液滴吐出装置
【課題】水頭圧を安定させ、吐出されるインク量の変化を抑制し、優れた印刷品質を得ることが可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド９と、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する貯留部２０と、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを同時に走査方向に移動させる移動手段１５と、前記移動手段の動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部の移動に伴って前記貯留部内の前記機能液に付与される圧力変化を抑制する圧力変化を前記貯留部内の前記機能液に付与させる。
【解決手段】機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド９と、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する貯留部２０と、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを同時に走査方向に移動させる移動手段１５と、前記移動手段の動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部の移動に伴って前記貯留部内の前記機能液に付与される圧力変化を抑制する圧力変化を前記貯留部内の前記機能液に付与させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドを走査しながら、インクを吐出して印刷する液滴塗布装置において、インクタンクをインクジェットヘッドの直上に配置する装置構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、インクタンクをインクジェットヘッドの直上に配置することによって、インクタンク内のインク液面とインクジェットヘッドの圧力差（以下、水頭圧と記載）の管理が容易になる。また、インクタンクとインクジェットヘッドとの間の流路を短くすることができ、部材のコストダウン、インク交換時のインク使用量の低減、長期滞留インクの低減、などの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６２４４６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、インクタンクをインクジェットヘッドの直上に配置すると、インクジェットヘッドを走査しながらインクを吐出する際、インクタンク内のインク液面が揺れて、水頭圧が変化してしまう。水頭圧が変化するとインクジェットヘッドから吐出されるインクの量が変化してしまい、製品にスジムラが発生してしまうといった課題があった。
【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、以下の形態また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、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する貯留部と、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを同時に走査方向に移動させる移動手段と、前記移動手段の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部の移動に伴って前記貯留部内の前記機能液に付与される圧力変化を抑制する圧力変化を前記貯留部内の前記機能液に付与させることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、液滴吐出ヘッドと貯留部とを移動させる前に付与される圧力変化と液滴吐出ヘッドと貯留部の移動に伴って付与される圧力変化とが互いに打ち消し合って、吐出時における貯留部内の機能液の圧力変化が抑制される。すなわち、貯留部内の機能液の揺れが抑制される。そして、水頭圧が一定に保持され、機能液の吐出量が均一化されるので、画像品質を向上させることができる。
【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装置では、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記移動手段を駆動させ、前記貯留部内に貯留された前記機能液に対して前記圧力変化を付与させることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、前記貯留部内の機能液に対して容易に圧力変化を付与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は、前記貯留部内の前記機能液の前記圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記制御装置では、前記検出された前記圧力に基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、適切な機能液の圧力変化の状態で、前記移動手段が移動されるので、確実に貯留部内の機能液の揺れを抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる液滴吐出装置は、前記貯留部内の前記機能液の液面の高さを検出する液面検出手段を設け、前記制御装置では、前記検出された前記液面の高さに基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、適切な機能液の圧力変化の状態で、前記移動手段が移動されるので、確実に貯留部内の機能液の揺れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液滴吐出装置の構成を示す模式図。
【図２】液滴吐出装置の一部分の構成を示す模式図。
【図３】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図４】貯留部内の機能液の挙動を示す模式図。
【図５】液滴吐出装置の制御方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１６】
以下の説明においては、機能液の例として紫外線硬化型インクを用いたものについて説明を行う。また、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージに対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がステージに対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。なお、液滴吐出ヘッドの走査移動方向をＹ方向、ステージの移動方向をＸ方向とする。
【００１７】
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模式図である。液滴吐出装置１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる記録媒体Ｐ上に機能液としての紫外線硬化型インクを吐出し、記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線照射を行って該紫外線硬化型インクを硬化させ、記録媒体Ｐ上に画像や各種の模様等のパターンを描画するものである。なお、以下「紫外線硬化型インク」について説明するときは、便宜上、単に「インク」ということがある。
【００１８】
図１に示すように、液滴吐出装置１は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９に供給する機能液を貯留するサブタンク２０と、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを同時に走査方向に移動させる移動手段１５と、移動手段１５の動作を制御する制御装置等を備えている。さらに詳細には、略直方体の基台２と、基台２上に記録媒体Ｐを載置するステージ６と、ステージ６を図１中のＸ方向に搬送するステージ搬送手段１３と、紫外線硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッドを複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４をＹ方向に移動させる移動手段１５と、紫外線照射部と、各種構成部品の制御を行う制御部と、を具備して構成されている。
【００１９】
ステージ６は、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送される記録媒体Ｐを、例えば、真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。
【００２０】
ステージ搬送手段１３は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御部から入力される、ステージのＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２１】
キャリッジは４、移動手段１５に移動可能に取り付けられた矩形板状のものである。キャリッジ４には、ＸＹ方向に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッド９が保持されている。これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ）は、複数のノズルを備えたもので、制御部から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、紫外線硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した紫外線硬化型インクをそれぞれ吐出するもので、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図１に示すようにキャリッジ４に搭載された貯留部としてのサブタンク２０を介してチューブ（配管）１０が連結されている。
【００２２】
そして、Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクを充填・貯蔵した１次タンク１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この１次タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクを充填した１次タンク１１Ｃが接続され、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクを充填した１次タンク１１Ｍが接続され、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の紫外線硬化型インクを充填した１次タンク１１Ｋが接続されている。このような構成によって液滴吐出ヘッド９Ｃには、１次タンク１１ＣからＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｍには、１次タンク１１ＭからＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｋには、１次タンク１１ＫからＫ（黒）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。
【００２３】
ここで、紫外線硬化型インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような紫外線硬化型インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。
【００２４】
例えば、紫外線硬化型インクは、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合される。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。したがって、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。
【００２５】
ビヒクルとしては、単官能あるいは多官能の重合性化合物が使用できる。より具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマー（プレポリマー）を例示でき、インクとしての粘度を調整する反応性希釈剤もこれらの材料を用いることができる。
【００２６】
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系が広く用いられる。より具体的には、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｎｅａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、２−ｈｙｄｒｏｘｙ ３−（４−ｂｅｎｚｏｙｌ−ｐｈｅｎｏｘｙ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ １−ｐｒｏｐａｎｅ ａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｎ−［２−（１−ｏｘｏ−２−ｐｒｏｐｅｎｙｌｏｘｙ） ｅｔｈｙｌ］ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ等、第４級アンモニウム塩型の水溶性有機物等を用いることができる。この種の光重合開始剤は、その組成に応じて、紫外線吸収特性、反応開始効率、黄変性等が異なるので、インクとしての色等に応じて使い分けられる。
【００２７】
重合禁止剤としては、ラジカル捕捉能力を有してラジカル重合を阻害する化合物であれば何れも使用できる。ただし、液滴吐出装置１における吐出適性等を配慮すると、ハイドロキノン類、カテコール類、ヒンダードアミン類、フェノール類、フェノチアジン類、縮合芳香族環のキノン類から選択された少なくとも１種類以上の化合物が好ましい。
【００２８】
ハイドロキノン類としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、１−ｏ−２，３，５−トリメチルハイドロキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン等を例示できる。カテコール類としては、カテコール、４−メチルカテコール、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール等を例示できる。ヒンダードアミン類としては、テトラメチルピペリジニル基を有する化合物等を例示できる。
【００２９】
また、フェノール類としては、フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸アルキルエステル等を例示できる。フェノチアジン類としては、フェノチアジン等を例示できる。前記縮合芳香族環のキノン類としては、ナフトキノン等を例示できる。
【００３０】
更に、重合禁止剤は、カーボンブラックまたは表面に重合防止官能基を導入した無機・有機微粒子であってもよい。重合防止官能基としては、例えば、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、テトラメチルピペリジニル基、縮合芳香族環等を例示できる。
【００３１】
図１に戻り、キャリッジ４を移動させる移動手段１５は、例えば基台を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向及びＸＹ平面に直交するＺ方向に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとに移動手段１５は、制御部から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向にも移動させるようになっている。
【００３２】
また、図１に示すキャリッジ４には、液滴吐出ヘッド９の全てに対して、該液滴吐出ヘッド９の近傍にそれぞれ紫外線照射部１２が配置されている。具体的には、紫外線照射部１２は、キャリッジ４の移動方向の前後に設けられており、液滴吐出ヘッド９の走査移動とともに移動するようになっている。紫外線照射部１２は、記録媒体に吐出された紫外線硬化型インクを硬化させるためのもので、本実施形態では多数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなっている。ただし、本発明では、ＬＥＤに限定されることなく、これ以外にも例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や、さらには水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を紫外線照射部１２として用いることができる。
【００３３】
本実施形態のＬＥＤからなる紫外線照射部１２は、それぞれ照射する光が、対応する液滴吐出ヘッド９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋが吐出する紫外線硬化型インクの、最適硬化波長に対応した波長を有している。つまり、前述したように各紫外線硬化型インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なっており、これに対して紫外線照射部１２は、対応する紫外線硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっている。
【００３４】
制御部は、ステージ移動装置にステージ位置制御信号を出力し、移動手段１５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御部は、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ステージ６の移動による記録媒体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、記録媒体Ｐ上の所定の位置に紫外線硬化型インクの液滴を配するようになっている。また、この制御部は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、紫外線照射部１２に光照射動作を行わせるようになっている。
【００３５】
次に、キャリッジ４の周辺の構成について詳細に説明する。図２は、液滴吐出装置の一部分の構成を示す模式図である。具体的には、キャリッジ４の内部構成とサブタンク２０を示す模式図である。サブタンク２０は、キャリッジ４の上部に配置されており、このサブタンク２０には１次タンク１１から供給されたインクを液滴吐出ヘッド９の上部に溜めて、水頭圧を保つなどの役割がある。液滴吐出ヘッド９は、上述のとおり、キャリッジ４の底面側にＸＹ方向に沿って複数配列させた状態で保持されている。自己封止弁３０は、サブタンク２０と液滴吐出ヘッド９の間に配置されており、液滴吐出ヘッド９へ供給されるインクの圧力を制御している。ただし、この自己封止弁３０は液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０との間の水頭圧がある範囲内にあるときのみ正常に動作するため、この水頭圧はなるべく一定に保つ必要がある。
【００３６】
また、サブタンク２０内のインクの圧力を検出する圧力検出手段が設けられている。本実施形態では、サブタンク２０内のインクの圧力を検出する圧力センサー４０が設けられている。圧力センサー４０の配置は、適宜設定することができる。例えば、図２（ａ）に示すように、サブタンク２０内の中央部分に圧力センサー４０を配置してもよい。また、図２（ｂ）に示すように、サブタンク２０内の端部に複数の圧力センサー４０を配置してもよい。さらには、図２（ｃ）に示すように、サブタンク２０と自己封止弁３０との間に圧力センサー４０を配置してもよい。
【００３７】
図３は、液滴吐出装置の電気制御ブロック図である。図３において、液滴吐出装置１は、液滴吐出装置の動作を制御する制御装置８を備えている。そして、制御装置８はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶するメモリーとを備えている。
【００３８】
移動手段１５、ステージ搬送手段１３は、入出力インターフェイス及びデータバスを介して制御装置８に接続されている。さらに、液滴吐出ヘッド９を駆動するヘッド駆動回路、紫外線照射部１２、ヘッド昇降装置、入力装置、表示装置、圧力センサー４０も入出力インターフェイス及びデータバスを介して制御装置８に接続されている。
【００３９】
移動手段１５はキャリッジ４を駆動する装置であり、ステージ搬送手段１３はステージ６を駆動する装置である。移動手段１５では、キャリッジ４の位置を検出しながら、キャリッジ４を駆動することにより、キャリッジ４を所望の速度にて走査することが可能となっている。同じく、ステージ搬送手段１３では、ステージ６の位置を検出しながら、ステージ６を駆動することにより、ステージ６を所望の位置に移動して停止させることが可能になっている。
【００４０】
ヘッド駆動回路は液滴吐出ヘッド９を駆動する回路である。そして、制御装置８が指示する駆動電圧、吐出数、吐出間隔等の吐出条件に従って、ヘッド駆動回路は液滴吐出ヘッド９を駆動する。ヘッド昇降装置は制御装置８の指示信号を受信し、液滴吐出ヘッド９のＺ軸方向における位置を制御する。
【００４１】
入力装置は液滴を吐出する各種加工条件を入力する装置であり、例えば、メモリーに記憶されている吐出条件を選択して、入力する装置である。表示装置は加工条件や作業状況を表示する装置であり、表示装置に表示される情報を基に、操作者は入力装置を用いて操作を行う。
【００４２】
メモリーは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域や、本体部上に吐出する液滴の着弾位置の座標データである吐出位置データを記憶するための記憶領域や、液滴吐出ヘッド９を駆動するときの駆動信号である駆動信号データを記憶するための記憶領域や、サブタンク２０の動作、つまりキャリッジ４の動作の制御方法が記述された動作プログラムが設定される。他にも、ＣＰＵのためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００４３】
ＣＰＵは、メモリー内に記憶されたプログラムソフトに従って、記録媒体Ｐの所定位置に液滴を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として液滴吐出ヘッド９から液滴を吐出して描画するための演算を行う描画制御部を有する。
【００４４】
描画制御部を詳しく分割すれば、キャリッジ４を主走査方向へ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御部と、記録媒体Ｐを副走査方向へ所定の移動量で移動させるための制御を演算する副走査制御部を有する。さらに、描画制御部は、液滴吐出ヘッド９内の複数あるノズルから液滴を吐出させるノズルを選択する吐出制御部等を有する。吐出制御部は選択したノズルに対応する圧電素子を作動させて液滴を吐出させる。
【００４５】
尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵを用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵを用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００４６】
ところで、従来の液滴吐出装置においては、サブタンク２０をキャリッジ４の上部に配置すると、キャリッジ４を走査しながらインクを吐出する際、サブタンク２０内のインク液面がゆれて、水頭圧が変化してしまう。水頭圧が変化すると液滴吐出ヘッド９から吐出されるインクの量が変化してしまい、製品にスジムラが発生してしまうといった課題があった。
【００４７】
そこで、本実施形態にかかる液滴吐出装置１は、機能液としてのインクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９に供給するインクを貯留する貯留部としてのサブタンク２０と、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを同時に走査方向に移動させる移動手段１５と、移動手段１５の動作を制御する制御装置８と、を備え、制御装置８は、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを移動させる前に、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０の移動に伴ってサブタンク２０内のインクに付与される圧力変化を抑制する圧力変化をサブタンク２０内のインクに付与させるものである。
【００４８】
さらに、詳細には、制御装置８では、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを移動させる前に、移動手段１５を駆動させ、サブタンク２０内に貯留されたインクに対して圧力変化を付与させる。そして、制御装置８では、サブタンク内のインクの圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサー４０によって検出された圧力に基づいて、移動手段１５を走査方向に加速移動させる。
【００４９】
以下、液滴吐出装置の制御方法について説明する。図４は、液滴吐出装置の駆動におけるタンク内のインクの挙動を示す模式図であり、図５は、液滴吐出装置の駆動内容を示す説明図である。なお、本実施形態では、移動手段１５が停止している状態から駆動させた場合について説明する。
【００５０】
図４（ａ）は、描画前の停止状態を示している。サブタンク２０内にインクＩが貯留されている。図４（ｂ）描画前にキャリッジ４を動作させてインクＩをゆらす予備動作を示している。図４（ｃ）は、描画前の停止状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは、サブタンク２０内で揺れている状態である。図４（ｄ）は、キャリッジ４が加速している状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは、慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と逆方向に働く力と、加速前のインクＩの揺れに伴う力とが打ち消しあうように働くため、揺れが減衰している状態である。図４（ｅ）は、描画中の等速運動の状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは、静止した状態である。図４（ｆ）は、キャリッジ４が減速している状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と同じ方向に力が働くため、力が働く方向に偏る。図４（ｇ）は、描画後の停止状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは減速時の力が働いている状態から停止時の力が働いていない状態に変化した後なので、サブタンク２０内でゆれている状態である。
【００５１】
このような場合、描画中にサブタンク２０内のインクＩの液面が揺れていないので、描画中は水頭圧が一定である。描画中の水頭圧が一定なので、液滴吐出ヘッド９から吐出されるインク液滴の量が安定しているため、優れた印刷品質を得ることができる。
【００５２】
図５に示すにように、時間ｔ０からｔ１の期間では、移動手段１５を停止させている状態である。この期間は、図４（ａ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、静止した状態である。
【００５３】
次いで、時間ｔ１からｔ２の期間では、移動手段１５を駆動（移動）させ、サブタンク２０内のインクＩを揺らして圧力変化を付与させる。本実施形態では、一旦描画方向とは逆方向に移動させた後、時間ｔ０の位置に戻すように駆動させる。そうすると、図４（ｂ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、サブタンク２０内で揺れている状態である。
【００５４】
次いで、時間ｔ２からｔ３の期間は、移動手段１５を停止させる。この期間は、図４（ｃ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、揺れている状態である。この期間では、次の液滴吐出ヘッド９に加速移動するタイミングを計っている。本実施形態では、サブタンク２０内のインクＩの圧力変化を測定し、所定の圧力になるまで移動手段１５を停止させる。
【００５５】
次いで、時間ｔ３からｔ４の期間では、移動手段１５を駆動（移動）させ、キャリッジ４を所定の描画速度まで加速させる。すなわち、所定の圧力に達した後に移動手段１５を駆動（移動）させる。この期間は、図４（ｄ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と逆方向に働く力と、加速前のインクＩのゆれに伴う力とが打ち消しあうように働くため、揺れが減衰している状態である。
【００５６】
次いで、時間ｔ４からｔ５の期間では、移動手段１５を等速移動させ、記録媒体Ｐに描画を行っている状態である。この期間は、図４（ｅ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、静止した状態である。
【００５７】
次いで、時間ｔ５からｔ６の期間では、移動手段１５を駆動（移動）させ、キャリッジ４を停止させるまで減速させる。この期間は、図４（ｆ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と同じ方向に力が働くため、力が働く方向に偏る。
【００５８】
次いで、時間ｔ６からｔ７の期間では、移動手段１５を停止させている状態である。この期間は、図４（ｇ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは減速時の力が働いている状態から停止時の力が働いていない状態に変化した後なので、サブタンク２０内で揺れている状態である。
【００５９】
動作プログラムは、サブタンク２０の構造や容量、インクＩの量や種類、温度や湿度などの環境などに応じて、描画中にインクＩの揺れがないようにあらかじめ作成しておいてもよい。また、動作プログラムは色ごとに複数あってもよい。すなわち、色ごとにキャリッジ４を別々にして、インク種にあわせた動作プログラムで動かすこともできる。その際、色ごとに動作プログラムの差分が存在しても、待ち時間等で吸収することができる。
【００６０】
上記実施形態では、装置が停止している状態からの制御方法を説明したが、ヘッドが改行しながら継続駆動させる場合には、例えば、図５のｔ６からｔ７の期間を図５のｔ２からｔ３の期間における制御内容と同様に行えばよい。
【００６１】
以上、上記本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６２】
描画を行う前に、移動手段１５を駆動させ、サブタンク２０内のインクＩの液面を揺らした後、所定のタイミングで液滴吐出ヘッド９を加速移動させ、その後、等速状態で液滴を吐出させる。このように制御することにより、描画前におけるサブタンク２０内のインクＩの揺れが、液滴吐出ヘッド９の加速移動によって低減される。従って、サブタンク２０内のインクＩの揺れが低減された状態で液滴吐出動作が行われるので、インクＩの吐出量が均等化され、描画品質を向上させることができる。
【００６３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に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。
【００６４】
（変形例１）上記実施形態では、サブタンク２０内のインクの圧力を検出する圧力センサー４０を備えたが、これに限定されず、サブタンク２０内のインクの液面の高さを検出する液面検出手段を備えてもよい。そして、当該液面検出手段と、液面検出手段からの出力を受け取り、動作プログラムを作成する動作プログラム演算部と、を備える構成であってもよい。このようにしても、容易に、液滴吐出ヘッド９を移動させるタイミングを図ることができ、上記同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（変形例２）上記実施形態では、圧力センサー４０を備えたが、当該圧力センサー４０を省略してもよい。この場合、予め、サブタンク２０内のインクＩの揺れに伴う圧力や液面高さ等を測定し、測定結果に基づいて、動作内容をプログラムすればよい。このようにすれば、演算処理が不要になり、装置構成を簡略化させることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…液滴吐出装置、４…キャリッジ、６…ステージ、８…制御装置、９…液滴吐出ヘッド、１３…ステージ搬送手段、１５…移動手段、２０…貯留部としてのサブタンク、３０…自己封止弁、４０…圧力センサー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドを走査しながら、インクを吐出して印刷する液滴塗布装置において、インクタンクをインクジェットヘッドの直上に配置する装置構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、インクタンクをインクジェットヘッドの直上に配置することによって、インクタンク内のインク液面とインクジェットヘッドの圧力差（以下、水頭圧と記載）の管理が容易になる。また、インクタンクとインクジェットヘッドとの間の流路を短くすることができ、部材のコストダウン、インク交換時のインク使用量の低減、長期滞留インクの低減、などの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６２４４６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、インクタンクをインクジェットヘッドの直上に配置すると、インクジェットヘッドを走査しながらインクを吐出する際、インクタンク内のインク液面が揺れて、水頭圧が変化してしまう。水頭圧が変化するとインクジェットヘッドから吐出されるインクの量が変化してしまい、製品にスジムラが発生してしまうといった課題があった。
【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、以下の形態また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、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する貯留部と、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを同時に走査方向に移動させる移動手段と、前記移動手段の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部の移動に伴って前記貯留部内の前記機能液に付与される圧力変化を抑制する圧力変化を前記貯留部内の前記機能液に付与させることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、液滴吐出ヘッドと貯留部とを移動させる前に付与される圧力変化と液滴吐出ヘッドと貯留部の移動に伴って付与される圧力変化とが互いに打ち消し合って、吐出時における貯留部内の機能液の圧力変化が抑制される。すなわち、貯留部内の機能液の揺れが抑制される。そして、水頭圧が一定に保持され、機能液の吐出量が均一化されるので、画像品質を向上させることができる。
【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装置では、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記移動手段を駆動させ、前記貯留部内に貯留された前記機能液に対して前記圧力変化を付与させることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、前記貯留部内の機能液に対して容易に圧力変化を付与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は、前記貯留部内の前記機能液の前記圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記制御装置では、前記検出された前記圧力に基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、適切な機能液の圧力変化の状態で、前記移動手段が移動されるので、確実に貯留部内の機能液の揺れを抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる液滴吐出装置は、前記貯留部内の前記機能液の液面の高さを検出する液面検出手段を設け、前記制御装置では、前記検出された前記液面の高さに基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、適切な機能液の圧力変化の状態で、前記移動手段が移動されるので、確実に貯留部内の機能液の揺れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液滴吐出装置の構成を示す模式図。
【図２】液滴吐出装置の一部分の構成を示す模式図。
【図３】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図４】貯留部内の機能液の挙動を示す模式図。
【図５】液滴吐出装置の制御方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１６】
以下の説明においては、機能液の例として紫外線硬化型インクを用いたものについて説明を行う。また、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージに対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がステージに対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。なお、液滴吐出ヘッドの走査移動方向をＹ方向、ステージの移動方向をＸ方向とする。
【００１７】
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模式図である。液滴吐出装置１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる記録媒体Ｐ上に機能液としての紫外線硬化型インクを吐出し、記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線照射を行って該紫外線硬化型インクを硬化させ、記録媒体Ｐ上に画像や各種の模様等のパターンを描画するものである。なお、以下「紫外線硬化型インク」について説明するときは、便宜上、単に「インク」ということがある。
【００１８】
図１に示すように、液滴吐出装置１は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９に供給する機能液を貯留するサブタンク２０と、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを同時に走査方向に移動させる移動手段１５と、移動手段１５の動作を制御する制御装置等を備えている。さらに詳細には、略直方体の基台２と、基台２上に記録媒体Ｐを載置するステージ６と、ステージ６を図１中のＸ方向に搬送するステージ搬送手段１３と、紫外線硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッドを複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４をＹ方向に移動させる移動手段１５と、紫外線照射部と、各種構成部品の制御を行う制御部と、を具備して構成されている。
【００１９】
ステージ６は、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送される記録媒体Ｐを、例えば、真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。
【００２０】
ステージ搬送手段１３は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御部から入力される、ステージのＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２１】
キャリッジは４、移動手段１５に移動可能に取り付けられた矩形板状のものである。キャリッジ４には、ＸＹ方向に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッド９が保持されている。これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ）は、複数のノズルを備えたもので、制御部から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、紫外線硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した紫外線硬化型インクをそれぞれ吐出するもので、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図１に示すようにキャリッジ４に搭載された貯留部としてのサブタンク２０を介してチューブ（配管）１０が連結されている。
【００２２】
そして、Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクを充填・貯蔵した１次タンク１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この１次タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクを充填した１次タンク１１Ｃが接続され、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクを充填した１次タンク１１Ｍが接続され、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の紫外線硬化型インクを充填した１次タンク１１Ｋが接続されている。このような構成によって液滴吐出ヘッド９Ｃには、１次タンク１１ＣからＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｍには、１次タンク１１ＭからＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｋには、１次タンク１１ＫからＫ（黒）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。
【００２３】
ここで、紫外線硬化型インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような紫外線硬化型インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。
【００２４】
例えば、紫外線硬化型インクは、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合される。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。したがって、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。
【００２５】
ビヒクルとしては、単官能あるいは多官能の重合性化合物が使用できる。より具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマー（プレポリマー）を例示でき、インクとしての粘度を調整する反応性希釈剤もこれらの材料を用いることができる。
【００２６】
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系が広く用いられる。より具体的には、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｎｅａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、２−ｈｙｄｒｏｘｙ ３−（４−ｂｅｎｚｏｙｌ−ｐｈｅｎｏｘｙ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ １−ｐｒｏｐａｎｅ ａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｎ−［２−（１−ｏｘｏ−２−ｐｒｏｐｅｎｙｌｏｘｙ） ｅｔｈｙｌ］ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ等、第４級アンモニウム塩型の水溶性有機物等を用いることができる。この種の光重合開始剤は、その組成に応じて、紫外線吸収特性、反応開始効率、黄変性等が異なるので、インクとしての色等に応じて使い分けられる。
【００２７】
重合禁止剤としては、ラジカル捕捉能力を有してラジカル重合を阻害する化合物であれば何れも使用できる。ただし、液滴吐出装置１における吐出適性等を配慮すると、ハイドロキノン類、カテコール類、ヒンダードアミン類、フェノール類、フェノチアジン類、縮合芳香族環のキノン類から選択された少なくとも１種類以上の化合物が好ましい。
【００２８】
ハイドロキノン類としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、１−ｏ−２，３，５−トリメチルハイドロキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン等を例示できる。カテコール類としては、カテコール、４−メチルカテコール、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール等を例示できる。ヒンダードアミン類としては、テトラメチルピペリジニル基を有する化合物等を例示できる。
【００２９】
また、フェノール類としては、フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸アルキルエステル等を例示できる。フェノチアジン類としては、フェノチアジン等を例示できる。前記縮合芳香族環のキノン類としては、ナフトキノン等を例示できる。
【００３０】
更に、重合禁止剤は、カーボンブラックまたは表面に重合防止官能基を導入した無機・有機微粒子であってもよい。重合防止官能基としては、例えば、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、テトラメチルピペリジニル基、縮合芳香族環等を例示できる。
【００３１】
図１に戻り、キャリッジ４を移動させる移動手段１５は、例えば基台を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向及びＸＹ平面に直交するＺ方向に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとに移動手段１５は、制御部から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向にも移動させるようになっている。
【００３２】
また、図１に示すキャリッジ４には、液滴吐出ヘッド９の全てに対して、該液滴吐出ヘッド９の近傍にそれぞれ紫外線照射部１２が配置されている。具体的には、紫外線照射部１２は、キャリッジ４の移動方向の前後に設けられており、液滴吐出ヘッド９の走査移動とともに移動するようになっている。紫外線照射部１２は、記録媒体に吐出された紫外線硬化型インクを硬化させるためのもので、本実施形態では多数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなっている。ただし、本発明では、ＬＥＤに限定されることなく、これ以外にも例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や、さらには水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を紫外線照射部１２として用いることができる。
【００３３】
本実施形態のＬＥＤからなる紫外線照射部１２は、それぞれ照射する光が、対応する液滴吐出ヘッド９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋが吐出する紫外線硬化型インクの、最適硬化波長に対応した波長を有している。つまり、前述したように各紫外線硬化型インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なっており、これに対して紫外線照射部１２は、対応する紫外線硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっている。
【００３４】
制御部は、ステージ移動装置にステージ位置制御信号を出力し、移動手段１５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御部は、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ステージ６の移動による記録媒体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、記録媒体Ｐ上の所定の位置に紫外線硬化型インクの液滴を配するようになっている。また、この制御部は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、紫外線照射部１２に光照射動作を行わせるようになっている。
【００３５】
次に、キャリッジ４の周辺の構成について詳細に説明する。図２は、液滴吐出装置の一部分の構成を示す模式図である。具体的には、キャリッジ４の内部構成とサブタンク２０を示す模式図である。サブタンク２０は、キャリッジ４の上部に配置されており、このサブタンク２０には１次タンク１１から供給されたインクを液滴吐出ヘッド９の上部に溜めて、水頭圧を保つなどの役割がある。液滴吐出ヘッド９は、上述のとおり、キャリッジ４の底面側にＸＹ方向に沿って複数配列させた状態で保持されている。自己封止弁３０は、サブタンク２０と液滴吐出ヘッド９の間に配置されており、液滴吐出ヘッド９へ供給されるインクの圧力を制御している。ただし、この自己封止弁３０は液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０との間の水頭圧がある範囲内にあるときのみ正常に動作するため、この水頭圧はなるべく一定に保つ必要がある。
【００３６】
また、サブタンク２０内のインクの圧力を検出する圧力検出手段が設けられている。本実施形態では、サブタンク２０内のインクの圧力を検出する圧力センサー４０が設けられている。圧力センサー４０の配置は、適宜設定することができる。例えば、図２（ａ）に示すように、サブタンク２０内の中央部分に圧力センサー４０を配置してもよい。また、図２（ｂ）に示すように、サブタンク２０内の端部に複数の圧力センサー４０を配置してもよい。さらには、図２（ｃ）に示すように、サブタンク２０と自己封止弁３０との間に圧力センサー４０を配置してもよい。
【００３７】
図３は、液滴吐出装置の電気制御ブロック図である。図３において、液滴吐出装置１は、液滴吐出装置の動作を制御する制御装置８を備えている。そして、制御装置８はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶するメモリーとを備えている。
【００３８】
移動手段１５、ステージ搬送手段１３は、入出力インターフェイス及びデータバスを介して制御装置８に接続されている。さらに、液滴吐出ヘッド９を駆動するヘッド駆動回路、紫外線照射部１２、ヘッド昇降装置、入力装置、表示装置、圧力センサー４０も入出力インターフェイス及びデータバスを介して制御装置８に接続されている。
【００３９】
移動手段１５はキャリッジ４を駆動する装置であり、ステージ搬送手段１３はステージ６を駆動する装置である。移動手段１５では、キャリッジ４の位置を検出しながら、キャリッジ４を駆動することにより、キャリッジ４を所望の速度にて走査することが可能となっている。同じく、ステージ搬送手段１３では、ステージ６の位置を検出しながら、ステージ６を駆動することにより、ステージ６を所望の位置に移動して停止させることが可能になっている。
【００４０】
ヘッド駆動回路は液滴吐出ヘッド９を駆動する回路である。そして、制御装置８が指示する駆動電圧、吐出数、吐出間隔等の吐出条件に従って、ヘッド駆動回路は液滴吐出ヘッド９を駆動する。ヘッド昇降装置は制御装置８の指示信号を受信し、液滴吐出ヘッド９のＺ軸方向における位置を制御する。
【００４１】
入力装置は液滴を吐出する各種加工条件を入力する装置であり、例えば、メモリーに記憶されている吐出条件を選択して、入力する装置である。表示装置は加工条件や作業状況を表示する装置であり、表示装置に表示される情報を基に、操作者は入力装置を用いて操作を行う。
【００４２】
メモリーは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域や、本体部上に吐出する液滴の着弾位置の座標データである吐出位置データを記憶するための記憶領域や、液滴吐出ヘッド９を駆動するときの駆動信号である駆動信号データを記憶するための記憶領域や、サブタンク２０の動作、つまりキャリッジ４の動作の制御方法が記述された動作プログラムが設定される。他にも、ＣＰＵのためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００４３】
ＣＰＵは、メモリー内に記憶されたプログラムソフトに従って、記録媒体Ｐの所定位置に液滴を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として液滴吐出ヘッド９から液滴を吐出して描画するための演算を行う描画制御部を有する。
【００４４】
描画制御部を詳しく分割すれば、キャリッジ４を主走査方向へ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御部と、記録媒体Ｐを副走査方向へ所定の移動量で移動させるための制御を演算する副走査制御部を有する。さらに、描画制御部は、液滴吐出ヘッド９内の複数あるノズルから液滴を吐出させるノズルを選択する吐出制御部等を有する。吐出制御部は選択したノズルに対応する圧電素子を作動させて液滴を吐出させる。
【００４５】
尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵを用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵを用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００４６】
ところで、従来の液滴吐出装置においては、サブタンク２０をキャリッジ４の上部に配置すると、キャリッジ４を走査しながらインクを吐出する際、サブタンク２０内のインク液面がゆれて、水頭圧が変化してしまう。水頭圧が変化すると液滴吐出ヘッド９から吐出されるインクの量が変化してしまい、製品にスジムラが発生してしまうといった課題があった。
【００４７】
そこで、本実施形態にかかる液滴吐出装置１は、機能液としてのインクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９に供給するインクを貯留する貯留部としてのサブタンク２０と、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを同時に走査方向に移動させる移動手段１５と、移動手段１５の動作を制御する制御装置８と、を備え、制御装置８は、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを移動させる前に、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０の移動に伴ってサブタンク２０内のインクに付与される圧力変化を抑制する圧力変化をサブタンク２０内のインクに付与させるものである。
【００４８】
さらに、詳細には、制御装置８では、液滴吐出ヘッド９とサブタンク２０とを移動させる前に、移動手段１５を駆動させ、サブタンク２０内に貯留されたインクに対して圧力変化を付与させる。そして、制御装置８では、サブタンク内のインクの圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサー４０によって検出された圧力に基づいて、移動手段１５を走査方向に加速移動させる。
【００４９】
以下、液滴吐出装置の制御方法について説明する。図４は、液滴吐出装置の駆動におけるタンク内のインクの挙動を示す模式図であり、図５は、液滴吐出装置の駆動内容を示す説明図である。なお、本実施形態では、移動手段１５が停止している状態から駆動させた場合について説明する。
【００５０】
図４（ａ）は、描画前の停止状態を示している。サブタンク２０内にインクＩが貯留されている。図４（ｂ）描画前にキャリッジ４を動作させてインクＩをゆらす予備動作を示している。図４（ｃ）は、描画前の停止状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは、サブタンク２０内で揺れている状態である。図４（ｄ）は、キャリッジ４が加速している状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは、慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と逆方向に働く力と、加速前のインクＩの揺れに伴う力とが打ち消しあうように働くため、揺れが減衰している状態である。図４（ｅ）は、描画中の等速運動の状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは、静止した状態である。図４（ｆ）は、キャリッジ４が減速している状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と同じ方向に力が働くため、力が働く方向に偏る。図４（ｇ）は、描画後の停止状態を示している。このとき、サブタンク２０内のインクＩは減速時の力が働いている状態から停止時の力が働いていない状態に変化した後なので、サブタンク２０内でゆれている状態である。
【００５１】
このような場合、描画中にサブタンク２０内のインクＩの液面が揺れていないので、描画中は水頭圧が一定である。描画中の水頭圧が一定なので、液滴吐出ヘッド９から吐出されるインク液滴の量が安定しているため、優れた印刷品質を得ることができる。
【００５２】
図５に示すにように、時間ｔ０からｔ１の期間では、移動手段１５を停止させている状態である。この期間は、図４（ａ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、静止した状態である。
【００５３】
次いで、時間ｔ１からｔ２の期間では、移動手段１５を駆動（移動）させ、サブタンク２０内のインクＩを揺らして圧力変化を付与させる。本実施形態では、一旦描画方向とは逆方向に移動させた後、時間ｔ０の位置に戻すように駆動させる。そうすると、図４（ｂ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、サブタンク２０内で揺れている状態である。
【００５４】
次いで、時間ｔ２からｔ３の期間は、移動手段１５を停止させる。この期間は、図４（ｃ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、揺れている状態である。この期間では、次の液滴吐出ヘッド９に加速移動するタイミングを計っている。本実施形態では、サブタンク２０内のインクＩの圧力変化を測定し、所定の圧力になるまで移動手段１５を停止させる。
【００５５】
次いで、時間ｔ３からｔ４の期間では、移動手段１５を駆動（移動）させ、キャリッジ４を所定の描画速度まで加速させる。すなわち、所定の圧力に達した後に移動手段１５を駆動（移動）させる。この期間は、図４（ｄ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と逆方向に働く力と、加速前のインクＩのゆれに伴う力とが打ち消しあうように働くため、揺れが減衰している状態である。
【００５６】
次いで、時間ｔ４からｔ５の期間では、移動手段１５を等速移動させ、記録媒体Ｐに描画を行っている状態である。この期間は、図４（ｅ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは、静止した状態である。
【００５７】
次いで、時間ｔ５からｔ６の期間では、移動手段１５を駆動（移動）させ、キャリッジ４を停止させるまで減速させる。この期間は、図４（ｆ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは慣性によりサブタンク２０を基準として移動方向と同じ方向に力が働くため、力が働く方向に偏る。
【００５８】
次いで、時間ｔ６からｔ７の期間では、移動手段１５を停止させている状態である。この期間は、図４（ｇ）に示すように、サブタンク２０内のインクＩは減速時の力が働いている状態から停止時の力が働いていない状態に変化した後なので、サブタンク２０内で揺れている状態である。
【００５９】
動作プログラムは、サブタンク２０の構造や容量、インクＩの量や種類、温度や湿度などの環境などに応じて、描画中にインクＩの揺れがないようにあらかじめ作成しておいてもよい。また、動作プログラムは色ごとに複数あってもよい。すなわち、色ごとにキャリッジ４を別々にして、インク種にあわせた動作プログラムで動かすこともできる。その際、色ごとに動作プログラムの差分が存在しても、待ち時間等で吸収することができる。
【００６０】
上記実施形態では、装置が停止している状態からの制御方法を説明したが、ヘッドが改行しながら継続駆動させる場合には、例えば、図５のｔ６からｔ７の期間を図５のｔ２からｔ３の期間における制御内容と同様に行えばよい。
【００６１】
以上、上記本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６２】
描画を行う前に、移動手段１５を駆動させ、サブタンク２０内のインクＩの液面を揺らした後、所定のタイミングで液滴吐出ヘッド９を加速移動させ、その後、等速状態で液滴を吐出させる。このように制御することにより、描画前におけるサブタンク２０内のインクＩの揺れが、液滴吐出ヘッド９の加速移動によって低減される。従って、サブタンク２０内のインクＩの揺れが低減された状態で液滴吐出動作が行われるので、インクＩの吐出量が均等化され、描画品質を向上させることができる。
【００６３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に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。
【００６４】
（変形例１）上記実施形態では、サブタンク２０内のインクの圧力を検出する圧力センサー４０を備えたが、これに限定されず、サブタンク２０内のインクの液面の高さを検出する液面検出手段を備えてもよい。そして、当該液面検出手段と、液面検出手段からの出力を受け取り、動作プログラムを作成する動作プログラム演算部と、を備える構成であってもよい。このようにしても、容易に、液滴吐出ヘッド９を移動させるタイミングを図ることができ、上記同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（変形例２）上記実施形態では、圧力センサー４０を備えたが、当該圧力センサー４０を省略してもよい。この場合、予め、サブタンク２０内のインクＩの揺れに伴う圧力や液面高さ等を測定し、測定結果に基づいて、動作内容をプログラムすればよい。このようにすれば、演算処理が不要になり、装置構成を簡略化させることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…液滴吐出装置、４…キャリッジ、６…ステージ、８…制御装置、９…液滴吐出ヘッド、１３…ステージ搬送手段、１５…移動手段、２０…貯留部としてのサブタンク、３０…自己封止弁、４０…圧力センサー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する貯留部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを同時に走査方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部の移動に伴って前記貯留部内の前記機能液に付与される圧力変化を抑制する圧力変化を前記貯留部内の前記機能液に付与させる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、
前記制御装置では、
前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記移動手段を駆動させ、前記貯留部内に貯留された前記機能液に対して前記圧力変化を付与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、
前記貯留部内の前記機能液の前記圧力を検出する圧力検出手段を設け、
前記制御装置では、
前記検出された前記圧力に基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
前記貯留部内の前記機能液の液面の高さを検出する液面検出手段を設け、
前記制御装置では、
前記検出された前記液面の高さに基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する貯留部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを同時に走査方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部の移動に伴って前記貯留部内の前記機能液に付与される圧力変化を抑制する圧力変化を前記貯留部内の前記機能液に付与させる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、
前記制御装置では、
前記液滴吐出ヘッドと前記貯留部とを移動させる前に、前記移動手段を駆動させ、前記貯留部内に貯留された前記機能液に対して前記圧力変化を付与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、
前記貯留部内の前記機能液の前記圧力を検出する圧力検出手段を設け、
前記制御装置では、
前記検出された前記圧力に基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
前記貯留部内の前記機能液の液面の高さを検出する液面検出手段を設け、
前記制御装置では、
前記検出された前記液面の高さに基づいて、前記移動手段を前記塗布方向に加速移動させることを特徴とする液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７６３７５（Ｐ２０１２−１７６３７５Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１４８９（Ｐ２０１１−４１４８９）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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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