JP2010046969A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力印加機構のコストを低下させつつ液体吐出ヘッドの大型化を抑制する。
【解決手段】インクジェットプリンタ１は、リザーバユニット７０を有するインクジェットヘッド２と、リザーバユニット７０にインクを強制的に送る加圧ポンプ６と、ヒータ７６と、インクジェットヘッド２の周囲温度を検出する温度センサ７５と、制御部１００とを含んでいる。制御部１００は、周囲温度が第１所定温度未満のときに、リザーバ流路７２ａ内のインクが加熱されるようにヒータ７６を制御する加熱制御部と、周囲温度が第１所定温度未満のときに、吐出口から所定量のインクが吐出されるまで複数回に分けて断続的に加圧ポンプ６が駆動されるように加圧ポンプ６を制御するパージ制御部とを有している。そして、パージ制御部は、１回の駆動によって吐出されるインク量が、ヒータ７６によって加熱されるインク量以下となるように加圧ポンプ６を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。

特許文献１には、インクジェットヘッドのインク流路内のインクにポンプによって圧力を付与し、ノズルからインクをパージさせてノズル内のインクの増粘などを解消するインクジェット記録装置について記載されている。

特開２００７−２６８８５２号公報

上記特許文献１に記載のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドの周囲温度に応じたパージ制御について何ら記載されていない。仮に、周囲温度が所定温度（例えば、３０℃であってヘッド内のインク粘度が所望粘度となる温度）よりも低いときに、当該周囲温度が所定温度以上のときと同様にインク流路内のインクに同じ圧力を付与してノズルからインクをパージさせようとしても、インクは周囲温度が低くなるに連れてその温度が低くなり且つインク粘度が増大しているので、インクに対する流路抵抗が大きくノズルから所定量のインクがパージできない、すわなち、パージ不良が生じる。これに対して、周囲温度が所定温度よりも低いときにパージさせることが可能なように、インクに大きな圧力を付与することが可能な高圧ポンプを設けることは可能であるが、コストが高くなることと、この高圧ポンプによる圧力に耐えうるインクジェットヘッドにするために、インクジェットヘッドが大型化し装置自体も大型化する。また、インク流路を流れるインクに対する流路抵抗を小さくするために、インク流路のインク流れ方向に直交する方向の断面を大きくしても、インクジェットヘッドが大型化する。

一方、インクジェットヘッドにヒータを設けて、インク流路内のインクを加熱することによってインクに対する流路抵抗を低下させることは可能であるが、パージによるインク吐出によってインクジェットヘッドの外部からインク温度の低い、すなわち、インク粘度の高いインクがインク流路内に流入するので、そのインク粘度の高いインクに対する非常に大きな流路抵抗によって、パージ不良が生じてしまう。

そこで、本発明の目的は、圧力印加機構のコストを低下させつつ液体吐出ヘッドの大型化を抑制することが可能な液体吐出装置を提供することである。

本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する複数の吐出口を有し、前記複数の吐出口に連通する液体流路が内部に形成された液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッド内の液体に外部から圧力を加える圧力印加機構と、前記液体吐出ヘッドの周囲温度を検出する温度センサと、前記液体吐出ヘッドに設けられ、前記液体流路内の液体の少なくとも一部を加熱するヒータと、前記温度センサによって検出された前記周囲温度が第１所定温度未満のときに、前記液体流路内の液体が加熱されるように前記ヒータを制御する加熱制御手段と、前記温度センサによって検出された前記周囲温度が前記第１所定温度以上のときには、前記複数の吐出口から所定量の液体が吐出されるまで連続的に前記圧力印加機構が駆動され、前記温度センサによって検出された前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときには、前記複数の吐出口から前記所定量の液体が吐出されるまで複数回に分けて断続的に前記圧力印加機構が駆動されるように、前記圧力印加機構を制御する排出制御手段とを備えている。そして、前記排出制御手段は、前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときに前記圧力印加機構の１回の駆動によって前記複数の吐出口から吐出される液体量が、前記液体流路内において前記ヒータによって加熱される液体量以下となるように前記圧力印加機構を制御する。

これによると、液体吐出ヘッドの周囲温度が第１所定温度未満のときに、複数の吐出口から所定量の液体が吐出されるまで、ヒータによって加熱された液体量以下の液体が複数回吐出される。このとき、液体流路を流れる液体が加熱された低粘度の液体となるため、液体に対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。そのため、複数の吐出口からの液体吐出時において、外部から液体に加える圧力を小さくすることができ、圧力印加機構のコストを低下させつつ液体吐出ヘッドの大型化を抑制することが可能となる。加えて、複数の吐出口からの液体吐出時において、液体に対する流路抵抗の上昇が抑制されることによって、液体流路を流れる流速も低下しにくくなる。そのため、液体流路内の気泡を効果的に排出することが可能となる。

本発明において、前記温度センサによって検出された前記周囲温度から前記ヒータによって加熱される前における前記液体流路内の液体温度を推定する推定手段をさらに含んでいる。そして、前記加熱制御手段は、前記液体流路内の少なくとも一部の液体の前記液体温度が前記推定手段によって推定された温度から前記第１所定温度以下の第２所定温度に加熱されるように前記ヒータを制御することが好ましい。これにより、液体を必要以上に加熱する必要がなくなり、加熱コストを抑えつつ液体を効果的に加熱することができる。

また、このとき、前記排出制御手段は、前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときに前記圧力印加機構を駆動する駆動間隔が、前記１回の駆動によって前記複数の吐出口から液体が吐出されることによって前記液体流路内に流入した液体を前記第２所定温度にまで加熱するのに要する時間と同じになるように、前記圧力印加機構を制御していてもよい。これにより、印加機構を駆動する駆動間隔が液体を第２所定温度にまで加熱するのに要する時間となり、駆動間隔が必要以上に長くならない。

また、本発明において、前記排出制御手段は、前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときに前記圧力印加機構を駆動する駆動間隔が、前記周囲温度が高いほど短くなるように、前記圧力印加機構を制御することが好ましい。これにより、周囲温度に応じた駆動間隔となり、液体吐出ヘッドの周囲温度が第１所定温度未満のときに行われる液体を吐出するための合計時間が必要以上に長くならない。

また、本発明において、前記液体吐出ヘッドの前記液体流路が、液体供給源からの液体を一時的に貯留するリザーバ流路と、前記リザーバ流路と連通する共通液体流路と、前記共通液体流路の出口から前記吐出口に至り且つ前記リザーバ流路及び前記共通液体流路よりも流路抵抗が大きい部分流路を有する複数の個別液体流路とを有している。そして、前記ヒータが、前記共通液体流路の出口よりも上流に存在する液体を加熱することが好ましい。これにより、周囲温度が第１所定温度未満のときに、加熱された低粘度の液体を個別液体流路に流すことが可能となる。そのため、個別液体流路を流れるときの液体に対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。

また、このとき、前記リザーバ流路が、前記共通液体流路よりも大きい容積を有しており、前記ヒータが、前記リザーバ流路内の液体を加熱していてもよい。これにより、加熱コストを抑えつつヘッド内の液体を効果的に加熱することができる。

本発明の液体吐出装置によると、液体吐出ヘッドの周囲温度が第１所定温度未満のときに、複数の吐出口から所定量の液体が吐出されるまで、ヒータによって加熱された液体量以下の液体が複数回吐出される。このとき、液体流路を流れる液体が加熱された低粘度の液体となるため、液体に対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。そのため、複数の吐出口からの液体吐出時において、外部から液体に加える圧力を小さくすることができ、圧力印加機構のコストを低下させつつ液体吐出ヘッドの大型化を抑制することが可能となる。加えて、複数の吐出口からの液体吐出時において、液体に対する流路抵抗の上昇が抑制されることによって、液体流路を流れる流速も低下しにくくなる。そのため、液体流路内の気泡を効果的に排出することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの概略的な構成を示す斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１（以下、単に「プリンタ１」と称する）は、４つのインクジェットヘッド２を有するカラーインクジェットプリンタである。プリンタ１には、用紙Ｐを搬送する搬送機構６０が設けられている。さらにプリンタ１は、プリンタ１の動作を制御する制御部１００を有している。

搬送機構６０は、一対のベルトローラ６１ａ，６１ｂと、一対のベルトローラ６１ａ，６１ｂに巻き掛けられた無端状の搬送ベルト６２とを有している。ベルトローラ６１ａ，６１ｂはいずれも主走査方向に長尺であり、副走査方向に沿って水平に離隔して配置されている。一方のベルトローラ６１ａは、制御部１００の制御により搬送モータ５８（図７参照）が駆動されることによって、図１中矢印Ａ方向に回転する。このベルトローラ６１ａの回転に伴って搬送ベルト６２も同方向に走行する。そして、搬送ベルト６２の外周面において上方を向いた部分が、用紙Ｐを搬送方向Ｂに搬送する搬送面として機能する。なお、他方のベルトローラ６１ｂは、従動ローラであって搬送ベルト６２の走行に伴って回転する。

本明細書において、副走査方向とは搬送機構６０による用紙Ｐの搬送方向Ｂ（図１中手前から奥に向かう方向）と平行な方向であり、主走査方向とは副走査方向に直交する方向であって水平面に沿った方向（図１中左右方向）である。

また、搬送機構６０は、主走査方向に同軸状に連なる複数のニップローラ６３を有している。これらニップローラ６３は、ニップローラ６３の軸部材６３ａが図示しない付勢機構によって下方に付勢されることによって、搬送ベルト６２の搬送面に押し付けられている。なお、ニップローラ６３も従動ローラであって搬送ベルト６２が走行することによって回転する。

用紙Ｐは、搬送機構６０によって以下のように搬送される。用紙Ｐの一端がニップローラ６３と搬送ベルト６２との間に達すると、用紙Ｐはニップローラ６３と搬送ベルト６２とに挟まれつつ、搬送ベルト６２の走行に伴って搬送方向Ｂに搬送される。そして、用紙Ｐは搬送ベルト６２の搬送面上に保持されつつ搬送方向Ｂに搬送され、４つのインクジェットヘッド２の吐出面２ａと対向する位置に搬送される。

４つのインクジェットヘッド２は、４色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）に対応しており、図１に示すように、主走査方向に長尺な略直方体形状を有している。また、４つのインクジェットヘッド２は、副走査方向に沿って所定の間隔で配列され、図示しない枠状フレームに固定されている。すなわち、このプリンタ１はライン式のプリンタである。

４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体３をそれぞれ有している。ヘッド本体３は、主走査方向に長尺な略直方体形状となっている。また、ヘッド本体３の底面は、インクを吐出する複数の吐出口８が形成された吐出面２ａとなっている。搬送される用紙Ｐが４つのヘッド本体３のすぐ下方を通過する際に、この用紙Ｐの上面すなわち印刷面に向けて吐出面２ａから各色のインクが順に吐出されることで、用紙Ｐの印刷面に所望のカラー画像が形成される。

次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド２について詳細に説明する。図２は、図１に示すインクジェットヘッドの断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド２は、その下端に、流路ユニット４と４つのアクチュエータユニット２１とが接着剤を介して接合されたヘッド本体３を有している。ヘッド本体３の上面には、ヘッド本体３にインクを供給するリザーバユニット７０が固定されている。

アクチュエータユニット２１の上面には、ＣＯＦ（Chip On Film）５０の一端付近が固定されている。ＣＯＦ５０は、ドライバＩＣ（図示せず）が実装されたフレキシブル基板であり、その他端は制御基板（図示せず）と電気的に接続されている。制御基板は、ドライバＩＣを介してアクチュエータユニット２１の駆動を制御する。ドライバＩＣは、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号を生成する。

リザーバユニット７０は、矩形平面形状の３枚の金属プレート７１〜７３が積層されたものであり、その内部に、インク流入流路７１ａ、リザーバ流路７２ａ、及び、１０個のインク流出流路７３ａが互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路７３ａのみが表れている。インク流入流路７１ａには、図示しないインクタンクに繋がった可撓性を有するチューブ５が接続されており、チューブ５を介してインクタンク内のインクがインク流入流路７１ａに流入する。チューブ５の途中部位には、加圧ポンプ６が配置されている。この加圧ポンプ６は、制御部１００により駆動されることによって、インクジェットヘッド２内のインクに圧力を加えるようにインクタンクのインクをインクジェットヘッド２に向けて強制的に送る。

リザーバ流路７２ａは、インク流入流路７１ａ及びインク流出流路７３ａと連通しており、インクを一時的に貯溜する。リザーバ流路７２ａは、主走査方向に沿って長尺に延在しており（図１参照）、ヘッド２内に形成された流路のうち、最も大きい容積を有している。また、インク流入流路７１ａからインク流出流路７３ａに至る流路は、インクジェットヘッド２内の流路を構成する部分流路として、最も流路抵抗が低く形成されている。

プレート７３の下面は、ＣＯＦ５０との間に間隙が形成されるように、凹凸面となっている。プレート７３は下面の凸部によって流路ユニット４に固定され、リザーバ流路７２ａは凸部内に形成されたインク流出流路７３ａによって流路ユニット４のインク供給口５ｂ（後述）と連通している。これによって、インクタンクからのインクは、インク流入流路７１ａ、リザーバ流路７２ａ及びインク流出流路７３ａを順に通過し、インク供給口５ｂから流路ユニット４に供給される。

リザーバユニット７０の上面には、温度センサ７５と、ヒータ７６とが設けられている。温度センサ７５は、リザーバユニット７０のチューブ５が接続された部分とヒータ７６との間に配置されており、インクジェットヘッド２の周囲温度を検出し制御部１００にその検出信号を送信する。ヒータ７６は、主走査方向に沿って長尺に延在しており、且つ、リザーバ流路７２ａの副走査方向の幅とほぼ同じ幅を有している。また、ヒータ７６は、制御部１００の制御により通電されることで発熱し、プレート７１を加熱してリザーバ流路７２ａ内のインク全体を加熱する。

次に、図３〜図６を参照しつつ、ヘッド本体３について説明する。図３は、ヘッド本体３の平面図である。図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図４では、実線で描くべきアクチュエータユニット２１を破線で、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０、アパーチャ１２及び吐出口８を実線で描いている。図５は、図４に示すV−V線に沿った断面図である。図６（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。

流路ユニット４は、リザーバユニット７０のプレート７３とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット４の上面４ａには、リザーバユニット７０のインク流出流路７３ａ（図２参照）に対応して、計１０個のインク供給口５ｂが設けられている。さらに、多数の圧力室１０が、マトリクス状に配列されている。流路ユニット４の内部には、インク供給口５ｂに連通するマニホールド流路５及びマニホールド流路５から分岐した副マニホールド流路５ａが形成されている。さらに、圧力室１０をそれぞれ含む多数のインク流路が形成されている。なお、圧力室１０は流路ユニット４の上面に開口し、アクチュエータユニット２１によって閉塞されている。流路ユニット４の下面である吐出面２ａには、図４及び図５に示すように、インクを吐出する吐出口８が、圧力室１０と同様に、マトリクス状に配置されている。

本実施形態では、等間隔に配置された複数の圧力室１０からなる流路ユニット４の長手方向に延びた圧力室１０の列が、１つのアクチュエータユニット２１の対向領域内に１６列形成されている。各圧力室列に含まれる圧力室１０の数は、アクチュエータユニット２１の長辺（下底）に近いものほど多く、短辺（上底）に近いものほど少ない。吐出口８についても同様である。

図５に示すように、流路ユニット４は、上から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、３枚のマニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９、及び、ノズルプレート３０、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。これらプレート２２〜３０は、主走査方向に長尺な矩形平面形状を有する。これらプレート２２〜３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット４内に、マニホールド流路５、副マニホールド流路５ａ、及び、副マニホールド流路５ａの出口から圧力室１０を経て吐出口８に至る多数の個別インク流路３２が形成される。

流路ユニット４におけるインクの流れについて説明する。リザーバユニット７０からインク供給口５ｂを介して流路ユニット４内に供給されたインクは、マニホールド流路５から副マニホールド流路５ａに流れ込む。副マニホールド流路５ａ内のインクは、各個別インク流路３２に分流され、絞りとして機能するアパーチャ１２及び圧力室１０を通って吐出口８に至る。なお、個別インク流路３２の一部を構成するアパーチャ１２は、吐出口８を構成するノズルを除くインクジェットヘッド２内の流路のうち最も流路抵抗が大きい部分流路となっている。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図３に示すように、各アクチュエータユニット２１は台形の平面形状を有している。４つのアクチュエータユニット２１は、インク供給口５ｂを避けるよう主走査方向に千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット４の長手方向に沿っている。隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は、主走査方向に関して互いにオーバーラップしている。

図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電層４１〜４３が積層された圧電体を含んでいる。最上層である圧電層４１の上面であって圧力室１０に対向する領域には、個別電極３５が形成されている。圧電層４１とその下側の圧電層４２との間には、シート全面に形成された共通電極３４が介在している。

個別電極３５は、図６（ｂ）に示すように、圧力室１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極３５の大部分は、圧力室１０の領域内にある。個別電極３５における鋭角部の一方は圧力室１０の外に延出され、その先端には円形のランド３６が設けられている。

共通電極３４及び個別電極３５は、それぞれ、ＣＯＦ５０に設けられた配線を介してドライバＩＣと接続されている。共通電極３４には、グランド電位に保持された信号がドライバＩＣから供給される。個別電極３５には、印字すべき画像パターンに応じてグランド電位と正電位とを交互に取る駆動信号がドライバＩＣから供給される。

圧電層４１はその厚み方向に分極されている。個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして両電極３４，３５に挟まれた部分（活性部）に対してその分極方向に電界を印加すると、活性部が圧電効果で歪む。例えば、分極方向と電界の印加方向とが同じであれば、活性部は分極方向に直交する方向（平面方向）に縮む。一方、圧電層４２、４３は自発的に歪むことはない非活性層である。このとき、圧電層４１〜４３は圧力室１０を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているので、ユニモルフ変形（活性部に相当する領域が圧力室１０に向かって凸になるように変形）が生じる。このようなユニモルフ変形が生じることで、圧力室１０内のインクに圧力つまり吐出エネルギーが付与され、吐出口８からインク滴が吐出される。このように、個別電極３５と圧力室１０との間に挟まれた部分が個別のアクチュエータとして働き、アクチュエータユニット２１には、圧力室１０の数と同数のアクチュエータが形成されていることになる。

図１に戻って、プリンタ１には、４つのインクジェットヘッド２が固定された枠状フレーム（不図示）を上下方向に昇降させるヘッド昇降機構９（図７参照）が設けられている。ヘッド昇降機構９は、インクジェットヘッド２を上下方向（方向Ｃ）に移動させて搬送ベルト６３の搬送面と吐出面２ａとの離隔距離を変化させる。通常、４つのインクジェットヘッド２は、用紙Ｐに対してインクを吐出し印刷する印刷位置に配置される（図８（ａ）参照）。このとき、インクジェットヘッド２の吐出面２ａと搬送面との間には、僅かな隙間が形成される。一方、インクジェットヘッド２は、パージなどを行うメンテナンス動作を行うときにだけ、ヘッド昇降機構９によって移動され、印刷位置よりも上方に配置される。

また、プリンタ１は、移動台６４、及び、固定台６５を搬送機構６０の側方に有している。これらは、いずれも水平な上面を有している。固定台６５はプリンタ１に水平に固定された平板状の部材である。移動台６４は、固定台６５上に、主走査方向について往復移動が可能なように載置されている。移動台６４は、移動台６４全体が固定台６５と対向する退避位置と、各吐出面２ａと対向するメンテナンス位置とを往復する。

また、移動台６４には、副走査方向に長尺な略直方体形状の支持台５５が固定されている。支持台５５は、移動台６４が退避位置にあるときに、移動台６４のインクジェットヘッド２に最も近い端部近傍に配置されている。支持台５５には、吐出面２ａを払拭するためのワイパー５６が立設されている。ワイパー５６は、樹脂及びゴムなどの弾性材料からなり、副走査方向に並ぶ４つのインクジェットヘッド２全体の幅よりも若干長い形状を有し、その長手方向が搬送方向Ｂと平行となるように配置されている。

また、プリンタ１は、移動台６４を移動させる移動台駆動機構６６を有している。移動台駆動機構６６は従動ローラ６７、駆動ローラ６８、駆動ベルト６９及び駆動ローラ６８を駆動する駆動モータ５９（図７参照）を有している。従動ローラ６７及び駆動ローラ６８は、互いに主走査方向に沿って水平に離隔されており、いずれも副走査方向に沿った回転軸の周りに回転が可能なように設置されている。駆動ベルト６９は、従動ローラ６７及び駆動ローラ６８の周囲に巻き掛けられている。移動台６４には、主走査方向に関して平行な側面から副走査方向に突出する突出部６４ａが形成されており、その突出部６４ａが駆動ベルト６９に固定されている。

この構成において、制御装置１００によって駆動モータ５９が駆動され、駆動ローラ６８が所定方向に回転すると、駆動ベルト６９が走行し、移動台６４が退避位置からメンテナンス位置に移動する。一方、制御装置１００によって駆動モータ５９が駆動され、駆動ローラ６８が所定方向とは逆方向に回転すると、移動台６４がメンテナンス位置から退避位置に移動する。このとき、ワイパー５６の先端が吐出面２ａよりも上方の位置に配置されていると、ワイパー５６が吐出面２ａを払拭しながら退避位置に戻る。

次に、制御部１００について説明する。制御部１００は、例えば汎用のパーソナルコンピュータによって構成されている。かかるコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、プリンタ１の全体の動作を制御する為のプログラムを含む各種のソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェア及びソフトウェアが組み合わされることによって、後述の各部１０１〜１０５（図７参照）が構築されている。

図７は、制御部の概略構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御部１００は、印刷制御部１０１及びメンテナンス制御部１０２を含んでいる。なお、制御部１００には、温度センサ７５が接続されおり、温度センサ７５からインクジェットヘッド２の周囲温度が検出信号として制御部１００に送信される。

印刷制御部１０１は、用紙Ｐを搬送方向Ｂに沿って搬送するように搬送機構６０（搬送モータ５８）を制御するとともに、吐出口８からこの搬送動作と同期してインク滴を吐出するようにインクジェットヘッド２を制御する。

メンテナンス制御部１０２は、推定部１０３、加熱制御部１０４及びパージ制御部１０５とを含んでいる。推定部１０３は、ヒータ７６による加熱前において、温度センサ７５によって検出された周囲温度からリザーバ流路７２ａ内のインク温度を推定する。本実施形態における推定部１０４は、リザーバ流路７２ａ内のインク温度を、温度センサ７５によって検出された周囲温度よりも−５℃だけ低い温度であると推定する。

加熱制御部１０４は、温度センサ７５によって検出された周囲温度が第１所定温度（例えば、３０℃）未満のときに、推定部１０３によって推定されたインク温度に応じてヒータ７６の加熱制御を行う。このとき、加熱制御部１０４は、リザーバ流路７２ａ内のインクが第２所定温度となるように加熱制御する。第２所定温度は、第１所定温度以下の温度であって、インク粘度が所望の粘度となる温度である。本実施形態では、第２所定温度は２５℃に設定されている。

また、加熱制御部１０４は、検出された周囲温度が低いほどヒータ７６を長時間駆動し、逆に周囲温度が高いほどヒータ７６を短時間駆動する。これにより、インクを必要以上に加熱する必要がなくなり、ヒータ７６を駆動するための消費電力、すなわち加熱コストを抑えつつインクを効果的に加熱することができる。

パージ制御部１０５は、インクジェットヘッド２を印刷位置及び印刷位置よりも上方の位置に移動させるように、ヘッド昇降機構９を制御するとともに、移動台６４をメンテナンス位置及び退避位置のいずれかに移動させるように、移動台駆動機構６６を制御する。パージ制御部１０５は、温度センサ７５によって検出された周囲温度が第１所定温度以上のときには、複数の吐出口８から所定量（本実施形態においてはリザーバ流路７２ａの容積の２倍のインク量）のインクが吐出されるまで連続的に加圧ポンプ６を駆動する。

また、パージ制御部１０５は、温度センサ７５によって検出された周囲温度が第１所定温度未満のときには、複数の吐出口８から所定量のインクが吐出されるまで、２回に分けて断続的に加圧ポンプ６を駆動する。すなわち、加圧ポンプ６の１回の駆動によって、所定量の半分であってリザーバ流路７２ａの容積分のインクが複数の吐出口８から吐出される。また、パージ制御部１０５は、加圧ポンプ６の駆動間隔（先の駆動終了時から次の駆動開始時までの期間）が、先の駆動によって消費されたインクを補うために補充されたインクを第２所定温度にまで加熱するのに要する時間と同じになるように、加圧ポンプ６を制御する。これにより、加圧ポンプ６を駆動する駆動間隔が必要以上に長くならない。さらにパージ制御部１０５は、上述の駆動間隔が、温度センサ７５によって検出された周囲温度が高いほど短くなるように、加圧ポンプ６を制御する。これにより、周囲温度に応じた駆動間隔となり、インクジェットヘッド２の周囲温度が第１所定温度未満のときに行われるインクをパージするための合計時間が必要以上に長くならない。

次に、プリンタ１で行われる印刷動作について説明する。印刷命令が入力されると、印刷制御部１０１の制御により、搬送ベルト８の走行が開始され、給紙カセット（不図示）から用紙Ｐが搬送ベルト８上に供給されるように、搬送機構６０が制御される。

そして、用紙Ｐが吐出面２ａと対向する領域を通過するときに、印刷制御部１０１の制御により、吐出口８からインクが吐出されるようにインクジェットヘッド２が制御される。こうして、用紙Ｐに画像が形成される。次に、印刷が施された用紙Ｐが排紙トレイ（不図示）に収納されると、印刷制御部１０１の制御によって、搬送ベルト６３の走行が停止されるように、搬送機構６０が制御される。こうして、プリンタ１による用紙Ｐに対する印刷が終了する。

次に、図８及び図９を参照しつつ、プリンタ１で行われるメンテナンス動作について説明する。本実施形態におけるメンテナンス動作とは、吐出口８が吐出不良などに陥ったインクジェットヘッド２を回復させる際に行うパージ動作、及び、パージ動作後の吐出面２ａの払拭動作をいう。図８は、パージ動作及び払拭動作を行う際のインクジェットヘッド２及び移動台６４の動作状況図である。図９は、パージ動作及び払拭動作を行う際の制御フロー図である。

パージ動作を行う際には、図９に示すようにステップ１（Ｓ１）において、パージ制御部１０５の制御により、図８（ａ）に示す印刷位置に配置されている４つのインクジェットヘッド２を上方に移動させるように、枠状フレームを上昇させる。より詳細には、図８（ｂ）に示すように、吐出面２ａがワイパー５６と接触しない位置までインクジェットヘッド２を上昇させる。これにより、移動台６４上のワイパー５６が、吐出面２ａの下方を通ってメンテナンス位置に自由に移動可能となる。

次に、ステップ２（Ｓ２）において、図８（ｂ）に示すように、パージ制御部１０５の制御により、移動台６４をメンテナンス位置に移動させる。その後、吐出口８から移動台６４上に所定量のインクを吐出するパージが行われるように、加圧ポンプ６を駆動させる。このとき、ステップ３（Ｓ３）において、温度センサ７５によって検出された周囲温度が第１所定温度以上ときにはステップ４（Ｓ４）に進み、パージ制御部１０５が所定量のインクが複数の吐出口８から吐出されるまで連続的に加圧ポンプ６を駆動する。

一方、ステップ３において、温度センサ７５によって検出された周囲温度が第１所定温度未満のときにはステップ５（Ｓ５）に進み、推定部１０３が、温度センサ７５による検出温度に基づいて、ヒータ加熱前におけるリザーバ流路７２ａ内のインクの温度を推定する。ここで、推定部１０３による推定温度は、温度センサ７５による検出温度よりも５℃だけ低い。そして、ステップ６（Ｓ６）において、加熱制御部１０４が、リザーバ流路７２ａ内のインクが推定されたインク温度から第２所定温度にまで加熱されるように、ヒータ７６を所定時間だけ駆動する。

次に、所定時間経過後にステップ７（Ｓ７）において、パージ制御部１０５が、加圧ポンプ６を駆動して、リザーバ流路７２ａの容積分のインクを複数の吐出口８から吐出させる。その後、一旦加圧ポンプ６を停止する。なお、このインク吐出動作中には、吐出口８から消費されるインクを補うために、新たなインクがリザーバ流路７２ａに流入してくる。

次に、ステップ８（Ｓ８）において、加熱制御部１０４が、リザーバ流路７２ａ内に補充されたインクが推定されたインク温度から第２所定温度にまで加熱されるように、ヒータを所定時間だけ駆動する。そして、リザーバ流路７２ａ内のインクが第２所定温度にまで上昇する時間だけ待機してから、ステップ９（Ｓ９）において、パージ制御部１０５が加圧ポンプ６の駆動を再開する。なお、温度センサ７５によって検出された周囲温度が高いほど、リザーバ流路７２ａ内のインクが第２所定温度に近いので、当該インクを加熱する時間が短くなって加圧ポンプ６の駆動間隔が短くなる。

こうして、２回の加圧ポンプ６の駆動による合計インク吐出量が所定量となるインクが複数の吐出口８からパージされる。このパージ動作によって、吐出口８近傍の詰まりやインクの増粘が解消される。なお、移動台６４上に吐出されたインクは、図示しない廃液タンクに流れ込む。なお、一部のインクは、インク滴となって吐出面２ａに残留する。

次に、ステップ１０（Ｓ１０）において、パージ制御部１０５の制御により、インクジェットヘッド２を若干下方に移動させる。このとき、図８（ｃ）に示すように、メンテナンス位置にある移動台６４が退避位置に移動する際に、ワイパー５６の先端が吐出面２ａに接触する位置まで、インクジェットヘッド２を降下させる。そして、ステップ１１（Ｓ１１）において、パージ制御部１０５の制御により、メンテナンス位置にある移動台６４を退避位置に移動させて、図８（ｃ）に示すように、ワイパー５６で吐出面２ａを払拭する。

次に、移動台６４が退避位置に戻ったときに、ステップ１２（Ｓ１２）において、パージ制御部１０５の制御によって、４つのインクジェットヘッド２が印刷位置に配置されるように、枠状フレームを下降させる。こうして、インクジェットヘッド２のパージ動作及び払拭動作が終了する。

以上のような本実施形態のプリンタ１によると、インクジェットヘッド２の周囲温度が第１所定温度未満のときに、ヒータ７６によって加熱されたリザーバ流路７２ａの容積分のインクが２回吐出される。このとき、インクが低粘度となるため、インクに対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。そのため、複数の吐出口８からのパージ時において、外部からインクに加える圧力を小さくすることができ、安価な加圧ポンプ６を採用することができる。加えて、加圧ポンプ６を高圧ポンプにする必要がなくなるので、インクジェットヘッド２を高圧に耐えうるように大型化する必要がなくなる。さらに、装置自体も大型化しない。

さらに、複数の吐出口８からのパージ時において、インクに対する流路抵抗の上昇が抑制されることによって、インクの流速も低下しにくくなる。そのため、インク流路内の気泡を効果的に排出することが可能となる。すなわち、インクに対する流路抵抗の増大に伴ってインクの流速が大幅に低下すると、インク流路内の気泡がインクとともに排出されずにインク流路内に残存するが、インク流速の低下を抑制することによって、気泡排出の低下を抑制することが可能となる。

また、ヒータ７６が副マニホールド流路５ａの出口よりも上流にあるリザーバ流路７２ａ内のインクを加熱しているので、周囲温度が第１所定温度未満のときに、低粘度のインクを個別インク流路３２に流すことが可能となる。そのため、個別インク流路３２を流れるときのインクに対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。加えて、ヘッド内のインクをすべて加熱する必要がなくなり、加熱コストを抑えつつヘッド内のインクを効果的に加熱することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態において、加熱制御部１０４は、リザーバ流路７２ａ内のインクが推定部１０３によって推定されたインク温度から第２所定温度にまで加熱されるようにヒータ７６を制御しているが、推定部１０３を設けずに単に周囲温度に応じてヒータ７６がリザーバ流路７２ａ内のインクを加熱してもよい。このとき、加熱制御部１０４はリザーバ流路７２ａ内のインクが推定部１０３によって推定されたインク温度から第２所定温度未満にまで加熱されるようにヒータ７６を制御してもよい。この場合でも、リザーバ流路７２ａ内のインクは推定部１０３によって推定されたインク温度よりも高い温度になるので、インクに対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。また、加熱制御部１０４はリザーバ流路７２ａ内のインクが推定部１０３によって推定されたインク温度から第１所定温度以上にまで加熱されるようにヒータ７６を制御してもよい。この場合、リザーバ流路７２ａ内のインクはより低粘度のインクとなるため、インクに対する流路抵抗の上昇をより一層抑制することができる。

また、周囲温度が第１所定温度未満のときに行われる２回のインク吐出における加圧ポンプ６の駆動間隔が、一定の所定時間に定められていてもよい。すなわち、駆動間隔が、周囲温度が高いほど短く、又は低いほど長くならずに一定の所定時間となる。このとき、消費電力低減という観点から、周囲温度は高いほどヒータ７６への投入電力を低くすることが好適である。

また、インクジェットヘッド２のインク流路全体、又はリザーバ流路７２ａ以外の流路のいずれかにあるインクを加熱することが可能な位置にヒータが配置されていてもよい。

また、本実施形態におけるパージ時のインク吐出量がリザーバ流路７２ａの容積の２倍となっているがこれ以上でも未満でもよい。すなわち、パージ制御部１０５が、周囲温度が第１所定温度未満のときに、１回の駆動によって吐出されるインク量がヒータ７６によって加熱されたインク量以下であって、その合計量が所定量を超えるまで複数回に分けて断続的に加圧ポンプ６を駆動すればよい。また、圧力印加機構である加圧ポンプ６に代えて、吐出口８からインクを外部に吸引する吸引機構を採用してもよい。このときも加圧ポンプ６と同様にパージ制御部１０５が吸引機構を制御すれば上述と同様な効果を得ることができる。

また、上述した実施形態は、吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用可能対象はこのようなインクジェットプリンタに限られない。例えば、導電ペーストを吐出して基板上に微細な配線パターンを形成したり、あるいは、有機発光体を基板に吐出して高精細ディスプレイを形成したり、さらには、光学樹脂を基板に吐出して光導波路等の微小電子デバイスを形成するための、液体吐出ヘッドを有する、種々の液体吐出装置に適用することができる。

本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの概略的な構成を示す斜視図である。 図１に示すインクジェットヘッドの断面図である。 ヘッド本体の平面図である。 図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４に示すV−V線に沿った断面図である。 （ａ）はアクチュエータユニットの拡大断面図であり、（ｂ）は図６（ａ）においてアクチュエータユニットの表面に配置された個別電極を示す平面図である。 図１に示す制御部の概略構成を示すブロック図である。 パージ動作及び払拭動作を行う際のインクジェットヘッド及び移動台の動作状況図である。 パージ動作及び払拭動作を行う際の制御フロー図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ（液体吐出装置）
２ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
２ａ 吐出面
５ａ 副マニホールド流路（共通液体流路）
６ 加圧ポンプ（圧力印加機構）
８ 吐出口
１２ アパーチャ（部分流路）
３２ 個別インク流路（個別液体流路）
７２ａ リザーバ流路
７５ 温度センサ
７６ ヒータ
１０３ 推定部（推定手段）
１０４ 加熱制御部（加熱制御手段）
１０５ パージ制御部（排出制御手段）

Claims (6)

1. 液体を吐出する複数の吐出口を有し、前記複数の吐出口に連通する液体流路が内部に形成された液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッド内の液体に外部から圧力を加える圧力印加機構と、
   前記液体吐出ヘッドの周囲温度を検出する温度センサと、
   前記液体吐出ヘッドに設けられ、前記液体流路内の液体の少なくとも一部を加熱するヒータと、
   前記温度センサによって検出された前記周囲温度が第１所定温度未満のときに、前記液体流路内の液体が加熱されるように前記ヒータを制御する加熱制御手段と、
   前記温度センサによって検出された前記周囲温度が前記第１所定温度以上のときには、前記複数の吐出口から所定量の液体が吐出されるまで連続的に前記圧力印加機構が駆動され、前記温度センサによって検出された前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときには、前記複数の吐出口から前記所定量の液体が吐出されるまで複数回に分けて断続的に前記圧力印加機構が駆動されるように、前記圧力印加機構を制御する排出制御手段とを備えており、
   前記排出制御手段は、前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときに前記圧力印加機構の１回の駆動によって前記複数の吐出口から吐出される液体量が、前記液体流路内において前記ヒータによって加熱される液体量以下となるように前記圧力印加機構を制御することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記温度センサによって検出された前記周囲温度から前記ヒータによって加熱される前における前記液体流路内の液体温度を推定する推定手段をさらに含んでおり、
   前記加熱制御手段は、前記液体流路内の少なくとも一部の液体の前記液体温度が前記推定手段によって推定された温度から前記第１所定温度以下の第２所定温度に加熱されるように前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記排出制御手段は、前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときに前記圧力印加機構を駆動する駆動間隔が、前記１回の駆動によって前記複数の吐出口から液体が吐出されることによって前記液体流路内に流入した液体を前記第２所定温度にまで加熱するのに要する時間と同じになるように、前記圧力印加機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記排出制御手段は、前記周囲温度が前記第１所定温度未満のときに前記圧力印加機構を駆動する駆動間隔が、前記周囲温度が高いほど短くなるように、前記圧力印加機構を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記液体吐出ヘッドの前記液体流路が、
   液体供給源からの液体を一時的に貯留するリザーバ流路と、
   前記リザーバ流路と連通する共通液体流路と、
   前記共通液体流路の出口から前記吐出口に至り且つ前記リザーバ流路及び前記共通液体流路よりも流路抵抗が大きい部分流路を有する複数の個別液体流路とを有しており、
   前記ヒータが、前記共通液体流路の出口よりも上流に存在する液体を加熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記リザーバ流路が、前記共通液体流路よりも大きい容積を有しており、
   前記ヒータが、前記リザーバ流路内の液体を加熱することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
   
   

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