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JP2021130216A - 液体吐出装置及び画像形成方法 - Google Patents

液体吐出装置及び画像形成方法 Download PDF

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JP2021130216A JP2020025338A JP2020025338A JP2021130216A JP 2021130216 A JP2021130216 A JP 2021130216A JP 2020025338 A JP2020025338 A JP 2020025338A JP 2020025338 A JP2020025338 A JP 2020025338A JP 2021130216 A JP2021130216 A JP 2021130216A
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Abstract

【課題】ノズルの配列ピッチを異ならせた場合においても、ピッチが異なる領域どうしで画像の濃度差が生じることを低減し、画像のムラを低減できる液体吐出装置を提供することを目的とする。【解決手段】ノズル14が配列したノズル列15を有する液体吐出ヘッド10を備え、ノズル列は、ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域と、を有し、第2領域で吐出される液体の体積は、第1領域で吐出される液体の体積よりも大きく、第3領域で吐出される液体の体積は、第1領域で吐出される液体の体積よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、液体吐出装置及び画像形成方法に関する。
インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置が知られており、液体吐出装置では、複数の液体吐出ヘッドを備える構成が知られている。
複数の液体吐出ヘッドを備える構成において、液体吐出ヘッドをアレイ状に配列するとつなぎ合わせの部位で不整合が生じやすく、画像のムラが生じる問題があった。これに対して、特許文献1では、ヘッドの重なり合う部分の互いの記録素子のピッチを見た目区別できない程度に僅かに異ならせることが開示されており、これにより画像のムラをなくすことができるとしている。
しかしながら、記録素子、特にノズルのピッチを互いに異ならせた構成では、各ピッチで同じ滴を吐出して記録媒体に着弾させた際に、得られる画像で濃度差が生じてしまう。例えばノズルの配列ピッチが大きい領域では濃度が薄くなり、ノズルの配列ピッチが小さい領域では濃度が濃くなる。これらの領域が隣り合わせになることで結果として、大きな濃度差として視認されてしまう。
そこで本発明は、ノズルの配列ピッチを異ならせた場合においても、ピッチが異なる領域どうしで画像の濃度差が生じることを低減し、画像のムラを低減できる液体吐出装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の液体吐出装置は、液体を収容する液体収容容器と、前記液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドは、ノズルが配列したノズル列と、前記ノズルに連通する個別液室と、前記個別液室内の液体を加圧するアクチュエータと、を有し、前記ノズル列は、ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、前記D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、前記D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域と、を有し、前記第2領域で吐出される液体の体積は、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも大きく、前記第3領域で吐出される液体の体積は、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも小さいことを特徴とする。
本発明によれば、ノズルの配列ピッチを異ならせた場合においても、ピッチが異なる領域どうしで画像の濃度差が生じることを低減し、画像のムラを低減できる液体吐出装置を提供することができる。
液体吐出ヘッドの一例におけるノズル列を説明するための平面概略図である。 個別液室の一例を説明するためのノズル配列方向に沿った断面の概略図(A)〜(C)である。 個別液室の一例を説明するためのノズル配列方向と垂直な方向に沿った断面の概略図(A)〜(C)である。 個別液室の一例を説明するためのノズル配列方向に沿った断面の概略図(A)〜(C)である。 液体吐出装置の一例における液体吐出ヘッドの配置例を説明するための平面概略図である。 液体吐出ヘッドの配置例と得られる画像を説明するための模式図である。 液体を吐出する装置の一例における概略図である。 ヘッドユニットの一例における概略図である。 従来例における液体吐出ヘッドの配置例と得られる画像を説明するための模式図である。
以下、本発明に係る液体吐出装置及び画像形成方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本実施形態の液体吐出装置は、液体を収容する液体収容容器と、前記液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドは、ノズルが配列したノズル列と、前記ノズルに連通する個別液室と、前記個別液室内の液体を加圧するアクチュエータと、を有し、前記ノズル列は、ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、前記D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、前記D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域と、を有し、前記第2領域で吐出される液体の体積は、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも大きく、前記第3領域で吐出される液体の体積は、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも小さいことを特徴とする。
本実施形態の画像形成方法は、液体を収容する液体収容容器と、前記液体を吐出する液体吐出ヘッドと、を備えた液体吐出装置を用いた画像形成方法であって、前記液体吐出ヘッドは、ノズルが配列したノズル列と、前記ノズルに連通する個別液室と、前記個別液室内の液体を加圧するアクチュエータと、を有し、前記ノズル列は、ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、前記D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、前記D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域と、を有し、前記液体吐出装置は、前記第2領域で吐出される液体の体積を、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも大きくし、前記第3領域で吐出される液体の体積を、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも小さくすることを特徴とする。
本実施形態によれば、ノズルの配列ピッチを異ならせた場合においても、ピッチが異なる領域どうしで画像の濃度差が生じることを低減し、画像のムラを低減できる。
図1は、本実施形態の液体吐出装置を説明するための図であり、本実施形態の液体吐出装置が備える液体吐出ヘッドにおけるノズル列を説明するための平面概略図である。本実施形態における液体吐出ヘッド10は、ノズル14が配列したノズル列15をノズル面12に有している。なお、本実施形態において、ノズル14やノズル列15の数や配置は特に制限されるものではなく、適宜変更することができる。
本実施形態において、ノズル列15は、ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域とを有している。図1に示されるように、ノズルピッチの大きさは、D2>D1>D3となっている。図1では、第1領域をD1、第2領域をD2、第3領域をD3で表している。第1領域を通常ピッチ領域と称することがある。
本実施形態では、ノズルの間隔をノズルピッチと記載して説明している。この他にも、ノズルの間隔を記録素子の間隔などと表現してもよく、ノズルピッチを記録素子のピッチなどと表現してもよい。
本実施形態において、第2領域はノズル列15の一方の端部側に設けられ、第3領域はノズル列15の他方の端部側に設けられている。第1の領域はノズル列15の中央部側に設けられている。第1領域、第2領域、第3領域それぞれが有するノズルの数は適宜変更することができる。
ここで、従来例について説明する。従来技術において、ノズルピッチを互いに異ならせた構成では、同じ滴を吐出し着弾させた際に濃度差が生じてしまう。例えば配列ピッチが大きい領域では濃度は薄くなり、配列ピッチが小さい領域では濃度は濃くなる。このため、得られる画像で濃度差が生じ、画像のムラが生じてしまう。また、複数の液体吐出ヘッドを用いた場合、ノズルピッチが異なる領域が隣り合わせになることで結果として、大きな濃度差として視認されてしまう。
従来技術について図9を用いて説明する。図9は、液体吐出ヘッド10’を並べて画像30’を形成した場合の例を模式的に説明する図である。図9(A)はノズルピッチD2の領域とノズルピッチD3の領域が、記録媒体の搬送方向と垂直な方向において一部重なる場合の例であり、図9(B)はノズルピッチD2の領域とノズルピッチD3の領域がすべて重なる場合の例である。
図9(A)では、通常ピッチ領域に対応する画像30aと、ノズルピッチD2の領域に対応する画像30bと、ノズルピッチD3の領域に対応する画像30cと、ノズルピッチD2の領域及びノズルピッチD3の領域が重なる領域に対応する画像30dとが図示されている。図示されるように、従来技術では、画像30aと画像30b〜30dとで濃度が異なり、画像のムラが生じてしまう。
また、図9(B)では、ノズルピッチD2の領域及びノズルピッチD3の領域が重なる領域に対応する画像30dは、画像30aに対して濃度が異なり、画像のムラが生じてしまう。このように、従来技術では一つの液体吐出ヘッド内において濃度差が生じてしまうため、複数の液体吐出ヘッドを用いた場合に画像のムラが顕著になる。
上記問題を解消するには、ノズルピッチが大きい領域では濃度が薄くなるため、より大きい液滴を吐出し、ノズルピッチが小さい領域では濃度が濃くなるため、より小さい液滴を吐出することが好ましい。本実施形態では、第2領域で吐出される液体の体積を、第1領域で吐出される液体の体積よりも大きくし、第3領域で吐出される液体の体積を、第1領域で吐出される液体の体積よりも小さくする。これにより、1つのノズル配列内において、ノズルピッチが異なる領域どうしで濃度差が生じてしまうことを抑制することができる。このため、画像の濃度ムラを抑制することができ、高品質な画像を得ることができる。
第2領域で吐出される液体の体積と第3領域で吐出される液体の体積を上記のように異ならせる方法としては、適宜変更することができる。例えば以下のようにすることが挙げられる。なお、以下、吐出される液体を液滴とも称する。
一つの方法として、各ノズルに連通する個別液室を有する構成において、ノズルピッチの大きさに応じて個別液室の容積を異ならせることが挙げられる。この場合、第2領域の個別液室の容積を第1領域の個別液室の容積よりも大きくし、第3領域の個別液室の容積を第1領域の個別液室の容積よりも小さくする。これにより、吐出される液体の体積を上記のように調整することができる。
上記について、図を用いて一例を説明する。図2は個別液室の一例を説明するための断面概略図(A)〜(C)である。図2はノズル配列方向に沿った断面を模式的に示す図であり、ノズル配列方向を個別液室18の長さ方向としている。
図2(A)〜(C)はそれぞれ、第2領域、第1領域、第3領域における個別液室を図示するものである。図2(A)と(B)に着目すると、第2領域の個別液室18bの容積V2は、第1領域の個別液室18aの容積V1よりも大きくなっている。同様に、図2(B)と(C)に着目すると、第3領域の個別液室18cの容積V3は、第1領域の個別液室18aの容積V1よりも小さくなっている。
このようにすることで、上記のように、ノズルピッチが大きい領域(第2領域)では液滴の体積を大きくすることができ、逆にノズルピッチが小さい領域(第3領域)では液滴の体積を小さくすることができる。
個別液室の容積を調整する方法としては、例えば以下のようにして適宜変更することができる。
ノズルの配列方向を個別液室の長さとしたとき、第2領域の個別液室の長さを、第1領域の個別液室の長さよりも大きくし、第3領域の個別液室の長さを、第1領域の個別液室の長さよりも小さくする。この構成は図2にも図示されており、第2領域の個別液室18bの長さL2は、第1領域の個別液室18aの長さL1よりも大きく、第3領域の個別液室18cの長さL3は、第1領域の個別液室18aの長さL1よりも小さくなっている。
上記の他にも、ノズルの配列方向と垂直な方向を個別液室の幅としたとき、第2領域の個別液室の幅を、第1領域の個別液室の幅よりも大きくし、第3領域の個別液室の幅を、第1領域の個別液室の幅よりも小さくしてもよい。
この関係を図3に示す。図3は、ノズル配列方向と垂直な方向に沿った断面を模式的に示す図であり、ノズルの配列方向と垂直な方向を個別液室の幅方向としている。図示されるように、第2領域の個別液室18bの幅H2は、第1領域の個別液室18aの幅H1よりも大きく、第3領域の個別液室18cの幅H3は、第1領域の個別液室18aの幅H1よりも小さい。これにより、第2領域の個別液室18bの容積V2を第1領域の個別液室18aの容積V1よりも大きく、第3領域の個別液室18cの容積V3が第1領域の個別液室18aの容積V1よりも小さくすることができる。
なお、図2と図4に示される例では、個別液室の長さと幅が同程度の大きさで図示されているが、これに限られるものではなく、個別液室の長さと幅は同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。
上記の他にも、液体が吐出される方向を個別液室の高さとしたとき、第2領域の個別液室の高さを、第1領域の個別液室の高さよりも大きくし、第3領域の個別液室の高さは、第1領域の個別液室の高さよりも小さくしてもよい。
この関係を図4に示す。図4は、図2と同様に、ノズル配列方向に沿った断面を模式的に示す図であり、ノズルの配列方向を個別液室の長さ方向としている。図示されるように、第2領域の個別液室18bの高さT2は、第1領域の個別液室18aの高さT1よりも大きく、第3領域の個別液室18cの高さT3は、第1領域の個別液室18aの高さT1よりも小さい。これにより、第2領域の個別液室18bの容積V2を第1領域の個別液室18aの容積V1よりも大きく、第3領域の個別液室18cの容積V3を第1領域の個別液室18aの容積V1よりも小さくすることができる。
また、上記の他にも、ノズルピッチの大きさに応じてノズル径を異ならせてもよい。この場合、第2領域のノズル径を第1領域のノズル径よりも大きくし、第3領域のノズル径を第1領域のノズル径よりも小さくする。これにより、吐出される液体の体積を上記のように調整することができる。例えば図2に示されるように、第2領域のノズル径φ2を第1領域のノズル径φ1よりも大きくし、第3領域のノズル径φ3を第1領域のノズル径φ1よりも小さくする。
本実施形態では、ノズルピッチの大きさに応じてノズル径及び個別液室の容積を異ならせることが特に好ましい。第2領域のノズル径及び個別液室の容積を第1領域のノズル径及び個別液室の容積よりも大きくし、第3領域のノズル径及び個別液室の容積を第1領域のノズル径及び個別液室の容積よりも小さくすることが好ましい。
ノズル径及び個別液室の容積を変化させた場合の効果について説明する。
ノズル径を大きくした場合、吐出される液滴の体積が大きくなるとともに、個別液室固有の共振周期Tcが短くなる。また、個別液室の容積を大きくした場合、吐出される液滴の体積が大きくなるとともに、個別液室固有の共振周期Tcが長くなる。ノズル径と個別液室の容積の両方を大きくすることで、液滴の体積は大きくなるが、共振周期Tcへの影響は相殺されるため、通常ピッチ領域とほぼ同等のTcとなる。これにより、通常ピッチ領域と同一の波形を印加した際も液滴の体積のみ増加させることが可能となる。
一方、ノズル径を小さくした場合、液滴の体積が小さくなるとともに、個別液室固有の共振周期Tcが長くなる。また、個別液室の容積を小さくした場合、吐出される液滴の体積が小さくなるとともに、個別液室固有の共振周期Tcが短くなる。ノズル径と個別液室の容積の両方を小さくすることで、液滴の体積は小さくなるが、共振周期Tcへの影響は相殺されるため、通常ピッチ領域とほぼ同等のTcとなる。これにより、通常ピッチ領域と同一の波形を印加した際も液滴の体積のみ低減させることが可能となる。
図2(A)と(B)に着目すると、第2領域のノズル径φ2及び個別液室の容積V2は、第1領域のノズル径φ1及び個別液室の容積V1よりも大きくなっている。同様に、図2(B)と(C)に着目すると、第3領域のノズル径φ3及び個別液室の容積V3は、第1領域のノズル径φ2及び個別液室V2の容積よりも小さくなっている。
このようにすることで、上記のように、ノズルピッチが大きい領域(第2領域)では液滴の体積を大きくすることができ、逆にノズルピッチが小さい領域(第3領域)では液滴の体積を小さくすることができる。更に、通常ピッチ領域と同一の波形を印加した際も、第2領域では液滴の体積を大きくすることができ、第3領域では液滴の体積を小さくすることができる。
本実施形態における液体吐出ヘッドによれば、ノズルの配列ピッチを異ならせた場合においても、ピッチが異なる領域どうしで濃度差が生じることを低減し、画像のムラを低減できる。本実施形態の液体吐出装置において、液体吐出ヘッドの数や配置は、特に制限されるものではなく、適宜変更することができる。また、液体を収容する液体収容容器の構成としては、液体を収容できればよく、適宜変更することができる。
図5は、本実施形態の液体吐出装置における液体吐出ヘッドの配置例を説明するための平面概略図である。図に示される例では、ベース16(保持部材)に液体吐出ヘッド10が複数保持されている。図中、搬送方向とあるのは、記録媒体の搬送方向を示しており、例えばノズル配列方向と垂直な方向にしてもよい。
本実施形態において、液体吐出ヘッド10は長手方向と短手方向を有し、短手方向で相互に一部が重なり、重なる部分が第2領域(図中D2)と第3領域(図中D3)である。本実施形態によれば、複数の液体吐出ヘッドを有する構成において、画像のムラを低減した液体吐出装置が得られる。
図6は、複数の液体吐出ヘッドを用いた場合における画像の形成例を模式的に説明するための図である。図6は、液体吐出ヘッド10を並べて画像30を形成した場合の例を模式的に説明する図である。図6(A)はノズルピッチD2の領域とノズルピッチD3の領域が、記録媒体の搬送方向と垂直な方向において一部重なる場合の例であり、図6(B)はノズルピッチD2の領域とノズルピッチD3の領域がすべて重なる場合の例である。
本実施形態の液体吐出装置によれば、ピッチが異なる領域どうしで濃度差が生じることを低減することができるため、図6(A)及び(B)に示されるように、ノズルピッチD1〜D3の領域で濃度差を低減することができる。これにより、画像のムラを低減でき、良好な画像を得ることができる。
次に、本発明の液体吐出装置の他の例について図7及び図8を参照して説明する。図7は同装置の概略説明図、図8は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。ここでは、本実施形態の液体吐出ヘッドを用いたヘッドユニットを例として説明する。
液体吐出装置の一例としての印刷装置500は、連続体510を搬入する搬入手段501と、搬入手段501から搬入された連帳紙、シート材などの連続体510を印刷手段505に案内搬送する案内搬送手段503と、連続体510に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段505と、連続体510を乾燥する乾燥手段507と、連続体510を搬出する搬出手段509などを備えている。
連続体510は搬入手段501の元巻きローラ511から送り出され、搬入手段501、案内搬送手段503、乾燥手段507、搬出手段509の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段509の巻取りローラ591にて巻き取られる。
この連続体510は、印刷手段505において、搬送ガイド部材559上をヘッドユニット550及びヘッドユニット555に対向して搬送され、ヘッドユニット550から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット555から吐出される処理液で後処理が行われる。
ここで、ヘッドユニット550には、例えば、搬送方向上流側から、4色分のフルライン型ヘッドアレイ551A、551B、551C、551D(以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ551」という。)が配置されている。
各ヘッドアレイ551は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続体510に対してブラックK、シアンC、マゼンタM、イエローYの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
本実施形態の液体吐出装置は、冷媒を循環させる構成とすることが好ましい。冷媒を循環させるには、例えば循環機構を用いて行う。これにより、効率よくヘッド部材間の温度を一定にすることができる。
10 液体吐出ヘッド
12 ノズル面
14 ノズル
15 ノズル列
16 ベース
18 個別液室
30 画像
特開2000−190484号公報

Claims (9)

  1. 液体を収容する液体収容容器と、
    前記液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
    前記液体吐出ヘッドは、
    ノズルが配列したノズル列と、
    前記ノズルに連通する個別液室と、
    前記個別液室内の液体を加圧するアクチュエータと、を有し、
    前記ノズル列は、
    ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、
    前記D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、
    前記D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域と、を有し、
    前記第2領域で吐出される液体の体積は、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも大きく、
    前記第3領域で吐出される液体の体積は、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも小さいことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 各ノズルに連通する個別液室を有し、
    前記第2領域の個別液室の容積は、前記第1領域の個別液室の容積よりも大きく、
    前記第3領域の個別液室の容積は、前記第1領域の個別液室の容積よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記ノズルの配列方向を前記個別液室の長さとしたとき、
    前記第2領域の個別液室の長さは、前記第1領域の個別液室の長さよりも大きく、
    前記第3領域の個別液室の長さは、前記第1領域の個別液室の長さよりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記ノズルの配列方向と垂直な方向を前記個別液室の幅としたとき、
    前記第2領域の個別液室の幅は、前記第1領域の個別液室の幅よりも大きく、
    前記第3領域の個別液室の幅は、前記第1領域の個別液室の幅よりも小さいことを特徴とする請求項2又は3に記載の液体吐出装置。
  5. 液体が吐出される方向を前記個別液室の高さとしたとき、
    前記第2領域の個別液室の高さは、前記第1領域の個別液室の高さよりも大きく、
    前記第3領域の個別液室の高さは、前記第1領域の個別液室の高さよりも小さいことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の液体吐出装置。
  6. 前記第2領域のノズル径は、前記第1領域のノズル径よりも大きく、
    前記第3領域のノズル径は、前記第1領域のノズル径よりも小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液体吐出装置。
  7. 各ノズルに連通する個別液室を有し、
    前記第2領域のノズル径及び個別液室の容積は、前記第1領域のノズル径及び個別液室の容積よりも大きく、
    前記第3領域のノズル径及び個別液室の容積は、前記第1領域のノズル径及び個別液室の容積よりも小さいことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液体吐出装置。
  8. 前記液体吐出ヘッドは長手方向と短手方向を有し、短手方向で相互に一部が重なり、重なる部分が前記第2領域と前記第3領域であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液体吐出装置。
  9. 液体を収容する液体収容容器と、
    前記液体を吐出する液体吐出ヘッドと、を備えた液体吐出装置を用いた画像形成方法であって、
    前記液体吐出ヘッドは、
    ノズルが配列したノズル列と、
    前記ノズルに連通する個別液室と、
    前記個別液室内の液体を加圧するアクチュエータと、を有し、
    前記ノズル列は、
    ノズルピッチD1でノズルが配列した第1領域と、
    前記D1よりも大きいノズルピッチD2でノズルが配列した第2領域と、
    前記D1よりも小さいノズルピッチD3でノズルが配列した第3領域と、を有し、
    前記液体吐出装置は、
    前記第2領域で吐出される液体の体積を、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも大きくし、
    前記第3領域で吐出される液体の体積を、前記第1領域で吐出される液体の体積よりも小さくすることを特徴とする画像形成方法。
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