JP4479253B2 - 液体吐出装置及び画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置及び画像記録装置に係り、特に、ノズルから吐出する液体の量を調整可能な液体吐出装置及びこの液体吐出装置を備えた画像記録装置に関する。

液体を吐出するノズルを形成してなる吐出ヘッド有し、吐出ヘッドに電圧を印加することによりノズルから液体を吐出する液体吐出装置においては、一般に、環境温度の変化や吐出ヘッドの駆動による温度の変化により、液体の温度が変動する。液体の温度が変動すると、主に液体の粘度が変化することにより、液体のノズルからの吐出量が変動する。

このように液体の吐出量が変動すると、例えば、吐出ヘッドに薬品を充填し、ノズルから所定の量の薬品を吐出させて薬剤を調合する場合には、薬品の割合が変動してしまい、均質な薬剤を調合することができない。

また、例えば、吐出ヘッドにインクを充填し、ノズルから所定の量のインクを吐出させることにより画像の記録を行う場合には、色の濃度が変動してムラとなり良好な画像を得ることができない。

このような問題を解決した液体吐出装置である画像記録装置として、従来、インクの温度又は粘度に応じて印加電圧を制御する画像記録装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開平６−３４４５７１号公報

しかし、従来の画像記録装置（特許文献１）では、吐出ヘッドである記録ヘッドに電圧を印加するためのヘッド駆動回路の個体差による印加電圧の誤差が生じるため、インクの吐出量が変動して濃度ムラが発生して良好な画像を得ることができないという問題があった。

また、インクの粘度は製造上の誤差を含むが、このインク粘度の誤差に起因するインクの吐出量のバラツキによる濃度のバラツキを防止することはできないという問題があった。

ここで、液体の吐出量は、吐出速度の一次線形式で得られるため、液体の吐出速度を測定し、この測定結果に基づいて液体の吐出量を制御することが考えられる。

液体の吐出速度を一定に保つようにした液体吐出装置として、複数の記録ヘッドを有する画像記録装置であって、一つの記録ヘッドについて、各ノズルから吐出されるインクの吐出速度の平均値が、全記録ヘッドの吐出速度の平均値と比較して所定値以上異なる場合には、当該記録ヘッドに印加する電圧を補正する画像記録装置が知られている（例えば、特開２００３−２０５６０２号公報）。

しかしながら、この画像記録装置は、インクの吐出速度を均一にすることにより、インクの着弾位置の精度を向上させるようにしたものであり、温度に応じて吐出速度が変化することに伴うインクの吐出量については考慮されていないため、色の濃度ムラが発生してしまう場合がある。また、各色毎にインクの静的粘度等の特性が相違するような場合においては、一定量のインクを吐出させる場合の吐出速度は、そのインクの粘度によって異なるが、上記の画像記録装置では、この点についても考慮されていないため、各色毎に粘度の異なるインクを使用した場合には、全記録ヘッドについて吐出速度を均一にすることにより、濃度ムラが発生してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、精度良く一定量の液体を吐出することができる液体吐出装置、及び、この液体吐出装置を適用することにより色の濃度ムラを防止して良好な画像を得ることができる画像記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明による液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズルを形成してなる吐出ヘッドを有し、前記吐出ヘッドに電圧を印加することにより前記複数のノズルから前記液体を吐出する液体吐出装置において、前記吐出ヘッド内の前記液体の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された前記液体の温度に基づいて、前記複数のノズルからそれぞれ吐出させる前記液体の量が所定量となる最適吐出速度を取得する最適速度取得手段と、前記最適速度取得手段により取得された前記最適吐出速度に基づいて前記吐出ヘッドに印加する電圧を制御し、前記複数のノズルから前記液体を吐出させる電圧制御手段と、前記電圧制御手段の制御により前記複数のノズルから吐出された前記液体の吐出速度をそれぞれ測定する速度測定手段と、を設け、前記電圧制御手段は、前記速度測定手段により測定された前記複数のノズルの液体の吐出速度の平均速度を算出し、当該平均速度と前記最適吐出速度との差が所定値以内でない場合に、この差が所定値以内となるように、前記吐出ヘッドに印加する電圧を補正し、前記温度測定手段は、前記吐出ヘッドの駆動に伴う前記液体の温度上昇が飽和するまでの時間に基づいて前記液体が予め吐出された後に、前記液体の温度を測定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、その液体の温度下において、所定量の液体を吐出させるために最適な最適吐出速度が最適速度取得手段により取得され、この取得された最適吐出速度に基づいて吐出ヘッドに印加する電圧が設定されるため、温度に応じて吐出速度が変化することに伴う液体の吐出量の変動が防止される。そして、速度測定手段により測定された液体の吐出速度の平均値と最適吐出速度との差が所定値以内となるように、吐出ヘッドに印加する電圧が補正されるため、吐出ヘッドに電圧を印加するためのヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動が防止される。
また、予め吐出ヘッドを駆動させることにより吐出ヘッドの駆動よる液体の温度上昇を飽和させるため、吐出ヘッドの駆動によって液体の温度が上昇して吐出量が変動することが防止される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出装置において、互いに異なる特性の前記液体を吐出する複数の前記吐出ヘッドを有し、前記最適速度取得手段は、前記吐出ヘッドより吐出される前記液体の特性に応じた前記最適吐出速度を取得することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、各吐出ヘッドから吐出される液体の特性が異なる場合であっても、各液体の特性に応じた最適吐出速度が最適速度取得手段により取得され、この取得された最適吐出速度に基づいて吐出ヘッドに印加する電圧が設定されるため、各吐出ヘッドから所定量の液体が吐出される。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液体吐出装置において、前記速度測定手段は、前記吐出ヘッドの駆動中であって前記液体が連続して吐出される場合においては、前記吐出ヘッドの駆動割合に応じた頻度で、前記吐出ヘッドから吐出される前記液体の吐出速度を測定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、吐出ヘッドの駆動割合が大きいほど液体の吐出速度を測定する頻度を高くすれば、必要以上に吐出ヘッドの駆動を中断して液体の吐出速度の測定がなされることがなく、適切な頻度で吐出速度が測定され吐出ヘッドに印加する電圧が補正される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、前記電圧制御手段は、前記液体の吐出速度が所定速度以下となるノズルがある場合には、当該ノズルを除いて前記複数のノズルの吐出速度の平均速度を算出し、算出された平均速度と前記最適吐出速度との差が所定値以内でない場合に、この差が所定値以内となるように、前記吐出ヘッドに印加する電圧を補正することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、ノズル内の液体の粘度が増加したり、ノズルに硬化した液体の塊や塵等がつまる等して液体がノズルから正常に吐出されない吐出不良が生じているノズルを除いた全ノズルからの液体の平均速度に基づいて印加電圧の補正が行われるため、吐出不良が生じていないノズルからは適性な吐出速度で液体が吐出される。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、前記速度測定手段により測定された前記液体の吐出速度に基づいて、前記複数のノズルからの液体の吐出不良をノズル毎に検出する吐出不良検出手段を設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、吐出ヘッドに対する印加電圧を補正するために行われる液体の吐出速度の測定と同時に、液体の吐出不良を検出することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液体吐出装置において、ユーザへのメッセージを表示する表示手段を設け、前記吐出不良検出手段は、一定数以上の前記ノズルについて吐出不良を検出した場合には、吐出不良が発生している旨の表示を行うように前記表示手段を制御することを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じている場合には、その旨が表示手段に表示される。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の液体吐出装置において、ユーザへの警告を行う警告手段を設け、前記吐出不良検出手段は、一定数以上の前記ノズルについて吐出不良を検出した場合には、吐出不良が発生している旨の警告を行うように前記警告手段を制御することを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じている場合には、その旨の警告が発せられる。

請求項８に記載の発明は、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、前記吐出不良検出手段により一定数以上の前記ノズルについて吐出不良が検出された場合に前記吐出ヘッドのクリーニングが行われるように、前記吐出ヘッドのクリーニングに関する制御を行うクリーニング制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じている場合には、自動的に吐出ヘッドのクリーニングが行われる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の液体吐出装置において、前記速度測定手段は、前記クリーニング制御手段により、吐出ヘッドのクリーニングが行われた後に、再度、前記複数のノズルから吐出される前記液体の吐出速度をそれぞれ測定し、前記電圧制御手段は、前記速度測定手段により再測定された前記液体の吐出速度の平均速度を算出し、当該平均速度と前記最適吐出速度との差が所定値以内でない場合に、この差が所定値以内となるように、前記吐出ヘッドに印加する電圧を補正することを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じていた場合には、吐出ヘッドのクリーニングが行われた後の液体の吐出速度に基づいて、吐出ヘッドに印加する電圧が補正される。

請求項１０に記載の発明による画像記録装置は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出装置を備え、前記吐出ヘッドは、記録媒体に対してインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドであることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、そのインクの温度下において、所定量のインクを吐出させるために最適な最適吐出速度が最適速度取得手段により取得され、この取得された最適吐出速度に基づいて記録ヘッドに印加する電圧が設定されるため、温度に応じて吐出速度が変化することに伴うインクの吐出量の変動が防止される。そして、速度測定手段により測定されたインクの吐出速度の平均値と最適吐出速度との差が所定値以内となるように、記録ヘッドに印加する電圧が補正されるため、記録ヘッドに電圧を印加するためのヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動が防止される。
また、予め吐出ヘッドを駆動させることにより吐出ヘッドの駆動よる液体の温度上昇を飽和させるため、吐出ヘッドの駆動によって液体の温度が上昇して吐出量が変動することが防止される。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像記録装置において、前記記録媒体は長尺の布帛であり、前記記録ヘッドは前記布帛に対して１パターンの画像を繰り返して記録することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明によれば、布帛に画像の記録を行う画像記録装置において、温度に応じて吐出速度が変化することに伴うインクの吐出量の変動及び記録ヘッドに電圧を印加するためのヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動が防止される。

請求項１に記載の発明によれば、その液体の温度下における最適吐出速度に基づく吐出ヘッドへの印加電圧の設定により、温度に応じて吐出速度が変化することに伴う液体の吐出量の変動を防止することができるとともに、最適吐出速度と実際の吐出速度の平均値との差に基づく印加電圧の補正により、ヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動を防止することができ、この結果、精度良く一定量の液体を吐出することができる。
また、予め吐出ヘッドの駆動よる液体の温度上昇を飽和させるため、吐出ヘッドの駆動に起因する液体の温度の上昇による吐出量の変動を防止することができ、この結果、より精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、各吐出ヘッドから吐出される液体の特性が異なる場合であっても、各液体の特性に応じた最適吐出速度に基づいて吐出ヘッドへの印加電圧の設定及び補正が行われるため、温度に応じて吐出速度が変化することに伴うインクの吐出量の変動及びヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動を防止することができ、この結果、精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、吐出ヘッドの駆動割合に応じた適切な頻度で吐出速度を測定して吐出ヘッドに印加する電圧を補正するため、効率よく印加電圧の補正をすることができ、かつ、精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、吐出不良が生じているノズルを除いた全ノズルからの液体の平均速度に基づいて印加電圧の補正を行うため、吐出不良が生じていないノズルから適性な吐出速度で精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項５に記載の発明によれば、吐出ヘッドに対する印加電圧を補正するために行われる液体の吐出速度の測定と同時に、液体の吐出不良を検出することができる。

請求項６に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じている場合には、その旨が表示手段に表示されるため、ユーザは吐出不良が発生していることを知ることができ、吐出ヘッドのクリーニングを行うことにより、精度良く一定量の液体を吐出させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じている場合には、その旨が警告手段により警告がなされるため、ユーザは吐出不良が発生していることを知ることができ、吐出ヘッドのクリーニングを行うことにより、精度良く一定量の液体を吐出させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じている場合には、自動的に吐出ヘッドのクリーニングが行われるため、その後、精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項９に記載の発明によれば、一定数以上のノズルについて吐出不良が生じていた場合には、吐出ヘッドのクリーニングが行われた後の液体の吐出速度に基づいて、吐出ヘッドに印加する電圧が補正されるため、より精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、そのインクの温度下における最適吐出速度に基づく記録ヘッドへの印加電圧の設定により、温度に応じて吐出速度が変化することに伴うインクの吐出量の変動を防止することができるとともに、最適吐出速度と実際の吐出速度の平均値との差に基づく印加電圧の補正により、ヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動を防止することができ、この結果、精度良く一定量の液体を吐出することにより色の濃度ムラを防止して、良好な画像を得ることができる。
また、予め吐出ヘッドの駆動よる液体の温度上昇を飽和させるため、吐出ヘッドの駆動に起因する液体の温度の上昇による吐出量の変動を防止することができ、この結果、より精度良く一定量の液体を吐出することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、布帛に画像の記録を行う画像記録装置において、精度良く一定量の液体を吐出することにより色の濃度ムラを防止して、良好な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。

図１は、本発明に係る液体吐出装置を適用した画像記録装置の実施の一形態を示したもので、シリアルヘッドによるインクジェット方式の画像記録装置１である。

画像記録装置１は、図１に示すように、棒状のガイドレール２を有しており、このガイドレール２には、キャリッジ３が支持されている。このキャリッジ３は、キャリッジ駆動機構４（図４参照）によって主走査方向Ｘをガイドレール２に沿って往復移動するようになっている。

キャリッジ３には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）ライトイエロー（LＹ）、ライトマゼンタ（LＭ）、ライトシアン（LＣ）、ライトブラック（LＫ）の各色の液体であるインクを記録媒体５に対して吐出するノズル６（図２及び図３参照）が設けられた吐出ヘッドである記録ヘッド７が搭載されている。

なお、記録媒体５としては、種々の記録媒体５が適用可能であるが、特に、各種布帛が好適に用いられる。

記録ヘッド７は、図２に示すように、圧電素子８を有しており、この圧電素子８には、リード線９及び電極１０を介して、圧電素子駆動回路１１が接続されている。圧電素子８と対向する位置には流路板１２が設けられており、これら圧電素子８と流路板１２とによってインク流路１３が形成されている。圧電素子８は、圧電素子駆動回路１１によりパルス状信号電圧が印加されると膨張するようになっており、これにより、インク流路１３が圧縮されるようになっている。インク流路１３の一端は、ノズル６に連通しており、他端は複数のインク流路１３に共通の液室１４に連通している。

また、液室１４の内壁には、記録ヘッド７内のインクの温度を測定する温度測定手段である温度センサ１５が設けられている。

キャリッジ３の移動可能範囲の中央部分は、図１に示すように、記録媒体５に記録を行う記録領域Ａとされており、この記録領域Ａには、記録媒体５を非記録面から水平に支持するプラテン１６が設けられている。

また、キャリッジ３の移動可能範囲であって記録領域Ａの外側一端は、キャリッジ３の待機場所となるホームポジション領域Ｂとされており、ホームポジション領域Ｂには、キャリッジ３の待機中にノズル６が形成された面であるノズル面１７を保湿する保湿キャップ１８が、記録ヘッド７と対応する数だけ設けられている。

また、キャリッジ３の移動可能範囲であって記録領域Ａの外側他端は、記録ヘッド７をクリーニングするクリーニング領域Ｃとされている。クリーニング領域Ｃには、クリーニングユニット１９が設けられており、このクリーニングユニット１９は、記録ヘッド７のノズル面１７を覆ってノズル６内のインクを吸引する吸引キャップ２０、記録ヘッド７から空吐出されたインクを回収するインク回収部２１、及び、ノズル面１７に残留するインクを拭き取るブレード２２を有している。

インク回収部２１は、記録ヘッド７側が開口された箱状に形成されており、このインク回収部２１の内壁には、記録ヘッド７の各ノズル６から吐出されるインク滴の速度を測定する速度測定手段である速度センサ２３が設けられている。速度センサ２３は、インク回収部２１の内壁に対向して配設された発光素子２４と受光素子２５とを有しており、これら発光素子２４及び受光素子２５により、各ノズル６から連続して吐出される複数のインク滴の先端及び後端を検知し、その所要時間及びノズル面１７から速度センサ２３までの距離に基づいて、それぞれのノズル６からのインクの吐出速度を検出するようになっている。

また、画像記録装置１には、主走査方向Ｘと直交する副走査方向Ｙに記録媒体５を送るための搬送機構（図示しない）が設けられている。搬送機構は、画像記録時において、キャリッジ３の動作に合わせて、記録媒体５の搬送と停止とを繰り返して記録媒体５を間欠的に搬送する。

また、画像記録装置１の筐体上部には、例えば液晶ディスプレイにより構成され、各種メッセージを表示する表示手段２６（図４参照）が設けられている。さらに、画像記録装置１には、音声出力装置により構成され、警告ブザーやメッセージを音声により出力する警告手段２７が設けられている。

図４は、本実施形態における画像記録装置１を制御するための制御装置を示したものであり、この制御装置は、たとえばＣＰＵ等からなり、画像の記録を行うための処理プログラムを実行する制御部３６を有している。

特に、本実施形態による画像記録装置１では、制御部３６は、記録ヘッド７から吐出されるインク量を一定に制御するために、記録ヘッド７内のインクの温度に基づいて記録ヘッド７から吐出させるインクの最適吐出速度を取得する最適速度取得手段２８と、最適速度取得手段２８により取得された最適吐出速度に基づいて記録ヘッド７に印加する電圧を制御するとともに、実際に記録ヘッド７から吐出されたインクの吐出速度に基づいて記録ヘッド７に印加する電圧を補正する電圧制御手段２９と、記録ヘッド７から吐出されるインク量を一定に制御するために必要な各種情報を記憶する記憶手段３０とを有している。

具体的には、記憶手段３０には、インクの温度とその温度のインクを記録ヘッド７から所定の量吐出させるのに最適なインクの吐出速度との関係を定めた温度−速度テーブル３１３１、及び、インクの吐出速度とその吐出速度でインクを記録ヘッド７から吐出させるために記録ヘッド７の圧電素子８に印加すべき電圧値との関係を定めた速度−電圧テーブル３２が格納されている。最適吐出速度のインク温度依存特性及び印加電圧値の最適吐出速度依存特性は、実験によりそれぞれ１次線形式として得られるため、これに基づいて温度−速度テーブル３１及び速度−電圧テーブル３２が作成される。

インク温度に対する最適吐出速度は、インクの静的粘度等の特性によって異なるため、温度−速度テーブル３１は、インクの種類毎にそれぞれ作成され記憶手段３０に格納されている。特に、捺染に用いられるインクやカラーフィルタ用のインクでは、インク内に含まれる色材の物性がそれぞれ異なることから、色毎にインクの静的粘度が異なるため、各色インク毎の温度−速度テーブル３１が作成され記憶手段３０に格納されている。

最適速度取得手段２８には、温度センサ１５が接続されており、電圧制御手段２９は、温度−速度テーブル３１に基づいて、温度センサ１５により測定された記録ヘッド７の液室内のインク温度に対応する最適吐出速度を取得するようになっている。

また、電圧制御手段２９は、速度−電圧テーブル３２に基づいて、最適速度取得手段２８により取得された最適吐出速度に対応する電圧値を決定し、決定した電圧値分の電圧が圧電素子８に印加されるように圧電素子駆動回路１１を制御するようになっている。

さらに、電圧制御手段２９には、速度センサ２３が接続されており、クリーニングユニット１９のインク回収部２１に各ノズル６からインク滴を連続吐出させることにより速度センサ２３にて測定されたノズル６毎のインクの吐出速度から平均吐出速度を算出し、この平均吐出速度と、最適速度取得手段２８により取得された最適吐出速度との差が所定値の範囲内であるかを比較して、所定値の範囲内にない場合には、速度−電圧テーブル３２に基づいて、両者の差に対応する電圧値を取得し、取得された電圧値に基づいて、現在設定されている印加電圧値を補正して、この補正された印加電圧が圧電素子８に印加されるように圧電素子駆動回路１１を制御するようになっている。ここで、平均吐出速度を算出する際には、電圧制御手段２９は、速度センサ２３により各ノズル６について測定されたインク吐出速度のうち所定速度以下のものを除いた各インク吐出速度の平均値を求めるようになっている。

また、制御部は、ノズル６内のインクの粘度が増加したり、ノズル６に硬化したインク塊や塵等がつまる等することにより、インクの吐出不良が生じたことを検出する吐出不良検出手段３０及び記録ヘッド７のクリーニングに関する制御を行うクリーニング制御手段３１３１を有している。

吐出不良検出手段３０には、速度センサ２３が接続されており、記録ヘッド７に印加する電圧を補正するために速度センサ２３により測定された各ノズル６毎のインク吐出速度を取得し、インク吐出速度が所定速度以下となっているノズル６の数が所定数を超える場合には、表示手段２６及び警告手段２７に、吐出不良が発生している旨のメッセージの表示や警告を行わせるようになっている。また、吐出不良検出手段３０は、インク吐出速度が所定速度以下となっているノズル６の数が所定数を超える場合には、クリーニング制御手段３１に対して、記録ヘッド７のクリーニングが必要である旨の信号を送信するようになっている。

クリーニング制御手段３１は、記録ヘッド７のクリーニングが必要である旨の信号を受信すると、キャリッジ３をクリーニングユニット１９の上方の所定位置に移動させるようにキャリッジ駆動機構４を制御するとともに、吸引キャップ２０を制御してノズル６内のインクを吸引させ、また、圧電素子駆動回路１１を制御して、吐出不良が生じていたノズル６からインクをインク回収部２１へ空吐出させた後、キャリッジ駆動機構４を制御してキャリッジ３を移動させることによりノズル面１７をブレード２２に摺接させながら移動させるようになっている。なお、インク吐出速度及び所定速度以下のノズル６の数のしきい値は、所期のドットが形成されないことによる画質の低下が許容可能である範囲で定められる。そして、クリーニング制御手段３１は、クリーニングが終了したら、圧電素子駆動回路１１を制御して、各ノズル６からインクをインク回収部２１へ空吐出させるようになっており、このとき、速度センサ２３は、再度インクの吐出速度の測定を行うようになっている。

また、制御部は、画像の記録やクリーニングとは別に、画像の記録を行う前または画像の記録動作の合間に、インク回収部２１に各ノズル６からインク滴を連続吐出させる予備吐出に関する制御を行う予備吐出制御手段３３を有しているとともに、記憶手段３０には、予備吐出を行うための情報として、インク温度飽和時間情報３４及びヘッド駆動割合−速度測定頻度テーブル３５が格納されている。

ここで、記録ヘッド７の駆動により記録ヘッド７の温度が上昇し、これに伴って記録ヘッド７内のインク温度が上昇するが、一定温度に達すると飽和状態となり、インク温度はインクの吐出量に影響するほどには上昇しなくなる。インク温度飽和時間情報３４は、各記録ヘッド７から連続してインクを吐出させた場合に、各インクの温度の上昇が飽和状態となるまでのそれぞれの時間である。

また、ヘッド駆動割合−速度測定頻度テーブル３５は、記録ヘッド７が画像記録のために駆動する時間と駆動しない時間の割合に応じて、画像記録の合間に各ノズル６からのインクの吐出速度を測定する頻度を定めたものである。記録ヘッド７内のインク温度は、上述のように記録ヘッド７が駆動することによって上昇し、記録ヘッド７が一定時間駆動しないことによって下降する。インク温度が一定以上変動すると、インクの吐出量も変動するため、一定時間毎にインクの吐出速度を測定し、インクの吐出速度が最適吐出速度の許容範囲内となるように補正を行うことにより、インクの吐出量が一定となるようにする必要がある。ところで、短時間毎にインクの吐出速度を測定して補正を行うほど、インクの吐出量の精度は高まるが、画像記録の合間に頻繁にインクの吐出速度を測定を行うことになるため、印刷効率が低下する。記録ヘッド７が一定時間駆動していればインク温度は一定に保たれているため、駆動時間が長いほど補正を行う必要性は低くなる。そこで、予め、記録ヘッド７の駆動割合との関係において、記録ヘッド７が駆動せずインク温度がインクの吐出量に影響を及ぼすほどに下降する平均的な時間を求め、これに基づいて、各記録ヘッド７の駆動割合に応じたインクの吐出速度を測定する頻度を、ヘッド駆動割合−速度測定頻度テーブル３５として定めておくものである。

予備吐出制御手段３３は、画像の記録を行う際に、記録を行う画像のドットパターンを取得し、取得したドットパターンに基づいて、記録の開始から所定時間内に駆動を開始する記録ヘッド７を割り出し、当該記録ヘッド７について、インク温度飽和時間情報３４に基づいて、インク温度の上昇が飽和状態となる時間を取得するとともに、キャリッジ駆動機構４を制御して、当該記録ヘッド７をインク回収部２１の上方へ移動させ、当該記録ヘッド７の圧電素子駆動回路１１を制御して、取得した時間に相当する時間だけ予備吐出させるようになっている。

さらに、予備吐出制御手段３３は、印加電圧の設定が行われた後に、各ノズル６からインク回収部２１へ順次インクを空吐出させるようになっており、このとき、速度センサ２３によりインクの吐出速度が測定されるようになっている。

また、予備吐出制御手段３３は、取得したドットパターンに基づいて各色の記録ヘッド７の駆動割合を算出し、ヘッド駆動割合−速度測定頻度テーブル３５に基づいて、算出された駆動割合に対応するインクの吐出速度を測定する頻度を決定して、画像の記録を行う時間との関係でインクの吐出速度を測定するタイミングを算出するようになっている。そして、予備吐出制御手段３３は、算出した速度測定タイミングに基づいて、キャリッジ駆動機構４を制御して、インクの吐出速度の測定を行う記録ヘッド７をインク回収部２１の上方へ移動させるとともに、当該記録ヘッド７の圧電素子駆動回路１１を制御して、各ノズル６から順次連続してインクの吐出を行わせるようになっている。このとき、速度センサ２３はインクの吐出速度を測定するようになっている。

次に、本実施形態の作用について、図５を参照して説明する。

画像の記録を行う際には、まず、予備吐出制御手段３３により、記録を行う画像のドットパターンが取得され（Ｓ１）、ヘッド駆動割合−速度測定頻度テーブル３５に基づいて、ドットパターンから算出された駆動割合に対応するインクの吐出速度を測定する頻度が決定され、吐出速度を測定するタイミングが決定される（Ｓ２）。

また、予備吐出制御手段３３により、ドットパターンから割り出した記録の開始から所定時間内に駆動を開始する記録ヘッド７について、インク温度飽和時間情報３４に基づいてインク温度の上昇が飽和する時間が取得され、取得した時間に相当する時間だけインクがインク回収部２１に予備吐出される（Ｓ３）。

これにより、予め記録ヘッド７の駆動よる液体の温度上昇が飽和されるため、画像の記録を行うためにインクの吐出を行っている最中に、記録ヘッド７の駆動によってインクの温度が上昇して吐出量が変動することが防止される。特に、１パターンの画像を長尺の布帛に繰り返して印刷する捺染の分野では、記録ヘッド７は一定の周期で駆動するため、記録ヘッド７が一定時間以上駆動しないことによって、画像の記録中にインクの吐出量に影響を及ぼす程度に記録ヘッド７の温度が下降することが少ない。このため、一旦予備吐出によりインク温度の上昇を飽和させておけば、記録ヘッド７の温度の変化によるインクの吐出量の変動がより効率的に防止される。

その後、温度センサ１５により、記録ヘッド７内のインク温度が測定され（Ｓ４）、最適速度取得手段２８により、温度−速度テーブル３１に基づいて、温度センサ１５により測定されたインク温度に対応する最適吐出速度が取得される（Ｓ５）。そして、電圧制御手段２９により、速度−電圧テーブル３２に基づいて、最適速度取得手段２８により取得された最適吐出速度に対応する電圧値が決定され、この決定された値の電圧が圧電素子駆動回路１１を介して圧電素子８に印加される（Ｓ６）。

その後、予備吐出制御手段３３により、各ノズル６からインク回収部２１へインクが順次予備吐出されるとともに、速度センサ２３によりインクの吐出速度が測定される（Ｓ７）。そして、吐出不良検出手段３０により、インク吐出速度が所定速度以下となっており、吐出不良が生じているノズル６の数が所定数を超えるか否かの判断が行われ（Ｓ８）、吐出不良のノズル６が所定数を超えている場合には（Ｓ８＝ＹＥＳ）、表示手段２６及び警告手段２７により、その旨の表示及び警告が行われる（Ｓ９）。そして、クリーニング制御手段３１により、キャリッジ駆動機構４及び圧電素子駆動回路１１が制御され、ノズル６内のインクの吸引、インクの空吐出、及びブレード２２によるノズル面１７の拭取りが行われることにより記録ヘッド７がクリーニングされる（Ｓ１０）。

記録ヘッド７のクリーニングが行われた後、予備吐出制御手段３３により、キャリッジ駆動機構４及び記録ヘッド７が制御され、再度インク回収部２１にインクの予備吐出が行われるとともに、速度センサ２３によりインク吐出速度が測定され（Ｓ７）、吐出不良検出手段３０により、再び吐出不良が生じているノズル６の数が所定数を超えるか否かの判断が行われる（Ｓ８）。

一方、吐出不良のノズル６が所定数を超えていない場合には（Ｓ８＝ＮＯ）、電圧制御手段２９により、吐出不良のノズル６を除いたノズル６から吐出されるインクの吐出速度の平均が算出され、この算出された平均吐出速度とＳ５において取得された最適吐出速度との差が許容範囲であるか否かが判断される（Ｓ１１）。許容範囲内にない場合には（Ｓ１１＝ＮＯ）、電圧制御手段２９により、速度−電圧テーブル３２に基づいて、両者の差に対応する電圧値が取得され、取得された電圧値に基づいて、現在設定されている印加電圧値が補正されて、補正された電圧が圧電素子駆動回路１１を介して圧電素子８に印加される（Ｓ１２）。

一方、平均吐出速度と最適吐出速度との差が許容範囲である場合には（Ｓ１１＝ＹＥＳ）、搬送装置が駆動して、記録媒体５が記録ヘッド７５の下方へ搬送され、記録媒体５が記録ヘッド７５の下方所定位置に到達すると、キャリッジ駆動機構４が作動して、キャリッジ３が記録媒体５の上方を往復移動するとともに、画像情報に基づいて記録ヘッド７５より所定のインク滴が順次吐出される（Ｓ１３）。

画像の記録が開始されると、予備吐出制御手段３３により、随時Ｓ２において決定されたインクの吐出速度の測定タイミングが到来したか否かが判断され（Ｓ１４）、到来した場合には（Ｓ１４＝ＹＥＳ）、画像の記録作業が中断され、キャリッジ駆動機構４により、インクの吐出速度の測定を行う記録ヘッド７がインク回収部２１の上方へ移動され、当該記録ヘッド７の圧電素子駆動回路１１により、各ノズル６から順次連続してインクの吐出が行われる。そして、速度センサ２３によりインクの吐出速度が測定され（Ｓ７）、Ｓ８からＳ１３が繰り返され、必要に応じて、記録ヘッド７のクリーニング（Ｓ１０）や記録ヘッド７への印加電圧の補正が行われる（Ｓ１２）。

ここで、インクの吐出速度の測定タイミングは、ドットパターンから算出された駆動割合に対応して決定されているため、必要以上に記録ヘッド７の駆動を中断してインクの吐出速度の測定がなされることがなく、適切な頻度で吐出速度が測定され記録ヘッド７に印加する電圧が補正される。特に、１パターンの画像を長尺の布帛に繰り返して印刷する捺染の分野では、記録ヘッド７は一定の周期で駆動するため、少ない頻度で効率よく印加電圧の補正をすることが可能となる。

一方、インクの吐出速度の測定タイミングが到来していない場合には（Ｓ１４＝ＮＯ）、画像の記録が終了するか否かを判断して（Ｓ１５）、終了しない場合には（Ｓ１５＝ＮＯ）、随時インクの吐出速度の測定タイミングが到来したか否かの判断が行われ（Ｓ１４）、Ｓ７からＳ１５が繰り返され、画像の記録が終了するまで、所定間隔でインクの吐出速度を測定して（Ｓ７）、必要な場合には記録ヘッド７への印加電圧値の補正を行いながら（Ｓ１２）、画像の記録が行われる（Ｓ１３）。

以上より、本実施形態によれば、各インクの静的粘度に応じた画像記録を行うときの温度下における最適吐出速度に基づく記録ヘッド７への印加電圧の設定により、温度に応じて吐出速度が変化することに伴うインクの吐出量の変動を防止することができるとともに、最適吐出速度と実際の全ノズル６の平均吐出速度との差に基づく印加電圧の補正により、圧電素子駆動回路１１の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動を防止することができ、この結果、精度良く一定量の液体を吐出することにより色の濃度ムラを防止して、良好な画像を得ることができる。このとき、吐出不良が生じているノズル６を除いた全ノズル６からの液体の平均速度に基づいて印加電圧の補正を行うため、吐出不良が生じていないノズル６から適性な吐出速度でインクを吐出させることができる。

また、記録ヘッド７に対する印加電圧を補正するために行われるインクの吐出速度の測定と同時に、インクの吐出不良の検出が行われ、吐出不良が生じているノズル６の数が一定以上である場合には、その旨の表示及び警告が行われるとともに、自動的に吐出ヘッドのクリーニングが行われ、クリーニング後のインクの吐出速度に基づいて、印加電圧の補正がされるため、効率よくクリーニングを行い、より精度良く一定量の液体を吐出することができる。

さらに、予め記録ヘッド７の駆動よるインクの温度上昇を飽和させるため、画像の記録を行っている最中に、記録ヘッド７の駆動に起因するインクの温度の上昇による吐出量の変動を防止することができ、この結果、より精度良く一定量のインクを吐出して良好な画像を得ることができる。

さらに、記録ヘッド７の駆動割合に応じた適切な頻度で吐出速度を測定して記録ヘッド７に印加する電圧を補正するため、効率よく印加電圧の補正を行って良好な画像を得ることができる。

なお、本実施形態では、本発明による液体吐出装置を適用した画像記録装置１について説明したが、本発明の実施形態はこれに限るものではなく、例えば、吐出ヘッドに薬品を充填し、ノズルから所定の量の薬品を吐出させて薬剤を調合する薬品調合装置に適用しても良い。このような薬品調合装置によれば、温度に応じて吐出速度が変化することに伴う薬品の吐出量の変動を防止することができるとともに、ヘッド駆動回路の個体差に起因して生じる印加電圧の誤差による吐出量の変動を防止することができ、この結果、精度良く一定量の薬品を吐出することができるため、均質で信頼性の高い薬剤を調合することができる。

本発明による画像記録装置の一実施形態の構成を示す図である。 本実施形態を構成する記録ヘッドの構成を示す断面図である。 本実施形態を構成する速度測定手段の構成を示す図である。 本実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明による画像記録装置のインクの吐出量の調整動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像記録装置
５ 記録媒体
６ ノズル
７ 記録ヘッド（吐出ヘッド）
８ 圧電素子
１１ 圧電素子駆動回路（ヘッド駆動回路）
１５ 温度センサ（温度測定手段）
１９ クリーニングユニット
２３ 速度センサ（速度測定手段）
２６ 表示手段
２７ 警告手段
２８ 最適速度取得手段
２９ 電圧制御手段
３０ 吐出不良検出手段
３１ クリーニング制御手段
３３ 予備吐出制御手段

Claims (11)

1. 液体を吐出する複数のノズルを形成してなる吐出ヘッドを有し、前記吐出ヘッドに電圧を印加することにより前記複数のノズルから前記液体を吐出する液体吐出装置において、
   前記吐出ヘッド内の前記液体の温度を測定する温度測定手段と、
   前記温度測定手段により測定された前記液体の温度に基づいて、前記複数のノズルからそれぞれ吐出させる前記液体の量が所定量となる最適吐出速度を取得する最適速度取得手段と、
   前記最適速度取得手段により取得された前記最適吐出速度に基づいて前記吐出ヘッドに印加する電圧を制御し、前記複数のノズルから前記液体を吐出させる電圧制御手段と、
   前記電圧制御手段の制御により前記複数のノズルから吐出された前記液体の吐出速度をそれぞれ測定する速度測定手段と、を設け、
   前記電圧制御手段は、前記速度測定手段により測定された前記複数のノズルの液体の吐出速度の平均速度を算出し、当該平均速度と前記最適吐出速度との差が所定値以内でない場合に、この差が所定値以内となるように、前記吐出ヘッドに印加する電圧を補正し、
   前記温度測定手段は、前記吐出ヘッドの駆動に伴う前記液体の温度上昇が飽和するまでの時間に基づいて前記液体が予め吐出された後に、前記液体の温度を測定することを特徴とする液体吐出装置。
2. 互いに異なる特性の前記液体を吐出する複数の前記吐出ヘッドを有し、
   前記最適速度取得手段は、前記吐出ヘッドより吐出される前記液体の特性に応じた前記最適吐出速度を取得することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記速度測定手段は、前記吐出ヘッドの駆動中であって前記液体が連続して吐出される場合においては、前記吐出ヘッドの駆動割合に応じた頻度で、前記吐出ヘッドから吐出される前記液体の吐出速度を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記電圧制御手段は、前記液体の吐出速度が所定速度以下となるノズルがある場合には、当該ノズルを除いて前記複数のノズルの吐出速度の平均速度を算出し、算出された平均速度と前記最適吐出速度との差が所定値以内でない場合に、この差が所定値以内となるように、前記吐出ヘッドに印加する電圧を補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
5. 前記速度測定手段により測定された液体の吐出速度に基づいて、前記複数のノズルからの液体の吐出不良をノズル毎に検出する吐出不良検出手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
6. ユーザへのメッセージを表示する表示手段を設け、
   前記吐出不良検出手段は、一定数以上の前記ノズルについて吐出不良を検出した場合には、吐出不良が発生している旨の表示を行うように前記表示手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. ユーザへの警告を行う警告手段を設け、
   前記吐出不良検出手段は、一定数以上の前記ノズルについて吐出不良を検出した場合には、吐出不良が発生している旨の警告を行うように前記警告手段を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出装置。
8. 前記吐出不良検出手段により一定数以上の前記ノズルについて吐出不良が検出された場合に前記吐出ヘッドのクリーニングが行われるように、前記吐出ヘッドのクリーニングに関する制御を行うクリーニング制御手段を設けたことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
9. 前記速度測定手段は、前記クリーニング制御手段により、吐出ヘッドのクリーニングが行われた後に、再度、前記複数のノズルから吐出される前記液体の吐出速度をそれぞれ測定し、
   前記電圧制御手段は、前記速度測定手段により再測定された前記液体の吐出速度の平均速度を算出し、当該平均速度と前記最適吐出速度との差が所定値以内でない場合に、この差が所定値以内となるように、前記吐出ヘッドに印加する電圧を補正することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出装置を備え、前記吐出ヘッドは、記録媒体に対してインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドであることを特徴とする画像記録装置。
11. 前記記録媒体は長尺の布帛であり、前記記録ヘッドは前記布帛に対して１パターンの画像を繰り返して記録することを特徴とする請求項１０に記載の画像記録装置。

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