制御装置及び液体噴射装置
【課題】印刷開始までの待機時間を短縮すると共に印刷品質のばらつきを抑制することができる制御装置及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１の流路内に充填された加熱された液体をノズル開口から吐出することで被噴射媒体に印刷を行う印刷開始前に、前記液体噴射ヘッド１の前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させて、加熱された液体によって前記液体噴射ヘッド１が印刷温度に達するまで加熱し、当該液体噴射ヘッド１が印刷温度に達した後に前記ノズル開口からの液体の排出を停止するように制御する排出制御手段５５を有する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１の流路内に充填された加熱された液体をノズル開口から吐出することで被噴射媒体に印刷を行う印刷開始前に、前記液体噴射ヘッド１の前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させて、加熱された液体によって前記液体噴射ヘッド１が印刷温度に達するまで加熱し、当該液体噴射ヘッド１が印刷温度に達した後に前記ノズル開口からの液体の排出を停止するように制御する排出制御手段５５を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドを制御する制御装置及び制御装置を具備する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズルが穿設されたノズルプレートと、ノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧力発生手段とを具備するものがある。
【０００３】
最近では、紙だけでなく、プラスチックやガラス等の印刷対象に印刷する需要も増加している。このような印刷対象はインクの吸収性が低いため、印刷対象にインクを確実に定着させるべく高粘度のインクが用いられている。高粘度のインクは、常温においては粘度が高すぎるため、インクジェット式記録ヘッドでは、液体流路内のインクを加熱してインクの粘度を低下させている。インクの粘度を低下させることにより、インクは液体流路を安定して流通するため、良好なインクの吐出特性が得られるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９７９０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、記録ヘッドの内部の全ての流路を温めるヒーター等の加熱手段を設けることはできず、加熱手段が記録ヘッドを加熱したとしても、記録ヘッド全体の温度に偏りが生じ、記録ヘッド全体を所望の温度に偏りなく加熱するためには、長時間の加熱時間が必要になり、印刷開始までの待機時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、記録ヘッド全体の温度に偏りがあると、十分に温められていないインクが吐出されるため、高粘度なインクを所望の吐出特性で吐出させることができず、印刷品質にばらつきが生じ、印刷品質が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドを制御する制御装置だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの制御装置においても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、印刷開始までの待機時間を短縮すると共に印刷品質のばらつきを抑制することができる制御装置及び液体噴射装置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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体噴射ヘッドの流路内に充填された加熱された液体をノズル開口から吐出することで被噴射媒体に印刷を行う印刷開始前に、前記液体噴射ヘッドの前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させて、加熱された液体によって前記液体噴射ヘッドが印刷温度に達するまで加熱し、当該液体噴射ヘッドが印刷温度に達した後に前記ノズル開口からの液体の排出を停止するように制御する排出制御手段を有することを特徴とする制御装置にある。
【００１０】
かかる態様では、排出制御手段によって液体噴射ヘッド内の液体をノズル開口から排出することで、ヘッド全体を加熱された液体を用いて短時間で加熱することができる。また、ヘッド全体を加熱する加熱手段を設ける必要がなく、一部の液体を加熱する加熱手段を設ければよいため、小型化することができる。
【００１１】
ここで、前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッド内に設けられて、前記流路内に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液体を吐出させる圧力発生手段を駆動することで、当該流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることが好ましい。これによれば、ノズル開口から液体を排出する手段を別途設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００１２】
また、前記排出制御手段は、前記圧力発生手段に前記被噴射媒体への印刷時よりも単位時間当たりの液体の消費量が少ない駆動波形で駆動させることが好ましい。これによれば、ノズル開口の液体のメニスカスが破壊されるのを抑制して、印刷時の液体の吐出を正常に行わせることができる。
【００１３】
また、前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記流路に接続されて液体を供給する供給ポンプを制御することで、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることが好ましい。これによれば、供給ポンプによってノズル開口から液体を確実に排出させることができる。
【００１４】
また、前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記ノズル開口から液体を吸引する吸引手段を制御することにより、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることが好ましい。これによれば、吸引手段によってノズル開口から液体を確実に排出させることができる。
【００１５】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の制御装置と、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、当該液体噴射ヘッドの流路内を流れる液体を加熱する加熱手段と、を具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、ヘッド全体が印刷温度に達するまでの待機時間を短縮して、速やかに印刷を開始することができる液体噴射装置を実現できる。
【００１６】
ここで、前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに設けられていることが好ましい。これによれば、加熱手段によって液体噴射ヘッドを直接加熱することができると共に、液体噴射ヘッド内の液体を加熱することができる。
【００１７】
また、前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに供給する液体が貯留された液体貯留部に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】実施形態２に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】実施形態３に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図６】実施形態３に係る駆動波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉは、インクジェット式記録ヘッド１を具備する。
【００２１】
インクジェット式記録ヘッド１（以下、記録ヘッド１とも言う）は、キャリッジ３に搭載され、キャリッジ３は装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。
【００２２】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８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シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００２３】
また、記録ヘッド１には、装置本体４に固定されてインクを貯留する液体貯留部１００がフレキシブルチューブ等の供給管１０１を介して接続されている。また、供給管１０１の途中には、供給ポンプ１０２が取り付けられており、液体貯留部１００からのインクは、供給ポンプ１０２の圧力によって各記録ヘッド１に供給される。なお、液体貯留部１００は、記録ヘッド１よりも鉛直方向下に配置されており、水頭差によって液体貯留部１００から記録ヘッド１にインクを供給することができない。このため、供給ポンプ１０２によって液体貯留部１００のインクを記録ヘッド１に供給している。
【００２４】
また、液体貯留部１００には、ヒーター等の第１の加熱手段１０３が設けられており、液体貯留部１００のインクは、第１の加熱手段１０３によって加熱されて記録ヘッドに供給される。
【００２５】
さらに、インクジェット式記録装置Ｉの非印刷領域には、詳しくは後述する記録ヘッド１のノズル開口１３から流路内のインクや気泡等を吸引する吸引手段１１０が設けられている。
【００２６】
吸引手段１１０は、記録ヘッド１のノズル開口１３を覆うキャップ部材１１１と、キャップ部材１１１にチューブ１１２を介して接続された例えば真空ポンプ等の吸引装置１１３とを具備する。
【００２７】
このような構成の吸引手段１１０は、キャップ部材１１１を記録ヘッド１の吐出面に当接させて、吸引装置１１３に吸引動作を行わせることでキャップ部材１１１の内部を負圧として、ノズル開口１３から流路内のインクを気泡と共に吸引してクリーニングを行う。また、印刷休止中には、キャップ部材１１１によってノズル開口１３を封止することによりノズル開口１３の乾燥を抑制するようにしてもよい。
【００２８】
また、インクジェット式記録装置Ｉには、詳しくは後述するが、当該インクジェット式記録装置Ｉの動作を制御する制御装置５０が設けられている。
【００２９】
ここで、このようなインクジェット式記録装置Ｉに搭載されたインクジェット式記録ヘッド１について説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【００３０】
図２に示すインクジェット式記録ヘッド１は、縦振動型の圧電素子が圧力発生手段として設けられたものであり、流路基板１１には、複数の圧力発生室１２が並設され、流路基板１１の両側は、各圧力発生室１２に対応してノズル開口１３を有するノズルプレート１４と、振動板１５とにより封止されている。また、流路基板１１には、各圧力発生室１２毎にそれぞれインク供給口１６を介して連通されて複数の圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１７が形成されており、マニホールド１７には、液体貯留部が接続される。
【００３１】
一方、振動板１５の圧力発生室１２とは反対側には、各圧力発生室１２に対応する領域にそれぞれ圧電素子１８の先端が当接されて設けられている。これらの圧電素子１８は、圧電材料１９と、電極形成材料２０及び２１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板２２に固着されている。なお、固定基板２２と、振動板１５、流路基板１１及びノズルプレート１４とは、ヘッドケース２３を介して一体的に固定されている。
【００３２】
また、ヘッドケース２３には、液体貯留部１００に接続された供給管１０１が接続されると共にマニホールド１７に接続された液体供給路２４が設けられている。液体貯留部１００からのインクは、液体供給路２４を介してマニホールド１７に供給され、インク供給口１６を介して各圧力発生室１２に分配される。実際には、圧電素子１８に電圧を印加することにより圧電素子１８を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１８と共に変形されて（図中上方向に引き上げられて）圧力発生室１２の容積が広げられ、圧力発生室１２内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口１３に至るまで内部をインクで満たした後、記録ヘッド駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子１８の電極形成材料２０及び２１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板１５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室１２が収縮され、内部圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。すなわち、本実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として縦振動型の圧電素子１８が設けられている。
【００３３】
また、ヘッドケース２３の外周側には、ヘッドケース２３内に設けられた液体供給路２４を通過するインクを加熱する電熱ヒーター等の第２の加熱手段２５が設けられている。第２の加熱手段２５は、ヘッドケース２３の液体供給路２４内を通過するインクを加熱して、加熱されたインクをマニホールド１７に供給する。なお、本実施形態では、液体貯留部１００にも第１の加熱手段１０３が設けられており、液体貯留部１００に貯留されたインクが加熱されているが、液体貯留部１００から記録ヘッド１に供給管１０１を介してインクを供給する間に、加熱されたインクが冷めてしまい記録ヘッド１から吐出されるインクの温度が低下してしまう虞がある。このため、本実施形態では、液体貯留部１００で加熱されたインクを、記録ヘッド１の第２の加熱手段２５によって再度加熱して保温することで、記録ヘッド１から常に一定に加熱されたインクが吐出されるようにしている。
【００３４】
このように本実施形態では、加熱手段（第１の加熱手段１０３及び第２の加熱手段２５）を液体貯留部１００と記録ヘッド１との両方に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、加熱手段を液体貯留部１００及び記録ヘッド１の何れか一方に設けるようにしてもよい。特に、本実施形態では、液体貯留部１００に第１の加熱手段１０３を設けただけとしても、印刷開始前に記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出するため、液体貯留部１００で加熱されたインクによって記録ヘッド１全体を所望の温度に短時間で加熱することができる。
【００３５】
ここで、このようなインクジェット式記録装置を制御する制御装置５０について説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【００３６】
図３に示すように、インクジェット式記録装置Ｉでは、実際の印刷を行う機構部となる記録ヘッド１と、記録ヘッド１のノズル開口１３からインクを吸引する吸引手段１１０（図１参照）と、記録ヘッド１及び吸引手段１１０の動作を制御する制御装置５０と、を具備する。
【００３７】
制御装置５０は、印刷制御手段５１、記録ヘッド駆動回路５２、印刷位置制御手段５３、吸引制御手段５４及び排出制御手段５５を具備する。
【００３８】
印刷制御手段５１は、記録ヘッド１の印刷動作を制御し、例えば、印刷信号の入力に伴って記録ヘッド駆動回路５２を介して圧電素子１８に駆動パルスを印加して、記録ヘッド１からインクを吐出させる。
【００３９】
印刷位置制御手段５３は、記録ヘッド１の印刷時、キャッピング時、排出動作時の主走査方向及び副走査方向の位置決めを行う。詳しくは、印刷位置制御手段５３は、駆動モーター６を駆動してキャリッジ３を主走査方向に移動することで記録ヘッド１の主走査方向の位置決めを行い、図示しない紙送りモーターを駆動してプラテン８を回転し記録シートＳを副走査方向に移動することで記録シートＳに対する記録ヘッド１の副走査方向の位置決めを行っている。そして、印刷位置制御手段５３は、印刷時には記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ３を主走査方向に移動させながら、記録シートＳを副走査方向に移動させる。また、印刷停止時やクリーニング動作時などのキャッピング時には、記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ３を非印刷領域に設けられた吸引手段１１０側に移動させる。
【００４０】
吸引制御手段５４は、吸引手段１１０の吸引動作を制御する。すなわち、吸引制御手段５４は、所定のタイミングで吸引手段１１０の吸引装置１１３を動作させて、吸引手段１１０による記録ヘッド１のノズル開口１３近傍のインクを吸引する吸引動作を行わせる。詳しくは、吸引制御手段５４は、印刷位置制御手段５３を介して記録ヘッド１をキャップ部材１１１に対向する位置に移動し、記録ヘッド１をキャップ部材１１１でキャッピングさせて吸引装置１１３を駆動することで吸引動作を行わせる。
【００４１】
排出制御手段５５は、所定のタイミングで記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出させるように制御する。本実施形態では、排出制御手段５５は、液体貯留部１００から記録ヘッド１にインクを供給する供給ポンプ１０２の動作を制御して、流路内のインクをノズル開口１３から排出させる。
【００４２】
具体的には、排出制御手段５５は、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などに、供給ポンプ１０２を駆動させて液体貯留部１００からのインクを記録ヘッド１に供給する。また、排出制御手段５５は、電源切断時や印刷停止時などに供給ポンプ１０２を停止させて液体貯留部１００から記録ヘッド１へのインクの供給を停止する。
【００４３】
そして、排出制御手段５５は、所定のタイミングで供給ポンプ１０２によるインクの供給量を変更させる制御を行う。すなわち、排出制御手段５５は、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などに、供給ポンプ１０２によるインクを供給する圧力を通常の印刷時よりも高くして、ノズル開口１３のインクのメニスカスを破壊して、ノズル開口１３からインクを排出させる。
【００４４】
ここで、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などは、第１の加熱手段１０３及び第２の加熱手段２５による加熱が行われる。このとき、第１の加熱手段１０３は液体貯留部１００に設けられていることから記録ヘッド１を直接加熱することができず、また、第２の加熱手段２５はヘッドケース２３に設けられていることから、記録ヘッド１全体の温度に偏りが生じ、記録ヘッド全体を所望の温度に偏りなく加熱するためには、長時間の加熱時間が必要になり、印刷開始までの待機時間が長くなってしまう。また、記録ヘッド１全体の温度に偏りがあると、十分に温められていないインクが吐出されるため、高粘度なインクを所望の吐出特性で吐出させることができず、印刷品質にばらつきが生じ、印刷品質が低下してしまう。
【００４５】
このため、排出制御手段５５は、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などの記録ヘッド１全体の温度に偏りが生じる際に、供給ポンプ１０２を制御することで、記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出させる。すなわち、第２の加熱手段２５はヘッドケース２３に設けられているため、第２の加熱手段２５に近い流路である液体供給路２４内のインクは比較的早く暖まる。このため、記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出することで、液体供給路２４よりも下流側のマニホールド１７や圧力発生室１２内に液体供給路２４で暖まったインクを充填し、記録ヘッド１の第２の加熱手段２５が設けられていない構成部材（例えば、流路基板１１やノズルプレート１４等）を温めることで、記録ヘッド１全体を短時間で所望の温度に加熱することができる。そして、記録ヘッド１全体を所望の温度に加熱することで、記録ヘッド１の流路内のインクが所望の温度に加熱された状態で印刷を開始することができるため、所望の温度のインクを好適な吐出特性で吐出させることができ、高精度な印刷物を得ることができる。すなわち、ノズル開口１３からインクを排出しながら加熱することで、電源投入時や印刷開始時などに記録ヘッド１全体が所望の温度に達するまでの時間（実際に印刷を開始するまでの待機時間）を短縮することができる。
【００４６】
ちなみに、第２の加熱手段２５によって液体供給路２４内のインクを加熱し、この加熱されたインクを圧力発生室１２内に充填して印刷を行うことも考えられるものの、記録ヘッド１を構成する流路基板１１やノズルプレート１４等の温度がインクの温度よりも低いと、加熱されたインクが圧力発生室１２に充填された時点で熱交換が行われてインクの温度が低下するため、印刷を開始することができない。したがって、所望の温度のインクを吐出させる場合には、記録ヘッド１全体を所望の温度に加熱する必要がある。
【００４７】
なお、供給ポンプ１０２によってノズル開口１３から排出されたインクは、例えば、キャップ部材１１１が受け止めるようにすればよい。したがって、排出制御手段５５は、吸引装置１１３を制御して排出動作を行わせると共に、印刷位置制御手段５３や吸引制御手段５４等を同時に制御するようにすればよい。また、ノズル開口１３から排出されたインクは、液体貯留部１００に戻すようにすれば、インクの無駄な消費を抑制することができると共に、第１の加熱手段１０３によって加熱して記録ヘッド１に供給することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、記録ヘッド１に第２の加熱手段２５を設け、第２の加熱手段２５によって記録ヘッド１全体を加熱するようにしたが、記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出するため、液体貯留部１００に設けられた第１の加熱手段１０３のみによっても、記録ヘッド１全体を加熱することができる。
【００４９】
また、排出制御手段５５によって、ノズル開口１３から流路内の液体を排出させる時間（インク量）は、特に限定されないが、例えば、記録ヘッド１の第２の加熱手段２５から離れた位置に温度センサーを設け、記録ヘッド１が所望の温度に達するまで、ノズル開口１３からインクの排出を行っても良い。もちろん、ノズル開口１３からインクを排出させる時間（インク量）は、この方法に限定されず、例えば、インクジェット式記録装置Ｉの外気温を取得する温度センサーを設け、温度センサーが取得した外気温と、前回の印刷を停止してからの経過時間とから記録ヘッド１の温度を推定してノズル開口１３から排出するインク量を決定してもよい。ちなみに、ノズル開口１３からインクを排出する量は、供給ポンプ１０２によるインクの供給量や、記録ヘッド１の流路内のインク量等によって供給ポンプ１０２を排出用に駆動する時間で規定することができる。
【００５０】
さらに、排出制御手段５５によって、ノズル開口１３から記録ヘッド１内のインクを排出させるタイミングは、特に限定されないが、例えば、電源投入時や印刷開始時などの一定期間以上印刷が実行されなかった場合などである。このため、例えば、印刷停止時間を測定する計時手段を設け、計時手段の測定した印刷停止時間が一定以上となった場合に、排出制御手段５５によってノズル開口１３から記録ヘッド１内のインクを排出させるようにしてもよい。
【００５１】
排出制御手段５５と第１及び第２の加熱手段１０３、２５とによって記録ヘッド１全体が印刷温度に加熱されたら、排出制御手段５５によるノズル開口１３からのインクの排出を停止させた後、印刷制御手段５１からの信号によって印刷が開始される。ここで、印刷温度とは、圧力発生室１２に供給された加熱されたインクの温度が低下せずに、所望の温度のインクを吐出できる温度のことである。例えば、加熱されたインクの温度と同じ温度を印刷温度として、印刷温度に記録ヘッド１全体が加熱されれば、加熱されたインクを記録ヘッド１を構成する部材が冷却することがないが、記録ヘッド１の温度は、外部の環境温度に依存するため、実質的には記録ヘッド１の液体流路近傍がインク温度と同じ温度となっていればよい。
【００５２】
以上説明したように、電源投入時や印刷開始時など排出制御手段５５によって、供給ポンプ１０２を制御することで、ノズル開口１３から流路内のインクを排出させることで、記録ヘッド１全体を所望の温度に短時間で加熱することができ、印刷を開始するまでの待機時間を短縮することができる。
【００５３】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５４】
図４に示すように、本実施形態の制御装置５０Ａは、印刷制御手段５１、記録ヘッド駆動回路５２、印刷位置制御手段５３、吸引制御手段５４、排出制御手段５５Ａを具備する。
【００５５】
排出制御手段５５Ａは、所定のタイミングで、吸引制御手段５４に吸引動作を行わせる制御を行う。すなわち、排出制御手段５５Ａは、所定のタイミングで吸引制御手段５４に吸引装置１１３の制御を行わせて、ノズル開口１３からインクを吸引することで、流路内のインクを排出させる。
【００５６】
このような排出制御手段５５Ａが排出動作を行わせるタイミングについても、上述した実施形態１と同様に、電源投入時や印刷開始時などである。
【００５７】
このように、本実施形態のように、排出制御手段５５Ａが、吸引制御手段５４を制御して、吸引制御手段５４による吸引装置１１３の制御によって記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出させるようにしてもよい。もちろん、上述した実施形態１の排出制御手段５５による制御、すなわち、供給ポンプ１０２によるインクの排出と、本実施形態の吸引手段１１０によるインクの排出とを同時に行うようにしてもよい。なお、本実施形態では、排出制御手段５５Ａと、吸引制御手段５４とを例示したが、これらの機能は実質的に同じであるため、排出制御手段５５Ａとしての機能を有する吸引制御手段５４のみを設けてもよい。
【００５８】
（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態の制御装置５０Ｂは、印刷制御手段５１、記録ヘッド駆動回路５２、印刷位置制御手段５３、吸引制御手段５４及び排出制御手段５５Ｂを具備する。
【００６０】
本実施形態の排出制御手段５５Ｂは、記録ヘッド１の圧力発生手段である圧電素子１８を駆動して、ノズル開口１３から流路内のインクを排出させる。ここで、ノズル開口１３から流路内のインクを排出させるとは、印刷のように記録シートＳに向かってインクを吐出するのとは異なり、ホームポジションに設けられた、例えば、キャップ部材１１１に向かってインクを吐出（排出）することを言う。
【００６１】
また、排出制御手段５５Ｂによって圧電素子１８を駆動して、ノズル開口１３からインクを排出させる際には、圧力発生室１２内のインクの温度が低く、粘度が高いことから、インク吐出不良が発生して、ノズル開口１３のインクのメニスカスが破壊されてしまう虞がある。このため、排出制御手段５５Ｂによってノズル開口１３からインクを排出させる際には、通常の印刷時（記録シートＳへのインクの吐出）に比べて、単位時間当たりのインク消費量が少ない駆動波形で圧電素子１８を駆動するのが好ましい。
【００６２】
ここで、本実施形態の記録ヘッド駆動回路から出力される駆動波形について説明する。なお、図６は、駆動信号の駆動波形を示す図である。
【００６３】
圧電素子１８に入力される駆動波形は、共通電極を基準電位（本実施形態では０Ｖ）として、個別電極に印加されるものである。
【００６４】
通常の印刷時に圧電素子１８を駆動する駆動信号の駆動波形１２０は、図６（ａ）に示すように、中間電位Ｖｍを維持した状態から第１電位Ｖ１まで上昇させる第１膨張要素Ｐ０１と、第１電位Ｖ１を一定時間維持する第１ホールド要素Ｐ０２と、第１電位Ｖ１から中間電位Ｖｍまで降下させる第１収縮要素Ｐ０３と、を具備する。そして、このような駆動波形１２０が圧電素子１８に供給されると、第１膨張要素Ｐ０１によって、圧電素子１８が圧力発生室１２の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル開口１３内のメニスカスが圧力発生室１２側に引き込まれると共に、圧力発生室１２にはマニホールド１７側からインクが供給される。そして、圧力発生室１２の膨張状態は、第１ホールド要素Ｐ０２で維持される。次に、第１収縮要素Ｐ０３が供給されて圧電素子１８が伸長する。これにより、圧力発生室１２は膨張容積から中間電位Ｖｍに対応する容積まで急激に収縮され、圧力発生室１２内のインクが加圧されてノズル開口１３からインク滴が吐出される。なお、このような第１膨張要素Ｐ０１、第１ホールド要素Ｐ０２及び第１収縮要素Ｐ０３からなる駆動波形が、一定周期ｔ０で繰り返し発生され、所定のタイミングで圧電素子１８に選択的に印加される。
【００６５】
これに対して、排出制御手段５５Ｂによって圧電素子１８に印加する駆動波形１２１は、例えば、図６（ｂ）に示すように、第１膨張要素Ｐ０１、第１ホールド要素Ｐ０２及び第１収縮要素Ｐ０３を有する駆動波形１２１が、印刷動作時の駆動波形１２０の周期ｔ０の倍の周期である周期ｔ１で圧電素子１８に繰り返し印加される。このような駆動波形１２１で圧電素子１８を駆動すると、インク滴を吐出した後、次のインク滴を吐出するまでの時間が長くなるため、インクの粘度が高くても、マニホールド１７から各圧力発生室１２までインクを十分に充填することができる。ちなみに、駆動波形１２０のように周期ｔ０が短いと次のインク滴を吐出するまでの時間が短く、高粘度インクの場合にはマニホールド１７から圧力発生室１２までのインクの供給不足が発生する。インクの供給不足が発生した状態で圧電素子１８を駆動すると、ノズル開口１３のメニスカスが圧力発生室１２内に引き込まれる方向に強く働き、ノズル開口１３のインクのメニスカスが破壊されてしまう。したがって、図６（ｂ）に示す、比較的長い周期ｔ１の駆動波形１２１で圧電素子１８を駆動することで、ノズル開口１３のインクのメニスカスが破壊されるのを抑制して、実際の印刷動作時にインク吐出不良によるドット抜けを抑制することができる。
【００６６】
また、排出制御手段５５Ｂによって圧電素子１８に印加する駆動波形１２２は、例えば、図６（ｃ）に示すように、中間電位Ｖｍから第１電位Ｖ１よりも低い第２電位Ｖ２まで上昇させる第２膨張要素Ｐ１１と、第２電位Ｖ２を一定時間維持する第２ホールド要素Ｐ１２と、第２電位Ｖ２から中間電位Ｖｍまで降下させる第２収縮要素Ｐ１３と、を具備する。
【００６７】
このような駆動波形１２２では、通常の印刷時に圧電素子１８に印加する電圧（第１電位Ｖ１−中間電位Ｖｍ）に比べて、低い電圧を圧電素子１８に印加するため、圧力発生室１２を膨張・収縮させる容積変化を小さくすることができる。これにより、高粘度のインクであっても圧力発生室１２への供給不良が発生するのを抑制して、ノズル開口１３のメニスカスが破壊されるのを抑制することができる。
【００６８】
印刷制御手段５１は、このような駆動波形１２１や１２２を用いて、圧電素子１８を駆動して、流路内のインクをノズル開口１３から排出することで、第１及び第２の加熱手段１０３、２５によって加熱されたインクをノズル開口１３に至るまで充填させて、記録ヘッド１全体を短時間で加熱することができる。そして、上述した実施形態１と同様に、記録ヘッド１全体を加熱した後、印刷を開始することで、所望の温度に加熱したインクを所望の吐出特性で吐出させて、印刷することができる。
【００６９】
このように、本実施形態では、排出制御手段５５Ｂが、圧電素子１８を駆動して、流路内のインクをノズル開口１３から排出する。これにより、第１及び第２の加熱手段１０３、２５によって加熱されたインクによって記録ヘッド１全体を所望の温度に短時間で加熱することができ、印刷開始までの待機時間を短縮することができる。もちろん、本実施形態であっても、加熱手段１０３、２５は、液体貯留部１００及び記録ヘッド１の少なくとも一方に設ければよい。
【００７０】
なお、本実施形態では、排出制御手段５５Ｂは、圧電素子１８を駆動することで、ノズル開口１３からインクを排出させるようにしたが、特にこれに限定されず、上述した実施形態１の供給ポンプ１０２の制御及び実施形態２の吸引手段１１０の制御の何れか一方又は両方と組み合わせるようにしてもよい。
【００７１】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、上述した各実施形態では、流路（圧力発生室）に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料１９と電極形成材料２０、２１とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子１８を例示したが、圧力発生手段は、特にこれに限定されるものではなく、圧電材料１９と電極形成材料２０、２１とを交互に積層させて積層方向の一端部を振動板１５に当接させる横振動型の圧電素子を用いるようにしてもよい。
【００７３】
また、圧力発生手段としては、例えば、下電極、圧電材料からなる圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィ法によって形成した薄膜型の圧電素子を用いてもよく、また、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を使用することもできる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるものなども使用することができる。
【００７４】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００７５】
なお、上記各実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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や液体噴射装置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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ 流路基板、 １３ ノズル開口、 １７ マニホールド、 １８ 圧電素子、 ２５ 第２の加熱手段、 １００ 液体貯留部、 １０２ 供給ポンプ、 １０３ 第１の加熱手段、 １１０ 吸引手段、 １１３ 吸引装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドを制御する制御装置及び制御装置を具備する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズルが穿設されたノズルプレートと、ノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧力発生手段とを具備するものがある。
【０００３】
最近では、紙だけでなく、プラスチックやガラス等の印刷対象に印刷する需要も増加している。このような印刷対象はインクの吸収性が低いため、印刷対象にインクを確実に定着させるべく高粘度のインクが用いられている。高粘度のインクは、常温においては粘度が高すぎるため、インクジェット式記録ヘッドでは、液体流路内のインクを加熱してインクの粘度を低下させている。インクの粘度を低下させることにより、インクは液体流路を安定して流通するため、良好なインクの吐出特性が得られるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９７９０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、記録ヘッドの内部の全ての流路を温めるヒーター等の加熱手段を設けることはできず、加熱手段が記録ヘッドを加熱したとしても、記録ヘッド全体の温度に偏りが生じ、記録ヘッド全体を所望の温度に偏りなく加熱するためには、長時間の加熱時間が必要になり、印刷開始までの待機時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、記録ヘッド全体の温度に偏りがあると、十分に温められていないインクが吐出されるため、高粘度なインクを所望の吐出特性で吐出させることができず、印刷品質にばらつきが生じ、印刷品質が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドを制御する制御装置だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの制御装置においても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、印刷開始までの待機時間を短縮すると共に印刷品質のばらつきを抑制することができる制御装置及び液体噴射装置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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体噴射ヘッドの流路内に充填された加熱された液体をノズル開口から吐出することで被噴射媒体に印刷を行う印刷開始前に、前記液体噴射ヘッドの前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させて、加熱された液体によって前記液体噴射ヘッドが印刷温度に達するまで加熱し、当該液体噴射ヘッドが印刷温度に達した後に前記ノズル開口からの液体の排出を停止するように制御する排出制御手段を有することを特徴とする制御装置にある。
【００１０】
かかる態様では、排出制御手段によって液体噴射ヘッド内の液体をノズル開口から排出することで、ヘッド全体を加熱された液体を用いて短時間で加熱することができる。また、ヘッド全体を加熱する加熱手段を設ける必要がなく、一部の液体を加熱する加熱手段を設ければよいため、小型化することができる。
【００１１】
ここで、前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッド内に設けられて、前記流路内に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液体を吐出させる圧力発生手段を駆動することで、当該流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることが好ましい。これによれば、ノズル開口から液体を排出する手段を別途設ける必要がなく、コストを低減することができる。
【００１２】
また、前記排出制御手段は、前記圧力発生手段に前記被噴射媒体への印刷時よりも単位時間当たりの液体の消費量が少ない駆動波形で駆動させることが好ましい。これによれば、ノズル開口の液体のメニスカスが破壊されるのを抑制して、印刷時の液体の吐出を正常に行わせることができる。
【００１３】
また、前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記流路に接続されて液体を供給する供給ポンプを制御することで、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることが好ましい。これによれば、供給ポンプによってノズル開口から液体を確実に排出させることができる。
【００１４】
また、前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記ノズル開口から液体を吸引する吸引手段を制御することにより、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることが好ましい。これによれば、吸引手段によってノズル開口から液体を確実に排出させることができる。
【００１５】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の制御装置と、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、当該液体噴射ヘッドの流路内を流れる液体を加熱する加熱手段と、を具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、ヘッド全体が印刷温度に達するまでの待機時間を短縮して、速やかに印刷を開始することができる液体噴射装置を実現できる。
【００１６】
ここで、前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに設けられていることが好ましい。これによれば、加熱手段によって液体噴射ヘッドを直接加熱することができると共に、液体噴射ヘッド内の液体を加熱することができる。
【００１７】
また、前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに供給する液体が貯留された液体貯留部に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】実施形態２に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】実施形態３に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図６】実施形態３に係る駆動波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉは、インクジェット式記録ヘッド１を具備する。
【００２１】
インクジェット式記録ヘッド１（以下、記録ヘッド１とも言う）は、キャリッジ３に搭載され、キャリッジ３は装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。
【００２２】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８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シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００２３】
また、記録ヘッド１には、装置本体４に固定されてインクを貯留する液体貯留部１００がフレキシブルチューブ等の供給管１０１を介して接続されている。また、供給管１０１の途中には、供給ポンプ１０２が取り付けられており、液体貯留部１００からのインクは、供給ポンプ１０２の圧力によって各記録ヘッド１に供給される。なお、液体貯留部１００は、記録ヘッド１よりも鉛直方向下に配置されており、水頭差によって液体貯留部１００から記録ヘッド１にインクを供給することができない。このため、供給ポンプ１０２によって液体貯留部１００のインクを記録ヘッド１に供給している。
【００２４】
また、液体貯留部１００には、ヒーター等の第１の加熱手段１０３が設けられており、液体貯留部１００のインクは、第１の加熱手段１０３によって加熱されて記録ヘッドに供給される。
【００２５】
さらに、インクジェット式記録装置Ｉの非印刷領域には、詳しくは後述する記録ヘッド１のノズル開口１３から流路内のインクや気泡等を吸引する吸引手段１１０が設けられている。
【００２６】
吸引手段１１０は、記録ヘッド１のノズル開口１３を覆うキャップ部材１１１と、キャップ部材１１１にチューブ１１２を介して接続された例えば真空ポンプ等の吸引装置１１３とを具備する。
【００２７】
このような構成の吸引手段１１０は、キャップ部材１１１を記録ヘッド１の吐出面に当接させて、吸引装置１１３に吸引動作を行わせることでキャップ部材１１１の内部を負圧として、ノズル開口１３から流路内のインクを気泡と共に吸引してクリーニングを行う。また、印刷休止中には、キャップ部材１１１によってノズル開口１３を封止することによりノズル開口１３の乾燥を抑制するようにしてもよい。
【００２８】
また、インクジェット式記録装置Ｉには、詳しくは後述するが、当該インクジェット式記録装置Ｉの動作を制御する制御装置５０が設けられている。
【００２９】
ここで、このようなインクジェット式記録装置Ｉに搭載されたインクジェット式記録ヘッド１について説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【００３０】
図２に示すインクジェット式記録ヘッド１は、縦振動型の圧電素子が圧力発生手段として設けられたものであり、流路基板１１には、複数の圧力発生室１２が並設され、流路基板１１の両側は、各圧力発生室１２に対応してノズル開口１３を有するノズルプレート１４と、振動板１５とにより封止されている。また、流路基板１１には、各圧力発生室１２毎にそれぞれインク供給口１６を介して連通されて複数の圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１７が形成されており、マニホールド１７には、液体貯留部が接続される。
【００３１】
一方、振動板１５の圧力発生室１２とは反対側には、各圧力発生室１２に対応する領域にそれぞれ圧電素子１８の先端が当接されて設けられている。これらの圧電素子１８は、圧電材料１９と、電極形成材料２０及び２１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板２２に固着されている。なお、固定基板２２と、振動板１５、流路基板１１及びノズルプレート１４とは、ヘッドケース２３を介して一体的に固定されている。
【００３２】
また、ヘッドケース２３には、液体貯留部１００に接続された供給管１０１が接続されると共にマニホールド１７に接続された液体供給路２４が設けられている。液体貯留部１００からのインクは、液体供給路２４を介してマニホールド１７に供給され、インク供給口１６を介して各圧力発生室１２に分配される。実際には、圧電素子１８に電圧を印加することにより圧電素子１８を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１８と共に変形されて（図中上方向に引き上げられて）圧力発生室１２の容積が広げられ、圧力発生室１２内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口１３に至るまで内部をインクで満たした後、記録ヘッド駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子１８の電極形成材料２０及び２１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板１５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室１２が収縮され、内部圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。すなわち、本実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として縦振動型の圧電素子１８が設けられている。
【００３３】
また、ヘッドケース２３の外周側には、ヘッドケース２３内に設けられた液体供給路２４を通過するインクを加熱する電熱ヒーター等の第２の加熱手段２５が設けられている。第２の加熱手段２５は、ヘッドケース２３の液体供給路２４内を通過するインクを加熱して、加熱されたインクをマニホールド１７に供給する。なお、本実施形態では、液体貯留部１００にも第１の加熱手段１０３が設けられており、液体貯留部１００に貯留されたインクが加熱されているが、液体貯留部１００から記録ヘッド１に供給管１０１を介してインクを供給する間に、加熱されたインクが冷めてしまい記録ヘッド１から吐出されるインクの温度が低下してしまう虞がある。このため、本実施形態では、液体貯留部１００で加熱されたインクを、記録ヘッド１の第２の加熱手段２５によって再度加熱して保温することで、記録ヘッド１から常に一定に加熱されたインクが吐出されるようにしている。
【００３４】
このように本実施形態では、加熱手段（第１の加熱手段１０３及び第２の加熱手段２５）を液体貯留部１００と記録ヘッド１との両方に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、加熱手段を液体貯留部１００及び記録ヘッド１の何れか一方に設けるようにしてもよい。特に、本実施形態では、液体貯留部１００に第１の加熱手段１０３を設けただけとしても、印刷開始前に記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出するため、液体貯留部１００で加熱されたインクによって記録ヘッド１全体を所望の温度に短時間で加熱することができる。
【００３５】
ここで、このようなインクジェット式記録装置を制御する制御装置５０について説明する。なお、図３は、本発明の実施形態１に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
【００３６】
図３に示すように、インクジェット式記録装置Ｉでは、実際の印刷を行う機構部となる記録ヘッド１と、記録ヘッド１のノズル開口１３からインクを吸引する吸引手段１１０（図１参照）と、記録ヘッド１及び吸引手段１１０の動作を制御する制御装置５０と、を具備する。
【００３７】
制御装置５０は、印刷制御手段５１、記録ヘッド駆動回路５２、印刷位置制御手段５３、吸引制御手段５４及び排出制御手段５５を具備する。
【００３８】
印刷制御手段５１は、記録ヘッド１の印刷動作を制御し、例えば、印刷信号の入力に伴って記録ヘッド駆動回路５２を介して圧電素子１８に駆動パルスを印加して、記録ヘッド１からインクを吐出させる。
【００３９】
印刷位置制御手段５３は、記録ヘッド１の印刷時、キャッピング時、排出動作時の主走査方向及び副走査方向の位置決めを行う。詳しくは、印刷位置制御手段５３は、駆動モーター６を駆動してキャリッジ３を主走査方向に移動することで記録ヘッド１の主走査方向の位置決めを行い、図示しない紙送りモーターを駆動してプラテン８を回転し記録シートＳを副走査方向に移動することで記録シートＳに対する記録ヘッド１の副走査方向の位置決めを行っている。そして、印刷位置制御手段５３は、印刷時には記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ３を主走査方向に移動させながら、記録シートＳを副走査方向に移動させる。また、印刷停止時やクリーニング動作時などのキャッピング時には、記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ３を非印刷領域に設けられた吸引手段１１０側に移動させる。
【００４０】
吸引制御手段５４は、吸引手段１１０の吸引動作を制御する。すなわち、吸引制御手段５４は、所定のタイミングで吸引手段１１０の吸引装置１１３を動作させて、吸引手段１１０による記録ヘッド１のノズル開口１３近傍のインクを吸引する吸引動作を行わせる。詳しくは、吸引制御手段５４は、印刷位置制御手段５３を介して記録ヘッド１をキャップ部材１１１に対向する位置に移動し、記録ヘッド１をキャップ部材１１１でキャッピングさせて吸引装置１１３を駆動することで吸引動作を行わせる。
【００４１】
排出制御手段５５は、所定のタイミングで記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出させるように制御する。本実施形態では、排出制御手段５５は、液体貯留部１００から記録ヘッド１にインクを供給する供給ポンプ１０２の動作を制御して、流路内のインクをノズル開口１３から排出させる。
【００４２】
具体的には、排出制御手段５５は、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などに、供給ポンプ１０２を駆動させて液体貯留部１００からのインクを記録ヘッド１に供給する。また、排出制御手段５５は、電源切断時や印刷停止時などに供給ポンプ１０２を停止させて液体貯留部１００から記録ヘッド１へのインクの供給を停止する。
【００４３】
そして、排出制御手段５５は、所定のタイミングで供給ポンプ１０２によるインクの供給量を変更させる制御を行う。すなわち、排出制御手段５５は、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などに、供給ポンプ１０２によるインクを供給する圧力を通常の印刷時よりも高くして、ノズル開口１３のインクのメニスカスを破壊して、ノズル開口１３からインクを排出させる。
【００４４】
ここで、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などは、第１の加熱手段１０３及び第２の加熱手段２５による加熱が行われる。このとき、第１の加熱手段１０３は液体貯留部１００に設けられていることから記録ヘッド１を直接加熱することができず、また、第２の加熱手段２５はヘッドケース２３に設けられていることから、記録ヘッド１全体の温度に偏りが生じ、記録ヘッド全体を所望の温度に偏りなく加熱するためには、長時間の加熱時間が必要になり、印刷開始までの待機時間が長くなってしまう。また、記録ヘッド１全体の温度に偏りがあると、十分に温められていないインクが吐出されるため、高粘度なインクを所望の吐出特性で吐出させることができず、印刷品質にばらつきが生じ、印刷品質が低下してしまう。
【００４５】
このため、排出制御手段５５は、インクジェット式記録装置Ｉの電源投入時や印刷開始時などの記録ヘッド１全体の温度に偏りが生じる際に、供給ポンプ１０２を制御することで、記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出させる。すなわち、第２の加熱手段２５はヘッドケース２３に設けられているため、第２の加熱手段２５に近い流路である液体供給路２４内のインクは比較的早く暖まる。このため、記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出することで、液体供給路２４よりも下流側のマニホールド１７や圧力発生室１２内に液体供給路２４で暖まったインクを充填し、記録ヘッド１の第２の加熱手段２５が設けられていない構成部材（例えば、流路基板１１やノズルプレート１４等）を温めることで、記録ヘッド１全体を短時間で所望の温度に加熱することができる。そして、記録ヘッド１全体を所望の温度に加熱することで、記録ヘッド１の流路内のインクが所望の温度に加熱された状態で印刷を開始することができるため、所望の温度のインクを好適な吐出特性で吐出させることができ、高精度な印刷物を得ることができる。すなわち、ノズル開口１３からインクを排出しながら加熱することで、電源投入時や印刷開始時などに記録ヘッド１全体が所望の温度に達するまでの時間（実際に印刷を開始するまでの待機時間）を短縮することができる。
【００４６】
ちなみに、第２の加熱手段２５によって液体供給路２４内のインクを加熱し、この加熱されたインクを圧力発生室１２内に充填して印刷を行うことも考えられるものの、記録ヘッド１を構成する流路基板１１やノズルプレート１４等の温度がインクの温度よりも低いと、加熱されたインクが圧力発生室１２に充填された時点で熱交換が行われてインクの温度が低下するため、印刷を開始することができない。したがって、所望の温度のインクを吐出させる場合には、記録ヘッド１全体を所望の温度に加熱する必要がある。
【００４７】
なお、供給ポンプ１０２によってノズル開口１３から排出されたインクは、例えば、キャップ部材１１１が受け止めるようにすればよい。したがって、排出制御手段５５は、吸引装置１１３を制御して排出動作を行わせると共に、印刷位置制御手段５３や吸引制御手段５４等を同時に制御するようにすればよい。また、ノズル開口１３から排出されたインクは、液体貯留部１００に戻すようにすれば、インクの無駄な消費を抑制することができると共に、第１の加熱手段１０３によって加熱して記録ヘッド１に供給することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、記録ヘッド１に第２の加熱手段２５を設け、第２の加熱手段２５によって記録ヘッド１全体を加熱するようにしたが、記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出するため、液体貯留部１００に設けられた第１の加熱手段１０３のみによっても、記録ヘッド１全体を加熱することができる。
【００４９】
また、排出制御手段５５によって、ノズル開口１３から流路内の液体を排出させる時間（インク量）は、特に限定されないが、例えば、記録ヘッド１の第２の加熱手段２５から離れた位置に温度センサーを設け、記録ヘッド１が所望の温度に達するまで、ノズル開口１３からインクの排出を行っても良い。もちろん、ノズル開口１３からインクを排出させる時間（インク量）は、この方法に限定されず、例えば、インクジェット式記録装置Ｉの外気温を取得する温度センサーを設け、温度センサーが取得した外気温と、前回の印刷を停止してからの経過時間とから記録ヘッド１の温度を推定してノズル開口１３から排出するインク量を決定してもよい。ちなみに、ノズル開口１３からインクを排出する量は、供給ポンプ１０２によるインクの供給量や、記録ヘッド１の流路内のインク量等によって供給ポンプ１０２を排出用に駆動する時間で規定することができる。
【００５０】
さらに、排出制御手段５５によって、ノズル開口１３から記録ヘッド１内のインクを排出させるタイミングは、特に限定されないが、例えば、電源投入時や印刷開始時などの一定期間以上印刷が実行されなかった場合などである。このため、例えば、印刷停止時間を測定する計時手段を設け、計時手段の測定した印刷停止時間が一定以上となった場合に、排出制御手段５５によってノズル開口１３から記録ヘッド１内のインクを排出させるようにしてもよい。
【００５１】
排出制御手段５５と第１及び第２の加熱手段１０３、２５とによって記録ヘッド１全体が印刷温度に加熱されたら、排出制御手段５５によるノズル開口１３からのインクの排出を停止させた後、印刷制御手段５１からの信号によって印刷が開始される。ここで、印刷温度とは、圧力発生室１２に供給された加熱されたインクの温度が低下せずに、所望の温度のインクを吐出できる温度のことである。例えば、加熱されたインクの温度と同じ温度を印刷温度として、印刷温度に記録ヘッド１全体が加熱されれば、加熱されたインクを記録ヘッド１を構成する部材が冷却することがないが、記録ヘッド１の温度は、外部の環境温度に依存するため、実質的には記録ヘッド１の液体流路近傍がインク温度と同じ温度となっていればよい。
【００５２】
以上説明したように、電源投入時や印刷開始時など排出制御手段５５によって、供給ポンプ１０２を制御することで、ノズル開口１３から流路内のインクを排出させることで、記録ヘッド１全体を所望の温度に短時間で加熱することができ、印刷を開始するまでの待機時間を短縮することができる。
【００５３】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５４】
図４に示すように、本実施形態の制御装置５０Ａは、印刷制御手段５１、記録ヘッド駆動回路５２、印刷位置制御手段５３、吸引制御手段５４、排出制御手段５５Ａを具備する。
【００５５】
排出制御手段５５Ａは、所定のタイミングで、吸引制御手段５４に吸引動作を行わせる制御を行う。すなわち、排出制御手段５５Ａは、所定のタイミングで吸引制御手段５４に吸引装置１１３の制御を行わせて、ノズル開口１３からインクを吸引することで、流路内のインクを排出させる。
【００５６】
このような排出制御手段５５Ａが排出動作を行わせるタイミングについても、上述した実施形態１と同様に、電源投入時や印刷開始時などである。
【００５７】
このように、本実施形態のように、排出制御手段５５Ａが、吸引制御手段５４を制御して、吸引制御手段５４による吸引装置１１３の制御によって記録ヘッド１の流路内のインクをノズル開口１３から排出させるようにしてもよい。もちろん、上述した実施形態１の排出制御手段５５による制御、すなわち、供給ポンプ１０２によるインクの排出と、本実施形態の吸引手段１１０によるインクの排出とを同時に行うようにしてもよい。なお、本実施形態では、排出制御手段５５Ａと、吸引制御手段５４とを例示したが、これらの機能は実質的に同じであるため、排出制御手段５５Ａとしての機能を有する吸引制御手段５４のみを設けてもよい。
【００５８】
（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態の制御装置５０Ｂは、印刷制御手段５１、記録ヘッド駆動回路５２、印刷位置制御手段５３、吸引制御手段５４及び排出制御手段５５Ｂを具備する。
【００６０】
本実施形態の排出制御手段５５Ｂは、記録ヘッド１の圧力発生手段である圧電素子１８を駆動して、ノズル開口１３から流路内のインクを排出させる。ここで、ノズル開口１３から流路内のインクを排出させるとは、印刷のように記録シートＳに向かってインクを吐出するのとは異なり、ホームポジションに設けられた、例えば、キャップ部材１１１に向かってインクを吐出（排出）することを言う。
【００６１】
また、排出制御手段５５Ｂによって圧電素子１８を駆動して、ノズル開口１３からインクを排出させる際には、圧力発生室１２内のインクの温度が低く、粘度が高いことから、インク吐出不良が発生して、ノズル開口１３のインクのメニスカスが破壊されてしまう虞がある。このため、排出制御手段５５Ｂによってノズル開口１３からインクを排出させる際には、通常の印刷時（記録シートＳへのインクの吐出）に比べて、単位時間当たりのインク消費量が少ない駆動波形で圧電素子１８を駆動するのが好ましい。
【００６２】
ここで、本実施形態の記録ヘッド駆動回路から出力される駆動波形について説明する。なお、図６は、駆動信号の駆動波形を示す図である。
【００６３】
圧電素子１８に入力される駆動波形は、共通電極を基準電位（本実施形態では０Ｖ）として、個別電極に印加されるものである。
【００６４】
通常の印刷時に圧電素子１８を駆動する駆動信号の駆動波形１２０は、図６（ａ）に示すように、中間電位Ｖｍを維持した状態から第１電位Ｖ１まで上昇させる第１膨張要素Ｐ０１と、第１電位Ｖ１を一定時間維持する第１ホールド要素Ｐ０２と、第１電位Ｖ１から中間電位Ｖｍまで降下させる第１収縮要素Ｐ０３と、を具備する。そして、このような駆動波形１２０が圧電素子１８に供給されると、第１膨張要素Ｐ０１によって、圧電素子１８が圧力発生室１２の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル開口１３内のメニスカスが圧力発生室１２側に引き込まれると共に、圧力発生室１２にはマニホールド１７側からインクが供給される。そして、圧力発生室１２の膨張状態は、第１ホールド要素Ｐ０２で維持される。次に、第１収縮要素Ｐ０３が供給されて圧電素子１８が伸長する。これにより、圧力発生室１２は膨張容積から中間電位Ｖｍに対応する容積まで急激に収縮され、圧力発生室１２内のインクが加圧されてノズル開口１３からインク滴が吐出される。なお、このような第１膨張要素Ｐ０１、第１ホールド要素Ｐ０２及び第１収縮要素Ｐ０３からなる駆動波形が、一定周期ｔ０で繰り返し発生され、所定のタイミングで圧電素子１８に選択的に印加される。
【００６５】
これに対して、排出制御手段５５Ｂによって圧電素子１８に印加する駆動波形１２１は、例えば、図６（ｂ）に示すように、第１膨張要素Ｐ０１、第１ホールド要素Ｐ０２及び第１収縮要素Ｐ０３を有する駆動波形１２１が、印刷動作時の駆動波形１２０の周期ｔ０の倍の周期である周期ｔ１で圧電素子１８に繰り返し印加される。このような駆動波形１２１で圧電素子１８を駆動すると、インク滴を吐出した後、次のインク滴を吐出するまでの時間が長くなるため、インクの粘度が高くても、マニホールド１７から各圧力発生室１２までインクを十分に充填することができる。ちなみに、駆動波形１２０のように周期ｔ０が短いと次のインク滴を吐出するまでの時間が短く、高粘度インクの場合にはマニホールド１７から圧力発生室１２までのインクの供給不足が発生する。インクの供給不足が発生した状態で圧電素子１８を駆動すると、ノズル開口１３のメニスカスが圧力発生室１２内に引き込まれる方向に強く働き、ノズル開口１３のインクのメニスカスが破壊されてしまう。したがって、図６（ｂ）に示す、比較的長い周期ｔ１の駆動波形１２１で圧電素子１８を駆動することで、ノズル開口１３のインクのメニスカスが破壊されるのを抑制して、実際の印刷動作時にインク吐出不良によるドット抜けを抑制することができる。
【００６６】
また、排出制御手段５５Ｂによって圧電素子１８に印加する駆動波形１２２は、例えば、図６（ｃ）に示すように、中間電位Ｖｍから第１電位Ｖ１よりも低い第２電位Ｖ２まで上昇させる第２膨張要素Ｐ１１と、第２電位Ｖ２を一定時間維持する第２ホールド要素Ｐ１２と、第２電位Ｖ２から中間電位Ｖｍまで降下させる第２収縮要素Ｐ１３と、を具備する。
【００６７】
このような駆動波形１２２では、通常の印刷時に圧電素子１８に印加する電圧（第１電位Ｖ１−中間電位Ｖｍ）に比べて、低い電圧を圧電素子１８に印加するため、圧力発生室１２を膨張・収縮させる容積変化を小さくすることができる。これにより、高粘度のインクであっても圧力発生室１２への供給不良が発生するのを抑制して、ノズル開口１３のメニスカスが破壊されるのを抑制することができる。
【００６８】
印刷制御手段５１は、このような駆動波形１２１や１２２を用いて、圧電素子１８を駆動して、流路内のインクをノズル開口１３から排出することで、第１及び第２の加熱手段１０３、２５によって加熱されたインクをノズル開口１３に至るまで充填させて、記録ヘッド１全体を短時間で加熱することができる。そして、上述した実施形態１と同様に、記録ヘッド１全体を加熱した後、印刷を開始することで、所望の温度に加熱したインクを所望の吐出特性で吐出させて、印刷することができる。
【００６９】
このように、本実施形態では、排出制御手段５５Ｂが、圧電素子１８を駆動して、流路内のインクをノズル開口１３から排出する。これにより、第１及び第２の加熱手段１０３、２５によって加熱されたインクによって記録ヘッド１全体を所望の温度に短時間で加熱することができ、印刷開始までの待機時間を短縮することができる。もちろん、本実施形態であっても、加熱手段１０３、２５は、液体貯留部１００及び記録ヘッド１の少なくとも一方に設ければよい。
【００７０】
なお、本実施形態では、排出制御手段５５Ｂは、圧電素子１８を駆動することで、ノズル開口１３からインクを排出させるようにしたが、特にこれに限定されず、上述した実施形態１の供給ポンプ１０２の制御及び実施形態２の吸引手段１１０の制御の何れか一方又は両方と組み合わせるようにしてもよい。
【００７１】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、上述した各実施形態では、流路（圧力発生室）に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料１９と電極形成材料２０、２１とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子１８を例示したが、圧力発生手段は、特にこれに限定されるものではなく、圧電材料１９と電極形成材料２０、２１とを交互に積層させて積層方向の一端部を振動板１５に当接させる横振動型の圧電素子を用いるようにしてもよい。
【００７３】
また、圧力発生手段としては、例えば、下電極、圧電材料からなる圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィ法によって形成した薄膜型の圧電素子を用いてもよく、また、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を使用することもできる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるものなども使用することができる。
【００７４】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００７５】
なお、上記各実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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や液体噴射装置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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ 流路基板、 １３ ノズル開口、 １７ マニホールド、 １８ 圧電素子、 ２５ 第２の加熱手段、 １００ 液体貯留部、 １０２ 供給ポンプ、 １０３ 第１の加熱手段、 １１０ 吸引手段、 １１３ 吸引装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射ヘッドの流路内に充填された加熱された液体をノズル開口から吐出することで被噴射媒体に印刷を行う印刷開始前に、前記液体噴射ヘッドの前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させて、加熱された液体によって前記液体噴射ヘッドが印刷温度に達するまで加熱し、当該液体噴射ヘッドが印刷温度に達した後に前記ノズル開口からの液体の排出を停止するように制御する排出制御手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッド内に設けられて、前記流路内に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液体を吐出させる圧力発生手段を駆動することで、当該流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記排出制御手段は、前記圧力発生手段に前記被噴射媒体への印刷時よりも単位時間当たりの液体の消費量が少ない駆動波形で駆動させることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記流路に接続されて液体を供給する供給ポンプを制御することで、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記ノズル開口から液体を吸引する吸引手段を制御することにより、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の制御装置と、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、当該液体噴射ヘッドの流路内を流れる液体を加熱する加熱手段と、を具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに設けられていることを特徴とする請求項６記載の液体噴射装置。
【請求項８】
前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに供給する液体が貯留された液体貯留部に設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の液体噴射装置。
【請求項１】
液体噴射ヘッドの流路内に充填された加熱された液体をノズル開口から吐出することで被噴射媒体に印刷を行う印刷開始前に、前記液体噴射ヘッドの前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させて、加熱された液体によって前記液体噴射ヘッドが印刷温度に達するまで加熱し、当該液体噴射ヘッドが印刷温度に達した後に前記ノズル開口からの液体の排出を停止するように制御する排出制御手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッド内に設けられて、前記流路内に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液体を吐出させる圧力発生手段を駆動することで、当該流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記排出制御手段は、前記圧力発生手段に前記被噴射媒体への印刷時よりも単位時間当たりの液体の消費量が少ない駆動波形で駆動させることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記流路に接続されて液体を供給する供給ポンプを制御することで、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記排出制御手段が、前記液体噴射ヘッドの前記ノズル開口から液体を吸引する吸引手段を制御することにより、前記流路内の液体を前記ノズル開口から排出させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の制御装置と、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、当該液体噴射ヘッドの流路内を流れる液体を加熱する加熱手段と、を具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに設けられていることを特徴とする請求項６記載の液体噴射装置。
【請求項８】
前記加熱手段が、前記液体噴射ヘッドに供給する液体が貯留された液体貯留部に設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１７８０４１（Ｐ２０１１−１７８０４１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４７９１（Ｐ２０１０−４４７９１）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]