ヘッド１１の長手方向において、左右両端部にそれぞれ独立して設けることも可能である（なお、この場合には、図７中、ヘッド１１の中央上部に設けられている位置調整手段２０は設けない）。
【００５２】
そして、ヘッド１１の左右両端部でそれぞれ独立の距離検知手段（図示せず）がインクの吐出面と印画紙Ｐとの間の距離を検知し、その検知結果に基づいて左右両端部の各ステッピングモータＭを回転させ、スクリュー軸２２及び移動片２１を介してヘッド１１を適切な位置に移動させる。このように構成すれば、ヘッド１１が傾斜しており、インクの吐出面と印画紙Ｐとの間の距離が左右両端部で異なる場合であっても、左右両端部のインクの吐出面と印画紙Ｐとの間の距離を一律にすることができる。それと同時に、インクの吐出面と印画紙Ｐとの間の距離を適切な距離に設定することができる。
【００５３】
図８は、位置調整手段の他の具体例を説明する図である。すなわち、図８に示す位置調整手段２０は、ヘッド１１の背面にコイルバネ２３とカム２４とが設置されており、ステッピングモータＭの回転運動をカム２４によって直線運動に変換し、コイルバネ２３とカム２４との相互作用でヘッド１１を移動させるものである。
そして、距離検知手段（図示せず）がインクの吐出面と印画紙Ｐとの間の距離を検知し、検知結果に基づいてステッピングモータＭを回転させ、カム２４を介してヘッド１１を適切な位置に移動させる。
【００５４】
図９は、位置調整手段のさらに他の具体例を説明する図である。すなわち、図９に示す位置調整手段２０は、距離検知手段と機械的に一体化された連動機構を備えるもので、ヘッド１１の背面に設置されたコイルバネ２５と、ヘッド１１のインク吐出面側に固定された移動片２６と、印画紙Ｐのインク着弾面に乗り上げるローラ２７とから構成されている。
そして、移動片２６の先端がローラ２７の中心軸に連結されていることから、印画紙Ｐの搬送に伴ってインク着弾面にローラ２７が乗り上げると、コイルバネ２５に抗して印画紙Ｐの厚さ分だけヘッド１１を移動させる。
【００５５】
このように、印画紙Ｐの紙厚が変化しても、すなわち紙厚の異なる種々の印画紙Ｐに対して印画する場合であっても、図７及び図８の位置調整手段２０にあっては、別途に設けられた距離検知手段の検知結果に基づいて適切な位置にヘッド１１を移動させ、図９の位置調整手段２０にあっては、一体化された距離検知手段の検知結果（印画紙Ｐへの乗り上げ）に基づいて適切な位置にヘッド１１を移動させる。
【００５６】
なお、位置調整手段としては、他に、リニアモータ、リンク機構、圧電素子、形状記憶合金等を用いて、ヘッドと印画紙（印画紙搬送面）のいずれか一方、又はその両方を移動させることもできる。また、ヘッド等の移動と同時に、吐出方向偏向手段によってインクの吐出方向を偏向させ、インクの着弾位置を制御することもできる。さらに、これまでの説明においてはライン方式のプリンタを例としたが、シリアル方式に関しても本実施形態を適用できることは当然である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、液体の吐出方向を偏向するようにした場合に、液体の吐出面から液体吐出対象物の液体の着弾面までの間の距離が変化したときでも、その変化に追随して適切な距離に戻すことができる。よって、種々の厚みの液体吐出対象物に対しても、適切な位置に液体を着弾させることができる。また、液体の吐出方向を偏向するようにした場合に、吐出方向偏向手段の偏向範囲以上に液体の着弾位置を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体吐出装置を適用したインクジェットプリンタのヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】ラインヘッドの実施形態を示す平面図である。
【図３】図１のヘッドのインク吐出部をより詳細に示す平面図及び側面の断面図である。
【図４】インクの吐出方向の偏向を説明する図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、分割した発熱抵抗体を有する場合に、各々の発熱抵抗体によるインクの気泡発生時間差とインクの吐出角度との関係を示すシミュレーション結果であり、（ｃ）は、分割した発熱抵抗体間の電流量の差（偏向電流）と偏向量との関係を示す実測値データである。
【図６】本実施形態において、位置調整手段によるヘッドの移動を説明する図であり、（ａ）は印画紙Ｐ１の場合を示し、（ｂ）は印画紙Ｐ２の場合を示す。
【図７】回転運動から直線運動への変換機構を備えた位置調整手段の具体例を説明する図である。
【図８】回転運動から直線運動への変換機構を備えた位置調整手段の他の具体例を説明する図である。
【図９】距離検知手段と機械的に一体化された連動機構を備えた位置調整手段の具体例を説明する図である。
【図１０】従来の技術において、紙厚が異なる印画紙Ｐ１及びＰ２に対し、インクの吐出角度をαだけ偏向させて印画したときの状態を示す図である。
【符号の説明】
１１ヘッド
１２インク液室
１３発熱抵抗体
１８ノズル
２０位置調整手段
２１移動片
２２スクリュー軸
２３コイルバネ
２４カム
２５コイルバネ
２６移動片
２７ローラ
Ｍステッピングモータ
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２印画紙
Ｌ１、Ｌ２インクの吐出面から印画紙のインクの着弾面までの間の距離
α 吐出角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, the head and the liquid discharge target are moved according to the distance between the liquid discharge surface of the head and the surface on which the liquid of the liquid discharge target lands, and an optimal image quality can always be obtained. The present invention relates to a liquid discharge apparatus and a liquid discharge method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet printer is known as an example of a liquid ejecting apparatus including a head in which a plurality of liquid ejecting units having nozzles are arranged in parallel. As one of ink ejection methods for this ink jet printer, a thermal method is known in which ink is ejected using thermal energy.
[0003]
As a structure of the thermal ink discharge unit, a structure including an ink liquid chamber, a heating resistor provided in the ink liquid chamber, and a nozzle provided on the ink liquid chamber is known. Then, the ink in the ink liquid chamber is rapidly heated by the heating resistor, bubbles are generated in the ink on the heating resistor, and ink (ink droplets) is discharged from the nozzles of the ink discharge portion by the energy at the time of bubble generation. Is.
[0004]
Furthermore, from the viewpoint of the head structure, a serial system that performs printing by moving the head in the width direction of the photographic paper and a number of heads arranged side by side in the width direction of the photographic paper form a line head for the width of the photographic paper. Line system.
[0005]
In the line method, the alignment accuracy of the ink discharge portions can be improved by integrally forming the head over the entire width of the recording medium with a silicon wafer or glass. However, there are various problems such as a manufacturing method, a yield problem, a heat generation problem, and a cost problem, and it is almost impossible to actually manufacture a head having such a structure.
[0006]
For this reason, when a line head is mounted on an inkjet printer, a small head chip (there are also various restrictions, and even if it is large, the length in the direction in which the ink ejection sections are arranged is about 1 inch or less is a practical limit. Are arranged side by side so that the end portions are connected to each other, and by performing appropriate signal processing on each head chip, at the stage of printing on the recording medium, recording connected to the entire width of the recording medium is performed. It is known to carry out (see, for example, Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-36522 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional technology has the following problems.
First, when ejecting ink from the head, the ink is ideally ejected perpendicular to the ejection surface. However, ink may not be ejected perpendicular to the ejection surface due to various factors.
[0009]
If the ink is not ejected perpendicularly to the ejection surface, the ink landing position will be displaced. When such an ink landing position shift occurs, it appears as an ink landing pitch shift between nozzles. Further, in the line system created by arranging a plurality of small head chips, a landing position shift between the head chips arranged side by side appears in addition to the landing pitch shift described above.
[0010]
That is, when the landing positions of the inks are shifted between adjacent nozzles and between the head chips, for example, in the direction away from each other, a region where no ink is ejected is formed between the nozzles and between the head chips. As a result, there is a problem that the print quality is lowered.
[0011]
Similarly, when an ink landing position shift occurs between adjacent nozzles and between head chips, for example, in a direction approaching each other, a region where dots overlap is formed between the nozzles and between head chips. As a result, the image becomes discontinuous or streaks of a color darker than the original color are entered, resulting in a problem that the print quality is lowered.
[0012]
Therefore, in order to solve the above problems, the present applicant has proposed a technique capable of controlling (deflecting) the liquid discharge direction in a liquid discharge apparatus including a head in which a plurality of liquid discharge units are arranged in parallel. (Japanese Patent Application 2002-112947, Japanese Patent Application 2002-161928, etc.).
However, even when the distance (gap) from the ink ejection surface to the ink landing surface of the photographic paper changes, such as when the paper thickness of the photographic paper is different, if the deflection angle in the ink ejection direction is uniformly set, There is a problem that ink cannot be landed at an accurate position.
[0013]
FIG. 10 is a diagram showing a state when printing is performed with the ink ejection angle deflected by α on printing papers P1 and P2 having different paper thicknesses. In the figure, (a) shows a case where the distance from the ink ejection surface (the front end surface of the head 1) to the ink landing surface of the printing paper P1 is L1 when printing on the printing paper P1. The state where the ink ejection angle is deflected by α is shown.
[0014]
When the printing paper P2 having a paper thickness different from that of the printing paper P1 (thicker than the printing paper P1) is used by using the head 1 having such characteristics, the ink landing surface of the printing paper P2 from the ink ejection surface. The distance between is changed from the previous L1 to L2 (<L1). In this state, if the ink ejection angle is deflected by α in the same manner as described above, the ink landing position will be different from that on the photographic paper P1. Then, the purpose of deflecting the ink ejection angle by α in order to prevent a decrease in print quality is lost.
[0015]
Also, in the line method, a large number of liquid ejection portions are arranged side by side to form a line head for the width of the photographic paper. Therefore, if the line head is inclined, the distance from the ink ejection surface to the ink landing surface Will differ at both ends of the line head. Then, with respect to the maximum ejection deflection angle that can deflect the ejection direction, the maximum ink landing range varies in the width direction of the photographic paper, and the print quality deterioration prevention performance varies depending on the location.
[0016]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a head having a plurality of liquid discharge portions arranged side by side, and when the liquid discharge direction can be deflected, the liquid discharge target liquid is discharged from the liquid discharge surface. Even when the distance to the landing surface changes or when the distance is different at both ends of the line head, the distance can be made uniform.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problems by the following means.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a head in which a plurality of liquid discharge portions having nozzles are arranged side by side, and a discharge direction of liquid discharged from the nozzles of each liquid discharge portion is deflected. A liquid discharge apparatus comprising discharge direction deflecting means for landing at the same position as a landing position when liquid is discharged without deflection from a liquid discharge section adjacent to the liquid discharge section, the liquid discharge surface of the head, and a liquid discharge Based on the detection result by the distance detection means and the distance detection means for detecting the distance between the liquid surface of the object and the liquid, either the head or the liquid discharge object or both of them are moved. And position adjusting means The discharge direction deflecting means keeps a predetermined deflection angle constant for landing the liquid at the same position, and the position adjusting means is controlled by the discharge direction deflecting means based on the detection result by the distance detecting means. Either one or both of the head and the liquid discharge object are moved so that the relationship between the maximum discharge deflection angle that can be deflected and the landing position of the liquid on the liquid discharge object is kept constant. A liquid ejection device.
[0018]
In the above invention, from the nozzle of each liquid discharge section by the discharge direction deflecting means. The ejection direction of the liquid to be ejected is deflected and landed at the same position as the landing position when the liquid is ejected without deflection from the liquid ejection section adjacent to the liquid ejection section. It is possible. Here, when the liquid is discharged, the distance between the liquid discharge surface of the head and the surface on which the liquid of the liquid discharge target lands is detected by the distance detection unit. Then, based on the detection result, the position adjusting means moves either the head or the liquid discharge target object, or both.
Therefore, even when the distance between the liquid ejection surface of the head and the surface on which the liquid of the liquid ejection object lands changes, or when the distance is different at both ends of the line head, the distance should be uniform. Can do.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a head 11 of an ink jet printer (hereinafter simply referred to as “printer”) to which a liquid ejection apparatus according to the present invention is applied. In FIG. 1, the nozzle sheet 17 is bonded onto the barrier layer 16, and the nozzle sheet 17 is shown in an exploded manner.
In the head 11, the substrate member 14 includes a semiconductor substrate 15 made of silicon or the like, and a heating resistor 13 deposited on one surface of the semiconductor substrate 15. The heating resistor 13 is electrically connected to a circuit to be described later via a conductor portion (not shown) formed on the semiconductor substrate 15.
[0020]
The barrier layer 16 is made of, for example, a photosensitive cyclized rubber resist or an exposure-curing dry film resist, and is laminated on the entire surface of the semiconductor substrate 15 on which the heating resistor 13 is formed, and then is subjected to a photolithography process. It is formed by removing unnecessary portions.
Furthermore, the nozzle sheet 17 is formed with a plurality of nozzles 18, and is formed by, for example, nickel electroforming, so that the position of the nozzle 18 matches the position of the heating resistor 13, that is, the nozzle 18. Is laminated on the barrier layer 16 so as to face the heating resistor 13.
[0021]
The ink liquid chamber 12 includes a substrate member 14, a barrier layer 16, and a nozzle sheet 17 so as to surround the heating resistor 13. That is, the substrate member 14 constitutes the bottom wall of the ink liquid chamber 12 in the figure, the barrier layer 16 constitutes the side wall of the ink liquid chamber 12, and the nozzle sheet 17 constitutes the top wall of the ink liquid chamber 12. To do. Thereby, the ink liquid chamber 12 has an opening surface on the right front surface in FIG. 1, and the opening surface communicates with an ink flow path (not shown).
[0022]
The one head 11 is usually provided with an ink liquid chamber 12 and a heating resistor 13 disposed in each ink liquid chamber 12 on a scale of several tens to several hundreds. Each of the heating resistors 13 is selected by a command from the control unit, and ink (liquid) in the ink liquid chamber 12 corresponding to the heating resistor 13 is ejected from the nozzle 18 facing the ink liquid chamber 12. it can.
[0023]
That is, the ink chamber 12 is filled with ink from an ink tank (not shown) coupled to the head 11. The heating resistor 13 is rapidly heated by passing a pulse current through the heating resistor 13 for a short time, for example, 1 to 3 μsec. As a result, gas-phase ink bubbles are formed in a portion in contact with the heating resistor 13. And a certain volume of ink is pushed away by the expansion of the ink bubbles (the ink boils). As a result, ink having a volume equivalent to the pushed-off ink in the portion in contact with the nozzle 18 is ejected from the nozzle 18 as ink droplets and landed on the photographic paper (liquid ejection object).
[0024]
In the present specification, a portion composed of one ink liquid chamber 12, a heating resistor 13 disposed in the ink liquid chamber 12, and a nozzle 18 disposed on the upper portion is referred to as “ink ejection”. Part (liquid ejection part) ". That is, it can be said that the head 11 has a plurality of ink discharge portions arranged in parallel.
[0025]
Furthermore, in this embodiment, a plurality of heads 11 are arranged in the width direction of the recording medium to form a line head. FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the line head 10. In FIG. 2, four heads 11 (“N−1”, “N”, “N + 1”, and “N + 2”) are illustrated. In the case of forming the line head 10, a plurality of portions (head chips) excluding the nozzle sheet 17 from the head 11 are arranged side by side in FIG. 1. Then, the line head 10 is formed by laminating a single nozzle sheet 17 in which the nozzles 18 are formed at positions corresponding to the respective ink ejection portions of all the head chips. Here, the pitch between nozzles at each end of the adjacent head 11, that is, the nozzle 18 at the right end of the Nth head 11 and the left end of the (N + 1) th head 11 in FIG. The heads 11 are arranged so that the distance between the nozzles 18 in the head 11 is equal to the distance between the nozzles 18 of the head 11.
[0026]
Next, the ink ejection unit of this embodiment will be described in more detail.
FIG. 3 is a plan view and a side sectional view showing the ink discharge portion of the head 11 in more detail. In the plan view of FIG. 3, the nozzle 18 is indicated by a one-dot chain line.
As shown in FIG. 3, in the head 11 of this embodiment, a heating resistor 13 divided into two is arranged in parallel in one ink liquid chamber 12. Furthermore, the arrangement direction of the two divided heating resistors 13 is the arrangement direction of the nozzles 18 (the left-right direction in FIG. 3).
[0027]
Thus, when the heating resistor 13 divided into two is provided in one ink liquid chamber 12, the time until each heating resistor 13 reaches the temperature at which the ink is boiled (bubble generation occurs). At the same time, ink boils on the two heating resistors 13 simultaneously, and the ink is ejected in the direction of the central axis of the nozzle 18.
On the other hand, if a time difference is given to the bubble generation time of the two divided heating resistors 13, the ink does not boil on the two heating resistors 13 simultaneously. As a result, the ink ejection direction deviates from the central axis direction of the nozzle 18 and is deflected and ejected. Therefore, the ink can be landed at a position shifted from the landing position when the ink is ejected without deflection.
[0028]
FIG. 4 is a diagram illustrating the deflection in the ink ejection direction. In FIG. 4, when the ink i is ejected perpendicularly to the ejection surface of the ink i, the ink i is ejected without deflection as indicated by an arrow indicated by a dotted line in FIG. On the other hand, when the ejection direction of the ink i is deflected and the ejection angle is deviated by θ from the vertical position (Z1 or Z2 direction in FIG. 4), the ejection surface and the photographic paper P surface as the recording medium (of the ink i) When the distance to the landing surface) is H (H is substantially constant), the landing position of the ink i is
ΔL = H × tan θ
Is shifted by ΔL obtained in step (1).
[0029]
FIGS. 5A and 5B are graphs showing the relationship between the ink bubble generation time difference of the heating resistor 13 divided into two and the ink ejection angle, and show the simulation results by the computer. In this graph, the X direction (X direction indicated by the vertical axis θx of the graph; attention; not the meaning of the horizontal axis of the graph) is the arrangement direction of the nozzles 18 (the direction in which the heating resistors 13 are arranged), and the Y direction. (Y direction indicated by the vertical axis θy of the graph. Caution; not the meaning of the vertical axis of the graph) is a direction perpendicular to the X direction (the conveyance direction of the printing paper).
FIG. 5 (c) shows the difference between the ink bubble generation times of the two divided heating resistors 13 as a deflection current, and a half of the difference in the amount of current between the two divided heating resistors 13 as the deflection current. This is measured value data when the ink ejection angle (X direction) is the vertical axis of the deflection amount at the ink landing position (measured with the above H being about 2 mm). In FIG. 5C, the main current of the heating resistor 13 is set to 80 mA, the deflection current is superimposed on one heating resistor 13, and the ink is deflected and discharged.
[0030]
Therefore, when there is a difference in the bubble generation time of the heating resistor 13 divided into two in the direction in which the nozzles 18 are arranged, the ink ejection angle is not vertical as shown in FIG. The discharge angle θx (the amount of deviation from the vertical, which corresponds to θ in FIG. 4) increases with the bubble generation time difference.
If the amount of current flowing through each of the two heating resistors 13 is changed, control can be performed so that a time difference occurs between the bubble generation times on the two heating resistors 13, and ink ejection is performed according to this time difference. The direction can be deflected (discharge direction deflecting means).
[0031]
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 6 and the like, which will be described later, each ink discharge portion is formed so as to be able to deflect the ink discharge direction in eight stages within the range of the maximum discharge deflection angle α. And Then, control is performed so that ink is ejected by selecting any one of eight ejection directions.
[0032]
Also, for example, when ink is ejected from the adjacent ink ejection part n and the ink ejection part (n + 1), the landing position when the ink is ejected from the ink ejection part n and the ink ejection part (n + 1) without deflection, respectively. Are the landing position n ′ and the landing position (n ′ + 1), respectively. In this case, the ink can be ejected from the ink ejection part n without deflection and landed on the landing position n ′, and the ink ejection direction can be deflected to land the ink on the landing position (n ′ + 1). You can also.
Similarly, ink can be ejected from the ink ejection section (n + 1) without deflection and landed at the landing position (n ′ + 1), and ink can be landed at the landing position n ′ by deflecting the ink ejection direction. You can also.
[0033]
In this way, for example, when clogging or the like occurs in the ink discharge portion (n + 1) and the ink cannot be discharged, the ink is originally applied to the landing position (n ′ + 1). It cannot be landed, dot missing occurs, and the head 11 becomes defective.
However, in such a case, the ink is deflected and ejected by another ink ejection unit n adjacent to the ink ejection unit (n + 1) or the ink ejection unit (n + 2), and the ink is landed (n ′ + 1). It becomes possible to land on. For this reason, it is possible to print several pixels by landing ink at a plurality of locations with one ink discharge section, and it is possible to prevent a reduction in print quality.
[0034]
Next, ink landing when the distance between the ink ejection surface and the ink landing surface changes, that is, when the thickness of the photographic paper (paper thickness) changes will be described.
In this case, if the deflection angle preset according to the distance between the ink ejection surface of the head 11 and the ink landing surface on the photographic paper P is used as it is, the ink landing position changes. Therefore, it is impossible to prevent a decrease in print quality.
[0035]
Therefore, the printer of the present embodiment includes a distance detection unit that detects the distance between the ink ejection surface of the head 11 and the surface on which the ink on the photographic paper P is landed. The printer is also provided with position adjusting means for moving the head 11 and the photographic paper P based on the detection result by the distance detecting means.
The position adjusting means keeps the distance between the ink ejection surface of the head 11 and the ink landing surface on the photographic paper P constant.
[0036]
When the distance between the ink ejection surface and the ink landing surface changes, the ink landing position is kept constant by selecting the deflection angle according to the distance using the ejection direction deflecting means. It is also possible to do. However, since the maximum ejection deflection angle is determined, there is a limit to the adjustment by the ejection direction deflection means.
On the other hand, if the position adjusting means is provided, the ink landing position can be made constant while keeping the deflection angle constant or using the maximum ejection deflection angle to the maximum.
[0037]
Here, the distance detecting means may directly detect the distance between the ink ejection surface and the surface on which the ink on the photographic paper lands, or by detecting the thickness (paper thickness) of the photographic paper in advance. The distance may be calculated (detected) based on the set distance from the photographic paper transport surface. In the present embodiment, the distance detection means performs the detection using a sensor.
The sensor may be any sensor that reads information on light, pressure, displacement, and other physical quantities, such as an optical sensor or a pressure sensor, and may be a contact type that directly touches photographic paper. A contact type may be used.
[0038]
For example, in the case of using an optical sensor, a light emitting element and a light receiving element are provided, and light is emitted from the light emitting element to the photographic paper and the reflected light is received. Based on the light receiving state of the reflected light, the distance from the ink ejection surface to the ink landing surface on the photographic paper, which is the light irradiation surface, is measured.
[0039]
When a pressure sensor is used, the pressure sensor is pressed against the surface of the photographic paper (ink landing surface), and the pressure value obtained at that time is measured. The value (pressure value of the reference paper thickness) is compared, and the paper thickness is calculated from the comparison result. Then, the distance between the ink ejection surface and the ink landing surface of the printing paper is calculated (detected) from the paper thickness.
[0040]
Further, the distance detection means is not limited to the method using the above-described sensor, and for example, the following method can be used.
First, information that can be used to specify the attribute of the photographic paper, for example, the type of the photographic paper (plain paper, coated paper, photographic paper, etc.) (paper identification code, etc.) that is transmitted together with the print data at the time of printing. Based on the received information, the distance between the liquid ejection surface of the head 11 and the surface on which the ink of the photographic paper P is landed may be detected. For example, the standard paper thickness (measured thickness of the corresponding paper, etc.) is stored for each type of photographic paper, and the stored paper thickness is specified based on the received information. It is possible to detect the above distance.
[0041]
Second, the ink ejection surface and the surface on which the ink of the photographic paper P lands are based on information that can be specified to the attribute of the photographic paper, which is input to the computer or directly input to the printer. You may make it detect the distance between. For example, when information indicating the type of photographic paper (such as a paper selection result by key input) is input by an operation means such as a computer keyboard, the information is received by a printer, and based on the received information. The paper thickness is specified in the same manner as described above, and the distance is detected from the paper thickness.
[0042]
Next, in this embodiment, the position adjusting unit moves either the head 11 or the photographic paper, or both, based on the detection result.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the position adjusting means of the present embodiment. First, as shown in FIG. 6A, when the distance between the ink ejection surface and the ink landing surface of the photographic paper P1 is the reference value L1, the ink is within the range of the maximum ejection deflection angle α. Will land on the photographic paper P1 as shown by the arrow. Here, as described above, the deflection angle of ink changes in eight stages.
[0043]
In this case, as shown in FIG. 6B, when printing is performed on the photographic paper P2 having a paper thickness larger than the paper thickness of the photographic paper P1, the distance detecting means (not shown) uses ink. A distance L2 between the ejection surface and the photographic paper P2 is detected.
Then, based on the detection result, the position adjusting means 20 is operated so that the distance L1 is maintained, and the head 11 is moved by L1-L2. Instead of moving the head 11, the distance L1 may be maintained by moving the photographic paper P2 (printing paper conveyance surface) by another position adjusting means 20 ′ attached in parentheses. It is also possible to simultaneously operate the position adjusting means 20 and 20 'to move both the head 11 and the photographic paper P2 (photographic paper conveyance surface) to maintain the distance L1.
[0044]
As described above, according to the position adjusting means shown in FIG. 6, the distance L1 between the ink ejection surface and the photographic paper is maintained, so that the photographic paper having different paper thickness can be obtained without changing the ink deflection angle. On the other hand, the ink landing position can be kept uniform. This means that the ink deflection angle set for preventing the deterioration of the print quality for the photographic paper P1 can be applied as it is to the photographic paper P2 and photographic paper of other paper thickness.
[0045]
For example, when clogging or the like occurs in some of the ink ejecting portions, dot missing is prevented by deflecting and ejecting ink from other adjacent ink ejecting portions, but the deflection angle set at this time Can always be kept constant regardless of the thickness of the photographic paper.
Further, the position adjusting means shown in FIG. 6 maintains a constant relationship between the maximum ejection deflection angle α that can be deflected by the ejection direction deflecting means and the landing position of the ink on the photographic paper. The range is the same regardless of the thickness of the photographic paper, and the printing quality deterioration prevention performance is stabilized at a certain level.
[0046]
Incidentally, in the position adjusting means shown in FIG. 6, based on the paper thickness of the photographic paper, either the head or the photographic paper so that the distance between the ink ejection surface and the photographic paper is always constant, Alternatively, both of them are moved, but the position adjusting means may be operated regardless of the thickness of the photographic paper.
In other words, whether the paper thickness of the photographic paper changes or not, the distance between the ink ejection surface and the photographic paper is changed as necessary by moving the head, etc., based on the detection result of the distance detection means. It can also be made.
[0047]
For example, since the maximum discharge deflection angle at which the discharge direction can be deflected by the discharge direction deflecting unit is determined in advance, if the distance between the ink discharge surface and the photographic paper is constant, the nozzle is transferred to the photographic paper for each nozzle. The maximum landing range of the ink will be determined. For this reason, it is conceivable to increase the maximum ejection deflection angle in order to expand the maximum ink landing range, but there is a limit to this.
In addition, since the deflection angle of ink changes in a step shape by the deflection control switch, a large step affects the resolution, and a small step complicates the control circuit.
[0048]
Therefore, if the head is moved in such a case and the distance between the ink ejection surface and the photographic paper is increased, the maximum ink landing range is expanded according to the distance even at the same maximum ejection deflection angle. Will be able to.
Further, by adjusting the distance between the ink ejection surface and the photographic paper, the ink can be landed between steps that cannot be controlled by the ejection direction deflecting means.
[0049]
In addition, the movement between the ink ejection surface and the photographic paper is not necessarily limited to parallel movement. That is, if the distance is adjusted individually on the left and right with respect to the direction of arrangement of the liquid (ink) discharge units arranged in parallel with the head, the line head has an inclination, etc. Even if the distance from the discharge surface is different, the distance can be kept constant in the width direction of the photographic paper.
Further, the distance is adjusted individually in the front and rear directions with respect to the direction in which the liquid (ink) discharge units are arranged (for example, the line head is adjusted for each front and rear row when the line head has two or more rows in the photographic paper transport direction If it is a single row, it is rotated around the central axis of the arrangement direction), the distance between the photographic paper and the ink ejection surface can be kept constant even when the surface of the photographic paper is wavy. it can.
[0050]
FIG. 7 is a diagram for explaining a specific example of the position adjusting means. That is, the position adjusting means 20 shown in FIG. 7 includes a conversion mechanism from a rotational motion to a linear motion, and includes a moving piece 21 fixed to the head 11, a screw shaft 22 that moves the moving piece 21, and a screw shaft 22. And a stepping motor M that rotates the motor by a predetermined amount.
Then, a distance detection means (not shown) detects the distance between the ink ejection surface and the photographic paper P, rotates the stepping motor M based on the detection result, and passes through the screw shaft 22 and the moving piece 21. The head 11 is moved to an appropriate position.
[0051]
Although not shown, as a modification of FIG. 7, the position adjusting means 20 (moving piece 21, screw shaft 22, and stepping motor M) of FIG. (In this case, the position adjusting means 20 provided at the center upper portion of the head 11 is not provided in FIG. 7).
[0052]
Then, independent distance detection means (not shown) at the left and right ends of the head 11 detect the distance between the ink ejection surface and the photographic paper P, and stepping at the left and right ends based on the detection result. The motor M is rotated, and the head 11 is moved to an appropriate position via the screw shaft 22 and the moving piece 21. According to this configuration, even when the head 11 is inclined and the distance between the ink ejection surface and the photographic paper P is different between the left and right ends, the ink ejection surfaces and the prints at the left and right ends are printed. The distance from the paper P can be made uniform. At the same time, the distance between the ink ejection surface and the photographic paper P can be set to an appropriate distance.
[0053]
FIG. 8 is a diagram for explaining another specific example of the position adjusting means. That is, the position adjusting means 20 shown in FIG. 8 is provided with a coil spring 23 and a cam 24 on the back surface of the head 11, and the rotational motion of the stepping motor M is converted into a linear motion by the cam 24. The head 11 is moved by the interaction.
Then, a distance detection means (not shown) detects the distance between the ink ejection surface and the photographic paper P, rotates the stepping motor M based on the detection result, and moves the head 11 appropriately through the cam 24. Move to position.
[0054]
FIG. 9 is a diagram for explaining still another specific example of the position adjusting means. That is, the position adjusting means 20 shown in FIG. 9 includes an interlocking mechanism that is mechanically integrated with the distance detecting means. The position adjustment means 20 is disposed on the ink ejection surface side of the head 11 and the coil spring 25 installed on the back surface of the head 11. It is composed of a fixed moving piece 26 and a roller 27 that rides on the ink landing surface of the photographic paper P.
Since the leading end of the moving piece 26 is connected to the central axis of the roller 27, when the roller 27 rides on the ink landing surface as the printing paper P is conveyed, the thickness of the printing paper P against the coil spring 25 is increased. The head 11 is moved accordingly.
[0055]
As described above, even when the paper thickness of the photographic paper P changes, that is, when printing is performed on various photographic papers P having different paper thicknesses, the position adjusting means 20 in FIGS. 9 moves the head 11 to an appropriate position based on the detection result of the separately provided distance detection means. In the position adjustment means 20 of FIG. 9, the detection result (printing) of the integrated distance detection means. The head 11 is moved to an appropriate position on the basis of the paper P).
[0056]
In addition, as the position adjusting means, a linear motor, a link mechanism, a piezoelectric element, a shape memory alloy, or the like is used to move either the head, the photographic paper (the photographic paper carrying surface), or both. You can also. Simultaneously with the movement of the head or the like, the ink ejection direction can be deflected by the ejection direction deflecting means to control the ink landing position. Furthermore, in the above description, the line type printer is taken as an example, but it is natural that the present embodiment can be applied to the serial type.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the liquid discharge direction is deflected, even when the distance from the liquid discharge surface to the liquid landing surface of the liquid discharge target changes, the change is followed. It can be returned to an appropriate distance. Therefore, the liquid can be landed at an appropriate position even for the liquid discharge target having various thicknesses. Further, when the liquid ejection direction is deflected, the liquid landing position can be expanded beyond the deflection range of the ejection direction deflecting means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a head of an ink jet printer to which a liquid ejection apparatus according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a line head.
3A and 3B are a plan view and a side cross-sectional view showing the ink ejection part of the head of FIG. 1 in more detail.
FIG. 4 is a diagram illustrating deflection in the ink ejection direction.
FIGS. 5A and 5B are simulation results showing the relationship between the difference in the bubble generation time of ink by each of the heating resistors and the ink ejection angle when having divided heating resistors; c) is actual measurement data indicating the relationship between the difference in the amount of current between the divided heating resistors (deflection current) and the amount of deflection.
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining the movement of the head by the position adjusting unit, in which FIG. 6A shows the case of photographic paper P1, and FIG. 6B shows the case of photographic paper P2.
FIG. 7 is a diagram for explaining a specific example of a position adjusting unit having a conversion mechanism from a rotational motion to a linear motion.
FIG. 8 is a diagram for explaining another specific example of the position adjusting means having a conversion mechanism from a rotational motion to a linear motion.
FIG. 9 is a diagram for explaining a specific example of a position adjusting unit including an interlocking mechanism mechanically integrated with a distance detecting unit.
FIG. 10 is a diagram illustrating a state when printing is performed with the ink ejection angle deflected by α on printing papers P1 and P2 having different paper thicknesses in the related art.
[Explanation of symbols]
11 heads
12 Ink chamber
13 Heating resistor
18 nozzles
20 Position adjustment means
21 Moving piece
22 Screw shaft
23 Coil spring
24 cams
25 Coil spring
26 Moving piece
27 Laura
M Stepping motor
P, P1, P2 photographic paper
L1, L2 Distance from ink ejection surface to ink landing surface of photographic paper
α Discharge angle

Claims

A head in which a plurality of liquid ejection portions having nozzles are arranged in parallel;
A discharge direction in which the discharge direction of the liquid discharged from the nozzle of each liquid discharge unit is deflected and landed at the same position as the landing position when liquid is discharged without deflection from the liquid discharge unit adjacent to the liquid discharge unit A liquid ejection device comprising: deflection means;
Distance detecting means for detecting a distance between a liquid discharge surface of the head and a surface on which the liquid of the liquid discharge target is landed;
A position adjusting means for moving either the head or the liquid ejection object or both based on the detection result by the distance detecting means ;
The discharge direction deflecting means keeps a predetermined deflection angle constant for landing the liquid at the same position,
The position adjusting means maintains a constant relationship between the maximum ejection deflection angle that can be deflected by the ejection direction deflecting means and the landing position of the liquid on the liquid ejection object based on the detection result by the distance detecting means. to way, either one of the said head liquid discharge object, or a liquid ejection apparatus Before moving both.

A line head in which a plurality of heads in which a plurality of liquid ejection portions having nozzles are arranged in parallel in the width direction of the liquid ejection object;
A discharge direction in which the discharge direction of the liquid discharged from the nozzle of each liquid discharge unit is deflected and landed at the same position as the landing position when liquid is discharged without deflection from the liquid discharge unit adjacent to the liquid discharge unit Deflection means;
Distance detecting means for detecting a distance between a liquid discharge surface of the head and a surface on which the liquid of the liquid discharge target is landed;
A position adjusting means for moving either the head or the liquid ejection object or both based on the detection result by the distance detecting means;
The discharge direction deflecting means keeps a predetermined deflection angle constant for landing the liquid at the same position,
The position adjusting means maintains a constant relationship between the maximum ejection deflection angle that can be deflected by the ejection direction deflecting means and the landing position of the liquid on the liquid ejection object based on the detection result by the distance detecting means. as to the liquid ejecting apparatus for moving at least one end of the line head.

The liquid ejection device according to claim 1 or 2,
The distance detection unit detects a distance between a liquid discharge surface of the head and a surface on which the liquid of the liquid discharge target lands by detecting a thickness of the liquid discharge target.

The liquid ejection device according to claim 1 or 2,
The distance detection unit includes a contact type or non-contact type sensor that reads information on a liquid discharge target, and the sensor detects a liquid discharge surface of the head and a surface on which the liquid of the liquid discharge target is landed. Liquid ejection device that detects the distance between them.

The liquid ejection device according to claim 1 or 2,
The distance detection unit receives information that can specify the attribute of the liquid discharge target, and based on the received information, between the liquid discharge surface of the head and the surface on which the liquid of the liquid discharge target lands. Liquid discharge device that detects the distance of

The liquid ejection device according to claim 1 or 2,
The distance detection unit is configured to detect a liquid discharge surface of the head based on information input from the liquid discharge apparatus or an apparatus electrically connected to the liquid discharge apparatus and capable of specifying an attribute of the liquid discharge target. And a liquid ejection device that detects the distance between the surface of the liquid ejection object and the liquid landing surface.

The liquid ejection device according to claim 1 or 2,
The position adjusting means includes a conversion mechanism from a rotational motion to a linear motion, and moves either the head or the liquid discharge object or both by the conversion mechanism .

The liquid ejection device according to claim 1 or 2,
The position adjusting unit includes an interlocking mechanism that is mechanically integrated with the distance detection unit, and moves either the head or the liquid discharge object or both by the interlocking mechanism. .

Using a head in which a plurality of liquid ejecting sections having nozzles are arranged in parallel, the direction of liquid ejected from the nozzles of each liquid ejecting section is deflected, and the liquid is deflected from the liquid ejecting section adjacent to the liquid ejecting section. A liquid discharge method for landing at the same position as the landing position when discharging without
Set the deflection angle in advance so that the liquid will land at the same position,
When ejecting liquid from the nozzle of each liquid ejection section, the distance between the liquid ejection surface of the head and the surface on which the liquid of the liquid ejection object lands is detected and the set deflection angle is made constant. The head and the liquid discharge object are maintained so that the relationship between the maximum discharge deflection angle that can be deflected and the landing position of the liquid on the liquid discharge object is kept constant based on the detection result . A liquid discharge method for moving either one or both of them.