JP5167839B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

従来から、液滴噴射装置として、所定の方向に搬送される印刷媒体に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備え、印刷媒体に画像等を記録するインクジェットプリンタが知られている。

ところで、このインクジェットプリンタに採用されるインクジェットヘッドとしては、大きく分けて２種類のヘッドが存在する。１つは、搬送方向と直交する印刷媒体の幅方向に沿って配列された多数のノズルを有し、所定位置に固定された状態で前記多数のノズルから搬送されてくる印刷媒体に向けて液滴を噴射する、いわゆる、ライン型のヘッドである（例えば、特許文献１参照）。もう１つは、印刷媒体の幅方向に往復移動しながらノズルから印刷媒体に向けて液滴を噴射する、いわゆる、シリアル型のヘッドである（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１６９８３９号公報 特開２００６−２０５６２１号公報

ライン型ヘッドは、印刷媒体の幅方向に沿って配列された多数のノズルから、印刷媒体に対して多数の液滴を同時に噴射して、広い領域を一度に印刷することができるため、印刷速度はかなり速い。しかし、このライン型ヘッドにおいては、幅方向に関する解像度が、この幅方向に配列されたノズルの間隔によって定まってしまう。そのため、ライン型ヘッドは、一般的に、高解像度（高精細）の印刷には不向きである。

一方、シリアル型ヘッドは、幅方向に関する走査速度とノズルの液滴噴射タイミングを制御することで、印刷媒体の幅方向に関して高い解像度で画像等を印刷することが可能である。しかし、広い領域に画像等を印刷するのに多くのパス（走査方向の移動）が必要になるため、ライン型ヘッドと比べると印刷速度がかなり遅いという欠点がある。

本発明の目的は、ライン型ヘッドとシリアル型ヘッドの両方を併用することにより、高い処理速度（印刷速度）と高精細な液滴噴射の両方を実現可能な、液滴噴射装置を提供することである。

第１の発明の液滴噴射装置は、液滴が噴射される対象である被噴射体を、所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、前記搬送方向と交差した方向に沿って配列されるとともに、それぞれ前記被噴射体に向けて液滴を噴射する複数の第１ノズルを有する、ライン型の第１液滴噴射ヘッドと、前記被噴射体に向けて液滴を噴射する第２ノズルを有し、前記搬送方向と交差した所定の走査方向に沿って往復移動可能なシリアル型の第２液滴噴射ヘッドと、前記搬送手段、前記第１液滴噴射ヘッド、及び、前記第２液滴噴射ヘッドをそれぞれ制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記搬送手段により前記被噴射体を前記搬送方向に搬送させつつ、前記第１液滴噴射ヘッドの前記複数の第１ノズルから前記被噴射体に液滴を噴射させる第１噴射動作と、前記搬送手段による前記被噴射体の搬送を停止させた状態で、前記第２液滴噴射ヘッドを前記走査方向に移動させつつ、その前記第２ノズルから前記被噴射体に液滴を噴射させる第２噴射動作と、を実行可能であり、
前記制御手段は、前記第１噴射動作の開始時及び／又は終了時の、前記被噴射体の搬送速度が増加又は減少する搬送速度変化期間においても、予め定められた前記搬送速度の特性に基づいて噴射周波数を制御しながら、前記第１液滴噴射ヘッドに前記被噴射体への液滴噴射を行わせ、
さらに、前記制御手段は、前記第２液滴噴射ヘッドの前記走査方向における加速期間中には、同時に、前記搬送手段を制御して前記被噴射体の搬送速度を減少させ、前記第２液滴噴射ヘッドの前記走査方向における減速期間中には、同時に、前記搬送手段を制御して前記被噴射体の搬送速度を増加させることを特徴とするものである。

本発明の液滴噴射装置は、搬送方向と交差した方向に沿って配列された複数の第１ノズルを有する、ライン型の第１液滴噴射ヘッドと、搬送方向と交差した所定の走査方向に移動しながら第２ノズルから被噴射体に対して液滴を噴射する、シリアル型の第２液滴噴射ヘッドの、２種類のヘッドを備えている。そして、搬送手段による被噴射体の搬送中に、ライン型の第１液滴噴射ヘッドから液滴を噴射する第１噴射動作と、搬送手段による搬送が停止している状態で、シリアル型の第２液滴噴射ヘッドから液滴を噴射する第２噴射動作を実行可能である。このように、１つの被噴射体に対して、広い領域に対して高速で液滴を噴射することが可能なライン型の第１液滴噴射ヘッドと、走査方向に関して高精細な液滴噴射が可能なシリアル型の第２液滴噴射ヘッドの両方を使用することで、高い処理速度と高精細な液滴噴射の両方を実現することが可能となる。

また、被噴射体の搬送速度が変化する、搬送速度変化期間（搬送速度の加減速期間）においても、ライン型の第１液滴噴射ヘッドから、噴射周波数を適切に制御しながら液滴を噴射させることで、第１噴射動作に要する時間を短縮できる。また、ライン型の第１液滴噴射ヘッドの待機時間（液滴を噴射しない時間）が短くなるため、第１ノズルにおけるインクの乾燥を抑制できる。

また、第２噴射動作時に、シリアル型の第２液滴噴射ヘッドは、被噴射体と対向する領域において走査方向に一定の速度で移動している最中に液滴を噴射することから、第２液滴噴射ヘッドの走査方向に関する加減速期間においては、被噴射体の搬送方向に関する加減速を同時に行っても、搬送方向に関する着弾位置ズレなどの不具合は生じない。このように、第２液滴噴射ヘッドの走査方向に関する加減速と、被噴射体の搬送方向に関する加減速を同時に行うことにより、交互に実行される第１噴射動作と第２噴射動作の間の時間が短くなり、１つの被噴射体に対する処理時間が一層短縮される。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第３の発明において、前記制御手段は、前記第２液滴噴射ヘッドの前記加速期間に合わせて前記搬送速度が減少する搬送速度減速期間の終期と、前記第２液滴噴射ヘッドの前記減速期間に合わせて前記搬送速度が増加する搬送速度増加期間の初期の、少なくとも一方の期間においては、前記第１液滴噴射ヘッドに前記被噴射体への液滴噴射を行わせるとともに、前記第２液滴噴射ヘッドにも前記被噴射体への液滴噴射を行わせる、第３噴射動作を実行させることを特徴とするものである。

シリアル型の第２液滴噴射ヘッドの加減速と、被噴射体の搬送方向に関する加減速とを同時に行う際に、さらに、第１液滴噴射ヘッドと第２液滴噴射ヘッドの両方から液滴を噴射することができれば、処理時間の一層の短縮が可能となる。しかし、第１液滴噴射ヘッドについては、搬送速度変化期間においては噴射周波数を制御することで、搬送方向に関する着弾位置ズレを防止できるものの、走査方向に移動しながら液滴を噴射する第２液滴噴射ヘッドについては、搬送方向に関する着弾位置ズレを防止できない。

しかしながら、搬送手段により搬送される被噴射体の搬送速度特性は、一般的に、搬送速度の減速期間の終期と加速期間の初期においては搬送速度の変化度合が非常に小さく、ほとんど０である。従って、このような期間に第２液滴噴射ヘッドから液滴を噴射させても、搬送方向の着弾位置ズレはほとんど生じない。そこで、搬送速度変化期間の中でも、速度がほとんど０で変化しない期間においては、第１液滴噴射ヘッドだけでなく、第２液滴噴射ヘッドからも液滴を噴射させることが可能である。

本発明によれば、１つの被噴射体に対して、広い領域に対して高速で液滴を噴射することが可能なライン型の第１液滴噴射ヘッドと、走査方向に関して高精細な液滴噴射が可能なシリアル型の第２液滴噴射ヘッドの両方を使用することで、高い処理速度と高精細な液滴噴射の両方を実現することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略側面図、図２は、図１のインクジェットプリンタ１の平面図である。尚、図２においては、図１に示されているローラ１３，１４，１５等の図示は省略されている。

（インクジェットプリンタの全体構成）
図１、図２に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ１（以下では、単に、プリンタ１と称する）は、４つの固定ライン型の第１ヘッド２ａ〜２ｄ（第１液滴噴射ヘッド）と、シリアル型の第２ヘッド３（第２液滴噴射ヘッド）と、４種類（４色）のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄと、第１ヘッド２と第２ヘッド３の下側の用紙搬送経路８（図１に一点鎖線で示す）に沿って印刷用紙Ｐ（被噴射体）を搬送する用紙搬送機構５（搬送手段）と、第１ヘッド２及び第２ヘッド３のメンテナンスを行うためのメンテナンス機構６と、プリンタ１の全体制御を司る制御装置７（図１２参照）等を備えている。

固定ライン型の第１ヘッド２は、その下面において印刷用紙Ｐの搬送方向と直交する用紙幅方向（主走査方向：図１の紙面垂直方向、図２の左右方向）に沿って、用紙幅全域にわたって配列された、多数の第１ノズル５５（図６、図７参照）を有する。さらに、この第１ヘッド２は、所定の液滴噴射位置において位置決め固定された状態で、多数の第１ノズル５５から印刷用紙Ｐに対して液滴を噴射するように構成されている。具体的には、後述する第１キャップ部材１７によってキャッピングされているとき以外は、印刷中及び印刷待機中も含めて常に所定の液滴噴射位置に位置決め固定されるように構成してもよいし、また、液滴噴射位置として取りえる位置を複数有し、一枚の印刷用紙Ｐに対して印刷している間は常に同じ液滴噴射位置に位置決め固定され、印刷用紙Ｐが新たなものに替わる際に他の液滴噴射位置に変更できるように構成してもよい。また、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、及び、ブラックの４色のインクを第１ノズル５５から噴射するように構成されており、これら４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄは、搬送方向（副走査方向）に並べて配置されている。第１ヘッド２の具体的な構造については後ほど詳細に説明する。

４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄよりも搬送方向上流側の位置には、２本のガイド軸２１，２２に沿って用紙幅方向（主走査方向）に移動可能なキャリッジ９が配置され、このキャリッジ９にシリアル型の第２ヘッド３が搭載されている。そして、キャリッジ９が、キャリッジ駆動モータ１２５（図１２参照）により駆動されることで、第２ヘッド３はキャリッジ９と一体的に、用紙搬送経路８に沿って搬送される印刷用紙Ｐと対向する領域において、用紙幅方向に往復移動可能に構成されている。

また、第２ヘッド３は、その下面において印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って配列された複数の第２ノズル１００からなる４列のノズル列１０１（図９〜図１１参照）を有し、これら４列のノズル列１０１は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、及び、ブラックの４色のインクを噴射する。この第２ヘッド２についても、具体的な構造については後ほど詳細に説明する。

４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄには、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、及び、ブラックの４色のインクが貯留されており、これら４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄは、プリンタ本体の底面１ａに固定的に設けられたホルダ２０に、それぞれ着脱可能に装着される。

また、４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄと４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄは、チューブ１０及び分岐チューブ１１で接続されている。また、４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄと第２ヘッド３は、チューブ１０及び分岐チューブ１２で接続されている。尚、図１、図２においては、第１ヘッド２に連なる分岐チューブ１１と、第２ヘッド３に連なる分岐チューブ１２が、インクカートリッジ４に接続されたチューブ１０の末端からそれぞれ分岐した構成が示されているが、チューブ１１とチューブ１２が、それぞれ独立して、インクカートリッジ４に接続された構成であってもよい。

用紙搬送機構５は、給紙ローラ１３と、メインローラ１４と、拍車ローラ１５と、これらのローラ１３，１４，１５をそれぞれ駆動する駆動モータ１２２，１２３，１２４（図１２参照）等を備えており、用紙搬送経路８に沿って印刷用紙Ｐを搬送する。即ち、給紙ローラ１３によって、積み重ねられた印刷用紙Ｐの中から１枚を取り出し、取り出された印刷用紙Ｐをメインローラ１４と押えローラ１６との協働によって第１ヘッド２と第２ヘッドへ搬送し、さらに、第１ヘッド２と第２ヘッド３により画像等が印刷された後の印刷用紙Ｐを拍車ローラ１５によって排出するように構成されている。

図２に示すように、メンテナンス機構６は、第１ヘッド２に装着される第１キャップ部材１７と、第２ヘッド３に装着される第２キャップ部材１８と、第１キャップ部材１７と第２キャップ部材１８にそれぞれ接続された吸引ポンプ１９等を備えている。そして、このメンテナンス機構６は、第１ヘッド２及び第２ヘッド３の下面（液滴噴射面）を第１キャップ部材１７及び第２キャップ部材１８でそれぞれ覆うことにより、液滴を噴射しない待機状態における、両ヘッドのノズルにおけるインクの乾燥を防止する。また、万が一、何れかのヘッドのノズルに噴射異常が生じたときには、吸引ポンプ１９によりノズルからインクを吸引する吸引パージを行って、そのヘッドの液滴噴射性能を回復させる。

（第１ヘッドの構造）
次に、固定ライン型の第１ヘッド２の構造について詳細に説明する。尚、４つの第１ヘッド２ａ〜２ｄの構造は全て同一であるため、以下では、１つの第１ヘッド２についてそれぞれ説明する。図３は第１ヘッド２の正面図、図４は図３の第１ヘッド２の鉛直断面図である。

図３、図４に示すように、第１ヘッド２は、インク導入部３２を有するリザーバユニット３０と、このリザーバユニット３０の下面に接合されて一体化されるとともに、複数の第１ノズル５５（図６、図７参照）を有するヘッド本体３１とで構成されている。

まず、リザーバユニット３０について説明する。図３、図４に示すように、リザーバユニット３０は、用紙幅方向（主走査方向）に長尺な４枚のプレート３４〜３７の積層体である。一番上のプレート３４の長手方向両端部には、インク導入部３２が設けられており、このインク導入部３２はチューブ１０，１１（図１、図２参照）を介してインクカートリッジ４と接続される。

図４に示すように、プレート３４にはインク導入部３２に連通する貫通孔４０が形成されている。また、上から２枚目のプレート３５には、貫通孔４０を介してインク導入部３２に連なり、インク中の塵や気泡等を取り除くためのフィルタ４２が収容されたフィルタ収容空間４３が形成されている。また、上から３枚目のプレート３６には、その長手方向（主走査方向）に関してほぼ全域に延在し、インクカートリッジ４から供給されたインクを一時的に貯留するインクリザーバ４５が形成されている。このインクリザーバ４５は、すぐ上のプレート３５に形成されたフィルタ収容空間４３と連通している。さらに、一番下のプレート３７には、インクリザーバ４５とヘッド本体３１とを連通させる複数のインク供給孔４６が形成されている。

従って、インクカートリッジ４から第１ヘッド２に供給されたインクは、インク導入部３２から貫通孔４０及びフィルタ収容空間４３を介してインクリザーバ４５に導入される。そして、インクリザーバ４５内のインクは、複数のインク供給孔４６からヘッド本体３１へ供給される。

次に、第１ヘッド２のヘッド本体３１について説明する。図５は、ヘッド本体３１の平面図である。図６は、図５の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。尚、図６では説明の都合上、アクチュエータユニット５１の下方にあって破線で描くべき圧力室５６、アパーチャ５７及び第１ノズル５５を実線で描いている。図７は、図６に示すVII-VII線に沿った部分断面図である。図８（ａ）はアクチュエータユニット５１の拡大断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されている個別電極７３の平面図である。

図５に示すように、ヘッド本体３１は、第１ノズル５５や圧力室５６を含むインク流路が形成された流路ユニット５０と、この流路ユニット５０の上面５０ａに固定されて、圧力室５６内のインクに圧力を付与する４つのアクチュエータユニット５１を含んでいる。

流路ユニット５０は、前述したリザーバユニット３０（図３，図４参照）とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状に形成されている。流路ユニット５０の上面５０ａには、リザーバユニット３０の複数のインク供給孔４６（図４参照）に対応した、複数（本実施形態では１０個）のインク供給口５２が開口している。流路ユニット５０の内部には、インク供給口５２に連通するマニホールド流路５３及びマニホールド流路５３から分岐した副マニホールド流路５４が形成されている。

また、流路ユニット５０の下面は、図６及び図７に示すように多数の第１ノズル５５が、主走査方向と主走査方向に交差する方向の２方向に沿ってマトリクス状に配列された、液滴噴射面となっている。また、圧力室５６も、流路ユニット５０のアクチュエータユニット５１が固定される面である、上面５０ａにおいて第１ノズル５５と同様マトリクス状に多数配列されている。

次に、流路ユニット５０の具体的な構造について説明する。図７に示すように、流路ユニット５０は、図中上から順に、キャビティプレート６０、ベースプレート６１、アパーチャプレート６２、サプライプレート６３、マニホールドプレート６４，６５，６６、カバープレート６７、及び、ノズルプレート６８、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。

キャビティプレート６０には、インク供給口５２（図５参照）に対応する貫通孔、及び、略菱形の圧力室５６が多数形成されている。ベースプレート６１には、各圧力室５６について圧力室５６とアパーチャ５７との連絡孔及び圧力室５６と第１ノズル５５との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口５２とマニホールド流路５３との連絡孔（図示せず）が形成されている。

アパーチャプレート６２には、各圧力室５６についてアパーチャ５７となる貫通孔及び圧力室５６と第１ノズル５５との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口５２とマニホールド流路５３との連絡孔（図示せず）が形成されている。サプライプレート６３には、各圧力室５６についてアパーチャ５７と副マニホールド流路５４との連絡孔及び圧力室５６と第１ノズル５５との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口５２とマニホールド流路５３との連絡孔（図示せず）が形成されている。

マニホールドプレート６４，６５，６６には、各圧力室５６について圧力室５６とノズル５５との連絡孔、及び、積層時に互いに連結してマニホールド流路５３及び副マニホールド流路５４となる貫通孔が形成されている。カバープレート６７には、各圧力室５６について圧力室５６と第１ノズル５５との連絡孔が形成されている。ノズルプレート６８には、各圧力室５６について第１ノズル５５が形成されている。

これらプレート６０〜６８が互いに位置合わせされた状態で積層されることによって、流路ユニット５０内に、マニホールド流路５３及び副マニホールド流路５４と、副マニホールド流路５４の出口から圧力室５６を経て第１ノズル５５に至る多数の個別インク流路５８が形成される。

従って、リザーバユニット３０からインク供給口５２を介して流路ユニット５０内に供給されたインクは、マニホールド流路５３から副マニホールド流路５４に分配される。さらに、副マニホールド流路５４内のインクは、多数の個別インク流路５８にそれぞれ流れ込み、各個別インク流路５８において、絞り流路として機能するアパーチャ５７及び圧力室５６を介して第１ノズル５５に至る。

次に、アクチュエータユニット５１について説明する。図５に示すように、４つのアクチュエータユニット５１は、それぞれ台形の平面形状を有し、インク供給口５２を避けるよう千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット５１の平行対向辺は流路ユニット５０の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット５１の斜辺同士は流路ユニット５０の幅方向（副走査方向）に関して互いにオーバーラップしている。

図８（ａ）に示すように、アクチュエータユニット５１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電セラミックス材料からなる３枚の圧電シート７０，７１，７２を有する。３枚の圧電シート７０，７１，７２のうち、最上層の圧電シート７０はその厚み方向に分極されている。

また、この圧電シート７０上における圧力室５６に対向する位置には、個別電極７３が形成されている。最上層の圧電シート７０とその下側の圧電シート７１との間にはシート全面に形成された共通電極７５が介在している。図８（ｂ）に示すように、個別電極７３は、圧力室５６と相似な略菱形の平面形状を有する。略菱形の個別電極７３における鋭角部の一方は延出され、その先端には個別電極７３と電気的に接続された円形のランド７４が設けられている。

共通電極７５はすべての圧力室５６に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。一方、個別電極７３は、その電位を制御することができるように、各ランド７４とヘッドドライバ７６（図１２参照）の各端子とが図示しないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を介して接続されている。

ここで、以上の構成を有するアクチュエータユニット５１の作用について述べる。個別電極７３を共通電極７５と異なる電位にして圧電シート７０に対してその分極方向に電界を印加すると、厚み方向に分極された圧電シート７０における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。また、図８（ａ）に示すように、圧電シート７０〜７２は圧力室５６を区画するキャビティプレート６０の表面に固定されている。そのため、圧電シート７０における電界印加部分とその下方の圧電シート７１，７２との間で面方向への歪みに差が生じると、圧電シート７０〜７２全体が圧力室５６側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室５６の容積が減少することになるから、圧力室５６内のインクに圧力（噴射エネルギー）が付与され、第１ノズル５５からインクの液滴が噴射される。

（第２ヘッドの構造）
次に、シリアル型の第２ヘッド３の構造について詳細に説明する。図９は、図１の第２ヘッド３の上面図、図１０は図９の部分拡大図、図１１は図１０のXI-XI線断面図である。ただし、図面を分かりやすくするため、図９においては図１０では示されている圧力室９４及び貫通孔９５，９６，９９の図示を省略するとともに、第２ノズル１００を図１０よりも大きく図示している。

図９〜図１１に示すように、第２ヘッド３は、第２ノズル１００、及び、圧力室９４を含むインク流路が形成された流路ユニット８０と、流路ユニット８０の上面に配置されたアクチュエータユニット８１を備えている。

流路ユニット８０は、ステンレス鋼等の金属材料で形成された、キャビティプレート９０、ベースプレート９１、及び、マニホールドプレート９２と、合成樹脂材料からなるノズルプレート９３を備えており、これら４枚のプレート９０〜９３は積層状態で接合されている。

ノズルプレート９３には、複数の第２ノズル１００が形成されている。複数の第２ノズル１００は、搬送方向（図９の上下方向）に沿って配列されてノズル列１０１を構成しており、このようなノズル列１０１が主走査方向（図８の左右方向）に４本並べて配置されている。これら４本のノズル列１０１に属する第２ノズル１００からは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のインクがそれぞれ噴射される。

図１０、図１１に示すように、キャビティプレート９０には、複数の第２ノズル１００に対応して複数の圧力室９４が形成されている。圧力室９４は主走査方向を長手方向とする略楕円の平面形状を有し、平面視で圧力室９４の右端部が第２ノズル１００と重なるように配置されている。また、ベースプレート９１には、平面視で圧力室９４の長手方向の両端部に重なる位置に、それぞれ貫通孔９５，９６が形成されている。

マニホールドプレート９２には、４本のノズル列１０１にそれぞれ対応する４本のマニホールド流路９７が形成されている。図９〜図１１に示すように、各マニホールド流路９７は、対応する第２ノズル１００のノズル列１０１の左側の位置において搬送方向に延在し、さらに、平面視で、対応する圧力室９４の略左半分と重なっている。また、図９に示すように、４本のマニホールド流路９７の一端部（搬送方向上流側の端部：図９における上端部）は、最上層のキャビティプレート９０に形成された４つのインク供給口９８にそれぞれ連通している。これら４つのインク供給口９８はチューブ１２を介してインクカートリッジ４（図１、図２参照）と接続されており、４つのインクカートリッジ４ａ〜４ｄのインクがインク供給口９８からマニホールド流路９７に供給される。また、マニホールドプレート９２には、平面視で、ベースプレート９１の貫通孔９６とノズルプレート９３の第２ノズル１００の両方と重なる位置に、貫通孔９９が形成されている。

そして、図１１に示すように、流路ユニット８０内において、インク供給口９８に連なるマニホールド流路９７が貫通孔９５を介して圧力室９４に連通し、圧力室９４はさらに貫通孔９６、９９を介して第２ノズル１００に連通している。つまり、流路ユニット８０には、マニホールド流路９７の出口から圧力室９４を経て第２ノズル１００に至る複数の個別インク流路が形成されている。

アクチュエータユニット８１は、振動板１１０、圧電層１１１及び複数の個別電極１１２を有している。振動板１１０は金属材料などの導電性材料からなり、複数の圧力室９４を覆うようにキャビティプレート９０の上面に接合されている。また、導電性を有する振動板１１０は、後述するように、この振動板１１０と複数の個別電極１１２との間に位置する圧電層１１１の部分に、厚み方向の電界を作用させるための共通電極を兼ねており、ヘッドドライバ１１６（図１２参照）のグランド配線に接続されて常にグランド電位に保持されている。

圧電層１１１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であり、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス材料からなり、振動板１１０の上面に複数の圧力室９４にまたがって連続的に配置されている。また、圧電層１１１は予めその厚み方向に分極されている。

複数の個別電極１１２は、圧電層１１１の上面に複数の圧力室９４に対応して設けられている。個別電極１１２は、圧力室９４よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有しており、平面視で、圧力室９４の略中央部に重なる位置に配置されている。また個別電極１１２の長手方向における一端部（図１０の左端部）は、平面視で圧力室９４と重ならない位置まで左方に延びており、その先端部がランド１１２ａとなっている。ランド１１２ａには、図示しないフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の配線部材を介してヘッドドライバ１１６が接続される。そして、ヘッドドライバ１１６から複数の個別電極１１２に対して、所定の駆動電位とグランド電位の何れか一方の電位が選択的に付与される。

以上の構成を有するアクチュエータユニット８１の作用について説明する。ヘッドドライバ１１６により複数の個別電極１１２の何れかに所定の駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された個別電極１１２とグランド電位に保持された共通電極としての振動板１１０との間に電位差が発生し、圧電層１１１の個別電極１１２と振動板１１０とに挟まれた部分に厚み方向の電界が発生する。ここで、圧電層１１１の分極方向が電界方向と同じである場合には、圧電層１１１は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。そして、この圧電層１１１の収縮変形に伴って、振動板１１０の圧力室９４と対向する部分が圧力室９４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室９４の容積が減少することから、その内部のインクの圧力が上昇し、圧力室９４に連通する第２ノズル１００からインクの液滴が吐出される。

次に、制御装置７を中心とするプリンタ１の電気的構成について、図１２のブロック図を参照して説明する。図１２に示される制御装置７（制御手段）は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。

また、図１２に示すように、制御装置７は、第１ヘッド２及び第２ヘッド３による印刷動作を制御する印刷制御部１２０と、吸引ポンプ１９を含むメンテナンス機構６に、第１ヘッド２及び第２ヘッド３の噴射性能回復のための吸引パージなど、メンテナンスを行わせるメンテナンス制御部１２１を備えている。尚、印刷制御部１２０及びメンテナンス制御部１２１の機能は、制御装置７のＲＯＭに記憶された各種制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

以下、プリンタ１の印刷動作を制御する印刷制御部１２０についてさらに詳細に説明する。印刷制御部１２０は、ＰＣ等の入力装置１３０から入力されたデータに基づいて、第１ヘッド２のヘッドドライバ７６と第２ヘッド３のヘッドドライバ１１６、及び、印刷用紙Ｐを搬送するローラ１３，１４，１５をそれぞれ駆動する駆動モータ１２２，１２３，１２４等を制御する。この印刷制御部１２０の制御が行われることによって、プリンタ１は、用紙搬送機構５により印刷用紙Ｐを搬送方向へ搬送するとともに、この印刷用紙Ｐに対して第１ヘッド２から液滴を噴射させる第１噴射動作（ライン印字）と、第２ヘッドから液滴を噴射させる第２噴射動作（シリアル印字）とを交互に実行して、印刷用紙Ｐへの画像等の印刷を行うように構成されている。

図１３は、１枚の印刷用紙Ｐに対して行われる、シリアル印字、キャリッジ動作、ライン印字、及び、用紙搬送動作のタイムチャートである。図１３に示すように、まず、給紙ローラ１３によって用紙搬送経路８に給紙が行われた後、印刷用紙Ｐの搬送が一旦停止した状態で、キャリッジ９が走査方向に移動しながら、このキャリッジ９に搭載されたシリアル型の第２ヘッド３から印刷用紙Ｐに向けて液滴が噴射される（シリアル印字）。次に、メインローラ１４により印刷用紙Ｐの搬送が再開され、搬送方向に搬送される印刷用紙Ｐに向けてライン型の第１ヘッド２から液滴が噴射される（ライン印字）。このように、シリアル印字とライン印字を交互に繰り返して行うことで、１枚の印刷用紙Ｐに所望の画像や文字が形成される。

以上のように、プリンタ１は、高速印字が可能なライン型の第１ヘッド２と、走査方向に関して高い解像度の印字が可能なシリアル型の第２ヘッド３の両方を使用することで、高い印字速度と高精細な印字の両方を実現することが可能である。例えば、ライン型の第１ヘッド２からは、用紙幅方向（主走査方向）に関して、第１ノズル５５の配列間隔に対応した、比較的低い解像度の印字を高速で行う。一方、シリアル型の第２ヘッド３からは、第１ヘッド２により用紙幅方向に形成されたドットの間を埋めるように液滴を噴射させる。つまり、ライン型の第１ヘッド２による印字だけでは低くなってしまう、走査方向の解像度を高めるように、シリアル型の第２ヘッド３によって第１ヘッド２を補完することで、用紙幅方向（主走査方向）に関して高精細な印字を実現することができる。

（第１噴射動作（ライン印字））
まず、ライン型の第１ヘッド２による第１噴射動作（ライン印字）について具体的に説明する。この第１噴射動作を実行する場合には、印刷制御部１２０は、図１３に示すように、メインローラ１４に印刷用紙Ｐを搬送方向に搬送させながら、第１ヘッド２の、用紙幅方向に配列された多数の第１ノズル５５から印刷用紙Ｐに向けて液滴を噴射させる。

図１３に示すように、印刷制御部１２０は、印刷用紙Ｐの搬送速度が一定となる定速期間（Ｔ４〜Ｔ５）だけでなく、第１噴射動作（ライン印字）の開始時と終了時における、印刷用紙Ｐの搬送速度が増加又は減少する搬送速度変化期間（図１３の加速期間（Ｔ３〜Ｔ４）と減速期間（Ｔ５〜Ｔ６））においても、第１ヘッド２に印刷用紙Ｐへの液滴噴射を行わせるようになっている。但し、搬送速度定速期間（Ｔ４〜Ｔ５）と搬送速度変化期間（Ｔ３〜Ｔ４、及び、Ｔ５〜Ｔ６）とで、ライン印字の印字モードが異なっている。

印刷用紙Ｐの搬送速度が定速となる期間（Ｔ４〜Ｔ５）においては、印刷制御部１２０は、第１ノズル５５の各々から一定の噴射周波数で液滴を噴射させる（第１印字モード）。これにより、搬送方向に関して液滴の着弾間隔が等間隔（搬送方向解像度が一定）となる。尚、噴射周波数とは、具体的には、ヘッドドライバ７６からアクチュエータユニット５１の各個別電極７３（図８参照）に送られる、駆動信号の周波数である。

一方、第１噴射動作の開始時と終了時の、搬送速度が増加又は減少する搬送速度変化期間（Ｔ３〜Ｔ４、及び、Ｔ５〜Ｔ６）においては、印刷制御部１２０は、搬送方向に関する液滴の着弾間隔が等間隔（搬送方向解像度が一定）になるように、予め定められた搬送速度の特性に基づいて第１ヘッド２の噴射周波数を制御しながら、液滴を噴射させる（第２印字モード）。

図１４は、印刷用紙Ｐを搬送するメインローラ１４の駆動モータ１２３の駆動特性（搬送速度特性）を示す図である。図１４に示すように、駆動モータ１２３の駆動特性は、加速期間と減速期間の両方において、初期（期間Ａ及び期間Ｄ）と終期（期間Ｃ及び期間Ｆ）では、速度変化（速度勾配）は小さく、一方、中期（期間Ｂ及び期間Ｅ）では、速度変化が非常に大きくなっている。つまり、中期において、速度が急激に増加又は減少するようになっている。尚、この搬送速度特性における、期間Ａ〜Ｆの長さや期間Ａ〜Ｆにおける速度勾配の大きさ等のパラメータは、モータ１２３の駆動回路を制御することにより、必要に応じて適宜変更可能である。

この搬送速度特性を示す情報は、制御装置７のＲＯＭに予め格納されている。そして、印刷制御部１２０は、ＲＯＭから読み出した搬送速度特性の情報から、搬送速度変化期間における噴射周波数を決定する。搬送方向の解像度（ドット間隔）とは、搬送速度に、１つのドットを形成する周期（いわゆる印字周期、噴射周波数の逆数に比例）を乗じた値であることから、図１４の搬送速度特性と、要求される搬送方向に関する解像度とから、噴射周波数を逆算することができる。そして、搬送速度が時間とともに増加していく加速期間においては、搬送速度の増加に応じて噴射周波数は徐々に高くなるように設定され、逆に、搬送速度が時間とともに減少していく減速期間においては、搬送速度の減少に応じて噴射周波数は徐々に低くなるように設定される。

このように、搬送速度が一定となる定速期間だけでなく、この定速期間の前後の、搬送速度変化期間（加減速期間）においても、ライン型の第１ヘッド２から、噴射周波数を適切に制御しながら液滴を噴射させることで、第１噴射動作（ライン印字）に要する時間を短縮することができる。また、ライン型の第１ヘッド２の待機時間（液滴を噴射しない時間）が短くなるため、第１ノズル５５におけるインクの乾燥を抑制できるという利点もある。尚、図１３では、加速期間（Ｔ３〜Ｔ４）と減速期間（Ｔ５〜Ｔ６）の両方において、第２印字モードでのライン印字が行われているが、何れか一方の期間のみライン印字が行われてもよい。

（第２噴射動作（シリアル印字））
次に、シリアル型の第２ヘッド３による第２噴射動作（シリアル印字）について説明する。この第２噴射動作を実行する場合には、印刷制御部１２０は、図１３に示すように、メインローラ１４による印刷用紙Ｐの搬送を停止させた状態で、キャリッジ駆動モータ１２５によって第２ヘッド３をキャリッジ９とともに走査方向に移動させつつ、その第２ノズル１００から印刷用紙Ｐに向けて液滴を噴射させる。

シリアル型の第２ヘッド３が、キャリッジ９とともに走査方向（用紙幅方向）に移動しながら液滴を噴射している最中に、印刷用紙Ｐが搬送方向に搬送されると、搬送方向に関して液滴の着弾位置ズレが生じることから、この第２噴射動作は、印刷用紙Ｐの搬送が停止された状態で行われる。

また、第２ヘッド３は、印刷用紙Ｐと対向する領域において、走査方向に一定の速度でキャリッジ９とともに移動している期間（Ｔ２〜Ｔ３）においてのみ、液滴を噴射する。つまり、キャリッジ９（第２ヘッド３）の走査方向に関する加速期間（Ｔ５〜Ｔ６）及び減速期間（Ｔ３〜Ｔ４）においては、第２ヘッド３から液滴が噴射されないため、これらの期間に、前述した第１噴射動作の開始時及び終了時に実行される、印刷用紙Ｐの搬送速度の加減速を同時に行っても、搬送方向に関する着弾位置ズレ等の不具合は特に生じない。

そこで、第１噴射動作と第２噴射動作を続けて実行することができるように、印刷制御部１２０は、第２ヘッド３の走査速度の加減速と、印刷用紙Ｐの搬送速度の加減速とを同時に行わせる。即ち、第２噴射動作の開始時の、第２ヘッド３の走査方向における加速期間（Ｔ５〜Ｔ６）においては、メインローラ１４による印刷用紙Ｐの搬送速度を減少させる。また、第２噴射動作の終了時の、第２ヘッド３の走査速度における減速期間（Ｔ３〜Ｔ４）においては、同時に、メインローラ１４による印刷用紙Ｐの搬送速度を増加させる。

先の第１噴射動作の説明において述べたように、搬送速度の加減速期間（搬送速度変化期間）においては、噴射周波数を制御しながら第１ヘッド２から液滴を噴射させる。従って、第２ヘッド３の走査速度の加減速期間と印刷用紙Ｐの搬送速度の加減速期間とを、Ｔ３〜Ｔ４及びＴ５〜Ｔ６の期間でオーバーラップさせることで、第１ヘッド２による第１噴射動作（ライン印字）と第２ヘッド３による第２噴射動作（シリアル印字）を、時間間隔を空けることなく、交互に実行することが可能となり、１枚の印刷用紙Ｐを印刷するのに要する時間を短縮することができる。

尚、以上説明したように、本実施形態のプリンタ１は、ライン型の第１ヘッド２とシリアル型の第２ヘッド３の両方を使用して印刷を行うことが可能に構成されたものであるが、第１ヘッド２と第２ヘッド３の一方のみを用いて印刷用紙Ｐに印刷を行うことも、勿論可能である。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

（変更形態１）
前述した実施形態では、シリアル型の第２ヘッド３の走査速度の加減速期間と、印刷用紙Ｐの搬送速度変化期間がオーバーラップしている（図１３のＴ３〜Ｔ４及びＴ５〜Ｔ６の期間）。このような期間において、さらに、第１ヘッド２と第２ヘッド３の両方から液滴を噴射することができれば、印刷に要する時間を一層短縮することが可能となる。しかし、先にも述べたように、ライン型の第１ヘッド２については、搬送速度が変化する期間においては噴射周波数を制御することで、搬送方向に関する着弾位置ズレを防止できるものの、用紙幅方向に移動しながら液滴を噴射するシリアル型の第２ヘッド３については、搬送方向に関する着弾位置ズレを防止することはできない。そのため、前記実施形態では、用紙搬送の開始期間及び終了期間でもある、オーバーラップ期間（Ｔ３〜Ｔ４及びＴ５〜Ｔ６）においては、第２ヘッド３からの液滴噴射は行われていなかった。

しかし、図１４に示すように、印刷用紙Ｐを搬送する駆動モータ１２３の駆動特性（搬送速度特性）は、搬送速度の加速期間の初期（期間Ａ）及び減速期間の終期（期間Ｆ）においては、中期（期間Ｂ及び期間Ｅ）に比べて速度変化が非常に小さく、搬送速度はほとんど０である。そのため、このような期間に第２ヘッド３から液滴を噴射させた場合には、搬送方向の着弾位置ズレは、実際にはほとんど生じない。

そこで、図１５に示すように、第２ヘッド３（キャリッジ９）の加速期間に合わせて搬送速度が減少する、搬送速度減速期間（図１５のＴ７〜Ｔ９）のうちの終期（Ｔ８〜Ｔ９）と、第２ヘッド３の減速期間に合わせて搬送速度が増加する搬送速度増加期間（Ｔ４〜Ｔ６）のうちの初期（Ｔ４〜Ｔ５）の、少なくとも一方の期間においては、ライン型の第１ヘッド２だけでなく、シリアル型の第２ヘッド３からも、印刷用紙Ｐへの液滴噴射を行わせることが可能である。このように、一部期間において２つのヘッドの両方から液滴を噴射させることで、印刷時間を一層短縮することができるようになる。

また、制御装置７の印刷制御部１２０が、メインローラ１４を駆動する駆動モータ１２３の駆動回路を制御して、図１４に示す搬送速度特性のパラメータ（期間Ａ〜Ｆの長さや期間Ａ〜Ｆにおける速度勾配の大きさ等）を変更できるように構成されている場合には、搬送速度変化期間中にできるだけ長い時間シリアル印字ができるようにするために、搬送速度が０に近い期間Ａと期間Ｆの時間を長くしつつ、他の期間は短くすることが好ましい。

（変更形態２）
図１６に示すように、第２ヘッド３の走査速度の加減速期間と、印刷用紙Ｐの搬送速度変化期間の、オーバーラップ期間（Ｔ３〜Ｔ４及びＴ５〜Ｔ６）において、第１ヘッド２からの液滴噴射（ライン印字）を行わないようにしてもよい。この場合には、第１ヘッド２の噴射周波数を制御する必要がなくなり、制御構成が簡素化される。なお、この場合には、第１ヘッド２による印刷は、印刷用紙Ｐの搬送方向において無印刷領域が間欠的に現れるものとなるため、第２ヘッド３によってその無印刷領域を印刷するように制御することが望ましい。

（変更形態３）
図１７に示すように、第２ヘッド３の走査速度の加減速期間（Ｔ３〜Ｔ４及びＴ７〜Ｔ８）と、印刷用紙Ｐの搬送速度変化期間（Ｔ４〜Ｔ５及びＴ６〜Ｔ７）とを、オーバーラップさせないようにしてもよい。この変更形態３では、前記実施形態と比べると、ライン印字とシリアル印字の両方とも行われない期間が長くなるため、印刷時間は少しかかることになるが、それでも、高速印字が可能なライン型の第１ヘッド２と、走査方向に関して高い解像度の印字が可能なシリアル型の第２ヘッド３の両方を使用することで、本願の目的である、高い印字速度と高精細な印字の両方を実現することが可能である。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、印刷用紙にインクを噴射して画像等を記録する、インクジェットプリンタ用のインクジェットヘッドに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このような用途に使用されるものに限られない。即ち、基板表面に導電性の液体を噴射して導電パターンを形成する装置など、インク以外の様々な種類の液体をその用途に応じて対象に噴射する、種々の液滴噴射装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成を示す側面図である。 図１のプリンタの平面図である。 第１ヘッドの正面図である。 図３の第１ヘッドの鉛直断面図である。 第１ヘッドのヘッド本体の平面図である。 図５の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図６に示すVII-VII線に沿った部分断面図である。 （ａ）はアクチュエータユニットの拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示されている個別電極の平面図である。 第２ヘッドの平面図である。 図９の部分拡大図である。 図１０のXI-XI線断面図である。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 １枚の印刷用紙に対して行われる、シリアル印字、キャリッジ動作、ライン印字、及び、用紙搬送動作のタイムチャートである。 印刷用紙を搬送するメインローラの駆動モータの駆動特性（搬送速度特性）を示す図である。 変更形態１の、シリアル印字、キャリッジ動作、ライン印字、及び、用紙搬送動作のタイムチャートである。 変更形態２の、シリアル印字、キャリッジ動作、ライン印字、及び、用紙搬送動作のタイムチャートである。 変更形態３の、シリアル印字、キャリッジ動作、ライン印字、及び、用紙搬送動作のタイムチャートである。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
２ 第１ヘッド
３ 第２ヘッド
５ 用紙搬送機構
７ 制御装置
５５ 第１ノズル
１００ 第２ノズル

Claims (2)

1. 液滴が噴射される対象である被噴射体を、所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、
   前記搬送方向と交差した方向に沿って配列されるとともに、それぞれ前記被噴射体に向けて液滴を噴射する複数の第１ノズルを有する、ライン型の第１液滴噴射ヘッドと、
   前記被噴射体に向けて液滴を噴射する第２ノズルを有し、前記搬送方向と交差した所定の走査方向に沿って往復移動可能なシリアル型の第２液滴噴射ヘッドと、
   前記搬送手段、前記第１液滴噴射ヘッド、及び、前記第２液滴噴射ヘッドをそれぞれ制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記搬送手段により前記被噴射体を前記搬送方向に搬送させつつ、前記第１液滴噴射ヘッドの前記複数の第１ノズルから前記被噴射体に液滴を噴射させる第１噴射動作と、
   前記搬送手段による前記被噴射体の搬送を停止させた状態で、前記第２液滴噴射ヘッドを前記走査方向に移動させつつ、その前記第２ノズルから前記被噴射体に液滴を噴射させる第２噴射動作と、
   を実行可能であり、
   前記制御手段は、
   前記第１噴射動作の開始時及び／又は終了時の、前記被噴射体の搬送速度が増加又は減少する搬送速度変化期間においても、予め定められた前記搬送速度の特性に基づいて噴射周波数を制御しながら、前記第１液滴噴射ヘッドに前記被噴射体への液滴噴射を行わせ、
   さらに、前記制御手段は、
   前記第２液滴噴射ヘッドの前記走査方向における加速期間中には、同時に、前記搬送手段を制御して前記被噴射体の搬送速度を減少させ、
   前記第２液滴噴射ヘッドの前記走査方向における減速期間中には、同時に、前記搬送手段を制御して前記被噴射体の搬送速度を増加させることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記制御手段は、
   前記第２液滴噴射ヘッドの前記加速期間に合わせて前記搬送速度が減少する搬送速度減速期間の終期と、前記第２液滴噴射ヘッドの前記減速期間に合わせて前記搬送速度が増加する搬送速度増加期間の初期の、少なくとも一方の期間においては、
   前記第１液滴噴射ヘッドに前記被噴射体への液滴噴射を行わせるとともに、前記第２液滴噴射ヘッドにも前記被噴射体への液滴噴射を行わせる、第３噴射動作を実行させることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
   

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