JP2022050989A - 液体吐出装置、及び液体吐出装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<インクジェット記録装置>
図1は、インクジェット記録装置1000(以下、記録装置と称す)の概略構成を示す図である。記録装置1000は記録媒体Pを搬送する搬送機構1と、記録媒体Pに対して液体(インク)を吐出する吐出手段としての記録ヘッド(液体吐出ヘッド)3とを備える。記録ヘッド3は、記録媒体Pの搬送方向(Y方向)と略直交する方向(X方向)に沿って液体を吐出する複数の吐出口(図5参照)13を配列した長尺なライン型の記録ヘッドにより構成される。記録装置1000は、記録媒体Pを連続的に搬送しながら記録ヘッド3の吐出口から液体を吐出することにより、記録媒体Pに対して連続的に記録を行う、所謂フルライン型の記録装置である。
第1実施形態に用いる記録ヘッド3の全体構成について説明する。図2(a)及び図2(b)は本実施形態における記録ヘッド3の斜視図である。ここに示す記録ヘッド3は、C、M、Y、Kの4色のインクを吐出可能な記録素子基板10を、直線上に複数個(本例では15個)配列したライン型の記録ヘッド3により構成されている。図2(a)に示すように、記録ヘッド3の背面には電気配線基板70が固定され、電気配線基板70は、フレキシブル配線基板60を介して複数の記録素子基板10のそれぞれに電気的に接続されている。
ここで、本実施形態における液体吐出装置において液体を流動させる液体流動機構100の構成を、図3の模式図を参照しつつ説明する。本実施形態における液体流動機構(液体流動手段)100は、記録ヘッド3に供給する液体FLが貯留されている液体供給ボトル(液体供給容器)101と、記録ヘッド3から流出した液体FLを貯留する液体回収ボトル(液体回収容器)102とを有する。また、液体流動機構100は、液体供給ボトル101を重力方向(Z方向)において移動させる高さ調整機構105と、液体回収ボトル102を重力方向において移動させる高さ調整機構106とを備える。さらに、液体流動機構100は、液体回収ボトル102に貯留された液体FLを液体供給ボトル101へと供給する戻し流路114と、この戻し流路114内に設けられた汲み上げポンプ103とを備える。
図4の模式図に基づき、記録ヘッド3の内部に設けられた、液体FLの経路を説明する。図中の矢印fは、液体FLの流動方向を示している。記録ヘッド3の構成要素である流路部材50には、記録素子基板10に連通する供給経路41及び回収経路42が形成されている。供給経路41は、供給側の液体接続部80aと各記録素子基板10の供給口(液体供給口)17aとに接続されている。回収経路42は、各記録素子基板10の回収口(液体回収口)17bと回収側の液体接続部80bとに接続されている。
本実施形態における記録素子基板10の構成を、図5ないし図7を参照しつつ説明する。図5は記録素子基板10の断面斜視図である。図6は図5の破線で囲んだ部分の拡大平面図である。図7は図6のVII-VII線断面図である。
次に、液体流動機構100によって記録ヘッド3内に供給される液体FLの流速の設定方法について説明する。記録ヘッド3内に供給される液体FLの流速の設定は、図3に示す液体供給ボトル101に貯留されている液体FLの液面の高さ(重力方向における位置)と、液体回収ボトル102に貯留されている液体FLの液面と吐出口13の高さとを設定することにより行う。具体的には、液体供給ボトル101内の液体FLの液面と記録ヘッド3の吐出面(より正確には吐出口13)との高さの差H1と、液体回収ボトル102内の液体FLの液面と吐出口13の高さの差H2とを設定する。H1とH2との関係は、H2>H1とする。吐出口13にかかる負圧は、(H1+H2)/2の水頭差となる。一方、循環流速は、差圧(H2-H1)に比例して大きくなる。
吐出口13からの液体FLの累積吐出数の増大に伴い、記録素子15の表面(より具体的には耐キャビテーション層54aの表面)にはコゲが徐々に堆積していく。記録素子15の表面にコゲが堆積した場合、記録素子15から発泡室23内の液体に伝播する熱エネルギーが減少して発泡が弱まり、吐出口13から吐出される滴状の液体(液滴)の飛翔速度や吐出量の低下が生じる。これは記録品位の低下を招く要因となる。そこで、本実施形態では、液体FLの累積吐出数が所定値に達すると、一旦、液体FLの吐出を停止し、記録素子15の表面(耐キャビテーション層54aの表面)に堆積したコゲを除去するためのクリーニング(以下、素子クリーニングと称す)を行う。
H1’=50~100mm
H2’=700~900mm
とする。
(H1’+H2’)/2=375~500mmAq
とする。
(H2’-H1’)=600~850mmAq
とする。
図11は、本実施形態における記録装置1000の制御系の概略構成を示すブロック図である。記録装置1000には、ホスト装置300から入力された画像データ等に基づいて記録動作を制御する制御部200が設けられている。制御部200は、CPU201、制御プログラム等を格納したROM202、及びデータを一時的に格納するRAM203等を含み構成されている。CPU201は、ROM202に格納されたプログラムに従い、RAM203をワークエリアとして使用しつつ種々の演算処理を行うと共に、記録装置1000の各部の動作を制御する制御手段としての機能を果す。例えば、CPU201は、ホスト装置300から送信された画像データに基づき、記録素子15を駆動させるヘッドドライバを制御して、液体の吐出を制御する。また、CPU201は、搬送機構1における不図示の搬送モータを制御して搬送ローラ1aの回転を制御し、記録媒体Pの搬送動作等を制御する。さらに、CPU201は、前述の高さ調整機構105及び106の駆動源である不図示の調整モータを制御し、液体供給ボトル101及び回収タンクの高さを独立に制御する。本実施形態では、このCPU201と高さ調整機構105、106とによって記録ヘッド3内の液体の流速を制御する流速制御手段を構成している。さらに、CPU201は外部電源130を制御することにより、コゲ取り用の電極配線層53aと対向電極54bとの間に印加する電圧の供給、遮断を行う。この他、CPU201は、汲み上げポンプ103の駆動を制御し、液体回収ボトル102から液体供給ボトル101への液体の供給を制御する。
図12は、記録素子15に堆積したコゲを除去する素子クリーニング処理を実施する際の一連の工程を示すフローチャートである。なお、このフローチャートにおいて実施される各工程は、制御部200に設けられたCPU201が、ROM201に格納された制御プログラムに従い記録装置1000の各部を制御することによって行う。すなわち、CPU201は、記録ヘッド3、外部電源130、高さ調整機構105、106、及び汲み上げポンプ103等を制御することによって行う。なお、図12のフローチャートにおいて、各工程番号に付したSは、ステップを意味する。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態における液体吐出装置は、素子クリーニングを行う際に行う液体の流速の高速化を、液体の温度を上昇させて液体を低粘度化することにより実現する。なお、本実施形態においても図1、図2、図4及び図5に示す構成を有しており、上記第1実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複説明は省略する。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。図15は、本実施形態における記録ヘッド3への液体流動機構120を示す模式図である。本実施形態における液体流動機構120は、液体供給回収ボトル(液体供給回収容器)127、第1上流ポンプ121、第2上流ポンプ122、第1レギュレータ125、第2レギュレータ126、第1下流ポンプ123、及び第2下流ポンプ124等を備える。液体供給回収ボトル127は、記録ヘッド3の液体供給側の液体接続部80aと液体回収側の液体接続部80bとに接続されており、記録ヘッド3に供給する液体(インク)FLを貯留すると共に、記録ヘッド3から回収された液体FLを貯留する。
次に、本発明の第4実施形態を、図18を参照しつつ説明する。図18は、素子クリーニング時に外部電源130によって耐キャビテーション層54aと対向電極54b(図7参照)との間に印加する電圧の波形を示す模式図である。
・H1’=100mm
・H2’=600mm
とする。このとき、吐出口13にかかる負圧は(H1’+H2’)/2=350mmAq、液体供給路18及び液体回収路19にかかる差圧は(H2’-H1’)=500mmAqとなり、記録素子基板10内を流れる液体FLの流速は50mm/s程度まで低下する。但し、本実施形態では、気泡BLの発生速度が30%に低下しているため、50mm/s程度の流速であっても、発生した気泡を適正に記録素子基板10の外部へ排出することができる。このため、発泡室23に気泡が充満することは抑制され、適正にコゲを除去することができる。
本発明は、液体吐出ヘッドに形成された流路において液体を流動させつつ、吐出口から液体を吐出させる吐出動作と、吐出素子からコゲ等の異物を除去するクリーニング動作とを実行させる構成を採る液体吐出装置に適用可能である。従って、本発明は、液体吐出ヘッドから回収した液体の処理については特に限定されない。すなわち、上記実施形態のように、液体吐出ヘッドから回収した液体を再び液体吐出ヘッドに循環させる循環方式を採る液体吐出装置に限定されるものではない。例えば、液体吐出ヘッドから回収した液体を単に容器に保持しておき、供給側の容器内の液体が無くなった時点で、回収容器と入れ替えるようにしてもよい。
13 吐出口
15 記録素子(吐出素子)
17a 供給口(液体供給口)
17b 回収口(液体回収口)
25 流路
53a 電極配線層
57 第2発熱層
100 液体流動機構(液体流動手段)
105、106 高さ調整機構
125 第1レギュレータ
126 第2レギュレータ
130 外部電源
201 CPU流速制御手段
1000 記録装置(液体吐出装置)
Claims (14)
- 液体供給口から液体回収口に至る流路、液体を吐出するための吐出口、及び前記流路に流入した液体を加熱して前記吐出口から液体を吐出させる吐出素子を備える液体吐出ヘッドと、
前記吐出素子の液体接触部に付着した異物を、液体と前記液体接触部との電気化学反応によって除去するためのクリーニング処理を行うクリーニング手段と、を備えた液体吐出装置であって、
前記吐出口から液体を吐出させる吐出動作及び前記クリーニング処理において前記流路の液体供給口から液体回収口へと液体を流動させる液体流動手段と、
前記吐出動作の間に前記流路を流動する液体の流速を第1の流速とし、少なくとも前記クリーニング処理の間に前記流路を流動する液体の流速を前記第1の流速より高速の第2の流速とする流速制御手段と、を備えることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記液体流動手段は、前記液体供給口に連通する液体供給容器と、前記液体回収口に連通する液体回収容器とを含み、
前記流速制御手段は、前記液体供給容器に貯留されている液体の液面と前記液体回収容器に貯留されている液体の液面の少なくとも一方を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記調整機構は、前記液体供給容器に貯留されている液体の液面と前記吐出口との重力方向における間隔である第1間隔と、前記液体供給容器に貯留されている液体の液面と前記吐出口との重力方向における間隔である第2間隔のうち少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。
- 前記調整機構は、前記第1間隔と前記第2間隔との差を増大させることにより、前記流路を流動する液体の流速を高めることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。
- 前記流速制御手段は、前記流路に供給する液体の温度を調整することによって前記液体の粘度を調整することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記流速制御手段は、前記流路に供給する液体の圧力を制御する圧力調整機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記流速制御手段は、前記クリーニング処理の終了から所定時間の間、前記流路を流れる液体の流速を前記第2の流速に保つことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体流動手段は、前記液体吐出ヘッドの前記液体回収口から流出した液体を前記液体吐出ヘッドの前記液体供給口へと戻す循環流路を有し、
前記循環流路は、前記液体回収容器に貯留された液体を前記液体供給容器に戻す戻し流路を含み、前記液体供給容器に貯留されている液体を、前記液体吐出ヘッド、前記液体回収容器、及び前記戻し流路を経て前記液体供給容器に戻すように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 - 前記液体流動手段は、前記液体吐出ヘッドの前記液体回収口から流出した液体を前記液体吐出ヘッドの前記液体供給口へと戻す循環流路を有し、
前記循環流路は、前記液体吐出ヘッドの前記液体供給口と前記液体回収口とに連通する液体供給回収容器を含み、前記液体供給回収容器に貯留されている液体を、前記液体吐出ヘッドを経て前記液体供給回収容器に戻すように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記吐出素子は、前記流路に流入した液体を加熱して前記吐出口から液体を吐出させる熱エネルギーを発生する発熱層と、前記発熱層を覆い前記液体と接する被覆層とを含み、
前記クリーニング手段は、前記流路内に設けられ前記被覆層と離間する対向電極と前記被覆層との間に電圧を印加することにより前記被覆層と前記液体とに電気化学反応を発生させ、前記被覆層の前記液体接触部を前記液体の中に溶出させることにより前記異物を前記吐出素子から除去することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記クリーニング手段は、前記被覆層と前記対向電極との間に断続的に電圧を印加することを特徴とする請求項10に記載の液体吐出装置。
- 液体供給口から流入した液体を液体回収口から流出させる流路、前記流路に流入した液体の一部を吐出するための吐出口、及び前記流路に流入した液体を加熱して前記吐出口から液体を吐出させる吐出素子を備える液体吐出ヘッドと、
前記吐出素子の液体接触部に付着した異物を、液体と前記液体接触部との電気化学反応によって除去するためのクリーニング処理を行うクリーニング手段と、
前記流路の液体供給口から液体回収口へと液体を流動させる液体流動手段と、を備えた液体吐出装置の制御方法であって、
前記吐出口から液体を吐出させる吐出動作において前記流路を流動する液体の流速を第1の流速とする工程と、
前記クリーニング処理において前記吐出動作を停止させると共に、前記流路を流動する液体の流速を、前記吐出動作の間に前記流路内を流動する液体の流速より高速の第2の流速とする工程と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置の制御方法。 - 前記クリーニング処理の終了から所定時間の間、前記流路を流れる液体の流速を、前記第2の流速に保つことを特徴とする請求項12に記載の液体吐出装置の制御方法。
- 前記クリーニング処理の終了から前記所定時間が経過した後、前記流路を流動する液体の流速を、前記第2の流速から前記第1の流速に戻す工程を、さらに備えることを特徴とする請求項13に記載の液体吐出装置の制御方法。
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