JP6699211B2

JP6699211B2 - 印刷装置、及び吐出方法

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Publication number: JP6699211B2
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Inventors: 清二伊原
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Description

本発明は、印刷装置、及び吐出方法に関する。

従来から、ノズルを有する吐出ヘッドから印刷媒体に向かってインクなどを液滴に吐出し、印刷媒体に画像などを印刷するインクジェット方式の印刷装置が知られている。このような印刷装置の中には、印刷媒体に形成させるドットの大きさを変える為に、ノズルから吐出させた複数の液滴を合体させて所定位置に着弾させる技術が提案されている。例えば、特許文献１には、複数の液滴を連続吐出し、複数の液滴を合体させて着弾可能な液滴吐出手段を備えた液滴吐出装置（印刷装置）が開示されている。

特開２０１１−４２１４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている印刷装置は、ノズルから吐出された複数の液滴が印刷媒体の近くで合体されるため、液滴が合体されるまでに、各々の液滴が単独で飛行している飛行時間が長くなっていた。これにより、各々の液滴から発生する微細なサテライトの列（尾引き）が長くなって、吐出ヘッドと印刷媒体との間で発生し残留するミストの量が増えてしまうという課題があった。そして、ミストが吐出ヘッドに付着して、液滴が吐出されないノズル抜けや液滴の着弾位置ずれなどの吐出不良を起こしたり、印刷媒体に付着して印刷媒体が汚染されたりする恐れがあった。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る印刷装置は、ノズルから印刷媒体の所定位置に複数の液滴を吐出させる吐出ヘッドと、前記複数の液滴を前記ノズルから前記印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で合体させることが可能な駆動波形を前記吐出ヘッドに出力する制御部と、を備えていること、を特徴とする。

本適用例によれば、印刷装置の制御部は、ノズルから印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で複数の液滴を合体させる駆動波形を吐出ヘッドに出力する。これにより、ノズルから吐出された複数の液滴は、ノズルから印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で合体されるので、先に吐出された液滴が尾引きを伴って飛行する飛行距離が短縮され、複数の液滴から発生するミストの量を減少させることができる。吐出ヘッドと印刷媒体との間に滞留するミストが減少するので、ミストが吐出ヘッドに付着することにより生じる液滴の吐出不良が低減される。また、印刷媒体がミストで汚染されるのが抑制される。これにより、印刷媒体に印刷される画像などの品質を向上させることができる。したがって、印刷品質を向上させた印刷装置を提供することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の印刷装置において、前記駆動波形は、後続の液滴を吐出させる駆動電圧が先行して吐出させる液滴の駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下であること、が好ましい。

本適用例によれば、後続の液滴は、先行して吐出させる液滴の駆動電圧に対して９５％以上の駆動電圧で吐出される。９５％以上の駆動電圧であれば、前方を移動する物体によって後方の空気抵抗が低下する所謂スリップストリームによって、後続の液滴を先行して吐出させた液滴に合体させることができる。また、液滴を吐出させる駆動電圧を必要以上に高くすると、液滴を吐出した際に生じるミストの量が増加するので、後続の液滴は、先行して吐出させた液滴の１３０％以下の駆動電圧で吐出させることが好ましい。

［適用例３］上記適用例に記載の印刷装置において、前記駆動波形は、最初の液滴を吐出させる駆動電圧が最大駆動電圧に対して７０％以上であること、が好ましい。

本適用例によれば、液滴を吐出させる駆動電圧を低下させると、ノズルに付着したミストや、インクの増粘などによる影響を受けやすくなるので、最初の液滴は、複数の液滴を吐出させる駆動波形における最大駆動電圧の７０％以上の駆動電圧で吐出させることが好ましい。

［適用例４］本適用例に係る吐出方法は、ノズルから印刷媒体の所定位置に複数の液滴を吐出させる吐出ヘッドと、前記複数の液滴を前記ノズルから前記印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で合体させることが可能な駆動波形を前記吐出ヘッドに出力する制御部と、を備えた印刷装置の吐出方法であって、前記駆動波形における、先行して吐出させる液滴の駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下の駆動電圧で後続の液滴を吐出すること、を特徴とする。

本適用例によれば、印刷媒体の所定位置に複数の液滴を吐出させる吐出方法は、先行して吐出させる液滴の駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下の駆動電圧で後続の液滴を吐出させる。これにより、ノズルから吐出された複数の液滴を、ノズルから印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で合体させることができるので、先に吐出された液滴が尾引きを伴って飛行する飛行距離が短縮され、複数の液滴から発生するミストの量を減少させることができる。吐出ヘッドと印刷媒体との間に滞留するミストが減少するので、ミストが吐出ヘッドに付着することにより生じる液滴の吐出不良が低減される。また、印刷媒体がミストで汚染されるのが抑制される。これにより、印刷媒体に印刷される画像などの品質を向上させることができる。したがって、印刷品質を向上させた吐出方法を提供することができる。

実施形態に係る印刷装置の概略全体構成を示す模式図。印刷装置の電気的な構成を示す電気ブロック図。吐出ヘッドの構成を示す断面図。２回連続して液滴を吐出させる場合の駆動波形を示す図。ノズルから液滴を吐出させた時の側面図。ノズルから液滴を吐出させた時の側面図。液滴の合***置と印刷媒体の汚れとの関係。駆動電圧と吐出された液滴の速度との関係を示すグラフ。吐出された液滴の速度変化を示すグラフ。４回連続して液滴を吐出させる場合の駆動波形を示す図。液滴を吐出させる駆動波形テーブルの一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。
また、図１では、説明の便宜上、互いに直交する三軸として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示しており、軸方向を図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。

（実施形態）
＜印刷装置の概略構成＞
図１は、実施形態に係る印刷装置の概略全体構成を示す模式図である。まず、本実施形態に係る印刷装置１００の概略構成について図１を参照して説明する。なお、本実施形態では、印刷媒体９５に画像などを形成することで印刷媒体９５に捺染を行うインクジェット式の印刷装置１００を例に上げて説明する。

図１に示すように、印刷装置１００は、媒体供給部１０、媒体搬送部２０、媒体回収部３０、印刷部４０、乾燥ユニット２７、洗浄ユニット５０、及び媒体密着部６０などを備えている。そして、これらの各部を制御する制御部１を有している。印刷装置１００の各部は、フレーム部９０に取り付けられている。

媒体供給部１０は、画像を形成させる印刷媒体９５を印刷部４０側に供給するものである。印刷媒体９５としては、例えば、綿、ウール、化学繊維、混紡などの布帛が用いられる。媒体供給部１０は、供給軸部１１及び軸受部１２を有している。供給軸部１１は、円筒状又は円柱状に形成されており、円周方向に回転可能に設けられている。供給軸部１１には、帯状の印刷媒体９５がロール状に巻かれている。供給軸部１１は、軸受部１２に対して着脱可能に取り付けられている。これにより、予め供給軸部１１に巻かれた状態の印刷媒体９５は、供給軸部１１と共に軸受部１２に取り付けできるようになっている。

軸受部１２は、供給軸部１１の軸方向の両端を回転可能に支持している。媒体供給部１０は、供給軸部１１を回転駆動させる回転駆動部（図示せず）を有している。回転駆動部は、印刷媒体９５が送り出される方向に供給軸部１１を回転させる。回転駆動部の動作は、制御部１によって制御される。

媒体搬送部２０は、印刷媒体９５を媒体供給部１０から媒体回収部３０まで搬送するものである。媒体搬送部２０は、搬送ローラー２１、搬送ローラー２２、無端ベルト２３、ベルト回転ローラー２４、ベルト駆動ローラー２５、搬送ローラー２６、及び搬送ローラー２８を備えている。搬送ローラー２１，２２は、印刷媒体９５を媒体供給部１０から無端ベルト２３まで中継する。

無端ベルト２３、ベルト回転ローラー２４及びベルト駆動ローラー２５は、印刷部４０において印刷媒体９５を搬送方向（＋Ｘ軸方向）に搬送させる媒体搬送手段である。詳しくは、無端ベルト２３は、帯状のベルトの両端部が接続されて無端状に形成されており、ベルト回転ローラー２４及びベルト駆動ローラー２５に掛けられている。無端ベルト２３は、ベルト回転ローラー２４とベルト駆動ローラー２５との間の部分が床面９９に対して平行になるように、所定の張力が作用した状態で保持されている。無端ベルト２３の表面（支持面）２３ａには、印刷媒体９５を粘着させる粘着層２９が設けられている。無端ベルト２３は、搬送ローラー２２から供給され、後述する媒体密着部６０で粘着層２９に密着された印刷媒体９５を支持（保持）している。これにより、伸縮性のある布帛などを印刷媒体９５として扱うことができる。

ベルト回転ローラー２４及びベルト駆動ローラー２５は、無端ベルト２３の内周面２３ｂを支持する。なお、ベルト回転ローラー２４とベルト駆動ローラー２５との間に、無端ベルト２３を支持する支持部が設けられた構成であってもよい。

ベルト駆動ローラー２５は、ベルト駆動ローラー２５を回転駆動させるモーター（図示せず）を有している。ベルト駆動ローラー２５が回転駆動されるとベルト駆動ローラー２５の回転に伴って無端ベルト２３が回転し、無端ベルト２３の回転によりベルト回転ローラー２４が回転する。無端ベルト２３の回転により、無端ベルト２３に支持された印刷媒体９５が所定の搬送方向（＋Ｘ軸方向）に搬送され、後述する印刷部４０で印刷媒体９５に画像が形成される。本実施形態では、無端ベルト２３の表面２３ａが印刷部４０と対向する側（＋Ｚ軸側）において印刷媒体９５が支持され、印刷媒体９５が無端ベルト２３と共にベルト回転ローラー２４側からベルト駆動ローラー２５側に搬送される。また、無端ベルト２３の表面２３ａが洗浄ユニット５０と対向する側（−Ｚ軸側）においては、無端ベルト２３のみがベルト駆動ローラー２５側からベルト回転ローラー２４側に移動する。

搬送ローラー２６は、画像の形成された印刷媒体９５を無端ベルト２３の粘着層２９から剥離させる。搬送ローラー２６，２８は、印刷媒体９５を無端ベルト２３から媒体回収部３０まで中継する。

媒体回収部３０は、媒体搬送部２０によって搬送された印刷媒体９５を回収する。媒体回収部３０は、巻取り軸部３１及び軸受部３２を有している。巻取り軸部３１は、円筒状又は円柱状に形成されており、円周方向に回転可能に設けられている。巻取り軸部３１には、帯状の印刷媒体９５がロール状に巻き取られている。巻取り軸部３１は、軸受部３２に対して着脱可能に取り付けられている。これにより、巻取り軸部３１に巻き取られた状態の印刷媒体９５は、巻取り軸部３１と共に取り外せるようになっている。

軸受部３２は、巻取り軸部３１の軸線方向の両端を回転可能に支持している。媒体回収部３０は、巻取り軸部３１を回転駆動させる回転駆動部（図示せず）を有している。回転駆動部は、印刷媒体９５が巻き取られる方向に巻取り軸部３１を回転させる。回転駆動部の動作は、制御部１によって制御される。

乾燥ユニット２７は、印刷媒体９５上に吐出された液体（液滴）を乾燥するものであり、搬送ローラー２６と搬送ローラー２８との間に設けられている。乾燥ユニット２７には、例えば、ＩＲヒーターを含み、ＩＲヒーターを駆動させることにより印刷媒体９５上に吐出された液体を短時間で乾燥させることができる。これにより、画像などの形成された帯状の印刷媒体９５を巻取り軸部３１に巻き取ることができる。

媒体密着部６０は、印刷媒体９５を無端ベルト２３に密着させるものである。媒体密着部６０は、印刷媒体９５の搬送方向に対して印刷部４０より上流側（−Ｘ軸側）に設けられている。媒体密着部６０は、押圧ローラー６１、押圧ローラー駆動部６２及びローラー支持部６３を有している。押圧ローラー６１は、円筒状又は円柱状に形成されており、円周方向に回転可能に設けられている。押圧ローラー６１は、搬送方向に沿った方向に回転するように、軸線方向が搬送方向と交差するように配置されている。ローラー支持部６３は、無端ベルト２３を挟んで押圧ローラー６１と対向する無端ベルト２３の内周面２３ｂ側に設けられている。

押圧ローラー駆動部６２は、押圧ローラー６１を鉛直方向の下方側（−Ｚ軸側）に押圧しながら搬送方向（＋Ｘ軸方向）、及び搬送方向と逆向きの方向（−Ｘ軸方向）に押圧ローラー６１を移動させる。搬送ローラー２２から搬送され、無端ベルト２３に重ね合された印刷媒体９５は、押圧ローラー６１とローラー支持部６３との間で無端ベルト２３に押し当てられる。これにより、無端ベルト２３の表面２３ａに設けられている粘着層２９に印刷媒体９５を確実に粘着させることができ、無端ベルト２３上での印刷媒体９５の浮きの発生を防止することができる。

洗浄ユニット５０は、無端ベルト２３の表面２３ａを洗浄するためのものである。洗浄ユニット５０は、洗浄部５１、押圧部５２及び移動部５３を有している。移動部５３は、床面９９に沿って洗浄ユニット５０を一体的に移動させて所定の位置に固定させる。洗浄ユニット５０は、Ｘ軸方向においてベルト回転ローラー２４とベルト駆動ローラー２５の間に配置されている。

押圧部５２は、例えば、エアーシリンダー５６とボールブッシュ５７とで構成された昇降装置であり、その上部に備えられている洗浄部５１を無端ベルト２３の表面２３ａに当接させるものである。洗浄部５１は、ベルト回転ローラー２４とベルト駆動ローラー２５との間で所定の張力が作用した状態で掛けられている無端ベルト２３の表面（支持面）２３ａを下方（−Ｚ軸方向）から洗浄する。

洗浄部５１は、洗浄槽５４、洗浄ローラー５８及びブレード５５を有している。洗浄槽５４は、無端ベルト２３の表面２３ａに付着したインクや異物の洗浄に用いる洗浄液を貯留する槽であり、洗浄ローラー５８及びブレード５５は洗浄槽５４の内側に設けられている。洗浄液としては、例えば、水や水溶性溶剤（アルコール水溶液など）を用いることができ、必要に応じて界面活性剤や消泡剤を添加してもよい。

洗浄ローラー５８が回転すると、洗浄液が無端ベルト２３の表面２３ａに供給されると共に、洗浄ローラー５８と無端ベルト２３とが摺動する。これにより、無端ベルト２３に付着したインクや印刷媒体９５としての布帛の繊維などが洗浄ローラー５８で取り除かれる。

ブレード５５は、例えば、シリコンゴムなどの可撓性の材料で形成することができる。ブレード５５は、無端ベルト２３の搬送方向において洗浄ローラー５８よりも下流側に設けられている。無端ベルト２３とブレード５５とが摺動することにより、無端ベルト２３の表面２３ａに残っている洗浄液が除去される。

印刷部４０は、印刷媒体９５に向けてインクを液滴として吐出するインクジェット方式の吐出ヘッド４２と、吐出ヘッド４２が搭載されたキャリッジ４３を移動させるキャリッジ移動部４１などを有している。印刷部４０は、無端ベルト２３の配置位置に対して上方（＋Ｚ軸側）に配置されている。吐出ヘッド４２には、複数のノズル列４５が形成されているノズルプレート４４が備えられている。例えば、ノズルプレート４４には、４つのノズル列４５が形成され、ノズル列４５毎に異なる色のインク（例えば、シアン：Ｃ、マゼンタ：Ｍ、イエロー：Ｙ、ブラック：Ｋ）が吐出されるようになっている。ノズルプレート４４は、無端ベルト２３によって搬送される印刷媒体９５と対向している。

キャリッジ移動部４１は、印刷媒体９５の搬送方向と交差する方向（印刷媒体９５の幅方向（Ｙ軸方向））に吐出ヘッド４２を移動させる。キャリッジ４３は、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール（図示せず）に支持され、キャリッジ移動部４１によって±Ｙ軸方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ移動部４１の機構としては、例えば、ボールねじとボールナットとを組み合わせた機構や、リニアガイド機構などを採用することができる。

さらに、キャリッジ移動部４１には、キャリッジ４３をＹ軸方向に沿って移動させるための動力源として、モーター（図示せず）が設けられている。制御部１の制御によりモーターが駆動されると、吐出ヘッド４２は、キャリッジ４３と共にＹ軸方向に沿って往復移動する。なお、本実施形態では、吐出ヘッド４２として、可動のキャリッジに搭載され印刷媒体９５の幅方向（±Ｙ軸方向）に移動しながらインクを吐出するシリアルヘッド式を例示したが、印刷媒体９５の幅方向（Ｙ軸方向）に延在し固定して配列されたラインヘッド式であってもよい。

＜電気的構成＞
図２は、印刷装置の電気的な構成を示す電気ブロック図である。次に、印刷装置１００の電気的構成について図２を参照して説明する。

印刷装置１００は、制御部１を備えている。制御部１は印刷装置１００の制御を行うための制御ユニットである。制御部１は、外部インターフェイス（外部Ｉ／Ｆ）２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４及びＲＯＭ（Read Only Memory）５などの記憶素子と、ＣＰＵ（CENTRAL PROCESSING UNIT）３と、駆動信号発生回路７と、発振回路８と、内部インターフェイス（内部Ｉ／Ｆ）６とを備えている。

外部Ｉ／Ｆ２は、コンピューターなどの画像を取り扱う外部装置（図示せず）と印刷装置１００との間でデータの送受信を行うためのものである。ＲＡＭ４は各種データ等を記憶し、ＲＯＭ５は各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶するものである。
ＣＰＵ３は、ＲＯＭ５に記憶された動作プログラム等に従って印刷装置１００の各部を制御するものである。また、ＣＰＵ３は、外部Ｉ／Ｆ２を介して外部装置から入力された印刷データを、吐出ヘッド４２において液滴（インク）の吐出に用いられる吐出データに変換する。

駆動信号発生回路７は、ＣＰＵ３によって定められた波形形状の駆動信号ＣＯＭを発生する回路である。発振回路８は、印刷装置１００の制御信号ＣＫを生成するためのタイミングデバイスである。内部Ｉ／Ｆ６は、印刷データをドット毎に展開（データ変換）することで得られた吐出データや駆動信号ＣＯＭ等をキャリッジ移動部４１、ベルト駆動ローラー２５、吐出ヘッド４２に出力するためのものである。

また、吐出ヘッド４２は、記録データＳＩがセットされるシフトレジスター（ＳＲ）９１と、シフトレジスター９１にセットされた記録データＳＩをラッチ信号（ＬＡＴ）に基づいてラッチするラッチ回路９２と、電圧増幅器として機能するレベルシフター９３と、圧電振動子７２と、圧電振動子７２に対する駆動信号ＣＯＭの供給を制御するスイッチ回路９４とを備えている。

図３は、吐出ヘッドの構成を示す断面図である。次に、吐出ヘッド４２の構造について説明する。
図３に示すように、吐出ヘッド４２は、複数の圧電振動子７２、固定板７３、及び、フレキシブルケーブル７４等をユニット化した振動子ユニット７０と、この振動子ユニット７０を収納可能なケース７１と、ケース７１の先端面に接合された流路ユニット８０とを備えている。

ケース７１は、先端と後端が共に開放された収納空部７５を形成した合成樹脂製のブロック状部材であり、収納空部７５内には振動子ユニット７０が収納固定されている。

圧電振動子７２は、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。この圧電振動子７２は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、積層方向に直交する縦方向に伸縮可能な縦振動モードの圧電振動子である。そして、各圧電振動子７２の先端面が、流路ユニット８０の島部７６に接合されている。
なお、この圧電振動子７２はコンデンサーと同じように振る舞う。即ち、信号の供給が停止された場合において、圧電振動子７２の電位は、停止直前の電位で保持される。

流路ユニット８０は、流路形成基板８３を間に挟んでノズルプレート４４を流路形成基板８３の一方の面側に配置し、弾性板８４をノズルプレート４４とは反対側となる他方の面側に配置して積層することで構成されている。

ノズルプレート４４は、複数（例えば、１８０個）のノズル４６を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って開設した薄手の金属製板材（例えば、ステンレス板）によって構成してある。流路形成基板８３は、共通インク室８６、インク供給口８７、圧力室８８、及び、ノズル連通口８９からなる一連のインク流路が形成された板状部材である。本実施形態では、この流路形成基板８３を、シリコンウェハーのエッチング処理によって作製している。弾性板８４は、ステンレス製の支持板８２上に樹脂フィルム８１をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、圧力室８８に対応した部分の支持板８２を環状に除去して島部７６を形成している。

この吐出ヘッド４２では、共通インク室８６から圧力室８８を通ってノズル４６に至る一連のインク流路がノズル４６毎に形成される。そして、圧電振動子７２を充電したり放電したりすることで圧電振動子７２が変形する。即ち、この縦振動モードの圧電振動子７２は、充電によって振動子長手方向に収縮し、放電によって振動子長手方向に伸長する。従って、充電によって電位を上昇させると、島部７６が圧電振動子７２側に引っ張られ、島部７６周辺の樹脂フィルム８１が変形して圧力室８８が膨張する。また、放電によって電位を下降させると、圧力室８８が収縮する。

このように、電位に応じて圧力室８８の容積が制御できるので、圧力室８８内のインクに圧力変動を生じさせることができ、ノズル４６からインク滴を吐出させることができる。例えば、定常容量（基準容積）の圧力室８８を一旦膨張させた後に急激に収縮させることで、インクを液滴に吐出させることができる。

なお、本実施形態では、縦振動型の圧電振動子７２を用いた構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した撓み変形型の圧電振動子を用いてもよい。また、圧力室８８を膨張、収縮させる手段として、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によってインクを液滴として吐出させる構成を有する吐出ヘッドであってもよい。

図４は、２回連続して液滴を吐出させる場合の駆動波形を示す図である。
図５及び図６は、ノズルから液滴を吐出させた時の側面図である。次に、ノズルから吐出させる液滴について図４から図６を参照して説明する。
本実施形態の印刷装置１００は、制御部１から出力され、吐出ヘッド４２の圧電振動子７２に印加する駆動波形に基づいて、ノズル４６から印刷媒体９５の所定位置（所定画素）に複数の液滴４７を吐出させる。制御部１が図４に示す駆動波形を生成して圧電振動子７２に印加すると、圧電振動子７２が駆動電圧Ｖａの変位に応じて伸縮しノズル４６から液滴４７ａが吐出される。そして、時間ｔ（以下、吐出間隔ｔともいう）の経過後、圧電振動子７２が駆動電圧Ｖｂの変位に応じてノズル４６から液滴４７ｂが吐出される。図５は、２つの液滴４７ａ，４７ｂが吐出された状態を示している。

また、制御部１は、複数の液滴４７をノズル４６から印刷媒体９５までの間の距離ＷＧ（以下、「ギャップＷＧ」という）の１／２以下の距離Ｌ３で合体させることが可能な駆動波形を出力するので、距離Ｌ３までに、先行して吐出された液滴４７ａ（以下、先行液滴４７ａともいう）に後から吐出された液滴４７ｂ（以下、後続液滴４７ｂともいう）が追いつき、合体された液滴４８が所定画素に着弾する。図６は、液滴４７ａ，４７ｂが合体された液滴４８の状態を示している。

ノズル４６から液滴４７を吐出させると、液滴４７が尾引きを伴って飛行し、液滴４７から分離した質量の軽い液体が、ミストとなって滞留することが知られている。布帛などの印刷媒体９５に捺染を行う印刷装置１００では、ギャップＷＧを、例えば２ｍｍ以上に広くして印刷を行う必要があるため、複数の液滴４７が単独で飛行する距離が長くなると、各々の液滴４７からミストが発生し、吐出ヘッド４２と印刷媒体９５との間に残留するミストの量が増えてしまう。そして、ミストが吐出ヘッド４２のノズルプレート４４に付着して液滴４７の吐出不良を起こしたり、印刷媒体９５に付着して印刷媒体９５が汚染されたりして、印刷された画像などの印刷品質が低下していた。

図７は、液滴の合***置と印刷媒体の汚れとの関係を示す表である。
本願の発明者らは、ノズル４６から吐出させた液滴４７を合体させる距離Ｌ３と、印刷媒体９５がミストよって汚染される状態（汚れ）とを調べた結果、図７に示すように、複数の液滴４７が合体するまでの距離Ｌ３をギャップＷＧの１／２以下にさせることで、ミストによる印刷媒体９５の汚染が大幅に改善されることを見出した。また、ノズルプレート４４に付着するミストの量も減少することが確認された。

図８は、駆動電圧と吐出された液滴の速度との関係を示すグラフである。図８の横軸は、液滴４７を吐出させる際に圧電振動子７２に印加される電圧を所定の電圧で基準化した基準化電圧で表している。図８の縦軸は、ノズル４６から吐出された液滴４７の速度を表している。
図９は、吐出された液滴の速度変化を示すグラフである。図９の横軸は、ノズル４６（ノズルプレート４４）からの距離を示している。図９の縦軸は、ノズル４６から吐出された液滴４７の速度を表している。なお、図８及び図９は、先に吐出された液滴４７ａの速度を実線で示し、後から吐出された液滴４７ｂの速度を１点鎖線で示している。

本実施形態の印刷装置１００及びその吐出方法は、制御部１から出力される駆動波形に基づいて、先行して吐出させる液滴４７ａの駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下の駆動電圧で後続液滴４７ｂを吐出させる。図８に示すように、同じ駆動電圧で液滴を連続して吐出させた場合、後から吐出された液滴（後続液滴）４７ｂの速度は、先行して吐出された液滴（先行液滴）４７ａの速度より早くなる。移動中の物体は、進行方向の前面に空気抵抗を受けるが、物体の後方では気圧が低下した状態（スリップストリーム）となる。後続液滴４７ｂは、先行液滴４７ａのスリップストリームによって進行方向の全面で受ける空気抵抗が低下し、先行液滴４７ａより早い速度で移動することが可能になる。換言すると、後続液滴４７ｂは、先行液滴４７ａより低い駆動電圧で吐出されても先行液滴４７ａに追いつき合体することが可能である。例えば、基準化電圧０．９５の駆動電圧で吐出された後続液滴４７ｂの速度は、基準化電圧１．０の駆動電圧で吐出された先行液滴４７ａの速度と、略同じであり、基準化電圧０．９５から１．０の駆動電圧で吐出された後続液滴４７ｂは、液滴４７ａの速度より早くなっている。

図９は、ノズル４６からの距離Ｌ１（図５参照）のＬ１地点、及びノズル４６からの距離Ｌ２（図５参照）のＬ２地点における液滴４７ａ，４７ｂの速度を表している。先行液滴４７ａ、及び後続液滴４７ｂともに、移動距離に比例して速度が低下する。しかし、後続液滴４７ｂは、先行液滴４７ａのスリップストリームによって、先行液滴４７ａよりも速度低下の比率が小さくなるので、後続液滴４７ｂの駆動電圧が先行液滴４７ａの駆動電圧より低くても先行液滴４７ａに追いつき合体することが可能になる。例えば、略同一の速度で吐出された先行液滴４７ａ及び後続液滴４７ｂは、Ｌ２地点において先行液滴４７ａより後続液滴４７ｂの方の速度が略０．５ｍ／ｓ早くなっている。

例えば、ギャップＷＧを２ｍｍ以上、吐出間隔（時間ｔ）を１７μs、とし、先行液滴４７ａの平均速度を５ｍ／ｓ、先行液滴４７ａと後続液滴４７ｂとの平均速度差を０．５ｍ／ｓとした時、液滴４７ａ，４７ｂは、距離Ｌ３＝１ｍｍ以下で合体した液滴４８になる。したがって、先行して吐出させた液滴（先行液滴４７ａ）の駆動電圧に対して９５％以上の駆動電圧で後続液滴４７ｂを吐出させることで、液滴４７ａ，４７ｂはギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で合体される。なお、液滴４７を吐出させる駆動電圧を必要以上に高くすると、液滴４７を吐出した際に生じるミストの量が増加するので、後続液滴４７ｂは、先行液滴４７ａの１３０％以下の駆動電圧で吐出させることが好ましい。また、ギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で合体された液滴４８は、質量の増加により飛行速度の低下が抑制されるので、液滴を着弾させる位置精度が向上される。

図１０は、４回連続して液滴を吐出させる場合の駆動波形を示す図である。図１１は、液滴を吐出させる駆動波形テーブルの一例を示す図である。
次に、４回連続して液滴を吐出させる場合の駆動波形を例示する。
制御部１が図１０に示す駆動波形を生成して圧電振動子７２に印加されると、圧電振動子７２が駆動電圧Ｖ１の変位に応じて伸縮しノズル４６から第１液滴が吐出される。そして、時間ｔ１後に駆動電圧Ｖ２の変位に応じて第２液滴が吐出され、さらに時間ｔ２後に駆動電圧Ｖ３の変位に応じて第３液滴が吐出され、さらに時間ｔ３後に駆動電圧Ｖ４の変位に応じて第４液滴が吐出される。第１から第４液滴は、ギャップＷＧの１／２の距離までに合体され、所定画素に着弾する。なお、第１から第４液滴を吐出させるために出力される最大の駆動電圧を最大駆動電圧ＶＨとする。図１０の例では、第４液滴を吐出させる駆動電圧Ｖ４が、駆動波形の波形１周期の最大駆動電圧ＶＨになっている。また、波形１周期は略８０μｓ、第１から第４液滴の吐出間隔（時間ｔ１，ｔ２，ｔ３）は２０μｓ以下に設定されている。

本実施形態の印刷装置１００は、インクの種類、及び周囲温度の条件に応じて液滴を吐出させるための駆動波形テーブルがＲＡＭ４に格納され、印刷時に入力されるインク種類と周囲温度に基づいて駆動波形テーブルを参照し、駆動波形を生成する。図１１に示す駆動波形テーブルには、４つの液滴を吐出させて所定画素に着弾させる場合の駆動電圧Ｖ１〜Ｖ４が最大駆動電圧ＨＶに対する割合（「ＶＨに対する割合」の列参照）で示されている。また、図１１では、参考に先行液滴に対する後続液滴の電圧比（「先行液滴に対する電圧比」の列参照）を記している。

最初の液滴は、制御部１から出力される駆動波形に基づいて、最大駆動電圧ＶＨに対して７０％以上の駆動電圧Ｖ１で吐出される。図１１の「ＶＨに対する割合」に示すように、第１液滴を吐出させる駆動電圧Ｖ１は、最大駆動電圧ＶＨの７０％以上に設定されている。これは、後続液滴と早く合体させるために第１液滴を吐出させる駆動電圧を低くしすぎると、ノズル４６付近に付着したミストや、増粘したインクなどによる影響を受けやすくなり、液滴の吐出が不安定になるためである。本実施形態の印刷装置１００は、インク種類と周囲温度との全ての組合せ条件において、第１液滴を吐出させる駆動電圧Ｖ１が最大駆動電圧ＶＨの７０％以上に設定されているので、間欠能力が確保され、増粘による吐出不良を低減させることができる。

また、図１１の「先行液滴に対する電圧比」に示すように、第２から第４液滴（後続液滴）を吐出させる駆動電圧Ｖ２〜Ｖ４は、直前に吐出させた第１から第３液滴（先行液滴）の駆動電圧Ｖ１〜Ｖ３に対して９５％以上１３０％以下（図１１の例では１２０％以下）に設定されている。また、第３、第４液滴は、上述した先行液滴から受けるスリップストリームの影響が大きくなるので、第１から第４液滴は、ギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で合体され所定画素に着弾させることができる。各液滴が単独で飛行する距離が短くなるので、各々の液滴から発生するミストが減少し、吐出ヘッド４２と印刷媒体９５との間に残留するミストの量も減少する。これにより、吐出ヘッド４２のノズルプレート４４にミストが付着することにより生じる吐出不良を低減させ、液滴の吐出を安定させることができる。また、相対的に印刷媒体９５に近いエリアに浮遊するミストが少なくなり、ミストによる印刷媒体９５の汚染が大幅に改善される。これらにより、印刷媒体９５に印刷された画像などの印刷品質が向上される。

なお、図１１では、４つの液滴を吐出させる駆動波形テーブルを例示したが、本実施形態の印刷装置１００は、１つ〜４つの液滴を吐出させる駆動波形テーブルを有している。
また、本実施形態では、捺染用のインクジェット式の印刷装置１００を例示したが、本発明はインクジェット式の印刷装置全般に適用することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る印刷装置１００によれば、以下の効果を得ることができる。
印刷装置１００は、複数の液滴４７をノズル４６から印刷媒体９５までの距離（ギャップＷＧ）の１／２以下の距離Ｌ３で合体させることが可能な駆動波形を出力する制御部１を備えている。複数の液滴４７をギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で合体されることで、複数の液滴４７が単独で飛行する距離が短縮され、各々の液滴４７から生じるミストの量が減少し、吐出ヘッド４２と印刷媒体９５との間に残留するミストの量も減少する。これにより、吐出ヘッド４２のノズルプレート４４にミストが付着することにより生じる吐出不良を低減させ、液滴の吐出を安定させることができる。また、相対的に印刷媒体９５に近いエリアに浮遊するミストが少なくなる。これにより、印刷媒体９５がミストで汚染されることが抑制されるので、印刷媒体９５に印刷される画像などの品質が向上する。また、ギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で合体させた液滴４８は、質量の増加により飛行速度の低下が抑制されるので、液滴を着弾させる位置精度が向上される。したがって、印刷品質を向上させた印刷装置１００を提供することができる。

後続液滴４７ｂは、先行液滴４７ａの駆動電圧に対して９５％以上の駆動電圧で吐出される。これにより、ギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で後続液滴４７ｂを先行液滴４７ａに追い付かせ合体させることができる。また、後続液滴４７ｂは、先行液滴４７ａの１３０％以下の駆動電圧で吐出されるので、ノズル４６から液滴が吐出する際に生じるミストの量を軽減させることができる。
最初に吐出される先行液滴（第１液滴）は、最大駆動電圧ＶＨの７０％以上の駆動電圧で吐出されるので、ノズル４６付近に付着したミストや、増粘したインクなどによる影響が軽減され、液滴の吐出を安定させることができる。

印刷装置１００において、印刷媒体９５の所定位置に複数の液滴４７を吐出させる吐出方法は、先行液滴４７ａの駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下の駆動電圧で後続液滴４７ｂを吐出させる。これにより、ノズル４６から吐出された複数の液滴４７を、ノズル４６から印刷媒体９５までの距離の１／２以下の距離Ｌ３で合体させることができるので、複数の液滴４７が単独で飛行する距離が短縮され、各々の液滴４７から生じるミストの量が減少し、吐出ヘッド４２と印刷媒体９５との間に残留するミストの量も減少する。これにより、吐出ヘッド４２のノズルプレート４４にミストが付着することにより生じる吐出不良を低減させ、液滴の吐出を安定させることができる。また、相対的に印刷媒体９５に近いエリアに浮遊するミストが少なくなる。これにより、印刷媒体９５がミストで汚染されることが抑制されるので、印刷媒体９５に印刷される画像などの品質が向上する。また、ギャップＷＧの１／２以下の距離Ｌ３で合体させた液滴４８は、質量の増加により飛行速度の低下が抑制されるので、液滴を着弾させる位置精度が向上される。したがって、印刷品質を向上させた吐出方法を提供することができる。

１…制御部、２…外部Ｉ／Ｆ、３…ＣＰＵ、４…ＲＡＭ、５…ＲＯＭ、６…内部Ｉ／Ｆ、７…駆動信号発生回路、８…発振回路、１０…媒体供給部、２０…媒体搬送部、３０…媒体回収部、４０…印刷部、４２…吐出ヘッド、４３…キャリッジ、４４…ノズルプレート、４６…ノズル、４７，４７ａ，４７ｂ，４８…液滴、５０…洗浄ユニット、６０…媒体密着部、７０…振動子ユニット、７２…圧電振動子、９１…シフトレジスター、９２…ラッチ回路、９３…レベルシフター、９４…スイッチ回路、９５…印刷媒体、１００…印刷装置。

Claims

ノズルから印刷媒体の所定位置に複数の液滴を吐出させる吐出ヘッドと、
前記複数の液滴を前記ノズルから前記印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で合体させることが可能な駆動波形を前記吐出ヘッドに出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、インクの種類及び周囲温度条件に応じて前記液滴を吐出させるための駆動波形テーブルが格納された記憶素子を有し、印刷時に入力される前記インク種類と前記周囲温度に基づいて、前記駆動波形テーブルを参照して前記駆動波形を生成し、
前記記憶素子には、前記駆動波形テーブルとして、波形１周期中に電圧が異なる複数の駆動電圧を含む駆動波形を生成するのに用いられる第１駆動波形テーブルを含む複数の駆動波形テーブルを有しており、
前記第１駆動波形テーブルを参照して生成される全ての前記駆動波形は、後続の液滴を吐出させる駆動電圧が先行して吐出させる液滴の駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下であり、且つ、最初の液滴を吐出させる駆動電圧が最大駆動電圧に対して７０％以上であること、を特徴とする印刷装置。
ノズルから印刷媒体の所定位置に複数の液滴を吐出させる吐出ヘッドと、
前記複数の液滴を前記ノズルから前記印刷媒体までの距離の１／２以下の距離で合体させることが可能な駆動波形を前記吐出ヘッドに出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、インクの種類及び周囲温度条件に応じて前記液滴を吐出させるための駆動波形テーブルが格納された記憶素子を有し、印刷時に入力される前記インク種類と前記周囲温度に基づいて、前記駆動波形テーブルを参照して前記駆動波形を生成し、前記記憶素子には、前記駆動波形テーブルとして、波形１周期中に電圧が異なる複数の駆動電圧を含む駆動波形を生成するのに用いられる第１駆動波形テーブルを含む複数の駆動波形テーブルを有する印刷装置の吐出方法であって、
前記第１駆動波形テーブルを参照して生成した前記駆動波形に基づいて、先行して吐出させる液滴の駆動電圧に対して９５％以上１３０％以下の駆動電圧で後続の液滴を吐出すると共に、最初の液滴を吐出させる駆動電圧を最大駆動電圧に対して７０％以上とすること、を特徴とする吐出方法。