(57)【要約】【課題】インクを硬化する紫外線照射の消費電力を抑制する。【解決手段】紫外線の照射によって硬化するインクを吐出する吐出ヘッドと、前記インクに前記紫外線を照射する紫外線照射ユニットと、吐出タイミングに基づいて紫外線を選択照射する制御部と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線の照射によって硬化するインクをノズルから吐出する吐出ヘッドと、
前記インクに前記紫外線を照射する複数の光源を有する紫外線照射ユニットと、
前記インクが吐出される吐出タイミングに基づいて、前記紫外線を照射させる制御部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出装置において、
前記制御部では、
前記吐出タイミングに基づいて、前記インクが吐出される前記ノズルの位置と対応する前記光源から前記紫外線を照射させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
前記制御部では、
前記吐出タイミングに基づいて、前記光源を照射するタイミングを調整することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録方式の一種であるＵＶインクジェット方式の液滴吐出装置では、ＵＶインクを吐出する記録ヘッドと、ＵＶインクに紫外線を照射する紫外線照射ユニットを備え、吐出されたＵＶインクに対して紫外線を照射して、ＵＶインクを硬化させる装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５４５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の液滴吐出装置では、液滴を吐出させている間、常時ＵＶ照射を行っているため、インクの硬化に寄与しない場合にまで紫外線照射ユニットを駆動させることになるので、余分な電力を消費してしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる液滴吐出装置は、紫外線の照射によって硬化するインクをノズルから吐出する吐出ヘッドと、前記インクに前記紫外線を照射する複数の光源を有する紫外線照射ユニットと、前記インクが吐出される吐出タイミングに基づいて、前記紫外線を照射させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、常時紫外線が照射されるのではなく、インクが吐出する吐出タイミングに合わせて紫外線が照射されるため、紫外線照射ユニットの余分な消費電力を抑えることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる液滴吐出装置の前記制御部では、前記吐出タイミングに基づいて、前記インクが吐出される前記ノズルの位置と対応する前記光源から前記紫外線を照射させることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、吐出（使用）されるノズルの位置に対応した光源のみが駆動されるので、さらに消費電力を低減させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出装置の前記制御部では、前記吐出タイミングに基づいて、前記光源を照射するタイミングを調整することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、吐出タイミングに基づいて紫外線の照射タイミングが調整されるため、例えば、ノズルから吐出されたインクが記録媒体等に着弾してから紫外線を照射するように硬化開始時期を調整することで、記録媒体に対するインクの密着性等の品質を向上させることができる。これに伴い、画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図２】ヘッドユニットの構成を示す側面図。
【図３】ヘッドユニットの構成を示す一部拡大した平面図。
【図４】液滴吐出装置の制御部の構成を示すブロック図。
【図５】ヘッド制御部の構成を示すブロック図。
【図６】液滴吐出装置の制御方法を示す模式図    。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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ため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせて示している。
【００１４】
（液滴吐出装置の構成）
まず、液滴吐出装置の構成について説明する。図１は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。液滴吐出装置は、紫外線の照射によって硬化するインクをノズルから吐出する吐出ヘッドと、吐出されたインクに紫外線を照射する複数の光源を有する紫外線照射ユニットと、インクが吐出される吐出タイミングに基づいて、紫外線を照射させる制御部を備えたものである。以下、具体的に説明する。
【００１５】
図１に示すように、液滴吐出装置１には、直方体形状の基台２が備えられている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ軸方向とし、同Ｙ軸方向と直交する方向をＸ軸方向とする。
【００１６】
基台２の上面２ａには、Ｙ軸方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ軸方向の全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する図示しない走査手段を備えたステージ４が取り付けられている。走査手段は、例えば、直動機構である。当該直動機構は、例えば、案内レール３ａ，３ｂに沿ってＹ軸方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＹ軸モーター（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モーターに入力されると、Ｙ軸モーターが正転又は逆転して、ステージ４が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動する（Ｙ軸方向に走査する）ようになっている。
【００１７】
さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行に主走査位置検出装置５が配置され、ステージ４の位置が計測できるようになっている。
【００１８】
そのステージ４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式のチャック機構が設けられている。そして、載置面６に記録媒体７を載置すると、チャック機構によって、その記録媒体７が載置面６の所定位置に位置決め固定されるようになっている。
【００１９】
基台２のＸ軸方向両側には、一対の支持台８ａ，８ｂが立設され、その一対の支持台８ａ，８ｂには、Ｘ軸方向に延びる案内部材９が架設されている。案内部材９は、ステージ４のＸ軸方向における幅よりも長く形成され、その一端が支持台８ａ側に張り出すように配置されている。案内部材９の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク１０が配設されている。一方、その案内部材９の下側には、Ｘ軸方向に延びる案内レール１１がＸ軸方向の全幅にわたり凸設されている。
【００２０】
案内レール１１には、ヘッドユニット４０がＸ軸方向に移動可能に配置されている。そのヘッドユニット４０の直動機構は、例えば、案内レール１１に沿ってＸ軸方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＸ軸モーター（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号をＸ軸モーターに入力すると、Ｘ軸モーターが正転又は逆転して、キャリッジ１２が同ステップ数に相当する分だけＸ軸方向に沿って往動又は復動する（Ｘ軸方向に走査する）。また、案内部材９とヘッドユニット４０との間には、副走査位置検出装置１３が配置され、ヘッドユニット４０の位置が計測できるようになっている。そして、ヘッドユニット４０には、インクを液滴として吐出する吐出ヘッド１４が備えられている。
【００２１】
基台２の片側の一方（図中Ｘ軸方向の逆方向）には、保守用基台１５が配置されている。保守用基台１５の上面１５ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール１６ａ，１６ｂが同Ｙ軸方向の全幅にわたり凸設されている。その保守用基台１５の上側には、一対の案内レール１６ａ，１６ｂに対応する図示しない直動機構を備えた移動手段を構成する保守ステージ１７が取り付けられている。その保守ステージ１７の直動機構は、例えば、ステージ４と同様の直動機構であり、Ｙ軸方向に沿って往動又は、復動するようになっている。
【００２２】
保守ステージ１７の上には、吐出ヘッド１４の保守を行うメンテナンス部２１が設けられている。メンテナンス部２１は、フラッシングユニット１８やキャッピングユニット１９やワイピングユニット２０等を含む。
【００２３】
フラッシングユニット１８は、吐出ヘッド１４の吐出特性を回復させるため、吐出ヘッド１４から吐出された液滴を捕集する装置である。例えば、吐出ヘッド１４のインクの粘度が上昇した場合や吐出ヘッド１４内に固形物が混入した場合に、吐出ヘッド１４から液滴を吐出して粘度が高いインクや固形物を排除する。そして、吐出されたインクがフラッシングユニット１８によって捕集される。
【００２４】
キャッピングユニット１９は、吐出ヘッド１４に蓋をする装置である。使用されるインクによっては、吐出ヘッド１４の周囲の環境により、インクの特性が変化し、例えば、インクの粘度が変わり、吐出ヘッド１４のノズルが目詰まりすることがある。そこで、キャッピングユニット１９は、吐出ヘッド１４に蓋をすることで、吐出ヘッド１４の外気と接触を避け、ノズルの目詰まりを防止することができる。さらに、キャッピングユニット１９は、吐出ヘッド１４に蓋をするとともに吐出ヘッド１４内のインクを吸引する機能を有する。この場合、吐出ヘッド１４に蓋をした状態で、当該蓋内に負圧をかけ、吐出ヘッド１４内のインクを吸引する。これにより、吐出ヘッド１４内のインクや気泡や異物等を取り除くことができる。
【００２５】
ワイピングユニット２０は、吐出ヘッド１４のノズル孔が形成されているノズルプレートの表面を拭く装置である。ノズルプレートに液滴が付着していると、ノズルプレートに付着した液滴と記録媒体７とが接触して、記録媒体７の予定外の場所に液滴が付着してしまうことがある。そこで、ワイピングユニット２０は、ノズルプレートを拭くことにより、ノズルプレートに付着した液滴を除去して、記録媒体７の予定外の場所への液滴の付着を防止することができる。
【００２６】
保守用基台１５と基台２との間には、重量測定装置２２が配置されている。重量測定装置２２は、吐出ヘッド１４から吐出される液滴の重量を測定する吐出検査に用いられる。重量測定装置２２には、電子天秤が２台設置され、各電子天秤には、受け皿が配置されている。液滴が、吐出ヘッド１４から受け皿に吐出され、電子天秤が液滴の重量を測定するようになっている。受け皿は、スポンジ状の吸収体を備え、吐出される液滴が、跳ねて、受け皿の外に出ないようになっている。電子天秤は、吐出ヘッド１４が液滴を吐出する前後で、受け皿の重量を測定し、吐出前後の受け皿の重量の差分を測定している。
【００２７】
ヘッドユニット４０が、案内レール１１に沿って、Ｘ軸方向に移動することにより、吐出ヘッド１４をメンテナンス部２１や重量測定装置２２や記録媒体７と対向する場所に移動させることができる。
【００２８】
（ヘッドユニットの構成）
次に、ヘッドユニットの構成について説明する。図２は、ヘッドユニットの構成を示す側面図である。図２に示すように、本実施形態のヘッドユニット４０は、記録媒体７に対して紫外線の照射によって硬化するインクを吐出する吐出ヘッド１４と、記録媒体７に着弾されたインクに紫外線を照射する第１及び第２紫外線照射ユニット５０ａ，５０ｂと、Ｘ軸方向に設置されたエンコーダースケール７０を検出するエンコーダー検出器６８を有する。
【００２９】
本実施形態では、キャリッジ１２を備え、キャリッジ１２に吐出ヘッド１４が搭載されている。そして、キャリッジ１２が案内レール１１に沿ってＸ軸方向に移動可能に配置されている。また、本実施形態では、キャリッジ１２のＸ軸方向における両端部のそれぞれに、第１紫外線照射ユニット５０ａと第２紫外線照射ユニット５０ｂが配置されている。
【００３０】
ここで、案内レール１１にはキャリッジ１２の走査方向と同軸上に、エンコーダースケール７０が設けられている。エンコーダースケール７０には等ピッチにスリットが刻まれている。このスリットはキャリッジ１２の移動量の指標となる。エンコーダースケール７０に刻まれているスリットを、光学式センサー等を有するエンコーダー検出器６８で検出することによって、キャリッジ１２の移動量を検出することができる。エンコーダー検出器６８はエンコーダースケール７０に刻まれているスリットを検出するたびに、パルス状の信号である検出パルスを出力する。
【００３１】
次に、吐出ヘッド１４と紫外線照射ユニット５０との配置について説明する。図３は、ヘッドユニットの構成を示す一部拡大した平面図である。図３に示すように、吐出ヘッド１４は、複数のノズル孔３１を備えている。本実施形態では、Ｙ軸方向にノズル孔３１が配列されている。そして、各ノズル孔３１に対応する駆動信号に基づいて各ノズル孔３１から液滴が吐出される。
【００３２】
紫外線照射ユニット５０は、複数の光源としてのＬＥＤ素子５２を備えている。本実施形態では、Ｙ軸方向にＬＥＤ素子５２が密に配列されている。そして、各ＬＥＤ素子５２に対応する駆動信号に基づいて各ＬＥＤ素子５２から紫外線が照射される。
【００３３】
ここで、ノズル孔３１とＬＥＤ素子５２との配置について説明する。各ＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄのＹ軸方向における幅寸法に対応するように、配列された複数のノズル孔３１から構成されるノズル孔群が構成される。本実施形態では、各ＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄに対応して各ノズル孔群３１ａ〜３１ｄが構成される。本実施形態では、図３に示すように、ノズル孔群３１ａとＬＥＤ素子５２ａとが対応し、ノズル孔群３１ｂとＬＥＤ素子５２ｂとが対応し、ノズル孔群３１ｃとＬＥＤ素子５２ｃとが対応し、ノズル孔群３１ｄとＬＥＤ素子５２ｄとが対応する。上記のノズル孔群３１ａ〜３１ｄとＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄとの対応の関係データが、メモリー部等に記憶される。
【００３４】
次に、液滴吐出装置の制御部の構成について説明する。図４は、液滴吐出装置の制御部の構成を示すブロック図である。図４に示すように、液滴吐出装置１は、上記の各構成部等の動作を制御する制御部１１１を有している。制御部１１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１３と、駆動制御部１１５と、メモリー部１１７と、を有している。駆動制御部１１５及びメモリー部１１７は、バス１１９を介してＣＰＵ１１３に接続されている。また、液滴吐出装置１は、キャリッジ駆動モーター１２１と、入力装置１２９と、表示装置１３１と、を有している。キャリッジ駆動モーター１２１は、入出力インターフェイス１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。また、入力装置１２９及び表示装置１３１も、それぞれ、入出力インターフェイス１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。
【００３５】
キャリッジ駆動モーター１２１は、キャリッジ１２をスキャン駆動するための動力を発生させる。入力装置１２９は、各種の設定条件を入力する装置である。表示装置１３１は、設定条件や、印刷状況等を表示する装置である。液滴吐出装置１を操作するオペレーターは、表示装置１３１に表示される情報を確認しながら、入力装置１２９を介して種々の情報を入力することができる。なお、吐出ヘッド１４、紫外線照射ユニット５０、エンコーダー検出器６８も、それぞれ、入出力インターフェイス１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。
【００３６】
ＣＰＵ１１３は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。駆動制御部１１５は、各構成の駆動を制御する。メモリー部１１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを含んでいる。メモリー部１１７には、液滴吐出装置１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト１３５を記憶する領域や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部１３７などが設定されている。データ展開部１３７に展開されるデータとしては、例えば、記録媒体７に対して描画すべきパターンが示される描画データや、描画処理等のプログラムデータなどが挙げられる。駆動制御部１１５は、モーター制御部１４１と、ヘッド制御部１４５と、照射制御部１４７と、表示制御部１５１と、を有している。
【００３７】
モーター制御部１４１は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、キャリッジ駆動モーター１２１の駆動を制御する。ヘッド制御部１４５は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、吐出ヘッド１４の駆動を制御する。照射制御部１４７は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、紫外線照射ユニット５０における光源の発光状態を制御する。表示制御部１５１は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、表示装置１３１の駆動を制御する。
【００３８】
次に、ヘッド制御部１４５の構成について詳細に説明する。図５は、ヘッド制御部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、吐出タイミング信号生成部１７１と、ヘッド駆動制御部１７３と、ヘッド駆動回路１７５と、遅延調整部１７７と、照射制御部１７９と、ＵＶ光源駆動回路１８１を有している。吐出タイミング信号生成部１７１は、吐出タイミング信号ＴＳを出力する。吐出タイミング信号ＴＳには、液滴の吐出を許可するタイミングで、パルス状の吐出タイミングパルスが出現する。液滴の吐出とＵＶの照射は、吐出タイミングパルスの立ち上がりに基づいて許可される。つまり、本実施形態では、ＣＰＵ１１３が吐出ヘッド１４に対して印刷の実行を指示している間において、吐出タイミングパルスの立ち上がりごとに、吐出ヘッド１４での液滴の吐出と紫外線の照射が許可される。
【００３９】
キャリッジ１２をＸ軸方向に駆動すると、エンコーダー信号ＥＰには、所定の移動量ごとに、エンコーダー検出器６８の検出に対応した検出パルスが出現する。吐出タイミング信号生成部１７１には、エンコーダー信号ＥＰが入力される。
【００４０】
吐出タイミング信号生成部１７１は、エンコーダー信号ＥＰにおけるパルス間隔を描画分解能に基づいて分割されたパルス間隔で、吐出タイミングパルスを出力する。吐出タイミング信号ＴＳは、ヘッド駆動制御部１７３と遅延調整部１７７に入力される。
【００４１】
ヘッド駆動制御部１７３には、吐出タイミング信号ＴＳと、印刷指令信号ＩＳと、が入力される。印刷指令信号ＩＳは、ＣＰＵ１１３から出力される信号であり、吐出ヘッド１４に対して印刷を実行させるか否かを指示する情報を示す。ヘッド駆動制御部１７３は、印刷指令信号ＩＳが吐出ヘッド１４に対して印刷の実行を指示するものである（以下、オン状態と呼ぶ）ときに、吐出タイミング信号ＴＳをヘッド駆動回路１７５に出力する。ヘッド駆動回路１７５は、入力された吐出タイミング信号ＴＳに基づいて、吐出ヘッド１４を駆動して、ノズル孔３１から液滴を吐出させる。このとき、吐出ヘッド１４は、ビットマップ状の印刷データに基づいて、複数のノズル孔３１から選択的に、吐出タイミングパルスの立ち上がり（又は、立ち下り）ごとに液滴を吐出させる。
【００４２】
遅延調整部１７７は、吐出タイミング信号ＴＳを遅延させ、照射タイミング信号ＬＳを出力する。照射制御部１７９には、照射タイミング信号ＬＳと、印刷指令信号ＩＳと、が入力される。印刷指令信号ＩＳは、ＣＰＵ１１３から出力される信号であり、紫外線照射ユニット５０に対して照射を実行させるか否かを指示する情報を示す。照射制御部１７９は、印刷指令信号ＩＳが紫外線照射ユニット５０に対してＵＶ照射の実行を支持するものである（以下、オン状態と呼ぶ）ときに、照射タイミング信号ＬＳをＵＶ光源駆動回路１８１に出力する。ＵＶ光源駆動回路１８１は、入力された照射タイミング信号ＬＳに基づいて、ＬＥＤ素子５２を駆動して、記録媒体７に対し紫外線を照射する。このとき、各ＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄはビットマップ状の印刷データに基づいて、液滴が吐出されるノズル孔３１が属するノズル孔群３１ａ〜３１ｄに対応するＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄが選択され、照射タイミングの立ち上がり（又は、立下り）ごとに紫外線を照射する。このようにして、記録媒体７上に描画（印刷）される。
【００４３】
次に、液滴吐出装置の動作方法について説明する。図６は、液滴吐出装置の制御方法を示す模式図である。
【００４４】
まず、図６（ａ）に示すように、キャリッジ１２をＸ軸方向へ移動させると、エンコーダー検出器６８により吐出タイミング信号ＴＳが生成される。そして、記録媒体７に向けて吐出ヘッド１４のノズル孔３１から液滴３６を吐出させる。なお、この時点では、紫外線照射ユニット５０は駆動させていない。
【００４５】
次いで、図６（ｂ）に示すように、吐出された液滴３６が記録媒体７の表面に着弾し、液滴ドット３６’を形成する。
【００４６】
次いで、図６（ｃ）に示すように、継続してキャリッジ１２がＸ軸方向へ移動し、液滴３６が吐出されてから所定時間が経過した後、吐出タイミング信号ＴＳより遅延された照射タイミング信号ＬＳに従い、紫外線照射ユニットから紫外線１００が照射される。そして、液滴ドット３６’は、紫外線１００の照射により硬化し、ドットＤが形成される。なお、ビットマップ状の印刷データに基づいて吐出されたノズル孔３１が属するノズル孔群３１ａ〜３１ｄの配置に対応するいずれかのＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄが選択され、紫外線が照射される。
【００４７】
以上、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４８】
（１）液滴３６が吐出されたノズル孔３１に対応するＬＥＤ素子５２ａ〜５２ｄを駆動させるので、電力消費量を抑制することができる。
【００４９】
（２）遅延調整部１７７により吐出タイミング信号ＴＳに対する照射タイミングＬＳを細かく調整できるため、液滴３６が記録媒体７に着弾された後に硬化を開始することができ、記録媒体７に対する液滴３６の密着性を向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態の種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００５１】
（変形例１）上記実施形態では、エンコーダー信号ＥＰを得るためにエンコーダースケール７０をエンコーダー検出器６８で検出したが、これに限定されない。キャリッジ１２のＸ軸方向の移動速度が描画範囲で一定の場合、ヘッド制御部１４５内部にタイマーカウンターを設けて、一定間隔ごとにパルス状信号を生成し、エンコーダー信号ＥＰとしてもよい。このようにしても、上記同様の効果を得る。
【００５２】
（変形例２）上記実施形態では、ヘッド制御部１４５に遅延調整部１７７を備えたが、これを省略してもよい。ビットマップ状の印刷データに基づいて、インクが吐出されるノズルの位置に対応する複数のＬＥＤ素子５２を駆動させればよい。このようしても、余分な電力の消費を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…液滴吐出装置、７…記録媒体、１２…キャリッジ、１４…吐出ヘッド、３１…ノズル孔、３１ａ〜３１ｄ…ノズル孔群、３６…液滴、４０…ヘッドユニット、５０…紫外線照射ユニット、５０ａ…第１紫外線照射ユニット、５０ｂ…第２紫外線照射ユニット、５２，５２ａ〜５２ｄ…ＬＥＤ素子、６８…エンコーダー検出器、７０…エンコーダースケール、１００…紫外線、１１１…制御部、１４５…ヘッド制御部、１７７…遅延調整部。
【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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【図６】
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