(57)【要約】【課題】長時間噴射しなかったノズルにおける液体乾燥による異常噴射や詰まりの解決を、噴射動作中においても、必要最小限の液滴噴射で行うことが可能な、液体噴射装置、及び、液体噴射方法を提供する。【解決手段】画像イメージを記録媒体１３へ描画する際、液体噴射ヘッド１０に設けられた、描画に必要な任意の第１のノズルとしてのノズル１１ａからインク液滴１４ａが噴射される。この時、インクを噴射しない第２のノズルとしてのノズル１１ｂにおいても、描画に必要なインク重量よりも少ないインク量を有するインク液滴１４ｂを噴射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に向けてノズル開口から液滴を噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を着弾するように構成された第１のノズルと、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記記録媒体に噴射するように構成された第２のノズルと、を備え、
前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記第２のノズルから噴射することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記第２のノズルから噴射される液滴は前記記録媒体に着弾しない程度の液滴量、若しくは、着弾しても着弾品質に影響を与えない程度の液滴量である液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射装置において、
前記駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を噴射しないノズルが複数設定された場合であって、前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を噴射する前記第２のノズルが、前記第１のノズルの隣に配置されたノズルである液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
前記駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を噴射しないノズルが、当該ノズルの前回の噴射終了時間から所定の時間が経過したかどうかを、測定する経過時間計測手段と、前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記所定の液滴量を噴射しないノズルを、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を噴射する前記第２のノズルとして使用するかどうかを、前記経過時間計測手段からの信号に基づいて判断する噴射判定手段とを備えた、液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記噴射判定手段は、前記駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記第２のノズルとして使用するノズルにおいて、液滴の噴射開始時間及び噴射終了時間を、使用温度環境によって判断する液体噴射装置。
【請求項６】
記録媒体に向けてノズル開口から液滴を噴射する液体噴射方法であって、
駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を着弾するように構成された第１のノズルと、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記記録媒体に噴射するように構成された第２のノズルと、を備え、
前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記第２のノズルから噴射することを特徴とする液体噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンターなどの液体噴射装置、及び、当該液体噴射装置における液体噴射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録用紙等の記録媒体（着弾対象物）に対して噴射・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという）等の画像記録装置を挙げることができる。
【０００３】
上記のプリンターにおいて、長時間インクが噴射されないノズルでは、インクの粘度が高くなったり、ノズル内のインクが固まったりして当該ノズルが詰まる場合がある。その結果、正常なインク液滴が噴射できなくなったり、噴射できたとしても噴射方向が安定せずに、記録媒体への着弾位置にズレを生じたりする。このような課題を解決する為に、従来、例えば、特許文献１に記載されているように、印字動作以外の期間に、記録ヘッドを印字領域から非印字領域に移動させ、記録ヘッドに対してキャップを当接させて、ノズル面に当接した状態でノズルとキャップとで形成される閉空間に、記録ヘッドやキャップとは独立に形成されたミスト発生手段からミストを供給することにより、ノズルの乾燥を防止したインクジェット記録装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０７５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液体噴射装置では、ノズルの乾燥防止を行う為に、キャップとミスト発生装置とを備える必要がある。また、ノズル面にキャップを当接してから閉空間にミストを供給することによって乾燥防止を行う為、当該動作は記録媒体への液滴噴射（例えば、印字）動作以外の期間に限定される。従って、少なくともその動作を実行する時間だけ次回の記録媒体への液滴噴射の開始が遅くなってしまう。さらに、キャップとノズルとで構成された閉空間全領域にミストを供給することから、正常なインク液滴を噴射できるノズルに対してもミストを供給する為、必要以上のミストが消費される、という課題があった。
【０００６】
本発明は、噴射しなかったノズルが液体の乾燥によって異常噴射又は詰まりを生ずるという課題を、乾燥防止専用装置を付帯すること無く、また、必要最小限の液滴噴射で解決することが可能な、液体噴射装置、及び当該液体噴射装置における液体噴射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る液体噴射装置は、記録媒体に向けてノズル開口から液滴を噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を着弾するように構成された第１のノズルと、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記記録媒体に噴射するように構成された第２のノズルと、を備え、前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記第２のノズルから噴射することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、第２のノズルから噴射される液滴の量は、第１のノズルから噴射される液滴の量よりも少ないため、第２のノズルの乾燥による液体の粘度上昇が抑制され、これによって、第２のノズルからも常に正常な液滴を噴射することができる。
従って、液体の乾燥による異常吐出、又は詰まりの生じないノズルを有する液体噴射装置を提供することができる。
また、第２のノズルの液滴噴射動作は第１のノズルから液滴を噴射する際に行われる為、次回の噴射開始までの時間を過度に要することが無い。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の液体噴射装置においては、前記第２のノズルから噴射される液滴は前記記録媒体に着弾しない程度の液滴量、若しくは、着弾しても着弾品質に影響を与えない程度の液滴量であることが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、第２のノズルから噴射される液滴が記録媒体に着弾しないように設定されているため、第２のノズルから噴射される液滴に起因する記録媒体のコンタミネーションを抑制することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を噴射しないノズルが複数設定された場合であって、前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を噴射する前記第２のノズルが、前記第１のノズルの隣に配置されたノズルであることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、第１のノズルの隣接ノズルが非噴射の場合と比較して、第１のノズル上流部の圧力室と第２のノズルの上流部の圧力室との間の隔壁に対し、各圧力室に設けられた圧電振動子から入力される力は、圧電振動子が同位相で変形する場合、隔壁を中心として対向方向に作用するので、隔壁の変形が少なくなり、圧電振動子の変形エネルギーが効率良く圧力室内の液体に伝達されるため、第１のノズルの液滴重量及び飛翔速度の低下を抑制することが出来る。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を噴射しないノズルが、当該ノズルの前回の噴射終了時間から所定の時間が経過したかどうかを、測定する経過時間計測手段と、前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記所定の液滴量を噴射しないノズルを、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも液滴量の少ない液滴を噴射する前記第２のノズルとして使用するかどうかを、前記経過時間計測手段からの信号に基づいて判断する噴射判定手段とを備えていてもよい。
【００１４】
上記適用例に記載の液体噴射装置において、第２のノズルにおいて当該ノズルの前回の噴射終了時間から予め決められた時間が経過した場合、駆動信号生手段から、第１のノズルから噴射される液滴よりも液滴量の少ない液滴を噴射する駆動信号が第２のノズルに供給されることにより、必要最小限の液量を用いて、第２のノズルの増粘による噴射不良や詰まりを防止することが出来る。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の液体噴射装置において、前記噴射判定手段は、前記駆動信号生成手段から供給される駆動信号に基づいて、前記第２のノズルとして使用するノズルにおいて、液滴の噴射開始時間及び噴射終了時間を、使用温度環境によって判断してもよい。
【００１６】
上記適用例に記載の液体噴射装置において、液滴の噴射開始時間及び噴射終了時間を、使用温度環境によって判断することにより、温度環境に応じて、より正確に判断することができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る液体噴射方法は、記録媒体に向けてノズル開口から液滴を噴射する液体噴射方法であって、駆動信号に基づいて、前記記録媒体に所定の液滴量を着弾するように構成された第１のノズルと、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記記録媒体に噴射するように構成された第２のノズルと、を備え、前記第１のノズルから液滴を噴射する際に、前記第１のノズルから噴射される液滴よりも少ない量の液滴を前記第２のノズルから噴射することを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、第２のノズルから噴射される液滴の量は、第１のノズルから噴射される液滴の量よりも少ないため、第２のノズルの乾燥による液体の粘度上昇が抑制され、これによって、第２のノズルからも常に正常な液滴を噴射することができる。
従って、液体の乾燥による異常吐出、又は詰まりの生じないノズルを有する液体噴射装置を提供することができる。
また、第２のノズルの液滴噴射動作は第１のノズルから液滴を噴射する際に行われる為、次回の噴射開始までの時間を過度に要することが無い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】液体噴射装置における印字部の構成を示す斜視図。
【図２】液体噴射ヘッドの構成を示す要部断面斜視図。
【図３】液体噴射装置を駆動する制御系の構成を示すブロック図。
【図４】非噴射時間の経過とインク粘度の関係を示す図。
【図５】インクジェット記録装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにする為、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置を例に挙げて説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る液体噴射装置における印字部の構成を示す斜視図である。図２は、図１における液体噴射ヘッドの構成を示す要部断面斜視図である。図３は、液体噴射装置を駆動する制御系の構成を示すブロック図である。
【００２２】
液体噴射装置は、液体噴射ヘッド１０に設けられたノズル１１からインク液滴を噴射し、記録媒体１３の任意の位置に着弾させることによって、記録媒体１３に任意の画像を描画する。インクの噴射タイミングや噴射量は液体噴射装置内部に設置された制御部３０によって決定され、駆動信号生成手段としての駆動信号発生回路３１に電気信号が供給される。駆動信号発生回路３１ではインクの噴射量に応じた駆動信号を生成し、当該駆動信号を圧電振動子２０に印加することにより、圧電振動子２０が変形する。そして、圧電振動子２０が変形することにより、図２に点線で示す様に、圧力室上部壁２４に撓みが発生し、ノズル１１よりインクが外部へ押し出されて、インク液滴が噴射される。インク液滴が噴射された後には、圧力室上部壁２４が元の形状に復帰すると、外部へ押し出されたインクに相当する量のインクが、供給口２３から圧力室２１内に供給され、ノズル１１にインクが満たされて、次のインク滴の噴射に備えることができる。
【００２３】
画像を記録媒体１３へ描画する際、液体噴射ヘッド１０に設けられたノズル１１の内、描画に必要な任意の第１のノズルとしてのノズル１１ａからインク液滴１４ａが噴射される。ノズル１１ａからインク液滴１４ａを噴射している間、インクを噴射しない第２のノズルとしてのノズル１１ｂは、キャップ１２などの乾燥防止部材によるインクの乾燥防止が施されていない。その為、ノズル１１ｂは外気にさらされる。従って、ノズル１１ｂはインクの乾燥が進行する。そこで、ノズル１１ａからインク液滴１４ａが噴射されている間、描画に必要なインク重量のインクを噴射しないノズル１１ｂに対して、描画に必要なインク重量よりも少ないインク量を噴射させることによって、ノズル１１ｂのインクが乾燥することで発生する吐出不良を防止することができる。従って、ノズル１１ｂが、描画に必要な第１のノズルとして機能する際に、つまり、駆動信号が供給された際に、正常なインク液滴を噴射することができる。
【００２４】
しかしながら、ノズル１１ｂの乾燥防止の為に、ノズル１１ｂから描画に必要な液滴重量、必要な飛翔速度のインク液滴を噴射すると、記録媒体に着弾してしまう可能性がある。その結果、ノズル１１ａから吐出されたインク液滴１４ａによって形成された印字画像に大きな影響を与えてしまう。
本実施形態では、この問題に対して、例えば、ノズル１１ｂから噴射されるインク液滴１４ｂが３．６ｎｇ以下、且つインク液滴の速度が４．０ｍ／ｓ以下である場合、ノズル１１ｂから噴射されたインク液滴１４ｂは記録媒体１３に着弾する前に、インク成分の蒸発や空気抵抗によって直進方向の運動量を損失する為、記録媒体１３に着弾することが無く、着弾品質、つまり、印字品質に影響を与えることが無い。もちろん、この数値は、上述した数値に限定されない。つまり、当該液滴重量や飛翔速度は、液体噴射ヘッド１０の噴射面から着弾対象までの距離に応じて変化されるものである。
【００２５】
ところで、図２に示す様に、描画用のインクを噴射するノズル１１ａの隣接ノズルとしてのノズル１１ｂが非噴射の場合、ノズル１１ａに対応する圧電振動子２０ａの変形によって圧力室上部壁２４ａは変形する。一方、圧力室上部壁２４ａに隣接し、圧電振動子２０ｂに対応する圧力室上部壁２４ｂは変形しない。従って、圧力室間にある隔壁２２は圧力室２１ａ側に変形する外力を受ける。その結果、圧電振動子２０ａの変形エネルギーの一部が隔壁２２の変形に費やされる為、ノズル１１ａから噴射されるインク液滴重量、及び、飛翔速度が低下する。この結果、所望の着弾位置にインク滴が着弾しない可能性が生じる。
【００２６】
本実施形態では、この問題に対して、ノズル１１ａの隣接ノズルとしてのノズル１１ｂが描画に必要なインク重量よりも少ないインク量をノズル１１ａと略同じタイミングで噴射する場合、圧力室上部壁２４ａ及び２４ｂから隔壁２２に入力される外力は隔壁２２を中心に対向方向に作用する。このため、隔壁の変形量が少なくなり、圧電振動子２０ａの変形エネルギーが効率良く圧力室２１ａ内のインクに伝達される為、ノズル１１ａから噴射されるインク液滴重量、及び、速度の低下を抑制することが出来る。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態に係る液体噴射装置は、上記の実施形態１に係る液体噴射装置と同様の構成を有するが、図３の制御部３０における機能内容が異なる。
【００２８】
図４に示すように、第２のノズルにおいて、乾燥によるノズル内のインク粘度は非噴射時間の経過に対して、指数関数的に増加する。すなわち、非噴射時間が図４の噴射開始時間Ｔｓ以上になると、当該第２のノズルのインク粘度が正常噴射可能な上限粘度を超える為、Ｔｓ時間経過後に描画に必要なインク液滴を正常に噴射する事が出来なくなる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、図３の制御部３０において、経過時間計測手段と噴射判定手段との機能内容を有している。経過時間計測手段は、駆動信号発生回路３１から供給される駆動信号に基づいて、記録媒体１３に所定の液滴量を噴射しないノズルが、当該ノズルの前回の噴射時間から所定の時間が経過したかどうかを測定する。また、噴射判定手段は、経過時間計測手段からの信号に基づいて、前記所定の液滴量を噴射しないノズルを、第１のノズルから液滴を噴射する際に、第１のノズルから噴射される液滴よりも液滴量の少ない液滴を噴射する第２のノズルとして使用するかどうかを判断する。
【００３０】
経過時間計測手段及び噴射判定手段により、制御部３０にてノズル１１ｂの非噴射時間をカウントし、噴射開始時間Ｔｓになった際、制御部３０から駆動信号発生回路３１を通じて、ノズル１１ｂに対して駆動信号が噴射終了時間Ｔｅまで供給される。従って、ノズル１１ｂの粘度上昇による噴射不良や詰まりを、必要最小限のインク噴射量にて防止することが出来る。
【００３１】
（実施形態３）
本実施形態では、上記の実施形態２に加えて、図３の温度センサー３２によって液体噴射ヘッド１０の使用環境温度をモニタリングすることで、温度環境に応じたインク粘度上昇に最適な噴射開始時間Ｔｓ、及び噴射終了時間Ｔｅが制御部３０によって制御決定される。
【００３２】
上記の各実施形態のインクジェット式液体噴射ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図５は、そのインクジェット記録装置の一例を示す概略図である。
【００３３】
図５に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット４１ａ，４１ｂは、それぞれインク供給手段を構成するカートリッジ４２ａ，４２ｂが着脱可能に設けられている。そして、この記録ヘッドユニット４１ａ，４１ｂを搭載したキャリッジ４３は、装置本体４４に取り付けられたキャリッジ軸４５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット４１a，４１ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００３４】
そして、駆動モーター４６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト４７を介してキャリッジ４３に伝達されることで、記録ヘッドユニット４１ａ，４１ｂを搭載したキャリッジ４３はキャリッジ軸４５に沿って移動される。一方、装置本体４４にはキャリッジ軸４５に沿ってプラテン４８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録媒体１３がプラテン４８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００３５】
なお、上述した実施形態１，２及び３では、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…液体噴射ヘッド、１１ａ，１１ｂ…ノズル、１２…キャップ、１３…記録媒体、１４…インク液滴、２０，２０ａ，２０ｂ…圧電振動子、２１ａ，２１ｂ…圧力室、２２…隔壁、２３…供給口、２４ａ，２４ｂ…圧力室上部壁、３０…制御部、３１…駆動信号発生回路、３２…温度センサー、４１ａ,４１ｂ…記録ヘッドユニット、４２ａ，４２ｂ…カートリッジ、４３…キャリッジ、４４…装置本体、４５…キャリッジ軸、４６…駆動モーター、４７…タイミングベルト、４８…プラテン。
【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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