KR20180062955A - 인쇄장치 및 인쇄방법 - Google Patents

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타쿠야 후카사와
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

토출 헤드의 회복 동작과 인쇄 동작을 서로 관련지어서 제어하는 제어 모드는, 액체의 점도에 따라 선택 가능한 제1 및 제2 제어 모드를 포함한다. 그러한 제어 모드에 있어서, 상이한 회복 동작이 설정된다.

Description

인쇄장치 및 인쇄방법{PRINTING APPARATUS AND PRINTING METHOD}
본 발명은, 잉크 등의 액체를 토출하기 위한 인쇄장치 및 인쇄방법에 관한 것이다.
일본국 공개특허공보 특개 2000-289216호에는, 인쇄장치로서, 인쇄 헤드(토출 헤드)로부터 잉크(액체)를 토출해서 화상을 인쇄하는 잉크젯 인쇄장치가 기재되어 있다. 이 인쇄장치에 있어서는, 인쇄 헤드에 대한 전회의 클리닝(회복 처리) 또는 전원 차단시부터의 경과 시간에 따라, 제1 모드 또는 제2 모드의 선택이 가능하다. 제1 모드는, 인쇄 헤드의 클리닝 후에 인쇄 동작을 실행하는 모드이다. 제2 모드는, 인쇄 헤드의 클리닝을 행하지 않고, 제1 모드와 같은 인쇄 동작을 실행하는 모드다. 제2 모드에 의해, 즉시 화상을 인쇄하고 싶은 유저의 요구에 응할 수 있다.
그렇지만, 인쇄 헤드의 클리닝을 행하지 않고 인쇄 동작을 실행했을 경우에는, 인쇄 헤드에 있어서의 잉크의 토출 불량이 생겨, 화상의 인쇄 불량을 초래할 우려가 있다. 결과적으로, 유저가 불이익을 당할 우려가 있다.
본 발명은, 토출 헤드로부터 즉시 액체를 토출시키고 싶은 유저의 요구에 응하면서, 액체의 토출 불량의 발생을 억제할 수 있는 인쇄장치 및 인쇄방법을 제공한다.
본 발명의 제1 국면에 있어서는, 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄를 행하는 인쇄장치가 제공되고, 이 인쇄장치는
상기 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄 동작을 행하도록 구성된 인쇄 제어유닛과,
상기 인쇄 제어유닛에 의해 인쇄 동작을 행하기 전에 상기 토출 헤드에 있어서의 토출 상태를 회복시키기 위한 회복 동작을 행하도록 구성된 회복 제어유닛과,
(i) 제1 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 제1 회복 동작을 수행하는 제1 제어 모드와, (ii) 상기 제1 인쇄 조건에 비해서 적어도 액체의 점도가 더 낮은 제2 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 상기 제1 회복 동작에 비해서 회복의 정도가 더 낮은 제2 회복 동작을 수행하거나 회복 동작을 수행하지 않는 제2 제어 모드를 설정하도록 구성된 설정유닛을 구비한다.
본 발명의 제2 국면에 있어서는, 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄를 행하는 인쇄방법이 제공되고, 이 인쇄방법은,
상기 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄 동작을 행하는 인쇄 단계와,
인쇄 동작 전에 상기 토출 헤드에 있어서의 토출 상태를 회복시키기 위한 회복 동작을 수행하는 회복 단계와,
(i) 제1 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 제1 회복 동작을 수행하는 제1 제어 모드와, (ii) 상기 제1 인쇄 조건에 비해서 적어도 액체의 점도가 더 낮은 제2 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 상기 제1 회복 동작에 비해서 회복의 정도가 더 낮은 제2 회복 동작을 수행하거나 회복 동작을 수행하지 않는 제2 제어 모드를 설정하는 설정 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 토출 헤드의 회복 처리와 인쇄 동작을 관련지어 제어하는 제어 모드는 액체의 점도에 대응하는 제1 및 제2 제어 모드를 포함한다. 그러한 제어 모드에 있어서, 회복 처리의 조건을 다르게 하는 동시에, 액체의 인쇄 동작의 조건도 다르게 하는 것에 의해, 토출 헤드로부터 즉시 액체를 토출시키고 싶은 유저의 요구에 응하면서, 액체의 토출 불량의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 추가 특징들은 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시예의 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명을 적용 가능한 인쇄장치의 기본 구성을 설명하기 위한 사시도다.
도 2는 인쇄장치의 주요부의 단면도다.
도 3은 인쇄장치의 주요부의 클리닝 동작시에 있어서의 단면도다.
도 4a 및 4b는, 각각 도 1에 있어서의 인쇄 헤드를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4b에 있어서의 노즐 칩을 나타내는 도면이다.
도 6은 노즐 칩과 흡입구와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 있어서의 클리닝 기구의 클리닝 동작시의 사시도다.
도 8은 클리닝 기구의 사시도다.
도 9는 도 7에 있어서의 흡인 와이퍼 유닛의 사시도다.
도 10은 클리닝 기구의 동작을 나타내는 도면이다.
도 11은 클리닝 기구에 있어서의 위치결정 부재의 사시도다.
도 12는 도 11의 화살표 XII에서 취한 도면이다.
도 13a 및 13b는 각각 위치결정 부재와 헤드 위치결정 부재와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 인쇄장치의 제어계의 블럭도다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 노즐 칩을 나타내는 도면이다.
도 16은 잉크의 점도와 온도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 증발 계수 테이블을 나타내는 도면이다.
도 18은 잉크 점도의 추정 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
도 19a는, 제1, 제2 제어 모드와 목표 조절 온도(토출 조건)와의 관계를 나타내는 테이블이다.
도 19b는, 제1 제어 모드에 있어서의 증발량, 회복 처리의 조건, 및 회복량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19c는, 제2 제어 모드에 있어서의 증발량, 회복 처리의 조건, 및 회복량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 20은 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
도 21은 잉크 점도의 갱신 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
도 23은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
도 24a는, 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 제1 및 제2 제어 모드와, 목표 조절 온도와, 잉크의 최대 토출 주파수와의 관계를 나타내는 테이블이다.
도 24b는, 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 잉크의 점도와 최대 토출 주파수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 25는 본 발명의 제5 실시예에 있어서의 인쇄장치의 잉크 순환 경로를 나타내는 도면이다.
도 26은 제5 실시예에 있어서의 인쇄 중의 증발량의 산출 방법을 나타내는 흐름도다.
도 27은 제5 실시예에 있어서의 비인쇄 중의 증발량의 산출 방법을 나타내는 흐름도다.
도 28은 제5 실시예에 있어서의 잉크 소비량의 산출 방법을 나타내는 흐름도다.
도 29는 제5 실시예에 있어서의 농도의 산출 방법을 나타내는 흐름도다.
도 30은 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다. 이하의 실시예는, 토출 헤드로서의 잉크젯 인쇄 헤드로부터, 액체로서의 잉크를 토출해서 화상을 인쇄하는 잉크젯 인쇄장치로서의 적용 예다. 우선, 본 발명을 적용 가능한 잉크젯 인쇄장치(액체 토출 장치)의 기본 구성에 관하여 설명한다.
(기본구성)
도 1은, 본 발명을 적용 가능한 인쇄장치에 있어서의 인쇄부 및 그 주변의 사시도이다. 도 2는, 도 1의 인쇄부 및 그 주변부의 단면도다. 도 3은, 도 1의 인쇄부의 클리닝 동작시에 있어서의 단면도다.
본 예의 인쇄장치(1)는, 인쇄 매체를 화살표 X1의 반송 방향(제1 방향)으로 연속 반송하면서, 긴 길이를 갖는 인쇄 헤드(토출 헤드)로부터 잉크(액체)를 토출함으로써, 인쇄 매체에 화상을 인쇄하는 라인 프린터(line printer)다. 인쇄장치(1)는, 롤 모양으로 감긴 연속지 등의 인쇄 매체(4)를 홀딩하는 홀더와, 인쇄 매체(4)를 소정의 속도로 제1 방향으로 반송하는 반송 기구(7)와, 인쇄 헤드(2)에 의해 인쇄 매체(4)에 화상을 인쇄하는 인쇄부(3)를 구비한다. 또한, 인쇄 매체는 연속한 롤형의 인쇄 매체에 한정하지 않고, 커트(cut)된 인쇄 매체여도 된다는 점에 유념해야 한다. 인쇄장치(1)는, 또한, 인쇄 헤드(2)의 노즐면(토출구의 형성면)에 부착된 부착물을 제거하기 위한 클리닝부(회복 처리부)(6)를 구비한다. 또한, 인쇄 매체(4)의 반송로에 있어서의 인쇄부(3)의 하류측에는, 반송로를 따라, 인쇄 매체(4)를 절단하는 커터(cutter) 유닛, 인쇄 매체를 강제 건조하는 건조 유닛, 및 배출 트레이가 구비되어 있다.
인쇄부(3)는, 다른 잉크색에 각각 대응하는 복수의 인쇄 헤드(2)를 구비한다. 본 예에서는, 시안(C), 마젠타(M), 옐로(Y), 블랙(K)의 4색의 잉크에 대응하는 4개의 인쇄 헤드를 구비한다. 그러나, 잉크 색의 수 및 인쇄 헤드의 배치 수는, 4개에 한정되지 않는다. 각 색의 잉크는, (도면에 나타내지 않은) 잉크 탱크로부터 각각 잉크 튜브를 통해서 대응하는 인쇄 헤드(2)에 공급된다. 복수의 인쇄 헤드(2)는 헤드 홀더(5)에 의해 일체로 홀드되어 있고, 복수의 인쇄 헤드(2)와 인쇄 매체(4)의 표면과의 사이의 거리가 변경 가능하도록, 헤드 홀더(5)를 상하로 이동시키는 기구가 구비되어 있다. 또한, 헤드 홀더(5)를 제1 방향과 교차하는 화살표 X2 방향(제2 방향)으로 평행 이동시키는 기구도 구비되어 있다.
클리닝부(6)는, 복수(4개)의 인쇄 헤드(2)에 대응하는 복수(4개)의 클리닝 기구(9)를 구비한다. 각 클리닝 기구(9)의 상세한 것은 후술한다. 클리닝부(6)는, 구동 모터(도면에 나타내지 않는다)에 의해 제1 방향(X1 방향)으로 슬라이드하여 이동되도록 구성되어 있다. 도 1 및 도 2는 인쇄시의 상태를 나타내고, 클리닝부(6)는, 인쇄부(3)에 대하여, 인쇄 매체(4)의 반송 방향(화살표 X1 방향)의 하류측에 위치하고 있다. 한편, 도 3은 클리닝 동작시(회복 처리시)의 상태를 나타내고, 클리닝부(6)는, 인쇄부(3)에 있어서의 인쇄 헤드(2)의 바로 아래에 위치하고 있다. 도 2 및 도 3은, 클리닝부(6)의 이동 가능 범위를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는, 1개의 인쇄 헤드(2)의 구조를 나타내는 도면이다. 인쇄 헤드(2)는, 잉크를 토출하는 잉크젯 방식의 인쇄 헤드다. 잉크젯 방식으로서는, 발열 소자를 사용한 방식, 피에조(piezoelectric) 소자를 사용한 방식, 정전소자를 사용한 방식, MEMS 소자를 사용한 방식 등을 채용할 수 있다. 인쇄 헤드(2)는, 사용이 상정되는 인쇄 매체의 최대폭을 커버하는 범위에 걸쳐 잉크젯 방식의 노즐 열이 형성된 라인형의 인쇄 헤드다. 노즐 열이 배열되는 방향은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향, 예를 들면, 제1 방향과 직교하는 화살표 X2로 나타낸 방향(도 4a 중의 좌우 방향)이다. 큰 베이스 기판(124) 위에, 복수의 노즐 칩(120)이 제2 방향(X2 방향)을 따라 배열되어 있다. 도 4b의 예에 있어서, 동일 사이즈 및 동일 구조를 각각 갖는 복수(본 예에서는 12개)의 노즐 칩(120)은, 2열의 엇갈림식 배열의 노즐 칩을 형성하도록, 인쇄 매체의 폭 방향의 전역에 걸쳐서 규칙적으로 배열되어 있다. 즉, 인쇄 헤드(2)에는, 각각이 노즐 열을 갖는 복수의 제1 노즐 칩과, 각각이 노즐 열을 갖는 복수의 제2 노즐 칩이 제2 방향을 따라 개별 열을 형성하도록 배열되어 있다. 또한, 제1 방향(X1 방향)에 있어서 서로 인접하는 제1 노즐 칩과 제2노즐 칩은, 제2 방향으로 어긋나 있다. 제1 노즐 칩에 인접한 제2 노즐 칩에 포함되는 노즐 열의 일부가 제2 방향으로 서로 오버랩하고 있다.
도 5는, 인쇄 헤드(2)를 구성하는 노즐 칩(120)의 1개의 구조를 나타내는 도면이다. 노즐 칩(120)에는, 잉크를 토출 가능한 복수의 노즐이 배열된 노즐 열(121)이 형성되어 있다. 노즐 칩(120)의 노즐면(122)에는, 노즐 칩(120)의 노즐의 토출구가 형성되어 있다. 또한, 노즐 칩(120)의 노즐 기판에는, 각 노즐에 대응하는 토출 에너지 발생 소자가 매립되어 있다. 토출 에너지 발생 소자는, 잉크를 토출하기 위한 에너지를 발생하기 위한 소자이며, 발열소자 또는 피에조 소자 등을 사용할 수 있다. 노즐 칩(120)은, 복수(본 예에서는 4개)의 노즐 열(121)을 갖고, 즉 제1 방향(X1 방향)으로 4열의 노즐 열(121)이 평행하게 배열되어 있다. 노즐 칩(120)의 노즐 기판은, 도 4b에 나타낸 베이스 기판(124) 위에 설치된다. 노즐 기판과 베이스 기판(124)은 전기적으로 접속부에 의해 접속되고, 그 전기적 접속부는, 수지재로 이루어지는 밀봉부(123)에 의해 피복되어서, 부식 및 단선이 생기지 않도록 보호되어 있다.
도 7 및 도 8은, 클리닝부(6)에 있어서의 1개의 클리닝 기구(9)의 구성을 설명하기 위한 사시도다. 클리닝부(6)에는, 복수의 인쇄 헤드(2)에 대응하는 복수(본 예에서는 4개)의 클리닝 기구(9)가 구비되어 있다. 도 7은, 1개의 클리닝 기구(9) 위에, 그것에 대응하는 인쇄 헤드(2)가 위치되어 있는 상태(클리닝 동작시)를 나타낸다. 도 8은, 그 대응하는 클리닝 기구(9) 위에 인쇄 헤드(2)가 위치되어 있지 않은 상태를 나타낸다. 클리닝부(6)에는, 클리닝 기구(9), 캡(caps)(51), 및 위치결정 부재(71)가 설치된다.
클리닝 기구(9)는, 흡인 와이퍼 유닛(46)과, 흡인 와이퍼 유닛(46)을 이동시키는 이동 기구와, 흡인 와이퍼 유닛(46) 및 이동 기구를 일체로 지지하는 프레임(47)을 구비한다. 흡인 와이퍼 유닛(46)은, 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)에 부착된 부착물을 제거하기 위한 유닛이다. 이동 기구에 의해, 화살표 X2로 나타낸 제2 방향(불식(wiping) 방향)을 따라 흡인 와이퍼 유닛(46)이 이동된다. 흡인 와이퍼 유닛(46)은 2개의 샤프트(shafts)(45)에 의해 지지되고, 이동 기구는, 구동원으로부터의 구동력에 의해, 흡인 와이퍼 유닛(46)을 2개의 샤프트(45)를 따라 제2 방향으로 이동시킨다. 구동원은 구동 모터(41)이며, 그 구동력에 의해, 감속 기어 42, 43을 통해 드라이브 샤프트(37)가 회전된다. 드라이브 샤프트(37)의 회전은, 2개의 벨트(44)를 통해 흡인 와이퍼 유닛(46)에 전달된다. 각각의 벨트(44)는, 드라이브 샤프트(37)에 부착된 구동 풀리(drive pulley)(38A)와 종동 풀리(driven pulley)(38B) 위에 위치되고, 또한 흡인 와이퍼 유닛(46)에 연결되어 있다.
흡인 와이퍼 유닛(46)은, 후술하는 바와 같이, 흡입구에 의해, 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)의 부착물의 제거(흡인 회복 처리)를 행한다. 도 8에 있어서, 캡(51)은 캡 홀더(52)에 의해 홀드되고, 그 캡 홀더(52)는, 탄성체인 용수철에 의해, 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)에 직교하는 화살표 X3으로 나타낸 제3 방향으로 가압되어 있다. 캡 홀더(52)는, 그 용수철에 대하여 이동 가능하다. 프레임(47)이 도 3과 같이 인쇄 헤드(2)의 아래쪽의 캡 위치로 이동한 상태에서, 인쇄 헤드(2)가 노즐면(122)과 직교하는 방향(도 3에서 상하방향)으로 이동함으로써, 노즐면(122)이 캡(51)에 대하여 밀착 및 이격된다. 캡(51)이 노즐면(122)에 밀착해서 캐핑(capping)함으로써, 노즐의 건조가 억제된다.
위치결정 부재(71)는, 클리닝 동작시 및 캐핑 시에, 헤드 홀더(5)에 설치된 (후술의) 헤드 위치결정 부재(81)와 접촉한다. 후술하는 바와 같이, 헤드 위치결정 부재(81)에 대하여 위치결정 부재(71)가 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향(화살표 X1, X2, X3 방향)으로 접촉함으로써, 인쇄 헤드(2)와 클리닝부(6)와의 위치 관계가 결정된다.
도 9는, 흡인 와이퍼 유닛(46)의 구성을 설명하기 위한 사시도다. 흡인 와이퍼 유닛(46)에는, 제1 노즐 칩의 열 및 제2 노즐 칩의 열(제1, 제2 노즐 칩 열)에 대응하는 2개의 흡입구, 즉 제1 흡입구 11a 및 제2 흡입구 1lb(제1, 제2 흡인 수단)가 설치된다. 흡입구 11a, 1lb의 제1 방향(X1 방향)에 있어서의 간격은, 제1, 제2 노즐 칩 열의 제1 방향에 있어서의 간격과 같다. 흡입구 11a, 1lb의 제2 방향(X2 방향)에 있어서의 변위량(displacement amount)은, 제2 방향에 있어서 서로 인접하는 제1, 제2 노즐 칩 열의 제2 방향에 있어서의 변위량과 같거나, 또는 거의 동일하다. 흡입구 11a, 1lb는 흡인 홀더(12)에 의해 홀드되고, 그 흡인 홀더(12)는, 탄성체인 용수철(14)에 의해, 제3 방향(X3 방향)으로 가압되어 있다. 흡인 홀더(12)는, 용수철(14)에 대해서 제3 방향과 반대의 방향(-X3 방향)으로 변위가능이다. 즉, 흡인 홀더(12)는, 노즐면(122)과 인쇄 매체(4)가 대향하는 도 3에서의 상방(제3 방향)으로 직진 변위 가능하며, 탄성체를 갖는 변위 기구에 의해 지지되어 있다. 이 변위기구는, 후술하는 바와 같이, 이동 중의 흡입구 11a, 1lb가 밀봉부 123a, 123b을 넘어갈 때에, 그 흡입구 11a, 1lb의 움직임을 흡수하기 위한 것이다. 자세한 것은 후술한다. 흡입구 11a, 1lb에는, 흡인 홀더(12)를 통해 튜브(15)가 접속되고, 그 튜브(15)에는, 흡인 펌프 등의 부압 발생유닛이 접속되어 있다. 부압 발생유닛을 동작시킴으로써, 흡입구 11a, 1lb의 내부에 잉크 및 쓰레기를 흡수하기 위한 부압이 주어진다.
도 6은, 1개의 인쇄 헤드(2)에 있어서의 복수의 노즐 칩(120)과, 제1, 제2 흡입구 11a, 1lb와의 위치 관계를 설명하기 위한 확대도다. 복수의 노즐 칩(120)은, 제1 노즐 칩 열(125)에서의 노즐 칩(120)과, 제2 노즐 칩 열(126)에서의 노즐 칩(120)이 서로 엇갈리게 2열로 배열되어 있다. 밀봉부(123)는 노즐 칩(120)의 양측에 위치되어 있다. 밀봉부 중 하나를 밀봉부 123a라고 하고 다른 하나를 밀봉부 123b라고 한다. 제1 노즐 칩 열(125)에 있어서의 노즐 칩(120)을 제1 노즐 칩이라고도 하고, 제2 노즐 칩 열(126)에 있어서의 노즐 칩(120)을 제2 노즐 칩이라고도 한다. 서로 인접하는 제1 및 제2 노즐 칩(120)은, 제2 방향(X2 방향)에 있어서 소정의 거리 Lh만큼 떨어져 있다. 제1 흡입구 11a는 제1 노즐 칩 열(125)에 대응하고, 제2 흡입구 1lb는 제2 노즐 칩 열(126)에 대응한다. 제1 흡입구 11a와 제2 흡입구 1lb은, 제1 방향에 있어서, 제1 노즐 칩 열(125)과 제2 노즐 칩 열(126) 사이의 거리(중심 간의 거리)와 같은 거리만큼 떨어져 있다. 제1 흡입구 11a는, 제1 방향에 있어서의 제1 노즐 칩 열(125)의 범위를 커버하도록 위치되고, 제2 흡입구 1lb은, 제1 방향에 있어서의 제2 노즐 칩 열(126)의 범위를 커버하도록 위치된다. 제1 흡입구 11a와 제2 흡입구 1lb은, 제2 방향(X2 방향)에 있어서 거리 Lc만큼 떨어져 있다.
제2 방향에 있어서, 제1 노즐 칩(120)과 제2 노즐 칩(120) 간의 변위에 대응하는 거리 Lh는, 흡입구 11a, 1lb 간의 변위에 대응하는 거리 Lc와 같다. 여기서 사용된 것처럼, "같다"라는 것은, 엄밀하게 일치하는 것에 한정되지 않고, 대략 같은 것도 포함하는 의미이며, 본 발명에 있어서 사용하는 "같다"라고 하는 표현과 같은 의미다. 여기에서 사용하는 "대략 같다"라는 것은, 제1 노즐 칩(120)의 밀봉부 123a에 대한 제1 흡입구 11a의 접촉과, 제2 노즐 칩(120)의 밀봉부 123b에 대한 제2 흡입구 1lb의 접촉이 동시에 생기는 순간이 존재하고 있는 정도를 나타낸다. 바꿔 말하면, 변위의 거리 Lh는 2개의 흡입구 11a, 1lb의 각각이 그들 각각의 노즐 칩(120)의 밀봉부에 동시에 접촉할 수도 있는 정도로 변위의 거리 Lc와 같다. 이렇게, 흡입구 11a, 1lb(제1 및 제2 흡인 유닛)는, 서로 인접하는 제1 및 제2 노즐 칩의 제2 방향에 있어서의 변위에 대응하도록 제2 방향으로 변위된 위치관계에 있다.
또한, 흡입구 11a, 1lb은, 모두, 제2 방향에 있어서 폭 Dc을 가지고 있다. 폭 Dc은, 제2 방향에 있어서 노즐 열(121)의 일부를 커버하는 크기이며, 몇개∼몇십개의 노즐에 해당하는 폭이다. 제1 및 제2 노즐 칩 열 125, 126의 각각에 있어서, 서로 인접하는 노즐 칩(120) 사이의 간격(하나의 노즐 칩의 밀봉부 123a와, 다른 노즐 칩의 밀봉부 123b 사이의 간격)은, 소정의 거리 Dh로 설정되어 있다.
도 10은, 클리닝 기구(9)의 동작을 설명하기 위한 측면도이며, 흡입구 11a, 1lb에 의해 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)을 클리닝(회복 처리)하고 있는 상태를 나타낸다.
흡입구 11a, 1lb의 선단부와 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)이 접촉하도록, 인쇄 헤드(2)가 도 10에서의 아래쪽으로 이동하고, 제3 방향(X3 방향)에 있어서의 인쇄 헤드(2)의 위치가 설정된다. 부압 발생유닛에 의해 흡입구 11a, 1lb 내에 부압을 발생시키면서, 흡인 와이퍼 유닛(46)을 제2 방향(X2 방향)으로 이동시킴으로써, 노즐면(122)에 부착된 잉크 및 쓰레기 등을 흡입구 11a, 1lb으로부터 흡인해서 제거할 수 있다. 이러한 흡인 와이퍼 유닛(46)의 동작은, 흡인 와이핑(suction wiping)(흡인 회복 처리 및 와이핑 처리)이라고도 한다. 흡인 와이퍼 유닛(46)이 제2 방향으로 이동할 때에, 흡입구 11a, 1lb은, 노즐면(122)으로부터 도 10에서의 하방으로 돌출하는 밀봉부 123a, 123b에 의해, 도 10에서의 아래쪽(-X3 방향)으로 눌린다. 상기한 바와 같이, 흡입구 11a, 1lb을 홀드하는 흡인 홀더(12)는, 용수철(14)을 갖는 변위 기구에 의해 제3 방향(X3 방향)으로 가압되고, 용수철(14)에 대하여 노즐면(122)으로부터 이탈하는 방향(-X3 방향)으로 변위 가능하다. 따라서, 흡입구 11a, 1lb가 밀봉부 123a, 123b에 의해, 도 10에서의 아래쪽(-X3 방향)으로 눌러질 때에, 그 흡입구 11a, 1lb의 움직임을 흡수하도록, 흡인 홀더(12)가 도 10에서의 아래쪽(-X3 방향)으로 변위한다.
도 11은, 클리닝부(6)에 설치된 위치결정 부재(71)의 확대 사시도이다. 도 12는, 위치결정 부재(71)의 측면도다. 위치결정 부재(71)에는, 제3 방향(X3 방향)에 있어서 상이한 높이에 위치하는 제1의 제3 방향 접촉면 73 및 제2의 제3 방향 접촉면 72가 설치된다. 또, 위치결정 부재(71)에는, 제1 방향(X1방향)에 있어서, 헤드 홀더(5)의 (후술하는) 헤드 위치결정 부재(81)와 선택적으로 접촉하는 제1 방향 접촉면 76, 77이 설치된다. 또한, 위치결정 부재(71)에는, 제2 방향(화살표 X2)에 있어서, 헤드 위치결정 부재(81)와 접촉하는 제2 방향 접촉면 75이 설치된다.
도 13a는, 캡(51)이 노즐면(122)에 밀착하는 캐핑(capping)시에 있어서의 위치결정 부재(71)와 헤드 위치결정 부재(81)와의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 13b는, 흡입구 11a, 1lb에 의한 클리닝 동작시에 있어서의 위치결정 부재(71)와 헤드 위치결정 부재(81)와의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 13a에 나타낸 것과 같은 캐핑 시에, 제1 방향에 있어서는, 헤드 홀더(5)에 설치된 헤드 위치결정 부재(81)가 위치결정 부재(71)의 제1 방향 접촉면 76과 접촉하고, 제2 방향에 있어서는, 헤드 위치결정 부재(81)가 제2 방향 접촉면 75와 접촉한다. 또한, 제3 방향에 있어서는, 헤드 위치결정 부재(81)가 제2의 제3 방향 접촉면 72과 접촉한다. 이에 따라, 캐핑 시에 있어서의 인쇄 헤드(2)와 클리닝부(6)와의 위치 관계가 정해진다. 캐핑 시에, 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)이 캡(51)과 밀착해서 캐핑됨으로써, 노즐의 건조가 억제된다.
도 13b에 나타낸 클리닝 동작시에, 제1 방향에 있어서는, 헤드 위치결정 부재(81)가 제1 방향 접촉면 77과 접촉하고, 제3 방향에 있어서는, 헤드 위치결정 부재(81)가 제1의 제3방향 접촉면 73과 접촉한다. 클리닝 동작시, 흡입구 11a, 1lb의 선단부가 인쇄 헤드(2)의 노즐면(122)과 접촉하고 있다. 부압 발생유닛에 의해 흡입구 11a, 1lb 내에 부압을 발생시키면서, 흡입구와 함께 흡인 와이퍼 유닛(46)을 제2 방향으로 이동시킴으로써, 노즐면(122)에 부착된 잉크 및 쓰레기를 흡입구로부터 흡인해 제거할 수 있다.
도 14는, 본 예의 잉크젯 인쇄장치의 제어계의 블럭도다. 그 제어계는, 소프트계 처리유닛과 하드계 처리유닛으로 대별된다. 소프트계 처리유닛은, 화상 입력부(1403), 거기에 대응하는 화상 신호 처리부(1404), 및 중앙 제어부(1400)를 포함한다. 이들 유닛은 메인 버스 라인(1405)에 액세스한다. 하드계 처리유닛은, 조작부(1406), 회복계 제어회로(1407), 헤드 구동 제어회로(1410), 및 인쇄 매체의 반송을 제어하는 반송 제어회로(1411)를 포함한다.
중앙 제어부(1400)는, CPU(1412), ROM(read-only memory)(1401), 및 RAM(random-access memory)(1402)를 구비하고, 적정한 인쇄 조건을 나타내는 입력 정보에 의거하여 인쇄 헤드(2)를 포함하는 인쇄장치 전반을 제어하여, 인쇄 매체에 화상을 인쇄한다. 중앙 제어부(1400)는, (후술하는) 제1 및 제2 제어 모드를 설정하기 위한 모드 설정 기능, 그들 제어 모드를 선택해서 실행하는 기능, 및 인쇄 헤드 내의 잉크의 점도를 취득하는 기능을 포함한다. RAM(1402) 내에는, 미리 다양한 프로그램이 기억되어 있다. 그 프로그램은, 인쇄 헤드(2)의 회복 타이밍 차트를 실행하는 프로그램을 포함하고, 필요에 따라, 인쇄 헤드(2)에 있어서의 잉크의 토출 상태를 양호하게 유지하는 회복 처리의 조건(회복 조건)을 회복계 제어회로(1407)에 준다. 회복 조건은, 화상의 인쇄에 기여하지 않는 잉크를 인쇄 헤드(2)로부터 캡(51) 내에 토출(예비 토출)시키는 예비 토출 조건 등을 포함한다. 회복계 모터(1408)는, 상술한 바와 같이 인쇄 헤드(2), 흡입구(11), 및 캡(51)을 이동시키는 동시에, 흡입구(11) 및 캡(51)으로부터 잉크를 흡인하는 흡인 펌프(1409)를 구동한다. 헤드 구동 제어회로(1410)는, 인쇄 헤드(2)의 토출 에너지 발생 소자를 구동하는 것이며, 인쇄 헤드(2)에, 예비 토출 및 화상 인쇄용의 잉크의 토출을 실행시킨다.
(제1 실시예)
본 발명의 제1 실시예는, 상술한 인쇄장치의 기본 구성을 전제로 한다. 본 실시예에 있어서의 인쇄 헤드(2)의 노즐 칩(120)의 온도를 제어하기 위해서, 상술한 도 5의 노즐 칩(120) 내에, 도 15에 나타낸 것과 같이 서브 히터(노즐 칩 가열유닛) H가 배치되어 있다. 도 5의 노즐 칩(120)에는 4개의 노즐 열(121)이 형성되고, 서브 히터 H로서, 각각의 노즐 열(121)의 주위에 위치하는 합계 4개의 서브 히터 H1, H2, H3, H4이 배치되어 있다. 화상의 인쇄 중에, 서브 히터 H를 가열하여, 노즐 칩(120)을 원하는 온도로 조정함으로써, 비교적 고점도의 잉크를 사용하고 있는 경우에도, 그 잉크의 점도를 낮춰서 정확하게 토출할 수 있다. 본 예에 있어서, 잉크를 안정적으로 토출 가능한 잉크의 최대 점도는 약 6cP이다. 이때, 잉크의 최대 토출 주파수(인쇄 헤드의 최대 구동 주파수에 대응)는 약 12kHz이며, 노즐로부터 토출하는 잉크방울의 체적은 약 5pl이다.
본 실시예의 인쇄장치는, 회복 처리(회복 동작) 후에, 화상을 인쇄하기 위한 잉크의 토출 동작(인쇄 동작)을 실행 가능하다. 또한, 본 실시예의 인쇄장치는, 회복 제어에 의한 회복 처리와, 화상 인쇄시의 인쇄 제어에 의한 잉크의 토출 동작을 서로 관련지어서 제어 가능한 제어 모드로서, 잉크의 점도가 소정값 이상일 때에 선택 가능한 제1 및 제2 제어 모드를 포함한다. 제1 제어 모드에 있어서는, 회복 처리 및 토출 동작을 위한 제1 회복 조건 및 제1 인쇄 조건이 설정된다. 제2 제어 모드에 있어서는, 회복 처리 및 토출 동작을 위한 제2 회복 조건 및 제2 인쇄 조건이 설정된다. 여기에서, 제1 회복 조건은, 제2 회복 조건보다도 회복 처리의 정도가 커지도록 설정된다. 한편, 제2 인쇄 조건은, 제1 인쇄 조건보다도 점도가 낮은 상태에서 잉크를 토출할 수 있도록 설정된다.
본 예에 있어서, 제1 인쇄 조건으로서, 노즐 칩의 목표 조절 온도(목표 온도)가 35℃로 설정되고, 제2 인쇄 조건으로서, 노즐 칩의 목표 조절 온도가 45℃로 설정된다. 노즐 칩의 온도는, 예를 들면 노즐 칩에 설치된 다이오드 센서 등의 온도 센서에 의해 검출되고, 그 검출된 현재의 온도와 목표 조절 온도와의 차분에 따라 서브 히터 H를 제어한다. 좀 더 구체적으로, 그러한 온도의 차분에 따른 펄스 전압을 서브 히터 H에 인가함으로써, 인쇄 동작 중(잉크의 토출 동작시)에 있어서의 노즐 칩의 온도를 목표 조절 온도에 유지하도록, 서브 히터 H를 제어한다. 이러한 제어는, 서브 히터 H1, H2, H3, H4마다 행할 수 있다.
목표 조절 온도는, 잉크의 안정적인 토출이 가능한 상한 온도, 연속 인쇄시의 노즐 칩의 온도 프로파일, 및 인쇄 헤드의 방열 특성 등을 고려해서 설정된다. 본 예에 있어서, 잉크의 안정적인 토출이 가능한 상한 온도는 60℃이며, 목표 조절 온도가 35℃인 경우에는, 연속 인쇄시에 있어서 노즐 칩의 온도는 60℃에 도달하지 않다. 한편, 목표 조절 온도가 45℃인 경우에는, 잉크의 닷(dots) 수가 큰 패턴을 몇백 페이지분의 인쇄 매체에 연속해서 인쇄했을 때에, 노즐 칩의 온도가 60℃에 도달할 수도 있다. 이 경우에는, 소정 페이지의 수에 대응하는 인쇄 매체에 화상을 인쇄할 때마다, 인쇄 동작을 중지하는 대기 시간을 설정하여 노즐 칩의 온도의 상승을 억제하는 등의 제어가 필요하게 된다.
한편, 인쇄 헤드에 있어서의 노즐 열의 건조 방지, 및 쓰레기의 부착 방지를 위해 비인쇄 시에는, 상술한 바와 같이, 캡을 이용해서 노즐을 캐핑한다. 캐핑 상태에 있어서의 캡 내의 압력 변동에 의해, 잉크가 노즐로부터 인쇄 헤드 내로 역류하지 않도록, 캡에는, 그 내부와 대기를 연통하는 대기 연통로가 형성되어 있다. 또한, 캡의 형성 부재에도 소량의 수분의 투과가 생긴다. 따라서, 캐핑 상태에 있어서도 노즐로부터 서서히 잉크 중의 수분이 증발하여, 노즐 근방의 잉크가 증점 (thicker)할 수도 있다. 이러한 상황을 고려하여, 캐핑을 해제한 후의 인쇄 동작 전에, 잉크의 증점(thickening)의 정도에 따른 회복 처리를 행한다.
좀 더 구체적으로, 잉크의 증점의 정도가 경도(low)일 경우에는, 인쇄 헤드의 노즐로부터, 화상의 인쇄에 기여하지 않는 잉크를 캡 내에 토출(예비 토출)함으로써, 노즐 근방의 잉크를 외부로 배출하고, 새로운 잉크를 노즐 내에 공급한다. 한편, 잉크의 증점의 정도가 중도(high)일 경우에, 예비 토출에서는, 증점 잉크의 배출이 불충분하게 되어, 증점 잉크의 배출 효율이 낮아질 수도 있다. 이러한 경우에, 인쇄 헤드의 내부로부터 노즐 내의 잉크를 강제적으로 가압해서 잉크를 캡 내부 등에 배출하는 가압 회복, 또는, 흡인 기구에 의해 노즐로부터 캡 내에 잉크를 흡인하는 흡인 회복 등을 행한다. 인쇄장치가 (후술하는) 잉크의 순환 경로를 구비할 경우에는, 노즐 근방의 증점 잉크를 회수하고, 그것을 적절한 점도의 잉크로 교체하는 방법, 또는, 희석액에 의해 증점 잉크를 적절한 점도로 조정해서 그 결과의 잉크를 공급하는 방법을 수행할 수도 있다.
본 실시예에 있어서는, 노즐 내의 잉크의 증점이 중도인 경우에는, 전술의 흡인 와이퍼 유닛(46)에 의한 흡인 와이핑(suction wiping)을 행한다. 예비 토출 및 흡인 와이핑에 의해 배출된 잉크(폐(waste)잉크)는, 폐잉크 보존부에 저장된다. 흡인 와이핑은, 예비 토출보다도 폐잉크의 양이 많기 때문에, 자주 흡인 와이핑을 행했을 경우에, 런닝 코스트(running costs)가 증대하고, 폐잉크의 보존량이 빠른 시기에 상한에 도달하기 때문에, 인쇄장치의 제품 수명의 단축을 초래할 수도 있다.
도 16은, 본 예에 있어서 사용하는 블랙(Bk) 잉크의 온도와 점도와의 관계를나타내는 그래프이다. 곡선 A, B, C는, 각각, 미증발의 잉크(미증발 잉크)의 점도 변화, 10% 증발한 잉크(10% 증발 잉크)의 점도 변화, 15% 증발한 잉크(15% 증발 잉크)의 점도 변화를 나타낸다. 예를 들면. 25℃의 온도에 있어서, 미증발 잉크의 점도는 5.7cP이고, 10% 증발 잉크의 점도는 8.3cP이며, 15% 증발 잉크의 점도는 9.1cP이다. 상술한 바와 같이, 잉크를 안정적으로 토출하기 위해서는, 그 점도를 6cP이하로 억제할 필요가 있다. 미증발 잉크, 10% 증발 잉크, 및 15% 증발 잉크의 온도를 35℃로 조절했을 경우, 그들의 각 점도는, 각각 4cP, 5.5cP, 및 7cP 부근이 된다. 그 때문에, 15% 증발 잉크는, 목표 조절 온도가 35℃인 경우에는 안정적으로 토출될 수 없다. 그러나, 목표 조절 온도를 40℃라고 했을 경우에는, 15% 증발 잉크의 점도가 5.5cP가 되고, 안정적으로 토출 가능해진다.
도 17 및 도 18은, 본 예의 인쇄 헤드 내의 잉크의 점도 추정 방법을 설명하는 테이블 및 흐름도다.
도 17 중의 증발계수 V는, 온도와 습도가 다른 환경하에 있어서, 인쇄 헤드로부터의 증발 레이트에 근거해서 취득되는 계수이다. 그것은 수치가 클수록 증발량이 증가하는 것을 나타낸다. 이 증발계수 V는, 온도와 습도가 다른 환경하에 있어서, 잉크로부터의 수분의 증발량을 측정함으로써 설정될 수 있다. 이렇게, 환경온도 및 환경 습도와, 증발량이 관련되어 있다.
도 18은, 잉크의 점도 추정 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다. 캐핑의 개시 시를 기점으로 해서, 분 단위로 카운트 업되는 주기 카운터(min.)를 스타트시키고나서(스텝 S1, 스텝 S2), 인쇄장치의 불휘발성 메모리에 기억된 증발량 ΣV(n)을 로드(load)한다(스텝 S3). 1시간 경과하여 주기 카운터가 60에 도달하고나서(스텝 S4), 인쇄장치 내에 설치된 온도-습도 센서에 의해 환경 온도 및 습도를 취득한다(스텝 S5). 그 후에, 그 환경온도 및 환경 습도에 대응하는 증발계수 V(n)을 도 17로부터 취득한다(스텝 S6). 그 증발계수 V(n)을 증발량 ΣV(n)에 가산하고, 인쇄장치의 불휘발성 메모리에 기억한다(스텝 S7). 증발계수 V(n)과 증발량 ΣV(n)과의 관계는, 하기 식으로 표현된다.
Σ V(n) = V(0) + V(1) + … V(n)
인쇄 개시 시에, 인쇄 개시까지 누적 가산된 증발량 ΣV(n)을 참조하여, 그 증발량 ΣV(n)에 대응한 적절한 회복 처리를 설정함으로써, 인쇄 헤드 내의 잉크의 증점의 정도에 따른 회복 처리를 실행할 수 있다. 잉크 중의 수분의 증발은 노즐 선단으로부터의 증발이 지배적이어서, 인쇄 헤드의 잉크 경로 내에 있어서는, 노즐 근방의 잉크의 증점이 심해진다. 노즐로부터의 거리가 멀수록 증점의 정도는 낮아진다. 그 때문에, 본 예에 있어서는, 상기한 바와 같이, 인쇄 헤드로부터 증발하는 잉크 중의 수분의 증발량에 의거하여 잉크의 점도를 추정한다. 또한, (후술의) 잉크의 순환 경로를 구비하는 구성 등과 같이, 인쇄 헤드의 잉크 경로 내에 있어서 잉크의 증점의 정도가 평균화될 경우에는, 잉크 중의 수분의 증발률에 의거하여 잉크의 점도를 추정해도 된다는 점에 유념해야 한다.
도 19a는, 본 예에 있어서의 제1, 제2 제어 모드와 목표 조절 온도(토출 조건)와의 관계를 나타내는 테이블이다. 도 19b 및 도 19c는, 제1 및 제2 제어 모드에 있어서의 증발량 ΣV(n), 회복 처리의 조건(회복 조건), 및 회복량의 관계를 나타내는 테이블이다.
제1 제어 모드의 경우, 증발량 ΣV(n)이 0이상 360미만일 때에는, 예비 토출에 의해 잉크방울을 1000발(1색의 잉크당 0.10g의 회복량) 토출하고나서, 인쇄를 시작한다. 증발량 ΣV(n)이 360이상 720미만일 때에는, 예비 토출에 의해 잉크방울을 2000발 (1색의 잉크당 0.20g의 회복량) 토출하고나서, 인쇄를 시작한다. 이들의 회복량은, 제1 제어 모드에 있어서의 목표 조절 온도 35℃의 조건 하에서, 잉크를 안정적으로 토출시키기 위해서 필요한 잉크 배출량으로서 실험적으로 취득될 수 있다. 이러한 회복 처리(예비 토출)의 실행 후, 증발량 ΣV(n)은 리셋트된다.
또한, 제1 제어 모드에 있어서 증발량 ΣV(n)이 720이상일 때에는, 잉크의 증점의 정도가 높기 때문에, 회복 처리로서, 예비 토출 대신에 흡인 와이핑을 실행한다. 예비 토출에 의한 잉크의 토출 수를 늘림으로써도 증점 잉크의 배출은 가능하다. 그러나, 이러한 예비 토출에 따라 인쇄 헤드의 온도 상승, 잉크 미스트(ink mist)에 의한 인쇄장치 내의 오염 등, 인쇄장치에 큰 부하가 걸릴 수도 있다. 그 때문에, 증발량 ΣV(n)이 소정값 이상일 때에는, 잉크의 토출을 수반하지 않는 회복 처리를 실행하는 것이 바람직하다.
이러한 관점에서, 본 예에 있어서는, 증발량 ΣV(n)이 720이상 1200미만일 때는, 회복 처리로서, 1색의 잉크당 0.33g의 잉크를 흡인하는 흡인 와이핑을 실행하고나서, 인쇄를 시작한다. 또한, 증발량 ΣV(n)이 1200이상일 때에는, 1색의 잉크당 0.66g의 잉크를 흡인하는 강력한 흡인 와이핑을 실행하고나서, 인쇄를 시작한다. 강력한 흡인 와이핑에서는, 흡인 와이핑보다도 잉크를 흡인하기 위한 부압이 높고, 혹은 와이핑 속도가 느리게 설정되어 있어서, 흡인 와이핑보다도 잉크의 흡인량(회복량)이 많다.
제2 제어 모드의 경우에는, 증발량 ΣV(n)이 0이상 720미만일 때의 회복 조건은, 특별히 설정하지 않고, 제1 제어 모드와 같은 회복 처리를 행한다. 그 이유는, 제1 제어 모드와 같이 회복 처리를 실행해도 회복량이 비교적 적기 때문이다. 구체적으로는, 증발량 ΣV(n)이 0이상 360미만일 때에는, 예비 토출에 의해 잉크방울을 1000발 토출하고, 증발량 ΣV(n)이 360이상 720미만일 때에는, 예비 토출에 의해 잉크방울을 2000발 토출한다. 증발량 ΣV(n)이 0이상 720미만일 때에는, 더 정도가 작은 회복 처리를 실행해도 되고, 또는 회복 처리를 실행하지 않아도 된다. 이것은, 제2 제어 모드의 목표 조절 온도(45℃)가 제1 제어 모드의 목표 조절 온도(35℃)보다도 10℃ 높기 때문에, 증발률이 높은 잉크여도 잉크의 점도를 낮추고, 점도가 낮아진 잉크를 안정적으로 토출 가능하기 때문이다.
증발량 ΣV(n)이 720이상 1200미만일 때에는, 예비 토출에 의해 잉크방울을 2000발(1색의 잉크당 0.20g의 회복량) 토출하고나서, 인쇄를 시작한다. 제1 제어 모드에 있어서는, 1색의 잉크당 0.33g의 잉크를 흡인하는 흡인 와이핑을 실행하기 때문에, 제1 제어 모드보다도 회복량을 적게 할 수 있다. 그 이유는, 제2 제어 모드의 목표 조절 온도(45℃)가 제1 제어 모드의 목표 조절 온도(35℃)보다도 10℃ 높기 때문에, 증발률이 더 높은 잉크여도 잉크의 점도를 낮추고, 점도가 낮아진 잉크를 안정적으로 토출 가능하기 때문이다. 한편, 제2 제어 모드에 있어서는, 연속 인쇄시에, 노즐 칩의 온도가 잉크를 안정적으로 토출 가능한 온도를 초과할 수도 있다. 이러한 경우에는, 소정의 페이지의 수에 대응하는 인쇄 매체에 화상을 인쇄할 때마다, 인쇄 동작을 중지하는 대기 시간을 설정하여 노즐 칩의 온도의 상승을 억제한다. 또한, 제2 제어 모드에 있어서, 증발량 ΣV(n)이 1200이상일 때는, 잉크의 증점이 약간 진행하고 있기 때문에, 1색의 잉크당 0.33g의 잉크를 흡인하는 흡인 와이핑을 실행하고나서, 인쇄를 시작한다.
도 20은, 본 예에 있어서의 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다.
우선, 상술한 바와 같이, 도 18의 잉크 점도의 추정 시퀸스에 의해, 인쇄 헤드로부터 증발하는 잉크의 증발량 ΣV(n)을 취득한다(스텝 S11). 그 증발량 ΣV(n)이 720이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S12). 그 결과가 긍정 판정일 때는, 처리가 스텝 S13으로 이행하고, 그 결과가 부정 판정일 때는 제1 제어 모드를 선택한다(스텝 S14). 스텝 S13에 있어서는, 폐잉크를 수용하는 폐잉크 탱크(폐액 수용부)에, 현 시점에 있어서의 폐잉크의 나머지의 수용 가능량이 10%미만인지의 여부, 또는, 잉크 색마다의 잉크 탱크(액체 보존부) 내의 잉크 잔량이 10%미만인지 아닌지를 판정한다. 그 결과가 긍정 판정일 때는, 제2 제어 모드를 선택하고(스텝 S15), 그 결과가 부정 판정일 때는, 제1 제어 모드를 선택한다(스텝 S14). 제1 또는 제2 제어 모드를 선택한 후에는, 처리가 도 21에 나타낸 잉크 점도의 갱신 시퀸스로 이행한다(스텝 S16). 폐잉크 탱크의 수용 가능량 및 잉크 탱크 내의 잉크 잔량의 판정기준은 10%에 특정되지 않고, 인쇄장치의 형식 등에 따라 임의의 소정량으로 설정할 수 있다.
도 21에 나타낸 잉크 점도의 갱신 시퀸스에 있어서는, 우선, 실행한 제어 모드가 제1 제어 모드인지 아닌지를 판정한다(스텝 S21). 그 결과가 긍정 판정일 때는, 증발량 ΣV(n)을 리셋해서 불휘발성 메모리에 보존한다(스텝 S22)). 그 결과가 부정 판정일 때는, 제2 제어 모드가 실행되게 된다. 상술한 바와 같이, 제2 제어 모드에 있어서는, 제1 제어 모드와 비교하여, 회복 처리에 따른 잉크의 소비량(회복량)을 억제하면서, 노즐 칩을 고온으로 유지해서 화상을 인쇄한다. 제2 제어 모드에 있어서는 회복 처리의 정도가 비교적 작기 때문에, 제2 제어 모드의 실행 후의 인쇄 헤드 내에는, 제1 제어 모드 실행 후의 경우에 비해서 높은 점도의 잉크가 잔존할 가능성이 있다. 따라서, 제2 제어 모드 실행 후, 제1 및 제2 제어 모드 시에 있어서의 회복량의 차분으로부터, 잔존하고 있는 증발량(잔존 증발량) ΣV(n)을 산출한다(스텝 S23). 잔존 증발량 ΣV(n)은, 예를 들면 하기식에 의해 취득될 수 있다.
잔존 증발량 ΣV(n) = k × {(제1 제어 모드 시의 회복량)-(제2 제어 모드 시의 회복량)}
계수 k는, 실험적으로 취득가능한 계수이며, 본 예의 경우, k=3600이다. 계수 k=1이 되도록, 도 17의 증발계수 V를 정규화해도 된다. 스텝 S23에 있어서 산출한 증발량 ΣV(n)은, 불휘발성 메모리에 기억된다(스텝 S24).
이렇게 본 실시예에 있어서는, 증발량 ΣV(n)이 720이상인 경우에, 폐잉크 탱크에 있어서의 나머지 폐잉크의 수용 가능량, 및 잉크 색마다의 잉크 탱크의 잉크 잔량이 충분하지 않을 때에는, 제2 제어 모드를 자동적으로 선택한다. 이에 따라, 제1 제어 모드보다도 회복 처리에 따른 잉크의 소비량, 회복 처리 시간, 및 폐잉크량을 억제하면서, 화상의 인쇄를 계속할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 잉크 점도 추정 시퀸스에 의해 잉크의 점도를 추정했다. 그러나, 인쇄 헤드 내 및 잉크 경로 내에, 잉크의 점도 또는 농축도 등의 계측이 가능한 센서를 설치해도 된다. 제어 모드는, 제1 및 제2 제어 모드에 한정하지 않는다. 또한, 토출 조건 및 회복 조건이 다른 제어 모드를 설정해도 된다.
(제2 실시예)
제어 모드의 선택 방법은, 제1 실시예와 같이, 잉크 중의 수분의 증발량, 폐잉크 탱크의 나머지의 수용 가능량, 및 잉크 색마다의 잉크 탱크의 잉크 잔량에 의거하여 선택하는 방법에만 한정되지 않는다. 본 실시예에 있어서는, 제어 모드의 선택 조건으로서 인쇄 모드를 포함한다.
좀 더 구체적으로는, 인쇄 모드로서, 인쇄 화상의 화질보다는 인쇄 속도를 중시한 드래프트 모드(draft mode) 등이 설정될 경우에는, 제1 제어 모드보다도, 인쇄 종료까지 필요한 시간을 단축할 수 있는 제2 제어 모드가 바람직하다. 한편, 인쇄 모드로서, 인쇄 화상의 화질을 중시하는 고화질 모드(인쇄 동작 모드)가 설정될 경우에는, 제1 제어 모드가 바람직하다. 도 22는, 본 예에 있어서의 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다. 상술한 제1 실시예의 도 20에 나타낸 선택 시퀸스에 있어서의 스텝 S12과 스텝 S13과의 사이에서, 인쇄 모드가 드래프트 모드인지의 여부를 판정한다(스텝 S17). 인쇄 모드가 드래프트 모드일 경우에는, 처리가 스텝 S13로 이행한다. 인쇄 모드가 드래프트 모드 이외의 모드일 경우에는, 제1 제어 모드를 선택한다(스텝 S14).
(제3 실시예)
본 실시예에 있어서는, 잉크 점도가 소정값을 초과했을 때의 제어 모드로서, 미리, 유저에 의해 지정되어 있는 제어 모드를 선택한다. 유저는, 프린터 드라이버 등에 의해, 지정된 제어 모드를 인쇄장치에 기억시킬 수 있다. 도 23은, 본 예에 있어서의 제어 모드의 선택 시퀸스를 설명하기 위한 흐름도다. 본 예에 있어서는, 상술한 제1 실시예에 있어서의 도 20의 스텝 S13 대신에, 스텝 S18을 실행한다. 스텝 S18에 있어서는, 잉크 점도가 소정값(증발량 ΣV(n）≥ 720에 대응)을 초과했을 때의 제어 모드로서, 미리 유저에 의해 제2 제어 모드가 지정되어 있는지 아닌지를 판정한다. 미리 제2 제어 모드가 지정되어 있을 경우에는, 처리가 스텝 S15로 이행한다. 그 이외의 경우에는, 제1 제어 모드를 선택한다(스텝 S14).
(제4 실시예)
제1 실시예에 있어서의 복수의 제어 모드는, 토출 조건으로서의 목표 조절 온도가 다르다. 본 실시예에 있어서의 복수의 제어 모드는, 토출 조건으로서, 목표 조절 온도뿐만 아니라, 잉크의 최대 토출 주파수(인쇄 헤드의 최대 구동 주파수에 대응)도 다르다.
도 24a는 본 예에 있어서의 제1 및 제2 제어 모드와, 목표 조절 온도와, 잉크의 최대 토출 주파수와의 관계를 나타내는 테이블이다. 본 예의 인쇄 헤드에서는, 상술한 바와 같이, 잉크를 안정적으로 토출 가능한 잉크의 최대 점도가 약 6cP이고, 그때의 잉크의 최대 토출 주파수는 약 12kHz이다. 그 최대 토출 주파수를 억제하는 것에 의해, 잉크를 안정적으로 토출 가능한 잉크의 최대 잉크 점도를 높일 수 있다. 도 24b는, 잉크의 점도와 최대 토출 주파수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 예를 들면, 잉크의 점도가 7cP일 때는, 토출 주파수를 10kHz이하로 설정하면 된다. 본 예에 있어서, 제1 제어 모드에 있어서의 최대 토출 주파수는 12kHz이며, 제2 제어 모드에 있어서의 최대 토출 주파수는 10kHz다. 이들의 제1 및 제2 제어 모드는, 제1 실시예와 마찬가지로, 증발량 ΣV(n)에 의거하여 선택하면 된다. 이들의 제어 모드의 수는 2개에 한정되지 않는다. 잉크의 토출 조건이 상이한 또 다른 제어 모드를 더 포함해도 된다. 예를 들면, 목표 조절 온도와 토출 주파수를 조합한 또 다른 제어 모드를 포함해도 된다.
(제5 실시예)
상술한 제1 실시예에 있어서는, 도 18에 나타낸 것과 같이, 인쇄 헤드로부터 증발하는 잉크 중의 수분의 증발량에 의거하여 잉크의 점도를 추정한다. 본 실시예에 있어서는, 잉크를 순환시키는 경로를 구비하는 구성은, 잉크 중의 수분의 증발량뿐만 아니라, 잉크의 순환 경로 내에 있어서의 잉크 전체의 증점의 정도도 고려한다.
도 25는, 본 실시예의 인쇄장치에 적용되는 잉크의 순환 경로를 나타내는 도면이다. 본 예에 있어서, 헤드(토출 헤드)(300)를 구비하는 인쇄부(3)는, 고압측의 제1 순환 펌프(P2) 1001, 저압측의 제1 순환 펌프(P3) 1002, 및 메인 탱크(1003) 등에 유체적으로 접속되어 있다. 도 25에 있어서는, 설명을 간략화하기 위해서, 시안(C), 마젠타(M), 옐로(Y), 및 블랙(K)의 4색의 잉크에 대응하는 4개의 인쇄 헤드(300) 중의 1개만을 나타낸다. 실제로는, 4색의 잉크의 각각에 대응하는 순환 경로가 인쇄장치의 본체에 설치된다. 메인 탱크(1003)는, 메인 탱크(1003)의 내부와 외부를 연통하는 대기 연통구(도면에 나타내지 않는다)에 의해, 잉크 중의 기포를 외부로 배출하는 것이 가능하다. 메인 탱크(1003) 내의 잉크는, 화상의 인쇄 및 회복 처리(예비 토출, 흡인 배출, 가압 배출 등을 포함한다)에 의해 소비되어, 탱크가 비게 되었을 때에 교환된다.
인쇄 헤드(300)에는 복수의 인쇄 소자기판(10)이 배치된다. 각각의 인쇄 소자기판(10)에는, 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)와의 사이에, 개별 공급 유로(213a) 및 개별 회수 유로(213b)를 통해서 연통되는 복수의 압력실이 형성되어 있다. 각각의 압력실 내의 잉크는, 발열 소자 등의 토출 에너지 발생 소자를 사용하여 노즐을 형성하는 토출구로부터 토출된다. 각각의 압력실을 통해서, 후술하는 바와 같이, 공통 공급 유로(211)로부터 공통 회수 유로(212)를 향해서 화살표 C 방향으로 잉크가 흐르게 된다.
제1 순환 펌프 1001은, 액체 공급 유닛(220)의 접속부 111a 및 인쇄 헤드(300)의 출구 21lb을 통하여, 공통 공급 유로(211) 내의 잉크를 흡인해서 메인 탱크(1003)로 돌려보낸다. 제1 순환 펌프 1002는, 액체 공급 유닛(220)의 접속부 11lb 및 인쇄 헤드(300)의 출구 212b을 통하여, 공통 회수 유로(212) 내의 잉크를 흡인해서 메인 탱크(1003)로 돌려보낸다. 이들의 제1 순환 펌프로서는, 정량적인 액체 전달 능력을 갖는 용적형(positive-displacement) 펌프가 바람직하다. 그러한 펌프의 예로서는, 튜브 펌프, 기어(gear) 펌프, 다이어프램(diaphragm) 펌프, 시린지(syringe) 펌프 등을 들 수 있다. 또한, 일반적인 정류량(constant flow) 밸브 또는 릴리프(relief) 밸브를 펌프의 출구에 배치하여 일정 유량을 확보하는 것도 가능하다. 인쇄 헤드(300)의 구동 시에는, 제1 순환 펌프 1001 및 1002에 의해, 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통해서 각각, 도 25의 화살표 A 및 화살표 B 방향으로 일정량의 잉크가 흐르게 된다. 그 유량은, 각 인쇄 소자 기판(10) 사이의 온도차가 인쇄 화상의 화질에 영향을 주지 않는 정도로 작게 할 수 있는 양으로 한다. 다만, 그 유량이 지나치게 컸을 경우에는, 인쇄 헤드(300) 내의 유로의 압력의 영향에 의해, 각 인쇄 소자 기판(10) 사이의 부압의 차가 지나치게 커져서, 인쇄 화상의 농도 불균일이 생길 수도 있다. 그 때문에, 각 인쇄 소자 기판(10) 사이의 온도차 및 부압차를 고려하여, 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212) 내에 있어서의 잉크의 유량을 설정하는 것이 바람직하다.
부압 제어유닛(230)은, 제2 순환 펌프(P1) 1004과 인쇄 헤드(300)와의 사이의 유로에 설치된다. 부압 제어유닛(230)은, 인쇄 화상의 인쇄 듀티(duty)에 따라 잉크 순환계에 있어서의 잉크의 유량이 변동한 경우에도, 인쇄 헤드(300)측의 잉크의 압력을 일정하게 유지하는 기능을 갖는다. 부압 제어유닛(230)을 구성하는 2개의 압력 조정 기구 230a, 230b으로서는, 압력 조정 기구 230a, 230b의 하류측의 유로 내의 압력을, 원하는 설정 압력을 중심으로 하는 일정한 범위 내에 제어할 수 있는 구성이면 어떠한 기구든 사용해도 된다. 일례로서, 소위 "감압 레귤레이터"와 같은 기구를 채용할 수도 있다. 감압 레귤레이터를 사용했을 경우에는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 제2 순환 펌프 1004에 의해, 액체 공급 유닛(220)을 통해서 부압 제어유닛(230)의 상류측의 유로 내를 가압하는 것이 바람직하다. 이에 따라 메인 탱크(1003)와 인쇄 헤드(300)와의 사이의 헤드 압력의 영향을 억제하여, 인쇄장치에 있어서의 메인 탱크(1003)의 레이아웃의 자유도를 높일 수 있다. 제2 순환 펌프1004는, 액체 공급 유닛(220)의 접속부 11lb 및 필터 221을 통해 압력 조정 기구 230a, 230b에 접속된다. 제2 순환 펌프 1004는, 인쇄 헤드(300)의 구동 시에 있어서의 잉크의 순환류량의 범위에 있어서, 어떤 일정 압력 이상의 헤드 압력(head pressure)을 갖는 것이면 어떤 펌프든 괜찮다. 터보형 펌프 또는 용적형 펌프 등을 사용해도 된다. 예를 들면, 다이어프램 펌프 등이 적용 가능하다. 또한, 제2 순환 펌프 1004 대신에, 부압 제어유닛(230)에 대해서 어떤 일정한 헤드 차(head difference)를 가지고 배치된 헤드 탱크도 적용 가능하다.
부압 제어유닛(230)에 있어서의 2개의 압력 조정 기구 230a, 230b에서는, 각각 다른 제어 압력이 설정된다. 압력 조정 기구 230a는, 상대적으로 고압으로 설정되기 때문에, 도 25에서는, "H"로 기재되어 있고, 압력 조정 기구 230b는, 상대적으로 저압으로 설정되기 때문에, 도 25에서는, "L"로 기재되어 있다. 압력 조정 기구 230a는, 액체 공급 유닛(220) 내부를 통해서 인쇄 헤드(300)에 있어서의 공통 공급 유로(211)의 입구 211a에 접속된다. 압력 조정 기구 230b는, 액체 공급 유닛(220) 내부를 통해서 인쇄 헤드(300)에 있어서의 공통 회수 유로(212)의 입구 212a에 접속된다.
공통 공급 유로(211)의 입구 211a에는 고압측의 압력 조정 기구 230a가 접속되고, 공통 회수 유로(212)의 입구 212a에는 저압측의 압력 조정 기구 230b가 접속되어 있다. 이 때문에, 공통 공급 유로(211)와 공통 회수 유로(212)와의 사이에 압력차가 생긴다. 따라서, 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통해서 화살표 A 및 B 방향으로 흐르는 잉크의 일부는, 개별 공급 유로 213a, (도면에 나타내지 않은) 압력실, 및 개별 회수 유로 213b을 통해서 화살표 C 방향으로 흐른다.
이렇게 인쇄 헤드(300)에 있어서는, 잉크가 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212)를 통해서 화살표 A 및 B 방향으로 흐르고, 그 잉크의 일부가 각 인쇄 소자 기판(10)을 통과하도록 화살표 C 방향으로 흐른다. 따라서, 공통 공급 유로(211) 및 공통 회수 유로(212) 내의 잉크의 흐름에 의해, 각 인쇄 소자 기판(10)에 있어서 발생하는 열을 외부로 배출할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의해, 인쇄 동작시에, 잉크를 토출하지 않는 토출구 및 압력실에도 잉크가 흐르게 하여, 그들의 토출구 및 압력실에 있어서의 잉크의 증점을 억제할 수 있다. 또한, 증점한 잉크 및 잉크 중의 이물질은, 공통 회수 유로(212)를 통해서 외부로 배출될 수 있다. 그 결과, 인쇄 헤드(300)를 사용하여 고화질의 화상을 고속으로 인쇄하는 것이 가능해진다.
(순환 경로 내의 농도 추정)
도 25에 나타나 있는 바와 같이 순환 경로를 갖는 인쇄장치를 사용할 경우, 토출구 근방에서 잉크의 농축(농도 증가)이 생기더라도, 잉크의 순환에 의해 순환 경로를 통해서 농축된 잉크가 토출구 근방으로부터 제거된다. 이것에 의해 토출구 근방에서만 농축이 진행되는 것을 피할 수 있지만, 순환에 의해 순환 경로 전체에서 서서히 농축이 진행되게 된다. 농축의 정도, 즉 농도가 증가하면, 잉크의 점도도 증가한다.
따라서, 본 실시예에서는 순환 경로 내의 농도를 추정하고, 그 추정된 농도를 잉크의 점도에 관한 정보로서 사용한다. 즉, 순환 경로 내의 농도를 나타내는 정보에 의거하여 제어 모드를 선택한다. 여기서, 본 실시예에서는, 순환 경로 내에서의 잉크의 증발량에 관한 정보, 순환 경로 내의 잉크의 소비량에 관한 정보, 순환 경로 내의 잉크의 초기량에 관한 정보를 취득(증발량 취득, 소비량 취득, 초기량 취득)하고, 상기 언급한 정보에 의거하여 순환 경로 내의 잉크의 농도 정보를 취득(농도 취득)한다.
또한, 이후의 처리는 각 색의 잉크마다 개별적으로 행해진다. 이후에 있어서는, 설명의 간략화를 위해서, 어떤 1색의 잉크에 관한 처리에 대해서만 설명한다.
1. 순환 경로 내에서의 잉크의 증발량
본 실시예에서는, 인쇄 동작 중의 증발량 Vx와 비인쇄 동작 중의 증발량 Vy를 우선 산출하고, 그들의 합을 총 증발량 V(Vx + Vy)로 표현한다. 또한, 본 실시예에서는, 후술하는 순환 경로 내의 잉크의 농도를 갱신하는(N(x）→ N(x+1)) 처리 전후에 증발량 V를 산출하기 위해서, 이들의 증발량 Vx, Vy의 산출 처리를 행한다는 점에 유념해야 한다.
우선, 각 색의 잉크의 인쇄 동작 중의 증발량 Vx를 산출하기 위해서, 각 색의 잉크에 대해서, 비토출 비율(non-ejection ratio) Hx, 증발 레이트 Zx, 및 인쇄 시간 Tx를 산출한다. 도 26은, 본 실시예에 있어서의 제어 프로그램이 실행하는 인쇄 동작 중의 증발량 Vx의 산출 처리를 나타내는 흐름도다.
인쇄 시작 정보를 수신한 후에 인쇄 중의 증발량 Vx의 산출 처리가 개시되면, 우선 스텝 S41에서, 인쇄에 사용하는 인쇄 데이터에 의거하여 페이지 내에 있어서의 각 색의 잉크의 토출 수를 카운트(닷(dot) 카운트)하고, 잉크의 닷 카운트 Dx를 산출한다.
그 후에, 스텝 S42에서, 각 색의 잉크의 비토출 비율 Hx를 산출한다. 비토출 비율 Hx는, 잉크를 토출 가능한 화소에 대하여 잉크를 토출하지 않는 화소의 비율에 대응한다. 상세하게는, 각 색에 대하여 모든 토출구에 의해 행해진 토출을 완료했을 경우를 1로 나타내고, 토출을 완료했을 때의 닷 카운트 Da로부터 실제의 닷 카운트(토출구로부터 토출된 잉크에 의해 실제로 형성된 닷의 수) Dx를 감산하고, 토출을 완료했을 경우의 닷 카운트 Da로 그 결과를 제산해서 얻은 값을 비토출 비율 Hx로 한다. 본 실시예에서는, 이 비토출 비율 Hx를 각 색의 잉크에 대해서 산출한다.
다음에 스텝 S43에서, 잉크의 증발 레이트 Zx를 참조한다. 여기에서, 미리 1초당의 증발량이 측정되고, 그 측정된 증발량이 증발 레이트 Zx로서 가열 테이블 저장 메모리(314)에 저장되어 있다. 또한, 온도가 높을수록 증발이 발생하기 쉬워지기 때문에, 증발 레이트 Zx가 큰 값이 된다. 표 1은 본 실시예에서의 증발 레이트 Zx의 상세를 나타낸다. 히터 보드의 온도가 25℃미만일 경우에는, 증발 레이트는 Zx=40 μg/sec로 표현된다. 히터 보드의 온도가 25℃이상 40℃미만일 경우에는, 증발 레이트는 Zx=150 μg/sec로 표현된다. 히터 보드의 온도가 40℃이상일 경우에는, 증발 레이트는 Zx=420 μg/sec로 표현된다.
증발 레이트
[μg/sec]		 조절 온도[℃]
＜25 ＜40 40≤
Zx 40 150 420
다음에 스텝 S44에서, 1페이지를 인쇄하기 위해서 필요한 인쇄 시간 Tx를 산출한다. 상세하게는, 인쇄 시간 Tx는, 1페이지의 길이로 반송 속도를 제산함으로써 취득된다. 그리고, 스텝 45에서, 인쇄 동작 중의 증발량 Vx를 산출한다. 좀 더 상세하게는, 비토출 비율 Hx와 증발 레이트 Zx와 인쇄 시간 Tx를 승산함으로써, 1페이지에 있어서의 증발량을 산출한다. 그리고, 같은 처리를 각 페이지에 대하여 반복해서, 인쇄 동작 중의 증발량 Vx를 산출한다.
다음에, 각 색의 잉크의 비인쇄 동작 중의 증발량 Vy를 산출하기 위해서, 각 색의 잉크에 대해서, 증발 레이트 Zy 및 비인쇄 동작의 경과 시간 Ty를 산출한다. 도 27은, 본 실시예에 있어서의 제어 프로그램이 실행하는 비인쇄 동작 중의 증발량 Vy의 산출 처리를 나타내는 흐름도다.
비인쇄 중의 증발량 Vy의 산출 처리가 개시되면, 우선, 스텝 S51에서, 각 색의 잉크의 증발 레이트 Zy를 참조한다. 비인쇄 중의 증발 레이트 Zy로서는, 미리 1분당의 증발량이 측정되고, 그 측정된 증발량이 가열 테이블 저장 메모리(314)에 저장되어 있다. 또한, 온도가 높을수록, 증발이 발생하기 쉬워지기 때문에, 증발 레이트 Zy도 큰 값이 된다.
여기서, 비인쇄 동작 중에는, 인쇄 헤드(300)의 각각의 토출구가 캐핑 부재로 덮어져 있기 때문에, 비인쇄 동작 중의 증발 레이트는 같은 경과 시간당 인쇄 동작 중의 증발 레이트보다 작다. 표 2는 본 실시예에 있어서의 증발 레이트 Zy의 상세를 나타낸다. 히터 보드의 온도가 15℃미만일 경우에는, 증발 레이트는 Zy=1μg/min로 표현된다. 히터 보드의 온도가 15℃이상 25℃미만일 경우에는, 증발 레이트는 Zy=2 μg/min으로 표현된다. 히터 보드의 온도가 25℃이상일 경우에는, 증발 레이트는 Zy=5 μg/min로 표현된다.
증발 레이트
[μg/min]		 조절 온도[℃]
＜15 ＜25 25≤
Zy 1 2 5
다음에, 스텝 S52에서, 비인쇄 동작 중에 경과 시간 Ty를 산출한다. 그리고, 스텝 53에서, 비인쇄 동작 중의 증발량 Vy를 산출한다. 상세하게는, 증발 레이트 Zy와 경과 시간 Ty를 승산함으로써, 비인쇄 동작 중의 증발량 Vy를 산출한다. 그리고나서, 처리를 완료한다.
이상과 같이 해서 산출된 인쇄 동작 중의 증발량 Vx와 비인쇄 동작 중의 증발량 Vy를 가산하고, 토털의 증발량 V를 산출한다.
2. 순환 경로 내의 잉크의 소비량
다음에, 인쇄 동작 중 및 비인쇄 동작 중의 잉크의 소비량 In을 산출한다. 도 28은, 본 실시예에 있어서의 제어 프로그램이 실행하는 잉크 소비량 In의 산출 처리를 나타내는 흐름도다.
잉크 소비량의 산출 처리가 개시되면, 우선, 스텝 S71에서, 인쇄 명령이 있는지를 판단한다. 인쇄 명령이 없는 경우에는, 처리가 후술하는 스텝 S74로 진행된다. 인쇄 명령이 있는 경우에는, 처리가 스텝 S72로 진행되고, 닷 카운트 등으로부터 취득되는 인쇄 중에 사용되는 잉크의 소비량을 참조하여 인쇄 중의 잉크 소비량을 산출한다. 그 산출 후, 스텝 S73에 있어서, 그 잉크 소비량을 잉크 소비량 In에 가산한다.
다음에, 스텝 S74에서, 회복 명령이 있는지를 판단한다. 회복 명령이 없는 경우에는, 잉크 소비량 In의 산출 처리를 완료한다. 회복 명령이 있는 경우에는, 처리가 스텝 S75로 진행된다. 미리 메모리에 기억되어 있는 회복 사용량을 참조하여, 스텝 S76에 있어서, 그 회복 사용량을 잉크 소비량 In에 가산한다. 그 후에, 잉크 소비량 In의 산출 처리를 완료한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 인쇄 명령 또는 회복 명령이 있을 때마다, 잉크 소비량을 잉크 소비량 In에 가산해서, 순환 경로 내의 잉크의 소비량을 관리할 수 있다.
3. 순환 경로 내의 잉크의 농도
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 산출된 증발량 V와 잉크 소비량 In을 사용하여, 순환 경로 내의 농도를 산출한다. 도 29는, 본 실시예에 있어서의 제어 프로그램이 실행하는 순환 경로 내의 농도 산출 처리를 나타낸 흐름도다.
농도 산출 처리가 개시되면, 우선 스텝 S81에서, 인쇄 명령이 있는지를 판단한다. 인쇄 명령이 없으면, 처리를 완료한다. 인쇄 명령이 있는 경우에는, 처리가 스텝 S82로 진행되고, 이전에 행해진 농도 산출 처리에서 이미 산출되어 있는 농도 N(x)을 로드(load)한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 잉크는, 표 3에 나타낸 바와 같이 농도의 초기값(초기 농도) Nref을 갖는다는 점에 유념해야 한다. 표 3은 4개의 잉크 색(시안(Cy), 마젠타(Ma), 옐로(Ye), 및 블랙(Bk))에 대응하는 4개의 초기 농도 Nref를 나타낸다.
색 Bk Cy Ma Ye
Nref 0.08 0.06 0.06 0.06
다음에, 스텝 S83에서, 인쇄 동작이 완료했는지를 판단하고, 인쇄 동작이 완료할 때까지, 인쇄 동작이 완료했는지의 판단을 반복한다. 인쇄 동작이 완료했으면, 처리가 스텝 S84로 진행하고, 상술한 바와 같이 산출된 증발량 V, 인쇄 및 회복 동작시의 잉크 소비량 In, 및 순환 경로 내의 잉크량의 초기값 J를 참조한다. 여기에서, 순환 경로 내의 잉크량의 초기값 J은, 미리 순환 경로의 형상이나 잉크 등에 의거해 정해진 값이다. 본 실시예에 있어서, 순환 경로 내의 잉크량의 초기값 J는 표 4에 나타나 있다.
색 Bk Cy Ma Ye
J[g] 194 188 185 183
다음에, 스텝 S85에서, 인쇄 및 회복 동작 전후의 증발량 V, 인쇄 및 회복 동작 시의 잉크 소비량 In, 순환 경로 내의 잉크량의 초기값 J, 인쇄 및 회복 동작 전의 농도 N(x)에 의거하여 인쇄 및 회복 동작 후의 농도 N(x+1)을 산출한다. 이하에, 농도 N(x+1)의 산출방법에 관하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 인쇄 및 회복 동작 전의 순환 경로 내의 잉크량을 J(x)로 표현한다는 점에 유념해야 한다.
인쇄 및 회복 동작 전의 단계에 있어서 순환 경로 내에 존재하는 잉크에 포함된 안료의 양은, N(x)×J(x)로 나타내는데, 여기서 N(x)는 농도이고, J(x)는 잉크량이다. 또한, 인쇄 및 회복 동작 후에는, 인쇄 및 회복 동작 전의 잉크와 비교하여, 인쇄 및 회복 동작 자체에 의해 잉크 소비량 In 및 증발량 V의 잉크가 없어 졌기 때문에, 잉크량은 {J(x)-In-V}로 나타낸다. 한편, 인쇄 및 회복 동작 후의 단계에 있어서의 농도는 N(x+1)로 표현되기 때문에, 인쇄 및 회복 동작 후의 단계에 있어서 순환 경로 내에 존재하는 잉크 내에 포함된 안료의 양은, {N(x+1)×(J(x)-In-V)으로 나타낸다.
또한, 인쇄 및 회복 동작을 통해서 토출되는 잉크에도 안료가 포함되어 있다. 그 안료의 양은, {N(x)×In}으로 나타내는데, 여기서 N(x)은 농도이고, In은 잉크의 소비량이다. 여기서, 안료는 증발하지 않기 때문에, 증발에 의해 없어진 잉크의 양 V 중에는 안료가 포함되어 있지 않다. 따라서, 인쇄 및 회복 동작 후에 순환 경로 내에 존재하는 안료의 양과, 인쇄 및 회복 동작 중에 토출에 의해 없어진 안료의 양과의 합은, 인쇄 및 회복 동작 전에 순환 경로 내에 존재하는 안료의 양과 같다. 따라서, 하기의 [식 1]을 도출할 수 있다.
[식 1］
{N(x+1) × (J(x)-In-V)} + {N(x)×In} = N(x)×J(x)
이 [식1]에 의거해, 인쇄 및 회복 동작 후의 순환 경로 내의 농도 N(x+1)을 하기의 [식 2]에 의해 산출할 수 있다.
[식 2]
N(x+1)={N(x)×(J(x)-In)}/(J(x)-In-V)
여기에서, In, V에 비하여 J(x)은 현저하게 큰 값이기 때문에, J(x)의 항은 잉크의 초기값 J에 근사할 수 있다. 그 때문에, 하기의 [식 3]을 도출할 수 있다.
[식 3]
N(x+1)={N(x)×(J-In)}/(J-In-V)
본 실시예에 있어서는, 상기의 [식 3]에 의거하여, 인쇄 및 회복 동작 후의 농도 N(x+1)을 산출한다.
그 후에 스텝 S86에서, 현재의 농도 N(x)을 N(x+1)으로 갱신해서 처리를 완료한다.
또한, 본 실시예에서는 [식 3]을 이용해서 농도 N(x+1)을 산출했지만, J(x)의 근사를 수반하지 않는 [식 2]을 사용해서 농도 N(x+1)을 산출할 수도 있다는 점에 유념해야 한다. 이 경우, 인쇄 및 회복 동작 전의 순환 경로 내의 잉크량 J(x)을 별도로 산출할 필요가 있다. 그렇지만, 근사 없이, 더 정확하게 농도 N(x+1)을 산출할 수 있다.
본 실시예에서는, 이와 같이 안료 농도 N(x)을 갱신함으로써, 순환 경로 내의 잉크 안료 농도를 관리한다.
도 30은, 제어 모드의 선택 처리를 설명하기 위한 흐름도다. 우선, 도 29에 나타낸 안료 농도 정보의 갱신 시퀸스에 의해 안료 농도 N(x)를 갱신하고(스텝 S61), 그 안료 농도 N(x)가 소정값(본 예에서는, 안료 농도 10%)을 초과하는지 아닌지를 판정한다(스텝 S62). 안료농도 N(x)이 소정값 미만인 경우에는, 제1 제어 모드를 선택한다(스텝 S63). 안료농도 N(x)이 소정값 이상인 경우에는, 폐잉크를 수용하는 폐잉크 탱크의 나머지의 수용 가능량이 10%미만인지의 여부, 또는, 잉크 색마다의 잉크 탱크 내의 잉크 잔량이 10%미만인지 여부를 판정한다(스텝 S64). 그 결과가 긍정 판정일 때는, 제2 제어 모드를 선택한다(스텝 S65). 그 결과가 부정 판정일 때는 제1 제어 모드를 선택한다(스텝 S63). 제1 또는 제2 제어 모드를 선택한 후에는, 처리가 도 28에 나타낸 안료 농도 정보의 갱신 시퀸스로 진행한다(스텝 S66). 제2 제어 모드에 있어서는, 상술한 실시예와 마찬가지로, 제1 제어 모드보다도 회복량을 억제하면서, 노즐 칩의 목표 조절 온도를 높게 하거나 혹은 잉크의 최대 토출 주파수를 낮게 해서 화상을 인쇄한다.
(기타의 실시예)
제1 및 제2 제어 모드는, 고속 인쇄 모드, 간이 인쇄 모드, 및 고화질 모드 등의 화상의 인쇄 모드(액체의 토출 동작 모드) 등에 따라 선택되어도 되고, 또는 유저로부터의 지시에 의거하여 선택되어도 된다.
또한, 본 발명은, 다양한 액체를 토출하기 위한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법으로서도 널리 적용 가능하다. 또, 본 발명은, 액체를 토출 가능한 토출 헤드를 사용하여 다양한 매체(시트)에 대하여, 다양한 처리(인쇄, 가공, 도포, 조사등)를 실행하는 액체 토출 장치에 대해서도 적용가능하다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시한 예시적인 실시예에 한정되는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 이하의 특허 청구 범위는 모든 변형 및 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄를 행하는 인쇄장치로서,
    상기 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄 동작을 행하도록 구성된 인쇄 제어유닛과,
    상기 인쇄 제어유닛에 의해 인쇄 동작을 행하기 전에 상기 토출 헤드에 있어서의 토출 상태를 회복시키기 위한 회복 동작을 행하도록 구성된 회복 제어유닛과,
    (i) 제1 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 제1 회복 동작을 수행하는 제1 제어 모드와, (ii) 상기 제1 인쇄 조건에 비해서 적어도 액체의 점도가 더 낮은 제2 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 상기 제1 회복 동작에 비해서 회복의 정도가 더 낮은 제2 회복 동작을 수행하거나 회복 동작을 수행하지 않는 제2 제어 모드를 설정하도록 구성된 설정유닛을 구비하는, 인쇄장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 회복 동작 하에서는, 상기 제1 회복 동작에 비해서 회복 동작에 필요한 시간이 더 짧은, 인쇄장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 회복 동작 하에서는, 상기 제1 회복 동작에 비해서 회복 동작에 의해 소비되는 액체의 양이 더 적은, 인쇄장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 제어 모드에서는, 회복 동작을 수행하지 않는, 인쇄장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회복 제어유닛은, 상기 토출 헤드 내의 잉크를 외부로 배출하는 동작, 상기 토출 헤드에 설치된 토출구로부터 잉크를 흡인하는 동작, 및 상기 토출 헤드 내의 잉크를 순환시키는 동작 중의 적어도 하나를 포함하는 회복 동작을 수행하는, 인쇄장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 인쇄 조건 하에서는, 상기 제1 인쇄 조건에 비해서 인쇄 동작시에 상기 토출 헤드를 유지하는 목표 온도가 더 높은, 인쇄장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 토출 헤드의 온도를 제어하는 것이 가능한 온도 제어유닛을 더 구비하고,
    상기 온도 제어유닛은, 상기 제1 인쇄 조건 및 상기 제2 인쇄 조건을 설정하도록 상기 토출 헤드의 온도를 제어하는, 인쇄장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 인쇄 조건 하에서는, 상기 제1 인쇄 조건에 비해서 상기 토출 헤드의 구동 주파수가 더 낮은, 인쇄장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 헤드 내의 액체의 점도에 관한 정보를 취득하도록 구성된 취득유닛을 더 구비하고,
    상기 설정유닛은, 상기 정보가 나타내는 값이 미리 정한 값 이상인 경우에, 상기 제1 제어 모드 또는 상기 제2 제어 모드의 제어 모드를 설정하는, 인쇄장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 설정유닛은, 상기 정보가 나타내는 값이 미리 정한 값보다도 낮은 경우에, 상기 제2 제어 모드를 설정하지 않고 상기 제1 제어 모드를 설정하는, 인쇄장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 취득유닛은, 환경 온도 및 환경 습도 중의 적어도 하나에 의거하여 상기 정보를 취득하는, 인쇄장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    액체를 보존하는 보존유닛과 상기 토출 헤드와의 사이에는, 액체를 순환시키는 순환 경로가 설치되어 있는, 인쇄장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 취득유닛은, 상기 순환 경로에 있어서의 액체량에 의거하여 상기 정보를 취득하는, 인쇄장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 설정유닛은, 상기 토출 헤드에 공급되는 액체를 보존하는 보존부에 있어서의 액체의 잔량이 미리 정한 양 이상인 경우에는, 상기 제1 제어 모드를 설정하고, 액체의 잔량이 미리 정한 양보다도 적은 경우에는, 상기 제2 제어 모드를 설정하는, 인쇄장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 설정유닛은, 상기 회복 제어유닛에 의한 회복 동작에 의해 배출되는 액체를 수용하는 수용 유닛의 나머지의 수용 가능량이 미리 정한 양 이상인 경우에는, 상기 제1 제어 모드를 설정하고, 상기 나머지의 수용 가능량이 상기 미리 정한 양보다도 적은 경우에는, 상기 제2 제어 모드를 설정하는, 인쇄장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 설정유닛은, 상기 인쇄 제어유닛에 의해 수행되는 인쇄 동작시에 화질을 중시해서 인쇄를 행하는 경우에는, 상기 제1 제어 모드를 설정하고, 상기 인쇄 제어유닛에 의해 수행되는 인쇄 동작시에 속도를 중시해서 인쇄를 행하는 경우에는, 상기 제2 제어 모드를 설정하는, 인쇄장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체는 잉크인, 인쇄장치.
  18. 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄를 행하는 인쇄방법으로서,
    상기 토출 헤드로부터 액체를 토출시켜서 인쇄 동작을 행하는 인쇄 단계와,
    인쇄 동작 전에 상기 토출 헤드에 있어서의 토출 상태를 회복시키기 위한 회복 동작을 수행하는 회복 단계와,
    (i) 제1 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에, 회복 동작으로서 제1 회복 동작을 수행하는 제1 제어 모드와, (ii) 상기 제1 인쇄 조건에 비해서 적어도 액체의 점도가 더 낮은 제2 인쇄 조건 하에서 인쇄 동작을 수행하는 경우에는, 회복 동작으로서 상기 제1 회복 동작에 비해서 회복의 정도가 더 낮은 제2 회복 동작을 수행하거나 회복 동작을 수행하지 않는 제2 제어 모드를 설정하는 설정 단계를 포함하는, 인쇄방법.
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