JP4809123B2 - Liquid ejecting apparatus and inkjet recording apparatus - Google Patents

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は液体吐出装置及びインクジェット記録装置に係り、特に安定した液体吐出の実現に好適な吐出ヘッドの構造及びその駆動制御技術に関する。   The present invention relates to a liquid ejection apparatus and an ink jet recording apparatus, and more particularly to a structure of an ejection head suitable for realizing stable liquid ejection and a drive control technique thereof.

インクジェット記録装置は、インク吐出用のノズルを備えた記録ヘッドに対して記録紙等の被記録媒体を相対的に移動させながら、印字信号に応じて記録ヘッドからインクを吐出させることにより被記録媒体上にインク滴を着地させ、そのインクドットによって印字媒体上に画像を形成する。かかるインクジェット記録装置では、乾燥等によってノズル内のインクの粘度が上昇すると、インクが吐出しなくなるなどの吐出不良が発生する。また、インク粘度が上昇するとノズルに対するインクの再供給性能(リフィル性能)が低下する。   An ink jet recording apparatus ejects ink from a recording head in response to a print signal while moving the recording medium such as recording paper relative to a recording head having an ink ejection nozzle. An ink droplet is landed on the top, and an image is formed on the print medium by the ink dot. In such an ink jet recording apparatus, when the viscosity of the ink in the nozzle rises due to drying or the like, a discharge failure such as no ink discharge occurs. Further, when the ink viscosity increases, the ink resupply performance (refill performance) to the nozzles decreases.

このような観点から、特許文献1は、インク吐出に必要な熱エネルギーを発生する加熱発泡用ヒータをインク流路内に備えたいわゆるサーマルジェット方式(特に、サイドシュータ型)のインクジェットプリント装置において、インク流路内の吐出口に近い位置に第1の加熱専用ヒータを配設するとともに、加熱発泡用ヒータよりも吐出口から遠い位置に第2の加熱専用ヒータを配設し、これら二つの加熱専用ヒータによってインクの粘度を制御することにより、吐出性能及びリフィル性能を向上させる技術を提案している。   From such a viewpoint, Patent Document 1 discloses a so-called thermal jet type (particularly, side shooter type) ink jet printing apparatus provided with a heating and foaming heater that generates thermal energy necessary for ink ejection in an ink flow path. A first heater dedicated heater is disposed near the discharge port in the ink flow path, and a second heater dedicated heater is disposed farther from the discharge port than the heating and foaming heater. A technique for improving the discharge performance and the refill performance by controlling the viscosity of the ink with a dedicated heater is proposed.

また、特許文献2は、ヘッド全体を加熱するヘッドヒータと、各インク室を個別に加熱するインク室ヒータとを備えたインクジェッドプリンタを開示している。
特開平11−10878号公報 特開平6−91893号公報
Patent Document 2 discloses an ink jet printer including a head heater that heats the entire head and an ink chamber heater that individually heats each ink chamber.
JP-A-11-10878 Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-91893

特許文献2で提案されている方法は、吐出方向のインク温度に着目し、インクの粘度及び体積を制御するものであるが、この方法によって吐出に十分な液物性を得るには、ヘッド全体を温めるため、大きなエネルギーが必要となる。特に、電源投入から最初の印字実行が可能になるまでの初期加熱が必要である。   The method proposed in Patent Document 2 pays attention to the ink temperature in the ejection direction and controls the viscosity and volume of the ink. In order to obtain sufficient liquid properties for ejection by this method, the entire head is used. It takes a lot of energy to warm up. In particular, initial heating is required from when the power is turned on until the first printing can be performed.

この点、特許文献1に開示された方法によれば、個別流路に加熱専用ヒータを設けた構造であるためヘッド全体を加熱する必要はない。しかしながら、特許文献1で提案されている方法は、同一平面のインク流路に対して吐出側と供給側に加熱専用ヒータを数十μmの間隔で近接配置した構造であるため、吐出回数が増えるにつれて、これら二つのヒータ間で温度差が小さくなり、吐出力増加の効果が薄れるという問題がある。更に、特許文献1に開示の構成は、発熱抵抗体による発泡を利用した吐出方式であり、加熱専用ヒータよりも強力な高温加熱を行う加熱発泡用ヒータを有しており、このヒータの前後に加熱専用ヒータが極めて近い位置関係で配置されているため、より一層ヒータ間での温度差が小さくなるという問題がある。   In this regard, according to the method disclosed in Patent Document 1, it is not necessary to heat the entire head because of the structure in which the dedicated heater is provided in the individual flow path. However, the method proposed in Patent Document 1 has a structure in which dedicated heaters are arranged close to each other on the ejection side and the supply side with respect to the ink flow path on the same plane, and the number of ejections increases. As a result, there is a problem that the temperature difference between these two heaters becomes smaller and the effect of increasing the discharge force is diminished. Furthermore, the configuration disclosed in Patent Document 1 is a discharge method using foaming by a heating resistor, and has a heating foaming heater that performs higher-temperature heating stronger than a dedicated heating heater. Since the heaters for heating are arranged in a very close positional relationship, there is a problem that the temperature difference between the heaters is further reduced.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズル付近の液体物性を制御することで安定した液体吐出を実現するとともに、高粘度のインクであっても迅速なリフィルを実現し、更には、その吐出性能及びリフィル性能を持続させることができる液体吐出装置及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and realizes stable liquid ejection by controlling the liquid physical properties in the vicinity of the nozzle, and also realizes quick refill even with high viscosity ink. An object of the present invention is to provide a liquid ejection apparatus capable of maintaining the ejection performance and refill performance, and an ink jet recording apparatus using the liquid ejection apparatus.

前記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、25℃以上50℃以下の温度範囲で液状となる液体をノズル孔から吐させる液体吐出装置において、前記ノズル孔から前記液体を吐出させるための吐出力を発生させるアクチュエータと、ノズル部に配設されたノズル部加熱手段と、前記アクチュエータを駆動して前記ノズル孔から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じて前記ノズル部加熱手段による加熱タイミングを制御するノズル加熱制御手段と、吐出させる液体の粘度の温度依存特性とノズル内における液体の温度分布の時間依存性とに基づいてノズル内の液体粘度が所定の値以下になるための温度上昇時間を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された温度上昇時間に従って前記ノズル部加熱手段の駆動タイミングを設定するタイミング設定手段と、を備え、前記演算手段は、前記液体の粘度の温度依存特性を示す第1のテーブルが格納される第1のテーブル格納部と、前記液体の温度分布の時間依存性を示す第2のテーブルが格納される第2のテーブル格納部と、前記液体の情報を得て、前記第1のテーブルを用いて当該液体の所望の粘度と必要な加熱温度の関係を求める第1の演算処理部と、前記第1の演算処理部で求めた前記必要な加熱温度の情報及び前記ノズル内の液体のうち、前記ノズル孔の直径Dとの関係が0.05≦δd/D≦0.15を満たすノズル内壁から深さδdの範囲の液体を前記必要な加熱温度まで加熱するための前記深さδdを必要加熱浸透深さとするときに当該必要加熱浸透深さδdの情報に基づき前記第2のテーブルを用いて前記必要加熱浸透深さδdを前記必要な加熱温度に昇温するために必要な昇温時間を求める第2の演算処理部と、を含むことを特徴とする。 To achieve the aforementioned object, the present invention is the liquid ejecting apparatus Ru is out nozzle hole or al ejection liquids as liquid at a temperature range of 25 ° C. or higher 50 ° C. or less, the liquid from the nozzle hole according to claim 1 An actuator for generating a discharge force for discharging the nozzle, a nozzle unit heating means disposed in the nozzle unit, and heating the nozzle unit in accordance with a discharge drive timing for driving the actuator to discharge liquid from the nozzle hole The liquid viscosity in the nozzle falls below a predetermined value based on the nozzle heating control means for controlling the heating timing by the means, the temperature dependence characteristics of the viscosity of the liquid to be discharged and the time dependence of the temperature distribution of the liquid in the nozzle. For calculating the temperature rise time for the nozzle section heating means according to the temperature rise time calculated by the calculation means Timing setting means for setting, wherein the computing means stores a first table storing a first table indicating temperature dependent characteristics of the viscosity of the liquid, and time dependence of the temperature distribution of the liquid. A second table storage unit storing a second table indicating the information, and information on the liquid is obtained, and a relationship between a desired viscosity of the liquid and a necessary heating temperature is obtained using the first table. Of the required heating temperature obtained by the first arithmetic processing unit and the first arithmetic processing unit and the relationship between the nozzle hole diameter D and the liquid in the nozzle is 0.05 ≦ δd / D ≦ 0.15 for heating up the required heating temperature of the liquid in the range of depth δd from inner wall of the nozzle that satisfies the depth δd when main heating penetration depth Sato 必, the required heating penetration depth δd Based on the information of the second table Characterized in that it comprises a second arithmetic processing unit for determining the Atsushi Nobori time required to raise the temperature of the said required heating penetration depth δd to the required heating temperature Te.

請求項に係る発明は、請求項1記載の液体吐出装置の一態様であり、前記ノズル部加熱手段の駆動開始タイミングをT1、前記ノズル孔が形成されている吐出面から液体が出る吐出時の時刻をTn、ΔTn1=T1−Tn、前記ノズル部加熱手段の駆動終了タイミングをT1’、ΔTn1'=T1'−Tnとすると、−100μs ≦ΔTn1≦−1μs、かつ、−20μs≦ΔTn1'≦50μsを満たし、さらに、前記ノズル部加熱手段は、1μs以上駆動されることを特徴とする。また、請求項に係る発明は、請求項1又は2記載の液体吐出装置の一態様であり、複数のノズルと、各ノズルに対応した個別の圧力室と、複数の圧力室に液体を供給する共通流路と、を備えた吐出ヘッドを有し、該吐出ヘッドの各ノズルについて前記ノズル部加熱手段が設けられるとともに、前記圧力室と前記共通流路を連通する供給路に供給路加熱手段が設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is an embodiment of the liquid discharge apparatus according to claim 1 Symbol placement, discharge the drive start timing of the nozzle portion heating means T1, the liquid from the ejection surface of the nozzle hole is formed out Assuming that the time of time is Tn, ΔTn1 = T1−Tn, the driving end timing of the nozzle heating means is T1 ′, ΔTn1 ′ = T1′−Tn, −100 μs ≦ ΔTn1 ≦ −1 μs and −20 μs ≦ ΔTn1 ′ ≦ 50 μs is satisfied, and the nozzle unit heating unit is driven for 1 μs or more. The invention according to claim 3 is an aspect of the liquid ejection apparatus according to claim 1 or 2 , and supplies a plurality of nozzles, individual pressure chambers corresponding to each nozzle, and a plurality of pressure chambers. And a common channel, and the nozzle section heating unit is provided for each nozzle of the ejection head, and the supply channel heating unit is connected to the supply channel that communicates the pressure chamber and the common channel Is provided.

請求項に係る発明は、請求項記載の液体吐出装置において、前記ノズル孔からイン
クを吐出させる吐出駆動タイミングに応じて前記供給路加熱手段による加熱タイミングを
制御する供給路加熱制御手段を備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the liquid discharge apparatus according to the third aspect , further comprising a supply path heating control means for controlling a heating timing by the supply path heating means in accordance with a discharge drive timing for discharging ink from the nozzle holes. It is characterized by that.

請求項に係る発明は、請求項又は記載の液体吐出装置において、前記ノズル、前記圧力室、前記共通流路及び前記供給路は積層構造によって形成されており、前記ノズルと前記供給路は異なる層の部材で構成され、前記ノズル部加熱手段と前記供給路加熱手段は互いに異なる層に配設されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid ejection apparatus according to the third or fourth aspect , the nozzle, the pressure chamber, the common flow path, and the supply path are formed by a laminated structure, and the nozzle and the supply path Is composed of members of different layers, and the nozzle part heating means and the supply path heating means are arranged in different layers.

請求項に係る発明は、請求項記載の液体吐出装置において、前記ノズルが形成されているノズル層と前記供給路が形成されている供給路層との間に断熱層が設けられていることを特徴とする。請求項に係る発明は、請求項乃至の何れか1項記載の液体吐出装置において、前記供給路加熱手段の駆動開始タイミングをT2、前記ノズル孔が形成されている吐出面から液体が出る吐出時の時刻をTnとすると、T2は、Tnの1μsから100μs後であり、さらに、供給路加熱手段は1μs以上駆動されることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to the fifth aspect , a heat insulating layer is provided between the nozzle layer in which the nozzle is formed and the supply path layer in which the supply path is formed. It is characterized by that. According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid discharge apparatus according to any one of the third to sixth aspects, the drive start timing of the supply path heating means is T2, and the liquid is discharged from the discharge surface on which the nozzle hole is formed. Assuming that the discharge time at the time of ejection is Tn, T2 is 1 μs to 100 μs after Tn, and the supply path heating means is driven for 1 μs or more.

請求項に係る発明は、請求項1乃至の何れか1項記載の液体吐出装置をインク滴の吐出装置として用いたインクジェット記録装置を提供する。すなわち、請求項に係るインクジェット記録装置は、請求項1乃至の何れか1項記載の液体吐出装置をインク滴の吐出装置として用い、前記ノズル孔を有する記録ヘッドに対して被記録媒体を相対移動させながら、前記ノズル孔よりインクを吐出することにより前記被記録媒体上に画像を形成することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus using the liquid ejecting apparatus according to any one of the first to seventh aspects as an ink droplet ejecting apparatus. That is, an ink jet recording apparatus according to an eighth aspect uses the liquid ejecting apparatus according to any one of the first to seventh aspects as an ink droplet ejecting apparatus, and a recording medium with respect to a recording head having the nozzle holes. An image is formed on the recording medium by ejecting ink from the nozzle holes while relatively moving the ink.

また、本明細書は以下に示す発明を開示する。   The present specification also discloses the invention shown below.

発明(1)は、ノズル孔から液体を吐出する液体吐出装置において、ノズル部に配設されたノズル部加熱手段と、前記ノズル孔から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じて前記ノズル部加熱手段による加熱タイミングを制御するノズル加熱制御手段と、を備えたことを特徴とする。   The invention (1) is a liquid ejection apparatus for ejecting liquid from a nozzle hole, a nozzle part heating means disposed in the nozzle part, and the nozzle part heating means in accordance with an ejection drive timing for ejecting liquid from the nozzle hole. And a nozzle heating control means for controlling the heating timing according to the above.

発明(1)によれば、ノズル孔から液体を吐出させるタイミングに合わせてノズル部の温度調節を行うようにしたので、必要最小限の加熱エネルギーでノズル内の液体を低粘度化できる。これにより、高粘度のインクに対して従来よりも少ないエネルギーで吐出性能を安定させることができる。   According to the invention (1), since the temperature of the nozzle portion is adjusted in accordance with the timing of discharging the liquid from the nozzle hole, the viscosity of the liquid in the nozzle can be reduced with the minimum necessary heating energy. Thereby, it is possible to stabilize the ejection performance with less energy than in the past with respect to high viscosity ink.

発明(2)は、発明(1)に記載の液体吐出装置において、吐出させる液体の粘度の温度依存特性とノズル内の液体温度上昇特性とに基づいてノズル内の液体粘度が所定の値以下になるための温度上昇時間を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された温度上昇時間に従って前記ノズル部加熱手段の駆動タイミングを設定するタイミング設定手段と、を備えたことを特徴とする。   The invention (2) is the liquid ejection apparatus according to the invention (1), wherein the viscosity of the liquid in the nozzle is less than or equal to a predetermined value based on the temperature dependence characteristic of the viscosity of the liquid to be ejected and the liquid temperature rise characteristic in the nozzle. And a timing setting means for setting the drive timing of the nozzle unit heating means according to the temperature rise time calculated by the calculation means.

かかる態様によれば、使用する液体の種類に応じて吐出時に所要の粘度が得られるように適切な加熱タイミングが計算される。これにより、ノズル内の液体を吐出可能な粘度となるように確実に温度上昇させることが可能である。   According to this aspect, an appropriate heating timing is calculated so as to obtain a required viscosity at the time of ejection according to the type of liquid used. Thereby, it is possible to reliably raise the temperature so that the viscosity in the nozzle can be discharged.

発明(3)は、発明(2)に記載の液体吐出装置において、前記演算手段は、液体の粘度の温度依存特性から所望の粘度と必要な加熱温度の関係を求める第1の演算処理部と、ノズル内の液体温度上昇特性から前記必要な加熱温度に昇温するために必要な昇温時間を求める第2の演算処理部と、を含むことを特徴とする。   The invention (3) is the liquid ejection apparatus according to the invention (2), wherein the calculation means includes a first calculation processing unit for obtaining a relationship between a desired viscosity and a necessary heating temperature from a temperature-dependent characteristic of the viscosity of the liquid. And a second arithmetic processing unit for obtaining a temperature raising time required for raising the temperature to the required heating temperature from the liquid temperature rise characteristic in the nozzle.

発明(4)は、発明(3)に記載の液体吐出装置において、前記第1の演算処理部は液体の粘度の温度依存特性を示す第1のテーブルを有し、前記第2の演算処理部はノズル内の液体温度上昇特性を示す第2のテーブルを有していることを特徴とする。   The invention (4) is the liquid ejection apparatus according to the invention (3), wherein the first calculation processing unit includes a first table indicating a temperature-dependent characteristic of the viscosity of the liquid, and the second calculation processing unit. Has a second table showing a liquid temperature rise characteristic in the nozzle.

なお、複数の液体種類に応じた第1のテーブルを有することにより、複数の液体種類に対応することが可能である。   In addition, it is possible to cope with a plurality of liquid types by having the first table corresponding to the plurality of liquid types.

発明(5)は、発明(2)又は(3)に記載の液体吐出装置において、前記ノズル加熱制御手段は、ノズル内の液体についてノズル壁面から所定の加熱浸透深さを所定温度に昇温するように制御することを特徴とする。   The invention (5) is the liquid ejection apparatus according to the invention (2) or (3), wherein the nozzle heating control means raises a predetermined heating penetration depth from the nozzle wall surface to a predetermined temperature for the liquid in the nozzle. It is characterized by controlling as follows.

少なくともノズル壁面近傍の液体を加熱して低粘度化すればノズル孔からの液体吐出が可能となるため、当該ノズル壁面近傍の液体のみを加熱するに十分な加熱制御を行えばよい。   Since at least the liquid near the nozzle wall surface is heated to lower the viscosity, the liquid can be discharged from the nozzle hole. Therefore, sufficient heating control may be performed to heat only the liquid near the nozzle wall surface.

発明(6)は、発明(5)に記載の液体吐出装置において、前記加熱浸透深さδdは、ノズル直径をDとするとき、次式
0.05≦δd/D≦0.15
を満たすことを特徴とする。
The invention (6) is the liquid ejection apparatus according to the invention (5), wherein the heating penetration depth δd is expressed by the following formula: 0.05 ≦ δd / D ≦ 0.15, where D is the nozzle diameter.
It is characterized by satisfying.

このように、ノズル壁面近傍の液体のみを加熱する態様は、ノズル部のインク全体を加熱する場合と比較して省エネルギー化を達成できる。   Thus, the mode of heating only the liquid in the vicinity of the nozzle wall surface can achieve energy saving as compared with the case of heating the entire ink in the nozzle portion.

発明(7)は、発明(1)乃至(6)の何れか1項記載の液体吐出装置において、複数のノズルと、各ノズルに対応した個別の圧力室と、複数の圧力室に液体を供給する共通流路と、を備えた吐出ヘッドを有し、該吐出ヘッドの各ノズルについて前記ノズル部加熱手段が設けられるとともに、前記圧力室と前記共通流路を連通する供給路に供給路加熱手段が設けられていることを特徴とする。   The invention (7) is the liquid ejection apparatus according to any one of the inventions (1) to (6), wherein a plurality of nozzles, individual pressure chambers corresponding to the nozzles, and liquid are supplied to the plurality of pressure chambers. And a common channel, and the nozzle section heating unit is provided for each nozzle of the ejection head, and the supply channel heating unit is connected to the supply channel that communicates the pressure chamber and the common channel Is provided.

液体の供給源から吐出ヘッドに供給された液体はヘッド内の共通流路を通って個別の圧力室に送られる。圧力室にはアクチュエータや発泡加熱用のヒータなど、液体の吐出力を発生させる手段(吐出駆動素子)が設けられており、該素子の駆動によってノズル孔から液体が吐出される。つまり、液体は共通流路から供給路を通って個別の圧力室に流入し、圧力室からノズルを介して外部に吐出される。   The liquid supplied from the liquid supply source to the ejection head is sent to individual pressure chambers through a common flow path in the head. The pressure chamber is provided with means (discharge driving element) for generating a liquid discharge force, such as an actuator or a heater for foaming heating, and the liquid is discharged from the nozzle hole by driving the element. That is, the liquid flows into the individual pressure chambers from the common channel through the supply channel, and is discharged to the outside from the pressure chamber via the nozzle.

かかるヘッド内の流路全体を考察すると、共通流路や圧力室は相対的に流路の断面積が大きく、供給路(供給孔)及びノズル部は相対的に断面積が小さい。このように、相対的に流体抵抗の大きい供給路及びノズル部を加熱して液体の粘度を局所的に低下させることにより、比較的高粘度の液体であっても吐出可能である。また、本態様によれば、局所加熱のため、応答性が高く、吐出周波数を向上させることができるとともに、液全体を加熱する方法に比べてエネルギー消費量を低減化できる。   Considering the entire flow path in the head, the common flow path and the pressure chamber have a relatively large cross-sectional area, and the supply path (supply hole) and the nozzle portion have a relatively small cross-sectional area. As described above, by heating the supply path and the nozzle portion having a relatively large fluid resistance to locally reduce the viscosity of the liquid, even a liquid having a relatively high viscosity can be discharged. Moreover, according to this aspect, since it is a local heating, it has high responsiveness, can improve a discharge frequency, and can reduce energy consumption compared with the method of heating the whole liquid.

発明(8)は、発明(7)に記載の液体吐出装置において、前記ノズル孔からインクを吐出させる吐出駆動タイミングに応じて前記供給路加熱手段による加熱タイミングを制御する供給路加熱制御手段を備えることを特徴とする。   The invention (8) includes the supply path heating control means for controlling the heating timing by the supply path heating means in accordance with the ejection drive timing for ejecting ink from the nozzle holes in the liquid ejection apparatus according to the invention (7). It is characterized by that.

圧力室を挟んで上流側の供給路を加熱する供給路加熱手段と、下流側のノズル部を加熱するノズル部加熱手段とを吐出駆動タイミングに関連付けて制御することにより、吐出性及びリフィル性の向上を図ることができる。   By controlling the supply path heating means for heating the upstream supply path across the pressure chamber and the nozzle section heating means for heating the downstream nozzle section in association with the discharge drive timing, discharge characteristics and refill characteristics are controlled. Improvements can be made.

例えば、吐出時はノズル部のみを昇温してノズル部のインクを低粘度化させる一方、供給路については加熱せずに供給路付近の液体を相対的に高粘度化することにより、圧力室の吐出圧力を吐出方向に有効に働かせることができる。また、リフィル時においては、供給路周辺の温度を上昇させることにより、供給路からの液体流入が容易になり迅速にリフィルが行われる。更に、リフィルがほぼ完了した後は、ノズル部の加熱を止めてノズル周辺の液体粘度を上昇させる。これによって、リフィルにより生じるメニスカスの振動を急速に収束させることができる。   For example, during ejection, only the nozzle portion is heated to lower the viscosity of the ink in the nozzle portion, while the supply passage is not heated, and the liquid in the vicinity of the supply passage is relatively increased in viscosity to thereby increase the pressure chamber. The discharge pressure can be effectively operated in the discharge direction. Further, at the time of refilling, by increasing the temperature around the supply path, the liquid can easily flow from the supply path, and the refill can be performed quickly. Further, after the refill is almost completed, heating of the nozzle portion is stopped to increase the liquid viscosity around the nozzle. Thus, the meniscus vibration caused by the refill can be rapidly converged.

発明(9)は、発明(7)又は(8)に記載の液体吐出装置において、前記ノズル、前記圧力室、前記共通流路及び前記供給路は積層構造によって形成されており、前記ノズルと前記供給路は異なる層の部材で構成され、前記ノズル部加熱手段と前記供給路加熱手段とは互いに異なる層に配設されていることを特徴とする。   The invention (9) is the liquid ejection apparatus according to the invention (7) or (8), wherein the nozzle, the pressure chamber, the common channel, and the supply channel are formed by a laminated structure, and the nozzle and the The supply path is composed of members of different layers, and the nozzle part heating means and the supply path heating means are arranged in different layers.

かかる態様によれば、プレート部材(流路プレート)の積層構造によってノズル、圧力室、共通流路及び供給路が形成されているヘッドにおいて、ノズル部加熱手段と供給路加熱手段をそれぞれ別の階層に配置したので、これらの加熱手段を比較的離れた位置関係で配置することができ、相互の温度影響を排除することができる。したがって、それぞれの温度調節の精度を高めることができるとともに、吐出性能及びリフィル性能を長時間にわたって維持することが可能である。   According to this aspect, in the head in which the nozzle, the pressure chamber, the common flow path, and the supply path are formed by the laminated structure of the plate members (flow path plates), the nozzle unit heating means and the supply path heating means are respectively in different levels. Therefore, these heating means can be arranged in a relatively distant positional relationship, and the mutual temperature effect can be eliminated. Therefore, it is possible to increase the accuracy of each temperature adjustment and to maintain the discharge performance and the refill performance for a long time.

発明(10)は、発明(9)に記載の液体吐出装置において、前記ノズルが形成されている流路プレート(ノズル層)と前記供給路が形成されている流路プレート(供給路層)との間に断熱層が設けられていることを特徴とする。   The invention (10) is the liquid ejection apparatus according to the invention (9), wherein the flow path plate (nozzle layer) in which the nozzle is formed and the flow path plate (supply path layer) in which the supply path is formed. A heat insulating layer is provided between the two.

発明(11)は、発明(1)乃至(10)の何れか1項に記載の液体吐出装置をインク滴の吐出装置として用いたインクジェット記録装置を提供する。すなわち、発明(11)に係るインクジェット記録装置は、前記ノズル孔を有する記録ヘッドに対して被記録媒体を相対移動させながら、前記ノズル孔よりインクを吐出することにより前記被記録媒体上に画像を形成することを特徴とする。   The invention (11) provides an ink jet recording apparatus using the liquid ejecting apparatus according to any one of the inventions (1) to (10) as an ink droplet ejecting apparatus. That is, the ink jet recording apparatus according to the invention (11) ejects ink from the nozzle holes while moving the recording medium relative to the recording head having the nozzle holes, thereby forming an image on the recording medium. It is characterized by forming.

なお、本発明の実施に際して、記録ヘッドの形態は特に限定されず、印字媒体の送り方向と略直交する方向に印字ヘッドが往復動作しながら印字を行うシャトル方式の記録ヘッドであってもよいし、インクを吐出する複数のノズルが印字媒体の送り方向と略直交する方向に前記印字媒体の全幅にわたって配列された1列以上のノズル列を有するフルライン型の記録ヘッドであってもよい。   In the implementation of the present invention, the form of the recording head is not particularly limited, and may be a shuttle type recording head that performs printing while the print head reciprocates in a direction substantially perpendicular to the feeding direction of the printing medium. A full-line type recording head having a plurality of nozzle rows in which a plurality of nozzles for ejecting ink are arranged over the entire width of the print medium in a direction substantially orthogonal to the feed direction of the print medium may be used.

フルライン型の記録ヘッドのような長尺ヘッドの場合、印字中に未使用のノズルが存在し得るが、ヘッド全体を加熱する従来の方式は、加熱によって未使用ノズルのインクが乾燥して吐出不良になり易い。そのため、ノズル乾燥防止は重要な課題の一つである。本発明によれば、ノズル部加熱手段によってノズル部を局所的に加熱する方式であるため、ヘッド全体を加熱する必要がなく、未使用ノズルの乾燥を防ぐことができる。したがって、本発明はフルライン型の記録ヘッドへの適用が特に有効である。   In the case of a long head such as a full-line type recording head, unused nozzles may exist during printing. However, the conventional method of heating the entire head dries and discharges ink from unused nozzles by heating. It tends to be defective. Therefore, prevention of nozzle drying is an important issue. According to the present invention, since the nozzle portion is locally heated by the nozzle portion heating means, it is not necessary to heat the entire head, and drying of unused nozzles can be prevented. Therefore, the present invention is particularly effective when applied to a full-line type recording head.

「フルライン型の記録ヘッド」は、通常、ノズル配列は被記録媒体の相対的な送り方向(相対移動方向)と直交する方向に沿って配置されるが、相対移動方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿って記録ヘッドを配置する態様もあり得る。また、記録ヘッドにおけるノズルの配列形態は、1列のライン状配列に限定されず、複数列からなるマトリックス配列でもよい。更には、被記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する短尺記録ヘッドユニットを複数個組み合わせることによって、これらユニット全体として被記録媒体の全幅に対応するノズル列を構成する形態もあり得る。   In a “full-line type recording head”, the nozzle array is usually arranged along a direction perpendicular to the relative feeding direction (relative movement direction) of the recording medium, but with respect to the direction perpendicular to the relative movement direction. Thus, there may be a mode in which the recording head is arranged along an oblique direction having a certain predetermined angle. Further, the arrangement form of the nozzles in the recording head is not limited to a single line arrangement, and may be a matrix arrangement composed of a plurality of columns. Furthermore, by combining a plurality of short recording head units each having a nozzle row that is less than the length corresponding to the full width of the recording medium, a nozzle row corresponding to the full width of the recording medium is configured as the whole unit. possible.

「被記録媒体」は、記録ヘッドによって印字を受ける媒体(メディア)であり、被画像形成媒体、印字媒体、受像媒体などと呼ばれ得るものである。被記録媒体の具体的態様には、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フイルム、布、その他材質や形状を問わず、様々な媒体が含まれる。   The “recording medium” is a medium that receives printing by a recording head, and can be called an image forming medium, a printing medium, an image receiving medium, or the like. Specific modes of the recording medium include various media regardless of materials and shapes, such as continuous paper, cut paper, sticker paper, resin sheets such as OHP sheets, film, cloth, and the like.

被記録媒体を記録ヘッドに対して相対移動させる搬送手段は、停止した(固定された)記録ヘッドに対して被記録媒体を搬送する態様、停止した被記録媒体に対して記録ヘッドを移動させる態様、或いは、記録ヘッドと被記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。   The transport means for moving the recording medium relative to the recording head includes a mode for transporting the recording medium to the stopped (fixed) recording head, and a mode for moving the recording head relative to the stopped recording medium. Alternatively, both of the modes in which both the recording head and the recording medium are moved are included.

なお、本明細書において「印字」という用語は、文字の形成のみならず、文字を含む広い意味での画像を形成する概念を表すものとする。   In this specification, the term “printing” represents not only the formation of characters but also the concept of forming an image in a broad sense including characters.

本発明によれば、吐出液滴のサイズを規定するノズル部にノズル部加熱手段を設け、吐出駆動タイミングに応じてノズル部の加熱制御を行うようにしたので、少ない加熱エネルギーでノズル周辺の液体粘度を所要の粘度に下げることができ、ノズル孔から液体を容易に吐出させることができる。   According to the present invention, the nozzle portion heating means is provided in the nozzle portion that defines the size of the discharged droplet, and the heating of the nozzle portion is controlled according to the discharge drive timing. The viscosity can be lowered to the required viscosity, and the liquid can be easily discharged from the nozzle hole.

また、本発明によれば、ノズル部を局所的に温調するため、ヘッド全体を温調する従来の形態と比較してヒートアップ時間が短く、電源投入から最初の印字実行が可能になるまでの初期起動時間を短縮できる。更に、本発明は、未使用ノズルの乾燥を防止することができるため、ノズル数の多い長尺の吐出ヘッドを備えた液体吐出装置について非常に有効である。   In addition, according to the present invention, since the temperature of the nozzle portion is locally controlled, the heat-up time is short as compared with the conventional mode in which the temperature of the entire head is controlled, and the first printing can be executed after the power is turned on. The initial startup time can be shortened. Furthermore, since the present invention can prevent drying of unused nozzles, it is very effective for a liquid discharge apparatus including a long discharge head with a large number of nozzles.

本発明において液体吐出に必要な要素であるノズル、圧力室、共通流路、供給路等をプレート部材の積層構造によって形成し、異なる階層のプレート部材(流路プレート)にノズル部加熱手段、供給路加熱手段を設ける態様により、これら加熱手段の間の距離を比較的大きくとることができ、互いの温度影響を回避できる。したがって、ノズル周辺及び供給路周辺(個別流路の周辺)のみに熱を伝えることができ、液体の温度調節の効果が持続される。   In the present invention, nozzles, pressure chambers, common flow paths, supply paths and the like, which are elements necessary for liquid ejection, are formed by a laminated structure of plate members, and nozzle unit heating means and supply to plate members (flow path plates) at different levels By providing the path heating means, the distance between these heating means can be made relatively large, and the influence of temperature on each other can be avoided. Therefore, heat can be transmitted only to the periphery of the nozzle and the vicinity of the supply path (the periphery of the individual flow path), and the effect of adjusting the temperature of the liquid is maintained.

また、付随的な効果として、本発明では液体の吐出タイミングに合わせてノズル部の温度調節のタイミングを制御するため、吐出直前にノズル部加熱手段をON、吐出直後の前後にOFFするなどの制御態様により、アクチュエータ等の吐出駆動素子の駆動と相まって吐出液滴の効果的な引きちぎりを行うことができる。これにより、サテライトやスプラッシュの発生を抑制することができる。   Further, as an incidental effect, in the present invention, since the temperature adjustment timing of the nozzle portion is controlled in accordance with the liquid discharge timing, the nozzle portion heating means is turned on immediately before the discharge, and turned off immediately before and after the discharge. According to the aspect, it is possible to effectively tear off the ejected droplets in combination with the driving of the ejection driving element such as an actuator. Thereby, generation | occurrence | production of a satellite and a splash can be suppressed.

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図1は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置10は、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、印字部12による印字結果を読み取る印字検出部24と、印画済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the inkjet recording apparatus 10 includes a print unit 12 having a plurality of print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color, and each print head 12K, 12C, 12M, An ink storage / loading unit 14 for storing ink to be supplied to 12Y, a paper feeding unit 18 for supplying recording paper 16, a decurling unit 20 for removing curling of the recording paper 16, and a nozzle of the printing unit 12 A suction belt transport unit 22 that is disposed to face a surface (ink ejection surface) and transports the recording paper 16 while maintaining the flatness of the recording paper 16, and a print detection unit 24 that reads a printing result by the printing unit 12, A paper discharge unit 26 that discharges printed recording paper (printed matter) to the outside.

図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。   In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the paper supply unit 18, but a plurality of magazines having different paper widths, paper quality, and the like may be provided side by side. Further, instead of the roll paper magazine or in combination therewith, the paper may be supplied by a cassette in which cut papers are stacked and loaded.

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。   When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Therefore, it is preferable to automatically determine the type of paper to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the type of paper.

給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。   The recording paper 16 delivered from the paper supply unit 18 retains curl due to having been loaded in the magazine. In order to remove this curl, heat is applied to the recording paper 16 by the heating drum 30 in the direction opposite to the curl direction of the magazine in the decurling unit 20. At this time, it is more preferable to control the heating temperature so that the printed surface is slightly curled outward.

ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター(第1のカッター)28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。   In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the cutter 28. The cutter 28 includes a fixed blade 28A having a length equal to or greater than the conveyance path width of the recording paper 16, and a round blade 28B that moves along the fixed blade 28A. The fixed blade 28A is provided on the back side of the print. The round blade 28B is disposed on the printing surface side with the conveyance path interposed therebetween. Note that the cutter 28 is not necessary when cut paper is used.

デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸
着ベルト搬送部22は、ローラ31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。
After the decurling process, the cut recording paper 16 is sent to the suction belt conveyance unit 22. The suction belt conveyance unit 22 has a structure in which an endless belt 33 is wound between rollers 31 and 32, and at least portions facing the nozzle surface of the printing unit 12 and the sensor surface of the printing detection unit 24 are horizontal ( Flat surface).

ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラ31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ34が設けられており、この吸着チャンバ34をファン35で吸引して負圧にすることによってベルト33上の記録紙16が吸着保持される。   The belt 33 has a width that is wider than the width of the recording paper 16, and a plurality of suction holes (not shown) are formed on the belt surface. As shown in FIG. 1, a suction chamber 34 is provided at a position facing the nozzle surface of the print unit 12 and the sensor surface of the print detection unit 24 inside the belt 33 spanned between the rollers 31 and 32. Then, the suction chamber 34 is sucked by the fan 35 to be a negative pressure, whereby the recording paper 16 on the belt 33 is sucked and held.

ベルト33が巻かれているローラ31、32の少なくとも一方にモータ(図6中符号100)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1上の時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は図1の左から右へと搬送される。   When the power of the motor (reference numeral 100 in FIG. 6) is transmitted to at least one of the rollers 31 and 32 around which the belt 33 is wound, the belt 33 is driven in the clockwise direction in FIG. The held recording paper 16 is conveyed from left to right in FIG.

縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。   Since ink adheres to the belt 33 when a borderless print or the like is printed, the belt cleaning unit 36 is provided at a predetermined position outside the belt 33 (an appropriate position other than the print area). Although details of the configuration of the belt cleaning unit 36 are not shown, for example, there are a method of niping a brush roll, a water absorbing roll, etc., an air blow method of blowing clean air, or a combination thereof. In the case where the cleaning roll is nipped, the cleaning effect is great if the belt linear velocity and the roller linear velocity are changed.

なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。   Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction belt conveyance unit 22 is also conceivable, if the roller / nip conveyance is performed in the print area, the image easily spreads because the roller contacts the printing surface of the sheet immediately after printing. There is a problem. Therefore, as in this example, suction belt conveyance that does not bring the image surface into contact with each other in the print region is preferable.

吸着ベルト搬送部22により形成される用紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹き付け、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。   A heating fan 40 is provided on the upstream side of the printing unit 12 on the paper conveyance path formed by the suction belt conveyance unit 22. The heating fan 40 heats the recording paper 16 by blowing heated air onto the recording paper 16 before printing. Heating the recording paper 16 immediately before printing makes it easier for the ink to dry after landing.

印字部12は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向(主走査方向)に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。詳細な構造は図示しないが、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yは、図2に示したように、本インクジェット記録装置10が対象とする最大サイズの記録紙16の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口(ノズル)が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。   The printing unit 12 is a so-called full line type head in which line type heads having a length corresponding to the maximum paper width are arranged in a direction (main scanning direction) orthogonal to the paper feed direction (see FIG. 2). Although the detailed structure is not shown, each of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y has a length that exceeds at least one side of the maximum size recording paper 16 targeted by the inkjet recording apparatus 10, as shown in FIG. A line type head in which a plurality of ink discharge ports (nozzles) are arranged is formed.

記録紙16の送り方向(以下、紙搬送方向という。)に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に各色インクに対応した印字ヘッド12K,12C,12M,12Yが配置されている。記録紙16を搬送しつつ各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙16上にカラー画像を形成し得る。   A print head 12K corresponding to each color ink in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side along the feeding direction of the recording paper 16 (hereinafter referred to as the paper transport direction). , 12C, 12M, 12Y are arranged. A color image can be formed on the recording paper 16 by discharging the color inks from the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y while the recording paper 16 is conveyed.

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドが各インク色ごとに設けられてなる印字部12によれば、副走査方向について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を一回行うだけで(すなわち1回の副走査で)、記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。   As described above, according to the printing unit 12 in which the full line head that covers the entire paper width is provided for each ink color, the operation of relatively moving the recording paper 16 and the printing unit 12 in the sub-scanning direction is performed. The image can be recorded on the entire surface of the recording paper 16 only by performing it once (that is, by one sub-scan). Thereby, it is possible to perform high-speed printing as compared with a shuttle type head in which the print head reciprocates in the main scanning direction, and productivity can be improved.

なお、本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。   In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a print head that discharges light ink such as light cyan and light magenta.

図1に示したように、インク貯蔵/装填部14は、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは管路(図1中不図示)を介して各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yと連通されている。また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。   As shown in FIG. 1, the ink storage / loading unit 14 includes tanks that store inks of colors corresponding to the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y. The print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y are communicated with each other via the drawing. Further, the ink storage / loading unit 14 includes notifying means (display means, warning sound generating means) for notifying when the ink remaining amount is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. ing.

印字検出部24は、印字部12の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。   The print detection unit 24 includes an image sensor for imaging the droplet ejection result of the print unit 12, and functions as a means for checking nozzle clogging and other ejection defects from the droplet ejection image read by the image sensor.

本例の印字検出部24は、少なくとも各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yによるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤(R)の色フィルタが設けられた光電変換素子(画素)がライン状に配列されたRセンサ列と、緑(G)の色フィルタが設けられたGセンサ列と、青(B)の色フィルタが設けられたBセンサ列と、からなる色分解ラインCCDセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。   The print detection unit 24 of this example is composed of a line sensor having a light receiving element array that is wider than at least the ink ejection width (image recording width) by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y. The line sensor includes an R sensor row in which photoelectric conversion elements (pixels) provided with red (R) color filters are arranged in a line, a G sensor row provided with green (G) color filters, The color separation line CCD sensor is composed of a B sensor array provided with a blue (B) color filter. Instead of the line sensor, an area sensor in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged can be used.

印字検出部24は、各色の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。   The print detection unit 24 reads the test pattern printed by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color, and detects the ejection of each head. The ejection determination includes the presence / absence of ejection, measurement of dot size, measurement of dot landing position, and the like.

印字検出部24の後段には、後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。   A post-drying unit 42 is provided following the print detection unit 24. The post-drying unit 42 is means for drying the printed image surface, and for example, a heating fan is used. Since it is preferable to avoid contact with the printing surface until the ink after printing is dried, a method of blowing hot air is preferred.

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。   When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by blocking the paper holes by pressurization. There is an effect to.

後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。   A heating / pressurizing unit 44 is provided following the post-drying unit 42. The heating / pressurizing unit 44 is a means for controlling the glossiness of the image surface, and pressurizes with a pressure roller 45 having a predetermined surface uneven shape while heating the image surface to transfer the uneven shape to the image surface. To do.

こうして生成されたプリント物はカッター28によって所定のサイズに切断された後、排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であ
り、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成される。
The printed matter generated in this manner is cut into a predetermined size by the cutter 28 and then discharged from the paper discharge unit 26. It is preferable that the original image to be printed (printed target image) and the test print are discharged separately. The ink jet recording apparatus 10 is provided with a sorting means (not shown) that switches the paper discharge path so as to select the print product of the main image and the print product of the test print and send them to the discharge units 26A and 26B. Yes. Note that when the main image and the test print are simultaneously formed in parallel on a large sheet, the test print portion is separated by a cutter (second cutter) 48. The cutter 48 is provided immediately before the paper discharge unit 26, and cuts the main image and the test print unit when the test print is performed on the image margin. The structure of the cutter 48 is the same as that of the first cutter 28 described above, and includes a fixed blade 48A and a round blade 48B.

また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。   Although not shown in FIG. 1, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders.

〔ノズル周辺の断面構造〕
図3は、各印字ヘッド12K、12C、12M、12Y(以下、これらを代表して符号50で示す)内に形成されているインク流路の概略構成を示す断面図である。図3において、符号51はインク吐出用のノズル、52は圧力室、53は共通流路、54は振動板、55はアクチュエータである。
[Cross sectional structure around the nozzle]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ink flow path formed in each of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y (hereinafter, these are represented by reference numeral 50). In FIG. 3, reference numeral 51 denotes an ink ejection nozzle, 52 denotes a pressure chamber, 53 denotes a common flow path, 54 denotes a diaphragm, and 55 denotes an actuator.

ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、供給路56を介して共通流路53と連通している。インク貯蔵/装填部14から送液されたインクは共通流路53を通って圧力室52に供給される。圧力室52の底面を構成している振動板54には個別電極(不図示)を備えたアクチュエータ55が接合されており、個別電極に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ55が変形し、圧力室52内のインクが加圧されることにより、ノズル51からインクが吐出される。すなわち、本実施形態では、ピエゾ素子(圧電素子)に代表されるアクチュエータ55の変形によってインク滴を飛ばす方式(ピエゾジェット方式)が採用されている。   The pressure chamber 52 provided corresponding to the nozzle 51 communicates with the common flow path 53 via the supply path 56. The ink sent from the ink storage / loading unit 14 is supplied to the pressure chamber 52 through the common channel 53. An actuator 55 having individual electrodes (not shown) is joined to the diaphragm 54 constituting the bottom surface of the pressure chamber 52. By applying a driving voltage to the individual electrodes, the actuator 55 is deformed, and the pressure chamber When the ink in 52 is pressurized, the ink is ejected from the nozzle 51. That is, in this embodiment, a method (piezo jet method) in which ink droplets are ejected by deformation of an actuator 55 typified by a piezo element (piezoelectric element) is employed.

図示のように、本実施形態の印字ヘッド50は、SUS板等の薄い板材にエッチング等で穴や溝を形成したプレート部材を複数積層することによってインク流路が形成されている。図3では振動板54の上に4つのプレート部材が積層された構造が示されている。すなわち、ノズル51の吐出口を内包する第1の流路プレート(ノズル層)61と、共通流路53の側面を形成する第2の流路プレート62と、供給路56を内包する第3の流路プレート(供給路層)63と、圧力室52の側面を形成する第4の流路プレート64と、が積層された構造を有している。   As shown in the figure, the print head 50 of this embodiment has an ink flow path formed by laminating a plurality of plate members formed with holes and grooves by etching or the like on a thin plate material such as a SUS plate. FIG. 3 shows a structure in which four plate members are laminated on the vibration plate 54. That is, the first flow path plate (nozzle layer) 61 that includes the discharge port of the nozzle 51, the second flow path plate 62 that forms the side surface of the common flow path 53, and the third flow path that includes the supply path 56. A flow path plate (supply path layer) 63 and a fourth flow path plate 64 that forms the side surface of the pressure chamber 52 are stacked.

図示のように、ノズル51の吐出口に連通する流路を形成している第1の流路プレート(ノズル層)61には、ノズル51の流路周囲に第1のヒータ(以下、ノズルヒータという。)66が設けられている。また、圧力室52と共通流路53をつなぐ供給路56を形成している第3の流路プレート(供給路層)63には、供給路56の周囲に第2のヒータ(以下、供給路ヒータという。)67が設けられている。   As shown in the figure, a first flow path plate (nozzle layer) 61 that forms a flow path communicating with the discharge port of the nozzle 51 includes a first heater (hereinafter referred to as a nozzle heater) around the flow path of the nozzle 51. .) 66 is provided. Further, a third flow path plate (supply path layer) 63 forming a supply path 56 that connects the pressure chamber 52 and the common flow path 53 has a second heater (hereinafter referred to as a supply path) around the supply path 56. 67) is provided.

図4は、ノズルヒータ66の構造例を示した平面図である。ノズルヒータ66は、複数のヒータブロック(図4において3つのブロック)66A、66B、66Cからなり、これらヒータブロック66A〜Cがノズル51の流路周囲を囲むように円周上に沿って配置された構造を有している。各ヒータブロック66A〜66Cは、それぞれグランド線に相当する電極68A、68B、68Cと、信号線に相当する電極69A、69B、69Cとが接続されており、電極間に所要の電圧を印加することにより、ヒータブロック66A〜66Cが発熱する。   FIG. 4 is a plan view showing a structural example of the nozzle heater 66. The nozzle heater 66 includes a plurality of heater blocks (three blocks in FIG. 4) 66A, 66B, and 66C, and these heater blocks 66A to 66C are arranged along the circumference so as to surround the periphery of the flow path of the nozzle 51. It has a structure. Each of the heater blocks 66A to 66C is connected to electrodes 68A, 68B, 68C corresponding to ground lines and electrodes 69A, 69B, 69C corresponding to signal lines, and applies a required voltage between the electrodes. As a result, the heater blocks 66A to 66C generate heat.

図5は、ノズル先端部近傍の拡大図(図3中符号5で示した部分の拡大図)である。図示のように、ノズル51の流路周囲は絶縁層70で構成されている。また、吐出面72の最上層は絶縁層73が設けられ、その下層に信号線74、ヒータ(発熱体)75、グランド線76が順次積層され、グランド線76の下に絶縁層77が設けられている。   FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the nozzle tip (enlarged view of a portion indicated by reference numeral 5 in FIG. 3). As shown in the figure, the periphery of the flow path of the nozzle 51 is constituted by an insulating layer 70. In addition, an insulating layer 73 is provided on the uppermost layer of the ejection surface 72, and a signal line 74, a heater (heating element) 75, and a ground line 76 are sequentially stacked on the lower layer, and an insulating layer 77 is provided below the ground line 76. ing.

信号線74及びグランド線76の配線部は、例えば、アルミ(Al)の膜厚0.8μm、配線幅は5μm、配線間隔も5μmとなっている。もちろん、配線部の構成はこの例に限定されず、アルミ以外の金属を用いることも可能である。   For example, the wiring portions of the signal line 74 and the ground line 76 have an aluminum (Al) film thickness of 0.8 μm, a wiring width of 5 μm, and a wiring interval of 5 μm. Of course, the configuration of the wiring portion is not limited to this example, and a metal other than aluminum can be used.

ヒータ75は、例えばTa−Si−O三元合金で構成される。他に、Ta単層、TaN等でもよい。絶縁層70、73、77はSiO2 の無機膜、厚み0.5μmとする。なお、SiO2 に代えて、サイトップ(商品名:旭硝子社製)等のフッ化樹脂でもよい。その場合も厚みは0.5μm程度以下であることが望ましい。 The heater 75 is made of, for example, a Ta—Si—O ternary alloy. In addition, a Ta single layer, TaN, or the like may be used. The insulating layers 70, 73 and 77 are made of SiO 2 and have a thickness of 0.5 μm. Instead of SiO 2 , a fluorinated resin such as CYTOP (trade name: manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) may be used. Even in this case, the thickness is desirably about 0.5 μm or less.

図4及び図5ではノズルヒータ66の構造を説明したが、図3の符号67で示した供給路ヒータ67の構造もノズルヒータ66の構造と同様であるため、説明は省略する。   The structure of the nozzle heater 66 has been described with reference to FIGS. 4 and 5, but the structure of the supply path heater 67 indicated by reference numeral 67 in FIG.

〔システム構成〕
図6はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース80、システムコントローラ82、画像メモリ84、モータドライバ86、ヒータドライバ88、プリント制御部90、画像バッファメモリ92、ヘッドドライバ94及びヘッド用ヒータドライバ96等を備えている。
〔System configuration〕
FIG. 6 is a principal block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus 10. The inkjet recording apparatus 10 includes a communication interface 80, a system controller 82, an image memory 84, a motor driver 86, a heater driver 88, a print control unit 90, an image buffer memory 92, a head driver 94, a head heater driver 96, and the like. .

通信インターフェース80は、ホストコンピュータ98から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース80にはUSB、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ98から送出された画像データは通信インターフェース80を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦画像メモリ84に記憶される。画像メモリ84は、通信インターフェース80を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ82を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ84は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。   The communication interface 80 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 98. As the communication interface 80, a serial interface such as USB, IEEE 1394, Ethernet (registered trademark), a wireless network, or a parallel interface such as Centronics can be applied. In this part, a buffer memory (not shown) for speeding up communication may be mounted. The image data sent from the host computer 98 is taken into the inkjet recording apparatus 10 via the communication interface 80 and temporarily stored in the image memory 84. The image memory 84 is a storage unit that temporarily stores an image input via the communication interface 80, and data is read and written through the system controller 82. The image memory 84 is not limited to a memory composed of semiconductor elements, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.

システムコントローラ82は、通信インターフェース80、画像メモリ84、モータドライバ86、ヒータドライバ88等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ82は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ98との間の通信制御、画像メモリ84の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ100やヒータ102を制御する制御信号を生成する。   The system controller 82 is a control unit that controls each unit such as the communication interface 80, the image memory 84, the motor driver 86, and the heater driver 88. The system controller 82 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and performs communication control with the host computer 98, read / write control of the image memory 84, and the like, as well as a transport system motor 100 and heater 102. A control signal for controlling is generated.

モータドライバ86は、システムコントローラ82からの指示にしたがってモータ100を駆動するドライバ(駆動回路)である。ヒータドライバ88は、システムコントローラ82からの指示にしたがって後乾燥部42等のヒータ102を駆動するドライバである。   The motor driver 86 is a driver (drive circuit) that drives the motor 100 in accordance with an instruction from the system controller 82. The heater driver 88 is a driver that drives the heater 102 such as the post-drying unit 42 in accordance with an instruction from the system controller 82.

プリント制御部90は、システムコントローラ82の制御に従い、画像メモリ84内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号(印字データ)をヘッドドライバ94に供給するするとともにヘッド用ヒータドライバ96を制御する制御部である。プリント制御部90において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ94を介して印字ヘッド50のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。   The print control unit 90 has a signal processing function for performing various processes and corrections for generating a print control signal from the image data in the image memory 84 according to the control of the system controller 82, and the generated print It is a control unit that supplies a control signal (print data) to the head driver 94 and controls the head heater driver 96. Necessary signal processing is performed in the print control unit 90, and the ejection amount and ejection timing of the ink droplets of the print head 50 are controlled via the head driver 94 based on the image data. Thereby, a desired dot size and dot arrangement are realized.

プリント制御部90には画像バッファメモリ92が備えられており、プリント制御部90における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ92に一時的に格納される。なお、図6において画像バッファメモリ92はプリント制御部90に付随する態様で示されているが、画像メモリ84と兼用することも可能である
。また、プリント制御部90とシステムコントローラ82とを統合して一つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The print controller 90 is provided with an image buffer memory 92, and image data, parameters, and other data are temporarily stored in the image buffer memory 92 when image data is processed in the print controller 90. In FIG. 6, the image buffer memory 92 is shown in a mode associated with the print control unit 90, but it can also be used as the image memory 84. Also possible is an aspect in which the print controller 90 and the system controller 82 are integrated and configured with a single processor.

ヘッドドライバ94はプリント制御部90から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド50のアクチュエータ55を駆動する。ヘッドドライバ94にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。   The head driver 94 drives the actuator 55 of the print head 50 for each color based on the print data given from the print control unit 90. The head driver 94 may include a feedback control system for keeping the head driving conditions constant.

ヘッド用ヒータドライバ96は、プリント制御部90からの指令に従い、ノズルヒータ66及び供給路ヒータ67を駆動するための信号を生成する。インクの吐出駆動タイミングとノズルヒータ66及び供給路ヒータ67の加熱タイミングの制御については後述する。   The head heater driver 96 generates a signal for driving the nozzle heater 66 and the supply path heater 67 in accordance with a command from the print control unit 90. Control of ink ejection drive timing and heating timing of the nozzle heater 66 and the supply path heater 67 will be described later.

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース80を介して外部から入力され、画像メモリ84に蓄えられる。この段階では、RGBの画像データが画像メモリ84に記憶される。   Image data to be printed is input from the outside via the communication interface 80 and stored in the image memory 84. At this stage, RGB image data is stored in the image memory 84.

画像メモリ84に蓄えられた画像データは、システムコントローラ82を介してプリント制御部90に送られ、該プリント制御部90において既知の誤差拡散アルゴリズムなどの手法によりインク色ごとのドットのデータに変換される。すなわち、プリント制御部90は、入力されたRGB画像データをYCMKの4色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部90で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ92に蓄えられる。   The image data stored in the image memory 84 is sent to the print control unit 90 via the system controller 82, and is converted into dot data for each ink color by a method such as a known error diffusion algorithm. The That is, the print control unit 90 performs processing for converting the input RGB image data into YCMK four-color dot data. The dot data generated by the print control unit 90 is stored in the image buffer memory 92.

ヘッドドライバ94は、画像バッファメモリ92に記憶されたドットデータに基づき、印字ヘッド50の駆動制御信号を生成する。ヘッドドライバ94で生成された駆動制御信号が印字ヘッド50に加えられることによって、印字ヘッド50のノズル51からインクが吐出される。記録紙16の搬送速度に同期して印字ヘッド50からのインク吐出を制御することにより、記録紙16上に画像が形成される。   The head driver 94 generates a drive control signal for the print head 50 based on the dot data stored in the image buffer memory 92. When the drive control signal generated by the head driver 94 is applied to the print head 50, ink is ejected from the nozzles 51 of the print head 50. An image is formed on the recording paper 16 by controlling ink ejection from the print head 50 in synchronization with the conveyance speed of the recording paper 16.

印字検出部24は、図1で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙16に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつきなど)を検出し、その検出結果をプリント制御部90に提供する。プリント制御部90は、必要に応じて印字検出部24から得られる情報に基づいて印字ヘッド50に対する各種補正を行う。   As described with reference to FIG. 1, the print detection unit 24 is a block including a line sensor, reads an image printed on the recording paper 16, performs necessary signal processing, and the like to perform a print status (whether ejection is performed, droplet ejection And the detection result is provided to the print control unit 90. The print control unit 90 performs various corrections for the print head 50 based on information obtained from the print detection unit 24 as necessary.

次に、上記の如く構成されたインクジェット記録装置10におけるインクの温度調節タイミングについて説明する。   Next, ink temperature adjustment timing in the inkjet recording apparatus 10 configured as described above will be described.

〔流体現象に着目した温調タイミング〕
図7はプル・プッシュ・プル・メニスカスコントロール(Pull Push Pull meniscus control)によるインク滴の吐出プロセスの例を示した模式図である。図示した一連の吐出プロセスはアクチュエータ55の駆動制御によって実現される。まず、インク吐出前に圧を下げる緩やかな引きの動作を行いメニスカス120(ノズル51内のインク122と外気との界面)の状態を所定の形状にする( 図7(a) 〜(b)) 。この状態から勢いよく吐出動作を行い( 図7(c)〜(h))、インク吐出後に再び引きの動作を行い、インク滴126を所定の大きさに引きちぎるとともに、メニスカス120の振動を抑制する(図7(i)〜(j))。
[Temperature control timing focusing on fluid phenomena]
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an ink droplet ejection process by pull push pull meniscus control. The illustrated series of discharge processes is realized by driving control of the actuator 55. First, a gentle pulling operation is performed to reduce the pressure before ink discharge, and the state of the meniscus 120 (interface between the ink 122 in the nozzle 51 and the outside air) is changed to a predetermined shape (FIGS. 7A to 7B). . From this state, the ejecting operation is performed vigorously (FIGS. 7C to 7H), and after the ink ejection, the pulling operation is performed again to tear the ink droplet 126 to a predetermined size and to suppress the vibration of the meniscus 120. (FIGS. 7 (i) to (j)).

このような流体現象の中で図7(d)で示した状態、すなわち、インク122が吐出面(ノズル面)124から出る時の時刻t=Tn を温調タイミングの基準として設定する。 In such a fluid phenomenon, the state shown in FIG. 7D , that is, the time t = Tn when the ink 122 exits from the ejection surface (nozzle surface) 124 is set as a reference for the temperature adjustment timing.

図8はノズルヒータ66及び供給路ヒータ67の駆動タイミングを示したタイミングチャートの一例である。本節では、図7(d)の状態を「吐出」と定義する。 FIG. 8 is an example of a timing chart showing the drive timing of the nozzle heater 66 and the supply path heater 67. In this section, the state of FIG. 7D is defined as “discharge”.

ノズルヒータ66の駆動開始タイミングT1 は、Tn の1μs 〜100μs 前である。ΔTn1=T1 −Tn とすると、−100μs ≦ΔTn1≦−1μs である The drive start timing T1 of the nozzle heater 66 is 1 μs to 100 μs before Tn. If ΔTn1 = T1−Tn, then −100 μs ≦ ΔTn1 ≦ −1 μs .

ノズルヒータ66の駆動終了タイミングT1'は、駆動開始タイミングT1よりも後であって、Tn の20μs 前から50μs 後である。ΔTn1’=T1'−Tn とすると、−20μs ≦ΔTn1' ≦50μs であり、かつ、1μs以上ノズルヒータ66を駆動させる。吐出直前又は直後(−20μs 〜+20μs )にノズルヒータ66をOFFする理由は、ヒートアップ時間を短くして熱量を下げるためである。また、吐出後迅速にリフィルを行うためにリフィル中もインク粘度を下げるためには、吐出後(+20μs 〜+50μs )にノズルヒータ66をOFFする態様が好ましい。 The drive end timing T1 ′ of the nozzle heater 66 is later than the drive start timing T1, and is 20 μs before and 50 μs after Tn. 'When = T1'-Tn, -20μs ≦ ΔTn1 ' ΔTn1 Ri ≦ 50 [mu] s der, and drives the 1μs or more nozzle heater 66. The reason why the nozzle heater 66 is turned off immediately before or immediately after discharge (−20 μs to +20 μs) is to shorten the heat-up time and reduce the amount of heat. In order to reduce ink viscosity during refilling in order to perform refilling quickly after ejection, it is preferable to turn off the nozzle heater 66 after ejection (+20 μs to +50 μs).

供給路ヒータ67の駆動開始タイミングT2 は、Tn の1μs 〜100μs 後である。ΔTn2=T2 −Tn とすると、1μs ≦ΔTn2≦100μs であり、かつ、1μs以上供給ヒータ67を駆動させる。 The drive start timing T2 of the supply path heater 67 is 1 μs to 100 μs after Tn. When ΔTn2 = T2 -Tn, Ri 1μs ≦ ΔT n2 ≦ 100μs der, and drives the feed heater 67 or 1 [mu] s.

吐出開始後リフィルは0〜100μs 、多くは0〜50μs で開始するので、上記のタイミングで供給路ヒータ67を駆動開始する。供給路ヒータ67の駆動終了タイミングT2 ' は、アクチュエータ55の駆動周波数に依存して決定される。   Since refilling is started at 0 to 100 [mu] s, most of them at 0 to 50 [mu] s after the start of discharge, the supply path heater 67 starts to be driven at the above timing. The driving end timing T2 ′ of the supply path heater 67 is determined depending on the driving frequency of the actuator 55.

ノズルヒータ66又は供給路ヒータ67によってインクの温度を上昇させるために少なくとも1μs の加熱時間が必要であることは、以下に示すノズル内温度分布の計算から導かれる。   That the heating time of at least 1 μs is required to raise the ink temperature by the nozzle heater 66 or the supply path heater 67 is derived from the following calculation of the temperature distribution in the nozzle.

計算において、半無限流体の熱伝導(対流なしのモデル)による近似を適用する。図9のように、温度源140に接する低温流体(半無限流体142)について境界面144を基準として位置xの座標軸を設定する。初期条件として半無限流体142は、はじめ温度T0 で一様とし、時刻τ=0でx=0の面の温度をTs とする。Tsはその後一定に保たれる。   In the calculation, the approximation by the heat conduction of semi-infinite fluid (model without convection) is applied. As shown in FIG. 9, the coordinate axis of the position x is set with respect to the boundary surface 144 for the low temperature fluid (semi-infinite fluid 142) in contact with the temperature source 140. As an initial condition, the semi-infinite fluid 142 is initially uniform at the temperature T0, and the temperature of the surface at x = 0 at time τ = 0 is Ts. Ts is then kept constant.

時刻τ、位置xにおける温度T(τ,x)は、上記の条件で以下の式が成り立つ。   The following equation holds for the temperature T (τ, x) at the time τ and the position x under the above conditions.

erf(β) は誤差関数であり、以下の式で表される。
erf (β) is an error function and is expressed by the following equation.

ここでβは次式で表される。   Here, β is expressed by the following equation.

〔数3〕式中のaは温度伝導率( m2 /s )であり、次式で表される。
[Mathematical formula-see original document] a in the equation is temperature conductivity (m < 2 > / s) and is represented by the following equation.

ただし、λ:熱伝導率(W/(m・ K))、ρ:密度(kg/m3 )、Cp :比熱( J/(kg・K))
である。なお、水の場合、λ=0.61、ρ=1000、Cp =4180なのでa=1.46×10-7である。
Where λ: thermal conductivity (W / (m · K)), ρ: density (kg / m 3 ), Cp: specific heat (J / (kg · K))
It is. In the case of water, since λ = 0.61, ρ = 1000, and Cp = 4180, a = 1.46 × 10 −7 .

以上から〔数1〕の式を利用して温度源からxだけ離れた位置の時刻τにおける温度Tを求めることができる。   From the above, the temperature T at the time τ at a position separated by x from the temperature source can be obtained using the formula [Equation 1].

また、時刻τ=0〜τ間で表面の単位面積から入った熱量Q(J /m2 )は次式となる。 The amount of heat Q (J / m 2 ) entered from the surface unit area between time τ = 0 and τ is expressed by the following equation.

この〔数5〕の式から必要熱量を算出することができる。   The required heat quantity can be calculated from the equation [5].

一般的な水性インクの組成は80%以上が水であるため、液体は水であると仮定して温度分布を計算する。初期温度T0 =300 K、境界温度Ts =350 Kとしたときの計算結果を図10に示す。また、初期温度T0 =300 K、境界温度Ts =400 Kとしたときの計算結果を図11に示す。   Since the composition of a general water-based ink is 80% or more of water, the temperature distribution is calculated on the assumption that the liquid is water. FIG. 10 shows the calculation results when the initial temperature T0 = 300K and the boundary temperature Ts = 350K. FIG. 11 shows the calculation results when the initial temperature T0 = 300K and the boundary temperature Ts = 400K.

これらのグラフによれば、1μs の加熱時間でヒータ境界から1μm 厚分のインク(計算上は水)の温度を上昇させることができることがわかる。更に、数十μs の範囲で温度上昇がみられるのは、ヒータ境界から数μm の範囲である。ノズル直径を30μm 程度と考えると、ノズル直径に対して一割程度の外周の温度が上昇することになる。   According to these graphs, it can be seen that the temperature of ink (water in calculation) of 1 μm thickness can be raised from the heater boundary with a heating time of 1 μs. Further, the temperature rise in the range of several tens of μs is in the range of several μm from the heater boundary. Assuming that the nozzle diameter is about 30 μm, the temperature of the outer periphery increases by about 10% with respect to the nozzle diameter.

〔アクチュエータ駆動波形に着目した温調タイミング〕
図12は、アクチュエータ駆動波形に注目したノズルヒータ66及び供給路ヒータ67の駆動タイミングを示したタイミングチャートと吐出時におけるインクの動きの対応関係を示した図である。同図中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。
[Temperature control timing focusing on actuator drive waveform]
FIG. 12 is a timing chart showing the drive timing of the nozzle heater 66 and the supply path heater 67 with attention paid to the actuator drive waveform, and a diagram showing the correspondence between the ink movements during ejection. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage.

図12に示したように、インク122をノズル面124から吐出させるときのアクチュエータ駆動タイミングをTaとし、このTaをヒータ制御の基準とする。インク122をノズル面124から吐出させる動作は圧力室52の体積を減少させるアクチュエータ駆動によって実現される。すなわち、インク122がノズル面124から外に出るタイミング
は、アクチュエータ55を圧力室体積減少方向に変位させる駆動期間内であり、左記駆動期間が複数ある場合は、その中において駆動パルスの電位差最大、或いは傾きが最大となる期間内である。
As shown in FIG. 12, the actuator drive timing when ink 122 is ejected from the nozzle surface 124 is Ta, and this Ta is used as a reference for heater control. The operation of discharging the ink 122 from the nozzle surface 124 is realized by driving an actuator that reduces the volume of the pressure chamber 52. That is, the timing at which the ink 122 goes out of the nozzle surface 124 is within a driving period in which the actuator 55 is displaced in the pressure chamber volume decreasing direction. When there are a plurality of driving periods on the left, the potential difference of the driving pulse is maximized. Or it is in the period when inclination becomes the maximum.

このように、一連の電圧駆動において電圧変化が最も大きいところ、あるいは電圧変化の時間微分が最も大きいところに注目し、かかる吐出動作を実現するアクチュエータ駆動のタイミングを基準Ta として設定する。そして、この基準Ta の前後でノズルヒータ及び供給路ヒータの駆動タイミングを設定する。   In this way, paying attention to the place where the voltage change is the largest in a series of voltage drives or the place where the time differentiation of the voltage change is the largest, the actuator drive timing for realizing the discharge operation is set as the reference Ta. Then, the drive timing of the nozzle heater and the supply path heater is set before and after the reference Ta.

具体的には、図8で説明した例と同様に、Tn をTa で置き換えることによって、各ヒータの駆動タイミングが決定される。   Specifically, similarly to the example described with reference to FIG. 8, the drive timing of each heater is determined by replacing Tn with Ta.

なお、アクチュエータ駆動波形は図12の例に限定されない。図13にアクチュエータ駆動パルスの他の波形例を示す。アクチュエータ駆動波形は様々なタイプが可能であるが、何れの場合も電位差最大、傾き最大となる期間の中から適当な時刻を制御の基準時刻Taとして決定する。図12及び図13に示したTaに限定されず、例えば、電圧0になる時刻を基準時刻Taとして設定する態様も可能である。   The actuator drive waveform is not limited to the example of FIG. FIG. 13 shows another waveform example of the actuator drive pulse. Various types of actuator drive waveforms are possible. In any case, an appropriate time is determined as the control reference time Ta from the period in which the potential difference is maximum and the gradient is maximum. It is not limited to Ta shown in FIG.12 and FIG.13, For example, the aspect which sets the time which becomes the voltage 0 as the reference time Ta is also possible.

〔温調熱量の評価〕
上述した〔数5〕の式を用いて必要な熱量を計算する。液体は水と仮定し、初期温度T0 = 300Kとする。また、ノズルの形状はノズル半径15μm、ノズル高さ50μm、ノズル内側表面積4.7×10-92 の円筒形状であるものとする。加熱温度 350Kと 400Kの場合の計算結果を図14に示す。
[Evaluation of heat control]
The necessary amount of heat is calculated using the above-described equation (5). Assuming that the liquid is water, the initial temperature T0 is 300K. The nozzle is assumed to have a cylindrical shape with a nozzle radius of 15 μm, a nozzle height of 50 μm, and a nozzle inner surface area of 4.7 × 10 −9 m 2 . The calculation results in the case of heating temperatures of 350K and 400K are shown in FIG.

図14に示されているように、数十μsの範囲において必要な熱量は数μJである。インクを暖めると同程度にヘッドを暖めるとしてもヒータの熱量は10μJ程度、多く見積もっても20μJ以下である。このような観点から、ノズルヒータ66及び供給路ヒータ67による温調時間は100μs以下に設定される。   As shown in FIG. 14, the amount of heat required in the range of several tens of μs is several μJ. Even if the head is heated to the same extent as the ink is heated, the amount of heat of the heater is about 10 μJ, which is 20 μJ or less at most. From such a viewpoint, the temperature adjustment time by the nozzle heater 66 and the supply path heater 67 is set to 100 μs or less.

〔インク物性の温度依存性〕
温度によるインク物性値の変化はインクの種類によって様々である。図15は、あるインクについての表面張力と温度の関係を示したグラフである。また、図16は4種類のインクについてそれぞれインク粘度の温度依存性を示したグラフである。これらの図面に示したように、インクの温度が上昇するにつれて、表面張力は小さくなるとともに粘度が低下する傾向にある。
[Temperature dependence of ink properties]
The change in ink physical property value due to temperature varies depending on the type of ink. FIG. 15 is a graph showing the relationship between surface tension and temperature for a certain ink. FIG. 16 is a graph showing the temperature dependence of the ink viscosity for each of the four types of ink. As shown in these drawings, as the ink temperature rises, the surface tension tends to decrease and the viscosity tends to decrease.

ノズル51内のインクのうちノズル内壁との接触面近傍のインクを低粘度化できればインクを吐出させることができることが実験により見出された。すなわち、図17に示すように、ノズル51の直径をD、ノズル内壁からの加熱浸透深さをδdとするとき、0.05≦δd/Dの浸透深さを最低限確保すれば問題なく吐出が可能であり、かつδd/D≦0.15とすることで加熱エネルギーを半減することが可能となる。   Experiments have found that ink can be ejected if the viscosity of the ink in the nozzle 51 near the contact surface with the nozzle inner wall can be reduced. That is, as shown in FIG. 17, assuming that the diameter of the nozzle 51 is D and the heat penetration depth from the inner wall of the nozzle is δd, if the penetration depth of 0.05 ≦ δd / D is ensured to a minimum, no problem is discharged. The heating energy can be halved by setting δd / D ≦ 0.15.

下記の〔表1〕は、δd/Dの条件を変えて吐出実験を行ったときの吐出状態の評価、加熱エネルギーの相対比率、省エネルギー効果の評価をまとめたものである。   [Table 1] below summarizes the evaluation of the discharge state, the relative ratio of the heating energy, and the evaluation of the energy saving effect when the discharge experiment is performed under the condition of δd / D.

〔表1〕の実験結果によれば、0.05≦δd/D≦0.15の条件を満たすときに、吐出の状態及び省エネルギー効果について良好な結果が得られる。   According to the experimental results in [Table 1], when the condition of 0.05 ≦ δd / D ≦ 0.15 is satisfied, good results can be obtained for the discharge state and the energy saving effect.

〔インク物性を考慮した温度制御の例〕
より具体的な例を用いて本実施形態における温度制御について説明する。数値計算によるシミュレーションから、高粘度インクであってもノズル壁から1μmのインクが5cP以下の低粘度液インクであれば吐出可能であることがわかった。
[Example of temperature control considering ink properties]
The temperature control in this embodiment will be described using a more specific example. From the simulation by numerical calculation, it was found that even if the ink is high viscosity, it can be ejected if 1 μm ink is low viscosity liquid ink of 5 cP or less from the nozzle wall.

既に説明したように、インクの特性として、温度を上げると粘度が低下することはわかっている。ここでは、図18のような粘度の温度特性を有するインクを使用するものとする。このグラフに示したインクで5cP以下になるのは40℃(313.15K)以上である。 As already explained, it is known as a characteristic of ink that the viscosity decreases with increasing temperature. Here, it is assumed that ink having a temperature characteristic of viscosity as shown in FIG. 18 is used. It is 40 ° C. (313.15 K) or more that the ink shown in this graph becomes 5 cP or less.

ノズルヒータ66によるノズル部のインク温度の上昇は熱伝導の計算により求められる。図19は、ノズル壁を 350Kにしたときのノズル壁(ヒータ境界)からのインク深さ(距離)と温度との関係を経過時間(μs)をパラメータとして示したグラフである。同図によれば、ノズル壁から1μmのインクを40℃(313.15K)以上(5cP以下)にするためには3μs以上必要であることがわかる。したがって、当該インクにおいては、ノズルヒータ66の駆動開始タイミングT1 はTn またはTa の3μs以上前に設定する必要がある。 The rise in the ink temperature at the nozzle portion by the nozzle heater 66 is obtained by calculation of heat conduction. FIG. 19 is a graph showing the relationship between the ink depth (distance) from the nozzle wall (heater boundary) and the temperature when the nozzle wall is 350K, using the elapsed time (μs) as a parameter. According to the figure, it can be seen that 3 μs or more is required to bring 1 μm ink from the nozzle wall to 40 ° C. (313.15 K) or more (5 cP or less). Therefore, in this ink, the drive start timing T1 of the nozzle heater 66 needs to be set 3 μs or more before Tn or Ta.

このように、使用するインクの物性やノズル条件などから必要な加熱温度と昇温時間が計算され、その計算結果に従ってノズルヒータ66の駆動タイミングが設定される。供給路ヒータ67の駆動タイミングについても同様の計算に従って駆動タイミングが設定される。   In this way, the necessary heating temperature and temperature rise time are calculated from the physical properties of the ink used, the nozzle conditions, and the like, and the drive timing of the nozzle heater 66 is set according to the calculation results. The drive timing of the supply path heater 67 is set according to the same calculation.

図20はヒータ駆動タイミングの設定処理に関する処理ブロック図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置10は、使用するインクの情報を取得するインク情報取得部160と、インク粘度の温度依存特性を演算する第1の演算処理部162と、少なくとも1種類の(好ましくは複数種類の)インクの粘度の温度依存性を示すテーブルデータが格納されている第1のテーブル格納部164と、ノズル内のインク温度上昇特性を演算する第2の演算処理部166と、インクの温度分布の時間依存性を示すテーブルデータが格
納されている第2のテーブル格納部168と、第1の演算処理部162及び第2の演算処理部166の演算結果に基づいてノズルヒータ66、供給路ヒータ67の駆動タイミングをそれぞれ設定するタイミング設定部170、172とを備えている。
FIG. 20 is a process block diagram relating to the heater drive timing setting process. The ink jet recording apparatus 10 according to the present embodiment includes an ink information acquisition unit 160 that acquires information on ink to be used, a first calculation processing unit 162 that calculates temperature-dependent characteristics of ink viscosity, and at least one type (preferably Is a first table storage unit 164 that stores table data indicating the temperature dependence of the viscosity of the ink (a plurality of types), a second calculation processing unit 166 that calculates ink temperature rise characteristics in the nozzle, and ink A second table storage unit 168 in which table data indicating the time dependence of the temperature distribution of the nozzle heater 66 is supplied based on the calculation results of the first calculation processing unit 162 and the second calculation processing unit 166. Timing setting units 170 and 172 for setting the driving timing of the road heater 67 are provided.

なお、図20に示した処理機能は図7で説明したシステムコントローラ82又はプリント制御部90若しくはこれらの組み合わせによって実現される。   The processing functions shown in FIG. 20 are realized by the system controller 82, the print control unit 90, or a combination thereof described with reference to FIG.

図20に示したように、インク情報取得部160から使用されるインクの情報を得て第1の演算処理部162において当該使用インクについての粘度の温度依存特性が計算される。このとき、第1の演算処理部162は第1のテーブル格納部164に格納されているテーブルデータを参照し、図21に示すように、該当するインクについて吐出可能粘度を得るために必要な加熱温度(必要加熱温度)を求める。   As shown in FIG. 20, information on the ink to be used is obtained from the ink information acquisition unit 160, and the temperature dependency characteristic of the viscosity of the used ink is calculated in the first arithmetic processing unit 162. At this time, the first arithmetic processing unit 162 refers to the table data stored in the first table storage unit 164, and as shown in FIG. 21, heating necessary to obtain the dischargeable viscosity for the corresponding ink. Find the temperature (required heating temperature).

図20に示した第1の演算処理部162の演算結果は、第2の演算処理部166に送られる。第2の演算処理部166は第2のテーブル格納部168に格納されているテーブルデータを参照し、図22に示すように、必要加熱温度の情報と、必要加熱浸透深さδdの情報とに基づき、必要加熱浸透深さδdを必要加熱温度に昇温するために必要な昇温時間を求める。   The calculation result of the first calculation processing unit 162 shown in FIG. 20 is sent to the second calculation processing unit 166. The second arithmetic processing unit 166 refers to the table data stored in the second table storage unit 168, and as shown in FIG. 22, information on the required heating temperature and information on the required heating penetration depth δd. Based on this, a heating time required to raise the required heating penetration depth δd to the required heating temperature is obtained.

こうして求めた昇温時間の情報は図20のタイミング設定部170、172に送られ、該昇温時間に応じてノズルヒータ66及び供給路ヒータ67のそれぞれの駆動タイミングが設定される。   The information on the temperature rise time thus obtained is sent to the timing setting units 170 and 172 in FIG. 20, and the drive timings of the nozzle heater 66 and the supply path heater 67 are set according to the temperature rise time.

本実施形態によれば、インク吐出タイミングに合わせてノズルを温調するので、最小限の加熱エネルギーで高粘度インクの吐出が可能となる。第1のテーブル格納部164に複数種類のインクに関する情報を記憶しておくことにより、複数種類のインクに対応することが可能となり、使用するインクの種類に応じて吐出可能な適切なインク粘度になるように温度調節を行うことができる。   According to this embodiment, since the nozzle temperature is adjusted in accordance with the ink discharge timing, it is possible to discharge high-viscosity ink with minimum heating energy. By storing information relating to a plurality of types of ink in the first table storage unit 164, it is possible to handle a plurality of types of ink, and an appropriate ink viscosity that can be ejected according to the type of ink used. The temperature can be adjusted as follows.

また、図3で説明したように、相対的にインクの流体抵抗の大きい場所のみを加熱してインク粘度を局所的に低下させる構造のため、加熱制御の応答性が高く吐出周波数が向上するとともに、エネルギー消費量の低減化を実現できる。   In addition, as described with reference to FIG. 3, since the ink viscosity is locally decreased by heating only a place where the fluid resistance of the ink is relatively large, the responsiveness of the heating control is high and the ejection frequency is improved. Reduction of energy consumption can be realized.

更には、異なる階層の流路プレートにノズルヒータ66、供給路ヒータ67を別々に設けたので、互いの温度影響が低減され、ノズル周辺及び個別流路(供給路)周辺にのみ効果的に熱を伝えることができるとともに、その温度制御の効果を持続できる。例えば、図3の62を断熱層とすれば更に効果がある。   Furthermore, since the nozzle heater 66 and the supply path heater 67 are separately provided on the flow path plates of different levels, the temperature influence on each other is reduced, and heat is effectively applied only around the nozzle and the individual flow path (supply path). It can communicate and maintain its temperature control effect. For example, if 62 in FIG.

上記実施形態では、インクジェット記録装置10について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、処理液その他の液体を媒体に塗布する塗布装置など各種の液体吐出装置について本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the inkjet recording apparatus 10 has been described. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to various liquid ejecting apparatuses such as a coating apparatus that applies treatment liquid and other liquids to a medium. be able to.

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図FIG. 1 is a plan view of a main part around a printing unit of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 印字ヘッドに形成されているインク流路の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the ink flow path currently formed in the print head ノズルヒータの構造例を示した平面図Plan view showing a structure example of a nozzle heater ノズル近傍の拡大断面図Enlarged cross section near the nozzle 本例のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図Main block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus of this example ノズルからのインク滴の吐出プロセスを示した模式図Schematic diagram showing the process of ejecting ink droplets from a nozzle ノズルヒータ及び供給路ヒータの駆動タイミングを示したタイミングチャートTiming chart showing drive timing of nozzle heater and supply path heater 熱伝導の計算条件を説明するために用いた図Diagram used to explain heat conduction calculation conditions ノズル内温度分布の計算結果を示すグラフGraph showing the calculation result of nozzle temperature distribution ノズル内温度分布の計算結果を示すグラフGraph showing the calculation result of nozzle temperature distribution アクチュエータ駆動波形とノズヒータ及び供給路ヒータの駆動タイミングを示したタイミングチャート及び吐出時におけるインクの動きの対応関係を示した図Timing chart showing actuator drive waveform, drive timing of nose heater and supply path heater, and diagram showing correspondence of ink movement during ejection アクチュエータ駆動パルスの他の波形例を示す図The figure which shows the other waveform example of an actuator drive pulse 必要熱量の計算結果を示すグラフGraph showing calculation result of required heat あるインクについての表面張力と温度の関係を示したグラフGraph showing the relationship between surface tension and temperature for an ink 複数の(4種類の)インクについてそれぞれインク粘度の温度依存性を示したグラフGraph showing temperature dependence of ink viscosity for each of a plurality of (four types) inks 加熱浸透深さを説明するために用いたノズルの要部拡大断面図Enlarged cross-sectional view of the main part of the nozzle used to explain the heat penetration depth インク粘度の温度依存性の一例を示すグラフGraph showing an example of temperature dependence of ink viscosity ノズル壁(ヒータ境界)からのインク深さ(距離)と温度との関係を経過時間をパラメータとして示したグラフA graph showing the relationship between the ink depth (distance) from the nozzle wall (heater boundary) and temperature using elapsed time as a parameter ヒータ駆動タイミングの設定処理に関する処理ブロック図Process block diagram related to heater drive timing setting process インク粘度の温度依存性を示すテーブルから所要の吐出可能粘度を得るために必要な加熱温度を求める方法を説明するために用いた図The figure used to explain the method of obtaining the heating temperature necessary to obtain the required dischargeable viscosity from the table showing the temperature dependence of the ink viscosity 温度分布を示すテーブルから必要加熱浸透深さδdを必要加熱温度に昇温するために必要な昇温時間を求める方法を説明するために用いた図The figure used in order to explain the method of obtaining the temperature rise time required to raise the required heating penetration depth δd to the required heating temperature from the table showing the temperature distribution

符号の説明Explanation of symbols

10…インクジェット記録装置、12…印字部、12K,12C,12M,12Y…印字ヘッド、14…インク貯蔵/装填部、16…記録紙、50…印字ヘッド、51…ノズル、52…圧力室、53…共通流路、54…振動板、55…アクチュエータ、56…供給路、61…第1の流路プレート(ノズル層)、62…第2の流路プレート、63…第3の流路プレート(供給路層)、64…第4の流路プレート、66…ノズルヒータ、67…供給路ヒータ、82…システムコントローラ、90…プリント制御部、120…メニスカス、122…インク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inkjet recording device, 12 ... Printing part, 12K, 12C, 12M, 12Y ... Print head, 14 ... Ink storage / loading part, 16 ... Recording paper, 50 ... Print head, 51 ... Nozzle, 52 ... Pressure chamber, 53 ... Common channel, 54 ... Vibration plate, 55 ... Actuator, 56 ... Supply channel, 61 ... First channel plate (nozzle layer), 62 ... Second channel plate, 63 ... Third channel plate ( (Supply path layer), 64 ... fourth flow path plate, 66 ... nozzle heater, 67 ... supply path heater, 82 ... system controller, 90 ... print controller, 120 ... meniscus, 122 ... ink

Claims (8)

25℃以上50℃以下の温度範囲で液状となる液体をノズル孔から吐させる液体吐出装置において、
前記ノズル孔から前記液体を吐出させるための吐出力を発生させるアクチュエータと、
ノズル部に配設されたノズル部加熱手段と、
前記アクチュエータを駆動して前記ノズル孔から液体を吐出させる吐出駆動タイミングに応じて前記ノズル部加熱手段による加熱タイミングを制御するノズル加熱制御手段と、
吐出させる液体の粘度の温度依存特性とノズル内における液体の温度分布の時間依存性とに基づいてノズル内の液体粘度が所定の値以下になるための温度上昇時間を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された温度上昇時間に従って前記ノズル部加熱手段の駆動タイミングを設定するタイミング設定手段と、を備え、
前記演算手段は、前記液体の粘度の温度依存特性を示す第1のテーブルが格納される第1のテーブル格納部と、
前記液体の温度分布の時間依存性を示す第2のテーブルが格納される第2のテーブル格納部と、
前記液体の情報を得て、前記第1のテーブルを用いて当該液体の所望の粘度と必要な加熱温度の関係を求める第1の演算処理部と、
前記第1の演算処理部で求めた前記必要な加熱温度の情報及び前記ノズル内の液体のうち、前記ノズル孔の直径Dとの関係が0.05≦δd/D≦0.15を満たすノズル内壁から深さδdの範囲の液体を前記必要な加熱温度まで加熱するための前記深さδdを必要加熱浸透深さとするときに当該必要加熱浸透深さδdの情報に基づき前記第2のテーブルを用いて前記必要加熱浸透深さδdを前記必要な加熱温度に昇温するために必要な昇温時間を求める第2の演算処理部と、
を含むことを特徴とする液体吐出装置。
A liquid discharge apparatus Ru is out nozzle hole or al ejection liquids as liquid at a temperature range of 25 ° C. or higher 50 ° C. or less,
An actuator for generating a discharge force for discharging the liquid from the nozzle hole,
A nozzle part heating means disposed in the nozzle part;
Nozzle heating control means for controlling the heating timing by the nozzle part heating means in accordance with the ejection drive timing for driving the actuator to eject liquid from the nozzle hole;
A calculation means for calculating a temperature rise time for the liquid viscosity in the nozzle to become a predetermined value or less based on the temperature dependency characteristic of the viscosity of the liquid to be discharged and the time dependency of the temperature distribution of the liquid in the nozzle;
Timing setting means for setting the drive timing of the nozzle section heating means according to the temperature rise time calculated by the calculation means,
The calculation means includes a first table storage unit that stores a first table indicating a temperature-dependent characteristic of the viscosity of the liquid;
A second table storage unit for storing a second table indicating time dependence of the temperature distribution of the liquid;
A first arithmetic processing unit that obtains information on the liquid and obtains a relationship between a desired viscosity of the liquid and a necessary heating temperature using the first table;
Of the information on the necessary heating temperature obtained by the first arithmetic processing unit and the liquid in the nozzle, a nozzle satisfying a relationship of 0.05 ≦ δd / D ≦ 0.15 with the diameter D of the nozzle hole for heating the liquid in the range of depth δd from the inner wall to the required heating temperature, the depth δd when main heating penetration depth Sato 必, the second based on the information of the required heating penetration depth δd A second arithmetic processing unit for obtaining a heating time required to raise the required heating penetration depth δd to the required heating temperature using the table of
A liquid ejecting apparatus comprising:
前記ノズル部加熱手段の駆動開始タイミングをT1、前記ノズル孔が形成されている吐出面から液体が出る吐出時の時刻をTn、ΔTn1=T1−Tn、前記ノズル部加熱手段の駆動終了タイミングをT1’、ΔTn1'=T1'−Tnとすると、
−100μs≦ΔTn1≦−1μs、かつ、−20μs≦ΔTn1'≦50μsを満たし、
さらに、前記ノズル部加熱手段は、1μs以上駆動されることを特徴とする請求項1記載の液体吐出装置。
The drive start timing of the nozzle section heating means is T1, the time when the liquid comes out from the discharge surface where the nozzle hole is formed is Tn, ΔTn1 = T1−Tn, and the drive end timing of the nozzle section heating means is T1. ', ΔTn1' = T1 '-Tn
−100 μs ≦ ΔTn1 ≦ −1 μs and −20 μs ≦ ΔTn1 ′ ≦ 50 μs,
Furthermore, the nozzle portion heating means, a liquid ejecting apparatus according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that it is driven more than 1 [mu] s.
複数のノズルと、各ノズルに対応した個別の圧力室と、複数の圧力室に液体を供給する
共通流路と、を備えた吐出ヘッドを有し、
該吐出ヘッドの各ノズルについて前記ノズル部加熱手段が設けられるとともに、前記圧
力室と前記共通流路を連通する供給路に供給路加熱手段が設けられていることを特徴とす
る請求項1又は2記載の液体吐出装置。
A discharge head comprising a plurality of nozzles, individual pressure chambers corresponding to each nozzle, and a common flow path for supplying liquid to the plurality of pressure chambers;
With said discharge exits the nozzle portion heating device for each nozzle of the head is provided, according to claim 1 or 2, characterized in that the supply passage heating means supply path communicating the common flow path and the pressure chamber are provided The liquid discharge apparatus as described.
前記ノズル孔からインクを吐出させる吐出駆動タイミングに応じて前記供給路加熱手段による加熱タイミングを制御する供給路加熱制御手段を備えたことを特徴とする請求項記載の液体吐出装置。 The liquid discharge apparatus according to claim 3, further comprising a supply path heating control unit that controls a heating timing of the supply path heating unit in accordance with a discharge drive timing for discharging ink from the nozzle hole. 前記ノズル、前記圧力室、前記共通流路及び前記供給路は積層構造によって形成されており、
前記ノズルと前記供給路は異なる層の部材で構成され、前記ノズル部加熱手段と前記供給路加熱手段は互いに異なる層に配設されていることを特徴とする請求項又は記載の液体吐出装置。
The nozzle, the pressure chamber, the common flow path, and the supply path are formed by a laminated structure,
Said supply passage and said nozzle is constituted by members of different layers, the liquid ejection according to claim 3 or 4, wherein the said nozzle portion heating means supply passage heating means is characterized by being placed in different layers apparatus.
前記ノズルが形成されているノズル層と前記供給路が形成されている供給路層との間に断熱層が設けられていることを特徴とする請求項記載の液体吐出装置。 The liquid ejection apparatus according to claim 5 , wherein a heat insulating layer is provided between a nozzle layer in which the nozzle is formed and a supply path layer in which the supply path is formed. 前記供給路加熱手段の駆動開始タイミングをT2 、前記ノズル孔が形成されている吐出面から液体が出る吐出時の時刻をTnとすると、T2は、Tnの1μsから100μs後であり、さらに、供給路加熱手段は1μs以上駆動されることを特徴とする請求項乃至の何れか1項記載の液体吐出装置。 Assuming that the drive start timing of the supply path heating means is T2, and the discharge time when the liquid comes out from the discharge surface on which the nozzle hole is formed is Tn, T2 is 1 μs to 100 μs after Tn, and further the supply road heating means liquid ejection apparatus according to any one of claims 3 to 6, characterized in that it is driven more than 1 [mu] s. 請求項1乃至の何れか1項記載の液体吐出装置をインク滴の吐出装置として用い、前記ノズル孔を有する記録ヘッドに対して被記録媒体を相対移動させながら、前記ノズル孔よりインクを吐出することにより前記被記録媒体上に画像を形成することを特徴とするインクジェット記録装置。 Using the liquid ejection apparatus of any one of claims 1 to 7 as the discharge device of the ink droplets, while relatively moving the recording medium relative to the recording head having the nozzle holes, ejection ink from the nozzle hole Thus, an ink jet recording apparatus is characterized in that an image is formed on the recording medium.
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