JP2023168860A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性の低下を抑制しつつ、インクの吐出不良を抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】吐出手段、第1圧力調整手段、第2圧力調整手段、ポンプ、および温度調整手段から少なくとも構成される、液体を循環する循環経路を有し、前記循環経路では、外部から供給された液体が前記第1圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第1圧力調整手段から前記吐出手段および前記第2圧力調整手段に流出し、前記吐出手段から流出した液体および前記第1圧力調整手段から流出した液体が前記第2圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第2圧力調整手段から前記ポンプに流出し、前記ポンプは、前記第2圧力調整手段から流出した液体を、前記第1圧力調整手段に送出し、前記温度調整手段によって、循環するインクの温度が調整されるようにした。【選択図】図20
Description
本発明は、例えば、インクジェット方式によりインクを吐出可能な記録ヘッドとして、広く適用可能な液体吐出ヘッドおよび当該液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。
特許文献1には、インクジェット方式によりインクを吐出する記録ヘッドと、インクを貯留するインクタンクとの間に独立した構成のサブタンクを設け、サブタンクと記録ヘッドのとの間で、インクを循環させる構成が開示されている。
ところで、こうしたインクジェット記録装置では、近年、普通紙のほか、インク吸収性のない樹脂フィルムなどの記録媒体に対しても、簡易に高品質の記録を行うことが求められている。インク吸収性のない記録媒体などには、高粘度の産業用インクが用いられるが、こうしたインクを高粘度のまま吐出させようとすると、インクを適切に吐出できない吐出不良が生じる虞がある。
インクは、一般に温度によりその粘性が変動する特性を備えている。このため、循環するインクの温度を調整することで、吐出不良の発生を抑制することが考えられる。しかしながら、特許文献1に示すようなインクを循環させる構成の場合、サブタンク、記録ヘッド、およびこれらを接続する流路内のインクの温度を所定範囲内の温度に調整する必要があるため、インクの温度調整に時間を要し、生産性が低下してしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、生産性の低下を抑制しつつ、インクの吐出不良を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による液体吐出ヘッドの一実施形態は、供給された液体を吐出する吐出手段と、所定の圧力に制御される第1圧力調整手段と、前記所定の圧力よりも低い圧力に制御される第2圧力調整手段と、液体を送出するポンプと、液体の温度を調整する温度調整手段と、を備え、前記吐出手段、前記第1圧力調整手段、前記第2圧力調整手段、前記ポンプ、および前記温度調整手段から少なくとも構成される、液体を循環する循環経路を有し、前記循環経路では、外部から供給された液体が前記第1圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第1圧力調整手段から前記吐出手段および前記第2圧力調整手段に流出し、前記吐出手段から流出した液体および前記第1圧力調整手段から流出した液体が前記第2圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第2圧力調整手段から前記ポンプに流出し、前記ポンプは、前記第2圧力調整手段から流入された液体を、前記第1圧力調整手段に送出し、前記温度調整手段によって、循環するインクの温度が調整される、ことを特徴とする。
本発明によれば、生産性の低下を抑制しつつ、インクの吐出不良を抑制することができるようになる。
以下、添付図面を参照して本開示の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は本開示事項を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせすべてが本開示の解決手段に必須のものとは限らない。尚、同一の構成要素には同一の参照番号を付す。本実施形態では、液体を吐出する吐出素子として、電熱変換素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式を採用した例を用いて説明するが、これに限られない。圧電素子(ピエゾ)を用いて液体を吐出する吐出方式、または、他の吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも適用することができる。さらに、以下に説明するポンプ及び圧力調整手段等も、実施形態及び図面に記載されている構成自体に限定されるものではない。以下の説明では、まず、本開示の基本的構成を述べ、その後、本開示の特徴部について説明を行う。
<液体吐出装置>
図1は、液体吐出装置を説明するための図であり、液体吐出装置の液体吐出ヘッド及びその周辺の拡大図である。まず、本実施形態における液体吐出装置50の概略構成を、図1を参照しつつ説明する。図1(a)は、液体吐出ヘッド1を用いる液体吐出装置を模式的に示す斜視図である。本実施形態の液体吐出装置50は、液体吐出ヘッド1を走査しつつ液体としてのインクを吐出して記録媒体Pへの記録を行うシリアル型のインクジェット記録装置を構成している。
図1は、液体吐出装置を説明するための図であり、液体吐出装置の液体吐出ヘッド及びその周辺の拡大図である。まず、本実施形態における液体吐出装置50の概略構成を、図1を参照しつつ説明する。図1(a)は、液体吐出ヘッド1を用いる液体吐出装置を模式的に示す斜視図である。本実施形態の液体吐出装置50は、液体吐出ヘッド1を走査しつつ液体としてのインクを吐出して記録媒体Pへの記録を行うシリアル型のインクジェット記録装置を構成している。
液体吐出ヘッド1は、キャリッジ60に搭載されている。キャリッジ60は、ガイド軸51に沿って主走査方向(X方向)に沿って往復移動する。記録媒体Pは、搬送ローラ55、56、57、58によって、主走査方向と交差(本例の場合は、直交)する副走査方向(Y方向)に搬送される。尚、以下で参照する各図において、Z方向は鉛直方向を示しており、X方向及びY方向によって規定されるX-Y平面と交差(本例の場合は、直交)している。液体吐出ヘッド1は、ユーザによって、キャリッジ60に対し取り外し及び取り付けが可能に構成されている。
液体吐出ヘッド1は、循環ユニット54と、後述する吐出ユニット3(図2参照)とを含み構成されている。具体的な構成については後述するが、吐出ユニット3には、複数の吐出口と、各吐出口から液体を吐出するための吐出エネルギーを発するエネルギー発生素子(以下、吐出素子と称す)とが設けられている。
また、液体吐出装置50には、インクの供給源であるインクタンク2及び外部ポンプ21が設けられており、インクタンク2に貯留されたインクは、外部ポンプ21の駆動力によってインク供給チューブ59を介して循環ユニット54に供給される。
液体吐出装置50は、キャリッジ60に搭載された液体吐出ヘッド1が主走査方向へと移動しつつインクを吐出して記録を行う記録動作と、記録媒体Pを副走査方向へと搬送する搬送動作とを繰り返すことにより、記録媒体Pに所定の画像を形成する。尚、本実施形態における液体吐出ヘッド1は、ブラック(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4種類のインクを吐出可能としており、これらのインクによってフルカラー画像を記録することが可能である。但し、液体吐出ヘッド1から吐出可能とするインクは、上記の4種類のインクに限定されない。他の種類のインクを吐出するための液体吐出ヘッドにも本開示は適用可能である。すなわち、液体吐出ヘッドから吐出するインクの種類及びその数は限定されない。
また、液体吐出装置50には記録媒体Pの搬送路からX方向に外れた位置に、液体吐出ヘッドの吐出口が形成された吐出口面を覆うことが可能なキャップ部材61が設けられている。キャップ部材61は、非記録動作時において液体吐出ヘッド1の吐出口面を覆い、吐出口の乾燥防止や保護、吐出口からのインク吸引動作等に使用される。
尚、図1(a)に示す液体吐出ヘッド1は、4種類のインクに応じた4つの循環ユニット54が液体吐出ヘッド1に備えられている例を示しているが、吐出する液体の種類に応じた循環ユニット54が備えられていればよい。また、同種類の液体に対して複数の循環ユニット54が備えられていてもよい。即ち、液体吐出ヘッド1は、1つ以上の循環ユニットを備える構成とすることができる。4種類のインク全てを循環せず、少なくとも1つのインクのみ循環する構成でもよい。
図1(b)は、液体吐出装置50の制御系を示すブロック図である。CPU103は、ROM101に格納された処理手順等のプログラムに基づいて液体吐出装置50の各部の動作を制御する制御手段としての機能を果す。RAM102は、CPU103が処理を実行する際のワークエリア等として用いられる。CPU103は、液体吐出装置50の外部のホスト装置400からの画像データを受信してヘッドドライバ1Aを制御し、吐出ユニット3に設けられた吐出素子の駆動を制御する。また、CPU103は、液体吐出装置に設けられた種々のアクチュエータのドライバの制御も行う。例えば、CPU103は、キャリッジ60を移動させるためのキャリッジモータ105のモータドライバ105A、及び、記録媒体Pを搬送させるための搬送モータ104のモータドライバ104A等の制御を行う。さらに、CPU103は、後述の循環ポンプ500の駆動を行うポンプドライバ500A、及び、外部ポンプ21のポンプドライバ21A等の制御を行う。尚、図1(b)では、ホスト装置400からの画像データを受信した処理を行う形態を示しているが、ホスト装置400からのデータに拠らずに液体吐出装置50で処理が行われてもよい。
<液体吐出ヘッドの基本構成>
図2は、本実施形態の液体吐出ヘッド1の分解斜視図である。図3は図2に示す液体吐出ヘッド1のIIIA-IIIA線断面図である。図3(a)は液体吐出ヘッド1の全体的な縦断面図、図3(b)は図3(a)に示す吐出モジュールの拡大図である。以下、図2及び図3を中心に、図1を適宜参照しつつ、本実施形態における液体吐出ヘッド1の基本構成を説明する。
図2は、本実施形態の液体吐出ヘッド1の分解斜視図である。図3は図2に示す液体吐出ヘッド1のIIIA-IIIA線断面図である。図3(a)は液体吐出ヘッド1の全体的な縦断面図、図3(b)は図3(a)に示す吐出モジュールの拡大図である。以下、図2及び図3を中心に、図1を適宜参照しつつ、本実施形態における液体吐出ヘッド1の基本構成を説明する。
図2に示すように、液体吐出ヘッド1は、循環ユニット54と、循環ユニット54から供給されたインクを記録媒体Pに吐出するための吐出ユニット3とを含み構成されている。本実施形態における液体吐出ヘッド1は、液体吐出装置50のキャリッジ60に設けられている不図示の位置決め手段及び電気的接点によってキャリッジ60に固定支持される。液体吐出ヘッド1は、キャリッジ60と共に図1に示す主走査方向(X方向)に移動しながらインクを吐出し、記録媒体Pへの記録を行う。
インクの供給源となるインクタンク2に接続された外部ポンプ21には、インク供給チューブ59が設けられている(図1参照)。このインク供給チューブ59の先端には、不図示の液体コネクタが設けられている。液体吐出装置50に液体吐出ヘッド1が搭載された際、液体吐出ヘッド1のヘッド筐体53に設けられた、液体の導入口である液体コネクタ挿入口53aに、インク供給チューブ59の先端に設けられた液体コネクタが気密接続される。これにより、インクタンク2から外部ポンプ21を経て液体吐出ヘッド1に至るインク供給路が形成される。本実施形態では、4種類のインクを用いるため、インクタンク2、外部ポンプ21、インク供給チューブ59、及び循環ユニット54が、それぞれのインクに対応して4組設けられており、各インクに対応した4本のインク供給路が独立して形成されている。このように、本実施形態の液体吐出装置50には、液体吐出ヘッド1の外部に設けられたインクタンク2からインクが供給されるインク供給系が備えられている。尚、本実施形態の液体吐出装置50には、液体吐出ヘッド1内のインクをインクタンク2に回収するようなインク回収系は備えられていない。従って、液体吐出ヘッド1には、インクタンク2のインク供給チューブ59を接続するための液体コネクタ挿入口53aは設けられているが、液体吐出ヘッド1のインクをインクタンク2に回収するためのチューブを接続させるコネクタ挿入口は設けられていない。尚、液体コネクタ挿入口53aは、インク毎に設けられている。
図3において、54Bはブラックインク用の循環ユニットを、54Cはシアンインク用の循環ユニットを、54Mはマゼンタインク用の循環ユニットを、54Yはイエローインク用のインク循環ユニットを、それぞれ示している。各循環ユニットは略同様の構成を有しており、本実施形態において各循環ユニットを特に区別しない場合には、いずれも循環ユニット54と表記する。
図2及び図3(a)において、吐出ユニット3は、2つの吐出モジュール300、第1支持部材4、第2支持部材7、電気配線部材(電気配線テープ)5、及び電気コンタクト基板6を備える。図3(b)に示すように、吐出モジュール300は、厚さ0.5~1mmのシリコン基板310と、シリコン基板310の片面に設けられた複数の吐出素子15とを備えている。本実施形態における吐出素子15は、液体を吐出するための吐出エネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換素子(ヒータ)により構成されている。各吐出素子15には、シリコン基板310上に成膜技術によって形成された電気配線を介して電力が供給される。
また、シリコン基板310の表面(図3(b)において下面)には、吐出口形成部材320が形成されている。吐出口形成部材320には、複数の吐出素子15に対応する複数の圧力室12と、インクを吐出する複数の吐出口13とがフォトリソグラフィ技術によってそれぞれ形成されている。さらに、シリコン基板310には、共通供給流路18と共通回収流路19とが形成されている。また、シリコン基板310には、共通供給流路18と各圧力室12とを連通する供給接続流路323と、共通回収流路19と各圧力室12とを連通する回収接続流路324が形成されている。本実施形態では、1つの吐出モジュール300が、2種類のインクの吐出を行うように構成されている。即ち、図3(a)に示す2つの吐出モジュールのうち、図中の左側に位置する吐出モジュール300は、ブラックインクとシアンインクの吐出を行い、図中の右側に位置する吐出モジュール300は、マゼンタインクとイエローインクの吐出を行う。尚、この組み合わせは一例であり、インクの組み合わせはいずれであってもよい。1つの吐出モジュールが1種類のインクを吐出する構成でもよいし、3種類以上のインクを吐出する構成としてもよい。2つの吐出モジュール300が同じ種類数のインクを吐出するものでなくてもよい。1つの吐出モジュール300が備えられる構成としてもよいし、3つ以上の吐出モジュール300が備えらえる構成としてもよい。さらに、図3に示す例では、1色のインクに対して、Y方向に延在する2つの吐出口列が形成されている。各吐出口列を構成する複数の吐出口13の各々に対し、圧力室12、共通供給流路18及び共通回収流路19がそれぞれ形成されている。
シリコン基板310の裏面(図3(b)において上面)側には、後述するインク供給口及びインク回収口が形成されている。インク供給口は複数の共通供給流路18にインク供給流路48からインクを供給し、インク回収口は複数の共通回収流路19からインク回収流路49にインクを回収する。
尚、ここでいうインク供給口及びインク回収口は、後述する順方向のインク循環時においてインクの供給及び回収を行う開口を指す。すなわち、順方向へのインク循環時にはインク供給口から各共通供給流路18にインクが供給されると共に、各共通回収流路19からインク回収口へとインクが回収される。但し、逆方向へインクを流すインク循環を行う場合もある。この場合には、上記で説明したインク回収口から共通回収流路19にインクが供給されると共に、共通供給流路18からインク供給口へとインクが回収されることになる。
図3(a)に示すように、吐出モジュール300は、その裏面(図3(a)における上面)が、第1支持部材4の一方の面(図3(a)において下面)に接着固定されている。第1支持部材4には、その一方の面から他方の面に亘って貫通するインク供給流路48とインク回収流路49とが形成されている。インク供給流路48の一方の開口はシリコン基板310における前述のインク供給口に、インク回収流路49の一方の開口はシリコン基板310における前述のインク回収口に、それぞれ連通している。尚、インク供給流路48及びインク回収流路49は、インクの種類毎に独立して設けられている。
また、第1支持部材4の一方の面(図3(a)における上面)には、吐出モジュール300を挿通させる開口7a(図2参照)を有する第2支持部材7が接着固定されている。第2支持部材7には、吐出モジュール300に対して電気的に接続される電気配線部材5が保持されている。電気配線部材5は、インクを吐出するための電気信号を吐出モジュール300に印加するための部材である。吐出モジュール300と電気配線部材5との電気接続部分は、封止材(不図示)により封止され、インクによる腐食や外的衝撃から保護されている。
また、電気配線部材5の端部5a(図2参照)には、不図示の異方性導電フィルムを用いて電気コンタクト基板6が熱圧着され、電気配線部材5と電気コンタクト基板6とは電気的に接続されている。電気コンタクト基板6は、液体吐出装置50からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子(不図示)を有している。
さらに、第1支持部材4と循環ユニット54との間にはジョイント部材8(図3(a))が設けられている。ジョイント部材8には、供給口88と回収口89とがインクの種類毎に形成されている。供給口88及び回収口89は、第1支持部材4のインク供給流路48及びインク回収流路49と循環ユニット54に形成される流路とを連通させる。尚、図3(a)において、供給口88B及び回収口89Bはブラックインクに対応し、供給口88C及び回収口89Cはシアンインクに対応する。また、供給口88M及び回収口89Mはマゼンタインクに対応し、供給口88Y及び回収口89Yはイエローインクに対応している。
尚、第1支持部材4のインク供給流路48及びインク回収流路49のそれぞれの一端部の開口は、シリコン基板310におけるインク供給口及びインク回収口に合わせた小さな開口面積を有している。これに対し、第1支持部材4のインク供給流路48及びインク回収流路49のそれぞれの他端部の開口は、循環ユニット54の流路に合わせて形成されたジョイント部材8の大きな開口面積と同一の開口面積にまで拡大させた形状を有している。このような構成を採ることにより、各回収流路から集められた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。但し、インク供給流路48及びインク回収流路49のそれぞれの一端部及び他端部の開口の形状は、上記の例に限定されない。
上記構成を有する液体吐出ヘッド1において、循環ユニット54に供給されたインクは、ジョイント部材8の供給口88及び第1支持部材4のインク供給流路48を経て、吐出モジュール300のインク供給口から共通供給流路18に流入する。続いてインクは共通供給流路18から供給接続流路323を介して圧力室12に流入し、圧力室内に流入したインクの一部は、吐出素子15の駆動によって吐出口13から吐出される。吐出されなかった残りのインクは、圧力室12から回収接続流路324、共通回収流路19を経てインク回収口から第1支持部材4のインク回収流路49に流入する。そして、インク回収流路49に流入したインクは、ジョイント部材8の回収口89を経て循環ユニット54へと流入し、回収される。
<循環ユニットの構成要素>
図4は、本実施形態の記録装置に適用される1種類のインクに対応する1つの循環ユニット54の外観概略図である。循環ユニット54には、フィルタ110、第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150、及び循環ポンプ500が配置されている。これらの構成要素は、図5及び図6に示すように各流路によって接続され、液体吐出ヘッド1内において、吐出モジュール300に対してインクの供給及び回収を行う循環経路を構成している。
図4は、本実施形態の記録装置に適用される1種類のインクに対応する1つの循環ユニット54の外観概略図である。循環ユニット54には、フィルタ110、第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150、及び循環ポンプ500が配置されている。これらの構成要素は、図5及び図6に示すように各流路によって接続され、液体吐出ヘッド1内において、吐出モジュール300に対してインクの供給及び回収を行う循環経路を構成している。
<液体吐出ヘッド内の循環経路>
図5は、液体吐出ヘッド1内に構成される1種類のインク(1色のインク)の循環経路を模式的に示す縦断面図である。循環経路をより明確に説明するため、図5における各構成(第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150、循環ポンプ500等)の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図19の構成とは異なる。また、図6は、図5に示した循環経路を模式的に示すブロック図である。なお、図6に示す加熱機構600については、後述する図20を用いた説明において、詳細に説明することとする。図5及び図6に示すように、第1圧力調整手段120は、第1バルブ室121及び第1圧力制御室122を備えている。第2圧力調整手段150は、第2バルブ室151及び第2圧力制御室152を備えている。第1圧力調整手段120は、第2圧力調整手段150よりも相対的に制御圧力が高くなるように構成されている。本実施形態では、この二つの圧力調整手段120、150を用いることで、循環経路内において一定の圧力範囲での循環を実現している。また、第1圧力調整手段120と第2圧力調整手段150との圧力差に応じた流量で圧力室12(吐出素子15)をインクが流れるように構成されている。以下、図5及び図6を参照しつつ、液体吐出ヘッド1における循環経路及び循環経路内におけるインクの流れを説明する。尚、各図中の矢印はインクの流れる方向を示している。
図5は、液体吐出ヘッド1内に構成される1種類のインク(1色のインク)の循環経路を模式的に示す縦断面図である。循環経路をより明確に説明するため、図5における各構成(第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150、循環ポンプ500等)の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図19の構成とは異なる。また、図6は、図5に示した循環経路を模式的に示すブロック図である。なお、図6に示す加熱機構600については、後述する図20を用いた説明において、詳細に説明することとする。図5及び図6に示すように、第1圧力調整手段120は、第1バルブ室121及び第1圧力制御室122を備えている。第2圧力調整手段150は、第2バルブ室151及び第2圧力制御室152を備えている。第1圧力調整手段120は、第2圧力調整手段150よりも相対的に制御圧力が高くなるように構成されている。本実施形態では、この二つの圧力調整手段120、150を用いることで、循環経路内において一定の圧力範囲での循環を実現している。また、第1圧力調整手段120と第2圧力調整手段150との圧力差に応じた流量で圧力室12(吐出素子15)をインクが流れるように構成されている。以下、図5及び図6を参照しつつ、液体吐出ヘッド1における循環経路及び循環経路内におけるインクの流れを説明する。尚、各図中の矢印はインクの流れる方向を示している。
まず、液体吐出ヘッド1における各構成要素の接続状態を説明する。
液体吐出ヘッド1の外部に設けられたインクタンク2(図6)に収容されたインクを液体吐出ヘッド1へ送る外部ポンプ21は、インク供給チューブ59(図1)を介して循環ユニット54と接続されている。循環ユニット54の上流側に位置するインク流路にはフィルタ110が設けられている。フィルタ110の下流側に位置するインク供給路は、第1圧力調整手段120の第1バルブ室121に接続されている。第1バルブ室121は、図5に示すバルブ190Aにより開閉可能な連通口191Aを介して第1圧力制御室122に連通している。
液体吐出ヘッド1の外部に設けられたインクタンク2(図6)に収容されたインクを液体吐出ヘッド1へ送る外部ポンプ21は、インク供給チューブ59(図1)を介して循環ユニット54と接続されている。循環ユニット54の上流側に位置するインク流路にはフィルタ110が設けられている。フィルタ110の下流側に位置するインク供給路は、第1圧力調整手段120の第1バルブ室121に接続されている。第1バルブ室121は、図5に示すバルブ190Aにより開閉可能な連通口191Aを介して第1圧力制御室122に連通している。
第1圧力制御室122は、供給流路130、バイパス流路160、及び循環ポンプ500のポンプ出口流路180に接続されている。供給流路130は、吐出モジュール300に設けられた前述のインク供給口を介して共通供給流路18に接続されている。また、バイパス流路160は、第2圧力調整手段150に設けられた第2バルブ室151に接続されている。第2バルブ室151は、図5に示すバルブ190Bによって開閉する連通口191Bを介して第2圧力制御室152に連通している。尚、図5及び図6では、バイパス流路160の一端を第1圧力調整手段120の第1圧力制御室122に接続し、且つバイパス流路160の他端を第2圧力調整手段150の第2バルブ室151に接続した例を示している。しかし、バイパス流路160の一端を供給流路130に接続し、バイパス流路の他端を第2バルブ室151に接続してもよい。
第2圧力制御室152は、回収流路140に接続されている。回収流路140は、吐出モジュール300に設けられた前述のインク回収口を介して共通回収流路19に接続されている。さらに、第2圧力制御室152は、ポンプ入口流路170を介して循環ポンプ500に接続されている。尚、図5において、170aはポンプ入口流路170の流入口を示している。
次に、上記構成を有する液体吐出ヘッド1におけるインクの流れについて説明する。図6に示すように、インクタンク2に収容されているインクは、液体吐出装置50に設けられた外部ポンプ21によって加圧され、正圧のインク流となって液体吐出ヘッド1の循環ユニット54に供給される。
循環ユニット54に供給されたインクは、フィルタ110を通過することにより塵埃などの異物や気泡が除去された後、第1圧力調整手段120に設けられた第1バルブ室121に流入する。フィルタ110を通過する際の圧力損失によってインクの圧力は低下するが、この段階でのインクの圧力は正圧の状態にある。その後、第1バルブ室121に流入したインクは、バルブ190Aが開状態にあるとき、連通口191Aを通過して第1圧力制御室122に流入する。連通口191Aを通過する際の圧力損失によって、第1圧力制御室122に流入したインクは、正圧から負圧へと切り替わる。
次に、循環経路内におけるインクの流れを説明する。循環ポンプ500は、その上流側となるポンプ入口流路170から吸引したインクを下流側となるポンプ出口流路180へとインクを送り出すように動作する。従って、ポンプが駆動されることにより、第1圧力制御室122に供給されたインクは、ポンプ出口流路180から送液されたインクと共に、供給流路130及びバイパス流路160に流入する。尚、詳細は後述するが、本実施形態では送液可能な循環ポンプとして、ダイヤフラムに貼り付けた圧電素子を駆動源とする圧電ダイヤフラムポンプを用いている。圧電ダイヤフラムポンプは、圧電素子に駆動電圧を入力することでポンプ室内の容積を変化させ、圧力変動によって2つの逆止弁が交互に動くことにより送液を行うポンプである。
供給流路130に流入したインクは、吐出モジュール300のインク供給口から共通供給流路18を介して圧力室12に流入し、その一部のインクは吐出素子15の駆動(発熱)によって吐出口13から吐出される。また、吐出に使用されなかった残りのインクは、圧力室12を流動し、共通回収流路19を通過した後、吐出モジュール300に接続されている回収流路140に流入する。回収流路140に流入したインクは、第2圧力調整手段150の第2圧力制御室152に流入する。
一方、第1圧力制御室122からバイパス流路160に流入したインクは、第2バルブ室151に流入した後、連通口191Bを通過して第2圧力制御室152に流入する。バイパス流路160を経由して第2圧力制御室152に流入したインクと回収流路140から回収されたインクとは、循環ポンプ500の駆動によってポンプ入口流路170を経て循環ポンプ500内に吸引される。そして、循環ポンプ500内に吸引されたインクは、ポンプ出口流路180へと送られ、第1圧力制御室122に再び流入する。以降では、第1圧力制御室122から供給流路130を介して吐出モジュール300を経て第2圧力制御室152に流入したインクと、バイパス流路160を介して第2圧力制御室152に流入したインクとが、循環ポンプ500に流入する。そして、循環ポンプ500から第1圧力制御室122に送られる。このようにして循環経路内でのインクの循環が行われることになる。
以上のように、本実施形態では、循環ポンプ500によって、液体吐出ヘッド1内に形成した循環経路に沿って液体を循環させることが可能になる。このため、吐出モジュール300内でのインクの増粘や色材のインクの沈降成分の堆積を抑制することが可能となり、吐出モジュール300におけるインクの流動性および吐出口における吐出特性を良好な状態に保つことが可能になる。
また本実施形態における循環経路は、液体吐出ヘッド1内で完結する構成を採るため、液体吐出ヘッドの外部に設けられたインクタンク2と液体吐出ヘッド1との間でインクの循環を行う場合に比べ、循環経路長を大幅に短縮することができる。このため、インクの循環を小型な循環ポンプで行うことが可能になる。
更に、液体吐出ヘッド1とインクタンク2との接続流路としては、インクを供給する流路のみを備える構成となっている。即ち、液体吐出ヘッド1からインクタンク2へとインクを回収するための流路を不要とする構成を採る。このため、インクタンク2と液体吐出ヘッド1との接続にはインク供給用のチューブのみを設ければよく、インク回収用のチューブを設ける必要はない。従って、液体吐出装置50の内部を、チューブの本数が削減された簡潔な構成とすることができ、装置全体の小型化を実現することができる。更にチューブの本数が削減されることにより、液体吐出ヘッド1の主走査に伴うチューブの揺動に起因するインクの圧力変動を軽減することが可能になる。また、液体吐出ヘッド1の主走査時におけるチューブの揺動は、キャリッジ60を駆動するキャリッジモータの駆動負荷となる。このため、チューブの本数削減によってキャリッジモータの駆動負荷が低減され、キャリッジモータ等を含む主走査機構の簡略化を図ることが可能になる。更に、液体吐出ヘッドからインクタンクへのインクの回収が不要となるため、外部ポンプ21の小型化も可能となる。このように、本実施形態によれば、液体吐出装置50の小型化及びコスト低減を実現することができる。
<圧力調整手段>
図7は、圧力調整手段の例を示す図である。図7を参照して、上述の液体吐出ヘッド1に内蔵される圧力調整手段(第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150)の構成及び作用を、より詳細に説明する。尚、第1圧力調整手段120と第2圧力調整手段150とは、実質的に同一の構成を有している。このため、以下では、第1圧力調整手段120を例に採り説明し、第2圧力調整手段150については、図7において第1圧力調整手段に対応する部分の符号を併記するにとどめる。第2圧力調整手段150の場合には、以下で説明する第1バルブ室121を第2バルブ室151と読み替え、第1圧力制御室122を第2圧力制御室152と読み替えることとする。
図7は、圧力調整手段の例を示す図である。図7を参照して、上述の液体吐出ヘッド1に内蔵される圧力調整手段(第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150)の構成及び作用を、より詳細に説明する。尚、第1圧力調整手段120と第2圧力調整手段150とは、実質的に同一の構成を有している。このため、以下では、第1圧力調整手段120を例に採り説明し、第2圧力調整手段150については、図7において第1圧力調整手段に対応する部分の符号を併記するにとどめる。第2圧力調整手段150の場合には、以下で説明する第1バルブ室121を第2バルブ室151と読み替え、第1圧力制御室122を第2圧力制御室152と読み替えることとする。
第1圧力調整手段120は、円筒状の筐体125内に形成された第1バルブ室121と第1圧力制御室122とを有する。第1バルブ室121と第1圧力制御室122とは、円筒状の筐体125内に設けられた隔壁123によって隔てられている。但し、第1バルブ室121は、隔壁123に形成された連通口191を介して第1圧力制御室122に連通している。第1バルブ室121には、連通口191における第1バルブ室121と第1圧力制御室122との連通及び遮断を切り替えるバルブ190が設けられている。バルブ190は、バルブばね200によって、連通口191に対向する位置に保持されており、バルブばね200の付勢力によって隔壁123と密接可能な構成を有している。バルブ190が隔壁123に密接することにより、連通口191におけるインクの流通は遮断される。尚、隔壁123との密接性を高めるため、バルブ190の隔壁123との接触部分は弾性部材によって形成されることが好ましい。また、バルブ190の中央部には連通口191に挿通されるバルブシャフト190aが突設されている。このバルブシャフト190aをバルブばね200の付勢力に抗して押圧することにより、バルブ190は隔壁123から離間し、連通口191におけるインクの流通が可能になる。以下、バルブ190によって連通口191におけるインクの流通が遮断される状態を「閉状態」、連通口191におけるインクの流通が可能な状態を「開状態」と称す。
円筒状の筐体125の開口部は、可撓性部材230と圧力板210とにより閉塞されている。この可撓性部材230と、圧力板210と、筐体125の周壁と、隔壁123とにより、第1圧力制御室122が形成されている。圧力板210は、可撓性部材230の変位に伴って変位可能に構成されている。圧力板210及び可撓性部材230の材質は、特に限定されないが、例えば、圧力板210を樹脂成形部品で構成し、可撓性部材230を樹脂フィルムで構成することが可能である。この場合、圧力板210は可撓性部材230に熱溶着によって固定することができる。
圧力板210と隔壁123との間には、圧力調整ばね220(付勢部材)が設けられている。圧力調整ばね220の付勢力によって、圧力板210及び可撓性部材230は、図7(a)に示すように、第1圧力制御室122の内容積が広がる方向に付勢されている。また、第1圧力制御室122内の圧力が減少すると、圧力板210及び可撓性部材230は、圧力調整ばね220の圧力に抗して、第1圧力制御室122の内容積が減少する方向に変位する。そして、第1圧力制御室122の内容積が一定量まで減少すると、圧力板210がバルブ190のバルブシャフト190aに当接する。その後、さらに第1圧力制御室122の内容積が減少すると、バルブばね200の付勢力に抗してバルブシャフト190aと共にバルブ190が移動し、隔壁123から離間する。これにより、連通口191が開状態(図7(b)の状態)となる。
本実施形態では、連通口191が開状態となったときの第1バルブ室121の圧力を第1圧力制御室122の圧力よりも高くなるように、循環経路内における接続設定をする。これにより、連通口191が開状態となると、第1バルブ室121から第1圧力制御室122へとインクが流入する。このインク流入により、第1圧力制御室122の内容積が増加する方向へ可撓性部材230及び圧力板210が変位する。その結果、圧力板210がバルブ190のバルブシャフト190aから離間し、バルブ190はバルブばね200の付勢力によって隔壁123に密接し、連通口191は閉状態(図7(c)の状態)となる。
このように、本実施形態における第1圧力調整手段120では、第1圧力制御室122内の圧力が一定圧力以下まで減少すると(例えば負圧が強くなると)、第1バルブ室121から連通口191を介してインクが流入する。これにより、第1圧力制御室122の圧力がそれ以上減少しないように構成されている。従って、第1圧力制御室122は一定範囲内の圧力に保たれるよう制御される。
次に、第1圧力制御室122の圧力についてより詳細に説明する。
前述のように第1圧力制御室122の圧力に応じて可撓性部材230及び圧力板210が変位し、圧力板210がバルブシャフト190aに当接して連通口191が開状態となった状態(図7(b)の状態)を考える。このとき、圧力板210に働く力の関係は、次の式1によって表される。
P2×S2+F2+(P1-P2)×S1+F1=0・・・式1
さらに、式1をP2について整理すると、
P2=-(F1+F2+P1×S1)/(S2-S1)・・・式2
となる。
P1:第1バルブ室121の圧力(ゲージ圧)
P2:第1圧力制御室122の圧力(ゲージ圧)
F1:バルブばね200のばね力
F2:圧力調整ばね220のばね力
S1:バルブ190の受圧面積
S2:圧力板210の受圧面積
前述のように第1圧力制御室122の圧力に応じて可撓性部材230及び圧力板210が変位し、圧力板210がバルブシャフト190aに当接して連通口191が開状態となった状態(図7(b)の状態)を考える。このとき、圧力板210に働く力の関係は、次の式1によって表される。
P2×S2+F2+(P1-P2)×S1+F1=0・・・式1
さらに、式1をP2について整理すると、
P2=-(F1+F2+P1×S1)/(S2-S1)・・・式2
となる。
P1:第1バルブ室121の圧力(ゲージ圧)
P2:第1圧力制御室122の圧力(ゲージ圧)
F1:バルブばね200のばね力
F2:圧力調整ばね220のばね力
S1:バルブ190の受圧面積
S2:圧力板210の受圧面積
ここで、バルブばね200のばね力F1及び圧力調整ばね220のばね力F2は、バルブ190及び圧力板210を押す方向を正(図7において左方向)とする。また、第1バルブ室121の圧力P1及び第1圧力制御室122の圧力P2に関し、P1が、P1≧P2の関係となるように構成する。
連通口191が開状態となるときの第1圧力制御室122の圧力P2は、式2によって決定され、連通口191が開状態となると、P1≧P2の関係に構成したことにより、第1バルブ室121から第1圧力制御室122へインクが流入する。その結果、第1圧力制御室122の圧力P2はそれ以上減少せず、P2は一定範囲内の圧力に保たれる。
一方、図7(c)に示すように、圧力板210がバルブシャフト190aと非当接状態となり、連通口191が閉状態となったときの圧力板210に働く力の関係は、式3のようになる。
P3×S3+F3=0・・・式3
ここで、式3をP3について整理すると
P3=-F3/S3・・・式4
となる。
F3:圧力板210とバルブシャフト190aとが非当接状態にあるときの圧力調整ばね220のばね力
P3:圧力板210とバルブシャフト190aとが非当接状態にあるときの第1圧力制御室122の圧力(ゲージ圧)
S3:圧力板210とバルブ190が非当接状態にあるときの圧力板210の受圧面積
P3×S3+F3=0・・・式3
ここで、式3をP3について整理すると
P3=-F3/S3・・・式4
となる。
F3:圧力板210とバルブシャフト190aとが非当接状態にあるときの圧力調整ばね220のばね力
P3:圧力板210とバルブシャフト190aとが非当接状態にあるときの第1圧力制御室122の圧力(ゲージ圧)
S3:圧力板210とバルブ190が非当接状態にあるときの圧力板210の受圧面積
ここで図7(c)では、圧力板210及び可撓性部材230が変位可能な限界まで図左方向へ変位した状態を表している。圧力板210及び可撓性部材230が図7(c)の状態へと変位する間の変位量に応じて、第1圧力制御室122の圧力P3、圧力調整ばね220のばね力F3、圧力板210の受圧面積S3は変化する。具体的には、図7(c)よりも圧力板210及び可撓性部材230が図7において右方向にあるとき、圧力板210の受圧面積S3は小さくなり、圧力調整ばね220のばね力F3は大きくなる。その結果、式4の関係により第1圧力制御室122の圧力P3は小さくなる。従って、式2及び式4により、図7(b)の状態から図7(c)の状態になるまでの間に、第1圧力制御室122の圧力は徐々に上昇していく(つまり、負圧が弱くなり、正圧側に近づく値になる)。即ち、連通口191が開状態となっている状態から、圧力板210及び可撓性部材230が左方向に徐々に変位していき、最終的に第1圧力制御室122の内容積が変位可能な限界に達するまでの間に、第1圧力制御室の圧力は徐々に上昇していく。つまり、負圧が弱まっていくことになる。
<循環ポンプ>
次に、図8及び図9を参照して、上述の液体吐出ヘッド1に内蔵される循環ポンプ500の構成及び作用を詳細に説明する。
次に、図8及び図9を参照して、上述の液体吐出ヘッド1に内蔵される循環ポンプ500の構成及び作用を詳細に説明する。
図8は、循環ポンプ500の外観斜視図である。図8(a)は循環ポンプ500の正面側を示す外観斜視図、図8(b)は循環ポンプ500の背面側を示す外観斜視図である。循環ポンプ500の外殻は、ポンプ筐体505と、ポンプ筐体505に固定されたカバー507とにより構成されている。ポンプ筐体505は、筐体部本体505aと、筐体部本体505aの外面に接着固定された流路接続部材505bとにより構成されている。筐体部本体505aと流路接続部材505bとの各々には、互いに連通する一対の貫通孔が異なる2つの位置に設けられている。一方の位置に設けられた一対の貫通孔はポンプ供給孔501を形成し、他方の位置に設けられた一対の貫通孔はポンプ排出孔502を形成している。ポンプ供給孔501は、第2圧力制御室152に接続されたポンプ入口流路170に接続され、ポンプ排出孔502は、第1圧力制御室122に接続されたポンプ出口流路180に接続されている。ポンプ供給孔501から供給されたインクは、後述のポンプ室503(図9参照)を通過してポンプ排出孔502から排出される。
図9は、図8(a)に示した循環ポンプ500のIX-IX線断面図である。ポンプ筐体505の内面にはダイヤフラム506が接合されており、このダイヤフラム506とポンプ筐体505の内面に形成された凹部との間にポンプ室503が形成されている。ポンプ室503は、ポンプ筐体505に形成されたポンプ供給孔501及びポンプ排出孔502に連通している。また、ポンプ供給孔501の中間部分には、逆止弁504aが設けられ、ポンプ排出孔502の中間部分には、逆止弁504bが設けられている。具体的には、逆止弁504aは、その一部がポンプ供給孔501の中間部分に形成されている空間512aにおいて図中の左方へと移動し得るように配置されている。また、逆止弁504bは、その一部がポンプ排出孔502の中間部分に形成されている空間512bにおいて図中の右方へと移動し得るように配置されている。
ダイヤフラム506が変位してポンプ室503の容積が増加することでポンプ室503が減圧されると、逆止弁504aは空間512a内のポンプ供給孔501の開口から離間する(つまり、図中の左方へと移動する)。逆止弁504aが空間512a内のポンプ供給孔501の開口から離間することで、ポンプ供給孔501におけるインクの流通を可能とする開状態となる。また、ダイヤフラム506が変位してポンプ室503の容積が減少することでポンプ室503が加圧されると、逆止弁504aはポンプ供給孔501の開口の周囲の壁面に密接する。この結果、ポンプ供給孔501におけるインクの流通を遮断する閉状態となる。
一方、逆止弁504bは、ポンプ室503が減圧されると、ポンプ筐体505の開口の周囲の壁面に密接して、ポンプ排出孔502におけるインクの流通を遮断する閉状態となる。また、ポンプ室503が加圧されると、逆止弁504bは、ポンプ筐体505の開口から離間して空間512b側に移動し(つまり、図中の右方へと移動し)、ポンプ排出孔502におけるインクの流通を可能とする。
尚、各逆止弁504a、504bの材質は、ポンプ室503内の圧力に応じて変形可能なものであればよく、例えば、EPDMやエラストマ等の弾性部材やポリプロピレン等のフィルムや薄板で形成することが可能である。但し、これらに限定されるものではない。
前述のように、ポンプ室503はポンプ筐体505とダイヤフラム506との接合によって形成されている。従って、ダイヤフラム506が変形することによりポンプ室503の圧力は変化する。例えば、ダイヤフラム506がポンプ筐体505側に変位して(図中、右側に変位して)ポンプ室503の容積が減少すると、ポンプ室503内の圧力は上昇する。これによりポンプ排出孔502に対向して配置した逆止弁504bが開状態となり、ポンプ室503のインクが排出される。このとき、ポンプ供給孔501に対向して配置された逆止弁504aは、ポンプ供給孔501の周囲の壁面に密接するためポンプ室503からポンプ供給孔501へのインクの逆流は抑制される。
また逆に、ダイヤフラム506がポンプ室503が広がる方向に変位した場合にはポンプ室503の圧力は減少する。これにより、ポンプ供給孔501に対向して配置された逆止弁504aが開状態となり、ポンプ室503にインクが供給される。このとき、ポンプ排出孔502に配置された逆止弁504bは、ポンプ筐体505に形成された開口の周囲の壁面に密接して当該開口を閉塞する。このため、ポンプ排出孔502からポンプ室503へのインクの逆流は抑制される。
このように循環ポンプ500では、ダイヤフラム506が変形し、ポンプ室503内の圧力を変化させることにより、インクの吸引と排出を行う。この際、ポンプ室503内に泡が混入すると、ダイヤフラム506が変位しても、泡の膨張・収縮によってポンプ室503内の圧力変化が小さくなり送液量が低下する。そこでポンプ室503を重力と平行に配置してポンプ室503に混入した泡をポンプ室503の上方に集まりやすくすると共に、ポンプ排出孔502をポンプ室503の中心よりも上方に配置する。これにより、ポンプ内の泡の排出性を向上させることが可能となり、流量の安定化を図ることができる。
<液体吐出ヘッド内のインクの流れ>
図10は、液体吐出ヘッド内のインクの流れを説明する図である。図10を参照しつつ液体吐出ヘッド1内で行われるインクの循環について説明する。インク循環経路をより明確に説明するため、図10における各構成(第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150、循環ポンプ500等)の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図19の構成とは異なる。図10(a)は吐出口13からインクを吐出して記録を行う記録動作を行っているときのインクの流れを模式的に示したものである。尚、図中の矢印はインクの流れを示している。本実施形態において、記録動作を行う際には外部ポンプ21及び循環ポンプ500の両方が駆動を開始する。尚、記録動作に関わらず、外部ポンプ21及び循環ポンプ500が駆動していてもよい。また、外部ポンプ21と循環ポンプ500との駆動は、連動して行われなくてもよく、別個に独立して駆動されてもよい。
図10は、液体吐出ヘッド内のインクの流れを説明する図である。図10を参照しつつ液体吐出ヘッド1内で行われるインクの循環について説明する。インク循環経路をより明確に説明するため、図10における各構成(第1圧力調整手段120、第2圧力調整手段150、循環ポンプ500等)の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図19の構成とは異なる。図10(a)は吐出口13からインクを吐出して記録を行う記録動作を行っているときのインクの流れを模式的に示したものである。尚、図中の矢印はインクの流れを示している。本実施形態において、記録動作を行う際には外部ポンプ21及び循環ポンプ500の両方が駆動を開始する。尚、記録動作に関わらず、外部ポンプ21及び循環ポンプ500が駆動していてもよい。また、外部ポンプ21と循環ポンプ500との駆動は、連動して行われなくてもよく、別個に独立して駆動されてもよい。
記録動作中は循環ポンプ500がONの状態(駆動状態)となっており、第1圧力制御室122から流出したインクは供給流路130及びバイパス流路160に流入する。供給流路130に流入したインクは、吐出モジュール300を通過した後、回収流路140に流入し、その後、第2圧力制御室152に供給される。
一方、第1圧力制御室122からバイパス流路160に流入したインクは、第2バルブ室151を経て第2圧力制御室152に流入する。第2圧力制御室152に流入したインクは、ポンプ入口流路170、循環ポンプ500、及びポンプ出口流路180を通過した後、再び第1圧力制御室122に流入する。このとき、第1バルブ室121による制御圧力は、前述した式2の関係に基づいて、第1圧力制御室122の制御圧力よりも高く設定されている。従って、第1圧力制御室122内のインクは、第1バルブ室121に流れずに再度供給流路130を介して吐出モジュール300に供給される。吐出モジュール300に流入したインクは、回収流路140、第2圧力制御室152、ポンプ入口流路170、循環ポンプ500、及びポンプ出口流路180を経て、再び第1圧力制御室122に流入する。以上により液体吐出ヘッド1内で完結するインク循環が行われる。
以上のインク循環において、吐出モジュール300内のインクの循環量(流量)は第1圧力制御室122及び第2圧力制御室152の制御圧力の差圧によって決定される。そして、この差圧は、吐出モジュール300内の吐出口近傍のインクの増粘を抑制可能な循環量となるように設定される。また、記録によって消費された分のインクは、インクタンク2からフィルタ110、第1バルブ室121を介して第1圧力制御室122に供給される。消費されたインクが供給される仕組みを、詳細に説明する。記録によって消費されたインクの分だけ循環経路内からインクが減ることで、第1圧力制御室内の圧力が減少し、結果として第1圧力制御室122内のインクも減少する。第1圧力制御室122内のインクの減少に伴い、第1圧力制御室122の内容積が減少する。この第1圧力制御室122の内容積の減少により、連通口191Aが開状態となり、第1バルブ室121から第1圧力制御室122にインクが供給される。この供給されるインクには、第1バルブ室121から連通口191Aを通過する際に圧力損失が発生し、第1圧力制御室122に流入することで、正圧のインクは、負圧の状態に切り替わる。そして、第1圧力制御室122に第1バルブ室121からインクが流入することで、第1圧力制御室内の圧力が上昇することで第1圧力制御室の内容積が増加し、連通口191Aが閉状態となる。このように、インクの消費に応じて連通口191Aは、開状態と閉状態とを繰り返すことになる。また、インクが消費されない場合には、連通口191Aは、閉状態に維持される。
図10(b)は、記録動作が終了し、循環ポンプ500がOFFの状態(停止状態)となった直後のインクの流れを模式的に示したものである。記録動作が終了し、循環ポンプ500がOFFとなった時点では、第1圧力制御室122の圧力及び第2圧力制御室152の圧力は、いずれも記録動作中の制御圧となっている。このため、第1圧力制御室122の圧力と第2圧力制御室152の圧力との差圧に応じて、図10(b)に示すようなインクの移動が生じる。具体的には第1圧力制御室122から供給流路130を介して吐出モジュール300に供給され、その後、回収流路140を経て第2圧力制御室152に至るインクの流れが引き続き発生する。また、第1圧力制御室122からバイパス流路160及び第2バルブ室151を経て第2圧力制御室152に至るインクの流れも引き続き発生する。
これらのインクの流れによって第1圧力制御室122から第2圧力制御室152へ移動したインク量が、インクタンク2からフィルタ110及び第1バルブ室121を経て第1圧力制御室122に供給される。このため第1圧力制御室122内の内容量は一定に保たれる。前述した式2の関係から、第1圧力制御室122の内容量が一定の時は、バルブばね200のばね力F1、圧力調整ばね220のばね力F2、バルブ190の受圧面積S1、圧力板210の受圧面積S2は一定に保たれる。このため、第1バルブ室121の圧力(ゲージ圧)P1の変化に応じて第1圧力制御室122の圧力が決定される。よって第1バルブ室121の圧力P1の変化がない場合には、第1圧力制御室122の圧力P2は記録動作中の制御圧と同じ圧力に保たれる。
一方、第2圧力制御室152の圧力は、第1圧力制御室122からのインクの流入に伴う内容量の変化に応じて経時的に変化する。具体的には、図10(b)の状態から、図10(c)に示すように、連通口191が閉状態となって第2バルブ室151と第2圧力制御室152とが非連通状態となるまでの間は、式2に従って第2圧力制御室152の圧力は変化する。その後、圧力板210とバルブシャフト190aとが非当接状態となって連通口191が閉状態となる。そして、図10(d)に示すように、回収流路140から第2圧力制御室152へインクが流入する。このインク流入によって圧力板210及び可撓性部材230が変位し、第2圧力制御室152の内容積が最大に達するまでの間は、式4に従って第2圧力制御室152の圧力は変化する。即ち上昇する。
尚、図10(c)の状態になると、第1圧力制御室122からバイパス流路160及び第2バルブ室151を経て第2圧力制御室152に至るインクの流れは発生しない。従って、第1圧力制御室122内のインクが、供給流路130を介して吐出モジュール300に供給された後、回収流路140を経て第2圧力制御室152に至る流れのみが生じる。前述のように、第1圧力制御室122から第2圧力制御室152へのインクの移動は、第1圧力制御室122内の圧力と第2圧力制御室152内の圧力との差圧に応じて生じる。このため、第2圧力制御室152内の圧力が第1圧力制御室122内の圧力と等しくなるとインクの移動は停止する。
また、第2圧力制御室152内の圧力が第1圧力制御室122内の圧力と等しくなる状態においては、第2圧力制御室152が、図10(d)に示す状態まで拡張する。図10(d)に示すように第2圧力制御室152が拡張した場合、第2圧力制御室152には、インクを貯留できる貯留部が形成される。尚、循環ポンプ500の停止から図10(d)の状態に移行するまでは、流路の形状及びサイズ並びにインクの性質に応じて変わり得るが、概ね1~2分程度の時間で移行する。貯留部にインクを貯留した図10(d)に示す状態から循環ポンプ500を駆動すると、貯留部のインクは循環ポンプ500によって第1圧力制御室122に供給される。これにより図10(e)に示すように第1圧力制御室122のインク量は増加し、可撓性部材230及び圧力板210は拡張方向へと変位する。そして、循環ポンプ500の駆動が引き続き行われると、図10(a)に示すように、循環経路内の状態が変化することになる。
尚、上記説明においては、図10(a)は、記録動作時の例として説明したが、前述したように、記録動作を伴わずにインクの循環が行われてもよい。この場合であっても、循環ポンプ500の駆動及び停止に応じて、図10(a)~(e)に示すようなインクの流れが生じることになる。
また上述したように、本実施形態では、第2圧力調整手段150における連通口191Bは、循環ポンプ500が駆動されてインクの循環が行われる場合に開状態になり、インクの循環が停止すると、閉状態になる例を用いるが、これに限られない。第2圧力調整手段150における連通口191Bは、循環ポンプ500が駆動されてインクの循環が行われている場合であっても、閉状態であるように制御圧力を設定してもよい。以下、バイパス流路160の役割と併せて具体的に説明する。
第1圧力調整手段120と第2圧力調整手段150とを接続するバイパス流路160は、例えば循環経路内に生じた負圧が既定値よりも強まる場合に、その影響を吐出モジュール300に及ぼさないようにするために設けられている。また、バイパス流路160は、供給流路130及び回収流路140の両側から圧力室12にインクを供給するためにも設けられている。
まず、負圧が既定値よりも強まる場合に、バイパス流路160を設けていることで、その影響を吐出モジュール300に及ぼさないようにする例を説明する。例えば、環境温度の変化によりインクの特性(例えば粘度)が変化することがある。インクの粘度が変化すると、循環経路内の圧力損失も変化する。例えば、インクの粘性が下がると、循環経路内の圧力損失分が減少する。この結果、一定の駆動量で駆動している循環ポンプ500の流量が増加し、吐出モジュール300を流れる流量が増えることになる。一方で、吐出モジュール300は、不図示の温度調整機構により一定温度に保たれるため、吐出モジュール300内のインクの粘度は、環境温度が変化しても一定に維持される。吐出モジュール300内のインクの粘度に変化がない一方で吐出モジュール300内を流れるインクの流量が増加する分、流抵抗により、吐出モジュール300における負圧が強まる。このようにして、吐出モジュール300における負圧が既定値よりも強まると、吐出口13のメニスカスが破壊され、外部の空気が循環経路内に引き込まれて、正常な吐出が行えなくなる虞がある。また、メニスカスが破壊されないとしても、圧力室12の負圧が所定よりも強まり、吐出に影響を及ぼす虞がある。
このため、本実施形態では、バイパス流路160を循環経路内に形成している。バイパス流路160を設けることで、負圧が既定値よりも強まる場合には、バイパス流路160にもインクが流れるため、吐出モジュール300の圧力を一定に保つことができる。従って、例えば第2圧力調整手段150における連通口191Bは、循環ポンプ500を駆動中の場合であっても、閉状態を維持するような制御圧力で構成してもよい。そして、既定値よりも負圧が強まる場合に、第2圧力調整手段150における連通口191が開状態となるように、第2圧力調整手段における制御圧力を設定してもよい。つまり、環境変化などの粘度変化によるポンプの流量変化によってもメニスカスが崩壊しないか、または、所定の負圧が維持されるのであれば、循環ポンプ500が駆動している場合に、連通口191Bが閉状態であってもよい。
次に、バイパス流路160が、供給流路130及び回収流路140の両側から圧力室12にインクを供給するために設けられている例を説明する。循環経路内の圧力変動は、吐出素子15による吐出動作によっても生じ得る。吐出動作に伴い、圧力室にインクを引き込む力が生じるからである。
以下、高いデューティの記録を続ける場合に、圧力室12に供給されるインクが、供給流路130側と回収流路140側との両側供給となる点を説明する。尚、デューティは、各種条件によって定義が変わり得るが、ここでは、1200dpi格子に4plのインク滴を1発記録した状態を100%として扱うものとする。高いデューティの記録とは、例えば100%のデューティで記録が行われるものとする。
高いデューティの記録を続けると、圧力室12から回収流路140を通じて第2圧力制御室152内に流入するインク量が減る。一方で、循環ポンプ500は一定量でインクの流出を行うため、第2圧力制御室152内での流入と流出とのバランスが崩れ、第2圧力制御室152内のインクが減少し、第2圧力制御室152内の負圧が強くなり、第2圧力制御室152が縮小する。そして、第2圧力制御室152内の負圧が強くなることで、バイパス流路160を介して第2圧力制御室152へ流入するインクの流入量が増え、流出と流入とがバランスした状態で第2圧力制御室152が安定する。このように、結果的に、デューティに応じて第2圧力制御室152内の負圧は強くなっていく。また、上述したように、循環ポンプ500が駆動している場合に、連通口191Bが閉状態である構成においては、デューティに応じて連通口191Bが開状態となり、バイパス流路160から第2圧力制御室152にインクが流入することになる。
そして、更に高いデューティの記録を続けると、圧力室12から回収流路140を通じて第2圧力制御室152に流入する量が減り、代わりに、バイパス流路160を経由して連通口191Bから第2圧力制御室152内に流入する量が増えていく。この状態が更に進むと、圧力室12から回収流路140を通じて第2圧力制御室152に流入するインク量が、ゼロになり、循環ポンプ500に流出するインクは全て連通口191Bから流入するインクとなる。この状態が更に進むと、今度は第2圧力制御室152から回収流路140を通じて圧力室12にインクが逆流する。この状態では、第2圧力制御室152から循環ポンプ500に流出するインクと圧力室12に流出するインクとが、バイパス流路160を通じて連通口191Bから第2圧力制御室152に流入することになる。この場合、圧力室12には、供給流路130のインク及び回収流路140のインクが充填されて、吐出されることになる。
尚、この記録デューティが高い場合に生じるインクの逆流は、バイパス流路160を設けていることで生じる現象である。また、上記では、インクの逆流に応じて第2圧力調整手段における連通口191Bが開状態となる例を説明したが、第2圧力調整手段における連通口191Bが開状態となっている状態においてインクの逆流が生じることもある。また、第2圧力調整手段を設けない構成においても、バイパス流路160を設けていることで、上記のインクの逆流は発生し得るものである。
<吐出ユニットの構成>
図11は、本実施形態の吐出ユニット3におけるインク1色分の循環経路を示した模式図である。図11(a)は、吐出ユニット3を第1支持部材4側から見た分解斜視図であり、図11(b)は、吐出ユニット3を吐出モジュール300側から見た分解斜視図である。尚、図中のIN、OUTで示した矢印はインクの流れを示しており、インクの流れは1色分のみ説明するが、他の色も同様の流れである。また、図11では第2支持部材7と電気配線部材5との記載を省略し、以下の吐出ユニットの構成の説明においてもその記載を省略している。また、図11(a)における第1支持部材4については、図3のXI-XIにおける断面を示している。吐出モジュール300は、吐出素子基板340と開口プレート330とを備えている。図12は、開口プレート330を示した図であり、図13は、吐出素子基板340を示した図である。
図11は、本実施形態の吐出ユニット3におけるインク1色分の循環経路を示した模式図である。図11(a)は、吐出ユニット3を第1支持部材4側から見た分解斜視図であり、図11(b)は、吐出ユニット3を吐出モジュール300側から見た分解斜視図である。尚、図中のIN、OUTで示した矢印はインクの流れを示しており、インクの流れは1色分のみ説明するが、他の色も同様の流れである。また、図11では第2支持部材7と電気配線部材5との記載を省略し、以下の吐出ユニットの構成の説明においてもその記載を省略している。また、図11(a)における第1支持部材4については、図3のXI-XIにおける断面を示している。吐出モジュール300は、吐出素子基板340と開口プレート330とを備えている。図12は、開口プレート330を示した図であり、図13は、吐出素子基板340を示した図である。
吐出ユニット3には、循環ユニット54からジョイント部材8(図3参照)を介してインクが供給される。インクがジョイント部材8を通過した後から、ジョイント部材8に戻るまでのインクの経路について説明する。尚、以下の図面では、ジョイント部材8の記載を省略する。
吐出モジュール300は、シリコン基板310である吐出素子基板340と開口プレート330とを備えており、更に、吐出口形成部材320を備えている。吐出素子基板340と開口プレート330と吐出口形成部材320とは、各インクの流路が連通するように重なり接合されることで吐出モジュール300となり、第1支持部材4に支持される。吐出モジュール300が第1支持部材4に支持されることで、吐出ユニット3が形成される。吐出素子基板340は、吐出口形成部材320を備えており、吐出口形成部材320は、複数の吐出口13が列を成した複数の吐出口列を備えており、吐出モジュール300内のインク流路を介して供給されたインクの一部を吐出口13から吐出する。吐出されなかったインクは、吐出モジュール300内のインク流路を介して回収される。
図11及び図12に示すように、開口プレート330は、複数の配列されたインク供給口311と複数の配列されたインク回収口312とを備えている。図13及び図14に示すように、吐出素子基板340は、複数の配列された供給接続流路323と、複数の配列された回収接続流路324とを備えている。更に吐出素子基板340は、複数の供給接続流路323と連通する共通供給流路18と、複数の回収接続流路324と連通する共通回収流路19とを備えている。吐出ユニット3内のインク流路は、第1支持部材4に設けられたインク供給流路48やインク回収流路49(図3参照)と、吐出モジュール300に設けられた流路と、を連通させることで形成されている。支持部材供給口211は、インク供給流路48を形成している断面開口であり、支持部材回収口212は、インク回収流路49を形成している断面開口である。
吐出ユニット3に供給されるインクは、循環ユニット54(図3(a)参照)側から第1支持部材4のインク供給流路48(図3(a)参照)に供給される。インク供給流路48内の支持部材供給口211を経て流れたインクは、インク供給流路48(図3(a)参照)と開口プレート330のインク供給口311とを介して吐出素子基板340の共通供給流路18に供給され、供給接続流路323に入る。ここまでが供給側流路となる。その後、インクは、吐出口形成部材320の圧力室12(図3(b)参照)を経て回収側流路の回収接続流路324へと流れる。圧力室12におけるインクの流れの詳細は後述する。
回収側流路において、回収接続流路324に入ったインクは、共通回収流路19に流れる。その後、インクは、共通回収流路19から開口プレート330のインク回収口312を介して第1支持部材4のインク回収流路49に流れ、支持部材回収口212を経て、循環ユニット54に回収される。
開口プレート330におけるインク供給口311やインク回収口312が無い領域は、第1支持部材4において支持部材供給口211及び支持部材回収口212を仕切るための領域と対応している。また、当該領域は、第1支持部材4も開口を有さない。そのような領域は、吐出モジュール300と第1支持部材4とを接着する場合の接着領域として使用される。
図12において開口プレート330は、X方向に配列された複数の開口の列が、Y方向に複数列設けられており、供給用(IN)の開口と回収用(OUT)の開口とが、X方向に半ピッチずれるように、Y方向に交互に配列されている。図13において吐出素子基板340は、Y方向に配列された複数の供給接続流路323と連通する共通供給流路18と、Y方向に配列された複数の回収接続流路324と連通する共通回収流路19と、がX方向に交互に配列されている。共通供給流路18、共通回収流路19はインクの種類毎に分かれており、更に、各色の吐出口列の数に応じて共通供給流路18及び共通回収流路19の配置数が決まる。また、供給接続流路323及び回収接続流路324も吐出口13に対応した数だけ配置される。尚、必ずしも1対1対応していなくてもよく、複数の吐出口13に対して一つの供給接続流路323及び回収接続流路324が対応してもよい。
このような開口プレート330と、吐出素子基板340とが各インクの流路が連通するように重なり接合されることで吐出モジュール300となり、第1支持部材4に支持されることで、上記のような供給流路と回収流路とを備えたインク流路が形成される。
図14(a)から(c)は、吐出ユニット3の異なる部分におけるインク流れを示した断面図である。図14(a)は、図11(a)のXIVa-XIVaで示す断面であり、吐出ユニット3におけるインク供給流路48とインク供給口311とが連通した部分の断面を示している。また、図14(b)は、図11(a)のXIVb-XIVbで示す断面であり、吐出ユニット3におけるインク回収流路49とインク回収口312とが連通した部分の断面を示している。また、図14(c)は、図11(a)のXIVc-XIVcで示す断面であり、インク供給口311とインク回収口312とが第1支持部材4の流路と連通していない部分の断面を示している。
インクを供給する供給流路では、図14(a)のように、第1支持部材4のインク供給流路48と開口プレート330のインク供給口311とが重なり連通した部分からインクが供給される。また、インクを回収する回収流路では、図14(b)のように、第1支持部材4のインク回収流路49と開口プレート330のインク回収口312とが重なり連通した部分からインクが回収される。また、図14(c)のように、吐出ユニット3では、部分的に開口プレート330に開口が設けられていない領域もある。そのような領域では、吐出素子基板340と第1支持部材4間でのインクの供給や回収は成されない。図14(a)のようにインク供給口311が設けられた領域でインクの供給が成され、図14(b)のようにインク回収口312が設けられた領域でインクの回収が成される。尚、本実施形態では、開口プレート330を用いた構成を例に説明したが、開口プレート330を用いない形態としてもよい。例えば、インク供給流路48及びインク回収流路49に対応した流路を第1支持部材4に形成し、第1支持部材4に吐出素子基板340を接合する構成であってもよい。
図15(a)、(b)は、吐出モジュール300における吐出口13の近傍を示した断面図であり、図16は、比較例として共通供給流路18と共通回収流路19とをX方向に広げた構成の吐出モジュールを示した断面図である。尚、図15、図16における共通供給流路18、共通回収流路19内に示した太矢印は、シリアル型の液体吐出装置50を用いる形態におけるインクの揺動を示すものである。共通供給流路18、供給接続流路323を経て圧力室12に供給されたインクは、吐出素子15が駆動されることで吐出口13から吐出される。吐出素子15が駆動されない場合は、インクは、圧力室12から回収流路である回収接続流路324を経て共通回収流路19へと回収される。
シリアル型の液体吐出装置50を用いる形態において、このように循環するインクから吐出を行う場合、インクの吐出は、少なからず液体吐出ヘッド1の主走査によるインク流路内におけるインクの揺動の影響を受ける。具体的には、インク流路内のインクの揺動の影響は、インクの吐出量の違いや吐出方向のずれとなって現れることがある。図16のように、共通供給流路18と共通回収流路19とが、主走査方向であるX方向に幅広の断面形状を備えている場合、共通供給流路18、共通回収流路19内のインクは、主走査方向に慣性力を受け易くなりインクに大きな揺動が生じる。その結果、インクの揺動が吐出口13からのインクの吐出に影響を及ぼす虞がある。また、共通供給流路18と共通回収流路19とをX方向に広げてしまうと、色同士の距離を広げることとなり、印刷効率が落ちる可能性がある。
そこで、本実施形態の共通供給流路18及び共通回収流路19は、図15に示す断面において共に、Y方向に延在しているが、主走査方向であるX方向に対して垂直であるZ方向にも延在する構成としている。このような構成とすることで、共通供給流路18及び共通回収流路19の主走査方向における各流路幅を小さくすることができる。共通供給流路18及び共通回収流路19の主走査方向における各流路幅を小さくすることで、主走査中における共通供給流路18及び共通回収流路19内のインクに作用する主走査方向と反対側に働く慣性力(図中黒太矢印)によるインクの揺動を少なくしている。これによって、インクの揺動によるインクの吐出への影響を抑制することができる。また、共通供給流路18及び共通回収流路19をZ方向に延在させることでの断面積を増やし、流路圧損を低減させている。
上述の通り、共通供給流路18及び共通回収流路19の主走査方向における各流路幅を小さくすることで、主走査時の共通供給流路18及び共通回収流路19内のインクの揺動が少なくなるように構成されているが、揺動が無くなるわけではない。そこで、少なくなった揺動によってもなお生じ得るインク種類ごとの吐出に差が生じることを抑制すべく、本実施形態では、共通供給流路18と共通回収流路19とは、X方向に対して重なる位置に配置されるよう構成されている。
前述した通り本実施形態では、供給接続流路323及び回収接続流路324は吐出口13に対応して設けられ、かつ供給接続流路323と回収接続流路324とは吐出口13を挟んでX方向に並んで配置される対応関係となっている。そのため、共通供給流路18と共通回収流路19とがX方向において重ならない部分があり、X方向における供給接続流路323と回収接続流路324との対応関係が崩れると、圧力室12におけるX方向へのインクの流れや吐出に影響を及ぼす。そこにインクの揺動の影響が加わることで、更に、吐出口毎のインクの吐出に影響を及ぼす虞がある。
そのため、共通供給流路18と共通回収流路19とをX方向に対して重なる位置に配置することで、吐出口13が配列されるY方向におけるどの位置においても、共通供給流路18と共通回収流路19とにおける主走査時のインク揺動がほぼ同等となる。その結果、圧力室12内で生じる共通供給流路18側と共通回収流路19側との圧力差が大きくばらつくことは無く、安定した吐出を行うことができる。
また、インクを循環させる液体吐出ヘッドでは、液体吐出ヘッドへインクを供給する流路と回収する流路とが同じ流路で構成されているものもあるが、本実施形態においては、共通供給流路18と共通回収流路19とがそれぞれ別流路になっている。そして、供給接続流路323と圧力室12とが連通しており、圧力室12と回収接続流路324とが連通しており、圧力室12の吐出口13からインクが吐出される。つまり供給接続流路323と回収接続流路324とをつなぐ経路である圧力室12が、吐出口13を備えた構成となっている。そのため圧力室12には供給接続流路323側から回収接続流路324側へ流れるインク流れが発生しており、圧力室12内のインクは効率よく循環されている。圧力室12内のインクが効率よく循環されることで、吐出口13からのインクの蒸発による影響を受けやすい圧力室12のインクをフレッシュな状態に保つことができる。
また、共通供給流路18及び共通回収流路19の2つ流路が、圧力室12と連通していることで、もし高流量で吐出を行うことが必要になった場合には、両方の流路からインクを供給することも可能となる。つまり、インクの供給と回収とを1流路だけで構成する構成と比べて、本実施形態における構成は、循環を効率的に行えるだけでなく、高流量の吐出にも対応することができるというメリットがある。
また、共通供給流路18と共通回収流路19とは、X方向において近い位置に配置された方が、よりインクの揺動による影響が生じにくい。望ましくは、流路間が75μm~100μmで構成されているとよい。
図17は、比較例としての吐出素子基板340を示した図である。尚、図17では、供給接続流路323と回収接続流路324との記載を省略している。共通回収流路19には、圧力室12で吐出素子15による熱エネルギーを受けたインクが流れ込むため、共通供給流路18内のインクの温度に対して、比較的温度の高いインクが流れる。このとき、比較例では、図17の一点鎖線で囲んだα部のように、吐出素子基板340のX方向における一部分において、共通回収流路19だけが存在している部分がある。この場合、その部分で局所的に温度が高まり、吐出モジュール300内に温度ムラが生じ、吐出に影響を与える可能性がある。
共通供給流路18には、共通回収流路19に対して比較的低い温度のインクが流れている。そのため、共通供給流路18と共通回収流路19とが隣接していると、その近傍では、共通供給流路18と共通回収流路19とで一部の温度が相殺されることから、温度上昇が抑えられる。よって、共通供給流路18と共通回収流路19とは、略同じ長さで互いにX方向において重なり合う位置に存在し、隣接していることが好ましい。
図18(a)、(b)は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の3色のインクに対応した液体吐出ヘッド1の流路構成を示した図である。液体吐出ヘッド1には、図18(a)のようにインクの種類ごとに循環流路が設けられている。圧力室12は、液体吐出ヘッド1の主走査方向であるX方向に沿って設けられている。また、図18(b)のように、共通供給流路18と共通回収流路19とは、吐出口13が配列された吐出口列に沿って設けられており、共通供給流路18と共通回収流路19とで吐出口列を挟むようにY方向に延在して設けられている。
<本体部と液体吐出ヘッドとの接続>
図19は、本実施形態の液体吐出装置50の本体部に設けられたインクタンク2及び外部ポンプ21と液体吐出ヘッド1との接続状態、及び循環ポンプ等の配置をより詳細に示す概略構成図である。本実施形態における液体吐出装置50は、液体吐出ヘッド1に不具合が発生した際に、液体吐出ヘッド1のみを簡単に交換できるような構成を備える。具体的には、外部ポンプ21に接続されているインク供給チューブ59と液体吐出ヘッド1との接続、離脱を簡単に行い得る液体接続部700を有している。これにより、液体吐出装置50に対し液体吐出ヘッド1のみを簡単に着脱することが可能になっている。
図19は、本実施形態の液体吐出装置50の本体部に設けられたインクタンク2及び外部ポンプ21と液体吐出ヘッド1との接続状態、及び循環ポンプ等の配置をより詳細に示す概略構成図である。本実施形態における液体吐出装置50は、液体吐出ヘッド1に不具合が発生した際に、液体吐出ヘッド1のみを簡単に交換できるような構成を備える。具体的には、外部ポンプ21に接続されているインク供給チューブ59と液体吐出ヘッド1との接続、離脱を簡単に行い得る液体接続部700を有している。これにより、液体吐出装置50に対し液体吐出ヘッド1のみを簡単に着脱することが可能になっている。
液体接続部700は、図19に示すように、液体吐出ヘッド1のヘッド筐体53に突設された液体コネクタ挿入口53aと、この液体コネクタ挿入口53aを差し込むことが可能な円筒状の液体コネクタ59aとを有する。液体コネクタ挿入口53aは液体吐出ヘッド1内に形成されたインク供給流路に流体的に接続されており、前述のフィルタ110を介して第1圧力調整手段120に接続されている。また、液体コネクタ59aは、インクタンク2のインクを液体吐出ヘッド1に加圧供給する外部ポンプ21に接続されたインク供給チューブ59の先端に設けられている。
上記のように図19に示す液体吐出ヘッド1は、液体接続部700によって、液体吐出ヘッド1の着脱及び交換作業を容易に行うことが可能となっている。但し、液体コネクタ挿入口53aと液体コネクタ59aとのシール性が低下した場合、外部ポンプ21によって加圧供給されたインクが液体接続部700から漏出する虞がある。液漏出したインクが循環ポンプ500等に付着した場合、電気系統に不具合が発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、以下のように循環ポンプ等を配置している。
<循環ポンプ等の配置>
図19に示すように、本実施形態では、液体接続部700から漏出したインクが循環ポンプ500に付着するのを避けるため、液体接続部700より重力方向上方に循環ポンプ500を配置している。つまり循環ポンプ500を、液体吐出ヘッド1の液体の導入口である液体コネクタ挿入口53aより重力方向における上方に配置している。さらに、循環ポンプ500が、液体接続部700を構成する部材と非接触となる位置に配置されている。これにより、液体接続部700からインクが漏出したとしても、インクは液体コネクタ59aの開口方向である水平方向または重力方向下方に流れていくため、重力方向上方にある循環ポンプ500にインクが到達するのを抑制することができる。また、循環ポンプ500を、液体接続部700から離れた位置に配置されているため、インクが部材を伝って循環ポンプ500に到達する可能性も低減される。
図19に示すように、本実施形態では、液体接続部700から漏出したインクが循環ポンプ500に付着するのを避けるため、液体接続部700より重力方向上方に循環ポンプ500を配置している。つまり循環ポンプ500を、液体吐出ヘッド1の液体の導入口である液体コネクタ挿入口53aより重力方向における上方に配置している。さらに、循環ポンプ500が、液体接続部700を構成する部材と非接触となる位置に配置されている。これにより、液体接続部700からインクが漏出したとしても、インクは液体コネクタ59aの開口方向である水平方向または重力方向下方に流れていくため、重力方向上方にある循環ポンプ500にインクが到達するのを抑制することができる。また、循環ポンプ500を、液体接続部700から離れた位置に配置されているため、インクが部材を伝って循環ポンプ500に到達する可能性も低減される。
また、循環ポンプ500と電気コンタクト基板6とをフレキシブル配線部材514を介して電気的に接続する電気接続部515を、液体接続部700より重力方向上方に設けている。このため、液体接続部700からインクによる電気的なトラブルを起こす可能性を低減することができる。
また、本実施形態では、ヘッド筐体53の壁部52bが設けられているため、液体接続部700の開口59bからインクが噴出したとしても、そのインクを遮断し、循環ポンプ500や電気接続部515に到達する可能性を低減することができる。
(第1実施形態)
次に、図20を参照しながら、本開示における第1実施形態による液体吐出ヘッドの構成について説明する。図20は、循環経路の概略構成図である。
次に、図20を参照しながら、本開示における第1実施形態による液体吐出ヘッドの構成について説明する。図20は、循環経路の概略構成図である。
インクジェット方式により記録する記録装置では、インク吸収性のない樹脂フィルムなどのインク吸収性のない記録媒体に対して、簡易に高品質の記録を行いために、高粘度の産業用インクなどが用いられる。高粘度のインクを液体吐出ヘッドからインクジェット方式により吐出する場合、吐出不良が生じることがある。インクは、一般に、その温度に応じて粘度が変化する特性を備えている。このため、インクの粘度に起因する吐出不良を抑制するために、吐出素子によって吐出するインクを、所定温度に調整、例えば、所定温度まで加熱する技術が知られている。
しかしながら、公知の記録装置では、液体吐出ヘッドと別体で設けられたサブタンクと、液体吐出ヘッドとの間でインクを循環させる構成であるため、循環経路が長大になり、温度調整するインク量が多くなっていた。そこで、本実施形態では、上記のようにして、公知技術よりも循環するインク量が少なくなる循環経路を液体吐出ヘッド1内に形成し、この循環経路に、循環するインクの温度を調整する温度調整手段としての加熱部を設けるようにした。
上記したように、本実施形態では、循環経路は、2つの経路から構成されている(図6参照)。1つは、第1バルブ室121、第1圧力制御室122、吐出モジュール300、および第2圧力制御室をつなぐ経路である。もう一つは、第1圧力制御室122、第2バルブ室151、第2圧力制御室152、循環ポンプ500、および第1圧力制御室122をつなぐ経路である。こうした2つの経路から構成される循環経路の総体積は、例えば、30ml未満とする。なお、本実施形態では、約10mlとなっている。
そして、本実施形態では、こうした循環経路において、循環ユニット54の第2圧力制御室152と循環ポンプ500との間、具体的には、ポンプ入口流路170において、加熱機構600として加熱部2002を備えるようにした(図20参照)。つまり、加熱部2002は、循環ポンプ500の、インクが流れる方向の上流側、かつ、第2圧力調整手段150の、当該方向の下流側に位置することとなる。加熱部2002としては、ポンプ入口流路170を流れるインクを直接的に加熱可能な構成であってもよいし、当該インクを間接的に加熱可能な構成であってもよい。また、循環経路における加熱部2002の配置位置については、ポンプ入口流路170に限定されるものではなく、ポンプ出口流路180であってもよい。あるいは、加熱効率が若干低下するが、供給流路130、回収流路140、あるいはバイパス流路160であってもよい。
なお、本実施形態では、インクの温度を調整する温度調整手段として、インクを加熱可能な加熱部2002を備えるようにしたが、これに限定されるものではない。つまり、記録装置の内部機構の発熱などによってインクの温度が上昇し易い場合には、インクの温度が、適正にインクを吐出可能な温度範囲よりも上昇してしまう虞がある。このような場合には、温度調整手段として、インクを冷却可能な冷却部を備えるようにしてもよい。なお、温度調整手段として、加熱部および冷却部の両方を備えるようにしてもよい。
加熱部2002は、例えば、ヘッドドライバ1A(図1(b)参照)に接続され、ヘッドドライバ1Aを介してCPU103によりその駆動が制御される。また、循環経路には、例えば、加熱部2002よりも上流側に、インクの温度を検知可能な検知部2004が設けられている。具体的には、検知部2004は、加熱部2002とともに加熱機構を構成し、例えば、ポンプ入口流路170における加熱部2002の上流側に設けられる。検知部2004は、ヘッドドライバ1Aと接続され、検知結果を、ヘッドドライバ1Aを介してCPU103に出力する。CPU103では、検知部2004の検知結果に基づいて、加熱部2002の駆動を制御することとなる。なお、検知部2004は、循環経路内のインクの温度を検知可能な位置であれば、どこに配置されるようにしてもよい。また、検知手段は、循環経路内のインクの温度を、直接的に検知する構成であってもよいし、間接的に検知する構成であってもよい。
上記したように、循環経路を構成する吐出モジュール300は、不図示の温度調整機構により一定温度に保たれる構成となっている。しかしながら、上記したように、循環経路を構成する2つの経路のうちの一方の経路は、吐出モジュール300を含まない。このため、吐出モジュール300を一定温度に保つ温度調整機構では、循環経路内のインクを適正な温度範囲内に調整するために時間を要してしまう。一方、循環ポンプ500の上流側に加熱部2002を設ける構成とすることにより、循環ポンプ500により送出するインクを、その直前で加熱することができるため、効率的に循環経路内のインクの温度を上昇させることができるようになる。
また、本実施形態による循環経路を流れるインクについては、例えば、含有する顔料と樹脂粒子との合計が当該インクの総量の10%以上となる場合、加熱部2002による粘度の低減効果が顕著に表れる。さらに、シリアル型の記録装置の場合には、電力消費を分散させることを目的として、キャリッジ60の主走査方向(所定方向)での走査を行う前に、加熱部2002によってインクを加熱し、インク温度を所定の温度範囲内まで加熱しておくことが望ましい。また、本実施形態では、シリアル型の記録装置を例として示したが、本実施形態を適用可能な記録装置は、これに限定されるものではなく、所謂、フルライン型の記録装置に適用してもよい。なお、検知部2004については、循環経路に必須で設けられるものではない。
以上において説明したように、本実施形態では、液体吐出ヘッド1の内部に、吐出モジュール300を含むインクの循環経路を構成するとともに、この循環経路内に加熱部2002を設けるようにした。
これにより、液体吐出ヘッドと、別体に設けられたタンクを介して、インクを循環させる構成と比較して、循環経路の総体積を小さくすることができるようになる。このため、循環経路を循環するインク量を抑制することができ、循環するインクの温度を所定の温度範囲に調整するための時間を短縮することができる。この結果、生産性が向上することとなる。
また、液体吐出ヘッドと、別体に設けられたタンクとを介してインクを循環させる構成では、各構成を塩化ビニルなどのチューブによって接続させている。これに対して、循環経路の大部分を構成する循環ユニット54を、例えば、樹脂材料により構成することで、循環経路における断熱性を向上させ、熱効率を向上させることができる。
(第2実施形態)
次に、図21を参照しながら、第2実施形態による液体吐出ヘッドについて説明する。以下の説明では、上記した第1実施形態による液体吐出装置と同一または相当する構成については、第1実施形態で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その詳細な説明を省略する。
次に、図21を参照しながら、第2実施形態による液体吐出ヘッドについて説明する。以下の説明では、上記した第1実施形態による液体吐出装置と同一または相当する構成については、第1実施形態で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その詳細な説明を省略する。
第2実施形態では、インクの温度を調整する温度調整手段としての加熱部を、吐出モジュール300内に設けるようにした点において、上記第1実施形態と異なっている。なお、本実施形態では、吐出モジュール300内に設けた加熱部により、循環経路を循環するインクを加熱する構成とするため、ポンプ入口流路170には、加熱部2002は設けていない。
使用するインクの種類によっては、低温になると固形物が析出することがある。また、例えば、水溶性のインクの場合、吐出口13の近傍では水分蒸発が促進される。このため、吐出口13またはその近傍では、循環経路内の他の箇所よりも固形物が析出し易くなる。なお、以下の説明では、析出する固形物を、「析出物」と適宜に称する。こうした析出物が吐出口13やその近傍に生じると吐出不良が発生してしまう。こうした吐出口13およびその近傍に局所的に生じた析出物を溶解するためには、当該析出物を効果的に加熱することが求められる。なお、循環経路を短くして短時間で循環するインクの温度を上昇させることで一定の効果が生じるが、より効果的に析出物を加熱するために、析出物が生じ易い吐出口13の近傍を加熱することが考えられる。そこで、本実施形態では、図21のように、吐出モジュール300内に、加熱部2102を備えるようにした。
図21は、加熱部2102が設けられた吐出モジュール300の断面図であり、(a)~(c)の各図はそれぞれ、図14(a)~(c)に相当する。つまり、図21(a)は、図11(a)のXIVa-XIVa線断面図であり、図21(b)は、図11(a)のXIVb-XIVb線断面図であり、図21(c)は、図11(a)のXIVc-XIVc線断面図である。
具体的には、本実施形態では、吐出素子基板340において、対応する供給接続流路323と回収接続流路324との間において、一対の加熱部2102を設けるようにした。なお、対応する供給接続流路323と回収接続流路324とは、供給接続流路323から回収接続流路324へ圧力室12を介してインクが流れる関係にあるものを意味する。
一対の加熱部2102における一方の加熱部2102aは、供給接続流路323に隣接する位置においてY方向に沿って、複数の供給接続流路323が設けられている範囲に亘って延設されている。また、一対の加熱部2102における他方の加熱部2102bは、回収接続流路324に隣接する位置においてY方向に沿って、複数の回収接続流路324が設けられている範囲に亘って延設されている。なお、一方の加熱部2102aおよび他方の加熱部2102bは、Y方向において連続して形成されるようにしてもよいし、部分的あるいは断続的に配置されるようにしてもよい。
このように、一対の加熱部2102は、吐出口13が設けられる圧力室12に隣接する供給接続流路323および回収接続流路324の間であり、かつ、これら流路に隣接した位置に設けられている。これにより、供給接続流路323および回収接続流路324内のインクとともに、これらの流路に隣接する圧力室12内のインクも加熱されるようになる。従って、圧力室12に隣接する吐出口13およびその近傍に生じた析出物の周辺のインクを効果的に加熱することができるようになる。この結果、当該析出物は、加熱されたインクにより溶解され、吐出不良の発生が抑制されるようになる。
なお、上記したように、吐出モジュール300は、不図示の温度調整機構により一定温度に保たれている。しかしながら、加熱部2102は、こうした温度調整機構よりも、循環経路を循環するインクに近い位置に設けられている。このため、加熱部2102では、循環経路を循環するインクを、上記温度調整機構よりも効率的に加熱することができる。
なお、本実施形態では、対応する供給接続流路323と回収接続流路324との間に、一対の加熱部2102を設けるようにしたが、これに限定されるものではない。つまり、一方の加熱部2102aまたは他方の加熱部2102bのいずれかを設ける構成であってもよい。あるいは、加熱部2102を、X方向において供給接続流路323に隣接する位置から回収接続流路324に隣接する位置まで延在する構成として、1つの部材により構成するようにしてもよい。
使用するインクについて、生じた析出物が熱によって再溶解し易いインクである場合には、循環ポンプ500を駆動してインクを循環する前あるいはインクの循環とほぼ同時に、加熱部2102による加熱を開始することが好ましい。このようにインクの循環および加熱部2102の駆動を制御することで、循環効率を損なうことなくインクを循環させることができるようになる。なお、吐出口13およびその近傍で生じた析出物を、加熱部2102の駆動によって再溶解させる場合には、事前に液体吐出ヘッド1の吐出モジュール300を含む吐出口面をキャップ部材61によりキャッピングすることが好ましい。このキャッピングにより、吐出口13からの水分(液体成分)の蒸発を抑制しながら、析出物近傍のインクを加熱することができるようになり、効率的に析出物を再溶解させることができるようになる。
また、使用するインクについて、生じた析出物が溶媒(例えば水)によって再溶解し易い場合には、加熱部2102による加熱を開始する前あるいは当該加熱とほぼ同時に循環ポンプ500を駆動してインクを循環することが好ましい。このようにインクの循環および加熱部2102の駆動を制御することで、析出物の再溶解を促進してインクを循環させることができるようになる。なお、吐出口13およびその近傍で生じた析出物を、循環ポンプ500を駆動して循環するインクによって再溶解させる場合にも、事前に液体吐出ヘッド1の吐出モジュール300を含む吐出口面をキャップ部材61によりキャッピングすることが好ましい。このキャッピングにより、吐出口13からの水分の蒸発を抑制しながらインクを循環することができるようになり、効率的に析出物を再溶解させることができるようになる。
また、一対の加熱部2102は、供給接続流路323側に設けられる一方の加熱部2102aと、回収接続流路324側に設けられる他方の加熱部2102bとは同じ構成としてもよいし、異なる構成としてもよい。吐出口13は、圧力室12に隣接して設けられている。このため、圧力室12の上流側に位置する供給接続流路323側において、インクを効率的に加熱することで、析出物が生じ易い吐出口13やその近傍に対してより高い温度のインクを供給することができ、析出物を再溶解し易くなる。
従って、供給接続流路323側の一方の加熱部2102aを、供給接続流路323の壁面に対してより広い範囲を加熱可能な構成、具体的には、図22に示すように、高さ方向(Z方向)に広く形成するようにしてもよい。図22は、異なる形態の加熱部2102が設けられた吐出モジュール300の断面図であり、(a)~(c)の各図はそれぞれ、図14(a)~(c)に相当する。つまり、図22(a)は、図11(a)のXIVa-XIVa線断面図であり、図22(b)は、図11(a)のXIVb-XIVb線断面図であり、図22(c)は、図11(a)のXIVc-XIVc線断面図である。
こうした構成とすることにより、供給接続流路323内のインクに対する、一方の加熱部2102aによる加熱領域が広くなり、当該インクへの加熱効果を高くすることができるようになる。一方の加熱部2102aの加熱領域を広くする方法としては、これに限定されるものではない。例えば、加熱部2102aがY方向に断続的に配置される場合には、一方の加熱部2102aの個数を、他方の加熱部2102bの個数よりも多く配置するようにしてもよい。あるいは、一方の加熱部2102aの加熱領域と、他方の加熱部2102bの加熱領域とは一致するが、一方の加熱部2102aを、他方の加熱部2102bよりも高い加熱効果の高い部材で構成するようにしてもよい。または、一方の加熱部2102aと他方の加熱部2102bとを同じ構成とし、一方の加熱部2102aへの投入エネルギーを、他方の加熱部2102bへの投入エネルギーよりも多くするようにしてもよい。
また、本実施形態でも、循環経路を流れるインクは、例えば、含有する顔料と樹脂粒子との合計が当該インクの総量の10%以上となる場合、加熱部2002による粘度の低減効果が顕著に表れる。さらに、シリアル型の記録装置の場合には、電力消費を分散させることを目的として、キャリッジ60の走査を行う前に、加熱部2002によってインクを加熱し、インク温度を所定の温度範囲内まで加熱しておくことが望ましい。また、本実施形態では、シリアル型の記録装置を例として示したが、本実施形態を適用可能な記録装置は、これに限定されるものではなく、所謂、フルライン型の記録装置に適用してもよい。さらに、本実施形態では、第1実施形態のように、例えば、循環流路内に検知部を設け、当該検知部の検知結果に基づいて、一対の加熱部2102の駆動を制御することとなる。なお、こうした検知部については、循環経路に必須で設けられるものではない。
以上において説明したように、本実施形態では、液体吐出ヘッド1の内部に吐出モジュール300を含むインクの循環経路を構成するとともに、この吐出モジュール300内に加熱部2102を設けるようにした。これにより、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができるようになる。
また、一対の加熱部2102を、吐出口13が隣接する圧力室12にインクを供給する供給接続流路323および圧力室12からインクを回収する回収接続流路324に隣接する位置に設けるようにした。これにより、吐出口13およびその近傍において生じた析出物を、加熱により効率的に再溶解することができ、吐出不良の発生を抑制することができるようになる。
上記実施形態の開示は、以下の構成を含む。
(構成1)
供給された液体を吐出する吐出手段と、
所定の圧力に制御される第1圧力調整手段と、
前記所定の圧力よりも低い圧力に制御される第2圧力調整手段と、
液体を送出するポンプと、
液体の温度を調整する温度調整手段と、を備え、
前記吐出手段、前記第1圧力調整手段、前記第2圧力調整手段、前記ポンプ、および前記温度調整手段から少なくとも構成される、液体を循環する循環経路を有し、
前記循環経路では、
外部から供給された液体が前記第1圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第1圧力調整手段から前記吐出手段および前記第2圧力調整手段に流出し、
前記吐出手段から流出した液体および前記第1圧力調整手段から流出した液体が前記第2圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第2圧力調整手段から前記ポンプに流出し、
前記ポンプは、前記第2圧力調整手段から流入された液体を、前記第1圧力調整手段に送出し、
前記温度調整手段によって、循環するインクの温度が調整される、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
供給された液体を吐出する吐出手段と、
所定の圧力に制御される第1圧力調整手段と、
前記所定の圧力よりも低い圧力に制御される第2圧力調整手段と、
液体を送出するポンプと、
液体の温度を調整する温度調整手段と、を備え、
前記吐出手段、前記第1圧力調整手段、前記第2圧力調整手段、前記ポンプ、および前記温度調整手段から少なくとも構成される、液体を循環する循環経路を有し、
前記循環経路では、
外部から供給された液体が前記第1圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第1圧力調整手段から前記吐出手段および前記第2圧力調整手段に流出し、
前記吐出手段から流出した液体および前記第1圧力調整手段から流出した液体が前記第2圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第2圧力調整手段から前記ポンプに流出し、
前記ポンプは、前記第2圧力調整手段から流入された液体を、前記第1圧力調整手段に送出し、
前記温度調整手段によって、循環するインクの温度が調整される、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
(構成2)
前記温度調整手段は、前記ポンプの、液体が流れる方向の上流側であり、かつ、前記第2圧力調整手段の、該方向の下流側に配置される、ことを特徴とする構成1に記載の液体吐出ヘッド。
前記温度調整手段は、前記ポンプの、液体が流れる方向の上流側であり、かつ、前記第2圧力調整手段の、該方向の下流側に配置される、ことを特徴とする構成1に記載の液体吐出ヘッド。
(構成3)
前記吐出手段は、
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを生じさせる吐出素子に対応して形成された圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する供給流路と、
前記圧力室から液体を回収する回収流路と、を有し、
前記温度調整手段は、前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方に隣接する位置に設けられる、ことを特徴とする構成1に記載の液体吐出ヘッド。
前記吐出手段は、
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを生じさせる吐出素子に対応して形成された圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する供給流路と、
前記圧力室から液体を回収する回収流路と、を有し、
前記温度調整手段は、前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方に隣接する位置に設けられる、ことを特徴とする構成1に記載の液体吐出ヘッド。
(構成4)
前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、高い加熱効果を示す、ことを特徴とする構成3に記載の液体吐出ヘッド。
前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、高い加熱効果を示す、ことを特徴とする構成3に記載の液体吐出ヘッド。
(構成5)
前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、流路の壁面に対して広い範囲で設けられる、ことを特徴とする構成4に記載の液体吐出ヘッド。
前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、流路の壁面に対して広い範囲で設けられる、ことを特徴とする構成4に記載の液体吐出ヘッド。
(構成6)
前記温度調整手段は、
前記供給流路に隣接する位置および前記回収流路に隣接する位置にそれぞれ複数配置され、
前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも多く配置される、ことを特徴とする構成4に記載の液体吐出ヘッド。
前記温度調整手段は、
前記供給流路に隣接する位置および前記回収流路に隣接する位置にそれぞれ複数配置され、
前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも多く配置される、ことを特徴とする構成4に記載の液体吐出ヘッド。
(構成7)
前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、投入されるエネルギーが多い、ことを特徴とする構成4に記載の液体吐出ヘッド。
前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、投入されるエネルギーが多い、ことを特徴とする構成4に記載の液体吐出ヘッド。
(構成8)
前記循環経路を循環する液体は、顔料および樹脂粒子を含有するインクであり、
前記インクは、含有する顔料および樹脂粒子の合計が、前記インクの総量の10%以上である、ことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
前記循環経路を循環する液体は、顔料および樹脂粒子を含有するインクであり、
前記インクは、含有する顔料および樹脂粒子の合計が、前記インクの総量の10%以上である、ことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
(構成9)
前記循環経路は、樹脂材料により形成される、ことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
前記循環経路は、樹脂材料により形成される、ことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
(構成10)
前記循環経路の体積は、30ml未満である、ことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
前記循環経路の体積は、30ml未満である、ことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
(構成11)
構成1から10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有する、ことを特徴とする液体吐出装置。
構成1から10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有する、ことを特徴とする液体吐出装置。
(構成12)
前記液体吐出ヘッドを所定方向に移動させながら液体を吐出する、ことを特徴とする構成11に記載の液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドを所定方向に移動させながら液体を吐出する、ことを特徴とする構成11に記載の液体吐出装置。
(構成13)
前記液体吐出ヘッドを前記所定方向に移動する前に、前記温度調整手段および前記ポンプを駆動する、ことを特徴とする構成12に記載の液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドを前記所定方向に移動する前に、前記温度調整手段および前記ポンプを駆動する、ことを特徴とする構成12に記載の液体吐出装置。
(構成14)
構成3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有し、
前記ポンプを駆動する前、もしくは、該駆動とほぼ同時に、前記温度調整手段を駆動する、ことを特徴とする液体吐出装置。
構成3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有し、
前記ポンプを駆動する前、もしくは、該駆動とほぼ同時に、前記温度調整手段を駆動する、ことを特徴とする液体吐出装置。
(構成15)
構成3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有し、
前記温度調整手段を駆動する前、もしくは、該駆動とほぼ同時に、前記ポンプの駆動を開始する、ことを特徴とする液体吐出装置。
構成3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有し、
前記温度調整手段を駆動する前、もしくは、該駆動とほぼ同時に、前記ポンプの駆動を開始する、ことを特徴とする液体吐出装置。
(構成16)
請求項3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドにおいて液体を吐出する面をキャッピングするキャップ部材と、を有し、
前記ポンプおよび前記温度調整手段の少なくとも一方を駆動しているときには、前記キャップ部材により前記吐出手段を保護する、ことを特徴とする液体吐出装置。
請求項3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドにおいて液体を吐出する面をキャッピングするキャップ部材と、を有し、
前記ポンプおよび前記温度調整手段の少なくとも一方を駆動しているときには、前記キャップ部材により前記吐出手段を保護する、ことを特徴とする液体吐出装置。
1 液体吐出ヘッド
54 循環ユニット
300 吐出モジュール
2002、2102 加熱部
54 循環ユニット
300 吐出モジュール
2002、2102 加熱部
Claims (16)
- 供給された液体を吐出する吐出手段と、
所定の圧力に制御される第1圧力調整手段と、
前記所定の圧力よりも低い圧力に制御される第2圧力調整手段と、
液体を送出するポンプと、
液体の温度を調整する温度調整手段と、を備え、
前記吐出手段、前記第1圧力調整手段、前記第2圧力調整手段、前記ポンプ、および前記温度調整手段から少なくとも構成される、液体を循環する循環経路を有し、
前記循環経路では、
外部から供給された液体が前記第1圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第1圧力調整手段から前記吐出手段および前記第2圧力調整手段に流出し、
前記吐出手段から流出した液体および前記第1圧力調整手段から流出した液体が前記第2圧力調整手段に流入し、流入した液体を前記第2圧力調整手段から前記ポンプに流出し、
前記ポンプは、前記第2圧力調整手段から流入された液体を、前記第1圧力調整手段に送出し、
前記温度調整手段によって、循環するインクの温度が調整される、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記温度調整手段は、前記ポンプの、液体が流れる方向の上流側であり、かつ、前記第2圧力調整手段の、該方向の下流側に配置される、ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記吐出手段は、
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを生じさせる吐出素子に対応して形成された圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する供給流路と、
前記圧力室から液体を回収する回収流路と、を有し、
前記温度調整手段は、前記供給流路および前記回収流路の少なくとも一方に隣接する位置に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、高い加熱効果を示す、ことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、流路の壁面に対して広い範囲で設けられる、ことを特徴とする請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記温度調整手段は、
前記供給流路に隣接する位置および前記回収流路に隣接する位置にそれぞれ複数配置され、
前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも多く配置される、ことを特徴とする請求項4に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記温度調整手段は、前記供給流路に隣接する位置では、前記回収流路に隣接する位置よりも、投入されるエネルギーが多い、ことを特徴とする請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記循環経路を循環する液体は、顔料および樹脂粒子を含有するインクであり、
前記インクは、含有する顔料および樹脂粒子の合計が、前記インクの総量の10%以上である、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記循環経路は、樹脂材料により形成される、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記循環経路の体積は、30ml未満である、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有する、ことを特徴とする液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドを所定方向に移動させながら液体を吐出する、ことを特徴とする請求項11に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドを前記所定方向に移動する前に、前記温度調整手段および前記ポンプを駆動する、ことを特徴とする請求項12に記載の液体吐出装置。
- 請求項3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有し、
前記ポンプを駆動する前、もしくは、該駆動とほぼ同時に、前記温度調整手段を駆動する、ことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを有し、
前記温度調整手段を駆動する前、もしくは、該駆動とほぼ同時に、前記ポンプの駆動を開始する、ことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項3から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドにおいて液体を吐出する面をキャッピングするキャップ部材と、を有し、
前記ポンプおよび前記温度調整手段の少なくとも一方を駆動しているときには、前記キャップ部材により前記吐出手段を保護する、ことを特徴とする液体吐出装置。
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