(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する発泡室と、該発泡室の液体に泡を生じさせるための熱エネルギを付与するヒータと、前記泡の成長に伴って液滴を吐出する吐出口と、から構成されるノズル部の複数が配列されて成るノズル部列を、更に複数有する液体吐出ヘッドの制御方法であって、
前記複数のノズル部列のうち、第１のノズル部列が吐出する液体と第２のノズル部列が吐出する液体は互いに異なり、
前記発泡室に液体を導くための流路を形成する材質および構造は、前記第１のノズル部列と前記第２のノズル部列で等しく、
前記第１のノズル部列における発泡パワーが前記第２のノズル部列における発泡パワーよりも大きくなるように、前記第１のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスと前記第２のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスとを異ならせることにより、前記第１のノズル部列における吐出の後のリフィル速度と前記第２のノズル部列における吐出の後のリフィル速度を所定の範囲に収めることを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項２】
液体を収容する発泡室と、該発泡室の液体に泡を生じさせるための熱エネルギを付与するヒータと、前記泡の成長に伴って液滴を吐出する吐出口と、から構成されるノズル部の複数が配列されて成るノズル部列を、更に複数有する液体吐出ヘッドの制御方法であって、
前記液体吐出ヘッドは、前記複数のノズル部列が複数のインクのいずれかを吐出するインクジェットプリントヘッドであり、前記複数のノズル部列のうち、第１のノズル部列と第２のノズル部列は異なる色のインクを吐出し、且つ前記第１のノズル部列が吐出するインクは前記第２のノズル部列が吐出するインクに比べて粘度が低く、
前記第１のノズル部列における発泡パワーが前記第２のノズル部列における発泡パワーよりも大きくなるように、前記第１のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスと前記第２のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスとを異ならせることにより、前記第１のノズル部列における吐出の後のリフィル速度と前記第２のノズル部列における吐出の後のリフィル速度を所定の範囲に収めることを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項３】
前記第１のノズル部列が吐出するインクは、前記複数のノズル部列が吐出する複数のインクのうち、相対的に明度の高いインクであることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項４】
前記インクジェットプリントヘッドがプリントする記録媒体の種類に応じて、前記第１のノズル部列における発泡パワーを異ならせることを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項５】
前記第１のノズル部列における吐出デューティに応じて、前記第１のノズル部列における発泡パワーを異ならせることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項６】
液体を収容する発泡室と、該発泡室の液体に泡を生じさせるための熱エネルギを付与するヒータと、前記泡の成長に伴って液滴を吐出する吐出口と、から構成されるノズル部の複数が配列されて成るノズル部列を、更に複数有する液体吐出ヘッドの制御方法であって、
前記複数のノズル部列のうち、第１のノズル部列が吐出する液体は第２のノズル部列が吐出する液体に比べて粘度が低く、
前記第１のノズル部列における発泡パワーが前記第２のノズル部列における発泡パワーよりも大きくなるように、前記第１のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスと前記第２のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスとを異ならせることにより、前記第１のノズル部列における吐出の後のリフィル速度と前記第２のノズル部列における吐出の後のリフィル速度を所定の範囲に収めることを特徴とする液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項７】
前記第１のノズル部列が吐出する液体は前記第２のノズル部列が吐出する液体に比べて表面張力が高いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項８】
前記第１のノズル部列に対する吐出データを間引くことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項９】
前記液体吐出ヘッドが第１の装置に装着された場合に前記第１のノズル部列が吐出する液体と、第２の装置に装着された場合に前記第１のノズル部列が吐出する液体は異なり、
前記第１のノズル部列における発泡パワーが、前記液体吐出ヘッドが前記第１の装置に装着された場合と前記第２の装置に装着された場合とで異なるように、前記第１のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスを調整することにより、前記液体吐出ヘッドが前記第１の装置に装着された場合の前記第１のノズル部列における前記リフィル速度と前記第２の装置に装着された場合の前記第１のノズル部列における前記リフィル速度を所定の範囲に収めることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの制御方法。
【請求項１０】
液体を収容する発泡室と、該発泡室の液体に泡を生じさせるための熱エネルギを付与するヒータと、前記泡の成長に伴って前記発泡室から液滴を吐出させる吐出口と、から構成されるノズル部の複数が配列されて成るノズル部列を、更に複数有する液体吐出ヘッドを搭載し、前記複数のノズル部列より液体を吐出する液体吐出装置であって、
前記複数のノズル部列のうち、第１のノズル部列と第２のノズル部列にそれぞれ異なる液体を供給し、
前記発泡室に液体を導くための流路を形成する材質および構造は、前記第１のノズル部列と前記第２のノズル部列で等しく、
前記第１のノズル部列における発泡パワーが前記第２のノズル部列における発泡パワーよりも大きくなるように、前記第１のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスと前記第２のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスとを異ならせることにより、前記第１のノズル部列における吐出の後のリフィル速度と前記第２のノズル部列における吐出の後のリフィル速度を所定の範囲に収めるように制御することを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドのような液体吐出ヘッドは、所定の電圧パルスが印加されることによって液滴を吐出するノズル部が、複数配列して成るノズル部列を有している。通常、個々のノズル部は、インクを収容する液室と、液室中のインクに吐出のためのエネルギを付与するためのエネルギ発生素子と、エネルギが付与されたインクが滴として吐出される吐出口を備えている。そして、１回の吐出動作が行われる度に、失われた液量に応じたインクが新たに液室にリフィルされる仕組みになっている。
【０００３】
この際、リフィルの速度は液室の材質や構造にも依存するが、液体の物性にも依存する。そして、例えばリフィルの速度が遅すぎる場合は、次の吐出動作の準備が整うまでに時間がかかり、駆動周波数を低く設定しなければならなくなる。反対に、リフィルの速度が速すぎてメニスカスが吐出口からオーバーシュートしてしまう場合は、吐出口面も濡れてしまい、以後の吐出動作に影響を及ぼすことがある。
【０００４】
特許文献１には、エネルギ発生素子として圧電素子を用いる構成において、吐出動作に伴うメニスカスの長周期うねりを抑制する方法が開示されている。特許文献１によれば、メニスカスが吐出口に向かうときにこれを引き戻す方向に圧電素子を駆動させることにより、吐出動作に伴う長周期のメニスカス残留振動を抑制し、その影響が後続する吐出動作に及ぶのを抑えている。
【０００５】
一方、エネルギ発生素子として電気熱変換素子を用い、膜沸騰で生じる泡の成長エネルギによって液滴を吐出するサーマル方式の液体吐出ヘッドでは、駆動制御によってメニスカスを引き戻す力を発生することはできない。このため、サーマル方式の液体吐出ヘッドでは、液室の材質や構造を調整することによって流抵抗を増やし、リフィル速度を抑えてメニスカスのオーバーシュートを抑制するのが一般であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１―１７０５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、カラーインクジェットプリント装置のように複数のノズル部列のそれぞれで異なる色のインクを吐出する場合、複数のノズル部列ではそれぞれ異なる物性の液体を扱うことになる。その結果、各ノズル部列の材質や構造が同じであっても、リフィル速度にはある程度のばらつきが生じる。リフィル速度を揃えるために、ノズル部列ごとに材質や構造を異ならせて流抵抗を調整することも出来るが、この場合はコストアップが懸念される。また、たとえそのようにしても、近年のプリント装置では、同じプリントヘッドを異なる機種のプリント装置に装着可能とすることもある。この場合、同じノズル部列であっても、装着されるプリント装置の機種によって異なる物性の液体に対応しなければならず、液室の材質や構造でリフィル速度を調整することは難しい。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解消するために成されたものである。よってその目的とするところは、サーマル方式の液体吐出ヘッドにおいて、吐出する液体の物性が様々であっても、リフィル速度を所定の範囲に安定させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのために本発明は、液体を収容する発泡室と、該発泡室の液体に泡を生じさせるための熱エネルギを付与するヒータと、前記泡の成長に伴って液滴を吐出する吐出口と、から構成されるノズル部の複数が配列されて成るノズル部列を、更に複数有する液体吐出ヘッドの制御方法であって、前記複数のノズル部列のうち、第１のノズル部列が吐出する液体と第２のノズル部列が吐出する液体は互いに異なり、前記第１のノズル部列における発泡パワーが前記第２のノズル部列における発泡パワーよりも大きくなるように、前記第１のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスと前記第２のノズル部列の前記ヒータに印加する駆動パルスとを異ならせることにより、前記第１のノズル部列における吐出の後のリフィル速度と前記第２のノズル部列における吐出の後のリフィル速度を所定の範囲に収めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、互いに異なる液体を吐出する複数のノズル部列を用いるサーマル方式の液体吐出ヘッドにおいて、ノズル部列間でリフィル速度を所定の範囲に収めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のサーマル方式のインクジェットプリントヘッドの概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、チップの構造を詳しく説明するための図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、吐出動作の一般的な様子を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、リフィル速度が速い場合の吐出動作を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、リフィル速度を調整した場合の吐出動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の液体吐出ヘッドとして使用可能なサーマル方式のインクジェットプリントヘッド１の概略図である。タンクホルダ１００には複数のインクが収容され、対応するチップ１０１それぞれに供給される。
【００１３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、チップ１０１の構造を詳しく説明するための図である。図２（ａ）は、図１に示したインクジェットプリントヘッド１をＺ方向から観察した吐出口面図である。３つのチップ１０１のそれぞれには、４列ずつのノズル部列２００がＸ方向に並列配置しており、更にこれら３つのチップ１０１がＸ方向に並列配置している。それぞれのノズル部列２００は、図２（ｂ）を参照するに、Ｙ方向に配列するノズル部３１２を複数有している。
【００１４】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ´断面図である。個々のノズル部３１２は、流路３１０から供給されたインクを保持する発泡室３１１（液室）と、発泡室３１１のインクに熱エネルギを付与するためのヒータ３００と、エネルギが付与された発泡室３１１内のインクの出口となる吐出口３０９を備えている。いずれのチップ１０１のいずれのノズル部列２００も同様の材質および構造を有している。
【００１５】
図２（ａ）には、全１２列のノズル部列２００が、製品Ａと製品Ｂにそれぞれ装着された場合に吐出するインクの種類を示している。製品Ａでは、全１２列のノズル部列が互いに異なる１２色のインクをそれぞれ吐出する構成になっている。一方製品Ｂでは、液体吐出ヘッド１が＋Ｘ方向に移動しながらインクを吐出しても−Ｘ方向に移動しながらインクを吐出しても、記録媒体には同じ順番でインクが付与されるように、各ノズル部列２００が吐出するインクが定められている。製品Ａにおいても製品Ｂにおいても、１２列のノズル部列２００は異なる種類のインクを吐出しているので、吐出するインクの物性によってリフィル速度も異なっている。また、１２列のうちの１つのノズル部列に着眼した場合も、製品Ａと製品Ｂでは吐出するインクの種類が異なり、製品ごとにリフィル速度が異なっている。
【００１６】
図３（ａ）〜（ｇ）は、１つのノズル部３１２における１回の吐出動作の一般的な様子を説明するための断面図である。初期状態において、発泡室３１１に導かれたインクは、図３（ａ）のように吐出口３０９の近傍で凹型のメニスカス３０３を形成している。ヒータ３００に電圧パルスが印加されると、ヒータ３００に接するインク中に膜沸騰が生じ、図３（ｂ）に示すように、泡３０１が生成され、その成長に伴って吐出口３０９からインクが吐出液滴３０２となって押し出される。その後、図３（ｃ）のように液滴３０２がＺ方向に飛び出すと、吐出口３０９から−Ｚ方向に後退するメニスカス３０３と泡３０１が合体し、泡３０１は大気に連通する。
【００１７】
液滴３０２の吐出によって発泡室３１１には負圧が発生し、泡３０１が消泡するに連れて流路３１０から新たなインクが供給される。そしてメニスカス３０３は図３（ｄ）のように吐出口３０９に向かう。図ではこの際メニスカス速度の大きさを矢印で示している。その後、メニスカス３０３は図３（ｅ）のように吐出口３０９より多少オーバーシュートして、図３（ｆ）のように吐出口面に広がるが、流路３１０の負圧力によって再び吐出口３０９内に戻る。この際、メニスカス３０３は数回の減衰振動を繰り返す場合もある。そして、図３（ｇ）に示すようなほぼ正常な位置に戻ると、次の吐出動作の準備が整ったことになる。
【００１８】
図４（ａ）〜（ｇ）は、図３（ａ）〜（ｇ）で示した場合よりも、例えばインクの粘度が小さかったり表面張力が大きかったりして、リフィル速度が速い場合を示している。この場合、上記と同等の駆動を行っても、図４（ｄ）に示すように図３（ｄ）の矢印に比べて液室からの液体供給速度は大きくなる。このため、メニスカス３０３は、図４（ｅ）に示すように、吐出口３０９より大きくオーバーシュートし、図４（ｆ）に示すように吐出口近傍に大きく広がり、吐出口面を広く濡らすことになる。この場合、メニスカス３０３が正常な位置に戻っても吐出口面は図４（ｇ）のように濡れたままになってしまう。そして、この状態で次の吐出動作を行うと、吐出すべき液滴が吐出口面に付着しているインクに引き寄せられ、吐出方向が曲げられてしまったり不吐出が招致されたりするおそれがある。
【００１９】
ところで、吐出直後において、後にメニスカス３０３となるインク先端部分は、生成された泡３０１が消泡して行く過程において、その負圧によって発泡室３１１に引き寄せられ、吐出口方向へと進行する。そして、その速度は、上記引き寄せる力が作用する間、すなわち大気連通の時点から泡３０１が消えるまでの間、加速される。すなわち、大気連通から消泡までの時間が長いほどメニスカス速度は大きくなり、その時間が短い程ほどメニスカス速度は小さくなる。一方、大気連通時から消泡までの時間は、ヒータ駆動により発泡を開始してから大気連通までの時間に依存する。具体的には、発泡を開始してから大気連通までの時間が長いほど大気連通から消泡までの時間も長くなる。
【００２０】
本発明者らは、上記状況を鑑み、メニスカス３０３のオーバーシュートが大きく、画像品位に影響を及ぼすような場合には、ヒータ駆動時に発泡パワーを大きくして、発泡開始から大気連通までの時間を短くすることが有効であると判断した。このようにすれば、大気連通から消泡までの時間を短くし、メニスカス３０３を引き寄せる力の作用時間を短縮し、リフィル速度を遅くして、オーバーシュート量を小さく抑えることが出来る。
【００２１】
図５（ａ）〜（ｇ）は、図４（ａ）〜（ｇ）と同じインクを用いながら、オーバーシュート量を制御した場合を示している。図５（ｂ）においてヒータ３００に印加する電圧パルスは、図４（ｂ）の場合よりもエネルギが大きく、短時間で大きな泡が生成され、大気に連通する。結果、消泡も短時間となり、流路３１０からのリフィル速度は然程大きくならない。そのため、図５（ｅ）に見るように、図４（ｅ）の場合よりもオーバーシュート量を小さく抑えて吐出口面の濡れを防ぐことができる。
【００２２】
なお、発泡体積を大きくする方法は特に限定されるものではないが、ヒータ３００に印加する駆動パルスの電圧を大きくしてパルス時間を短くする方法、印加するパルスの数で調整する方法などが挙げられる。
【００２３】
本実施形態において、例えば、プリントヘッド１が図２（ａ）に示す製品Ａに搭載される場合には、１２色のインクのうち、特にリフィル速度が大きいインクを吐出するノズル部列に対して、他に比べて発泡パワーが大きくなるような電圧パルスを印加すれば良い。また、プリントヘッド１を搭載する製品を製品Ａから製品Ｂに変えることによって、所定のノズル部列のリフィル速度が大きくなってしまう場合は、当該ノズル部列に対する駆動パルスを発泡パワーが大きくなるように調整すれば良い。
【００２４】
いずれにしても、予め定められた材質や構造と吐出すべき液体の物性の組み合わせに応じてオーバーシュート量やリフィル速度は変化するが、これらが所定の範囲に収まるように、ノズル部列ごとに駆動パルスを制御することが出来れば、本発明は有効である。
【００２５】
但し、図５（ｂ）のように発泡体積を大きくすると、吐出される液滴の量すなわち吐出量も大きくなる傾向がある。そして、記録媒体におけるドットの大きさは吐出量に依存するので、吐出量が大きくなることによって画像内の粒状感が目立ってしまう場合もある。このような場合には、吐出量が大きくなることによる粒状感とリフィル速度が大きいことによる吐出特性への影響を比較し、より弊害が少ないほうを選択することが好ましい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、イエロー、画質向上のために付与するクリアインクのように、相対的に明度が高く粒状感が目立ち難いインクの場合は、粒状感低減よりもリフィル速度の低減を優先して、発泡パワーの大きい駆動パルスを用いれば良い。一方、ブラック、シアン、マゼンタのように、相対的に明度が低く粒状感が目立ち易いインクの場合は、リフィル速度の低減よりも粒状感低減を優先して、発泡パワーの小さい駆動パルスを用いれば良い。さらに、発泡パワーを大きくすることにより吐出量が増え、単位面積当たりのインク付与量および画像濃度が増加してしまう場合には、そのインクの吐出回数（吐出データ）を間引くようにしても良い。
【００２６】
この際、上記粒状感は、インクの種類だけでなく使用する記録媒体の種類によっても異なることが知られている。具体的には普通紙やマット紙では比較的目立ち難いが、コート紙やフォト専用の光沢紙では目立ち易い傾向がある。よって、同じノズル部列であっても使用する記録媒体の種類によって、駆動パルスを異ならせることも有効である。
【００２７】
更に、リフィル速度は、流路構造やインクの物性のみならず、ノズル部列の吐出デューティ（吐出頻度）にも影響を受ける。吐出デューティが高い場合、ヒータ３００の発熱が繰り返されるので液室内のインクの粘度が下がり、インクは流動しやすくなる。その結果、リフィル速度は上がり、オーバーシュートが起きやすくなる。また、この場合、近傍のノズル部のクロストークも受けやすいので、メニスカス振動はさらに増幅する。よって、このような場合には、吐出デューティに応じて駆動パルスを異ならせるようにしても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１    液体吐出ヘッド
２００    ノズル部列
３００    ヒータ
３０１    泡
３０２    吐出液滴
３０９    吐出口
３１０    流路
３１１    発泡室
３１２    ノズル部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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