液体吐出装置
【課題】環境温度に対する液体の吐出特性を容易に安定化させることが可能な液体吐出装置を提供する。
【解決手段】インクを貯留するインクタンク３１と、インクタンクと連通してインクタンク内のインクを供給するインク供給管３２と、インク供給管から供給されたインクをノズル開口から吐出する記録ヘッド１１と、を有するインク吐出ユニット３を備えたプリンターであって、ノズル開口を外部に露出した状態でインク吐出ユニットを覆う循環流路５５を形成し、循環流路内に水５６を充填し、この水を循環させてインク吐出ユニット内のインクの温度を調整する。
【解決手段】インクを貯留するインクタンク３１と、インクタンクと連通してインクタンク内のインクを供給するインク供給管３２と、インク供給管から供給されたインクをノズル開口から吐出する記録ヘッド１１と、を有するインク吐出ユニット３を備えたプリンターであって、ノズル開口を外部に露出した状態でインク吐出ユニットを覆う循環流路５５を形成し、循環流路内に水５６を充填し、この水を循環させてインク吐出ユニット内のインクの温度を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドのノズル開口から液体を吐出する液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出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開口から液体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・着弾させてドットを形成す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、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
【０００３】
ところで、上記のプリンターでは、環境温度が変化することに起因したインク粘度の変化によって、ノズル開口から吐出されるインクの量や飛翔速度などの吐出特性が変動することがあった。そのため、各ヘッドユニット毎にインクヒーター及び温度センサーを備え、温度センサーが検知した温度に基づいて各ヘッドユニットのインクヒーターを予め設定した温度となるように制御する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、記録ヘッド内のインクを加熱するための液体（熱媒体）を流通する液体流路を、記録ヘッド内のインク流路と隣接させて配置した構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２３１４４号公報
【特許文献２】特開２００８−０５５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の各ヘッドユニット毎にインクヒーター及び温度センサーを備える構成では、構造や制御が複雑になり、液体の吐出特性を容易に安定化させることができなかった。また、上記特許文献２の記録ヘッド内に供給されたインクの温度を液体流路によって制御する構成では、液体流路内の液体の熱をインクに熱伝達させるために、記録ヘッド内のインク流路と液体流路とを隣接させる必要があるが、記録ヘッド内におけるインク流路と液体流路との配置が限られてしまうために、熱伝達の温度範囲が狭くなって温度がバラつくなどの不都合があった。これにより、インクの温度を制御可能な範囲が限定され、環境温度の変化に対してインクの吐出特性を安定化させることが十分にできなかった。
【０００６】
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、環境温度に対する液体の吐出特性を容易に安定化させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部と連通して当該液体貯留部内の液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路から供給された液体をノズル開口から吐出する液体吐出ヘッドと、
を有する液体吐出ユニットを備えた液体吐出装置であって、
前記ノズル開口を外部に露出した状態で前記液体吐出ユニットを覆う循環流路を形成し、該循環流路内に熱媒体を充填し、この熱媒体を循環させて当該液体吐出ユニット内の液体の温度を調整することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、ノズル開口を外部に露出した状態で液体吐出ユニットを覆う循環流路を形成し、該循環流路内に熱媒体を充填して、この熱媒体を循環させて液体吐出ユニット内の液体の温度を調整するので、液体貯留部から液体吐出ヘッド内に至る一連の流路内において液体の温度を一定に調整することができる。このため、液体吐出ユニット内の液体を吐出に適した粘度に調整できる。この結果、ノズル開口から吐出される液体の量や飛翔速度などの吐出特性を容易に安定化させることができる。
【０００９】
上記構成において、前記液体吐出ヘッド内の液体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出した温度に基づいて前記熱媒体の温度を調節する熱交換部と、
温度調節した前記熱媒体を前記循環流路内に循環させる循環駆動部と、
を備える構成を採用することができる。
【００１０】
この構成によれば、熱媒体循環機構は、液体吐出ヘッド内の液体の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の検出した温度に基づいて熱媒体の温度を調整する熱交換部と、温度調節した熱媒体を循環流路内に循環させる循環駆動部と、を備えたので、液体吐出ユニット内の液体の温度を精度良く調整することができる。これにより、ノズル開口から吐出される液体の量や飛翔速度などの吐出特性をより安定化させることができる。
【００１１】
上記構成において、前記循環流路は、前記液体吐出ユニットと前記熱媒体とを隔てる可撓性膜体を介して形成する構成を採用することができる。
【００１２】
この構成によれば、循環流路は、液体吐出ユニットと熱媒体とを隔てる可撓性膜体を介して形成するので、可撓性膜体を介して熱媒体を液体吐出ユニットに接触させることができ、熱媒体による液体噴ユニットの短絡を防止できる。
【００１３】
上記構成において、前記液体吐出ユニットを収容する筐体を備え、
前記筐体内の少なくとも一部に前記循環流路を配設する構成を採用することができる。
【００１４】
この構成によれば、液体吐出ユニットを収容する筐体を備え、筐体内の少なくとも一部に循環流路を配設したので、液体吐出ユニットの熱容量に応じて筐体内における循環流路の容積を設定することで、熱の伝達効率を維持しつつ、循環流路に充填する熱媒体の量を削減することができる。
【００１５】
上記構成において、前記可撓性膜体の液体吐出ユニットとは反対側が多孔質構造である構成を採用することができる。
また、前記可撓性膜体内にビーズ状の微小粒子を充填することにより多孔質構造にする構成を採用することができる。さらに、前記可撓性膜体内にゲル剤を充填することにより多孔質構造にする構成を採用することができる。
【００１６】
上記構成によれば、可撓性膜体の液体吐出ユニットとは反対側を多孔質構造にしたので、充填する熱媒体の量を削減できる。また、熱媒体を膜内の隅々にまで行き渡らせることができ、液体吐出ユニットの液体に対する保温効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プリンターの構成を説明する断面図である。
【図２】インク吐出ユニットの構成を説明する平面図である。
【図３】インク吐出ユニットの構成を説明する断面図である。
【図４】記録ヘッドの要部断面図である。
【図５】図３中の領域Ａの拡大図である。
【図６】プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。
【図７】第２実施形態におけるインク吐出ユニットの構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面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。なお、本実施形態では、液体吐出装置（液体噴射装置）の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で吐出対象物（又は記録媒体）となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体吐出ヘッド（以下、記録ヘッドという）を搭載した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）を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るプリンター１の概略構成を説明する断面図、図２はプリンター１におけるインク吐出ユニット３の周囲の平面図である。本実施形態のプリンター１は、搬送ユニット７による記録紙４の搬送方向（相対送り方向。以下、第一方向Ｘ）に直交する方向（以下、第二方向Ｙ）に複数の記録ヘッド１１（本発明の液体吐出ヘッドの一種）を配列して構成されるインク吐出ユニット３（本発明の液体吐出ユニットの一種）と、記録紙４（吐出対象物の一種）を積層状態で収納する給紙トレイ５ａ及び装置下部に設けられた下段給紙カセット５ｂからなる給紙部５と、これらの給紙部５ａ，５ｂから給紙された記録紙４をインク吐出ユニット３の下方を通過させて排紙トレイ１０側に搬送する搬送ユニット（紙送り機構）７と、インク吐出ユニット３によって記録が行われ、搬送ユニット７側から排出された記録紙４を保持する排紙トレイ１０とを備え、インク吐出ユニット３を第一方向Ｘに走査することなく記録紙４の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。
【００２０】
また、装置本体２の内部には、各部の電気的な制御を行うプリンターコントローラー６５が設けられている。このプリンターコントローラー６５は駆動信号発生回路７３（図６参照）を有し、この駆動信号発生回路７３からの駆動信号を信号ケーブルを通じて各記録ヘッド１１に出力する。
【００２１】
上記給紙トレイ５ａは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面（最上部の記録紙４の上面）が常にピックアップローラー６と一定圧で当接するように筐体２に対する上下方向の位置が制御されている。そして、インク吐出ユニット３による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙４がピックアップローラー６により引き出され、分離ローラー１２と分離パッド１３とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送されるようになっている。記録紙４は、図示しない紙センサー間を通った後、上下一対のレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット５ｂからの記録紙４は、複数の中間ローラー１５を経由してからレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に到達する。これにより、記録紙４の先端姿勢が揃い、記録紙４のスキューが補正される。その後、レジストローラー１４ａ，１４ｂは、規定のタイミングで記録紙４を互いにニップした状態で１枚ずつ搬送ユニット７側へと給送し、記録紙４が搬送ユニット７の搬送ベルト１７に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。
【００２２】
搬送ユニット７は、図示しない駆動モーターの駆動力によって回転される駆動ローラー１８と、駆動ローラー１８よりも上流側に配設された従動ローラー１９と、駆動ローラー１８及び従動ローラー１９の間に張設される無端状の搬送ベルト１７と、搬送ベルト１７に張力を付与するテンションローラー２０と、押えローラー２１とにより構成されている。テンションローラー２０は、駆動ローラー１８と、従動ローラー１９との間に配設されて搬送ベルト１７に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１７に張力を付与している。また、押えローラー２１は、搬送ベルト１７を挟んで従動ローラー１９の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙４を搬送ベルト１７側に押し付けて、記録紙４の搬送ベルト１７に対する密着性を高める。
【００２３】
駆動ローラー１８は、インク吐出ユニット３の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト１７を回転させ、記録紙４をインク吐出ユニット３の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト１７の回転量は、エンコーダーによって検出されるようになっている。そして、このエンコーダーの検出信号は、エンコーダーパルスとしてプリンターコントローラー６５に出力される。
【００２４】
記録紙４に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。一方、記録紙４の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７の下流に配設されたフラッパー２２により、用紙反転経路Ｒ２へ搬送される。記録紙４が用紙反転経路のＵターン部Ｔまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙４は再度レジストローラー１４ａ，１４ｂ、搬送ベルト１７へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。
【００２５】
インク吐出ユニット３は、図２に示すように、ヘッドホルダー２４に複数の記録ヘッド１１を第二方向Ｙに配設するように構成されている。そして、本実施形態においては４つの液体吐出ユニット３ａ〜３ｄが、ヘッド長手方向を第二方向Ｙに揃えた姿勢で第一方向Ｘに一定の配置間隔で取付枠２５に取り付けられている。
【００２６】
各記録ヘッド１１のノズル形成基板（ノズル形成面）４６（図４参照）には、インクを吐出するノズル開口５３（図４参照）を第二方向Ｙに沿って複数列設してノズル列を構成し、このノズル列を第一方向Ｘに複数並設している。１つのノズル列は、例えば３６０ｄｐｉのピッチで開設された３６０個のノズル開口から成る。そして、各記録ヘッド１１には合計２列のノズル列が第一方向Ｘに並べて形成されている。上述のように本実施形態における記録ヘッド１１のノズル形成基板４６は、平面視において第二方向Ｙに長尺な形状となっている。そして、ヘッドホルダー２４に取り付けられた状態において、平面視におけるノズル形成基板４６の長辺方向が第二方向Ｙに平行となるように構成されている。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態においては、第１の液体吐出ユニット３ａと第２の液体吐出ユニット３ｂとが対となり、また、第３の液体吐出ユニット３ｃと第４の液体吐出ユニット３ｄとが対となっている。対を成す２つの液体吐出ユニット３は、第二方向Ｙで見て全体としてノズル開口が３６０ｄｐｉで並ぶような配置間隔で記録ヘッド１１が互い違いに２段の千鳥状に並ぶような配置レイアウトとなっている。なお、１つの液体吐出ユニット３における記録ヘッド１１の個数は、プリンター１が対応可能な記録紙４の最大サイズに応じて決定される。取付枠２５は、矩形枠体状の部材であり、金属等によって形成されている。この取付枠２５の枠内は空部２９となっており、この空部２９内に液体吐出ユニット３の各記録ヘッド１１が配置されるようになっている。
【００２８】
図３は、インク吐出ユニット３の構成を示す断面図である。インク吐出ユニット３は、インク（本発明における液体の一種）を貯留するインクタンク３１（本発明における液体貯留部の一種）と、インクタンク３１と連通して当該インクタンク３１内のインクを供給するインク供給管３２（本発明における液体供給路の一種）と、インク供給管３２から供給されたインクをノズル開口５３（図４参照）から吐出する記録ヘッド１１とを有し、ノズル開口５３を外部に露出させた状態で筐体３３内に収容されている。インクタンク３１は、筐体３３の内部に配置され、エアーポンプ等によるインクタンク３１内の加圧によって、インクタンク３１内に貯留されているインクがインク供給管３２を通じてインク吐出ユニット３の各記録ヘッド１１に供給（圧送）されるように構成されている。インク供給管３２は、例えば、シリコーン等の合成樹脂で作製された可撓性を有する中空部材であり、このインク供給管３２の内部には、各インクタンク３１に対応するインク流路が形成されている。
【００２９】
図４は、記録ヘッド１１の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド１１は、ヘッドケース３５と、このヘッドケース３５内に収納される振動子ユニット３６と、ヘッドケース３５の底面（先端面）に接合される流路ユニット３７等を備えている。
【００３０】
ヘッドケース３５は、例えば、エポキシ系樹脂により作製された中空箱体状部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット３７を固定し、ケース内部に形成された収容空部３８内には、アクチュエータの一種である振動子ユニット３６を収容し、先端面とは反対側の上面側には、駆動基板３９が配置される。また、ヘッドケース３５の内部には、その高さ方向を貫通してケース流路４０が形成されている。このケース流路４０は、インク供給管３２を介してインクタンク３１側からのインクを共通インク室５０に供給するための流路である。そして、ヘッドケース３５の上面には、各ケース流路４０の上流端として流入開口部４１が突設されている。この流入開口部４１には、インク供給管３２が接続される。
【００３１】
振動子ユニット３６は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子４２と、この圧電振動子４２に駆動基板３９からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル４３（配線部材）と、圧電振動子４２を固定する固定板４４から構成される。圧電振動子４２は、圧力発生室５２の一部を区画する可撓面（振動板４８）に接合されている。そして、この圧電振動子４２は、駆動信号の印加により伸縮して圧力発生室５２の容積を膨張又は収縮することで、圧力発生室５２内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動の制御によりノズル開口５３からインクを吐出させることができる。
【００３２】
なお、ヘッドケース３５の基端面（上面）に取り付けられた駆動基板３９は、プリンター本体の駆動信号発生回路７３（図６参照）からの駆動信号を受け、この駆動信号をフレキシブルケーブル４３を通じて振動子ユニット３６の圧電振動子４２へ供給するための駆動信号を中継する基板である。この駆動基板３９には、後述する温度センサー（本発明における温度検出部の一種）が接続されて、この温度センサーの検出温度（熱起電力）に応じた温度検出情報を出力する温度検出回路７５（図６参照）を備えている。
【００３３】
流路ユニット３７は、ノズル開口５３が開設されたノズル形成基板４６、インク流路を形成する流路形成基板４７、流路形成基板４７の開口面を封止する振動板４８を積層した状態で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室５０からインク供給口５１及び圧力発生室５２を通りノズル開口５３に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成するユニット部材である。共通インク室５０から分岐する圧力発生室５２は、ノズル開口５３毎に形成されており、インク供給管３２側からケース流路４０及び共通インク室５０を介してインクが供給されるように構成されている。この流路ユニット３７は、ノズル形成基板４６を下側（記録紙に相対する方向）に向けた姿勢でヘッドケース３５の先端面に接合される。したがって、このノズル形成基板４６が記録ヘッド１１におけるノズル形成面（ノズル面の一種）となる。
【００３４】
さらに、本発明のプリンター１は、図３に示すように、液体吐出ユニット３内のインクの温度を保温する熱媒体循環機構５４を備えている。熱媒体循環機構５４は、ノズル開口５３を外部に露出した状態でインク吐出ユニット３を覆う状態で循環流路５５を形成し、この循環流路５５内に水５６（本発明における熱媒体の一種）を充填し、この水５６を循環させながら熱交換することにより、当該インク吐出ユニット３内のインクの温度を保温するように構成されている。この熱媒体循環機構５４は、インク吐出ユニット５４内のインクの温度を検出する温度センサーと、温度センサーの検出した温度に基づいて水５６の温度を調整する熱交換器５８（本発明における熱交換部の一種）と、温度調整した水５６を循環流路５５内に循環させるポンプ５９（本発明における循環駆動部の一種）と、熱交換器５８及びポンプ５９を制御する制御部７１（図６参照）と、を備えている。なお、本発明における熱媒体は、水５６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。即ち、本発明の熱媒体は、通常使用する環境温度において不凍であって、比熱の高い流体であれば良い。
【００３５】
循環流路５５は、筐体３３の外部に配置された外部循環流路５５ａと、当該外部循環流路５５ａと連結し、筐体３３の内部に配置された内部循環流路５５ｂとからなる。外部循環流路５５ａは、内部循環流路５５ｂに対して水の入口と出口となる開口を連通させる環状に形成されており、その途中に熱交換器５８及びポンプ５９を配置している。
【００３６】
図５は、図３中の領域Ａの拡大図である。内部循環流路５５ｂは、インク吐出ユニット３（図面では記録ヘッド１１）と水５６とを隔てる膜６１を介して、この膜６１を挟んで反対側の空間である膜６１内に収容（充填）されたビーズ６２（本発明における微小粒子の一種）同士の間の隙間として形成されている。本実施形態における内部循環流路５５ｂは、膜６１を介してインク吐出ユニット３と接触した状態で筐体３３の全域に亘って設けられている。膜６１は、可撓性を有する袋状に形成されており、当該膜６１を隔てて膜６１内の水５６と、インク吐出ユニット３とを細部にまで入り込んだ状態で密に接触させている。なお、ビーズ６２は、例えば１〜３ｍｍ程度の粒子径のプラスチック粒からなり、膜６１内に複数収容されることで、膜６１内を多孔質構造にしている。したがって、内部循環流路５５ｂのビーズ６２間の隙間は、水５６が流動する流路として機能する。
なお、本発明の内部循環流路５５ｂは、膜６１内にゲル剤を配置していても良い。このように、膜６１内にゲル剤を配置して構成した循環流路では、ビーズ６２を配置して構成した内部循環流路５５ｂよりも、膜６１内がより細かい多孔質構造に形成されるので、膜６１を介してインク吐出ユニット３と水５６とを接触させる面積が広くなり、インク吐出ユニット３内のインクと水５６との熱伝導効率が高められる。
さらに、本発明の内部循環流路５５ｂは、膜６１内にビーズ６２やゲル剤を配置する構成に限らず、熱媒体となる流体中に金属やカーボン等の微粒子を均一に分散させ、熱特性を付与した機能性流体を充填する構成であっても良い。即ち、本発明における多孔質構造を形成する微小粒子の径は、流体の流動特性を考慮して適宜選択することが可能である。
【００３７】
温度センサーは、例えば熱電対からなり、温度検出回路７５と電気的に接続されている。本発明の温度センサーは、記録ヘッド１１に配置され、記録ヘッド１１内のインクと直接または間接的に接触する位置に設けられている。このように構成された温度センサーは、温度検出回路７５からの電気信号に基づいて、記録ヘッド１１内のインクの温度を検出する。なお、本発明の温度センサーは、記録ヘッド１１に配置する構成に限られず、インクタンク３１やインク供給管３２に配置しても良い。即ち、本発明の温度センサーは、インク吐出ユニット３内のインクの温度を検出できれば良い。特に、インクが吐出されるノズル開口５３付近に温度センサーを配置する構成では、ノズル開口５３内のインクの温度を検出でき、吐出する直前のインクの温度検出が可能となる。
【００３８】
熱交換器５８は、外部循環流路５５ａの途中に配置されており、ペルチェ素子などの熱交換素子を有している。この熱交換器５８は、制御部７１（図６）と電気的に接続されており、温度センサーによる温度検出信号が供給された制御部７１からの電気信号を受けて、温度センサーが検出したインク吐出ユニット３内のインク温度に基づいて水５６を冷却または加熱する。例えば、熱交換器５８は、記録ヘッド１１が発熱して温度センサーによって検出された温度が、予め設定されたインクの吐出に適した値よりも高温であるときには、熱交換素子と水５６との間で熱交換を行うことで、水５６を冷却する一方、温度センサーによって検出された温度が、予め設定されたインクの吐出に適した値よりも低温であるときには、水５６を加熱するように設定されている。つまり、熱交換器５８は、温度センサーの検出したインク吐出ユニット３内のインクの温度に基づいて水５６の温度を調整する。
【００３９】
ポンプ５９は、熱交換器５８と同様に外部循環流路５５ａの途中に配置されており、制御部７１（図６）と電気的に接続されている。このポンプ５９は、制御部７１からの電気信号を受けることで、内部循環流路５５ｂの出口から吸引した水５６を熱交換器５８に圧送し、熱交換器５８によって温度調節された水５６を、入口から内部循環流路５５ｂ内に戻し、膜６１を介してインク吐出ユニット３内のインクの温度調整を行わせる。
【００４０】
次に、プリンター１の電気的な構成を説明する。
図６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６５とプリントエンジン６６とで概略構成されている。プリンターコントローラー６５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）６７と、各種データ等を記憶するＲＡＭ６８と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ６９と、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ等からなる不揮発性記憶素子７０と、ＲＯＭ６９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７１と、クロック信号を発生する発振回路７２と、インク吐出ユニット３の各記録ヘッド１１へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路７３（駆動信号発生手段の一種）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１１に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）７４とを備えている。
【００４１】
プリントエンジン６６は、記録ヘッド１１と、紙送り機構（搬送ユニット）７とから構成されている。また、プリントエンジン６６には、上記温度センサーが接続された温度検出回路７５と、熱交換器５８と、ポンプ５９とが含まれる。この温度検出回路７５は、温度センサーの検出信号をＡ／Ｄ変換し、温度検出情報として制御部７１に出力するように構成されている。
【００４２】
ここで、プリンター１では、圧電振動子４２によるノズル開口５３からのインクの吐出などによって記録ヘッド１１内が加熱して、この記録ヘッド１１の温度が次第に上昇する。これに伴って記録ヘッド内のインクの温度が上昇することにより、インクの粘度が変化（低下）してしまう。これにより、何らの対策を講じていない場合には、ノズル開口５３から吐出されるインクの量や飛翔速度などの吐出特性が変動する虞があった。また、ノズル開口５３毎のインクの温度の違いに応じてインクの吐出特性のバラツキが生じる虞があった。例えば、インクの粘度が低下すると、そのインクを吐出するノズル開口５３から吐出されるインクの量が増加してしまう。或いは、インクの温度が予め設定した吐出に適した温度よりも低い場合には、インクの粘度が上昇してノズル開口５３から吐出されるインクの量が減少してしまう。
【００４３】
このため、上記制御部７１は、温度センサーによる検出温度、即ち、温度検出回路７５からの温度検出情報に基づいて熱交換器５８に電気信号を供給して、当該熱交換器５８により内部循環流路５５ｂ内の水５６の温度を、温度センサーが検出したインク吐出ユニット３内のインク温度に基づいて、予め設定されたインクの吐出に適した温度に調整する。そして、制御部７１は、ポンプ５９に電気信号を供給して、熱交換器５８によって温度調節された水５６を循環流路５５ａ，５５ｂ内に循環させる。このため、インク吐出ユニット３と内部循環流路５５ｂ内の水５６とが膜６１を介して接触し、インク吐出ユニット３と、内部循環流路５５ｂ内の水５６との間で熱移動が行われる。これにより、インク吐出ユニット３内のインクの温度が予め設定されたインクの吐出に適した値に調整される。この結果、インクタンク３１から記録ヘッド１１のノズル開口５３に至る一連のインク流路内においてインクの温度を一定に保温することができ、インク吐出ユニット３内のインクの粘度を調節することで、ノズル開口５３から吐出されるインクの量や飛翔速度などの吐出特性を容易に安定化させることができる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図７は、第２実施形態におけるプリンター１の構成を説明する断面図である。この第２実施形態においては、内部循環流路５５ｂが、インク吐出ユニット３と接触した状態で筐体３３内の一部に設けられていることに特徴を有する。第２実施形態の内部循環流路５５ｂは、インク吐出ユニット３の熱容量に応じて筐体３３内における内部循環流路５５ｂの容積を設定することで、熱の伝達効率を維持しつつ、内部循環流路５５ｂに充填する水５６の量を削減することができる。
なお、本発明プリンター１は、循環流路５５内の水５６が、インク吐出ユニット３の熱容量を十分に吸収できる容積を有していれば、熱交換器５８及びポンプ５９は必ずしも備えていなくても良い。
【００４５】
そして、本発明は、複数の駆動信号を用いて吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…プリンター，３…インク吐出ユニット，１１…記録ヘッド，３１…インクタンク，３２…インク供給管，３３…筐体，５３…ノズル開口，５５…循環流路，５６…水，５８…熱交換器，５９…ポンプ，６１…膜，６２…ビーズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドのノズル開口から液体を吐出する液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出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開口から液体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・着弾させてドットを形成す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、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。
【０００３】
ところで、上記のプリンターでは、環境温度が変化することに起因したインク粘度の変化によって、ノズル開口から吐出されるインクの量や飛翔速度などの吐出特性が変動することがあった。そのため、各ヘッドユニット毎にインクヒーター及び温度センサーを備え、温度センサーが検知した温度に基づいて各ヘッドユニットのインクヒーターを予め設定した温度となるように制御する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、記録ヘッド内のインクを加熱するための液体（熱媒体）を流通する液体流路を、記録ヘッド内のインク流路と隣接させて配置した構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２３１４４号公報
【特許文献２】特開２００８−０５５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の各ヘッドユニット毎にインクヒーター及び温度センサーを備える構成では、構造や制御が複雑になり、液体の吐出特性を容易に安定化させることができなかった。また、上記特許文献２の記録ヘッド内に供給されたインクの温度を液体流路によって制御する構成では、液体流路内の液体の熱をインクに熱伝達させるために、記録ヘッド内のインク流路と液体流路とを隣接させる必要があるが、記録ヘッド内におけるインク流路と液体流路との配置が限られてしまうために、熱伝達の温度範囲が狭くなって温度がバラつくなどの不都合があった。これにより、インクの温度を制御可能な範囲が限定され、環境温度の変化に対してインクの吐出特性を安定化させることが十分にできなかった。
【０００６】
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、環境温度に対する液体の吐出特性を容易に安定化させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部と連通して当該液体貯留部内の液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路から供給された液体をノズル開口から吐出する液体吐出ヘッドと、
を有する液体吐出ユニットを備えた液体吐出装置であって、
前記ノズル開口を外部に露出した状態で前記液体吐出ユニットを覆う循環流路を形成し、該循環流路内に熱媒体を充填し、この熱媒体を循環させて当該液体吐出ユニット内の液体の温度を調整することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、ノズル開口を外部に露出した状態で液体吐出ユニットを覆う循環流路を形成し、該循環流路内に熱媒体を充填して、この熱媒体を循環させて液体吐出ユニット内の液体の温度を調整するので、液体貯留部から液体吐出ヘッド内に至る一連の流路内において液体の温度を一定に調整することができる。このため、液体吐出ユニット内の液体を吐出に適した粘度に調整できる。この結果、ノズル開口から吐出される液体の量や飛翔速度などの吐出特性を容易に安定化させることができる。
【０００９】
上記構成において、前記液体吐出ヘッド内の液体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出した温度に基づいて前記熱媒体の温度を調節する熱交換部と、
温度調節した前記熱媒体を前記循環流路内に循環させる循環駆動部と、
を備える構成を採用することができる。
【００１０】
この構成によれば、熱媒体循環機構は、液体吐出ヘッド内の液体の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の検出した温度に基づいて熱媒体の温度を調整する熱交換部と、温度調節した熱媒体を循環流路内に循環させる循環駆動部と、を備えたので、液体吐出ユニット内の液体の温度を精度良く調整することができる。これにより、ノズル開口から吐出される液体の量や飛翔速度などの吐出特性をより安定化させることができる。
【００１１】
上記構成において、前記循環流路は、前記液体吐出ユニットと前記熱媒体とを隔てる可撓性膜体を介して形成する構成を採用することができる。
【００１２】
この構成によれば、循環流路は、液体吐出ユニットと熱媒体とを隔てる可撓性膜体を介して形成するので、可撓性膜体を介して熱媒体を液体吐出ユニットに接触させることができ、熱媒体による液体噴ユニットの短絡を防止できる。
【００１３】
上記構成において、前記液体吐出ユニットを収容する筐体を備え、
前記筐体内の少なくとも一部に前記循環流路を配設する構成を採用することができる。
【００１４】
この構成によれば、液体吐出ユニットを収容する筐体を備え、筐体内の少なくとも一部に循環流路を配設したので、液体吐出ユニットの熱容量に応じて筐体内における循環流路の容積を設定することで、熱の伝達効率を維持しつつ、循環流路に充填する熱媒体の量を削減することができる。
【００１５】
上記構成において、前記可撓性膜体の液体吐出ユニットとは反対側が多孔質構造である構成を採用することができる。
また、前記可撓性膜体内にビーズ状の微小粒子を充填することにより多孔質構造にする構成を採用することができる。さらに、前記可撓性膜体内にゲル剤を充填することにより多孔質構造にする構成を採用することができる。
【００１６】
上記構成によれば、可撓性膜体の液体吐出ユニットとは反対側を多孔質構造にしたので、充填する熱媒体の量を削減できる。また、熱媒体を膜内の隅々にまで行き渡らせることができ、液体吐出ユニットの液体に対する保温効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プリンターの構成を説明する断面図である。
【図２】インク吐出ユニットの構成を説明する平面図である。
【図３】インク吐出ユニットの構成を説明する断面図である。
【図４】記録ヘッドの要部断面図である。
【図５】図３中の領域Ａの拡大図である。
【図６】プリンターの電気的構成を説明するブロック図である。
【図７】第２実施形態におけるインク吐出ユニットの構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面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。なお、本実施形態では、液体吐出装置（液体噴射装置）の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で吐出対象物（又は記録媒体）となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体吐出ヘッド（以下、記録ヘッドという）を搭載した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）を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るプリンター１の概略構成を説明する断面図、図２はプリンター１におけるインク吐出ユニット３の周囲の平面図である。本実施形態のプリンター１は、搬送ユニット７による記録紙４の搬送方向（相対送り方向。以下、第一方向Ｘ）に直交する方向（以下、第二方向Ｙ）に複数の記録ヘッド１１（本発明の液体吐出ヘッドの一種）を配列して構成されるインク吐出ユニット３（本発明の液体吐出ユニットの一種）と、記録紙４（吐出対象物の一種）を積層状態で収納する給紙トレイ５ａ及び装置下部に設けられた下段給紙カセット５ｂからなる給紙部５と、これらの給紙部５ａ，５ｂから給紙された記録紙４をインク吐出ユニット３の下方を通過させて排紙トレイ１０側に搬送する搬送ユニット（紙送り機構）７と、インク吐出ユニット３によって記録が行われ、搬送ユニット７側から排出された記録紙４を保持する排紙トレイ１０とを備え、インク吐出ユニット３を第一方向Ｘに走査することなく記録紙４の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。
【００２０】
また、装置本体２の内部には、各部の電気的な制御を行うプリンターコントローラー６５が設けられている。このプリンターコントローラー６５は駆動信号発生回路７３（図６参照）を有し、この駆動信号発生回路７３からの駆動信号を信号ケーブルを通じて各記録ヘッド１１に出力する。
【００２１】
上記給紙トレイ５ａは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面（最上部の記録紙４の上面）が常にピックアップローラー６と一定圧で当接するように筐体２に対する上下方向の位置が制御されている。そして、インク吐出ユニット３による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙４がピックアップローラー６により引き出され、分離ローラー１２と分離パッド１３とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送されるようになっている。記録紙４は、図示しない紙センサー間を通った後、上下一対のレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット５ｂからの記録紙４は、複数の中間ローラー１５を経由してからレジストローラー１４ａ，１４ｂのニップ部に到達する。これにより、記録紙４の先端姿勢が揃い、記録紙４のスキューが補正される。その後、レジストローラー１４ａ，１４ｂは、規定のタイミングで記録紙４を互いにニップした状態で１枚ずつ搬送ユニット７側へと給送し、記録紙４が搬送ユニット７の搬送ベルト１７に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。
【００２２】
搬送ユニット７は、図示しない駆動モーターの駆動力によって回転される駆動ローラー１８と、駆動ローラー１８よりも上流側に配設された従動ローラー１９と、駆動ローラー１８及び従動ローラー１９の間に張設される無端状の搬送ベルト１７と、搬送ベルト１７に張力を付与するテンションローラー２０と、押えローラー２１とにより構成されている。テンションローラー２０は、駆動ローラー１８と、従動ローラー１９との間に配設されて搬送ベルト１７に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１７に張力を付与している。また、押えローラー２１は、搬送ベルト１７を挟んで従動ローラー１９の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙４を搬送ベルト１７側に押し付けて、記録紙４の搬送ベルト１７に対する密着性を高める。
【００２３】
駆動ローラー１８は、インク吐出ユニット３の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト１７を回転させ、記録紙４をインク吐出ユニット３の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト１７の回転量は、エンコーダーによって検出されるようになっている。そして、このエンコーダーの検出信号は、エンコーダーパルスとしてプリンターコントローラー６５に出力される。
【００２４】
記録紙４に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。一方、記録紙４の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７の下流に配設されたフラッパー２２により、用紙反転経路Ｒ２へ搬送される。記録紙４が用紙反転経路のＵターン部Ｔまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙４は再度レジストローラー１４ａ，１４ｂ、搬送ベルト１７へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット７から排紙トレイ１０へと排紙される。
【００２５】
インク吐出ユニット３は、図２に示すように、ヘッドホルダー２４に複数の記録ヘッド１１を第二方向Ｙに配設するように構成されている。そして、本実施形態においては４つの液体吐出ユニット３ａ〜３ｄが、ヘッド長手方向を第二方向Ｙに揃えた姿勢で第一方向Ｘに一定の配置間隔で取付枠２５に取り付けられている。
【００２６】
各記録ヘッド１１のノズル形成基板（ノズル形成面）４６（図４参照）には、インクを吐出するノズル開口５３（図４参照）を第二方向Ｙに沿って複数列設してノズル列を構成し、このノズル列を第一方向Ｘに複数並設している。１つのノズル列は、例えば３６０ｄｐｉのピッチで開設された３６０個のノズル開口から成る。そして、各記録ヘッド１１には合計２列のノズル列が第一方向Ｘに並べて形成されている。上述のように本実施形態における記録ヘッド１１のノズル形成基板４６は、平面視において第二方向Ｙに長尺な形状となっている。そして、ヘッドホルダー２４に取り付けられた状態において、平面視におけるノズル形成基板４６の長辺方向が第二方向Ｙに平行となるように構成されている。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態においては、第１の液体吐出ユニット３ａと第２の液体吐出ユニット３ｂとが対となり、また、第３の液体吐出ユニット３ｃと第４の液体吐出ユニット３ｄとが対となっている。対を成す２つの液体吐出ユニット３は、第二方向Ｙで見て全体としてノズル開口が３６０ｄｐｉで並ぶような配置間隔で記録ヘッド１１が互い違いに２段の千鳥状に並ぶような配置レイアウトとなっている。なお、１つの液体吐出ユニット３における記録ヘッド１１の個数は、プリンター１が対応可能な記録紙４の最大サイズに応じて決定される。取付枠２５は、矩形枠体状の部材であり、金属等によって形成されている。この取付枠２５の枠内は空部２９となっており、この空部２９内に液体吐出ユニット３の各記録ヘッド１１が配置されるようになっている。
【００２８】
図３は、インク吐出ユニット３の構成を示す断面図である。インク吐出ユニット３は、インク（本発明における液体の一種）を貯留するインクタンク３１（本発明における液体貯留部の一種）と、インクタンク３１と連通して当該インクタンク３１内のインクを供給するインク供給管３２（本発明における液体供給路の一種）と、インク供給管３２から供給されたインクをノズル開口５３（図４参照）から吐出する記録ヘッド１１とを有し、ノズル開口５３を外部に露出させた状態で筐体３３内に収容されている。インクタンク３１は、筐体３３の内部に配置され、エアーポンプ等によるインクタンク３１内の加圧によって、インクタンク３１内に貯留されているインクがインク供給管３２を通じてインク吐出ユニット３の各記録ヘッド１１に供給（圧送）されるように構成されている。インク供給管３２は、例えば、シリコーン等の合成樹脂で作製された可撓性を有する中空部材であり、このインク供給管３２の内部には、各インクタンク３１に対応するインク流路が形成されている。
【００２９】
図４は、記録ヘッド１１の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド１１は、ヘッドケース３５と、このヘッドケース３５内に収納される振動子ユニット３６と、ヘッドケース３５の底面（先端面）に接合される流路ユニット３７等を備えている。
【００３０】
ヘッドケース３５は、例えば、エポキシ系樹脂により作製された中空箱体状部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット３７を固定し、ケース内部に形成された収容空部３８内には、アクチュエータの一種である振動子ユニット３６を収容し、先端面とは反対側の上面側には、駆動基板３９が配置される。また、ヘッドケース３５の内部には、その高さ方向を貫通してケース流路４０が形成されている。このケース流路４０は、インク供給管３２を介してインクタンク３１側からのインクを共通インク室５０に供給するための流路である。そして、ヘッドケース３５の上面には、各ケース流路４０の上流端として流入開口部４１が突設されている。この流入開口部４１には、インク供給管３２が接続される。
【００３１】
振動子ユニット３６は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子４２と、この圧電振動子４２に駆動基板３９からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル４３（配線部材）と、圧電振動子４２を固定する固定板４４から構成される。圧電振動子４２は、圧力発生室５２の一部を区画する可撓面（振動板４８）に接合されている。そして、この圧電振動子４２は、駆動信号の印加により伸縮して圧力発生室５２の容積を膨張又は収縮することで、圧力発生室５２内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動の制御によりノズル開口５３からインクを吐出させることができる。
【００３２】
なお、ヘッドケース３５の基端面（上面）に取り付けられた駆動基板３９は、プリンター本体の駆動信号発生回路７３（図６参照）からの駆動信号を受け、この駆動信号をフレキシブルケーブル４３を通じて振動子ユニット３６の圧電振動子４２へ供給するための駆動信号を中継する基板である。この駆動基板３９には、後述する温度センサー（本発明における温度検出部の一種）が接続されて、この温度センサーの検出温度（熱起電力）に応じた温度検出情報を出力する温度検出回路７５（図６参照）を備えている。
【００３３】
流路ユニット３７は、ノズル開口５３が開設されたノズル形成基板４６、インク流路を形成する流路形成基板４７、流路形成基板４７の開口面を封止する振動板４８を積層した状態で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室５０からインク供給口５１及び圧力発生室５２を通りノズル開口５３に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成するユニット部材である。共通インク室５０から分岐する圧力発生室５２は、ノズル開口５３毎に形成されており、インク供給管３２側からケース流路４０及び共通インク室５０を介してインクが供給されるように構成されている。この流路ユニット３７は、ノズル形成基板４６を下側（記録紙に相対する方向）に向けた姿勢でヘッドケース３５の先端面に接合される。したがって、このノズル形成基板４６が記録ヘッド１１におけるノズル形成面（ノズル面の一種）となる。
【００３４】
さらに、本発明のプリンター１は、図３に示すように、液体吐出ユニット３内のインクの温度を保温する熱媒体循環機構５４を備えている。熱媒体循環機構５４は、ノズル開口５３を外部に露出した状態でインク吐出ユニット３を覆う状態で循環流路５５を形成し、この循環流路５５内に水５６（本発明における熱媒体の一種）を充填し、この水５６を循環させながら熱交換することにより、当該インク吐出ユニット３内のインクの温度を保温するように構成されている。この熱媒体循環機構５４は、インク吐出ユニット５４内のインクの温度を検出する温度センサーと、温度センサーの検出した温度に基づいて水５６の温度を調整する熱交換器５８（本発明における熱交換部の一種）と、温度調整した水５６を循環流路５５内に循環させるポンプ５９（本発明における循環駆動部の一種）と、熱交換器５８及びポンプ５９を制御する制御部７１（図６参照）と、を備えている。なお、本発明における熱媒体は、水５６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。即ち、本発明の熱媒体は、通常使用する環境温度において不凍であって、比熱の高い流体であれば良い。
【００３５】
循環流路５５は、筐体３３の外部に配置された外部循環流路５５ａと、当該外部循環流路５５ａと連結し、筐体３３の内部に配置された内部循環流路５５ｂとからなる。外部循環流路５５ａは、内部循環流路５５ｂに対して水の入口と出口となる開口を連通させる環状に形成されており、その途中に熱交換器５８及びポンプ５９を配置している。
【００３６】
図５は、図３中の領域Ａの拡大図である。内部循環流路５５ｂは、インク吐出ユニット３（図面では記録ヘッド１１）と水５６とを隔てる膜６１を介して、この膜６１を挟んで反対側の空間である膜６１内に収容（充填）されたビーズ６２（本発明における微小粒子の一種）同士の間の隙間として形成されている。本実施形態における内部循環流路５５ｂは、膜６１を介してインク吐出ユニット３と接触した状態で筐体３３の全域に亘って設けられている。膜６１は、可撓性を有する袋状に形成されており、当該膜６１を隔てて膜６１内の水５６と、インク吐出ユニット３とを細部にまで入り込んだ状態で密に接触させている。なお、ビーズ６２は、例えば１〜３ｍｍ程度の粒子径のプラスチック粒からなり、膜６１内に複数収容されることで、膜６１内を多孔質構造にしている。したがって、内部循環流路５５ｂのビーズ６２間の隙間は、水５６が流動する流路として機能する。
なお、本発明の内部循環流路５５ｂは、膜６１内にゲル剤を配置していても良い。このように、膜６１内にゲル剤を配置して構成した循環流路では、ビーズ６２を配置して構成した内部循環流路５５ｂよりも、膜６１内がより細かい多孔質構造に形成されるので、膜６１を介してインク吐出ユニット３と水５６とを接触させる面積が広くなり、インク吐出ユニット３内のインクと水５６との熱伝導効率が高められる。
さらに、本発明の内部循環流路５５ｂは、膜６１内にビーズ６２やゲル剤を配置する構成に限らず、熱媒体となる流体中に金属やカーボン等の微粒子を均一に分散させ、熱特性を付与した機能性流体を充填する構成であっても良い。即ち、本発明における多孔質構造を形成する微小粒子の径は、流体の流動特性を考慮して適宜選択することが可能である。
【００３７】
温度センサーは、例えば熱電対からなり、温度検出回路７５と電気的に接続されている。本発明の温度センサーは、記録ヘッド１１に配置され、記録ヘッド１１内のインクと直接または間接的に接触する位置に設けられている。このように構成された温度センサーは、温度検出回路７５からの電気信号に基づいて、記録ヘッド１１内のインクの温度を検出する。なお、本発明の温度センサーは、記録ヘッド１１に配置する構成に限られず、インクタンク３１やインク供給管３２に配置しても良い。即ち、本発明の温度センサーは、インク吐出ユニット３内のインクの温度を検出できれば良い。特に、インクが吐出されるノズル開口５３付近に温度センサーを配置する構成では、ノズル開口５３内のインクの温度を検出でき、吐出する直前のインクの温度検出が可能となる。
【００３８】
熱交換器５８は、外部循環流路５５ａの途中に配置されており、ペルチェ素子などの熱交換素子を有している。この熱交換器５８は、制御部７１（図６）と電気的に接続されており、温度センサーによる温度検出信号が供給された制御部７１からの電気信号を受けて、温度センサーが検出したインク吐出ユニット３内のインク温度に基づいて水５６を冷却または加熱する。例えば、熱交換器５８は、記録ヘッド１１が発熱して温度センサーによって検出された温度が、予め設定されたインクの吐出に適した値よりも高温であるときには、熱交換素子と水５６との間で熱交換を行うことで、水５６を冷却する一方、温度センサーによって検出された温度が、予め設定されたインクの吐出に適した値よりも低温であるときには、水５６を加熱するように設定されている。つまり、熱交換器５８は、温度センサーの検出したインク吐出ユニット３内のインクの温度に基づいて水５６の温度を調整する。
【００３９】
ポンプ５９は、熱交換器５８と同様に外部循環流路５５ａの途中に配置されており、制御部７１（図６）と電気的に接続されている。このポンプ５９は、制御部７１からの電気信号を受けることで、内部循環流路５５ｂの出口から吸引した水５６を熱交換器５８に圧送し、熱交換器５８によって温度調節された水５６を、入口から内部循環流路５５ｂ内に戻し、膜６１を介してインク吐出ユニット３内のインクの温度調整を行わせる。
【００４０】
次に、プリンター１の電気的な構成を説明する。
図６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６５とプリントエンジン６６とで概略構成されている。プリンターコントローラー６５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）６７と、各種データ等を記憶するＲＡＭ６８と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ６９と、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ等からなる不揮発性記憶素子７０と、ＲＯＭ６９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７１と、クロック信号を発生する発振回路７２と、インク吐出ユニット３の各記録ヘッド１１へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路７３（駆動信号発生手段の一種）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１１に出力するための内部インターフェース（内部Ｉ／Ｆ）７４とを備えている。
【００４１】
プリントエンジン６６は、記録ヘッド１１と、紙送り機構（搬送ユニット）７とから構成されている。また、プリントエンジン６６には、上記温度センサーが接続された温度検出回路７５と、熱交換器５８と、ポンプ５９とが含まれる。この温度検出回路７５は、温度センサーの検出信号をＡ／Ｄ変換し、温度検出情報として制御部７１に出力するように構成されている。
【００４２】
ここで、プリンター１では、圧電振動子４２によるノズル開口５３からのインクの吐出などによって記録ヘッド１１内が加熱して、この記録ヘッド１１の温度が次第に上昇する。これに伴って記録ヘッド内のインクの温度が上昇することにより、インクの粘度が変化（低下）してしまう。これにより、何らの対策を講じていない場合には、ノズル開口５３から吐出されるインクの量や飛翔速度などの吐出特性が変動する虞があった。また、ノズル開口５３毎のインクの温度の違いに応じてインクの吐出特性のバラツキが生じる虞があった。例えば、インクの粘度が低下すると、そのインクを吐出するノズル開口５３から吐出されるインクの量が増加してしまう。或いは、インクの温度が予め設定した吐出に適した温度よりも低い場合には、インクの粘度が上昇してノズル開口５３から吐出されるインクの量が減少してしまう。
【００４３】
このため、上記制御部７１は、温度センサーによる検出温度、即ち、温度検出回路７５からの温度検出情報に基づいて熱交換器５８に電気信号を供給して、当該熱交換器５８により内部循環流路５５ｂ内の水５６の温度を、温度センサーが検出したインク吐出ユニット３内のインク温度に基づいて、予め設定されたインクの吐出に適した温度に調整する。そして、制御部７１は、ポンプ５９に電気信号を供給して、熱交換器５８によって温度調節された水５６を循環流路５５ａ，５５ｂ内に循環させる。このため、インク吐出ユニット３と内部循環流路５５ｂ内の水５６とが膜６１を介して接触し、インク吐出ユニット３と、内部循環流路５５ｂ内の水５６との間で熱移動が行われる。これにより、インク吐出ユニット３内のインクの温度が予め設定されたインクの吐出に適した値に調整される。この結果、インクタンク３１から記録ヘッド１１のノズル開口５３に至る一連のインク流路内においてインクの温度を一定に保温することができ、インク吐出ユニット３内のインクの粘度を調節することで、ノズル開口５３から吐出されるインクの量や飛翔速度などの吐出特性を容易に安定化させることができる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図７は、第２実施形態におけるプリンター１の構成を説明する断面図である。この第２実施形態においては、内部循環流路５５ｂが、インク吐出ユニット３と接触した状態で筐体３３内の一部に設けられていることに特徴を有する。第２実施形態の内部循環流路５５ｂは、インク吐出ユニット３の熱容量に応じて筐体３３内における内部循環流路５５ｂの容積を設定することで、熱の伝達効率を維持しつつ、内部循環流路５５ｂに充填する水５６の量を削減することができる。
なお、本発明プリンター１は、循環流路５５内の水５６が、インク吐出ユニット３の熱容量を十分に吸収できる容積を有していれば、熱交換器５８及びポンプ５９は必ずしも備えていなくても良い。
【００４５】
そして、本発明は、複数の駆動信号を用いて吐出制御が可能な液体吐出装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…プリンター，３…インク吐出ユニット，１１…記録ヘッド，３１…インクタンク，３２…インク供給管，３３…筐体，５３…ノズル開口，５５…循環流路，５６…水，５８…熱交換器，５９…ポンプ，６１…膜，６２…ビーズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部と連通して当該液体貯留部内の液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路から供給された液体をノズル開口から吐出する液体吐出ヘッドと、
を有する液体吐出ユニットを備えた液体吐出装置であって、
前記ノズル開口を外部に露出した状態で前記液体吐出ユニットを覆う循環流路を形成し、該循環流路内に熱媒体を充填し、この熱媒体を循環させて当該液体吐出ユニット内の液体の温度を調整することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッド内の液体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出した温度に基づいて前記熱媒体の温度を調節する熱交換部と、
温度調節した前記熱媒体を前記循環流路内に循環させる循環駆動部と、
を備えたことを特徴する請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記循環流路は、前記液体吐出ユニットと前記熱媒体とを隔てる可撓性膜体を介して形成することを特徴する請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記液体吐出ユニットを収容する筐体を備え、
前記筐体内の少なくとも一部に前記循環流路を配設したことを特徴する請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記可撓性膜体の液体吐出ユニットとは反対側が多孔質構造であることを特徴する請求項３又は請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記可撓性膜体内にビーズ状の微小粒子を充填することにより多孔質構造にしたことを特徴する請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記可撓性膜体内にゲル剤を充填することにより多孔質構造にしたことを特徴する請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部と連通して当該液体貯留部内の液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路から供給された液体をノズル開口から吐出する液体吐出ヘッドと、
を有する液体吐出ユニットを備えた液体吐出装置であって、
前記ノズル開口を外部に露出した状態で前記液体吐出ユニットを覆う循環流路を形成し、該循環流路内に熱媒体を充填し、この熱媒体を循環させて当該液体吐出ユニット内の液体の温度を調整することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッド内の液体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出した温度に基づいて前記熱媒体の温度を調節する熱交換部と、
温度調節した前記熱媒体を前記循環流路内に循環させる循環駆動部と、
を備えたことを特徴する請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記循環流路は、前記液体吐出ユニットと前記熱媒体とを隔てる可撓性膜体を介して形成することを特徴する請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記液体吐出ユニットを収容する筐体を備え、
前記筐体内の少なくとも一部に前記循環流路を配設したことを特徴する請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記可撓性膜体の液体吐出ユニットとは反対側が多孔質構造であることを特徴する請求項３又は請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記可撓性膜体内にビーズ状の微小粒子を充填することにより多孔質構造にしたことを特徴する請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記可撓性膜体内にゲル剤を充填することにより多孔質構造にしたことを特徴する請求項５に記載の液体吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１４９２４（Ｐ２０１０−２１４９２４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７５６８（Ｐ２００９−６７５６８）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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