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JP2019072909A - Device for discharging liquid - Google Patents

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JP2019072909A
JP2019072909A JP2017200106A JP2017200106A JP2019072909A JP 2019072909 A JP2019072909 A JP 2019072909A JP 2017200106 A JP2017200106 A JP 2017200106A JP 2017200106 A JP2017200106 A JP 2017200106A JP 2019072909 A JP2019072909 A JP 2019072909A
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JP
Japan
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liquid
discharge
pressure
head
nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017200106A
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Japanese (ja)
Inventor
幸雄 ▲おとめ▼
幸雄 ▲おとめ▼
Yukio Otome
崇裕 吉田
Takahiro Yoshida
崇裕 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To maintain discharge stability of a circulation type head.SOLUTION: A device includes circulation means 200 which circulates a liquid 300 in an individual liquid chamber circulation type liquid discharge head 100, and a circulation control unit 250 which controls circulation of the liquid by the circulation means 200. When recovery operation to the liquid discharge head 100 is carried out, at least either of a pressure applied on the liquid in a supply side tank 220 and a pressure applied on the liquid 300 in a discharge side tank 220 is lowered as compared with the pressure applied on the liquid 300 in the supply side tank 210 and the pressure applied on the liquid 300 in the discharge side tank 220 when the recovery operation is not carried out, and control to draw the liquid 300 in a nozzle 104 of the liquid discharge head 100 in an individual passage 116 is carried out.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は液体を吐出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for discharging liquid.

液体吐出ヘッド(以下、単に「ヘッド」ともいう。)として、ノズルに連通する個別液室への供給流路と個別液室に通じる排出流路とを有し、供給流路に通じる液体の供給口と、排出流路に通じる液体の排出口を備えるフロースルー型ヘッド(循環型液体吐出ヘッド)がある。   As a liquid discharge head (hereinafter, also simply referred to as "head"), it has a supply flow path to an individual liquid chamber communicating with a nozzle and a discharge flow path leading to an individual liquid chamber, and supplies liquid flowing to the supply flow path There is a flow-through type head (recirculation type liquid discharge head) provided with a port and a liquid discharge port leading to the discharge flow path.

そして、従来、供給側タンクと排出側タンク(回収側タンク)を使用して、ヘッドの供給口から液体を加圧したり、あるいは、ヘッドの回収口から液体を加圧したりして、ノズルから気泡を排出することが知られている(特許文献1)。   Then, conventionally, using the supply side tank and the discharge side tank (recovery side tank), the liquid is pressurized from the supply port of the head, or the liquid is pressurized from the recovery port of the head, and air bubbles are generated from the nozzle. It is known to discharge (Patent Document 1).

特開2015−058581号公報JP, 2015-058581, A

ところで、循環型ヘッドにおいても、ノズルから液体を吐出していない待機時間が長くなると、ノズル内の液体が増粘して、吐出特性が低下したり、吐出不能になったりするという課題がある。この場合、特許文献1に開示の構成にあっては無駄な液体消費量が増加することになる。   By the way, also in the circulation type head, there is a problem that when the waiting time in which the liquid is not discharged from the nozzle is long, the liquid in the nozzle is thickened and the discharge characteristic is deteriorated or the discharge becomes impossible. In this case, useless liquid consumption is increased in the configuration disclosed in Patent Document 1.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出安定性を維持することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to maintain discharge stability.

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
液体吐出ヘッドに対して液体を循環させる循環手段と、
前記循環手段による前記液体の循環を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記液体吐出ヘッドのノズル内の前記液体を個別流路内まで引き込む回復動作の制御を行う
構成とした。
In order to solve the above-mentioned subject, the device which discharges the liquid concerning the present invention is:
Circulation means for circulating the liquid to the liquid discharge head;
Control means for controlling the circulation of the liquid by the circulation means;
The control means
It is configured to control recovery operation for drawing the liquid in the nozzle of the liquid discharge head into the individual flow path.

本発明によれば、吐出安定性を維持することができる。   According to the present invention, ejection stability can be maintained.

本発明の第1実施形態に係る液体を吐出する装置の説明図である。It is explanatory drawing of the apparatus which discharges the liquid which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同じく回復動作を行っていないときのノズル近傍の状態の説明に供する断面説明図である。FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view for describing a state in the vicinity of the nozzle when the same recovery operation is not performed. 同じく回復動作を行っているときのノズル近傍の状態の説明に供する断面説明図である。FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view for describing a state in the vicinity of the nozzle when performing the same recovery operation. 本発明の第2実施形態における回復動作の制御の説明に供するノズル近傍の断面説明図である。It is cross-sectional explanatory drawing of the nozzle vicinity used for description of control of the recovery operation | movement in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る液体を吐出する装置の説明図である。It is explanatory drawing of the apparatus which discharges the liquid which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る液体を吐出する装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the apparatus which discharges the liquid which concerns on 4th Embodiment of this invention. 同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。It is plane explanatory drawing of an example of the head unit of the same apparatus. 同実施形態の液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。FIG. 6 is an external perspective view of an example of the liquid discharge head according to the embodiment; 同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図である。It is a section explanatory view of the direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態について図1を参照して説明する。図1は同実施形態に係る液体を吐出する装置の説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory view of a device for discharging a liquid according to the same embodiment.

ヘッド100は、液体を吐出するノズル104と、ノズル104に連通する個別液室106と、各個別液室106に液体を供給する供給側共通液室120と、個別液室106に通じる排出側個別流路156と、各排出側個別流路156に通じる排出側共通液室150を有する。   The head 100 includes a nozzle 104 for discharging liquid, an individual liquid chamber 106 communicating with the nozzle 104, a supply-side common liquid chamber 120 for supplying liquid to each individual liquid chamber 106, and an ejection-side individual member connected to the individual liquid chamber 106. A flow path 156 and a discharge side common liquid chamber 150 communicating with each discharge side individual flow path 156 are provided.

供給側共通液室120には供給口141を介して液体が供給され、排出側共通液室150から排出口142を介して液体が排出される。   The liquid is supplied to the supply side common liquid chamber 120 through the supply port 141, and the liquid is discharged from the discharge side common liquid chamber 150 through the discharge port 142.

このヘッド100においては、個別液室106内の液体を加圧することでノズル104から液体が吐出され、吐出されなかった液体は排出側個別流路156から排出側共通液室150に排出され、ヘッド外の循環経路を経て供給側共通液室120に再度供給される。   In the head 100, the liquid is discharged from the nozzle 104 by pressurizing the liquid in the individual liquid chamber 106, and the liquid not discharged is discharged from the discharge side individual flow passage 156 to the discharge side common liquid chamber 150, and the head It is again supplied to the supply side common liquid chamber 120 through the outer circulation path.

また、液体の吐出を行っていないときにも供給側共通液室120から個別液室106、排出側個別流路156を経て排出側共通液室150に液体が流れ、ヘッド外の循環経路を経て供給側共通液室120に再度供給される。   Further, even when the liquid is not discharged, the liquid flows from the supply side common liquid chamber 120 to the discharge side common liquid chamber 150 through the individual liquid chamber 106 and the discharge side individual channel 156, and passes through the circulation path outside the head. It is again supplied to the supply side common liquid chamber 120.

このヘッド100に対する液体の循環を行う循環手段(循環装置)200は、ヘッド100から吐出する液体300を貯留する液体貯留手段であるメインタンク201と、供給側タンク210と、排出側タンク(回収側タンク)220と、第1送液ポンプ202と、第2送液ポンプ203とを備えている。   The circulation means (circulation device) 200 for circulating the liquid to the head 100 is a main tank 201 which is a liquid storage means for storing the liquid 300 discharged from the head 100, a supply side tank 210, and a discharge side tank A tank) 220, a first liquid feed pump 202, and a second liquid feed pump 203 are provided.

供給側タンク210は液体経路281を介して排出側タンク220と通じ、液体経路282を介してヘッド100の供給口141と通じている。排出側タンク220は液体経路283を介してヘッド100の排出口142と通じ、液体経路284を介してメインタンク201と通じている。   The supply side tank 210 communicates with the discharge side tank 220 via the liquid path 281 and communicates with the supply port 141 of the head 100 via the liquid path 282. The discharge side tank 220 communicates with the discharge port 142 of the head 100 through the liquid path 283 and communicates with the main tank 201 through the liquid path 284.

すなわち、供給側タンク210、は液体経路281を介して排出側タンク220と通じることで、液体経路282、ヘッド100の内部流路、液体経路283、排出側タンク220、液体経路281によって液体が循環する循環経路290が構成される。   That is, the supply side tank 210 communicates with the discharge side tank 220 via the liquid path 281 to circulate the liquid by the liquid path 282, the internal flow path of the head 100, the liquid path 283, the discharge side tank 220, and the liquid path 281. Circulation path 290 is configured.

そして、排出側タンク220から液体経路281を介して供給側タンク210に第1送液ポンプ202で液体を送液する。また、排出側タンク220に対してはメインタンク201から液体経路284を介して第2送液ポンプ203で液体を送液する。   Then, the liquid is sent from the discharge side tank 220 to the supply side tank 210 via the liquid path 281 by the first liquid feed pump 202. Further, the liquid is sent from the main tank 201 to the discharge side tank 220 via the liquid path 284 by the second liquid feed pump 203.

供給側タンク210には、圧縮手段であるコンプレッサ211がレギュレータ212を介して接続されている。コンプレッサ211は、装置稼働中は常時駆動されてレギュレータ212によって供給側タンク210の圧力制御を行う。   A compressor 211, which is a compression unit, is connected to the supply side tank 210 via a regulator 212. The compressor 211 is always driven while the apparatus is in operation, and controls the pressure of the supply side tank 210 by the regulator 212.

供給側タンク210には、液体残量を液面高さとして検知する液体残量検知手段としての供給側フロートセンサ215と、供給側タンク210内の圧力を検知する手段である供給側圧力センサ216を備えている。   The supply-side tank 210 includes a supply-side float sensor 215 as a liquid residual amount detecting unit that detects the liquid residual amount as a liquid level height, and a supply-side pressure sensor 216 that is a unit that detects the pressure in the supply side tank 210 Is equipped.

排出側タンク220には、減圧手段である真空ポンプ221がレギュレータ222を介して接続されている。真空ポンプ221は、装置稼働中は常時駆動されてレギュレータ222によって排出側タンク220の圧力制御を行う。   A vacuum pump 221 which is pressure reducing means is connected to the discharge side tank 220 via a regulator 222. The vacuum pump 221 is constantly driven while the apparatus is in operation, and the regulator 222 controls the pressure of the discharge side tank 220.

排出側タンク220には、液体残量を液面高さとして検知する液体残量検知手段としての排出側フロートセンサ225と、排出側タンク220内の圧力を検知する手段である排出側圧力センサ226を備えている。   In the discharge side tank 220, a discharge side float sensor 225 as a liquid remaining amount detecting means for detecting a liquid remaining amount as a liquid level height, and a discharge side pressure sensor 226 as a means for detecting a pressure in the discharge side tank 220 Is equipped.

循環制御部250は、循環手段200による液体の循環を制御する制御手段である。   The circulation control unit 250 is a control unit that controls the circulation of the liquid by the circulation unit 200.

循環制御部250は、供給側フロートセンサ215の検知信号を入力し、第1送液ポンプ202を駆動して排出側タンク220から供給側タンク210に液体300を供給する制御をする。循環制御部250は、排出側フロートセンサ225の検知信号を入力し、第2送液ポンプ203を駆動してメインタンク201から排出側タンク220への液体300を補充供給する制御をする。   The circulation control unit 250 receives a detection signal of the supply-side float sensor 215, and drives the first liquid feed pump 202 to control supply of the liquid 300 from the discharge side tank 220 to the supply side tank 210. The circulation control unit 250 receives the detection signal of the discharge side float sensor 225, drives the second liquid transfer pump 203, and controls the replenishment supply of the liquid 300 from the main tank 201 to the discharge side tank 220.

循環制御部250は、供給側圧力センサ216の検知信号を入力し、レギュレータ212を開閉制御して、供給側タンク210の圧力を制御する。循環制御部250は、排出側圧力センサ226の検知信号を入力し、レギュレータ222を開閉制御して、排出側タンク220の圧力を制御する。   The circulation control unit 250 receives the detection signal of the supply-side pressure sensor 216, controls the regulator 212 to open and close, and controls the pressure of the supply-side tank 210. The circulation control unit 250 receives the detection signal of the discharge side pressure sensor 226, controls opening and closing of the regulator 222, and controls the pressure of the discharge side tank 220.

循環制御部250は、排出側の液体経路283に設けた流量センサ230の検知信号を入力する。   The circulation control unit 250 inputs a detection signal of the flow rate sensor 230 provided in the liquid path 283 on the discharge side.

このように構成した液体を吐出する装置は、供給側タンク210の圧力と排出側タンク220の圧力とに差圧を生じさせることによって、供給側タンク210からヘッド100の供給口(供給ポート)141に液体300が供給され、ヘッド100の排出口(排出ポート)142から排出側タンク220に液体300が排出される(回収される)。   The apparatus configured to discharge the liquid configured as described above generates a differential pressure between the pressure of the supply side tank 210 and the pressure of the discharge side tank 220 so that the supply port (supply port) 141 of the head 100 from the supply side tank 210. The liquid 300 is supplied, and the liquid 300 is discharged (collected) from the discharge port (discharge port) 142 of the head 100 to the discharge side tank 220.

ヘッド100の供給口141に供給された液体300は、供給側共通液室120を経由して、複数の個別液室106にそれぞれ供給され、画像データに応じてノズル104から液体300の滴が吐出される。ノズル104から吐出されなかった液体300は、排出側個別流路156を通じて排出側共通液室150に排出され、排出口142から排出側タンク220に排出される。   The liquid 300 supplied to the supply port 141 of the head 100 is supplied to the plurality of individual liquid chambers 106 via the supply side common liquid chamber 120, and the droplet of the liquid 300 is discharged from the nozzle 104 according to the image data. Be done. The liquid 300 not discharged from the nozzle 104 is discharged to the discharge side common liquid chamber 150 through the discharge side individual flow channel 156, and is discharged to the discharge side tank 220 from the discharge port 142.

具体的には、循環制御部250は、排出側タンク220内の液面が所定の高さより低いことを排出側フロートセンサ225で検知した場合、液面が所定の高さになったことを排出側フロートセンサ225が検知するまで、第2送液ポンプ203を駆動して、メインタンク201から排出側タンク220に液体300を補充供給する。   Specifically, when the circulation control unit 250 detects that the liquid level in the discharge side tank 220 is lower than a predetermined height by the discharge side float sensor 225, the circulation control unit 250 discharges that the liquid level has reached a predetermined height. The second liquid delivery pump 203 is driven to replenish the liquid 300 from the main tank 201 to the discharge side tank 220 until the side float sensor 225 detects it.

また、供給側タンク210内の液面が所定の高さより低いことを供給側フロートセンサ215で検知した場合、液面が所定の高さになったことを供給側フロートセンサ215が検知するまで、第1送液ポンプ202を駆動させることによって、排出側タンク220から供給側タンク210に液体300を供給する。   Also, when the supply-side float sensor 215 detects that the liquid level in the supply-side tank 210 is lower than a predetermined height, until the supply-side float sensor 215 detects that the liquid level has reached a predetermined height, By driving the first liquid delivery pump 202, the liquid 300 is supplied from the discharge side tank 220 to the supply side tank 210.

装置の電源が入っている間は、コンプレッサ211、真空ポンプ221を常に駆動させる。そして、供給側圧力センサ216で検出する供給側タンク210内の圧力が所定圧力になるように供給側レギュレータ212を開閉する。また、排出側圧力センサ226で検出する排出側タンク220内の圧力が所定圧力になるように排出側レギュレータ222を開閉する。   While the device is powered on, the compressor 211 and the vacuum pump 221 are always driven. Then, the supply side regulator 212 is opened and closed so that the pressure in the supply side tank 210 detected by the supply side pressure sensor 216 becomes a predetermined pressure. Further, the discharge side regulator 222 is opened and closed so that the pressure in the discharge side tank 220 detected by the discharge side pressure sensor 226 becomes a predetermined pressure.

これにより、供給側タンク210と排出側タンク220との間に差圧が生じて、供給側タンク210から排出側タンク220に液体300が循環し、排出側タンク220から供給側タンク210の液体300が供給される。   Thereby, a differential pressure is generated between the supply tank 210 and the discharge tank 220, the liquid 300 is circulated from the supply tank 210 to the discharge tank 220, and the liquid 300 in the supply tank 210 is discharged from the discharge tank 220. Is supplied.

次に、供給側タンクの圧力及び排出側タンクの圧力の設定(調整)について説明する。   Next, setting (adjustment) of the pressure of the supply side tank and the pressure of the discharge side tank will be described.

ヘッド100の供給側共通液室120内の液体にかかる圧力(供給側圧力)をVin[kPa]、
ヘッド100の排出側共通液室150内の液体にかかる圧力(排出側圧力)をVout[kPa]、とする。
The pressure (supply side pressure) applied to the liquid in the supply side common liquid chamber 120 of the head 100 is Vin [kPa],
The pressure (discharge side pressure) applied to the liquid in the discharge side common liquid chamber 150 of the head 100 is Vout [kPa].

供給側タンク210の供給側圧力センサ216で検知する供給側タンク210の圧力(供給側タンク圧力)をVtin[kPa]、
排出側タンク220の排出側圧力センサ226で検知する排出側タンク220の圧力(排出側タンク圧力)をVtout[kPa]、とする。
The pressure (supply side tank pressure) of the supply side tank 210 detected by the supply side pressure sensor 216 of the supply side tank 210 is Vtin [kPa],
The pressure (discharge side tank pressure) of the discharge side tank 220 detected by the discharge side pressure sensor 226 of the discharge side tank 220 is Vtout [kPa].

供給側タンク210内の液面とヘッド100のノズル面の差をHtin[m]、
排出側タンク220内の液面とヘッド100のノズル面の差をHtout[m]、とし、
タンク内の液面がノズル面より高い場合を「+」、タンク内の液面がノズル面より低い場合を「−」とする。
The difference between the liquid surface in the supply side tank 210 and the nozzle surface of the head 100 is Htin [m],
Let Htout [m] be the difference between the liquid surface in the discharge side tank 220 and the nozzle surface of the head 100,
The case where the liquid level in the tank is higher than the nozzle surface is "+", and the case where the liquid level in the tank is lower than the nozzle surface is "-".

ヘッド100の供給側共通液室120と個別液室106の間の流体抵抗(供給側流体抵抗)をRin[Pa・s/m]、
ヘッド100の排出側共通液室150と個別液室106の間の流体抵抗(排出側流体抵抗)をRout[Pa・s/m]、とする。
The fluid resistance (supply-side fluid resistance) between the supply-side common liquid chamber 120 and the individual liquid chamber 106 of the head 100 is given by Rin [Pa · s / m 3 ],
The fluid resistance (discharge side fluid resistance) between the discharge side common liquid chamber 150 and the individual liquid chamber 106 of the head 100 is Rout [Pa · s / m 3 ].

ヘッド100の供給側共通液室120と供給側タンク210の間の流体抵抗をRtin[Pa・s/m]、
ヘッド100の排出側共通液室150と排出側タンク220の間の流体抵抗をRtout[Pa・s/m]、とする。
The fluid resistance between the supply-side common liquid chamber 120 and the supply-side tank 210 of the head 100 is Rtin [Pa · s / m 3 ],
The fluid resistance between the discharge side common liquid chamber 150 of the head 100 and the discharge side tank 220 is Rtout [Pa · s / m 3 ].

ヘッド100のノズル104に形成されたメニスカスの圧力(メニスカス圧力)をVmとするとき、メニスカス圧力Vmは、次の(1)式で算出できる。   When the pressure of the meniscus formed at the nozzle 104 of the head 100 (meniscus pressure) is Vm, the meniscus pressure Vm can be calculated by the following equation (1).

Figure 2019072909
Figure 2019072909

また、供給側圧力Vinは、次の(2)式によって算出できる。   Further, the supply side pressure Vin can be calculated by the following equation (2).

Figure 2019072909
Figure 2019072909

また、排出側圧力Voutは、次の(3)式によって算出できる。   Further, the discharge side pressure Vout can be calculated by the following equation (3).

Figure 2019072909
Figure 2019072909

そして、画像データに応じてヘッド100のノズル104から液体を吐出する印刷動作を行っているときには、ノズルメニスカス圧力Vmが−3〜0[kPa]となるように、供給側タンク210の圧力Vtin及び排出側タンク220の圧力Vtoutを制御している。   When the printing operation for discharging the liquid from the nozzles 104 of the head 100 is performed according to the image data, the pressure Vtin of the supply tank 210 and the pressure of the supply side tank 210 are set so that the nozzle meniscus pressure Vm becomes -3 to 0 [kPa]. The pressure Vtout of the discharge side tank 220 is controlled.

次に、本発明の第1実施形態における回復動作の制御について図2及び図3も参照して説明する。図2は回復動作を行っていないときのノズル近傍の状態の説明に供する断面説明図、図3は回復動作を行っているときのノズル近傍の状態の説明に供する断面説明図である。   Next, control of the recovery operation in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 as well. FIG. 2 is an explanatory sectional view for explaining the state in the vicinity of the nozzle when the recovery operation is not performed, and FIG. 3 is an explanatory sectional view for explaining the state in the vicinity of the nozzle when the recovery operation is performed.

まず、回復動作を行っていないとき、例えば、印刷動作を行っているときには、図2に示すように、ノズル104に所定のメニスカス300mが形成された状態で個別流路116を液体300が循環するようにしている。なお、個別流路116は、個別液室106及び排出側個別流路156で構成される流路である。   First, when the recovery operation is not performed, for example, when the printing operation is performed, as shown in FIG. 2, the liquid 300 circulates in the individual flow channel 116 in a state where the predetermined meniscus 300 m is formed on the nozzle 104 It is like that. The individual flow passage 116 is a flow passage constituted by the individual liquid chamber 106 and the discharge side individual flow passage 156.

これに対し、回復動作を行うときには、図3に示すように、ノズル104内の液体300を個別流路116に引き込む。ここでは、ノズル104のメニスカス300mが壊れるまで引き込んでいる。この場合、ノズル104から空気が内部に引き込まれて気泡301が生じるが、個別流路116を通じて循環経路290を流れることで気泡301は除去される。   On the other hand, when performing the recovery operation, as shown in FIG. 3, the liquid 300 in the nozzle 104 is drawn into the individual channel 116. Here, the meniscus 300m of the nozzle 104 is drawn until it breaks. In this case, air is drawn into the inside from the nozzle 104 to generate air bubbles 301, but the air bubbles 301 are removed by flowing through the circulation path 290 through the individual flow paths 116.

このように、ノズル104内の液体を個別流路116に引き込むことによって、ノズル104内の液体が増粘している場合でも、個別流路116内に引き込まれて循環経路290を循環している間に増粘していない液体と混合されて適正な粘度に戻される。   Thus, even if the liquid in the nozzle 104 is thickened by drawing the liquid in the nozzle 104 into the individual flow path 116, the liquid is drawn into the individual flow path 116 and circulated in the circulation path 290. It is mixed with the unthickened liquid in the meantime to return to the proper viscosity.

つまり、個別液室を循環させる個別液室循環型ヘッドにおいては、液体が循環していることでノズル入口部分の液体を含めて循環をしており、ノズル内の液体の増粘が抑制されている。しかしながら、ノズルから液体を吐出しない時間が長期間になると、ノズルのメニスカス300m側からの乾燥が進行してノズル104内の液体が増粘することになる。   That is, in the individual liquid chamber circulation type head in which the individual liquid chambers are circulated, the liquid is circulated, including the liquid at the nozzle inlet portion, and the thickening of the liquid in the nozzle is suppressed. There is. However, if the time during which the nozzle does not eject the liquid is long, drying from the meniscus 300 m side of the nozzle proceeds and the liquid in the nozzle 104 will be thickened.

そこで、ノズル104内の液体をノズル104から排出するのではなく、ノズル104から内部の個別流路116内に引き込んで、循環経路290を通じて循環させることで、増粘した液体の粘度を低粘度化している。   Therefore, instead of discharging the liquid in the nozzle 104 from the nozzle 104, the viscosity of the thickened liquid is reduced by drawing it from the nozzle 104 into the individual flow path 116 inside and circulating it through the circulation path 290. ing.

これにより、無駄な液体消費を抑えつつ、吐出安定性を得ることができる。   As a result, discharge stability can be obtained while suppressing wasteful liquid consumption.

また、本実施形態のように、メニスカスを破壊する程度まで液体を個別流路内に引き込むことによって、ノズル内の液体をすべて置き換えることができ、回復動作終了後、新たにメニスカスを再形成することができる。   Further, as in the present embodiment, by drawing the liquid into the individual flow paths to the extent that the meniscus is destroyed, all the liquid in the nozzle can be replaced, and the meniscus is newly formed after the recovery operation is completed. Can.

これにより、ノズル内の液体の乾燥をより効果的に抑えることができる。   Thereby, the drying of the liquid in the nozzle can be suppressed more effectively.

次に、回復動作における液体の引き込み制御の一例について説明する。   Next, an example of the drawing control of the liquid in the recovery operation will be described.

まず、個別液室を循環させる個別液室循環型ヘッドにおいて、供給側共通液室120の圧力をVin[Pa]、排出側共通液室150の圧力をVout[Pa]、供給側個別液室106の流体抵抗をRin[Pa・sec/m]、排出側個別流路156の流体抵抗をRout[Pa・sec/m]とする。 First, in the individual liquid chamber circulation type head for circulating the individual liquid chambers, the pressure of the supply side common liquid chamber 120 is Vin [Pa], the pressure of the discharge side common liquid chamber 150 is Vout [Pa], the supply side individual liquid chamber 106 The fluid resistance of this is taken as Rin [Pa · sec / m 3 ], and the fluid resistance of the discharge-side individual channel 156 is taken as Rout [Pa · sec / m 3 ].

このとき、個別液室106及び排出側個別流路156で構成される個別流路116に流れる液体の流量をQ[m/sec]とすると、流量Qは、次の(4)式で算出できる。 At this time, assuming that the flow rate of the liquid flowing in the individual flow path 116 constituted by the individual liquid chamber 106 and the discharge side individual flow path 156 is Q [m 3 / sec], the flow rate Q is calculated by the following equation (4) it can.

Figure 2019072909
Figure 2019072909

また、ノズル104に形成される液体のメニスカスの圧力Vm[Pa]は、前述した次の(1)式で算出される。   Further, the pressure Vm [Pa] of the meniscus of the liquid formed on the nozzle 104 is calculated by the following equation (1) described above.

Figure 2019072909
Figure 2019072909

ここで、供給側個別液室106の流体抵抗がRin、排出側個別流路156の流体抵抗がRoutであるヘッドにおいて、(4)式から、個別流路116を流れる流量Qは、供給側共通液室120の圧力Vinと排出側共通液室150の圧力Voutの差によって決まる。   Here, in the head in which the fluid resistance of the supply side individual liquid chamber 106 is Rin and the fluid resistance of the discharge side individual flow path 156 is Rout, the flow rate Q flowing through the individual flow path 116 is common to the supply side from equation (4). It is determined by the difference between the pressure Vin of the liquid chamber 120 and the pressure Vout of the common liquid chamber 150 on the discharge side.

したがって、供給側共通液室120の圧力Vinを、排出側共通液室150の圧力Voutより高くしたとき、液体は、供給側共通液室120から個別液室106及び排出側個別流路156(個別流路116)を通って排出側共通液室150に流れる。   Therefore, when the pressure Vin of the supply side common liquid chamber 120 is made higher than the pressure Vout of the discharge side common liquid chamber 150, the liquid is separated from the supply side common liquid chamber 120 into the individual liquid chamber 106 and the discharge side individual flow path 156 (individual It flows to the discharge side common liquid chamber 150 through the flow path 116).

また、(1)式から、ノズル104に形成される液体のメニスカス圧力Vmは、供給側共通液室120の圧力Vinと排出側共通液室150の圧力Voutによって決まることがわかる。   Further, it can be understood from equation (1) that the meniscus pressure Vm of the liquid formed in the nozzle 104 is determined by the pressure Vin of the supply side common liquid chamber 120 and the pressure Vout of the discharge side common liquid chamber 150.

ここで、メニスカス圧力Vmが適正な範囲内になるように供給側共通液室120の圧力Vinと排出側共通液室150の圧力Voutを制御することで、ノズル104に液体のメニスカスが形成され、画像データに応じて、ノズルから液体を正常に吐出することができる。   Here, by controlling the pressure Vin of the supply-side common liquid chamber 120 and the pressure Vout of the discharge-side common liquid chamber 150 so that the meniscus pressure Vm falls within an appropriate range, a meniscus of liquid is formed in the nozzle 104, The liquid can be discharged normally from the nozzle according to the image data.

これに対し、メニスカス圧力Vmが適正な範囲より小さくなるように供給側共通液室120の圧力Vinと排出側共通液室150の圧力Voutを制御したときには、ノズル104に形成されるメニスカスが、個別流路116側に引き込まれる。   On the other hand, when the pressure Vin of the supply side common liquid chamber 120 and the pressure Vout of the discharge side common liquid chamber 150 are controlled such that the meniscus pressure Vm becomes smaller than the appropriate range, the meniscus formed in the nozzle 104 is individual It is drawn into the flow path 116 side.

具体的には、(1)式から、供給側共通液室120の圧力Vin、及び、排出側共通液室の圧力Voutの少なくともいずれかを、メニスカス圧力Vmが適正な範囲になるときの供給側共通液室120の圧力Vin又は排出側共通液室の圧力Voutより低くする。なお、排出側共通液室の圧力Voutが負圧であるときには、圧力Vouを低くするとは負圧を高くすることである。   Specifically, from equation (1), at least one of the pressure Vin of the supply-side common liquid chamber 120 and the pressure Vout of the discharge-side common liquid chamber, the supply side when the meniscus pressure Vm falls within the appropriate range The pressure is lower than the pressure Vin of the common liquid chamber 120 or the pressure Vout of the common liquid chamber on the discharge side. When the pressure Vout of the discharge side common liquid chamber is a negative pressure, lowering the pressure Vou means raising the negative pressure.

ここで、供給側共通液室120の圧力Vin、及び、排出側共通液室の圧力Voutは、供給側タンク210の圧力(供給側タンク圧力)Vtin[kPa]、排出側タンク220の圧力(排出側タンク圧力)Vtout[kPa]で設定することができる。   Here, the pressure Vin of the supply side common liquid chamber 120 and the pressure Vout of the discharge side common liquid chamber are the pressure of the supply side tank 210 (supply side tank pressure) Vtin [kPa], the pressure of the discharge side tank 220 (discharge Side tank pressure can be set at Vtout [kPa].

そこで、循環制御部250は、回復動作を行うときには、供給側タンク210の圧力(供給側タンク圧力)Vtin、及び、排出側タンク220の圧力(排出側タンク圧力)Vtoutの少なくともいずれかを、メニスカス圧力Vmが適正な範囲になるときの供給側タンク圧力Vtin又は排出側タンク圧力Vtoutより低くする。   Therefore, when performing the recovery operation, the circulation control unit 250 applies a meniscus of at least one of the pressure (supply side tank pressure) Vtin of the supply side tank 210 and the pressure (discharge side tank pressure) Vtout of the discharge side tank 220 to each other. Make the pressure lower than the supply side tank pressure Vtin or the discharge side tank pressure Vtout when the pressure Vm falls within the appropriate range.

これによって、ノズル104内の液体を個別流路116内に引き込む回復動作を行うことができる。   By this, it is possible to perform a recovery operation for drawing the liquid in the nozzle 104 into the individual flow path 116.

ここで、回復動作を行うタイミングについては、例えば、液体吐出を行っていない待機時間を計測し、待機時間が予め定めた所定時間を超えたとき実行することができる。また、装置の電源が投入されて装置が立ち上がるときのイニシャル動作の一環として、電源オフ時間が所定時間を超えているときには回復動作を行うこともできる。   Here, the timing at which the recovery operation is performed can be performed, for example, by measuring the standby time during which the liquid discharge is not performed, and when the standby time exceeds a predetermined time. Further, as part of the initial operation when the power of the device is turned on and the device starts up, the recovery operation can be performed when the power off time exceeds the predetermined time.

また、回復動作において液体を引き込んでいる時間は、メニスカス300m近傍の増粘液体を個別流路116内に取り込めればよいので、例えば5ないし30秒間で十分である。   In addition, for the time during which the liquid is drawn in the recovery operation, 5 to 30 seconds, for example, is sufficient because the thickened liquid in the vicinity of 300 m of the meniscus may be taken into the individual channel 116.

次に、本発明の第2実施形態における回復動作の制御について図4も参照して説明する。図4は同説明に供するノズル近傍の断面説明図である。   Next, control of recovery operation according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of the vicinity of the nozzle used in the description.

本実施形態では、ノズル104のメニスカス300が破壊されない程度までノズル104内の液体300を個別流路116に引き込むようにしている。つまり、図4(a)に示すようにメニスカス300mから生じる乾燥部分300aが、図4(b)に示すように個別流路116に面する程度まで引き込むようにしている。   In the present embodiment, the liquid 300 in the nozzle 104 is drawn into the individual flow channel 116 to such an extent that the meniscus 300 of the nozzle 104 is not broken. That is, as shown in FIG. 4A, the dried portion 300a generated from the meniscus 300m is drawn to the extent that it faces the individual flow path 116 as shown in FIG. 4B.

これにより、ノズル104のメニスカス300付近の増粘した液体300(乾燥部分300a)を個別流路116に引き込んで循環経路290で循環させることができる。   As a result, the thickened liquid 300 (dried portion 300 a) in the vicinity of the meniscus 300 of the nozzle 104 can be drawn into the individual flow path 116 and circulated in the circulation path 290.

このように、メニスカスが破壊されない程度の引き込み量で引き込むことにより、個別流路116内に気泡が混入することを防止できる。   As described above, the bubbles can be prevented from being mixed in the individual flow channels 116 by drawing in the drawing amount such that the meniscus is not broken.

次に、本発明の第3実施形態について図5を参照して説明する。図5は同実施形態に係る液体を吐出する装置の説明図である。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a device for discharging a liquid according to the embodiment.

本実施形態は、前記第1実施形態の液体循環装置の構成において、供給側タンク21からヘッド100への供給側の液体経路281に、ヘッド100に供給される液体の圧力を検知する供給側ヘッド圧力センサ231を配置している。また、ヘッド100から排出側タンク220への排出側の液体経路282に、ヘッド100から排出される液体の圧力を検知する排出側ヘッド圧力センサ232を配置している。   In the configuration of the liquid circulation apparatus according to the first embodiment, the present embodiment is a supply side head that detects the pressure of the liquid supplied to the head 100 in the liquid path 281 on the supply side from the supply tank 21 to the head 100. A pressure sensor 231 is disposed. Further, a discharge side head pressure sensor 232 for detecting the pressure of the liquid discharged from the head 100 is disposed in the liquid path 282 on the discharge side from the head 100 to the discharge side tank 220.

ここで、
供給側ヘッド圧力センサ231が検出する圧力(供給側ヘッド圧力)をVpin[kPa]、
排出側ヘッド圧力センサ232が検出する圧力(排出側ヘッド圧力)をVpout[kPa]、
とする。
here,
The pressure (supply side head pressure) detected by the supply side head pressure sensor 231 is Vpin [kPa],
The pressure (discharge side head pressure) detected by the discharge side head pressure sensor 232 is Vpout [kPa],
I assume.

供給側ヘッド圧力センサ231の圧力検出位置とヘッド100のノズル面の高さの差をHpin[m]、
排出側ヘッド圧力センサ232の圧力検出位置とヘッド100のノズル面の高さの差をHpout[m]、とし、
圧力検出位置がノズル面より高いときを「+」、圧力検出位置がノズル面より低いときを「−」とする。
The difference between the pressure detection position of the supply side head pressure sensor 231 and the height of the nozzle surface of the head 100 is Hpin [m],
The difference between the pressure detection position of the discharge side head pressure sensor 232 and the height of the nozzle surface of the head 100 is Hpout [m],
When the pressure detection position is higher than the nozzle surface is "+", and when the pressure detection position is lower than the nozzle surface is "-".

ヘッド100の供給側共通液室120と供給側ヘッド圧力センサ231の間の流体抵抗をRpin[Pa・s/m]、
排出側共通液室150と排出側ヘッド圧力センサ232の間の流体抵抗をRpout[Pa・s/m]とする。
The fluid resistance between the supply side common liquid chamber 120 of the head 100 and the supply side head pressure sensor 231 is represented by Rpin [Pa · s / m 3 ],
The fluid resistance between the discharge side common liquid chamber 150 and the discharge side head pressure sensor 232 is taken as Rpout [Pa · s / m 3 ].

なお、その他のパラメータは、前記第1実施形態と同じである。   The other parameters are the same as in the first embodiment.

ここで、メニスカス圧力Vmは、前述した(1)式で計算する。   Here, the meniscus pressure Vm is calculated by the aforementioned equation (1).

供給側圧力Vinは、次の(5)式によって計算する。   The supply side pressure Vin is calculated by the following equation (5).

Figure 2019072909
Figure 2019072909

排出側圧力Voutは、次の(6)式によって計算する。   The discharge side pressure Vout is calculated by the following equation (6).

Figure 2019072909
Figure 2019072909

そして、画像データに応じてノズル104から液体を吐出するときを含めて液体を循環させているときには、ノズルメニスカス圧力Vmが−3〜0[kPa]となるように、供給側タンク圧力Vtin、排出側タンク圧力Vtoutを制御して、供給側ヘッド圧力Vpin及び排出側ヘッド圧力Vpoutを調整する。   Then, when the liquid is circulated including the time when the liquid is discharged from the nozzle 104 according to the image data, the supply side tank pressure Vtin, discharge so that the nozzle meniscus pressure Vm becomes −3 to 0 [kPa]. The side tank pressure Vtout is controlled to adjust the supply side head pressure Vpin and the discharge side head pressure Vpout.

これに対し、回復動作を行うときには、供給側タンク圧力Vtin、排出側タンク圧力Vtoutを可変して、供給側ヘッド圧力Vpin及び排出側ヘッド圧力Vpoutの少なくともいずれかを回復動作を行っていないときよりも低く制御する。   On the other hand, when the recovery operation is performed, the supply-side tank pressure Vtin and the discharge-side tank pressure Vtout are varied, and at least one of the supply-side head pressure Vpin and the discharge-side head pressure Vpout is not recovered. Control too low.

これにより、前述した実施形態と同様に、ノズル104内の液体300を個別流路116の内部に引き込み循環経路290にて循環させる。   Thus, the liquid 300 in the nozzle 104 is drawn into the individual flow path 116 and circulated in the circulation path 290, as in the embodiment described above.

ここで、本実施形態では、ヘッド100の近くに設けた供給側ヘッド圧力センサ231が検知する供給側ヘッド圧力Vpin、排出側ヘッド圧力センサ232が検知する排出側ヘッド圧力Vpoutを制御している。   Here, in the present embodiment, the supply side head pressure Vpin detected by the supply side head pressure sensor 231 provided near the head 100 and the discharge side head pressure Vpout detected by the discharge side head pressure sensor 232 are controlled.

したがって、供給側ヘッド圧力センサ231と供給側共通液室120の間の圧力損失量、及び、排出側ヘッド圧力センサ232と排出側共通液室150の間の圧力損失量が小さくなる。   Therefore, the pressure loss between the supply side head pressure sensor 231 and the supply side common liquid chamber 120 and the pressure loss between the discharge side head pressure sensor 232 and the discharge side common liquid chamber 150 are reduced.

これにより、環境温度の変化や液体300の特性の経時変化によって液体300の粘度が変化しても、供給側ヘッド圧力センサ231と供給側共通液室120の間の圧力損失の変化量、及び、排出側ヘッド圧力センサ232と排出側共通液室150の間の圧力損失の変化量が小さくなる。   Thereby, even if the viscosity of the liquid 300 is changed due to the change of the environmental temperature or the temporal change of the characteristics of the liquid 300, the amount of change in pressure loss between the supply side head pressure sensor 231 and the supply side common liquid chamber 120; The amount of change in pressure loss between the discharge side head pressure sensor 232 and the discharge side common liquid chamber 150 is reduced.

その結果、供給側共通液室120、排出側共通液室150の圧力が安定するので、ノズル104のメニスカス圧力が安定する。   As a result, the pressures of the supply side common liquid chamber 120 and the discharge side common liquid chamber 150 become stable, and the meniscus pressure of the nozzle 104 becomes stable.

次に、本発明の第4実施形態について図6及び図7を参照して説明する。図6は同実施形態に係る液体を吐出する装置の概略説明図、図7は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic explanatory view of an apparatus for ejecting liquid according to the embodiment, and FIG. 7 is a plan explanatory view of an example of a head unit of the apparatus.

この液体を吐出する装置である印刷装置1000は、媒体である連帳紙などの連続体10を搬入する搬入手段1と、搬入手段1から搬入された連続体10を印刷手段5に案内搬送する案内搬送手段3と、連続体10に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段5と、連続体10を乾燥する乾燥手段7と、連続体10を排出する排出手段9などを備えている。   The printing apparatus 1000 which is a device for discharging the liquid guides and conveys the continuous body 10 carried in from the carrying in means 1 to the printing means 5 with the carrying in means 1 for carrying in the continuous body 10 such as continuous paper as a medium. The guiding and conveying means 3, the printing means 5 for discharging the liquid onto the continuous body 10 to form an image, the drying means 7 for drying the continuous body 10, the discharging means 9 for discharging the continuous body 10, etc. Is equipped.

連続体10は搬入手段1の元巻きローラ11から送り出され、搬入手段1、案内搬送手段3、乾燥手段7、排出手段9の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段9の巻取りローラ91にて巻き取られる。   The continuous body 10 is delivered from the original winding roller 11 of the loading means 1 and guided and conveyed by the loading means 1, the guide conveying means 3, the drying means 7 and the discharging means 9, and the winding roller 91 of the discharging means 9 It is rolled up at

この連続体10は、印刷手段5において、搬送ガイド部材59上をヘッドユニット50及びヘッドユニット55に対向して搬送され、ヘッドユニット50から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット55から吐出される処理液で後処理が行われる。   The continuous body 10 is transported by the printing unit 5 so as to face the head unit 50 and the head unit 55 on the transport guide member 59, an image is formed by the liquid ejected from the head unit 50, and the ink is ejected from the head unit 55. Post-treatment is carried out with the processing solution to be treated.

ここで、ヘッドユニット50には、例えば、媒体搬送方向上流側から、4色分のフルライン型ヘッドアレイ51K、51C、51M、51Y(以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ51」という。)が配置されている。   Here, in the head unit 50, for example, full-line type head arrays 51K, 51C, 51M, and 51Y for four colors from the upstream side in the medium conveyance direction (hereinafter referred to as "head array 51" when color is not distinguished. ) Are arranged.

各ヘッドアレイ51は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続体10に対してブラックK,シアンC、マゼンタM、イエローYの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。   Each head array 51 is a liquid ejection means, and ejects the liquids of black K, cyan C, magenta M, and yellow Y to the conveyed continuous body 10, respectively. The type and number of colors are not limited to this.

ヘッドアレイ51は、例えば、図7に示すように、液体吐出ヘッド(ヘッド)100をベース部材52上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。   For example, as shown in FIG. 7, the head array 51 has the liquid discharge heads (heads) 100 arranged in a staggered manner on the base member 52, but is not limited to this.

この印刷装置1000において、ヘッドアレイ51K、51C、51M、51Yからそれぞれ吐出する複数種類の液体は少なくとも固形成分を有している。   In the printing apparatus 1000, the plurality of types of liquids respectively discharged from the head arrays 51K, 51C, 51M, and 51Y have at least solid components.

そこで、回復動作をおこなうときには、固形成分の沈降速度が大きい液体ほど回復動作における液体の引き込み量が大きくなるように制御している。   Therefore, when the recovery operation is performed, control is performed such that the amount of liquid drawn in the recovery operation increases as the liquid having a higher sedimentation rate of solid components.

つまり、固形成分の沈降速度が大きい液体ほど乾燥(増粘)しやすいので、引き込み量を大きくすることで、確実に増粘した液体を個別流路内部に引き込むことができる。   That is, since the larger the settling speed of the solid component is, the more easily the liquid is dried (thickened), the liquid which has thickened reliably can be drawn into the individual flow channels by increasing the drawn amount.

また、固形成分の沈降速度が大きい液体ほど回復動作の時間間隔を短くする制御を行うこともできる。これにより、増粘がある程度進行した状態で回復動作を行うことができ、過剰に増粘し、引き込めなくなるような事態を防止できる。   Further, control can be performed to shorten the time interval of the recovery operation as the liquid having a higher sedimentation rate of solid components. As a result, the recovery operation can be performed in a state where thickening has progressed to a certain extent, and it is possible to prevent a situation in which excessive thickening occurs and it is not possible to withdraw.

なお、沈降速度は、次の(7)式(ストークの式)で表すことができる。ストークの式は、主に小さな粒子が流体中を沈降する際の終端速度を表す式である。終端速度とは粒子に上向きの力を及ぼす抵抗力及び浮力と下向きの重力とが釣り合ったときの速度である。   The sedimentation velocity can be expressed by the following equation (7) (Stowe's equation). The Stokes equation is primarily an equation that represents the terminal velocity at which small particles settle in the fluid. The terminal velocity is the resistance force that exerts an upward force on the particles and the velocity when the buoyancy and the downward gravity balance.

Figure 2019072909
Figure 2019072909

次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの一例について図8及び図9を参照して説明する。図8は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図9は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図である。   Next, an example of the liquid discharge head of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is an external perspective view of the liquid discharge head, and FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view of a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head.

この液体吐出ヘッド100は、フロースルー型ヘッドであり、ノズル板101と、流路板102と、壁面部材としての振動板部材103とを積層接合している。そして、振動板部材103の振動領域(振動板)130を変位させる圧電アクチュエータ111と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材160と、カバー129を備えている。なお、流路板102と振動板部材103で構成される部分を流路部材140という。   The liquid discharge head 100 is a flow-through type head, and a nozzle plate 101, a flow path plate 102, and a diaphragm member 103 as a wall member are laminated and joined. A piezoelectric actuator 111 for displacing a vibration area (diaphragm) 130 of the diaphragm member 103, a common liquid chamber member 160 also serving as a frame member of the head, and a cover 129 are provided. The portion formed by the flow channel plate 102 and the diaphragm member 103 is referred to as a flow channel member 140.

ノズル板101は、液体を吐出する複数のノズル104を有している。   The nozzle plate 101 has a plurality of nozzles 104 for discharging a liquid.

流路板102は、ノズル104にノズル連通路105を介して通じる個別液室106、個別液室106に通じる供給側流体抵抗部107、供給側流体抵抗部107に通じる供給側導入部108を形成している。ノズル連通路105は、ノズル104と個別液室106にそれぞれ連なって通じる流路である。供給側導入部108は、振動板部材103に設けた供給側開口部109を介して供給側共通液室120に通じている。   The flow channel plate 102 forms an individual liquid chamber 106 communicating with the nozzle 104 via the nozzle communication passage 105, a supply side fluid resistance portion 107 communicating with the individual liquid chamber 106, and a supply side introduction portion 108 communicating with the supply side fluid resistance portion 107. doing. The nozzle communication passage 105 is a flow passage communicating with the nozzle 104 and the individual liquid chamber 106 respectively. The supply side introducing portion 108 communicates with the supply side common liquid chamber 120 through the supply side opening portion 109 provided in the diaphragm member 103.

振動板部材103は、流路板102の個別液室106の壁面を形成する変形可能な振動領域130を有する。ここでは、振動板部材103は2層構造(限定されない)とし、流路板102側から薄肉部を形成する第1層と、厚肉部を形成する第2層で形成され、第1層で個別液室106に対応する部分に変形可能な振動領域130を形成している。   The diaphragm member 103 has a deformable vibration area 130 which forms a wall surface of the individual liquid chamber 106 of the flow channel plate 102. Here, the diaphragm member 103 has a two-layer structure (not limited), and is formed of a first layer forming a thin portion from the flow path plate 102 side, and a second layer forming a thick portion, the first layer. A deformable vibration area 130 is formed in a portion corresponding to the individual liquid chamber 106.

そして、この振動板部材103の個別液室106とは反対側に、振動板部材103の振動領域130を変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ111を配置している。   Then, on the opposite side of the diaphragm member 103 to the individual liquid chamber 106, a piezoelectric actuator 111 including an electromechanical transducer as a drive unit (actuator unit, pressure generation unit) for deforming the vibration area 130 of the diaphragm member 103. Is placed.

この圧電アクチュエータ111は、ベース部材113上に接合した圧電部材をハーフカットダイシングによって溝加工して所要数の柱状の圧電素子112を所定の間隔で櫛歯状に形成している。   In this piezoelectric actuator 111, a piezoelectric member joined on a base member 113 is grooved by half-cut dicing to form a required number of columnar piezoelectric elements 112 in a comb shape at predetermined intervals.

そして、圧電素子112を振動板部材103の振動領域130に形成した島状の厚肉部である凸部130aに接合している。また、圧電素子112にはフレキシブル配線部材115が接続されている。   Then, the piezoelectric element 112 is joined to a convex portion 130 a which is an island-shaped thick portion formed in the vibration area 130 of the diaphragm member 103. Further, a flexible wiring member 115 is connected to the piezoelectric element 112.

共通液室部材160は、供給側共通液室120と排出側共通液室150を形成する。供給側共通液室120は供給ポート171に通じ、排出側共通液室150は排出ポート172に通じている。   The common liquid chamber member 160 forms a supply side common liquid chamber 120 and a discharge side common liquid chamber 150. The supply side common liquid chamber 120 leads to the supply port 171, and the discharge side common liquid chamber 150 leads to the discharge port 172.

なお、ここでは、共通液室部材160は、第1共通液室部材161及び第2共通液室部材162によって構成され、第1共通液室部材161を流路部材140の振動板部材103側に接合し、第1共通液室部材161に第2共通液室部材162を積層して接合している。   Here, the common liquid chamber member 160 is constituted by the first common liquid chamber member 161 and the second common liquid chamber member 162, and the first common liquid chamber member 161 is on the diaphragm member 103 side of the flow path member 140. The second common liquid chamber member 162 is stacked and joined to the first common liquid chamber member 161.

第1共通液室部材161は、供給側導入部108に通じる供給側共通液室120の一部である下流側共通液室120Aと、排出側個別流路156に通じる排出側共通液室150とを形成している。また、第2共通液室部材162は、供給側共通液室120の残部である上流側共通液室120Bを形成している。   The first common liquid chamber member 161 includes a downstream common liquid chamber 120A which is a part of the supply common liquid chamber 120 communicating with the supply introduction unit 108, and a discharge common liquid chamber 150 communicating with the discharge individual flow passage 156. Form. Further, the second common liquid chamber member 162 forms an upstream common liquid chamber 120 B which is the remaining portion of the supply side common liquid chamber 120.

また、流路板102は、各個別液室106にノズル連通路105を介して連通する排出側流体抵抗部157と、排出側個別流路156と、排出側導出部158を形成している。   Further, the flow path plate 102 forms a discharge side fluid resistance portion 157 communicating with each individual liquid chamber 106 via the nozzle communication path 105, a discharge side individual flow path 156, and a discharge side discharge portion 158.

排出側導出部158は振動板部材103に設けた排出側開口部159を介して排出側共通液室150に通じている。   The discharge side outlet portion 158 communicates with the discharge side common liquid chamber 150 through a discharge side opening portion 159 provided in the diaphragm member 103.

なお、本実施形態では、供給側共通液室120、供給側開口部109、供給側導入部108及び供給側流体抵抗部107で供給流路を構成し、排出側流体抵抗部157、排出側個別流路156、排出側導出部158及び排出側開口部159で排出流路を構成している。   In the present embodiment, the supply side common liquid chamber 120, the supply side opening 109, the supply side introduction portion 108, and the supply side fluid resistance portion 107 constitute a supply flow path, and the discharge side fluid resistance portion 157, the discharge side individual The flow path 156, the discharge side outlet portion 158, and the discharge side opening portion 159 constitute a discharge flow path.

この液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子112に与える電圧を基準電位(中間電位)から下げることによって圧電素子112が収縮し、振動板部材103の振動領域130が引かれて個別液室106の容積が膨張することで、個別液室106内に液体が流入する。   In this liquid discharge head, for example, the voltage applied to the piezoelectric element 112 is lowered from the reference potential (intermediate potential) so that the piezoelectric element 112 is contracted and the vibration area 130 of the diaphragm member 103 is pulled to make the volume of the individual liquid chamber 106 As a result, the liquid flows into the individual liquid chamber 106.

その後、圧電素子112に印加する電圧を上げて圧電素子112を積層方向に伸長させ、振動板部材103の振動領域130をノズル104に向かう方向に変形させて個別液室106の容積を収縮させることにより、個別液室106内の液体が加圧され、ノズル104から液体が吐出される。   Thereafter, the voltage applied to the piezoelectric element 112 is increased to elongate the piezoelectric element 112 in the stacking direction, and the vibration region 130 of the diaphragm member 103 is deformed in the direction toward the nozzle 104 to shrink the volume of the individual liquid chamber 106. Thus, the liquid in the individual liquid chamber 106 is pressurized, and the liquid is discharged from the nozzle 104.

また、ノズル104から吐出されない液体はノズル104を通過して排出側流体抵抗部157、排出側個別流路156、排出側導出部158、排出側開口部159から排出側共通液室150に排出され、排出側共通液室150から外部の循環経路を通じて供給側共通液室120に再度供給される。   Further, the liquid not discharged from the nozzle 104 passes through the nozzle 104 and is discharged from the discharge side fluid resistance portion 157, the discharge side individual flow path 156, the discharge side lead out portion 158, and the discharge side opening portion 159 into the discharge side common liquid chamber 150. The supply side common liquid chamber 120 is supplied again from the discharge side common liquid chamber 150 through the external circulation path.

また、ノズル104から液体を吐出する液体吐出動作を行っていないときにも、供給側共通液室120から供給側開口部109、供給側導入部108、供給側流体抵抗部107、個別液室106、排出側流体抵抗部157、排出側個別流路156、排出側導出部158、排出側開口部159を経て排出側共通液室150に排出され、排出側共通液室150から外部の循環経路を通じて供給側共通液室120に再度供給される。   Further, even when the liquid discharge operation for discharging the liquid from the nozzle 104 is not performed, the supply side opening portion 109, the supply side introduction portion 108, the supply side fluid resistance portion 107, the individual liquid chamber 106 from the supply side common liquid chamber 120. Through the discharge side common liquid chamber 150 through the discharge side fluid resistance portion 157, the discharge side individual flow path 156, the discharge side outlet portion 158, and the discharge side opening portion 159, and from the discharge side common liquid chamber 150 through the external circulation path. It is again supplied to the supply side common liquid chamber 120.

なお、ヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。   The method of driving the head is not limited to the above-described example (pull-push), and depending on the drive waveform, it is possible to perform pull or push.

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。   In the present invention, the liquid to be discharged is not particularly limited as long as it has a viscosity and surface tension that can be discharged from the head, but the viscosity becomes 30 mPa · s or less at normal temperature or normal pressure, or by heating and cooling. It is preferred that More specifically, solvents such as water and organic solvents, colorants such as dyes and pigments, polymerizable compounds, functionalizing materials such as resins and surfactants, and biocompatible materials such as DNA, amino acids, proteins and calcium Solutions, suspensions, emulsions, etc. containing edible materials such as natural pigments, etc. These are, for example, ink jet inks, surface treatment liquids, components of electronic devices and light emitting devices, and formation of electronic circuit resist patterns It can be used in applications such as liquids for liquids, material liquids for three-dimensional modeling and the like.

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。   Use a piezoelectric actuator (laminated piezoelectric element and thin film piezoelectric element), a thermal actuator using an electrothermal transducer such as a heating resistor, an electrostatic actuator consisting of a diaphragm and a counter electrode, etc. as an energy source to discharge liquid It includes what you do.

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。   The “liquid discharge unit” is a liquid discharge head in which functional parts and mechanisms are integrated, and includes an assembly of parts related to the discharge of liquid. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of the configuration of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。   Here, integration means, for example, one in which the liquid discharge head and the functional component or mechanism are fixed to each other by fastening, bonding, engagement or the like, or one in which one is held movably with respect to the other. Including. In addition, the liquid discharge head, the functional components, and the mechanism may be configured to be removable from each other.

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。   For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated. In addition, there is one in which the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, it is possible to add a unit including a filter between the head tank of these liquid discharge units and the liquid discharge head.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。   Further, as a liquid discharge unit, there is one in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。   Further, as a liquid discharge unit, there is one in which the liquid discharge head is movably held by a guide member constituting a part of the scanning movement mechanism, and the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated. In addition, there is one in which the liquid discharge head, the carriage, and the main scanning movement mechanism are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。   Further, as a liquid discharge unit, there is one in which a cap member which is a part of a maintenance recovery mechanism is fixed to a carriage attached with a liquid discharge head, and the liquid discharge head, the carriage and the maintenance recovery mechanism are integrated. .

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。   Further, as a liquid discharge unit, there is one in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path part is attached, and the liquid discharge head and the supply mechanism are integrated. The liquid of the liquid storage source is supplied to the liquid discharge head through the tube.

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。   The main scanning movement mechanism also includes a single guide member. The supply mechanism also includes a single tube and a single loading unit.

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 The “device for discharging liquid” includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit, and includes a device which drives the liquid discharge head to discharge the liquid. The device for discharging the liquid includes not only a device capable of discharging the liquid to those to which the liquid can adhere, but also a device for discharging the liquid into the air or into the liquid.

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。   This "device for discharging liquid" can also include means related to feeding, transporting, and discharging of those to which liquid can be attached, as well as a pre-processing device, a post-processing device, and the like.

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。   For example, as a “device for discharging a liquid”, an image forming device which is a device for discharging an ink to form an image on a sheet, and forming a powder in layers to form a three-dimensional object (three-dimensional object) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) which discharges a modeling liquid to the powder layer.

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。   Further, the “device for discharging liquid” is not limited to a device in which a significant image such as characters and figures is visualized by the discharged liquid. For example, those which form patterns having no meaning per se and those which form three-dimensional images are included.

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。   The above-mentioned "thing to which liquid can be attached" means one to which liquid can be attached at least temporarily, which adheres and adheres, and adheres and penetrates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, cloth, electronic substrates, electronic components such as piezoelectric elements, and media such as powder layers (powder layers), organ models, and inspection cells. Yes, and unless otherwise specified, all things to which the liquid adheres are included.

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。   The material of the above-mentioned "thing to which liquid can adhere" may be any liquid such as paper, yarn, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. as long as it temporarily adheres thereto.

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。   Further, as the “device for discharging the liquid”, there is a device in which the liquid discharge head and the device to which the liquid can be attached relatively move, but it is not limited to this. Specific examples include a serial type device that moves the liquid discharge head, a line type device that does not move the liquid discharge head, and the like.

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。   In addition, as the “apparatus for discharging liquid”, there is also provided a processing liquid application apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet in order to apply the processing liquid to the surface of the sheet for the purpose of reforming the surface of the sheet. There is an injection granulator which granulates the fine particles of the raw material by injecting a composition liquid in which the raw material is dispersed in a solution through a nozzle.

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。   In the terms of the present application, image formation, recording, printing, printing, printing, modeling and the like are all synonymous.

5 印刷手段
10 連続体
50 ヘッドユニット
100 液体吐出ヘッド(ヘッド)
101 ノズル板
102 流路板
103 振動板
104 ノズル
105 ノズル連通路
106 個別液室
107 供給側流体抵抗部
108 供給側導入部
120 供給側共通液室
111 圧電アクチュエータ
150 排出側共通液室
156 排出側個別流路
157 排出側流体抵抗部
158 排出側導出部
200 循環手段(循環装置)
201 メインタンク
202 第1送液ポンプ
203 第2送液ポンプ
210 供給側タンク
220 排出側タンク
250 循環制御部
1000 印刷装置(液体を吐出する装置)
5 printing means 10 continuous body 50 head unit 100 liquid discharge head (head)
101 nozzle plate 102 flow plate 103 diaphragm 104 nozzle 105 nozzle communication passage 106 individual liquid chamber 107 supply side fluid resistance portion 108 supply side introduction portion 120 supply side common liquid chamber 111 piezoelectric actuator 150 discharge side common liquid chamber 156 discharge side individual Flow path 157 Discharge-side fluid resistance portion 158 Discharge-side discharge portion 200 Circulation means (circulation device)
201 main tank 202 first liquid feed pump 203 second liquid feed pump 210 supply side tank 220 discharge side tank 250 circulation control unit 1000 printing device (device for discharging liquid)

Claims (9)

液体吐出ヘッドに対して液体を循環させる循環手段と、
前記循環手段による前記液体の循環を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記液体吐出ヘッドのノズル内の前記液体を個別流路内まで引き込む回復動作の制御を行う
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
Circulation means for circulating the liquid to the liquid discharge head;
Control means for controlling the circulation of the liquid by the circulation means;
The control means
An apparatus for discharging a liquid, comprising performing control of a recovery operation for drawing the liquid in a nozzle of the liquid discharge head into an individual flow path.
前記回復動作では、前記ノズルのメニスカスが破壊されるまで前記液体を引き込む
ことを特徴とする請求項1に記載の液体を吐出する装置。
The apparatus according to claim 1, wherein in the recovery operation, the liquid is drawn until the meniscus of the nozzle is broken.
前記回復動作では、前記ノズルのメニスカスが破壊されない程度まで前記液体を引き込む
ことを特徴とする請求項1に記載の液体を吐出する装置。
The apparatus according to claim 1, wherein in the recovery operation, the liquid is drawn to such an extent that the meniscus of the nozzle is not broken.
少なくとも固形成分を有する複数種類の液体を吐出可能であり、
前記固形成分の沈降速度が大きい前記液体ほど前記回復動作における前記液体の引き込み量が大きい
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
It is possible to discharge a plurality of types of liquids having at least solid components,
The apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the larger the settling speed of the solid component, the larger the amount of liquid drawn in the recovery operation.
少なくとも固形成分を有する複数種類の液体を吐出可能であり、
前記固形成分の沈降速度が大きい前記液体ほど前記回復動作を行う時間間隔が短い
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
It is possible to discharge a plurality of types of liquids having at least solid components,
The apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a time interval at which the recovery operation is performed is shorter as the liquid having a higher sedimentation rate of the solid component.
前記液体吐出ヘッドの供給口に通じる供給側タンクと、
前記液体吐出ヘッドの排出口に通じる排出側タンクと、を含み、
前記供給側タンクの圧力を前記排出側タンクの圧力よりも高くして前記液体の循環を行わせ、
前記回復動作では、前記回復動作を行っていないときの前記供給側タンク内の前記液体にかかる圧力、及び、前記排出側タンク内の前記液体にかかる圧力に比べて、前記供給側タンク内の前記液体にかかる圧力、及び、前記排出側タンク内の前記液体にかかる圧力の少なくともいずれかを低くする
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
A supply side tank communicating with a supply port of the liquid discharge head;
And a discharge side tank communicating with a discharge port of the liquid discharge head,
The pressure of the supply side tank is made higher than the pressure of the discharge side tank to circulate the liquid.
In the recovery operation, the pressure in the supply tank compared with the pressure applied to the liquid in the supply tank when the recovery operation is not performed and the pressure applied to the liquid in the discharge tank. The apparatus for discharging a liquid according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of a pressure applied to the liquid and a pressure applied to the liquid in the discharge side tank is lowered.
前記回復動作は、前記液体吐出ヘッドからの前記液体の吐出を待機しているときに行う
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
The apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the recovery operation is performed while waiting for discharge of the liquid from the liquid discharge head.
前記回復動作は、前記液体吐出ヘッドから前記液体を吐出していない待機時間が予め定めた所定時間を超えたときに行う
ことを特徴とする請求項7に記載の液体を吐出する装置。
The apparatus according to claim 7, wherein the recovery operation is performed when a standby time during which the liquid is not discharged from the liquid discharge head exceeds a predetermined time.
前記液体を吐出しているときに前記ノズルのメニスカスにかかる圧力が−3〜0[kPa]の範囲内であり、
前記回復動作を行うときの前記ノズルのメニスカスにかかる圧力が−3[kPa]より低い
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
The pressure applied to the meniscus of the nozzle when discharging the liquid is in the range of -3 to 0 [kPa],
The apparatus for discharging a liquid according to any one of claims 1 to 8, wherein a pressure applied to a meniscus of the nozzle at the time of performing the recovery operation is lower than -3 [kPa].
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