液体噴射装置
【課題】液体の増粘を防止して、安定した吐出特性の液滴を吐出することができる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズル１３、ノズル１３に連通する圧力発生室１２及び圧電素子を有する記録ヘッドと、インクのメニスカス３０を加熱により固化させてノズル１３に薄膜３１を形成するプラテンヒーターと、印刷データに基づいて駆動信号を圧電素子に供給する制御手段とを備え、制御手段は、プラテンヒーターに、全てのノズル１３に薄膜３１を形成させ、印刷データに基づいて、インクを吐出する吐出ノズルと液体を吐出しない非吐出ノズルとを特定し、吐出ノズルに形成された薄膜３１を除去する振動を吐出ノズル１３に連通した圧力発生室１２内に与える復帰用駆動信号を圧電素子に供給し、印刷データに基づいて、復帰用駆動信号による振動で薄膜３１が除去された吐出ノズル１３からインクを吐出させる。
【解決手段】ノズル１３、ノズル１３に連通する圧力発生室１２及び圧電素子を有する記録ヘッドと、インクのメニスカス３０を加熱により固化させてノズル１３に薄膜３１を形成するプラテンヒーターと、印刷データに基づいて駆動信号を圧電素子に供給する制御手段とを備え、制御手段は、プラテンヒーターに、全てのノズル１３に薄膜３１を形成させ、印刷データに基づいて、インクを吐出する吐出ノズルと液体を吐出しない非吐出ノズルとを特定し、吐出ノズルに形成された薄膜３１を除去する振動を吐出ノズル１３に連通した圧力発生室１２内に与える復帰用駆動信号を圧電素子に供給し、印刷データに基づいて、復帰用駆動信号による振動で薄膜３１が除去された吐出ノズル１３からインクを吐出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被噴射媒体に液体を噴射する液体噴射装置には、例えば、液体としてのインクを噴射させて紙や記録シートなどの被記録媒体（被噴射媒体）に印刷を行うインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）を備えたインクジェット式記録装置が知られている。インクジェット式記録装置は、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、インクカートリッジから各圧力発生室にインクを供給する液体流路と、各圧力発生室に連通するノズルとを備えている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、インクの吐出が一定期間行われないと、圧力発生室に残留しているインクの揮発成分が蒸発してノズルから外部に放出され、インクが増粘する。このようなインクの増粘により、インクの吐出不良が生じたり、インク滴の濃度にばらつきが生じたりするという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、インクジェット式記録ヘッドのノズル側を加熱し、ノズルにメニスカスを形成したインクを固化させて薄膜とするものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなインクジェット式記録装置によれば、薄膜でインクの揮発成分の蒸発を防止することができるので、インクの増粘が防止され、吐出不良などが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１４８９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係るインクジェット式記録装置では、全てのノズルに形成された薄膜を、印刷時には除去しているため、実際には吐出を行わないノズルについても薄膜が除去されることになる。このため、吐出を行わないノズルについては、インクの揮発成分が蒸発し、ノズルから圧力発生室に至るまで充填されたインクが増粘してしまう。
【０００７】
例えば、白色インクと非白色インクとを吐出可能に構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、白色インクで下地としてベタ塗りを行うが、ベタ塗り後にはあまり使用されない場合がある。このような場合、非白色インクの吐出時に、白色インクを吐出するノズルから白色インクの揮発成分が蒸発し、増粘してしまう。
【０００８】
なお、このような問題は、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、液体の増粘を防止して、安定した吐出特性の液滴を吐出することができる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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、被噴射媒体に液体を吐出する複数のノズル、該ノズルに連通する圧力発生室及び該圧力発生室に圧力を与える圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドのノズルに形成された液体のメニスカスを形成する液体を固化させてノズルに膜を形成する造膜手段と、前記被噴射媒体に吐出される液体のパターンを定義した吐出データに基づいて駆動信号を前記圧力発生手段に供給する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記造膜手段に、前記液体噴射ヘッドに含まれる複数のノズルに前記膜を形成させ、液体の吐出前に、前記吐出データに基づいて液体を吐出する吐出ノズルと液体を吐出しない非吐出ノズルとを特定し、当該吐出ノズルについて液体を噴射可能なメニスカスの状態に復帰させる復帰用駆動信号を前記圧力発生手段に供給し、前記吐出データに基づいて、前記復帰用駆動信号により前記膜が除去された前記吐出ノズルから液体を吐出させ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、造膜手段により複数のノズルにメニスカスを形成したインクを固化させて膜とする。そして、吐出データに基づいて、吐出ノズルの膜を選択的に元の液体に復帰させ、非吐出ノズルに膜を残した状態で液体の吐出を行う。これにより、吐出時においても、選択的に膜を残すことで、非吐出ノズルに連通する圧力発生室の液体の蒸発を防ぎ、液体の増粘を防止することができる。これにより、増粘による液体の吐出不良や濃度ムラが防止された高品質な印刷を行うことができる。
【００１１】
ここで、前記液体噴射ヘッドのノズル側を封止するキャップ部材を備え、前記制御手段は、前記造膜手段に前記ノズルに前記膜を形成させたのち、前記液体噴射ヘッドのノズル側を前記キャップ部材で封止することが好ましい。膜が過剰に厚くなることを防止できる。
【００１２】
また、前記液体は、０．１％以上１０％以下の樹脂又は糖類を含むことが好ましい。これによれば、当該液体は、ノズルにメニスカスを形成し、造膜手段により固化して膜となる。
【００１３】
また、前記膜は、前記ノズルの直径よりも薄い厚さであることが好ましい。これによれば、復帰用駆動信号で、より確実に膜を破壊することができる。
【００１４】
また、前記被噴射媒体を前記液体噴射ヘッドのノズルに対向するように支持するプラテンを備え、前記造膜手段は、前記プラテンを加熱するプラテンヒーターであることが好ましい。これによれば、プラテンヒーターを造膜手段として兼用できるので、別途に加熱手段を設けた場合に掛かるコストを削減することができる。
【００１５】
また、前記液体は、紫外線硬化性樹脂を含み、前記造膜手段は、前記液体噴射ヘッドのノズル側に紫外線を照射する紫外線照射装置であることが好ましい。これによれば、紫外線硬化性樹脂を含む液体を用いることができる。
【００１６】
また、前記液体噴射ヘッドは、前記液体として第１液体及び第２液体を吐出可能に構成され、前記制御手段は、前記被噴射媒体に前記第２液体を吐出させる前記吐出データが与えられたときには、前記第１液体が供給されるノズルを非吐出ノズルとすることが好ましい。これによれば、酸化チタンなどを含んだ高価な白色インクの使用量を抑え、ランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】一実施形態に係る記録装置のブロック図である。
【図４】一実施形態に係る制御部の動作のフローを示す図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【図７】一実施形態に係る駆動波形を示す図である。
【図８】一実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〈実施形態１〉
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記録装置は液体噴射装置の一例である。
【００１９】
図１は、本実施形態に係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。インクジェット式記録装置Ｉは、記録ヘッド１を具備する。記録ヘッド１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に沿って移動可能に設けられている。
【００２０】
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、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。
【００２１】
プラテン８には、特に図示しないが、プラテン８を加熱するプラテンヒーターが設けられている。プラテンヒーターにより加熱されたプラテン８は、搬送された記録シートＳを加熱する。記録シートＳが加熱されることにより、記録シートＳ上のインクが強制的に乾燥される。
【００２２】
また、このプラテンヒーターは、本発明に係る造膜手段としても機能する。プラテンヒーターは、プラテン８を加熱し、このプラテン８に加えられた熱で記録ヘッド１のノズル１３（図２参照）側を加熱することができる。詳細は後述するが、造膜手段として機能するプラテンヒーターにより、ノズルにメニスカスを形成するインクは固化して膜となる。
【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】
キャリッジ３がキャリッジ軸５に沿う方向（主走査方向）に移動して、記録ヘッド１にインクを吐出させて、記録シートＳにインクの印刷（液体の塗布）を行う領域を印刷領域（塗布領域）とし、記録ヘッド１にインクを吐出させずに、インクの印刷を行わない領域を非印刷領域（非塗布領域）とする。
【００２５】
インクジェット式記録装置Ｉの非印刷領域には、記録ヘッド１のノズル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１３を覆うキャップ部材１１４と、キャップ部材１１４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１１４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１１４の内部を負圧として、ノズル１３から流路内のインクを、流路内に滞留した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１１４によってノズル１３を封止することによりノズル１３の乾燥を抑制するようにしてもよい。
【００２８】
また、詳細は後述するが、インクジェット式記録装置Ｉには、インクの吐出や記録シートＳの搬送などの動作を制御するプリンターコントローラー１１１が設けられている。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る記録ヘッドを示す断面図である。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１００（図１参照）からのインクが供給される。
【００３０】
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。
【００３１】
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が接続される液体供給路２４が設けられている。液体供給路２４は、マニホールド１７に連通している。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。詳細には、電圧の印加により圧電素子１８が収縮することで、インクが各圧力発生室１２に供給される。すなわち、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。
【００３２】
図３は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉの機能ブロック図である。同図に示すようにインクジェット式記録装置Ｉは、プリンターコントローラー１１１と、プリントエンジン１１２とから概略構成されている。
【００３３】
プリンターコントローラー１１１は、外部インターフェース１２６（以下、外部Ｉ／Ｆ１２６という）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１２７と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１１５と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部１１６と、クロック信号を発生する発振回路１１７と、記録ヘッド１に供給される駆動信号を発生する駆動信号発生回路１１９と、印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン１１２に送信する内部インターフェース１２０（以下、内部Ｉ／Ｆ１２０という）とを備えている。このドットパターンデータは、請求項に記載の吐出データに相当する。
【００３４】
プリントエンジン１１２は、記録ヘッド１と、紙送り機構１２４と、キャリッジ機構１２５とを含んで構成してある。紙送り機構１２４は、給紙ローラー及び給紙ローラーを回転させる紙送りモーターとプラテン８等から構成してあり、記録紙等の印刷記憶媒体を記録ヘッド１の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構１２４は、印刷記憶媒体を副走査方向に相対移動させる。
【００３５】
キャリッジ機構１２５は、記録ヘッド１を搭載可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３を主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成してあり、キャリッジ３を走行させることにより記録ヘッド１を主走査方向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、上述したように駆動モーター６及びタイミングベルト７等で構成されている。
【００３６】
このようなプリンターコントローラー１１１は、印刷データに基づいて、プリントエンジン１１２を介して記録ヘッド１の位置などを制御するとともに、圧電素子１８に駆動信号を供給して記録ヘッド１にインクを吐出させる制御を行う。
【００３７】
ここで、印刷データとは、記録シートＳに印刷されるインクのパターンを定義したものである。例えば、印刷データは、キャラクターコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成されている。
【００３８】
外部Ｉ／Ｆ１２６は、図示しないホストコンピューター等と制御信号や各種情報などを送受信する接続部である（例えば、ＵＳＢなど）。具体的には、ホストコンピューター等から、印刷データが外部Ｉ／Ｆ１２６を介してプリンターコントローラー１１１に送信される。また、外部Ｉ／Ｆ１２６を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピューター等に対して出力される。
【００３９】
ＲＡＭ１２７は、受信バッファー１２１、中間バッファー１２２、出力バッファー１２３、及び、図示しないワークメモリーとして機能する。これらのバッファーは後述する各種データの一時的な記憶に用いられる。
【００４０】
ＲＯＭ１１５には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。
【００４１】
制御部１１６は、外部Ｉ／Ｆ１２６を介して受信した印刷データを受信バッファー１２１に記憶させる。次に、受信バッファー１２１内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー１２２に記憶させる。次に、中間バッファー１２２から読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１１５に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御部１１６は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー１２３に記憶させる。ドットパターンデータとは、記録ヘッド１にインクを吐出させるタイミングを表す情報や、圧電素子１８に送信する駆動信号及び印字データとから構成されている。
【００４２】
そして、制御部１１６は、記録ヘッド１の１行分に相当するドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータを、内部Ｉ／Ｆ１２０を通じて記録ヘッド１に出力する。また、出力バッファー１２３から１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー１２２から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。
【００４３】
一方、記録ヘッド１には、受信したドットパターンを処理する駆動回路１３５を備えている。駆動回路１３５には、駆動信号発生回路１１９から出力された所定の波形を有する駆動信号を選択的に圧電素子１８に入力するラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及びシフトレジスター（ＳＲ）１３１等を有する。この駆動回路１３５は、図示しない外部配線を介して内部Ｉ／Ｆ１２０と接続されており、ドットパターンが送信される。また、駆動回路１３５は、図示しない外部配線を介して圧電素子に駆動信号を送信可能に接続されている。
【００４４】
これらのシフトレジスター（ＳＲ）１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及び圧電素子１８は、それぞれ、記録ヘッド１のノズル１３毎に設けられており、これらのシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３及びスイッチ１３４は、駆動信号発生回路１１９が発生した駆動信号から駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは実際に圧電素子１８に印加される印加パルスのことである。
【００４５】
なお、このように構成されるプリンターコントローラー１１１と、駆動回路１３５とが圧電素子１８に所定の駆動信号を印加する制御手段となる。
【００４６】
このような構成のプリンターコントローラー１１１では、制御部１１６は、ドットパターンデータによって規定されるタイミングで、駆動信号及び印字データを駆動回路１３５に送信し、記録ヘッド１の各ノズル１３からインク滴を吐出させる。具体的には次のようにドットパターンによりインクが吐出される。
【００４７】
最初に発振回路１１７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、ドットパターンデータを構成する印字データ（ＳＩ）が出力バッファー１２３からシフトレジスター１３１へシリアル伝送され、順次セットされる。この場合、まず、全ノズル１３の印字データにおける最上位ビットのデータがシリアル伝送され、この最上位ビットのデータシリアル伝送が終了したならば、上位から２番目のビットのデータがシリアル伝送される。以下同様に、下位ビットのデータが順次シリアル伝送される。
【００４８】
そして、当該ビットの印字データが全ノズル分の各シフトレジスター１３１にセットされたならば、制御部１１６は、所定のタイミングでラッチ１３２へラッチ信号（ＬＡＴ）を出力させる。このラッチ信号により、ラッチ１３２は、シフトレジスター１３１にセットされた印字データをラッチする。このラッチ１３２がラッチした印字データは、電圧増幅器であるレベルシフター１３３に印加される。このレベルシフター１３３は、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ１３４が駆動可能な電圧値、例えば、数十ボルトまでこの印字データを昇圧する。そして、この昇圧された印字データは各スイッチ１３４に印加され、各スイッチ１３４は、当該印字データにより接続状態になる。
【００４９】
そして、各スイッチ１３４には、駆動信号発生回路１１９が発生した駆動信号（ＣＯＭ）も印加されており、スイッチ１３４が選択的に接続状態になると、このスイッチ１３４に接続された圧電素子１８に選択的に駆動信号が印加される。
【００５０】
このように例示した記録ヘッド１では、印字データによって圧電素子１８に駆動信号を印加するか否かが制御される。例えば、印字データが「１」の期間においてはラッチ信号（ＬＡＴ）によりスイッチ１３４が接続状態となるので、駆動信号（ＣＯＭ）が圧電素子１８に供給され、この駆動信号（ＣＯＭ）により圧電素子１８が変位（変形）する。また、印字データが「０」の期間においてはスイッチ１３４が非接続状態となるので、圧電素子１８への駆動信号の供給は遮断される。
【００５１】
縦振動型の圧電素子１８では、充電により圧電素子１８が縦方向に縮んで圧力発生室１２を膨張させ、放電により圧電素子１８が縦方向に伸長して圧力発生室１２を収縮させる。このような記録ヘッド１では、圧電素子１８に対する充放電に伴って対応する圧力発生室１２の容積が変化するので、圧力発生室１２の圧力変動を利用してノズル１３からインク滴が吐出される。
【００５２】
また、プラテンヒーター１０３は、内部Ｉ／Ｆ１２０を介して制御部１１６と電気的に接続されている。制御部１１６は、内部Ｉ／Ｆ１２０を介して制御信号をプラテンヒーター１０３に送信し、プラテンヒーター１０３の温度を所定温度に設定する。プラテンヒーター１０３の温度を設定することで、プラテン８を加熱する。例えば、制御部１１６は、記録シートＳを搬送し、記録ヘッド１にインクを吐出させているときは、プラテン８の熱で記録シートＳ上に着弾したインクが強制的に乾燥される程度にプラテンヒーター１０３を加熱する。
【００５３】
さらに、詳細は後述するが、制御部１１６は、プラテンヒーター１０３を所定温度に設定することで、プラテン８に対向した記録ヘッド１のノズルプレート１４側を加熱する。これにより、ノズル１３にメニスカスを形成したインクが薄膜化される。
【００５４】
ここで、図４〜図６を用いて、プリンターコントローラー１１１の動作及び記録ヘッドの圧力発生室１２内のインクの状態について説明する。図４は、プリンターコントローラーの動作のフローを示す図であり、図５は、ノズル近傍を拡大した記録ヘッドの要部断面図であり、図６は、ノズルプレートの要部平面図である。
【００５５】
制御部１１６は、例えば、印刷データに基づいて一連のインクの吐出が終了した後、プリントエンジン１１２を介して、プラテン８上に記録ヘッド１を配置する（図４ステップＳ１）。
【００５６】
このとき、図５（ａ）に示すように、ノズル１３から圧力発生室１２にはインクが充填されており、ノズル１３にはメニスカス３０が形成されている。
【００５７】
次に、制御部１１６は、図示しないプラテンヒーター１０３を加熱してプラテン８を所定温度にし、インクを薄膜化する（図４ステップＳ２）。図５（ｂ）に示すように、ノズル１３には、インクが薄膜化した薄膜３１（請求項に記載の膜に相当する。）が形成される。図６（ａ）に示すように、プラテン８の熱は記録ヘッド１０のノズルプレート１４の全体に伝わるため、全てのノズル１３に薄膜３１が形成される。
【００５８】
ここで、薄膜３１は、インクの成分が造膜手段（本実施形態ではプラテンヒーター１０３）により固化したものである。膜厚は、ノズル１３の開口が固化した薄膜３１で閉塞される程度とすればよく、圧力発生室１２内部までインクを固化させる必要はない。また、膜の粘度は、圧力発生室１２のインクの粘度よりも１０倍以上であることが好ましい。
【００５９】
このように、ノズル１３でインクが薄膜３１となることで、ノズル１３が薄膜３１で封止される。この薄膜３１によって、圧力発生室１２のインクの溶媒が蒸発することが防止される。
【００６０】
なお、ノズル１３にメニスカスが形成された状態で、放置した場合（例えば、常温で放置した場合）、インクが乾燥して粘度が高くなり、インクが膜状になる。しかしながら、インクの乾燥は、そのまま継続し、ノズル１３から圧力発生室１２に至るまでインクが乾燥、固化してしまう。一方、本発明のように、造膜手段により薄膜３１を形成した場合、インクの乾燥は収まり、薄膜３１がそれ以上に厚くなることが抑制される。
【００６１】
次に、制御部１１６は、印刷データが与えられて印刷を行う際には、インクを吐出する吐出ノズルと、インクを吐出しない非吐出ノズルとを特定する（図４ステップＳ３）。
【００６２】
上述したように、記録ヘッド１０では、印刷データから作製された印字データによって圧電素子１８に駆動信号を印加するか否かが制御される。したがって、印刷データからは、駆動信号が印加される、又は印加されない圧電素子１８を特定することができる。そして、各圧電素子１８には、圧力発生室１２及びノズル１３がそれぞれ対応して設けられているので、全てのノズル１３のうち、インクを吐出するノズル１３（以下、吐出ノズル１３ａ）と、インクを吐出しないノズル１３（以下、非吐出ノズル１３ｂ）とを特定することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、左から１番目と３番目とが非吐出ノズル１３ｂ、残りが吐出ノズル１３ａとして特定されたとする。
【００６３】
次に、制御部１１６は、復帰用駆動信号を圧電素子１８に供給する（図４ステップＳ４）。復帰用駆動信号とは、圧電素子１８に与えられる駆動信号であって、薄膜３１が破られる強さの振動を圧力発生室１２内のインクに与えるものである。復帰用駆動信号が圧電素子１８に与えられることにより、ノズル１３のインクが露出した状態のメニスカスに戻る。
【００６４】
図６（ｂ）に示すように、制御部１１６が復帰用駆動信号を選択的に吐出ノズル１３ａに対応する圧電素子１８に供給すると、圧力発生室１２は収縮・膨張し、この収縮・膨張によるインクの圧力で薄膜３１が除去される。すなわち、吐出ノズル１３ａでは、メニスカス３０が形成された元の状態に戻る。
【００６５】
一方、非吐出ノズル１３ｂに対応する圧電素子１８には、復帰用駆動信号が供給されないので、非吐出ノズル１３ｂは、薄膜３１で封止された状態が維持される。
【００６６】
以降、制御部１１６は、非吐出ノズル１３ｂには薄膜３１が封止された状態で、印刷データに基づいて吐出ノズル１３ａからインクを吐出させて、印刷する（図４ステップＳ５）。
【００６７】
図７を用いて各種の駆動信号を説明する。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。
【００６８】
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１４０は、図７（ａ）に示すように、中間電位Ｖｍを維持した状態から電位Ｖ０まで上昇させる膨張要素Ｐ０１と、電位Ｖ０を一定時間維持するホールド要素Ｐ０２と、電位Ｖ０から中間電位Ｖｍまで降下させる収縮要素Ｐ０３と、を具備する。
【００６９】
そして、このような駆動波形１４０が圧電素子１８に供給されると、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、ホールド要素Ｐ０２で維持される。次に、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１３からインク滴が吐出される。なお、このような膨張要素Ｐ０１、ホールド要素Ｐ０２及び収縮要素Ｐ０３からなる駆動波形１４０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。
【００７０】
復帰用駆動信号の駆動波形１４１は、図７（ｂ）に示すように、中間電位Ｖｍを維持した状態から電位Ｖ１まで上昇させる膨張要素Ｐ１１と、電位Ｖ１を一定時間維持するホールド要素Ｐ１２と、電位Ｖ１から中間電位Ｖｍまで降下させる収縮要素Ｐ１３と、を具備する。
【００７１】
電位Ｖ１は、駆動信号の駆動波形１４０の電位Ｖ１と同じかそれよりも高く設定されている。このように復帰用駆動信号の駆動波形１４１を設定することで、吐出ノズル１３ａから確実に薄膜３１を除去し、元のメニスカス３０が露出した状態に戻すことができる。
【００７２】
以上に説明したように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉは、造膜手段であるプラテンヒーター１０３により複数の（本実施形態では全ての）ノズル１３にメニスカス３０を形成したインクを固化させて薄膜３１とする。そして、印刷データに基づいて、吐出ノズル１３ａの薄膜３１を選択的に元のインクに復帰させ、非吐出ノズル１３ｂに薄膜３１を残した状態で印刷を行う。
【００７３】
非吐出ノズル１３ｂに形成された薄膜３１により、圧力発生室１２のインクの溶媒が蒸発することが防止されるので、当該圧力発生室１２のインクが増粘することが防止される。したがって、同一のノズル１３が、或る印刷データでは非吐出ノズル１３ｂとされ、それ以後の印刷データでは吐出ノズル１３ａとされるとき、当該ノズル１３から増粘していないインクを吐出することができる。
【００７４】
このように、印刷データに応じて、吐出ノズル１３ａからインクを吐出させる一方で、非吐出ノズル１３ｂには薄膜３１を残したままとする。すなわち、印刷時においても、選択的に薄膜３１を残すことで、非吐出ノズル１３ｂに連通する圧力発生室１２のインクの蒸発を防ぎ、インクの増粘を防止することができる。これにより、増粘によるインクの吐出不良や濃度ムラが防止された高品質な印刷を行うことができる。
【００７５】
また、従来では、通常よりも強い圧力で、増粘したインクをノズルから排出させることで、インクの増粘による問題を解決していたが、インクを無駄に排出してしまうので、インクの使用量の観点では好ましいとは言えなかった。本発明では、このような増粘したインクの排出を伴わないので、インクの使用量を節約することができる。
【００７６】
また、特に図示しないが、制御部１１６は、造膜手段で記録ヘッド１０の全てのノズル１３に薄膜３１を形成したのち、記録ヘッド１を非塗布領域に移動させ、ノズルプレート１４をキャップ部材１１４で封止してもよい。これにより、薄膜３１がそれ以上に乾燥することを防止できる。これにより、薄膜３１の膜厚が過剰に厚くなることを防止できる。
【００７７】
本発明に係るインク（液体）は、ノズル１３にメニスカスを形成し、造膜手段により固化して薄膜３１を形成する組成からなる。このようなインクは、常温環境下で粘度が増加し、水よりも比重が大きい性質を有し、また、加熱により固化する固形成分が含まれ、又は重合成分が含まれる。
【００７８】
具体的には、０．１％以上１０％以下の樹脂又は糖類（糖分又は糖アルコール）を含むインク（液体）であれば、本発明の作用効果を奏する。樹脂としては、樹脂エマルジョン、顔料、高分子ゲルを挙げることができる。また、樹脂、糖分又は糖アルコールは、単独でもよいし、これらを混合したものでもよい。なお、樹脂と糖類とを混合した場合は、この混合物が０．１％以上１０％以下であることが好ましい。
【００７９】
樹脂エマルジョンとしては、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂からなる群より選択される１種又は２種以上であることが好ましい。これらの樹脂はホモポリマーとして使用されても良く、またコポリマーして使用されてもよく、単相構造及び複相構造（コアシェル型）の何れのものも使用できる。
【００８０】
顔料としては、カーボンブラック、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、ジオキサジン顔料、アントラキノン顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等の有機顔料、チタン白、亜鉛華、鉛白、カーボンブラック系、ベンガラ、朱、カドミウム赤、黄鉛、群青、コバルト青、コバルト紫、ジンクロメート等の無機顔料が挙げられる。また、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても水相に分散可能なら、何れも使用できる。これらのうち、特にアゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、ジオキサジン顔料、及びアントラキノン顔料系を用いることが好ましい。尚、「顔料」とは、水や溶剤、油等に通常不溶の粒子状の固体をいう。
【００８１】
高分子ゲルとは、高分子が架橋されることで三次元的な網目構造を形成し、その内部に溶媒を吸収し膨潤したゲルである。公知の高分子ゲルを本発明に適用することができる。
【００８２】
また、糖分としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖（三糖類及び四糖類を含む）及び多糖類が挙げられ、好ましくはグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等が挙げられる。
【００８３】
糖アルコールとしては、例えば、トレイトール、エリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、リキシトール、ソルビトール（グルシトール）、マンニトール、イジトール、グリトール、タリトール、ガラクチトール、アリトール、アルトリトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトール、ツラニトール等が好適である。
【００８４】
上述したノズル１３に形成された薄膜３１の膜厚は、ノズル１３の直径よりも薄い厚さであることが好ましい。ノズル１３の直径よりも薄い厚さの膜厚であれば、復帰用駆動信号で、より確実に薄膜３１を除去することができるからである。
【００８５】
本実施形態では、造膜手段として、プラテンヒーター１０３を用いた。このように、記録シートＳに印刷されたインクを乾燥させるためのプラテンヒーター１０３を、造膜手段として兼用できるので、別途に加熱手段を設けた場合に掛かるコストを削減することができる。
【００８６】
さらに、造膜手段としては、インク（液体）に紫外線硬化性樹脂が含まれる場合、紫外線照射装置を用いることができる。特に図示しないが、紫外線照射装置を記録ヘッド１０のノズル１３側に紫外線を照射するようにインクジェット式記録装置Ｉに配置する。制御部１１６が、紫外線照射装置に紫外線を照射させることで、ノズル１３にメニスカスを形成したインクが固化し、薄膜３１が形成される。
【００８７】
造膜手段による薄膜３１の形成のタイミングには、特に限定はない。印刷データに基づいて印刷を行い、次の印刷データが連続しないときなど、次の印刷まで時間が空く場合、印刷が終わった直後に、造膜手段を用いてノズル１３に薄膜３１を形成することが好ましい。これにより、常温環境に放置することでノズル１３にメニスカスを形成したインクが増粘することを極力抑えることができる。
【００８８】
また、復帰用駆動信号による薄膜３１の除去のタイミングには、特に限定はないが、印刷直前にうち捨て領域で行うことが好ましい。これにより、印刷直前まで薄膜３１によりインクの蒸発を防止し、増粘を防止することができる。
【００８９】
加熱手段としてはプラテンヒーターに限らず、例えば、非印刷領域に記録ヘッド１のノズル１３側を加熱するヒーター等を別途設けてもよい。また、記録ヘッド１のノズルプレート１４がキャップ部材１１４に封止された状態で、ノズル１３側を加熱する加熱手段を吸引手段１１０に別途設けてもよい。制御部１１６は、加熱手段の配置等に応じて、記録ヘッド１を移動させ、適宜加熱するタイミングを定めればよい。
【００９０】
〈実施形態２〉
吐出ノズル１３ａと非吐出ノズル１３ｂとは、インクの色に応じて使い分けられてもよい。図８は、実施形態２に係るノズルプレートの平面図である。
【００９１】
図８（ａ）に示すように、記録ヘッド１０には、ノズル１３が一方向に並設されたノズル列を２列有している。一方をノズル列Ａ、他方をノズル列Ｂとする。ノズル列Ａに連通するマニホールド１７、圧力発生室１２には、第１液体の一例として白色インクが供給され、ノズル列Ａの各ノズル１３から白色インクが吐出される。ノズル列Ｂに連通するマニホールド１７、圧力発生室１２には、第２液体の一例として非白色インクが供給され、ノズル列Ｂの各ノズル１３から非白色インクが吐出される。
【００９２】
このような記録ヘッド１０に、白色インクで下地となる背景画像を印刷し、その下地上に非白色インクで、画像を形成する印刷データが与えられると、制御部１１６は、ノズル列Ａから白色インクを吐出させて下地を形成し、ノズル列Ｂから非白色インクを吐出させる。なお、下地に白の下地を印刷することで、非白色インクの色再現性が向上する。
【００９３】
このような印刷データに基づく印刷では、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉは次のように制御を行う。
【００９４】
まず、図８（ｂ）に示すように、制御部１１６は、下地の印刷後、プラテンヒーターなど造膜手段を用いて、全てのノズル１３に薄膜３１を形成する。そして、制御部１１６は、印刷データに基づいて、ノズル列Ａのノズル１３は非吐出ノズル１３ｂであり、ノズル列Ｂのノズル１３は吐出ノズル１３ａであることを特定する。
【００９５】
したがって、図８（ｃ）に示すように、制御部１１６は、ノズル列Ｂのノズル１３に対応する各圧電素子１８に復帰用駆動信号を供給する。これにより、薄膜３１が除去され、ノズル列Ｂのノズル１３はメニスカスが露出した状態に戻る。
【００９６】
そして、制御部１１６は、ノズル列Ｂから非白色インクを吐出させ、画像を形成させる。
【００９７】
このようにして、下地の作成後、しばらく用いられないノズル列Ａのノズル１３には、薄膜３１が形成されるので、ノズル列Ａに連通する圧力発生室１２のインクが増粘することを防止することができる。
【００９８】
特に、酸化チタンなどを含んだ白色インクは高価である。本発明は、従来のように強制的に増粘した白色インクを排出することがないので、このような白色インクの使用量を抑え、ランニングコストを低減することができる。なお、第１液体としては、酸化チタンなどを含んだ白色インクに限らず、例えば、金属を含有したインクやクリアインクなどを挙げることができる。これらのインクは、あまり頻繁に使用されない。したがって、当該インクは、上述したノズル列Ａから吐出させることが好ましい。
【００９９】
〈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。
【０１００】
例えば、一つの記録ヘッド１０に設けられた全てのノズル１３から、吐出ノズル１３ａと非吐出ノズル１３ｂとを特定したが、このような態様に限定されない。例えば、複数の記録ヘッド１０を有する場合、一の記録ヘッド１０では、全てのノズル１３が吐出ノズル１３ａとなり、他の記録ヘッド１０では、全てのノズル１３が非吐出ノズル１３ｂとなってもよい。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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ー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、シェアモード（圧電素子の分極方向に垂直に電界を印加した場合に発生する変形モードである。）の変形を発生させ、圧電素子の剪断変形により圧力発生室を変形させてインクを吐出させるものや、他の撓みモードの圧電素子や、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。
【０１０３】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、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、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。
【０１０４】
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】
【０１０５】
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）、 １２ 圧力発生室、 １３ ノズル、 １３ａ 吐出ノズル、 １３ｂ 非吐出ノズル、 １４ ノズルプレート、 １５ 振動板、 １８ 圧電素子、 ３０ メニスカス、 ３１ 薄膜、 １０３ プラテンヒーター、 １１１ プリンターコントローラー、 １１２ プリントエンジン、 １１４ キャップ部材、 １１６ 制御部、 １３５ 駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被噴射媒体に液体を噴射する液体噴射装置には、例えば、液体としてのインクを噴射させて紙や記録シートなどの被記録媒体（被噴射媒体）に印刷を行うインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）を備えたインクジェット式記録装置が知られている。インクジェット式記録装置は、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、インクカートリッジから各圧力発生室にインクを供給する液体流路と、各圧力発生室に連通するノズルとを備えている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、インクの吐出が一定期間行われないと、圧力発生室に残留しているインクの揮発成分が蒸発してノズルから外部に放出され、インクが増粘する。このようなインクの増粘により、インクの吐出不良が生じたり、インク滴の濃度にばらつきが生じたりするという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、インクジェット式記録ヘッドのノズル側を加熱し、ノズルにメニスカスを形成したインクを固化させて薄膜とするものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなインクジェット式記録装置によれば、薄膜でインクの揮発成分の蒸発を防止することができるので、インクの増粘が防止され、吐出不良などが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１４８９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係るインクジェット式記録装置では、全てのノズルに形成された薄膜を、印刷時には除去しているため、実際には吐出を行わないノズルについても薄膜が除去されることになる。このため、吐出を行わないノズルについては、インクの揮発成分が蒸発し、ノズルから圧力発生室に至るまで充填されたインクが増粘してしまう。
【０００７】
例えば、白色インクと非白色インクとを吐出可能に構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、白色インクで下地としてベタ塗りを行うが、ベタ塗り後にはあまり使用されない場合がある。このような場合、非白色インクの吐出時に、白色インクを吐出するノズルから白色インクの揮発成分が蒸発し、増粘してしまう。
【０００８】
なお、このような問題は、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、液体の増粘を防止して、安定した吐出特性の液滴を吐出することができる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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、被噴射媒体に液体を吐出する複数のノズル、該ノズルに連通する圧力発生室及び該圧力発生室に圧力を与える圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドのノズルに形成された液体のメニスカスを形成する液体を固化させてノズルに膜を形成する造膜手段と、前記被噴射媒体に吐出される液体のパターンを定義した吐出データに基づいて駆動信号を前記圧力発生手段に供給する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記造膜手段に、前記液体噴射ヘッドに含まれる複数のノズルに前記膜を形成させ、液体の吐出前に、前記吐出データに基づいて液体を吐出する吐出ノズルと液体を吐出しない非吐出ノズルとを特定し、当該吐出ノズルについて液体を噴射可能なメニスカスの状態に復帰させる復帰用駆動信号を前記圧力発生手段に供給し、前記吐出データに基づいて、前記復帰用駆動信号により前記膜が除去された前記吐出ノズルから液体を吐出させ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、造膜手段により複数のノズルにメニスカスを形成したインクを固化させて膜とする。そして、吐出データに基づいて、吐出ノズルの膜を選択的に元の液体に復帰させ、非吐出ノズルに膜を残した状態で液体の吐出を行う。これにより、吐出時においても、選択的に膜を残すことで、非吐出ノズルに連通する圧力発生室の液体の蒸発を防ぎ、液体の増粘を防止することができる。これにより、増粘による液体の吐出不良や濃度ムラが防止された高品質な印刷を行うことができる。
【００１１】
ここで、前記液体噴射ヘッドのノズル側を封止するキャップ部材を備え、前記制御手段は、前記造膜手段に前記ノズルに前記膜を形成させたのち、前記液体噴射ヘッドのノズル側を前記キャップ部材で封止することが好ましい。膜が過剰に厚くなることを防止できる。
【００１２】
また、前記液体は、０．１％以上１０％以下の樹脂又は糖類を含むことが好ましい。これによれば、当該液体は、ノズルにメニスカスを形成し、造膜手段により固化して膜となる。
【００１３】
また、前記膜は、前記ノズルの直径よりも薄い厚さであることが好ましい。これによれば、復帰用駆動信号で、より確実に膜を破壊することができる。
【００１４】
また、前記被噴射媒体を前記液体噴射ヘッドのノズルに対向するように支持するプラテンを備え、前記造膜手段は、前記プラテンを加熱するプラテンヒーターであることが好ましい。これによれば、プラテンヒーターを造膜手段として兼用できるので、別途に加熱手段を設けた場合に掛かるコストを削減することができる。
【００１５】
また、前記液体は、紫外線硬化性樹脂を含み、前記造膜手段は、前記液体噴射ヘッドのノズル側に紫外線を照射する紫外線照射装置であることが好ましい。これによれば、紫外線硬化性樹脂を含む液体を用いることができる。
【００１６】
また、前記液体噴射ヘッドは、前記液体として第１液体及び第２液体を吐出可能に構成され、前記制御手段は、前記被噴射媒体に前記第２液体を吐出させる前記吐出データが与えられたときには、前記第１液体が供給されるノズルを非吐出ノズルとすることが好ましい。これによれば、酸化チタンなどを含んだ高価な白色インクの使用量を抑え、ランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】一実施形態に係る記録装置のブロック図である。
【図４】一実施形態に係る制御部の動作のフローを示す図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【図７】一実施形態に係る駆動波形を示す図である。
【図８】一実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〈実施形態１〉
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。また、インクジェット式記録装置は液体噴射装置の一例である。
【００１９】
図１は、本実施形態に係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。インクジェット式記録装置Ｉは、記録ヘッド１を具備する。記録ヘッド１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に沿って移動可能に設けられている。
【００２０】
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、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。
【００２１】
プラテン８には、特に図示しないが、プラテン８を加熱するプラテンヒーターが設けられている。プラテンヒーターにより加熱されたプラテン８は、搬送された記録シートＳを加熱する。記録シートＳが加熱されることにより、記録シートＳ上のインクが強制的に乾燥される。
【００２２】
また、このプラテンヒーターは、本発明に係る造膜手段としても機能する。プラテンヒーターは、プラテン８を加熱し、このプラテン８に加えられた熱で記録ヘッド１のノズル１３（図２参照）側を加熱することができる。詳細は後述するが、造膜手段として機能するプラテンヒーターにより、ノズルにメニスカスを形成するインクは固化して膜となる。
【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】
キャリッジ３がキャリッジ軸５に沿う方向（主走査方向）に移動して、記録ヘッド１にインクを吐出させて、記録シートＳにインクの印刷（液体の塗布）を行う領域を印刷領域（塗布領域）とし、記録ヘッド１にインクを吐出させずに、インクの印刷を行わない領域を非印刷領域（非塗布領域）とする。
【００２５】
インクジェット式記録装置Ｉの非印刷領域には、記録ヘッド１のノズル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１３を覆うキャップ部材１１４と、キャップ部材１１４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１１４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１１４の内部を負圧として、ノズル１３から流路内のインクを、流路内に滞留した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１１４によってノズル１３を封止することによりノズル１３の乾燥を抑制するようにしてもよい。
【００２８】
また、詳細は後述するが、インクジェット式記録装置Ｉには、インクの吐出や記録シートＳの搬送などの動作を制御するプリンターコントローラー１１１が設けられている。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る記録ヘッドを示す断面図である。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１００（図１参照）からのインクが供給される。
【００３０】
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。
【００３１】
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が接続される液体供給路２４が設けられている。液体供給路２４は、マニホールド１７に連通している。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。詳細には、電圧の印加により圧電素子１８が収縮することで、インクが各圧力発生室１２に供給される。すなわち、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。
【００３２】
図３は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉの機能ブロック図である。同図に示すようにインクジェット式記録装置Ｉは、プリンターコントローラー１１１と、プリントエンジン１１２とから概略構成されている。
【００３３】
プリンターコントローラー１１１は、外部インターフェース１２６（以下、外部Ｉ／Ｆ１２６という）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１２７と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１１５と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部１１６と、クロック信号を発生する発振回路１１７と、記録ヘッド１に供給される駆動信号を発生する駆動信号発生回路１１９と、印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン１１２に送信する内部インターフェース１２０（以下、内部Ｉ／Ｆ１２０という）とを備えている。このドットパターンデータは、請求項に記載の吐出データに相当する。
【００３４】
プリントエンジン１１２は、記録ヘッド１と、紙送り機構１２４と、キャリッジ機構１２５とを含んで構成してある。紙送り機構１２４は、給紙ローラー及び給紙ローラーを回転させる紙送りモーターとプラテン８等から構成してあり、記録紙等の印刷記憶媒体を記録ヘッド１の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構１２４は、印刷記憶媒体を副走査方向に相対移動させる。
【００３５】
キャリッジ機構１２５は、記録ヘッド１を搭載可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３を主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成してあり、キャリッジ３を走行させることにより記録ヘッド１を主走査方向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、上述したように駆動モーター６及びタイミングベルト７等で構成されている。
【００３６】
このようなプリンターコントローラー１１１は、印刷データに基づいて、プリントエンジン１１２を介して記録ヘッド１の位置などを制御するとともに、圧電素子１８に駆動信号を供給して記録ヘッド１にインクを吐出させる制御を行う。
【００３７】
ここで、印刷データとは、記録シートＳに印刷されるインクのパターンを定義したものである。例えば、印刷データは、キャラクターコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成されている。
【００３８】
外部Ｉ／Ｆ１２６は、図示しないホストコンピューター等と制御信号や各種情報などを送受信する接続部である（例えば、ＵＳＢなど）。具体的には、ホストコンピューター等から、印刷データが外部Ｉ／Ｆ１２６を介してプリンターコントローラー１１１に送信される。また、外部Ｉ／Ｆ１２６を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピューター等に対して出力される。
【００３９】
ＲＡＭ１２７は、受信バッファー１２１、中間バッファー１２２、出力バッファー１２３、及び、図示しないワークメモリーとして機能する。これらのバッファーは後述する各種データの一時的な記憶に用いられる。
【００４０】
ＲＯＭ１１５には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。
【００４１】
制御部１１６は、外部Ｉ／Ｆ１２６を介して受信した印刷データを受信バッファー１２１に記憶させる。次に、受信バッファー１２１内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー１２２に記憶させる。次に、中間バッファー１２２から読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１１５に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御部１１６は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー１２３に記憶させる。ドットパターンデータとは、記録ヘッド１にインクを吐出させるタイミングを表す情報や、圧電素子１８に送信する駆動信号及び印字データとから構成されている。
【００４２】
そして、制御部１１６は、記録ヘッド１の１行分に相当するドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータを、内部Ｉ／Ｆ１２０を通じて記録ヘッド１に出力する。また、出力バッファー１２３から１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー１２２から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。
【００４３】
一方、記録ヘッド１には、受信したドットパターンを処理する駆動回路１３５を備えている。駆動回路１３５には、駆動信号発生回路１１９から出力された所定の波形を有する駆動信号を選択的に圧電素子１８に入力するラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及びシフトレジスター（ＳＲ）１３１等を有する。この駆動回路１３５は、図示しない外部配線を介して内部Ｉ／Ｆ１２０と接続されており、ドットパターンが送信される。また、駆動回路１３５は、図示しない外部配線を介して圧電素子に駆動信号を送信可能に接続されている。
【００４４】
これらのシフトレジスター（ＳＲ）１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及び圧電素子１８は、それぞれ、記録ヘッド１のノズル１３毎に設けられており、これらのシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３３及びスイッチ１３４は、駆動信号発生回路１１９が発生した駆動信号から駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは実際に圧電素子１８に印加される印加パルスのことである。
【００４５】
なお、このように構成されるプリンターコントローラー１１１と、駆動回路１３５とが圧電素子１８に所定の駆動信号を印加する制御手段となる。
【００４６】
このような構成のプリンターコントローラー１１１では、制御部１１６は、ドットパターンデータによって規定されるタイミングで、駆動信号及び印字データを駆動回路１３５に送信し、記録ヘッド１の各ノズル１３からインク滴を吐出させる。具体的には次のようにドットパターンによりインクが吐出される。
【００４７】
最初に発振回路１１７からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、ドットパターンデータを構成する印字データ（ＳＩ）が出力バッファー１２３からシフトレジスター１３１へシリアル伝送され、順次セットされる。この場合、まず、全ノズル１３の印字データにおける最上位ビットのデータがシリアル伝送され、この最上位ビットのデータシリアル伝送が終了したならば、上位から２番目のビットのデータがシリアル伝送される。以下同様に、下位ビットのデータが順次シリアル伝送される。
【００４８】
そして、当該ビットの印字データが全ノズル分の各シフトレジスター１３１にセットされたならば、制御部１１６は、所定のタイミングでラッチ１３２へラッチ信号（ＬＡＴ）を出力させる。このラッチ信号により、ラッチ１３２は、シフトレジスター１３１にセットされた印字データをラッチする。このラッチ１３２がラッチした印字データは、電圧増幅器であるレベルシフター１３３に印加される。このレベルシフター１３３は、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ１３４が駆動可能な電圧値、例えば、数十ボルトまでこの印字データを昇圧する。そして、この昇圧された印字データは各スイッチ１３４に印加され、各スイッチ１３４は、当該印字データにより接続状態になる。
【００４９】
そして、各スイッチ１３４には、駆動信号発生回路１１９が発生した駆動信号（ＣＯＭ）も印加されており、スイッチ１３４が選択的に接続状態になると、このスイッチ１３４に接続された圧電素子１８に選択的に駆動信号が印加される。
【００５０】
このように例示した記録ヘッド１では、印字データによって圧電素子１８に駆動信号を印加するか否かが制御される。例えば、印字データが「１」の期間においてはラッチ信号（ＬＡＴ）によりスイッチ１３４が接続状態となるので、駆動信号（ＣＯＭ）が圧電素子１８に供給され、この駆動信号（ＣＯＭ）により圧電素子１８が変位（変形）する。また、印字データが「０」の期間においてはスイッチ１３４が非接続状態となるので、圧電素子１８への駆動信号の供給は遮断される。
【００５１】
縦振動型の圧電素子１８では、充電により圧電素子１８が縦方向に縮んで圧力発生室１２を膨張させ、放電により圧電素子１８が縦方向に伸長して圧力発生室１２を収縮させる。このような記録ヘッド１では、圧電素子１８に対する充放電に伴って対応する圧力発生室１２の容積が変化するので、圧力発生室１２の圧力変動を利用してノズル１３からインク滴が吐出される。
【００５２】
また、プラテンヒーター１０３は、内部Ｉ／Ｆ１２０を介して制御部１１６と電気的に接続されている。制御部１１６は、内部Ｉ／Ｆ１２０を介して制御信号をプラテンヒーター１０３に送信し、プラテンヒーター１０３の温度を所定温度に設定する。プラテンヒーター１０３の温度を設定することで、プラテン８を加熱する。例えば、制御部１１６は、記録シートＳを搬送し、記録ヘッド１にインクを吐出させているときは、プラテン８の熱で記録シートＳ上に着弾したインクが強制的に乾燥される程度にプラテンヒーター１０３を加熱する。
【００５３】
さらに、詳細は後述するが、制御部１１６は、プラテンヒーター１０３を所定温度に設定することで、プラテン８に対向した記録ヘッド１のノズルプレート１４側を加熱する。これにより、ノズル１３にメニスカスを形成したインクが薄膜化される。
【００５４】
ここで、図４〜図６を用いて、プリンターコントローラー１１１の動作及び記録ヘッドの圧力発生室１２内のインクの状態について説明する。図４は、プリンターコントローラーの動作のフローを示す図であり、図５は、ノズル近傍を拡大した記録ヘッドの要部断面図であり、図６は、ノズルプレートの要部平面図である。
【００５５】
制御部１１６は、例えば、印刷データに基づいて一連のインクの吐出が終了した後、プリントエンジン１１２を介して、プラテン８上に記録ヘッド１を配置する（図４ステップＳ１）。
【００５６】
このとき、図５（ａ）に示すように、ノズル１３から圧力発生室１２にはインクが充填されており、ノズル１３にはメニスカス３０が形成されている。
【００５７】
次に、制御部１１６は、図示しないプラテンヒーター１０３を加熱してプラテン８を所定温度にし、インクを薄膜化する（図４ステップＳ２）。図５（ｂ）に示すように、ノズル１３には、インクが薄膜化した薄膜３１（請求項に記載の膜に相当する。）が形成される。図６（ａ）に示すように、プラテン８の熱は記録ヘッド１０のノズルプレート１４の全体に伝わるため、全てのノズル１３に薄膜３１が形成される。
【００５８】
ここで、薄膜３１は、インクの成分が造膜手段（本実施形態ではプラテンヒーター１０３）により固化したものである。膜厚は、ノズル１３の開口が固化した薄膜３１で閉塞される程度とすればよく、圧力発生室１２内部までインクを固化させる必要はない。また、膜の粘度は、圧力発生室１２のインクの粘度よりも１０倍以上であることが好ましい。
【００５９】
このように、ノズル１３でインクが薄膜３１となることで、ノズル１３が薄膜３１で封止される。この薄膜３１によって、圧力発生室１２のインクの溶媒が蒸発することが防止される。
【００６０】
なお、ノズル１３にメニスカスが形成された状態で、放置した場合（例えば、常温で放置した場合）、インクが乾燥して粘度が高くなり、インクが膜状になる。しかしながら、インクの乾燥は、そのまま継続し、ノズル１３から圧力発生室１２に至るまでインクが乾燥、固化してしまう。一方、本発明のように、造膜手段により薄膜３１を形成した場合、インクの乾燥は収まり、薄膜３１がそれ以上に厚くなることが抑制される。
【００６１】
次に、制御部１１６は、印刷データが与えられて印刷を行う際には、インクを吐出する吐出ノズルと、インクを吐出しない非吐出ノズルとを特定する（図４ステップＳ３）。
【００６２】
上述したように、記録ヘッド１０では、印刷データから作製された印字データによって圧電素子１８に駆動信号を印加するか否かが制御される。したがって、印刷データからは、駆動信号が印加される、又は印加されない圧電素子１８を特定することができる。そして、各圧電素子１８には、圧力発生室１２及びノズル１３がそれぞれ対応して設けられているので、全てのノズル１３のうち、インクを吐出するノズル１３（以下、吐出ノズル１３ａ）と、インクを吐出しないノズル１３（以下、非吐出ノズル１３ｂ）とを特定することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、左から１番目と３番目とが非吐出ノズル１３ｂ、残りが吐出ノズル１３ａとして特定されたとする。
【００６３】
次に、制御部１１６は、復帰用駆動信号を圧電素子１８に供給する（図４ステップＳ４）。復帰用駆動信号とは、圧電素子１８に与えられる駆動信号であって、薄膜３１が破られる強さの振動を圧力発生室１２内のインクに与えるものである。復帰用駆動信号が圧電素子１８に与えられることにより、ノズル１３のインクが露出した状態のメニスカスに戻る。
【００６４】
図６（ｂ）に示すように、制御部１１６が復帰用駆動信号を選択的に吐出ノズル１３ａに対応する圧電素子１８に供給すると、圧力発生室１２は収縮・膨張し、この収縮・膨張によるインクの圧力で薄膜３１が除去される。すなわち、吐出ノズル１３ａでは、メニスカス３０が形成された元の状態に戻る。
【００６５】
一方、非吐出ノズル１３ｂに対応する圧電素子１８には、復帰用駆動信号が供給されないので、非吐出ノズル１３ｂは、薄膜３１で封止された状態が維持される。
【００６６】
以降、制御部１１６は、非吐出ノズル１３ｂには薄膜３１が封止された状態で、印刷データに基づいて吐出ノズル１３ａからインクを吐出させて、印刷する（図４ステップＳ５）。
【００６７】
図７を用いて各種の駆動信号を説明する。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。
【００６８】
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１４０は、図７（ａ）に示すように、中間電位Ｖｍを維持した状態から電位Ｖ０まで上昇させる膨張要素Ｐ０１と、電位Ｖ０を一定時間維持するホールド要素Ｐ０２と、電位Ｖ０から中間電位Ｖｍまで降下させる収縮要素Ｐ０３と、を具備する。
【００６９】
そして、このような駆動波形１４０が圧電素子１８に供給されると、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、ホールド要素Ｐ０２で維持される。次に、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１３からインク滴が吐出される。なお、このような膨張要素Ｐ０１、ホールド要素Ｐ０２及び収縮要素Ｐ０３からなる駆動波形１４０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。
【００７０】
復帰用駆動信号の駆動波形１４１は、図７（ｂ）に示すように、中間電位Ｖｍを維持した状態から電位Ｖ１まで上昇させる膨張要素Ｐ１１と、電位Ｖ１を一定時間維持するホールド要素Ｐ１２と、電位Ｖ１から中間電位Ｖｍまで降下させる収縮要素Ｐ１３と、を具備する。
【００７１】
電位Ｖ１は、駆動信号の駆動波形１４０の電位Ｖ１と同じかそれよりも高く設定されている。このように復帰用駆動信号の駆動波形１４１を設定することで、吐出ノズル１３ａから確実に薄膜３１を除去し、元のメニスカス３０が露出した状態に戻すことができる。
【００７２】
以上に説明したように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉは、造膜手段であるプラテンヒーター１０３により複数の（本実施形態では全ての）ノズル１３にメニスカス３０を形成したインクを固化させて薄膜３１とする。そして、印刷データに基づいて、吐出ノズル１３ａの薄膜３１を選択的に元のインクに復帰させ、非吐出ノズル１３ｂに薄膜３１を残した状態で印刷を行う。
【００７３】
非吐出ノズル１３ｂに形成された薄膜３１により、圧力発生室１２のインクの溶媒が蒸発することが防止されるので、当該圧力発生室１２のインクが増粘することが防止される。したがって、同一のノズル１３が、或る印刷データでは非吐出ノズル１３ｂとされ、それ以後の印刷データでは吐出ノズル１３ａとされるとき、当該ノズル１３から増粘していないインクを吐出することができる。
【００７４】
このように、印刷データに応じて、吐出ノズル１３ａからインクを吐出させる一方で、非吐出ノズル１３ｂには薄膜３１を残したままとする。すなわち、印刷時においても、選択的に薄膜３１を残すことで、非吐出ノズル１３ｂに連通する圧力発生室１２のインクの蒸発を防ぎ、インクの増粘を防止することができる。これにより、増粘によるインクの吐出不良や濃度ムラが防止された高品質な印刷を行うことができる。
【００７５】
また、従来では、通常よりも強い圧力で、増粘したインクをノズルから排出させることで、インクの増粘による問題を解決していたが、インクを無駄に排出してしまうので、インクの使用量の観点では好ましいとは言えなかった。本発明では、このような増粘したインクの排出を伴わないので、インクの使用量を節約することができる。
【００７６】
また、特に図示しないが、制御部１１６は、造膜手段で記録ヘッド１０の全てのノズル１３に薄膜３１を形成したのち、記録ヘッド１を非塗布領域に移動させ、ノズルプレート１４をキャップ部材１１４で封止してもよい。これにより、薄膜３１がそれ以上に乾燥することを防止できる。これにより、薄膜３１の膜厚が過剰に厚くなることを防止できる。
【００７７】
本発明に係るインク（液体）は、ノズル１３にメニスカスを形成し、造膜手段により固化して薄膜３１を形成する組成からなる。このようなインクは、常温環境下で粘度が増加し、水よりも比重が大きい性質を有し、また、加熱により固化する固形成分が含まれ、又は重合成分が含まれる。
【００７８】
具体的には、０．１％以上１０％以下の樹脂又は糖類（糖分又は糖アルコール）を含むインク（液体）であれば、本発明の作用効果を奏する。樹脂としては、樹脂エマルジョン、顔料、高分子ゲルを挙げることができる。また、樹脂、糖分又は糖アルコールは、単独でもよいし、これらを混合したものでもよい。なお、樹脂と糖類とを混合した場合は、この混合物が０．１％以上１０％以下であることが好ましい。
【００７９】
樹脂エマルジョンとしては、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂からなる群より選択される１種又は２種以上であることが好ましい。これらの樹脂はホモポリマーとして使用されても良く、またコポリマーして使用されてもよく、単相構造及び複相構造（コアシェル型）の何れのものも使用できる。
【００８０】
顔料としては、カーボンブラック、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、ジオキサジン顔料、アントラキノン顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等の有機顔料、チタン白、亜鉛華、鉛白、カーボンブラック系、ベンガラ、朱、カドミウム赤、黄鉛、群青、コバルト青、コバルト紫、ジンクロメート等の無機顔料が挙げられる。また、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても水相に分散可能なら、何れも使用できる。これらのうち、特にアゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、キナクリドン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、ジオキサジン顔料、及びアントラキノン顔料系を用いることが好ましい。尚、「顔料」とは、水や溶剤、油等に通常不溶の粒子状の固体をいう。
【００８１】
高分子ゲルとは、高分子が架橋されることで三次元的な網目構造を形成し、その内部に溶媒を吸収し膨潤したゲルである。公知の高分子ゲルを本発明に適用することができる。
【００８２】
また、糖分としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖（三糖類及び四糖類を含む）及び多糖類が挙げられ、好ましくはグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、アルドン酸、グルシトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等が挙げられる。
【００８３】
糖アルコールとしては、例えば、トレイトール、エリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、リキシトール、ソルビトール（グルシトール）、マンニトール、イジトール、グリトール、タリトール、ガラクチトール、アリトール、アルトリトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトール、ツラニトール等が好適である。
【００８４】
上述したノズル１３に形成された薄膜３１の膜厚は、ノズル１３の直径よりも薄い厚さであることが好ましい。ノズル１３の直径よりも薄い厚さの膜厚であれば、復帰用駆動信号で、より確実に薄膜３１を除去することができるからである。
【００８５】
本実施形態では、造膜手段として、プラテンヒーター１０３を用いた。このように、記録シートＳに印刷されたインクを乾燥させるためのプラテンヒーター１０３を、造膜手段として兼用できるので、別途に加熱手段を設けた場合に掛かるコストを削減することができる。
【００８６】
さらに、造膜手段としては、インク（液体）に紫外線硬化性樹脂が含まれる場合、紫外線照射装置を用いることができる。特に図示しないが、紫外線照射装置を記録ヘッド１０のノズル１３側に紫外線を照射するようにインクジェット式記録装置Ｉに配置する。制御部１１６が、紫外線照射装置に紫外線を照射させることで、ノズル１３にメニスカスを形成したインクが固化し、薄膜３１が形成される。
【００８７】
造膜手段による薄膜３１の形成のタイミングには、特に限定はない。印刷データに基づいて印刷を行い、次の印刷データが連続しないときなど、次の印刷まで時間が空く場合、印刷が終わった直後に、造膜手段を用いてノズル１３に薄膜３１を形成することが好ましい。これにより、常温環境に放置することでノズル１３にメニスカスを形成したインクが増粘することを極力抑えることができる。
【００８８】
また、復帰用駆動信号による薄膜３１の除去のタイミングには、特に限定はないが、印刷直前にうち捨て領域で行うことが好ましい。これにより、印刷直前まで薄膜３１によりインクの蒸発を防止し、増粘を防止することができる。
【００８９】
加熱手段としてはプラテンヒーターに限らず、例えば、非印刷領域に記録ヘッド１のノズル１３側を加熱するヒーター等を別途設けてもよい。また、記録ヘッド１のノズルプレート１４がキャップ部材１１４に封止された状態で、ノズル１３側を加熱する加熱手段を吸引手段１１０に別途設けてもよい。制御部１１６は、加熱手段の配置等に応じて、記録ヘッド１を移動させ、適宜加熱するタイミングを定めればよい。
【００９０】
〈実施形態２〉
吐出ノズル１３ａと非吐出ノズル１３ｂとは、インクの色に応じて使い分けられてもよい。図８は、実施形態２に係るノズルプレートの平面図である。
【００９１】
図８（ａ）に示すように、記録ヘッド１０には、ノズル１３が一方向に並設されたノズル列を２列有している。一方をノズル列Ａ、他方をノズル列Ｂとする。ノズル列Ａに連通するマニホールド１７、圧力発生室１２には、第１液体の一例として白色インクが供給され、ノズル列Ａの各ノズル１３から白色インクが吐出される。ノズル列Ｂに連通するマニホールド１７、圧力発生室１２には、第２液体の一例として非白色インクが供給され、ノズル列Ｂの各ノズル１３から非白色インクが吐出される。
【００９２】
このような記録ヘッド１０に、白色インクで下地となる背景画像を印刷し、その下地上に非白色インクで、画像を形成する印刷データが与えられると、制御部１１６は、ノズル列Ａから白色インクを吐出させて下地を形成し、ノズル列Ｂから非白色インクを吐出させる。なお、下地に白の下地を印刷することで、非白色インクの色再現性が向上する。
【００９３】
このような印刷データに基づく印刷では、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｉは次のように制御を行う。
【００９４】
まず、図８（ｂ）に示すように、制御部１１６は、下地の印刷後、プラテンヒーターなど造膜手段を用いて、全てのノズル１３に薄膜３１を形成する。そして、制御部１１６は、印刷データに基づいて、ノズル列Ａのノズル１３は非吐出ノズル１３ｂであり、ノズル列Ｂのノズル１３は吐出ノズル１３ａであることを特定する。
【００９５】
したがって、図８（ｃ）に示すように、制御部１１６は、ノズル列Ｂのノズル１３に対応する各圧電素子１８に復帰用駆動信号を供給する。これにより、薄膜３１が除去され、ノズル列Ｂのノズル１３はメニスカスが露出した状態に戻る。
【００９６】
そして、制御部１１６は、ノズル列Ｂから非白色インクを吐出させ、画像を形成させる。
【００９７】
このようにして、下地の作成後、しばらく用いられないノズル列Ａのノズル１３には、薄膜３１が形成されるので、ノズル列Ａに連通する圧力発生室１２のインクが増粘することを防止することができる。
【００９８】
特に、酸化チタンなどを含んだ白色インクは高価である。本発明は、従来のように強制的に増粘した白色インクを排出することがないので、このような白色インクの使用量を抑え、ランニングコストを低減することができる。なお、第１液体としては、酸化チタンなどを含んだ白色インクに限らず、例えば、金属を含有したインクやクリアインクなどを挙げることができる。これらのインクは、あまり頻繁に使用されない。したがって、当該インクは、上述したノズル列Ａから吐出させることが好ましい。
【００９９】
〈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。
【０１００】
例えば、一つの記録ヘッド１０に設けられた全てのノズル１３から、吐出ノズル１３ａと非吐出ノズル１３ｂとを特定したが、このような態様に限定されない。例えば、複数の記録ヘッド１０を有する場合、一の記録ヘッド１０では、全てのノズル１３が吐出ノズル１３ａとなり、他の記録ヘッド１０では、全てのノズル１３が非吐出ノズル１３ｂとなってもよい。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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ー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、シェアモード（圧電素子の分極方向に垂直に電界を印加した場合に発生する変形モードである。）の変形を発生させ、圧電素子の剪断変形により圧力発生室を変形させてインクを吐出させるものや、他の撓みモードの圧電素子や、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。
【０１０３】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、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、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。
【０１０４】
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】
【０１０５】
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）、 １２ 圧力発生室、 １３ ノズル、 １３ａ 吐出ノズル、 １３ｂ 非吐出ノズル、 １４ ノズルプレート、 １５ 振動板、 １８ 圧電素子、 ３０ メニスカス、 ３１ 薄膜、 １０３ プラテンヒーター、 １１１ プリンターコントローラー、 １１２ プリントエンジン、 １１４ キャップ部材、 １１６ 制御部、 １３５ 駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被噴射媒体に液体を吐出する複数のノズル、該ノズルに連通する圧力発生室及び該圧力発生室に圧力を与える圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドのノズルに形成された液体のメニスカスを形成する液体を固化させてノズルに膜を形成する造膜手段と、
前記被噴射媒体に吐出される液体のパターンを定義した吐出データに基づいて駆動信号を前記圧力発生手段に供給する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記造膜手段に、前記液体噴射ヘッドに含まれる複数のノズルに前記膜を形成させ、
液体の吐出前に、前記吐出データに基づいて液体を吐出する吐出ノズルと液体を吐出しない非吐出ノズルとを特定し、当該吐出ノズルについて液体を噴射可能なメニスカスの状態に復帰させる復帰用駆動信号を前記圧力発生手段に供給し、
前記吐出データに基づいて、前記復帰用駆動信号により前記膜が除去された前記吐出ノズルから液体を吐出させる
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射装置において、
前記液体噴射ヘッドのノズル側を封止するキャップ部材を備え、
前記制御手段は、前記造膜手段に前記ノズルに前記膜を形成させたのち、前記液体噴射ヘッドのノズル側を前記キャップ部材で封止する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射装置において、
前記液体は、０．１％以上１０％以下の樹脂又は糖類を含む
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記膜は、前記ノズルの直径よりも薄い厚さである
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記被噴射媒体を前記液体噴射ヘッドのノズルに対向するように支持するプラテンを備え、
前記造膜手段は、前記プラテンを加熱するプラテンヒーターである
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記液体は、紫外線硬化性樹脂を含み、
前記造膜手段は、前記液体噴射ヘッドのノズル側に紫外線を照射する紫外線照射装置である
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記液体噴射ヘッドは、前記液体として第１液体及び第２液体を吐出可能に構成され、
前記制御手段は、前記被噴射媒体に前記第２液体を吐出させる前記吐出データが与えられたときには、前記第１液体が供給されるノズルを非吐出ノズルとする
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
被噴射媒体に液体を吐出する複数のノズル、該ノズルに連通する圧力発生室及び該圧力発生室に圧力を与える圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドのノズルに形成された液体のメニスカスを形成する液体を固化させてノズルに膜を形成する造膜手段と、
前記被噴射媒体に吐出される液体のパターンを定義した吐出データに基づいて駆動信号を前記圧力発生手段に供給する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記造膜手段に、前記液体噴射ヘッドに含まれる複数のノズルに前記膜を形成させ、
液体の吐出前に、前記吐出データに基づいて液体を吐出する吐出ノズルと液体を吐出しない非吐出ノズルとを特定し、当該吐出ノズルについて液体を噴射可能なメニスカスの状態に復帰させる復帰用駆動信号を前記圧力発生手段に供給し、
前記吐出データに基づいて、前記復帰用駆動信号により前記膜が除去された前記吐出ノズルから液体を吐出させる
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射装置において、
前記液体噴射ヘッドのノズル側を封止するキャップ部材を備え、
前記制御手段は、前記造膜手段に前記ノズルに前記膜を形成させたのち、前記液体噴射ヘッドのノズル側を前記キャップ部材で封止する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射装置において、
前記液体は、０．１％以上１０％以下の樹脂又は糖類を含む
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記膜は、前記ノズルの直径よりも薄い厚さである
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記被噴射媒体を前記液体噴射ヘッドのノズルに対向するように支持するプラテンを備え、
前記造膜手段は、前記プラテンを加熱するプラテンヒーターである
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記液体は、紫外線硬化性樹脂を含み、
前記造膜手段は、前記液体噴射ヘッドのノズル側に紫外線を照射する紫外線照射装置である
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載する液体噴射装置において、
前記液体噴射ヘッドは、前記液体として第１液体及び第２液体を吐出可能に構成され、
前記制御手段は、前記被噴射媒体に前記第２液体を吐出させる前記吐出データが与えられたときには、前記第１液体が供給されるノズルを非吐出ノズルとする
ことを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５０４０２（Ｐ２０１２−２５０４０２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３８３９（Ｐ２０１１−１２３８３９）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【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２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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