JP2017121784A - 記録装置、記録方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、液体を吐出する吐出口、および、該吐出口と連通し該吐出口から吐出する該液体を充填しておく圧力室、を備える液体吐出ヘッドと、前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段とを備える記録装置であって、前記記録装置が、ジョブに基づき前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成を開始する直前、前記液体の循環が開始し、該画像形成が終了した場合、該液体の循環が停止することを特徴とする記録装置である。
【選択図】図29
Description
(インクジェット記録装置の説明)
図1は、本発明の液体を吐出する液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置(以下、記録装置とも称す)1000の概略構成を示した図である。記録装置1000は、記録媒体2を搬送する搬送部1と、記録媒体2の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド3とを備え、複数の記録媒体2を連続もしくは間欠に搬送しながら1パスで連続記録を行うライン型記録装置である。液体吐出ヘッド3は循環経路内の圧力(負圧)を制御する負圧制御ユニット230と、負圧制御ユニット230と流体連通した液体供給ユニット220と、液体供給ユニット220へのインクの供給口および排出口となる液体接続部111と、筺体80とを備えている。記録媒体2は、カット紙に限らず、連続したロール媒体であってもよい。液体吐出ヘッド3は、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKのインクによるフルカラー記録が可能であり、液体を液体吐出ヘッド3へ供給する供給路である液体供給手段、メインタンクおよびバッファタンク(後述する図2参照)が流体的に接続される。また、液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。液体吐出ヘッド3内における液体経路および電気信号経路については後述する。
図2は、本実施形態の記録装置1000に適用される循環経路の第1循環形態を示す模式図である。液体吐出ヘッド3は、第1循環ポンプ(高圧側)1001、第1循環ポンプ(低圧側)1002およびバッファタンク1003等に流体的に接続されている。なお図2では、説明を簡略化するため、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKのインクの内の1色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には4色分の循環経路が、液体吐出ヘッド3および記録装置本体に設けられる。
図3は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した第1循環形態とは異なる循環形態である第2循環形態を示す模式図である。前述の第1循環形態との主な相違点は、負圧制御ユニット230を構成する2つの負圧制御機構が共に、負圧制御ユニット230よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する点である。また、第1循環形態との相違点として、第2循環ポンプ1004が負圧制御ユニット230の下流側を減圧する負圧源として作用する点がある。更に、第1循環ポンプ(高圧側)1001および第1循環ポンプ(低圧側)1002が液体吐出ヘッド3の上流側に配置され、負圧制御ユニット230が液体吐出ヘッド3の下流側に配置されている点も相違する点である。
第1の適用例に係る液体吐出ヘッド3の構成について説明する。図5(a)および図5(b)は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド3を示した斜視図である。液体吐出ヘッド3は、1つの記録素子基板10でシアンC/マゼンタM/イエロY/ブラックKの4色のインクを吐出可能な記録素子基板10を直線上に15個配列(インラインに配置)されるライン型の液体吐出ヘッドである。図5(a)に示すように液体吐出ヘッド3は、各記録素子基板10と、フレキシブル配線基板40および電気配線基板90を介して電気的に接続された信号入力端子91と電力供給端子92を備える。信号入力端子91および電力供給端子92は、記録装置1000の制御部と電気的に接続され、それぞれ吐出駆動信号および吐出に必要な電力を記録素子基板10に供給する。電気配線基板90内の電気回路によって配線を集約することで、信号入力端子91および電力供給端子92の数を記録素子基板10の数に比べて少なくすることができる。これにより、記録装置1000に対して液体吐出ヘッド3を組み付ける時または液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。図5(b)に示すように、液体吐出ヘッド3の両端部に設けられた液体接続部111は、記録装置1000の液体供給系と接続される。これによりシアンC/マゼンタM/イエロY/ブラックK4色のインクが記録装置1000の供給系から液体吐出ヘッド3に供給され、また液体吐出ヘッド3内を通ったインクが記録装置1000の供給系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、記録装置1000の経路と液体吐出ヘッド3の経路を介して循環可能である。
図10(a)は、1つの吐出モジュール200を示した斜視図であり、図10(b)は、その分解図である。吐出モジュール200の製造方法としては、まず記録素子基板10およびフレキシブル配線基板40を、予め液体連通口31が設けられた支持部材30上に接着する。その後、記録素子基板10上の端子16と、フレキシブル配線基板40上の端子41とをワイヤーボンディングによって電気的に接続し、その後にワイヤーボンディング部(電気接続部)を封止部材110で覆って封止する。フレキシブル配線基板40の記録素子基板10と反対側の端子42は、電気配線基板90の接続端子93(図6参照)と電気的に接続される。支持部材30は、記録素子基板10を支持する支持体であるとともに、記録素子基板10と流路部材210とを流体的に連通させる流路部材であるため、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。材質としては例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。
図11(a)は記録素子基板10の吐出口13が形成される側の面の平面図を示し、図11(b)は、図11(a)のAで示した部分の拡大図を示し、図11(c)は、図11(a)の裏面の平面図を示す。ここで、本実施形態における記録素子基板10の構成について説明する。図11(a)に示すように、記録素子基板10の吐出口形成部材12に、各インク色に対応する4列の吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口13が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。図11(b)に示すように、各吐出口13に対応した位置には液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子15が配置されている。隔壁22により、記録素子15を内部に備える圧力室23が区画されている。記録素子15は、記録素子基板10に設けられる電気配線(不図示)によって、端子16と電気的に接続されている。そして記録素子15は、記録装置1000の制御回路から、電気配線基板90(図6参照)およびフレキシブル配線基板40(図10参照)を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱して液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力で液体を吐出口13から吐出する。図11(b)に示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路18が、他方の側には液体回収路19が延在している。液体供給路18および液体回収路19は記録素子基板10に設けられた吐出口列方向に伸びた流路であり、それぞれ供給口17a、回収口17bを介して吐出口13と連通している。
図13は、隣り合う2つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示した平面図である。本実施形態では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。各記録素子基板10における吐出口13が配列される各吐出口列(14a〜14d)は、液体吐出ヘッド3の長手方向に対し一定角度傾くように配置されている。そして、記録素子基板10同士の隣接部における吐出口列は、少なくとも1つの吐出口が記録媒体の搬送方向にオーバーラップするようになっている。図13では、線D上の2つの吐出口が互いにオーバーラップする関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板10の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくすることができる。複数の記録素子基板10を千鳥配置ではなく、直線上(インライン)に配置した場合も、図13のような構成により液体吐出ヘッドの記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ記録素子基板10同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことができる。なお、本実施形態では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、これに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
以下、図面を参照して本発明の第2の適用例による記録装置2000および液体吐出ヘッド2003の構成を説明する。なお以降の説明においては、主として第1の適用例と異なる部分のみを説明し、第1の適用例と同様の部分については説明を省略する。
図21は、本実施形態を適用可能な、液体を吐出して記録を行う記録装置2000を示した図である。本実施形態の記録装置2000は、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKの各インクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド2003を4つ並列配置させることで記録媒体へフルカラー記録を行う点が第1の適用例とは異なる。第1の適用例において1色あたりに使用できる吐出口列数が1列だったのに対し、本実施形態においては、1色あたりに使用できる吐出口列数は20列となっている。このため、記録データを複数の吐出口列に適宜振り分けて記録を行うことで、非常に高速な記録が可能となる。更に、不吐出になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して記録媒体の搬送方向に対応する位置にある、他列の吐出口から補完的に吐出を行うことで信頼性が向上し、商業記録などに好適である。第1の適用例と同様に、各液体吐出ヘッド2003に対して、記録装置2000の供給系、バッファタンク1003(図2、図3参照)およびメインタンク1006(図2、図3参照)が流体的に接続されている。また、それぞれの液体吐出ヘッド2003には、液体吐出ヘッド2003へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続されている。
第1の適用例と同様に、記録装置2000および液体吐出ヘッド2003間の液体の循環形態としては、図2または図3に示した第1および第2循環形態を用いることができる。
図14(a)、(b)は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド2003を示した斜視図である。ここで、本実施形態に係る液体吐出ヘッド2003の構造について説明する。液体吐出ヘッド2003は、液体吐出ヘッド2003の長手方向に直線上に配列される16個の記録素子基板2010を備え、1種類の液体で記録が可能なインクジェット式のライン型記録ヘッドである。液体吐出ヘッド2003は、第1の適用例と同様、液体接続部111、信号入力端子91および電力供給端子92を備える。しかしながら本実施形態の液体吐出ヘッド2003は、第1の適用例に比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド2003の両側に信号入力端子91および電力供給端子92が配置されている。これは記録素子基板2010に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減するためである。
図19(a)は、1つの吐出モジュール2200を示した斜視図であり、図19(b)は、その分解図である。第1の適用例との差異は、記録素子基板2010の複数の吐出口列方向に沿った両辺部(記録素子基板2010の各長辺部)に複数の端子16がそれぞれ配置されている点である。これに伴い記録素子基板2010と電気的に接続されるフレキシブル配線基板40も、1つの記録素子基板2010に対して2枚配置されている。これは記録素子基板2010に設けられる吐出口列数が20列あり、第1の適用例の8列よりも大幅に増加しているためであり、端子16から記録素子までの最大距離を短くして記録素子基板2010内の配線部で生じる電圧低下や信号遅れを低減するためである。また支持部材2030の液体連通口31は、記録素子基板2010に設けられ全吐出口列を跨るように開口している。その他の点は、第1の適用例と同様である。
図20(a)は、記録素子基板2010の吐出口13が配される面の模式図であり、図20(c)は、図20(a)の面の裏面を示す模式図である。図20(b)は図20(c)において、記録素子基板2010の裏面側に設けられているカバープレート2020を除去した場合の記録素子基板2010の面を示す模式図である。図20(b)に示すように、記録素子基板2010の裏面には吐出口列方向に沿って、液体供給路18と液体回収路19とが交互に設けられている。吐出口列数は、第1の適用例よりも大幅に増加しているものの、第1の適用例との本質的な差異は、前述のように端子16が記録素子基板の吐出口列方向に沿った両辺部に配置されていることである。各吐出口列毎に一組の液体供給路18と液体回収路19が設けられていること、カバープレート2020に、支持部材2030の液体連通口31と連通する開口21が設けられていることなど、基本的な構成は第1の適用例と同様である。
(液体吐出ヘッド構成の説明)
以下、実施形態に係る液体吐出ヘッド400の構成について説明する。なお以降の説明においては、主として上述の実施形態と異なる部分のみを説明し、上述の実施形態と同様の部分については説明を省略する。図22は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド400を示した斜視図である。ここで、説明のために図中に示すように座標軸を設定する。
以下、本実施形態に係る液体吐出ヘッド400内を流れる液体の流路構成について説明する。ここで液体吐出ヘッド400は、上述の実施形態と同様、液体を吐出するための液体吐出ユニット、及び、液体吐出ユニットに液体を供給するための液体供給ユニットを備えており、液体吐出ユニットは複数の記録素子基板420から構成されるものとして説明する。
図26は、本実施形態の記録装置に適用される循環系の一例を示す模式図である。図26に示すように、液体吐出ヘッド400は、第1循環ポンプ(高圧側)2609a、第1循環ポンプ(低圧側)2609b、バッファタンク2611、及び第2循環ポンプ2608等に流体的に接続されている。また、液体吐出ヘッド400には、ノズルからの蒸発を抑制するための、開閉可能なキャップ2614が取り付けられている。キャップ2614が閉じている状態でキャップ内を湿潤させておくため、液体を吸収させた吸収体をキャップ2614内部に配することや、加湿吸気を送り込む等の方法でノズルからの蒸発を抑制する。また、本実施形態の記録装置は、循環系を構成する要素を統括的に制御するためのコントローラ2613を備えている。コントローラ2613は、CPU、ROM、RAM(図示せず)等を備え、ROMに格納されたプログラムをRAMに展開し実行することにより記録装置を統括的に制御する。
以下、本実施形態に係る処理の流れについて説明する。以下で説明する処理の各工程は、コントローラ2613によって実行される。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
2402・・・圧力室
400・・・液体吐出ヘッド
2609a、2609b・・・第1循環ポンプ
2608・・・第2循環ポンプ
Claims (12)
- 液体を吐出する吐出口、および、該吐出口と連通し該吐出口から吐出する該液体を充填しておく圧力室、を備える液体吐出ヘッドと、
前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段と
を備える記録装置であって、
前記記録装置が、ジョブに基づき前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成を開始する直前、前記液体の循環が開始し、該画像形成が終了した場合、該液体の循環が停止することを特徴とする記録装置。 - 前記液体の循環流速が所定速度に到達するタイミングと、前記画像形成が開始するタイミングとの間の差が、略ゼロとなるように、前記液体の循環が開始することを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
- 液体を吐出する吐出口、該吐出口と連通し該吐出口から吐出する該液体を充填しておく圧力室、および、該吐出口のキャップ、を備える液体吐出ヘッドと、
前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段と
を備える記録装置であって、
前記キャップが開いた後、前記液体の循環が開始し、ジョブに基づく前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成が終了した場合、該液体の循環が停止することを特徴とする記録装置。 - 液体を吐出する吐出口、該吐出口と連通し該吐出口から吐出する該液体を充填しておく圧力室、および、温度を上げるためのヒーター、を備える液体吐出ヘッドと、
前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段と
を備える記録装置であって、
前記ヒーターによる温度調整が開始した後、前記液体の循環が開始し、ジョブに基づく前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成が終了した場合、該液体の循環が停止することを特徴とする記録装置。 - 液体を吐出する吐出口、該吐出口と連通し該吐出口から吐出させる液体を充填しておく圧力室、該吐出口のキャップ、および、温度を上げるためのヒーター、を備える液体吐出ヘッドと、
前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段と
を備える記録装置であって、
前記キャップが開いた後、前記ヒーターによる温度調整が開始し、
前記温度調整が開始した後、前記液体の循環が開始し、
前記液体の循環が開始した後、ジョブに基づく前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成が開始し、
前記画像形成が終了した場合、前記温度調整が終了し、前記液体の循環が停止し、前記キャップが閉じることを特徴とする記録装置。 - 前記液体は、複数の色のインクを含み、前記記録装置は、前記複数の色のインクそれぞれに対する循環系を有し、前記循環系は、個別に制御されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の記録装置。
- 前記記録装置は、モノクロ用の循環系と、カラー用の循環系とを有し、
モノクロで記録する場合、前記カラー用の循環系では前記液体の循環は発生せず、カラーで記録する場合、前記モノクロ用の循環系では前記液体の循環は発生しないことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の記録装置。 - 前記液体の循環が開始してから、前記液体の循環流速が所定速度に到達するまでの時間は、前記ヒーターによる温度調整が開始してから、前記液体吐出ヘッドの温度が所定温度に到達するまでの時間より短いことを特徴とする請求項4または5に記載の記録装置。
- 前記液体吐出ヘッドは、前記圧力室の全てに連通し該全ての圧力室に液体を供給するための共通供給流路と、前記圧力室の全てに連通し該全ての圧力室から液体を回収するための共通回収流路とを更に備え、
前記記録装置は、前記液体吐出ヘッドの下流に、前記共通供給流路に接続された流路と、前記共通回収流路に接続された流路との間を流体的に接続するバイパス流路を更に備え、
前記画像形成が終了した場合、前記バイパス流路が開くことにより、前記共通供給流と、前記共通回収流路との間の差圧が解消することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の記録装置。 - 液体を吐出する吐出口、および、該吐出口と連通し該吐出口から吐出する該液体を充填しておく圧力室、を備える液体吐出ヘッドと、
前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段と
を備える記録装置であって、
前記記録装置が複数のジョブに対する記録処理を実行する場合に、該複数のジョブの内、最初のジョブに基づく、前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成が開始する直前に、前記液体の循環が開始し、該複数のジョブの内、最後のジョブに基づく、該画像形成が終了した場合、該液体の循環が停止することを特徴とする記録装置。 - 液体を吐出する吐出口、および、該吐出口と連通し該吐出口から吐出する該液体を充填しておく圧力室、を備える液体吐出ヘッドと、
前記圧力室の内部を通るように前記液体を循環させる循環手段と
を備える記録装置によって実行される記録方法であって、
前記記録装置が、ジョブに基づき前記吐出口からの前記液体の吐出による画像形成を開始する直前、前記液体の循環を開始するステップと、
前記画像形成が終了した場合、前記液体の循環を停止するステップと
を備えることを特徴とする記録方法。 - コンピュータに、請求項11に記載の方法を実行させるための、プログラム。
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