JP7056327B2 - 液体吐出装置及び液体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

液体を記録媒体に吐出するヘッドを有する液体吐出装置において、ヘッドに増粘化した液体が滞留することがあり、滞留した液体を除去するために液体を吐出するフラッシング処理が行われる。

特許文献１には、インクジェットプリンタにおいて、用紙の外側に吐出されたインク滴が着弾されるインク吸収体のうちインク着弾量が多いと予想される領域の部分を吸収率の高い多孔質部材で形成しインク着弾量が少ないと予想される領域の部分を吸収率の低い多孔質部材で形成することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、インク吸収体のインク保持能力を極力維持しながらインク吸収能力を向上できるとされている。

しかし、特許文献１に記載の技術では、吸収率の異なる複数の多孔質部材を組み合わせてインク吸収体を形成するので、用紙（記録媒体）の外側でインク（液体）を受けるべきインク吸収体（液体吸収体）のコストが増大する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、記録媒体の外側で液体を受けるべき液体吸収体のコストを低減できる液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる液体吐出装置は、第１の方向に沿って配列された複数のノズルをそれぞれ有し、前記第１の方向に直交する第２の方向から透視した場合に前記第１の方向に沿って隣接するヘッドと重なり領域が生じるように配置された複数のヘッドと、前記複数のヘッドにおける前記重なり領域に含まれる２以上のノズルのうち一部のノズルによる液体吸収体に対応した非画像形成領域にメンテナンス用に行われる第１の空吐出動作を、記録媒体に対応した画像形成領域にメンテナンス用に行われる第２の空吐出動作で置き換える制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の外側で液体を受けるべき液体吸収体のコストを低減できるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる液体吐出装置の構成を示す断面図である。 図２は、実施形態における液体吐出ヘッドモジュールの構成を示す側面図である。 図３は、実施形態における液体吐出ユニットの構成を示す平面図である。 図４は、実施形態における液体吐出ヘッドの構成を示す拡大底面図である。 図５は、実施形態における液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。 図６は、実施形態における空吐出動作の置き換えを行わずにフラッシング処理を行う場合の液体吸収体への着弾イメージを示す平面図である。 図７は、実施形態における複数の液体吐出ヘッド間の重なり領域を示す平面図である。 図８は、実施形態における空吐出動作の置き換えを行ってフラッシング処理を行う場合の液体吸収体への着弾イメージを示す平面図である。 図９は、実施形態に係る液体吐出装置の制御に関する構成を示すブロック図である。 図１０は、実施形態における制御部の機能構成を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる液体吐出装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
実施形態にかかる液体吐出装置は、液体を吐出する装置である。液体吐出装置は、液体を記録媒体に吐出して記録媒体上に画素を形成する画像形成装置に適用できる。例えば、液体吐出装置はインクジェット記録装置であり、液体はインクであり、記録媒体は紙である。液体吐出装置（インクジェット記録装置）は、供給される記録媒体（記録用紙）の表面に液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）における複数のノズルから液滴（インク液滴）を吐出させて複数の画素を形成する。この種の装置では、画像データによっては吐出頻度が少ないノズルが存在するが、それらのノズルでは、増粘化した液体が滞留することがある。液体吐出装置は、それらのノズルに対して、滞留した液体を除去するために液体を吐出するフラッシング処理（予備吐出処理）を行う。

このフラッシング処理を、非画像形成領域（印刷ページ間の領域）が液体吐出ヘッドの吐出位置に位置する期間において、液体吐出ヘッドにおける複数のノズルからライン状のドットパターンで液体を空吐出させるラインフラッシング動作（第１の空吐出動作）で実施することが考えられる。例えば、ラインフラッシングを記録媒体（紙）間に液体吸収体（インク吸収体）を用意しその上に実施する場合、ある一定頻度にて液体吸収体の吸収量がある一定量に達すると、吸収能力が劣化するため、液体吸収体を交換する必要がある。

フラッシング処理をラインフラッシング動作で実施した場合、液体吐出ヘッドの配置によっては液体吸収体上の液体着弾量にばらつきが生じやすい。液体着弾量のばらつきがおおきくなると、液体吸収体における液体着弾量が多い部分の吸収量がある一定量に達すると、液体吸収体における液体着弾量が少ない部分の吸収量がある一定量に達っしていないにもかかわらず、液体吸収体を交換することになる。これにより、液体吸収体の交換頻度が増大しやすく、液体吸収体のランニングコストが増大する可能性がある。

また、液体吸収体のうち液体着弾量が多いと予想される領域の部分を吸収率の高い多孔質部材で形成し液体着弾量が少ないと予想される領域の部分を吸収率の低い多孔質部材で形成することが考えられる。これにより、液体吸収体の吸収能力の劣化を抑制できるので、液体吸収体の交換頻度を低減でき、液体吸収体のランニングコストを低減できるようにも考えられる。この場合、吸収率の異なる複数の多孔質部材を組み合わせて液体吸収体を形成するので、液体吸収体の製造コストが増大する可能性がある。

そこで、本実施形態では、液体吐出装置において、液体吸収体における液体着弾量が多い領域に含まれる２以上のノズルのうち一部のノズルによる空吐出動作を吐出量の多い空吐出動作から吐出量の少ない空吐出動作に置き換えてフラッシング処理を行うことで、液体吸収体における液体着弾量のばらつきを抑制し液体吸収体のコスト削減を図る。

具体的には、液体吸収体には、ヘッド配置によって液体着弾量が増加してしまう箇所が存在する。複数のヘッドが千鳥状に配置されるラインヘッドタイプの液体吐出装置（インクジェット記録装置）では、例えば、搬送方向から透視した場合にノズルの配列方向に沿って重なり領域が生じるように複数のヘッドが配置されている。この液体吐出装置で非画像形成領域（紙間の領域）の液体吸収体（インク吸収体）に対してラインフラッシング動作を実施する場合、複数のヘッドの重なり領域に対応した液体吸収体中の箇所は、液体着弾量が増加してしまう。そのため、液体吐出装置は、重なり領域の２以上のノズルのうち一部のノズルによる非画像形成領域（印刷ページ間の領域）に対する空吐出動作をラインフラッシング動作から、画像形成領域（印刷ページ中の領域）に実施するフラッシングであるスターフラッシング動作に置き換える。ラインフラッシング動作は、液体がライン状に密に吐出されるため、単位面積当たりにおける液体の吐出量が多い。スターフラッシング動作は、視認しくいほど小さい液滴（インク液滴）がスター状にまばらに吐出されるため、単位面積当たりにおける液体の吐出量が少ない。これにより、液体吸収体（インク吸収体）への液体着弾量（インク着弾量）のばらつきを抑えることができるので、液体吸収体の交換に伴う費用を削減できる。あるいは、液体吸収体の構成複雑化による製造コスト増大を避けることができる。

より具体的には、液体吐出装置２００は、図１に示すように構成される。図１は、液体吐出装置２００の構成を示す断面図である。図１では、液体吐出装置２００がオンデマンド方式のラインヘッド型インクジェット記録装置などの画像形成システムである場合の構成を例示する。

液体吐出装置２００は、画像形成部２１０、給紙部２２０、レジスト調整部２３０、乾燥部２４０、記録媒体反転部２５０、及び排紙部２９０を有する。印刷中の流れの一例を説明すると、まず給紙部２２０の給紙スタック２２１に積載された記録媒体１が、エアー分離部２２２によって１枚ずつピックアップされ、画像形成部２１０の方向に搬送される。給紙部２２０から搬送された記録媒体１は、レジスト調整部２３０に達すると、レジスト調整部２３０では、内部に設けられたレジストローラ対２３１によって記録媒体１の傾きの補正が行われる。

レジスト調整された記録媒体１は、画像形成部２１０に送られ、円筒形上のドラム１０表面に設けた記録媒体グリッパ１１によって記録媒体１の先端を挟んで、ドラム１０が回転することで液体吐出ユニット８に対向する位置へ搬送される。液体吐出ユニット８は、複数の色に対応した複数の液体吐出ヘッドモジュール（複数のヘッドアレイ）２８を含む。複数の液体吐出ヘッドモジュール２８は、互いに対応する色を区別するために複数の液体吐出ヘッドモジュール２８Ｋ～２８Ｐと表記されることもある。

画像形成部２１０では、円筒形状のドラム１０表面に沿って、インクジェット方式により液体（インク）を吐出する液体吐出ユニット８が、所定のインク色を充填した状態で放射状に角度をもって配置されている。液体吐出ユニット８（複数の液体吐出ヘッドモジュール２８Ｋ～２８Ｐ）が、円周の外側からドラム１０の表面に保持された記録媒体１の外周面へ、液体（インク）を吐出することで、記録媒体１上に画像を形成する。

円筒形上ドラム１０の外周面には、空吐出受け１２が設けられており、液体吐出ユニット８が記録媒体１に画像形成のための液体（インク）を吐出していないときに、空吐出動作により液体吐出ユニット８から吐出（空吐出）された液体（インク）を受け取る。空吐出受け１２は、液体吸収体（インク吸収体）１２ａを有する。液体吸収体１２ａは、記録媒体（記録紙）１の外側で液体（インク）を受けて吸収可能な材料（例えば、多孔質体）で形成されている。

記録媒体１上に画像が形成されると、記録媒体１は乾燥部２４０に送られる。乾燥部２４０には乾燥ユニット２４１が取り付けられ、その下を記録媒体１が通過することによって、記録媒体１の水分を蒸発させる。また、乾燥部２４０には、記録媒体反転機構２５１を含む記録媒体反転部２５０が設けられており、両面印刷時にはここで記録媒体１を反転し反転搬送部２５２により再度画像形成部２１０の方向へ搬送するが、ドラム１０に達する前に画像形成部２１０内部に設けられたレジストローラ２５３によって記録媒体１の傾きを補正する。乾燥部２４０による乾燥を終えた記録媒体１は排紙部２９０に搬送さ、記録媒体１が揃えた状態で積載される。

液体吐出装置２００内の液体吐出ユニット８に含まれる各液体吐出ヘッドモジュール（ヘッドアレイ）２８は、例えば、図２に示すように構成される。図２は、液体吐出ユニット８の構成を示す側面図である。

液体吐出ヘッドモジュール２８は、主として、駆動制御ユニット１７、液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５、及びケーブルユニット１６を有する。

駆動制御ユニット１７は、駆動制御基板３２、駆動制御部２６、駆動波形生成部２７、及び記憶手段１８を有する。駆動制御部２６、駆動波形生成部２７、及び記憶手段１８は、半導体パッケージ等の素子として構成され得、互いに電気的に接続されるとともに駆動制御基板３２上に搭載されている。

ケーブルユニット１６は、駆動制御基板１７及び液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５の間に配されている。ケーブルユニット１６は、駆動制御基板コネクタ１９、ケーブル２６、及びヘッド側コネクタ２０を有する。ケーブル２６は、駆動制御基板コネクタ１９を介して駆動制御基板１７に取り付けら、ヘッド側コネクタ２０を介して液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５に取り付けられている。これにより、ケーブルユニット１６駆動制御基板１７と液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５に搭載されているヘッド基板２２との間のアナログ信号、及びデジタル信号の通信を担う。

液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５は、残留振動検知モジュール２１、ヘッド基板２２、ヘッド駆動ＩＣ基板２４、ヘッド内インクタンク２３、及び剛性プレート２５を有する。

なお、液体吐出装置２００がラインヘッド型インクジェット記録装置である場合、液体吐出ヘッドモジュール（記録ヘッドモジュール）２８は、記録媒体１の搬送方向に直交する方向である本紙面の奥行き方向（若しくは、手前方向）に複数の液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５が記録媒体１の幅に対応して並べられたラインヘッド構成であってもよい。あるいは、液体吐出ヘッドモジュール（記録ヘッドモジュール）２８は、記録媒体１の搬送方向に直交する方向である本紙面の奥行方向（若しくは、手前方向）に液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５を移動させながら更に記録媒体１を搬送方向に搬送し画像を形成するシリアル走査型構成であってもよい。

液体吐出ヘッドモジュール２８がラインヘッド構成である場合、複数の液体吐出ヘッドモジュール２８を含む液体吐出ユニット８は、図３に示すように構成され得る。図３は、液体吐出ユニット８の構成を示す平面図である。図３では、記録媒体１に沿った面（平面又は曲面）内で記録媒体１の搬送方向に沿った方向（副走査方向）をＤ２とし、その面内で方向Ｄ２に直交する方向をＤ１とする。また、方向Ｄ１における図３中の上側から下側へ向かう方向を＋Ｄ１方向と呼び、方向Ｄ１における図３中の下側から上側へ向かう方向を－Ｄ１方向と呼ぶこともある。方向Ｄ２における図３中の左側から右側へ向かう方向を＋Ｄ２方向と呼び、方向Ｄ２における図３中の右側から左側へ向かう方向と逆向きを－Ｄ２方向と呼ぶこともある。

液体吐出ユニット８において、複数の液体吐出ヘッドモジュール２８がＤ２方向に沿って配列される。各液体吐出ヘッドモジュール２８は、方向Ｄ１が長手方向になるように配置される。液体吐出ヘッドモジュール２８は、長手方向の幅が、記録媒体１の幅に対応し、記録媒体１の幅を含むととともに＋Ｄ１側の端部と－Ｄ１側の端部とがそれぞれ記録媒体１より若干外側に位置する幅を有する。

各液体吐出ヘッドモジュール２８では、複数の液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５が主としてＤ１方向に沿って配列されている。すなわち、液体吐出ヘッドモジュール２８において、複数の液体吐出ヘッド１５が複数列ＨＲ１，ＨＲ２を形成するように配列されている。列ＨＲ１は、列ＨＲ２の＋Ｄ２側に配されている。列ＨＲ１では、複数の液体吐出ヘッド１５－１～１５－３がＤ１方向に沿って配列されている。列ＨＲ２では、複数の液体吐出ヘッド１５－４～１５－６がＤ１方向に沿って配列されている。各液体吐出ヘッド１５は、方向Ｄ１が長手方向になるように配置される。

各液体吐出ヘッドモジュール２８では、複数の液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５が千鳥状に配列され得る。各列ＨＲ１，ＨＲ２における複数の液体吐出ヘッド１５の配列ピッチは、各液体吐出ヘッド１５の長手方向の幅の２倍より小さい。列ＨＲ１における配列のピッチの中心に対して、列ＨＲ２における配列のピッチの中心は＋Ｄ１方向に、列ＨＲ１における配列の略半ピッチでシフトしている。

これにより、各液体吐出ヘッドモジュール２８では、複数の液体吐出ヘッド１５をアレイ化しているので、広域な印刷領域を確保できる。また、液体吐出ヘッドモジュール２８では、複数の液体吐出ヘッド１５が、方向Ｄ２から透視視した場合に方向Ｄ１に沿って重なり領域ＯＶが生じるように配置されている。

例えば、液体吐出ヘッド１５－１と液体吐出ヘッド１５－４との間には、重なり領域ＯＶ－１４が生じている。液体吐出ヘッド１５－４と液体吐出ヘッド１５－２との間には、重なり領域ＯＶ－４２が生じている。液体吐出ヘッド１５－２と液体吐出ヘッド１５－５との間には、重なり領域ＯＶ－２５が生じている。液体吐出ヘッド１５－５と液体吐出ヘッド１５－３との間には、重なり領域ＯＶ－５３が生じている。液体吐出ヘッド１５－３と液体吐出ヘッド１５－６との間には、重なり領域ＯＶ－３６が生じている。

なお、複数の液体吐出ヘッドモジュール２８は、互いに対応する色を区別するために複数の液体吐出ヘッドモジュール２８Ｋ～２８Ｐと表記されることもある。例えば、図３では、ブラックのインク滴を吐出するブラック用ヘッドアレイが液体吐出ヘッドモジュール２８Ｋとして示され、シアンのインク滴を吐出するシアン用ヘッドアレイが液体吐出ヘッドモジュール２８Ｃとして示され、マゼンダのインク滴を吐出するマゼンダ用ヘッドアレイが液体吐出ヘッドモジュール２８Ｍとして示され、イエローのインク滴を吐出するイエロー用ヘッドアレイが液体吐出ヘッドモジュール２８Ｙとして示されている。

なお、液体吐出装置２００がシリアル走査型インクジェット記録装置である場合、図３における記録媒体１の搬送方向をＤ１に沿った方向に変更し、各液体吐出ヘッドモジュール２８の方向Ｄ２における幅を記録媒体１の幅より小さいものとすることで、上記の説明を同様に適用可能である。

各液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５は、例えば、図４に示すように構成される。図４は、液体吐出ヘッド１５の構成を示す拡大底面図である。

各液体吐出ヘッド１５では、複数のノズル３０が主としてＤ１方向に沿って配列されている。すなわち、液体吐出ヘッド１５において、複数のノズル３０が複数列ＮＲ１，ＮＲ２を形成するように配列されている。列ＨＲ１は、列ＨＲ２の＋Ｄ２側に配されている。列ＮＲ１では、複数のノズル３０－１～３０－ｋがＤ１方向に沿って配列されている。列ＮＲ２では、複数のノズル３０－（ｋ＋１）～３０－２ｋがＤ１方向に沿って配列されている。

各液体吐出ヘッド１５では、複数のノズル３０が千鳥状に配列され得る。各列ＮＲ１，ＮＲ２における複数のノズル３０の配列ピッチは、各ノズル３０の方向Ｄ１における幅の略２倍であり得る。列ＮＲ１における配列のピッチの中心に対して、列ＮＲ２における配列のピッチの中心は＋Ｄ１方向に、列ＮＲ１における配列の略半ピッチでシフトしている。

これにより、各液体吐出ヘッド１５では、複数のノズル３０をアレイ化しているので、広域な印刷領域を確保できる。また、各液体吐出ヘッド１５は、複数のノズル３０を千鳥配列することで、高解像度の画像形成に対応できる。

また、各液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５は、例えば、図５に示すように構成される。図５は、各液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５の構成を示す分解斜視図である。

液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５は、ノズルプレート３１、圧力室プレート３３、リストリクタプレート３５、ダイアフラムプレート３８、剛性プレート２５、及びピエゾ素子群４６を有する。

多数個のノズル３０が千鳥状に配列され形成されたノズルプレート３１と、各ノズル３０に対応する圧力室３２を形成する圧力室プレート３３と、共通インク流路３９と、個別圧力室３２を連通して個別圧力室３２へのインク流量を制御するリストリクタ３４を形成するリストリクタプレート３５と、振動板３６と、フィルタ３７を設けたダイアフラムプレート３８と、を順次重ねて位置決めして接合することにより、流路版が構成される。

この流路版を剛性プレート２５に接合して、フィルタ３７を共通インク流路３９の開口部と対向させる。インク導入パイプ４１の上側開口端は、剛性プレート２５の共通インク流路３９に接続され、インク導入パイプ４１の下側開口端は、インクを充填したヘッド内インクタンク（図示せず）に接続される。

ピエゾ素子支持基板４３上には、ピエゾ素子駆動ＩＣ４４が搭載され、ピエゾ素子４２を多数個配列して構成したピエゾ素子群４６を、剛性プレート２５に設けられている開口部４０から挿入し、各ピエゾ素子４２の自由端を振動版３６に接着固定することで、液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５が構成される。

なお、図５は、図面の簡略化のため、ノズル３０、圧力室３２、リストリクタ３４などの因数を減らし、図示している。

次に、液体吐出ヘッドモジュール２８によるフラッシング処理について説明する。例えば、非画像形成領域（紙間の領域）の液体吸収体（インク吸収体）１２ａの全体に対してラインフラッシング動作を実施するフラッシング処理を行うと、液体吸収体１２ａへの液体（インク）の着弾は、図６に示すようになる。図６は、空吐出動作の置き換えを行わずにフラッシング処理を行う場合の液体吸収体への着弾イメージを示す平面図である。

図６に示すように、液体吐出ヘッドモジュール２８において複数の液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５が千鳥状に配置されている場合、全ての液体吐出ヘッド１５から均等に液体吸収体（インク吸収体）１２ａに対してラインフラッシング動作を実施すると、重なり領域ＯＶに対応した領域ＲＧ１の着弾量がそれ以外の領域ＲＧ２の着弾量に比べて増加する傾向にある。すなわち、液体吸収体（インク吸収体）１２ａにおいて、領域Ｒ１の液体堆積量（インク堆積量）がそれ以外の領域ＲＧ２の液体堆積量（インク堆積量）に比べて増加しやすい。これにより、液体吸収体１２ａにおける領域ＲＧ１の吸収量がある一定量に達すると、液体吸収体１２ａにおける領域ＲＧ２の吸収量がある一定量に達っしていないにもかかわらず、液体吸収体１２ａを交換することになる。これにより、液体吸収体１２ａの交換頻度が増大しやすく、液体吸収体１２ａのランニングコストが増大する可能性がある。

重なり領域ＯＶ－１４を形成する２つの液体吐出ヘッド１５－１，１５－４に注目すると、図７に示すように、重なり領域ＯＶ－１４において、一部のノズル３０が画像形成に用いられ、残りのノズル３０が画像形成に用いられない。図７は、複数の液体吐出ヘッド１５間の重なり領域ＯＶを示す平面図である。図７では、画像形成に用いられるノズル３０が黒丸で示され、画像形成に用いられないノズル３０が白丸で示されている。

重なり領域ＯＶ－１４を部分領域ＰＲ１と部分領域ＰＲ２とに分割すると、液体吐出ヘッド１５－１では、部分領域ＰＲ１に対応するノズル３０－（ｋ－７）～３０－（ｋ－４），３０－（２ｋ－８）～３０－（２ｋ－４）が画像形成に用いられ、部分領域ＰＲ２に対応するノズル３０－（ｋ－３）～３０－ｋ，３０－（２ｋ－３）～３０－２ｋが画像形成に用いられない。

逆に、液体吐出ヘッド１５－４では、部分領域ＰＲ１に対応するノズル３０－１～３０－４，３０－（ｋ＋１）～３０－（ｋ＋４）が画像形成に用いられず、部分領域ＰＲ２に対応するノズル３０－５～３０－９，３０－（ｋ＋５）～３０－（ｋ＋８）が画像形成に用いられる。

しかし、重なり領域ＯＶ－１４にて画像形成に用いるノズル３０にノズル不良が発生した場合、重なっているもう片方の液体吐出ヘッド１５のノズル３０にて補完することがある。その補完を行うためには、画像形成に用いないノズル３０もメンテナンスをしておくことが望ましい。

同一の液体吐出ヘッド１５内にて、ノズル３０の使用率に偏りがあった場合、液体吐出ヘッド１５の寿命低下につながる。そのため、画像形成に用いないノズル３０においても一定以上の吐出をすることで、液体吐出ヘッド１５の寿命を延ばすことができる。

例えば、図８に示すように、空吐出動作の置き換えを実施することで、液体吐出ヘッド１５の寿命を延ばすことができる。図８は、空吐出動作の置き換えを行ってフラッシング処理を行う場合の液体吸収体１２ａへの着弾イメージを示す平面図である。すなわち、図７に示されるような画像形成に用いられないノズル３０の空吐出動作を、ラインフラッシング動作ではなくスターフラッシング動作に置き換える。

例えば、画像形成領域において、記録媒体１上の重なり領域ＯＶに対応する領域ＲＧ１１にスターフラッシング動作を実施した場合、図８下図に示すように、領域ＲＧ１１上に視認しくいほど小さい液滴（インク液滴）がスター状にちりばめられる形で着弾する。これにより、記録媒体１では、領域ＲＧ１１と領域ＲＧ１２とで液滴の着弾量の差を容易に抑制できる。

一方、非画像形成領域において、液体吸収体（インク吸収体）１２ａ上の重なり領域ＯＶに対応する領域ＲＧ１に対して、液体吐出ヘッド１５－１内の画像形成に用いられるノズル３０－（ｋ－７）～３０－（ｋ－４），３０－（２ｋ－８）～３０－（２ｋ－４）からはラインフラッシング動作を行い、画像形成に用いられないノズル３０－（ｋ－３）～３０－ｋ，３０－（２ｋ－３）～３０－２ｋからはスターフラッシング動作を行う。また、領域ＲＧ１に対して、液体吐出ヘッド１５－４内の画像形成に用いられないノズル３０－１～３０－４，３０－（ｋ＋１）～３０－（ｋ＋４）からはスターフラッシング動作を行い、画像形成に用いられるノズル３０－５～３０－９，３０－（ｋ＋５）～３０－（ｋ＋８）からはラインフラッシング動作を行う。これにより、液体吸収体１２ａでは、領域ＲＧ１と領域ＲＧ２とで液滴の着弾量の差を容易に抑制できる。すなわち、図８に示すように、液体吸収体１２ａにおいて、領域ＲＧ１と領域ＲＧ２とで液滴の吸収量を容易に均等化できる。

このような空吐出動作の置き換えの制御は、例えば、図９に示すようなコントローラ（ＣＴＬ）５０に実装可能である。図９は、液体吐出装置２００の制御に関する構成を示すブロック図である。

液体吐出装置２００では、例えば、ＣＴＬ５０が画像データとスターフラッシング用のデータとを別に所有する。その際、スターフラッシング用のデータには、どのノズルがページ内に何発のスターフラッシングを打つか、という情報が入っている。

ＣＴＬ５０は、画像データを参照し、スターフラッシング動作を適用しても問題ないタイミング・ノズルを探す。そして、スターフラッシングデータを基に、フラッシング動作の適用に問題が無い画像内のタイミングにてスターフラッシング動作を実施する。スターフラッシング動作にはスターフラッシング吐出用の専用波形を用意しても良いし、画像形成領域用の波形を流用しても構わない。

図９に示すＣＴＬ５０は、記憶手段５１及び制御部５２を有する。記憶手段５１は、例えばＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとして実現可能であり、画像形成に用いるノズル３０の情報と用いないノズル３０の情報とを保持している。制御部５２は、記憶手段５１の情報を基に、複数の駆動制御基板１７－１～１７－６のそれぞれに対して図８に示すような空吐出動作の置き換えを行うノズルを指示する。すなわち、制御部５２は、複数の液体吐出ヘッド１５における重なり領域ＯＶに含まれる２以上のノズルのうち一部のノズルによる液体吸収体に対応した非画像形成領域にメンテナンス用に行われるラインフラッシング動作を、記録媒体１に対応した画像形成領域にメンテナンス用に行われるスターフラッシング動作で置き換え、複数のヘッド１５による非画像形成領域に対するフラッシング処理を行う。

なお、ＣＴＬ５０は、置き換えの実施有無を外部からの信号（図示していない）により変更可能な制御部５２を持つ構成としてもよい。例えば、ＣＴＬ５０は、ユーザアクセスや、記録媒体（出力紙媒体）１のスキャン結果のフィードバックなどに応じて、置き換え有無を変更してもよい。

また、駆動制御基板１７は、駆動波形生成部５４及び制御部５３を有する。駆動波形生成部５４は、置き換え前後の波形を生成する。制御部５３は、制御部５２からの情報を基に、液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５に対して置き換えを実施するノズル３０およびそのタイミングを指示する。

液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１５は、ヘッド基板２２、ヘッド駆動ＩＣ基板２４、及び複数の圧電素子３１ａ～３１ｘを有する。ヘッド基板２２は、制御部５５を有する。ヘッド駆動ＩＣ基板２４は、圧電素子駆動ＩＣ５６を有する。制御部５５は、制御部５３からの情報を基に、圧電素子駆動ＩＣ５６を制御する。圧電素子駆動ＩＣ５６は、制御部５５からの制御に従い、駆動波形生成部５４からの駆動波形を用いて圧電素子３１を駆動する。

なお、各制御部５２，５３，５５の機能・役割分担は一例であり、分担を変えても構わない。また、液体吐出ヘッド１５－２～１５－６の内部構成は液体吐出ヘッド１５－１と同様であり、図９では、図示の簡略化のため、液体吐出ヘッド１５－２～１５－６の内部構成の図示が省略されている。

また、例えば、液体吐出装置２００は、機能的に、図１０に示す制御部３００を有すると見なすことができる。図１０は、制御部３００の機能構成を示すブロック図である。制御部３００は、動作置き換え部３０１及びフラッシング制御部３０２を有する。動作置き換え部３０１は、複数の液体吐出ヘッド１５における重なり領域ＯＶに含まれる２以上のノズル３０のうち一部のノズル３０による液体吸収体１２ａに対応した非画像形成領域にメンテナンス用に行われる第１の空吐出動作（ラインフラッシング動作）を、記録媒体１に対応した画像形成領域にメンテナンス用に行われる第２の空吐出動作（スターフラッシング動作）で置き換える。フラッシング制御部３０２は、動作置き換え部３０１による置き換えが行われた状態で、複数の液体吐出ヘッド１５による非画像形成領域に対するフラッシング処理を行う。

ＣＴＬ５０による空吐出動作の置き換えのさらに具体的な制御の例について表１を用いて説明する。表１は、空吐出動作の置き換えの制御例を示す表である。

ここでは、図７に示す画像形成に用いられないノズル３０の空吐出動作の置き換え方法について置き換え（１）～（３）を例として示す。まず、置き換えを実施しない場合のラインフラッシング吐出量をＸｐｌとし、スターフラッシング吐出量をＹｐｌとする。

置き換え（１）では、画像形成に用いないノズル３０がラインフラッシング動作で吐出予定であったＸｐｌを全てスターフラッシング動作に置き換える。この方法は、非常に簡易ではあるがスターフラッシング量が単純に増加してしまうため画像に影響を与えてしまう場合が存在する。

置き換え（２）では、ラインフラッシング動作で吐出予定だったＸｐｌの一部のみをスターフラッシング動作に追加するというやり方となる。どの程度のスターフラッシング量とするかは例えば２つ方針がある。１つ目は、画像に影響が出ない範囲の置き換えに抑えるというやり方、２つ目はラインフラッシング動作が無くなったとしても、空吐出にて復帰可能な程度にノズル状態を保てるスターフラッシング量とするやり方となる。どちらの手法を取った場合においても、適切な置き換え量（例えば、ｘ１の最適値）は事前評価および工程でのヘッド製造公差を踏まえて決定する必要がある。このやり方では、置き換え（１）と比較し空吐出量が削減可能であるためインク消費量を低減可能となる。

置き換え（３）は、液体吸収体（インク吸収体）の交換周期に影響が出ない程度の適量にラインフラッシング動作の吐出量を調整するというやり方となる。この場合、表のｘ２とｘ３は同じでも良いし、違う吐出量としてもよい。置き換え（３）の場合においても、液体吸収体（インク吸収体）の交換周期に影響が出ない程度の吐出量（例えば、ｘ２の最適値およびｘ３の最適値）については事前に評価が必要となる。このやり方では、置き換え（２）と比較しラインフラッシング動作をスターフラッシング動作に置き換えたことによる影響を低減可能である。具体的には、印字領域直前のノズル状態を安定化できる。

また、空吐出動作の置き換えをオペレータの設定に応じて行う制御例について表２を用いて説明する。表２は、空吐出動作の置き換えをオペレータの設定例に応じた制御例を示す表である。

ここでは、図７の画像形成に用いられないノズル３０の空吐出動作の置き換え量について、オペレータの設定に応じて制御する場合の例を示す。表２のように、いくつかの設定をシステムとして持っておき、設定に合わせた置き換えを実施する。

表２では、設定を設定（４）と設定（５）だけの例で示しているが、何段階の設定を持っておいてもよくテストチャートの出力結果から、オペレータが設定を選択してもよい。また、表１のような置き換えパターン（１）～（３）ごとに設定（１）～設定（３）を持っても良い。

運用の流れの例を示す。まずオペレータが液体吸収体（インク吸収体）の寿命延長を考慮し設定（５）を選択した場合を考える。その時のテストチャートを確認した結果、オペレータの要求を満足できない画質になっていた場合（スターフラッシング増による画像汚れ等）、設定を設定（４）にしテストチャートを流す。

その場合の結果が、オペレータの要求を満足していたのならば設定（４）を選択したまま、印字ジョブを開始すればよい。

以上のように、実施形態では、液体吐出装置２００において、液体吸収体１２ａにおける液体着弾量が多い領域に含まれる２以上のノズルのうち一部のノズルによる空吐出動作を吐出量の多い空吐出動作（例えば、ラインフラッシング動作）から吐出量の少ない空吐出動作（例えば、スターフラッシング動作）に置き換えてフラッシング処理を行う。これにより、液体吸収体１２ａにおける液体着弾量のばらつきを抑制でき、液体吸収体１２ａのコストを容易に削減できる。すなわち、液体吸収体１２ａの交換頻度を低減でき、液体吸収体１２ａの交換に伴う費用を削減できる。あるいは、液体吸収体１２ａを簡易な構成に維持しながら液体着弾量のばらつきを抑制できるので、液体吸収体１２ａの構成複雑化による製造コスト増大を避けることができる。

なお、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品であれば、インクジェット記録装置用の記録ヘッド以外のヘッドであってもよい。吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

また、本明細書における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

また、「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化したものであり 、液体を吐出する機能に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体吐出装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体吐出装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

１５，１５－１～１５－６ 液体吐出ヘッド
５２，５３，５５ 制御部
２００ 液体吐出装置

特許第５０４５３５１号公報

Claims (8)

1. 第１の方向に沿って配列された複数のノズルをそれぞれ有し、前記第１の方向に直交する第２の方向から透視した場合に前記第１の方向に沿って隣接する液体吐出ヘッドと重なり領域が生じるように配置された複数の液体吐出ヘッドと、
   前記複数の液体吐出ヘッドにおける前記重なり領域に含まれる２以上のノズルのうち一部のノズルによる液体吸収体に対応した非画像形成領域にメンテナンス用に行われる第１の空吐出動作を、記録媒体に対応した画像形成領域にメンテナンス用に行われる第２の空吐出動作で置き換える制御部と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記制御部は、前記非画像形成領域における前記一部のノズルに対応した領域と前記２以上のノズルのうちの残りのノズルに対応した領域とで空吐出動作による吐出量の差が抑制されるように、前記一部のノズルによる前記第１の空吐出動作を前記第２の空吐出動作で置き換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記制御部は、前記一部のノズルの吐出量が抑制されるように、前記一部のノズルによる前記第１の空吐出動作を前記第２の空吐出動作で置き換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 前記制御部は、前記２以上のノズルのうち画像形成に用いられないノズルによる前記第１の空吐出動作を前記第２の空吐出動作で置き換える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記制御部は、前記２以上のノズルのうち画像形成に用いられず且つ吐出量がある所定量以下のノズルによる前記第１の空吐出動作を前記第２の空吐出動作で置き換える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記制御部は、前記２以上のノズルのうち画像に影響を与えない前記一部のノズルによる前記第１の空吐出動作を前記第２の空吐出動作で置き換える
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記制御部は、前記２以上のノズルのうちオペレータによる設定に応じた前記一部のノズルによる前記第１の空吐出動作を前記第２の空吐出動作で置き換える
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 液体吐出装置により、第１の方向に沿って配列された複数のノズルをそれぞれ有し、前記第１の方向の直交する第２の方向から透視した場合に前記第１の方向に沿って隣接する液体吐出ヘッドと重なり領域が生じるように配置された複数の液体吐出ヘッドにおける前記重なり領域に含まれる２以上のノズルのうち一部のノズルによる液体吸収体に対応した非画像形成領域にメンテナンス用に行われる第１の空吐出動作を、記録媒体に対応した画像形成領域にメンテナンス用に行われる第２の空吐出動作で置き換える工程と
   前記液体吐出装置により、置き換えを行った状態で前記複数の液体吐出ヘッドによる前記非画像形成領域に対するフラッシング処理を行う工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出方法。

Images