JP2011104824A - 液体噴射装置、及び、その制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることが可能な液体噴射装置、及び、その制御方法を提供する。
【解決手段】圧電振動子を駆動させることによって圧力発生室の容積を膨張状態へと推移させる第1パルス要素と、膨張状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、膨張状態から圧力発生室の容積を収縮状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、記録紙に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室内の圧力変化が高まるように設定され、圧力発生室に充填されたインク内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスDPを発生させ、吐出駆動パルスを用いてインクを吐出する吐出処理の際には、加熱機構によってインクを加熱する一方、メンテナンス駆動パルスを圧電振動子に繰り返し印加することで記録ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、冷却機構によってインクを冷却する。
【選択図】図5
【解決手段】圧電振動子を駆動させることによって圧力発生室の容積を膨張状態へと推移させる第1パルス要素と、膨張状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、膨張状態から圧力発生室の容積を収縮状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、記録紙に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室内の圧力変化が高まるように設定され、圧力発生室に充填されたインク内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスDPを発生させ、吐出駆動パルスを用いてインクを吐出する吐出処理の際には、加熱機構によってインクを加熱する一方、メンテナンス駆動パルスを圧電振動子に繰り返し印加することで記録ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、冷却機構によってインクを冷却する。
【選択図】図5
Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、及び、その制御方法に関するものであり、特に、ノズルに連通する圧力室に圧力変動を与えて、圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射装置、及び、その制御方法に関する。
液体噴射装置は、液体を噴射(吐出)可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズルから液滴状のインクを記録紙等の記録媒体(吐出対象物)に対して吐出・着弾させることで画像等の記録を行うインクジェット式プリンター(以下、単にプリンターという。)等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレー、プラズマディスプレー、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、或いはFED(面発光ディスプレー)等のディスプレー製造装置においては、色材や電極等の液体状の各種材料を、画素形成領域や電極形成領域等に対して噴射するためのものとして、液体噴射装置が用いられている。
上記の記録ヘッドでは、液体状のインクを封入したインクカートリッジなどの液体貯留部からのインクが導入されると共に、リザーバーから圧力室を経てノズルに至る一連の液体流路が形成された流路ユニットや圧力室の容積を変動可能な圧力発生素子を有するアクチュエーターユニットなど備えている。この記録ヘッドでは、自然蒸発によるインクの増粘や、インクに混入した気泡の圧力変動の吸収による圧力損失などによって、ノズルからインクが噴射されない、所謂ドット抜けや飛翔曲がりが発生する虞があり、記録ヘッドがインクの吐出不良を発生させる等の不具合を招く問題があった。
このようなインクの吐出不良を防止するため、種々のメンテナンス処理が実行されている。例えば、圧力発生素子を駆動させることで圧力室内に圧力変化を与えてノズルから液滴の空吐出を行う(以下、フラッシングという)ことによって、増粘したインクやインクに混入した気泡を強制的に除去することが行われている。このフラッシングによって液体流路内に液体と共に存在する気泡をノズルからより確実に排出するためには、気泡に対して可及的に大きい圧力変動を付与する必要がある。そこで、圧力発生素子によって圧力室内に与える圧力変化を、圧力室内に生じる液体の固有振動に共振させることで、圧力室内に与える圧力変動を大きくしたメンテナンス用駆動パルスを発生可能なプリンターが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、近年、プリンターでは、従来扱われていた液体(例えば、水性インク)よりも粘度の高い液体(例えばUVインク(紫外線硬化型インク)等。以下、高粘度液体ともいう。)を吐出する試みがなされている。すなわち、従来は1〜5mPa・s程度の粘度が低い液体を対象にしていたが、近年では8ミリパスカル秒以上の高粘度液体をインクジェット方式で吐出する試みがなされている。この高粘度液体を吐出する際に十分な吐出量を得るためには、記録ヘッドを加熱することで、液体の粘度を下げてから液体を吐出させる必要がある。しかし、記録ヘッドを加熱して液体の温度を高くすると、液体中に溶け込む気泡の溶解度が減少し、この結果、溶解度を超えた気泡が液体中から液体流路内に排出され易くなる傾向があった。このため、液体に対する気泡の溶解度が低下する高温状態においてフラッシング処理を行なっても気泡の排出性が悪くなる問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることが可能な液体噴射装置、及び、その制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置は、圧力発生手段の作動により圧力室内に圧力変動を与え、当該圧力室に充填された液体をノズルから吐出する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を加熱する加熱機構と、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を冷却する冷却機構と、
前記圧力発生手段を制御する駆動パルスを含む駆動信号を発生可能な駆動信号発生部と、
前記加熱機構、前記冷却機構、及び前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を備えた液体噴射装置であって、
前記制御部は、
前記圧力発生手段を駆動させることによって前記圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、前記第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、前記第1の状態から前記圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して前記液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、前記圧力室に充填された前記液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、
前記吐出駆動パルスを用いて前記液体を吐出する吐出処理の際には、前記加熱機構によって前記液体を加熱する一方、前記メンテナンス駆動パルスを前記圧力発生手段に繰り返し印加することで前記液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、前記冷却機構によって前記液体を冷却することを特徴とする。
なお、「気泡を除去する」とは、ノズルからの液体の噴射によって液体に残存する気泡を排出するために、気泡を液体内に溶解させる現象を含め、液体及び当該液体に残存する気泡をノズルから排出させる現象を意味する。
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を加熱する加熱機構と、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を冷却する冷却機構と、
前記圧力発生手段を制御する駆動パルスを含む駆動信号を発生可能な駆動信号発生部と、
前記加熱機構、前記冷却機構、及び前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を備えた液体噴射装置であって、
前記制御部は、
前記圧力発生手段を駆動させることによって前記圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、前記第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、前記第1の状態から前記圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して前記液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、前記圧力室に充填された前記液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、
前記吐出駆動パルスを用いて前記液体を吐出する吐出処理の際には、前記加熱機構によって前記液体を加熱する一方、前記メンテナンス駆動パルスを前記圧力発生手段に繰り返し印加することで前記液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、前記冷却機構によって前記液体を冷却することを特徴とする。
なお、「気泡を除去する」とは、ノズルからの液体の噴射によって液体に残存する気泡を排出するために、気泡を液体内に溶解させる現象を含め、液体及び当該液体に残存する気泡をノズルから排出させる現象を意味する。
上記構成によれば、制御部は、圧力発生手段を駆動させることによって圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、第1の状態から圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、圧力室に充填された液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、吐出駆動パルスを用いて液体を吐出する吐出処理の際には、加熱機構によって液体を加熱する一方、メンテナンス駆動パルスを圧力発生手段に繰り返し印加することで液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、冷却機構によって液体を冷却するので、液体に対する気泡の溶解度が高められる。これにより、気泡を液体に効率良く溶け込ませることができ、液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることができる。また、気泡を効率良く排出することができることから、メンテナンス処理に要する時間を短縮することができる。
また、上記構成において、前記制御部は、前記冷却機構によって予め定められた冷却設定温度まで前記液体が冷却された後に、前記メンテナンス処理を実行することが望ましい。
この構成によれば、制御部は、冷却機構によって予め定められた冷却設定温度まで液体が冷却された後に、メンテナンス処理を実行するので、液体の温度をより常温に近付けた状態で圧力室内を加圧する圧力変化を与えることができ、液体に気泡を効率良く溶け込ませることができる。これにより、液体の無駄な消費を抑制することができる。
また、上記構成において、前記制御部は、高温用メンテナンス駆動パルスと、当該高温用メンテナンス駆動パルスを前記圧力発生手段に印加したときよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定された低温用メンテナンス駆動パルスと、を発生させ、
前記冷却機構によって液体の冷却が開始されてから当該液体が予め定められた冷却設定温度になるまでの間においては、前記高温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行し、液体が前記冷却設定温度まで冷却された後においては、前記低温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行することが望ましい。
前記冷却機構によって液体の冷却が開始されてから当該液体が予め定められた冷却設定温度になるまでの間においては、前記高温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行し、液体が前記冷却設定温度まで冷却された後においては、前記低温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行することが望ましい。
この構成によれば、制御部は、高温用メンテナンス駆動パルスと、高温用メンテナンス駆動パルスを圧力発生手段に印加したときよりも圧力室内の圧力変化が高まるように設定された低温用メンテナンス駆動パルスと、を発生させ、冷却機構によって液体の冷却が開始されてから液体が予め定められた冷却設定温度になるまでの間においては、高温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行し、液体が冷却設定温度まで冷却された後においては、低温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行するので、液体の温度が冷却設定温度になるまでのメンテナンス処理前半においては、液体の吐出量を抑えると共に液体の吐出安定性を確保することができ、また、液体の温度が冷却設定温度に達したメンテナンス処理後半には、液体に気泡を効率良く溶け込ませることができる。この結果、メンテナンス処理に要する時間を短縮することができる。
また、上記構成において、前記制御部は、高温用メンテナンス駆動パルスと、当該高温用メンテナンス駆動パルスを前記圧力発生手段に印加したときよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定された低温用メンテナンス駆動パルスと、を発生させ、
前記液体の温度が低下するにしたがって、前記高温用メンテナンス駆動パルスの発生割合に対する前記低温用メンテナンス駆動パルスの発生割合を増加させることが望ましい。
前記液体の温度が低下するにしたがって、前記高温用メンテナンス駆動パルスの発生割合に対する前記低温用メンテナンス駆動パルスの発生割合を増加させることが望ましい。
この構成によれば、制御部は、高温用メンテナンス駆動パルスと、高温用メンテナンス駆動パルスを圧力発生手段に印加したときよりも圧力室内の圧力変化が高まるように設定された低温用メンテナンス駆動パルスと、を発生させ、液体の温度が低下するにしたがって、高温用メンテナンス駆動パルスの発生割合に対する低温用メンテナンス駆動パルスの発生割合を増加させるので、液体の温度に応じた圧力変化を圧力室に与えることができ、液体に気泡をより効率良く溶け込ませることができる。
また、上記構成において、前記低温用メンテナンス駆動パルスは、前記高温用メンテナンス駆動パルスよりも前記第2パルス要素の時間幅が短くなるように設定されることが望ましい。
この構成によれば、低温用メンテナンス駆動パルスは、高温用メンテナンス駆動パルスよりも第2パルス要素の時間幅が短くなるように設定されたので、第2パルス要素の時間幅を異ならせたメンテナンス駆動パルスを設計するだけで、高温用メンテナンス駆動パルスを圧力発生手段に印加したときよりも圧力室内の圧力変化を高めることができる。
また、上記構成において、前記制御部は、前記液体の温度が低下するにしたがって、前記圧力発生手段への前記メンテナンス駆動パルスの印加数を減らすことが望ましい。
この構成によれば、制御部は、液体の温度が低下するにしたがって、圧力発生手段へのメンテナンス駆動パルスの印加数を減らすので、液体の温度が増減することによる気泡の溶解度の変化に応じた印加数でメンテナンス駆動パルスを圧力発生手段に印加することができる。この結果、気泡を液体により効率良く溶け込ませることができ、液体の無駄な消費を抑制しながらメンテナンスに要する時間を短縮することができる。
また、上記構成において、前記冷却機構及び前記加熱機構は、共通の循環流路を有し、当該循環流路内に充填された熱媒体を循環させて前記液体噴射ヘッド内の液体の温度を調整することが望ましい。
この構成によれば、冷却機構及び加熱機構は、共通の循環流路を有し、循環流路内に充填された熱媒体を循環させて液体噴射ヘッド内の液体の温度を調整するので、液体の温度を調整する冷却機構及び加熱機構を液体噴射ヘッド内に配置するスペースを抑制することができる。
また、上記構成において、前記液体噴射ヘッドは、複数の前記ノズルを列設したノズル形成部材と、該ノズルに連通する前記圧力室側に供給するための液体を貯留する液体貯留空間が形成された流路形成基板と、を有し、
前記流路形成基板における前記液体貯留空間と前記ノズルとの間に、前記循環流路を配置することが望ましい。
前記流路形成基板における前記液体貯留空間と前記ノズルとの間に、前記循環流路を配置することが望ましい。
この構成によれば、液体噴射ヘッドは、複数のノズルを列設したノズル形成部材と、ノズルに連通する圧力室側に供給するための液体を貯留する液体貯留空間が形成された流路形成基板と、を有し、流路形成基板における液体貯留空間とノズルとの間に、循環流路を配置したので、液体の温度調整を正確に行うことができる。
また、本発明の液体噴射装置の制御方法は、圧力発生手段の作動により圧力室内に圧力変動を与え、当該圧力室に充填された液体をノズルから吐出する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を加熱する加熱機構と、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を冷却する冷却機構と、
前記圧力発生手段を制御する駆動パルスを含む駆動信号を発生可能な駆動信号発生部と、
前記加熱機構、前記冷却機構、及び前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記圧力発生手段を駆動させることによって前記圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、前記第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、前記第1の状態から前記圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して前記液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、前記圧力室に充填された前記液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、
前記吐出駆動パルスを用いて前記液体を吐出する吐出処理の際には、前記加熱機構によって前記液体を加熱する一方、前記メンテナンス駆動パルスを前記前記圧力発生手段に繰り返し印加することで前記液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、前記冷却機構によって前記液体を冷却することを特徴とする。
この制御方法によれば、吐出処理において液体が加熱されている場合においても、メンテナンス処理の際に冷却機構によって液体を冷却するので、液体に対する気泡の溶解度が高められる。これにより、気泡を液体に効率良く溶け込ませることができ、液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることができる。また、気泡を効率良く排出することができることから、メンテナンス処理に要する時間を短縮することができる。
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を加熱する加熱機構と、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を冷却する冷却機構と、
前記圧力発生手段を制御する駆動パルスを含む駆動信号を発生可能な駆動信号発生部と、
前記加熱機構、前記冷却機構、及び前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記圧力発生手段を駆動させることによって前記圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、前記第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、前記第1の状態から前記圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して前記液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、前記圧力室に充填された前記液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、
前記吐出駆動パルスを用いて前記液体を吐出する吐出処理の際には、前記加熱機構によって前記液体を加熱する一方、前記メンテナンス駆動パルスを前記前記圧力発生手段に繰り返し印加することで前記液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、前記冷却機構によって前記液体を冷却することを特徴とする。
この制御方法によれば、吐出処理において液体が加熱されている場合においても、メンテナンス処理の際に冷却機構によって液体を冷却するので、液体に対する気泡の溶解度が高められる。これにより、気泡を液体に効率良く溶け込ませることができ、液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることができる。また、気泡を効率良く排出することができることから、メンテナンス処理に要する時間を短縮することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面等を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図1に示すインクジェット式記録装置(以下、プリンターと略記する)に適用した場合を例示する。
プリンター1は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド2が取り付けられると共に、インク(本発明の液体の一種)を貯留するインクカートリッジ3が着脱可能に取り付けられるキャリッジ4と、記録ヘッド2の下方に配設されたプラテン5と、記録ヘッド2が搭載されたキャリッジ4を記録紙6(着弾対象の一種)の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構7と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙6を搬送する紙送り機構8等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向(ヘッド走査方向)であり、紙送り方向とは、副走査方向(即ち、ヘッド走査方向に直交する方向)である。
キャリッジ4は、主走査方向に架設されたガイドロッド9に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構7の作動により、ガイドロッド9に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ4の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー10によって検出され、検出信号が位置情報として制御部56(図4参照)に送信される。これにより、制御部56はこのリニアエンコーダー10からの位置情報に基づいてキャリッジ4(記録ヘッド2)の走査位置を認識しながら、記録ヘッド2による記録動作(噴射動作)等を制御することができる。
キャリッジ4の移動範囲内における記録領域よりも外側(図1における右側)の端部領域には、走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド2のノズル形成面(ノズルプレート36:図3参照)を封止するキャッピング機構12と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材13とが配置されている。そして、プリンター1は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ4(記録ヘッド2)が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ4が戻る復動時との双方向で記録紙6上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。なお、キャッピング機構12のキャップ部材12´は、インク滴の空吐出(捨て打ち)を行うことで、増粘したインクやインクに残存した気泡を排除(除去)するための後述するフラッシング処理においてインク滴を受けるインク受け部として用いられる。
次に、記録ヘッド2の構成について説明する。ここで、図2は、記録ヘッド2を圧力発生ユニット側から見た斜視図、図3は、記録ヘッド2の要部断面図である。例示した記録ヘッド2は、圧力発生ユニット(又はアクチュエーターユニット)19と、流路ユニット20とから構成されており、これらを重ね合わせた状態で一体化してある。圧力発生ユニット19は、圧電振動子26(本発明における圧力発生手段に相当)と、振動板27と、圧力発生室(本発明における圧力室に相当)21を区画するための圧力発生室プレート22とを積層し、焼成等により一体化することで構成されている。
また、流路ユニット20は、供給口30や第2連通口31を形成した供給口形成プレート32と、リザーバー33(本発明における液体貯留空間に相当)、第1連通口34及び内部に充填された熱媒体を循環させることによって記録ヘッド2内のインクの温度を調整するための後述する循環流路42を形成したリザーバープレート35(本発明における流路形成基板に相当)とを積層することで構成されている。また、リザーバープレート35の供給口形成プレート32とは反対側の面には、ノズル開口28(本発明におけるノズルに相当)が形成されたノズルプレート36(本発明におけるノズル形成部材に相当)を設けている。
振動板27は、弾性を有する板材で構成されている。圧力発生室21とは反対側となる振動板27の外側表面には、各圧力発生室21に対応した状態で複数の圧電振動子26が配設される。例示した圧電振動子26は撓み振動モードの振動子であり、駆動電極26aと共通電極26bとによって圧電体26cを挟んで構成されている。そして、圧電振動子26の駆動電極に駆動信号が印加されると、駆動電極26aと共通電極26bとの間には電位差に応じた電場が発生する。この電場は圧電体26cに付与され、圧電体26cが付与された電場の強さに応じて変形する。
圧力発生室プレート22は、圧力発生室21を形成するのに適した厚さのセラミックス材の薄板、例えばアルミナやジルコニア等によって構成され、圧力発生室21を区画するための空部がプレートの厚さ方向に貫通した状態で形成されている。圧力発生室21は、ノズルプレート36のノズル開口28のピッチと同じ一定のピッチで列状に開設され、列設方向と直交する左右方向に細長い長孔である。
供給口形成プレート32は、図3に示すように、ステンレス材等の金属材料によって構成された薄手の板状部材である。この供給口形成プレート32には、板厚方向を貫通する供給口30が複数開設されている。また、板厚方向を貫通する第2連通口31が、リザーバープレート35の第1連通口34に対応させて形成されている。供給口30は、インク流路(液体流路)内のインクに対して流体抵抗(流動抵抗)を付与する部分である。この供給口30に関し、図3に示すように、リザーバー33側の口径が圧力発生室21側の口径よりも広くなっている。この供給口30はプレス加工によって形成される。また、供給口形成プレート32には、肉厚を他の部分よりも十分に薄くしたコンプライアンス部38が形成されている。このコンプライアンス部38は、エッチングなどによってリザーバープレート35のリザーバー33に対応する領域内をリザーバー33とは反対面側から板厚方向に窪ませて凹部39を形成することで作製されている。
リザーバープレート35は、ステンレス材等の金属材料によって構成された板状部材である。このリザーバープレート35には、リザーバー33を区画するための空部が板厚方向を貫通した状態で形成されている。この空部がリザーバー33を区画形成する。このリザーバー33は、複数の圧力発生室21に共通な液室として機能する部分であり、インクの種類(色)毎に設けられ、インクカートリッジ3から供給されるインクを貯留する。また、リザーバープレート35には、板厚方向を貫通する第1連通口34が上記の第2連通口31に対応させて複数形成されている。
ノズルプレート36は、ステンレス材等の金属材料によって構成された板状部材である。このノズルプレート36には、複数のノズル開口28を列設してノズル列(ノズル開口群)が横並びに形成されており、本実施形態では、ノズル列は一定のピッチ(例えば、180dpi)で開設された180個のノズル開口28によって構成されている。なお、ノズルプレート36は金属材料以外にも、有機プラスチックフィルム等から構成してもよい。
そして、各プレート部材は、圧力発生ユニット19と供給口形成プレート32との間、供給口形成プレート32とリザーバープレート35との間、およびリザーバープレート35とノズルプレート36との間を接合して一体化される。これにより、図3に示すように、リザーバー33と圧力発生室21の他端部とが、供給口30を通じて連通する。また、圧力発生室21の一端部とノズル開口28とが、リザーバープレート35の第1連通口34および供給口形成プレート32の第2連通口31を通じて連通する。そして、リザーバー33から圧力発生室21を通って圧力発生ユニット19とノズル開口28とを連通する一連のインク流路(液体流路)がノズル開口28毎に形成される。
上記構成の記録ヘッド2では、圧電振動子26を変形させることで対応する圧力発生室21が収縮或いは膨張し、圧力発生室21内のインクに圧力変動が生じる。このインク圧力を制御することで、ノズル開口28からインクを吐出(噴射)させることができる。インクを吐出するのに先だって定常容積の圧力発生室21を予備的に膨張させるとリザーバー33側から供給口30を通じて圧力発生室21内にインクが供給される。また、予備膨張の後に圧力発生室21を急激に収縮させるとノズル開口28からインクが吐出される。
さらに、本発明のプリンター1は、記録ヘッド2内のインクを加熱する加熱機構と、記録ヘッド2内のインクを冷却する冷却機構とを備えている。加熱機構及び冷却機構は、前述した共通の循環流路42を有し、この循環流路42内に水(本発明における熱媒体の一種)を充填し、この水を熱交換しながら循環させることにより、記録ヘッド2内のインクの温度を調整するように構成されている。この加熱機構及び冷却機構は、水の温度を調整する熱交換器43と、温度調整した水を循環流路42内に循環させるポンプ44と、熱交換器43及びポンプ44を制御する制御部56(図4参照)と、により構成される。なお、本発明における熱媒体は、水に限らず、例えば、油やアルコールなどの液体であっても良い。また、本発明のプリンター1では、紫外線等の光エネルギーの照射によって硬化する光硬化型インクのように従来の水性インクよりも粘度の高いインク(高粘度液体)を吐出するために、吐出処理の際には、加熱機構によりインクの温度を上昇させることによって、インクの粘度を低下させることで、インクを吐出させ易くしている。
循環流路42は、その内部に充填された水を循環可能な環状に形成され、図3に示すように、その一部がリザーバープレート35のリザーバー33とノズル開口28の間に配置されている。熱交換器43は、循環流路42の途中に配置されており、ペルチェ素子などの温度制御素子(熱電素子)を有している。この熱交換器43は、制御部56(図4)と電気的に接続されており、制御部56からの電気信号を受けて、水を冷却または加熱する。例えば、熱交換器43は、記録ヘッド2が記録紙6に対してインクを吐出する吐出処理の際には、熱交換素子と水との間で熱交換を行うことで、水を加熱する。一方、吐出処理の際よりも大きな圧力変化を圧力発生室21内に与えてノズル開口28からインク滴の空吐出を行う(以下、フラッシングという)ことによって増粘したインクやインクに混入した気泡を強制的に除去するメンテナンス処理の際には、加熱時とは電流の極性を反転させることで水を冷却するように設定されている。これにより、加熱機構及び冷却機構は、熱交換器43によって温度調整された循環流路42内の水の温度を、インク流路(具体的にはリザーバー33とノズル開口28)内のインクに伝導させて、記録ヘッド2内のインクの温度を調整する。
ポンプ44は、熱交換器43と同様に循環流路42の途中に配置されており、制御部56(図4)と電気的に接続されている。このポンプ44は、制御部56からの電気信号を受けることで、循環流路42内に充填された水を熱交換器58に圧送し、熱交換器43によって温度調節された水を循環流路42内に戻し、記録ヘッド2内のインクの温度調整を行わせる。
次に、プリンター1の電気的な構成を説明する。
図4は、プリンター1の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター1は、プリンターコントローラー50とプリントエンジン51とで概略構成されている。プリンターコントローラー50は、ホストコンピューター等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インターフェース(外部I/F)52と、各種データ等を記憶するRAM53と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したROM54と、EEPROMやフラッシュROM等からなる不揮発性記憶素子55と、ROM54に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部56と、クロック信号を発生する発振回路57と、記録ヘッド2へ供給する駆動信号COMを発生する駆動信号発生回路58(本発明における駆動信号発生部に相当)と、印刷データをドット毎に展開することで得られたドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド2に出力するための内部インターフェース(内部I/F)59とを備えている。プリントエンジン51は、記録ヘッド2と、キャリッジ移動機構7と、紙送り機構8とから構成されている。また、プリントエンジン51には、熱交換器43及びポンプ44が含まれる。
図4は、プリンター1の電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンター1は、プリンターコントローラー50とプリントエンジン51とで概略構成されている。プリンターコントローラー50は、ホストコンピューター等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インターフェース(外部I/F)52と、各種データ等を記憶するRAM53と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したROM54と、EEPROMやフラッシュROM等からなる不揮発性記憶素子55と、ROM54に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部56と、クロック信号を発生する発振回路57と、記録ヘッド2へ供給する駆動信号COMを発生する駆動信号発生回路58(本発明における駆動信号発生部に相当)と、印刷データをドット毎に展開することで得られたドットパターンデータや駆動信号等を記録ヘッド2に出力するための内部インターフェース(内部I/F)59とを備えている。プリントエンジン51は、記録ヘッド2と、キャリッジ移動機構7と、紙送り機構8とから構成されている。また、プリントエンジン51には、熱交換器43及びポンプ44が含まれる。
上記の制御部56は、ROM54に記憶された動作プログラム等に従って記録ヘッド2によるインク滴の吐出制御やその他のプリンター1の各部を制御する。この制御部56は、外部I/F52を介して外部装置から入力された印刷データを、記録ヘッド2においてインク滴の吐出に用いられる吐出データに変換する。変換後の吐出データは、内部I/F59を通じて記録ヘッド2に転送され、記録ヘッド2では、この吐出データに基づいて駆動信号COMの圧電振動子26への供給が制御されてインク滴の吐出、つまり、記録動作(吐出動作)が行われる。
ここで、記録ヘッド2のインク流路内のインクに残存する気泡について説明する。プリンター1は、時間の経過と共にインク流路の壁面などを介して空気が透過してインク流路内に侵入することなどでインクに気泡が混入する場合がある。そして、このような気泡が圧力変動を吸収することによって、ノズル開口28からインクが噴射されない、所謂ドット抜けや飛翔曲がり等の吐出不良が発生する虞があった。そのため、プリンター1は、吐出駆動パルスを用いて記録紙6に対してインクを吐出させてテキストや画像等の印刷を行なう吐出処理(印刷処理)の後などに、記録ヘッド2をホームポジションに移動させてキャップ部材12´に相対させた状態で、メンテナンス処理としてフラッシングを実行する。このフラッシングでは、後述するメンテナンス駆動パルスDPを圧電振動子26に繰り返し印加することによって、増粘したインクやインクに混入した気泡を強制的に除去する。しかしながら、従来のインクよりも粘度の高いインクを吐出させるプリンター1では、吐出処理の際に記録ヘッド2内のインクを加熱機構によって加熱するために、インクの温度は常温よりも高温となることで、インクの粘度が低下する。この結果、インクに対する気泡の溶解度が減少してしまう。そして、高温状態においてフラッシング処理を行なっても、インク流路中の気泡がインクに溶け込めないため、気泡を十分に排出することができない。
そこで、本発明のプリンター1は、吐出処理の際には、加熱機構によってインクを加熱する一方、メンテナンス処理の際には、冷却機構によってインクを冷却するように構成されている。これにより、インクの温度を常温に近付けた(低下させた)状態でメンテナンス駆動パルスDPを圧電振動子26に繰り返し印加して、圧力発生室21を繰り返して加圧する圧力変化を与えることで、インクに気泡を効率良く溶け込ませている。
図5(a)は、上記構成の駆動信号発生回路58が発生するメンテナンス駆動パルスDP1を含む駆動信号COM1の構成を説明する波形図であり、図6(a)は、メンテナンス駆動パルスDP1の構成を説明する波形図である。なお、図5,6において、縦軸は駆動信号の電位である。また、横軸は時間である。
第1実施形態におけるプリンター1は、駆動信号発生回路58に電気信号を送ることで、圧電振動子26の駆動を制御するメンテナンス駆動パルスDP1を1画素分の区間(1吐出周期又は1記録周期)T内に1つ含む駆動信号COM1を発生可能に構成されている。このメンテナンス駆動パルスDP1は、記録紙6に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定されており圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するための駆動パルスである。なお、本発明のメンテナンス駆動パルスDP1を含む駆動信号COM1では、この1吐出周期T1内に所定周波数(例えば、5.4kHZ)の駆動信号COM1を印加することによる1ショット分の噴射を、フラッシング単位[seg](フラッシングセグメント)としている。そして、フラッシングを行なうメンテナンス処理では、所定のフラッシングセグメント数(例えば、合計数万〜数十万セグメント)だけ駆動信号COM1が圧電振動子26に繰り返し供給されることで、インク流路内のインクがノズル開口28から排出される。
第1実施形態におけるプリンター1は、駆動信号発生回路58に電気信号を送ることで、圧電振動子26の駆動を制御するメンテナンス駆動パルスDP1を1画素分の区間(1吐出周期又は1記録周期)T内に1つ含む駆動信号COM1を発生可能に構成されている。このメンテナンス駆動パルスDP1は、記録紙6に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定されており圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するための駆動パルスである。なお、本発明のメンテナンス駆動パルスDP1を含む駆動信号COM1では、この1吐出周期T1内に所定周波数(例えば、5.4kHZ)の駆動信号COM1を印加することによる1ショット分の噴射を、フラッシング単位[seg](フラッシングセグメント)としている。そして、フラッシングを行なうメンテナンス処理では、所定のフラッシングセグメント数(例えば、合計数万〜数十万セグメント)だけ駆動信号COM1が圧電振動子26に繰り返し供給されることで、インク流路内のインクがノズル開口28から排出される。
メンテナンス駆動パルスDP1は、台形状のパルス信号であって、最高電位VHと基準電位VBとの電位差はVhに設定されている。このメンテナンス駆動パルスDP1は、始端電位が最高電位VH、終端電位が基準電位VBであり、時間幅t11の間に最高電位VHから基準電位VBまで一定の勾配で電位を降下させる第1パルス要素p11と、第1パルス要素p11の後端電位である基準電位VBを一定時間(時間幅t12)維持する第2パルス要素p12と、始端電位が基準電位VB、終端電位が最高電位VHであり、時間幅t13の間に一定の勾配の電位差Vhで電位を上昇させる第3パルス要素p13とから構成されている。
このメンテナンス駆動パルスDP1が圧電振動子26に印加されると、圧力発生室21は、圧電振動子26が撓み変形することで、最高電位VHに対応する最小容積から基準電位VBに対応する最大容積(基準容積)まで第1パルス要素p11の供給期間に亘って膨張し(第1の状態)、その後に最大容積を第2パルス要素p12の供給期間に亘って維持し(第2の状態)、そして、最大容積から最小容積まで第3パルス要素p13の供給期間に亘って収縮させる(第3の状態)。これにより、圧力発生室21の容積を最小容積から最大容積まで変化させた後に最大容積から最小容積まで急激に変化させることができ、印刷処理に用いられる吐出駆動パルスの場合よりも圧力発生室21内のインクに生じる圧力変化が高められる。そして,フラッシングを繰り返し行なうメンテナンス処理においては、このメンテナンス駆動パルスDP1を用いて圧力発生室21の膨張・収縮が繰り返されることにより、圧力変動を受けた気泡がインクに溶け込み易くなる(即ち、液体への気泡の溶解が促進される)。その結果、メンテナンス処理やこのメンテナンス処理の後の吐出処理の際に、ノズル開口28からインクと共に気泡を排出するように構成されている。
図7は、メンテナンス処理の流れを説明するフローチャートである。
本実施形態では、印刷処理の前に、加熱機構によってインクの温度を上昇させる加熱処理(S1)が実行され、その後の印刷処理中(S2)において、制御部56は、メンテナンスタイミングが到来したか否かを判定する(S3)。メンテナンスタイミングについては、例えば、印刷処理が開始された時点、又は、実行中の印刷処理において前回メンテナンス処理が実行された時点からの経過時間、記録紙6の印刷ページ数、又は、記録ヘッド2の操作回数(パス)の何れかが設定値になったか否かで判定が行われる。即ち、当該設定値が処理単位に相当する。
本実施形態では、印刷処理の前に、加熱機構によってインクの温度を上昇させる加熱処理(S1)が実行され、その後の印刷処理中(S2)において、制御部56は、メンテナンスタイミングが到来したか否かを判定する(S3)。メンテナンスタイミングについては、例えば、印刷処理が開始された時点、又は、実行中の印刷処理において前回メンテナンス処理が実行された時点からの経過時間、記録紙6の印刷ページ数、又は、記録ヘッド2の操作回数(パス)の何れかが設定値になったか否かで判定が行われる。即ち、当該設定値が処理単位に相当する。
ステップS3において、メンテナンスタイミングが到来したと判定されると、制御部56は、キャリッジ移動機構7を制御して、記録ヘッド2をホームポジションであるキャッピング機構12のキャップ部材12´上まで移動させる。そして、記録ヘッド2とキャップ部材12´とを相対させた状態で、冷却機構によってインクの温度を低下させる冷却処理(S4)が実行され、この後に、メンテナンス処理(S5)としてフラッシングを実行する。このフラッシング処理では、メンテナンス駆動パルスDPを圧電振動子26に連続的に印加することにより、圧力発生室21内のインクに印刷処理時よりも強い圧力変動を付与することで、キャッピング機構12のキャップ部材12´などのフラッシングポイントに対してノズル開口28からインクを強制的に空噴射させるフラッシングが行われ、これにより、インクと共にインク流路内の気泡が排出される。
このように、本実施形態のプリンター1の制御部56は、圧電振動子26を駆動させることによって圧力発生室21の容積を膨張状態へと推移させる第1パルス要素p11と、膨張状態を所定の時間保持させる第2パルス要素p12と、膨張状態から圧力発生室21の容積を膨張状態とは異なる容積となる収縮状態へと推移させる第3パルス要素p13とを含み、記録紙6に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定され、圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスDP1を発生させ、吐出駆動パルスを用いてインクを吐出する吐出処理の際には、加熱機構によってインクを加熱する一方、メンテナンス駆動パルスDP1を圧電振動子26に繰り返し印加することで記録ヘッド2の吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、冷却機構によってインクを冷却するので、インクに対する気泡の溶解度が高められる。これにより、気泡に圧力変動を付与することで当該気泡をインクに効率良く溶け込ませることができ、インク流路内に存在する気泡の排出性を向上させることができる。また、気泡を効率良く排出することができることから、メンテナンス処理に要する時間を短縮することができる。
ここで、図8は、インク温度とメンテナンス駆動パルスDPの印加数の関係を説明するグラフである。なお、図8において、縦軸は圧電振動子26に印加するメンテナンス駆動パルスDPの印加数であり、横軸は記録ヘッド2内のインクの温度である。本発明のプリンター1は、図8に示すように、冷却機構によってインクを冷却することによってインクの温度が予め設定した冷却設定温度(図8に符号aで示す。20℃〜28℃の範囲内であって、例えば、25℃)よりも高温な高温区間においては、インクの温度が低下するにしたがってメンテナンス駆動パルスDP1の印加数を減らす一方、インクの温度が冷却設定温度aよりも低下した低温〜常温区間においては、冷却設定温度aにおける印加数を一定に保ちながら冷却機構によってインクを冷却しても良い。これにより、インクの温度が増減することによる気泡の溶解度の変化に応じた印加数でメンテナンス駆動パルスDP1を圧電振動子26に印加することができる。この結果、インクに気泡をより効率良く溶け込ませることができ、インクの無駄な消費を抑制しながらメンテナンスに要する時間を短縮することができる。なお、メンテナンス処理において冷却機構によってインクを冷却する高温区間から低温〜常温区間までの間の全区間に亘って、インクの温度が低下するにしたがって、メンテナンス駆動パルスDP1の印加数を減らしても良い。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
第2の実施形態におけるプリンター1の制御部56は、冷却機構によって予め定められた冷却設定温度aまでインクが冷却された後に、メンテナンス処理を実行するように構成されている。この構成により、冷却機構によってインクを冷却することによってインクの温度が予め設定した冷却設定温度aになるまでの間であるインクの温度が高温な高温区間においては、メンテナンス処理を実行せず、一方で、インクの温度が冷却設定温度aよりも低下した低温〜常温区間においては、メンテナンス処理を実行するので、インクに対する気泡の溶解度を高温時よりも高めた状態で圧力発生室21内を加圧する圧力変化を与えることができ、インクに気泡を効率良く溶け込ませることができる。これにより、インクの無駄な消費を抑制することができる。
第2の実施形態におけるプリンター1の制御部56は、冷却機構によって予め定められた冷却設定温度aまでインクが冷却された後に、メンテナンス処理を実行するように構成されている。この構成により、冷却機構によってインクを冷却することによってインクの温度が予め設定した冷却設定温度aになるまでの間であるインクの温度が高温な高温区間においては、メンテナンス処理を実行せず、一方で、インクの温度が冷却設定温度aよりも低下した低温〜常温区間においては、メンテナンス処理を実行するので、インクに対する気泡の溶解度を高温時よりも高めた状態で圧力発生室21内を加圧する圧力変化を与えることができ、インクに気泡を効率良く溶け込ませることができる。これにより、インクの無駄な消費を抑制することができる。
図5(b)は、上記構成の駆動信号発生回路58が発生する低温用メンテナンス駆動パルスDP2を含む駆動信号COM2の構成を説明する波形図であり、図6(b)は、低温用メンテナンス駆動パルスDP2の構成を説明する波形図である。
さらに、第3の実施形態におけるプリンター1の制御部56は、インクの温度が冷却設定温度aよりも高温な高温区間において用いる高温用メンテナンス駆動パルスとしての前述したメンテナンス駆動パルスDP1を1吐出周期T内に1つ含む駆動信号COM1と、インクの温度が冷却設定温度よりも低下した低温〜常温区間において用いる低温用メンテナンス駆動パルスDP2を1吐出周期T内に1つ含む駆動信号COM2と、を発生可能に構成されている。このため、本実施形態の駆動信号発生回路58は、印刷処理で記録紙6に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定され、圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するための高温用メンテナンス駆動パルスDP1と、高温用メンテナンス駆動パルスDP1を圧電振動子26に印加したときよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定された、圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するための低温用メンテナンス駆動パルスDP2と、を発生する。なお、駆動信号COM1における高温用メンテナンス駆動パルスDP1同士の時間幅Δt1と、駆動信号COM2における低温用メンテナンス駆動パルスDP2同士の時間幅Δt2とは、互いの駆動信号COM1,COM2の1吐出周期Tが揃うように設定されている。
さらに、第3の実施形態におけるプリンター1の制御部56は、インクの温度が冷却設定温度aよりも高温な高温区間において用いる高温用メンテナンス駆動パルスとしての前述したメンテナンス駆動パルスDP1を1吐出周期T内に1つ含む駆動信号COM1と、インクの温度が冷却設定温度よりも低下した低温〜常温区間において用いる低温用メンテナンス駆動パルスDP2を1吐出周期T内に1つ含む駆動信号COM2と、を発生可能に構成されている。このため、本実施形態の駆動信号発生回路58は、印刷処理で記録紙6に対してインクを吐出するための吐出駆動パルスよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定され、圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するための高温用メンテナンス駆動パルスDP1と、高温用メンテナンス駆動パルスDP1を圧電振動子26に印加したときよりも圧力発生室21内の圧力変化が高まるように設定された、圧力発生室21に充填されたインク内の気泡を除去するための低温用メンテナンス駆動パルスDP2と、を発生する。なお、駆動信号COM1における高温用メンテナンス駆動パルスDP1同士の時間幅Δt1と、駆動信号COM2における低温用メンテナンス駆動パルスDP2同士の時間幅Δt2とは、互いの駆動信号COM1,COM2の1吐出周期Tが揃うように設定されている。
低温用メンテナンス駆動パルスDP2は、台形状のパルス信号であって、始端電位が最高電位VH、終端電位が基準電位VBであり、時間幅t21の間に一定の勾配の電位差Vhで電位を降下させる第1パルス要素p21と、第1パルス要素p21の後端電位である基準電位VBを時間幅t12よりも時間幅が短い一定時間(時間幅t22)維持する第2パルス要素p22と、始端電位が基準電位VB、終端電位が最高電位VHであり、時間幅t23の間に一定の勾配の電位差Vhで電位を上昇させる第3パルス要素p23とから構成されている。この低温用メンテナンス駆動パルスDP2が圧電振動子26に印加されると、最小容積から最大容積(基準容積)まで第1パルス要素p21の供給期間に亘って膨張した後、最大容積を高温用メンテナンス駆動パルスDP1の第2パルス要素p12よりも時間幅の短い第2パルス要素p22の供給期間に亘って維持し、そして、最大容積から最小容積まで第3パルス要素p23の供給期間に亘って収縮する。これにより、第1パルス要素p12の時間幅t12よりも第2パルス要素p22の時間幅t22が短いので、圧力発生室21の容積が変化するタイミングが圧力発生室21内のインクに生じる固有振動周期Tcに対して速まり、低温用メンテナンス駆動パルスDP2は、高温用メンテナンス駆動パルスDP1よりも圧電振動子26に印加する際に圧力発生室21内のインクに生じる圧力変化が高められる。なお、低温用メンテナンス駆動パルスDP2は、第1パルス要素p21及び第3パルス要素p23の少なくとも一方の電圧変化率が急峻になるように設定されることで、高温用メンテナンス駆動パルスDP1よりも圧電振動子26に印加する際に圧力発生室21内のインクに生じる圧力変化が高まるように設定されていても良い。
なお、上記固有振動周期Tcは、例えば次式(1)で表すことができる。
Tc=2π√[〔(Mn×Ms)/(Mn+Ms)〕×Cc]・・・(1)
式(1)において、Mnはノズル開口28におけるイナータンス、Msは連通口31,34及び供給口30のイナータンス、Ccは圧力発生室21のコンプライアンス(単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。)である。
上記式(1)において、イナータンスMとは、インク流路におけるインクの移動し易さを示し、単位断面積あたりのインクの質量である。そして、インクの密度をρ、流路のインク流れ方向と直交する面の断面積をS、流路の長さをLとしたとき、イナータンスMは次式(2)で近似して表すことができる。
イナータンスM=(密度ρ×長さL)/断面積S ・・・ (2)
また、この式(1)に限らず、圧力発生室21が有している振動周期であればよい。
Tc=2π√[〔(Mn×Ms)/(Mn+Ms)〕×Cc]・・・(1)
式(1)において、Mnはノズル開口28におけるイナータンス、Msは連通口31,34及び供給口30のイナータンス、Ccは圧力発生室21のコンプライアンス(単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。)である。
上記式(1)において、イナータンスMとは、インク流路におけるインクの移動し易さを示し、単位断面積あたりのインクの質量である。そして、インクの密度をρ、流路のインク流れ方向と直交する面の断面積をS、流路の長さをLとしたとき、イナータンスMは次式(2)で近似して表すことができる。
イナータンスM=(密度ρ×長さL)/断面積S ・・・ (2)
また、この式(1)に限らず、圧力発生室21が有している振動周期であればよい。
上記構成により、制御部56は、冷却機構によってインクの冷却が開始されてからインクが予め定められた冷却設定温度aになるまでの間においては、高温用メンテナンス駆動パルスDP1を用いてメンテナンス処理を実行し、インクが冷却設定温度aまで冷却された後においては、低温用メンテナンス駆動パルスDP2を用いてメンテナンス処理を実行するので、インクの温度が冷却設定温度になるまでのメンテナンス処理における前半には、高温用メンテナンス駆動パルスDP1を圧電振動子26に印加することによって、インクの吐出量を抑えると共にインクの吐出安定性を確保することができ、また、インクの温度が冷却設定温度a以下になったメンテナンス処理における後半には、低温用メンテナンス駆動パルスDP2を圧電振動子26に印加することによって、インクに気泡を効率良く溶け込ませることができる。この結果、メンテナンス処理に要する時間を短縮することができる。さらに、低温用メンテナンス駆動パルスDP2は、高温用メンテナンス駆動パルスDP1よりも第2パルス要素の時間幅が短くなるように設定されたので、第2パルス要素の時間幅を異ならせたメンテナンス駆動パルスを設計するだけで、高温用メンテナンス駆動パルスを圧力発生手段に印加したときよりも圧力室内の圧力変化を高めることができる低温用メンテナンス駆動パルスDP2を容易に生成することができる。
さらに、第4の実施形態におけるプリンター1の制御部56は、高温用メンテナンス駆動パルスDP1と、高温用メンテナンス駆動パルスDP1を圧電振動子26に印加したときよりも圧力室内の圧力変化が高まるように設定された上記第3の実施形態における低温用メンテナンス駆動パルスDP2と、を発生し、インクの温度が低下するにしたがって、高温用メンテナンス駆動パルスDP1の発生割合に対する低温用メンテナンス駆動パルスDP2の発生割合を増加させるように構成されている。この構成によれば、インクの温度に応じた圧力変化を圧力発生室21に与えることができ、インクに気泡をより効率良く溶け込ませることができる。
また、上記各実施形態では、本発明における駆動信号COMの一例として、図5,6に示す駆動信号COM1,COM2を挙げたが、パルスの形状は例示したものに限られず、任意の波形のものを用いることができる。即ち、上記実施形態においては、圧力振動子26として、所謂撓み振動型圧電素子を用いる例を示したが、本発明の圧電素子は、これに限らず、例えば、縦振動モードの圧電素子などを採用することもできる。その場合には、最高電位VHと基準電位VBとが逆に入れ替わる。また、圧力振動子26は、磁歪素子などでもよいし、気泡を発生させるインクを使用する場合の発熱素子でもよい。
また、フラッシングを行なうメンテナンス処理のセグメント数については、任意の値に設定することができる。
また、フラッシングを行なうメンテナンス処理のセグメント数については、任意の値に設定することができる。
以上は、液体噴射装置の一種であるプリンター1を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルターを製造するディスプレー製造装置、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレーやFED(面発光ディスプレー)等の電極を形成する電極製造装置、バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置等にも適用することができる。
1…プリンター、2…記録ヘッド、6…記録紙、21…圧力発生室、26…圧電振動子、28…ノズル開口、33…リザーバー、35…リザーバープレート、36…ノズルプレート、42…循環流路、56…制御部、58…駆動信号発生回路、DP1…高温用メンテナンス駆動パルス、DP2…低温用メンテナンス駆動パルス
Claims (9)
- 圧力発生手段の作動により圧力室内に圧力変動を与え、当該圧力室に充填された液体をノズルから吐出する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を加熱する加熱機構と、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を冷却する冷却機構と、
前記圧力発生手段を制御する駆動パルスを含む駆動信号を発生可能な駆動信号発生部と、
前記加熱機構、前記冷却機構、及び前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を備えた液体噴射装置であって、
前記制御部は、
前記圧力発生手段を駆動させることによって前記圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、前記第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、前記第1の状態から前記圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して前記液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、前記圧力室に充填された前記液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、
前記吐出駆動パルスを用いて前記液体を吐出する吐出処理の際には、前記加熱機構によって前記液体を加熱する一方、前記メンテナンス駆動パルスを前記前記圧力発生手段に繰り返し印加することで前記液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、前記冷却機構によって前記液体を冷却することを特徴とする液体噴射装置。 - 前記制御部は、前記冷却機構によって予め定められた冷却設定温度まで前記液体が冷却された後に、前記メンテナンス処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
- 前記制御部は、高温用メンテナンス駆動パルスと、当該高温用メンテナンス駆動パルスを前記圧力発生手段に印加したときよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定された低温用メンテナンス駆動パルスと、を発生させ、
前記冷却機構によって液体の冷却が開始されてから当該液体が予め定められた冷却設定温度になるまでの間においては、前記高温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行し、液体が前記冷却設定温度まで冷却された後においては、前記低温用メンテナンス駆動パルスを用いてメンテナンス処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。 - 前記制御部は、高温用メンテナンス駆動パルスと、当該高温用メンテナンス駆動パルスを前記圧力発生手段に印加したときよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定された低温用メンテナンス駆動パルスと、を発生させ、
前記液体の温度が低下するにしたがって、前記高温用メンテナンス駆動パルスの発生割合に対する前記低温用メンテナンス駆動パルスの発生割合を増加させることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。 - 前記低温用メンテナンス駆動パルスは、前記高温用メンテナンス駆動パルスよりも前記第2パルス要素の時間幅が短くなるように設定されたことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の液体噴射装置。
- 前記制御部は、前記液体の温度が低下するにしたがって、前記圧力発生手段への前記メンテナンス駆動パルスの印加数を減らすことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の液体噴射装置。
- 前記冷却機構及び前記加熱機構は、共通の循環流路を有し、当該循環流路内に充填された熱媒体を循環させて前記液体噴射ヘッド内の液体の温度を調整することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の液体噴射装置。
- 前記液体噴射ヘッドは、複数の前記ノズルを列設したノズル形成部材と、該ノズルに連通する前記圧力室側に供給するための液体を貯留する液体貯留空間が形成された流路形成基板と、を有し、
前記流路形成基板における前記液体貯留空間と前記ノズルとの間に、前記循環流路を形成したことを特徴とする請求項7に記載の液体噴射装置。 - 圧力発生手段の作動により圧力室内に圧力変動を与え、当該圧力室に充填された液体をノズルから吐出する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を加熱する加熱機構と、
前記液体噴射ヘッド内の前記液体を冷却する冷却機構と、
前記圧力発生手段を制御する駆動パルスを含む駆動信号を発生可能な駆動信号発生部と、
前記加熱機構、前記冷却機構、及び前記駆動信号発生部を制御する制御部と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記圧力発生手段を駆動させることによって前記圧力室の容積を第1の状態へと推移させる第1パルス要素と、前記第1の状態を所定の時間保持させる第2パルス要素と、前記第1の状態から前記圧力室の容積を第1の状態とは異なる容積となる第2の状態へと推移させる第3パルス要素とを含み、着弾対象に対して前記液体を吐出するための吐出駆動パルスよりも前記圧力室内の圧力変化が高まるように設定され、前記圧力室に充填された前記液体内の気泡を除去するためのメンテナンス駆動パルスを発生させ、
前記吐出駆動パルスを用いて前記液体を吐出する吐出処理の際には、前記加熱機構によって前記液体を加熱する一方、前記メンテナンス駆動パルスを前記前記圧力発生手段に繰り返し印加することで前記液体噴射ヘッドの吐出能力を回復させるメンテナンス処理の際には、前記冷却機構によって前記液体を冷却することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
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