特許 7187941 液体吐出装置、及び液体吐出装置のメンテナンス方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】液体吐出装置、及び液体吐出装置のメンテナンス方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20221206BHJP

   B41J 2/165 20060101ALI20221206BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20221206BHJP

   B41J 2/17 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 301

B41J2/165 101

B41J2/165 211

B41J2/14 501

B41J2/17

B41J2/165

B41J2/14 305

B41J2/01 401

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018183209

(22)【出願日】2018-09-28

(65)【公開番号】P2020049861

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-09-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(74)【代理人】

【識別番号】100182051

【弁理士】

【氏名又は名称】松川 直宏

(72)【発明者】

【氏名】山本 次郎

(72)【発明者】

【氏名】小出 祥平

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 啓太

(72)【発明者】

【氏名】片山 寛

【審査官】亀田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１１４５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６９６３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１ノズル、及び複数の第２ノズルが形成されたノズルプレートであって、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルが開口するノズル面を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに対して、前記ノズル面方向と直交する第１方向に重ねられた流路基板であって、前記複数の第１ノズルと連通する第１流路、及び前記複数の第２ノズルと連通し前記第１流路とは連通しない第２流路が形成された流路基板と、
前記流路基板に対して前記第１方向に重ねられた圧電アクチュエータであって、前記第１流路と少なくとも部分的に前記第１方向に重なり、前記第１流路内の第１液体に吐出エネルギーを付与して前記第１液体を前記複数の第１ノズルから吐出させる圧電アクチュエータと、
前記第１流路に連通し、前記第１流路及び前記複数の第１ノズルに前記第１液体を供給する第１液体供給部と、
第２液体を貯留するタンクと、
前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記タンクから前記第２流路に供給される前記第２液体が通過する供給流路と、
前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記第２流路から前記タンクに回収される前記第２液体が通過する回収流路と、
前記供給流路及び前記回収流路の少なくとも一方に設けられ、前記タンクと前記第２流路との間で前記第２液体を循環させる循環ポンプとを備え、
前記第１流路は、前記ノズル面に沿って第２方向に延びるマニホールドを含み、
前記マニホールドの前記第２方向の一方側の端部は、前記第１液体供給部から前記第１液体が供給される供給口と連通し、
前記複数の第１ノズルは、前記第２方向に沿うノズル列を形成し、
前記複数の第２ノズルは、前記ノズル列に対して、前記第２方向の他方側にのみ配置されている、液体吐出装置。

【請求項2】

前記圧電アクチュエータは、前記第２流路とは前記第１方向に重ならないことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

前記第２液体を加熱するヒータ及び前記第２液体を冷却するクーラーの少なくとも一方をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。

【請求項4】

前記第２流路は、前記供給流路が接続される供給口と、前記回収流路が接続される排出口とを備え、
前記複数の第２ノズルは、前記第２流路における、前記供給口と前記排出口との間の部分と連通していることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の液体吐出装置。

【請求項5】

前記ノズル面と対向する底面と、前記底面から前記ノズル面に向かって前記第１方向に突出するリップ部とを有し、前記底面及び前記リップ部によって、前記複数の第１ノズルの開口及び前記複数の第２ノズルの開口を共通に覆うキャップを更に備える請求項１～４の何れか一項に記載の液体吐出装置。

【請求項6】

液体吐出装置のメンテナンス方法であって、
前記液体吐出装置は、
複数の第１ノズル、及び複数の第２ノズルが形成されたノズルプレートであって、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルが開口するノズル面を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに対して、前記ノズル面方向と直交する第１方向に重ねられた流路基板であって、前記複数の第１ノズルと連通する第１流路、及び前記複数の第２ノズルと連通し前記第１流路とは連通しない第２流路が形成された流路基板と、
前記流路基板に対して前記第１方向に重ねられた圧電アクチュエータであって、前記第１流路と少なくとも部分的に前記第１方向に重なり、前記第１流路内の第１液体に吐出エネルギーを付与して前記第１液体を前記複数の第１ノズルから吐出させる圧電アクチュエータと、
前記第１流路に連通し、前記第１流路及び前記複数の第１ノズルに前記第１液体を供給する第１液体供給部と、
第２液体を貯留するタンクと、
前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記タンクから前記第２流路に供給される前記第２液体が通過する供給流路と、
前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記第２流路から前記タンクに回収される前記第２液体が通過する回収流路と、
前記供給流路及び前記回収流路の少なくとも一方に設けられ、前記タンクと前記第２流路との間で前記第２液体を循環させる循環ポンプと、
前記供給流路及び前記回収流路の少なくとも一方に設けられたバルブと、
前記ノズル面と対向する底面と、前記底面から前記ノズル面に向かって前記第１方向に突出するリップ部とを有し、前記底面と前記リップ部とによって前記複数の第１ノズルの複数の第１開口及び前記複数の第２ノズルの複数の第２開口を共通に覆うキャップと、
前記キャップに接続された吸引ポンプとを備え、
前記第１流路は、前記ノズル面に沿って第２方向に延びるマニホールドを含み、
前記マニホールドの前記第２方向の一方側の端部は、前記第１液体供給部から前記第１液体が供給される供給口と連通し、
前記複数の第１ノズルは、前記第２方向に沿うノズル列を形成し、
前記複数の第２ノズルは、前記ノズル列に対して、前記第２方向の他方側にのみ配置され、
前記液体吐出装置のメンテナンス方法は、
前記キャップの前記リップ部を前記ノズル面に密着させて、前記複数の第１開口及び前記複数の第２開口を前記キャップで覆うことと、
前記複数の第１開口及び前記複数の第２開口を前記キャップで覆った後、前記バルブを開いた状態で、前記循環ポンプを駆動して、前記タンクと前記第２流路との間で前記第２液体を循環させることと、
前記循環ポンプを停止し、前記バルブを閉じることと、
前記複数の第１開口及び前記複数の第２開口を前記キャップで覆った状態で、前記吸引ポンプを駆動して、前記複数の第１開口から前記複数の第１ノズル内の前記第１液体を吸引することと、
前記複数の第１開口及び前記複数の第２開口を前記キャップで覆った状態で、前記吸引ポンプを停止し、前記バルブを開き、前記循環ポンプを駆動することと、
前記バルブを開き、前記循環ポンプを駆動した後に、前記キャップのリップ部を前記ノズル面から離隔して、前記複数の第１開口及び前記複数の第２開口を前記キャップから開放することとを含む液体吐出装置のメンテナンス方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出装置、及びそのメンテナンス方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ノズルを含む流路ユニットと、ノズルからインクを吐出するための吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータと、ノズルに供給するインクの温度を調整する温度調整ユニットとを備える液体吐出装置が知られている。流路ユニットには、インクが流れるインク流路とは別に、温度調整用流体が流れる循環路が形成されている。そして、温度調整ユニットは、流路ユニットに形成された循環路に温度調整用流体を流して循環させることにより、ノズルに供給するインクの温度を調整する（特許文献１参照）。

【0003】

また、ノズルが開口したノズル開口面を有する液体吐出ヘッドと、加湿用液を液体吐出ヘッドの開口面側に供給する加湿用液供給手段とを備える液体吐出装置が知られている。液体吐出ヘッドのノズル開口面には、ノズルとは別に、加湿用液供給手段から加湿用液が供給される加湿用穴が形成されている。加湿用液は、表面張力によって加湿用穴に保持される（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－８２９０１号公報

【文献】特開２０１１－２２４７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されている液体吐出装置では、ノズルに供給するインクの温度調整については考慮されているものの、ノズル開口面の加湿については考慮されていない。一方、特許文献２に開示されている液体吐出装置では、ノズル開口面の加湿については考慮されているものの、ノズルに供給するインクの温度調整については考慮されていない。

【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、ノズルに供給する液体の温度を調整しつつ、ノズル開口面を加湿することができる液体吐出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様に従えば、第１ノズル、及び第２ノズルが形成されたノズルプレートであって、前記第１ノズル及び前記第２ノズルが開口するノズル面を有するノズルプレートと、前記ノズルプレートに対して、前記ノズル面方向と直交する第１方向に重ねられた流路基板であって、前記第１ノズルと連通する第１流路、及び前記第２ノズルと連通し前記第１流路とは連通しない第２流路が形成された流路基板と、前記流路基板に対して前記第１方向に重ねられた圧電アクチュエータであって、前記第１流路と少なくとも部分的に前記第１方向に重なり、前記第１流路内の第１液体に吐出エネルギーを付与して前記第１液体を前記第１ノズルから吐出させる圧電アクチュエータと、前記第１流路に連通し、前記第１流路及び前記第１ノズルに前記第１液体を供給する第１液体供給部と、第２液体を貯留するタンクと、前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記タンクから前記第２流路に供給される前記第２液体が通過する供給流路と、前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記第２流路から前記タンクに回収される前記第２液体が通過する回収流路と、前記供給流路及び前記回収流路の少なくとも一方に設けられ、前記タンクと前記第２流路との間で前記第２液体を循環させる循環ポンプとを備える液体吐出装置が提供される。

【0008】

本発明の第２の態様に従えば、液体吐出装置のメンテナンス方法であって、前記液体吐出装置は、第１ノズル、及び第２ノズルが形成されたノズルプレートであって、前記第１ノズル及び前記第２ノズルが開口するノズル面を有するノズルプレートと、前記ノズルプレートに対して、前記ノズル面方向と直交する第１方向に重ねられた流路基板であって、前記第１ノズルと連通する第１流路、及び前記第２ノズルと連通し前記第１流路とは連通しない第２流路が形成された流路基板と、前記流路基板に対して前記第１方向に重ねられた圧電アクチュエータであって、前記第１流路と少なくとも部分的に前記第１方向に重なり、前記第１流路内の第１液体に吐出エネルギーを付与して前記第１液体を前記第１ノズルから吐出させる圧電アクチュエータと、前記第１流路に連通し、前記第１流路及び前記第１ノズルに前記第１液体を供給する第１液体供給部と、第２液体を貯留するタンクと、前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記タンクから前記第２流路に供給される前記第２液体が通過する供給流路と、前記タンク及び前記第２流路に接続され、前記第２流路から前記タンクに回収される前記第２液体が通過する回収流路と、前記供給流路及び前記回収流路の少なくとも一方に設けられ、前記タンクと前記第２流路との間で前記第２液体を循環させる循環ポンプと、前記供給流路及び前記回収流路の少なくとも一方に設けられたバルブと、前記ノズル面と対向する底面と、前記底面から前記ノズル面に向かって前記第１方向に突出するリップ部とを有し、前記底面と前記リップ部とによって前記第１ノズルの第１開口及び前記第２ノズルの第２開口を共通に覆うキャップと、前記キャップに接続された吸引ポンプとを備え、前記液体吐出装置のメンテナンス方法は、前記キャップの前記リップ部を前記ノズル面に密着させて、前記第１開口及び前記第２開口を前記キャップで覆うことと、前記第１開口及び前記第２開口を前記キャップで覆った後、前記バルブを開いた状態で、前記循環ポンプを駆動して、前記タンクと前記第２流路との間で前記第２液体を循環させることと、前記循環ポンプを停止し、前記バルブを閉じることと、前記第１開口及び前記第２開口を前記キャップで覆った状態で、前記吸引ポンプを駆動して、前記第１開口から前記第１ノズル内の前記第１液体を吸引することと、前記第１開口及び前記第２開口を前記キャップで覆った状態で、前記吸引ポンプを停止し、前記バルブを開き、前記循環ポンプを駆動することと、前記バルブを開き、前記循環ポンプを駆動した後に、前記キャップのリップ部を前記ノズル面から離隔して、前記第１開口及び前記第２開口を前記キャップから開放することとを含む液体吐出装置のメンテナンス方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。

【図2】インクジェットプリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。

【図3】インクジェットヘッドの断面図である。

【図4】インクジェットヘッドの上面図である。

【図5】インクジェットヘッドの底面図である。

【図6】インクジェットヘッドのメンテナンス処理を示すフローチャートである。

【図7】インクジェットヘッドの変形例の底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜インクジェットプリンタ１の概略構成＞
本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。インクジェットプリンタ１は液体吐出装置の一例である。このプリンタ１は、図１に示す姿勢で使用される。そして、プリンタ１は、プラテン２、キャリッジ３、インクジェットヘッド４、４つのタンク装着部５、給紙ローラ６、排紙ローラ７、パージ装置８、フラッシング受け９、加湿温調ユニット１０、及びコントローラ１００等を備えている。尚、以下では、図１の紙面手前側をプリンタ１の「上方」、紙面向こう側をプリンタ１の「下方」と定義する。また、図１に示す前後方向及び左右方向を、プリンタ１の「前後方向」及び「左右方向」と定義する。以下、前後、左右、上下の各方向語を適宜使用して説明する。また、以下では「左右方向」を「走査方向」とも呼び、後から前に向かう方向を「搬送方向」とも呼ぶ。

【0011】

プラテン２の上面には、記録媒体である用紙Ｐが載置される。また、プラテン２の上方には、左右方向に平行に延びる２本のガイドレール１５，１６が設けられる。

【0012】

キャリッジ３は、２本のガイドレール１５，１６に取り付けられ、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１５，１６に沿って左右方向に移動可能である。また、キャリッジ３には、駆動ベルト１７が取り付けられている。駆動ベルト１７は、２つのプーリ１８，１９に巻き掛けられた無端状のベルトである。一方のプーリ１８は図２に示すキャリッジ駆動モータ２０に連結されている。キャリッジ駆動モータ２０によってプーリ１８が回転駆動されることで駆動ベルト１７が走行し、これにより、キャリッジ３が左右方向に往復移動する。また、このとき、キャリッジ３上に搭載されたインクジェットヘッド４は、このキャリッジ３とともに左右方向に往復移動する。

【0013】

４つのタンク装着部５は、キャリッジ３及びインクジェットヘッド４よりも前方において、左右方向に並んで配置されている。各タンク装着部５には、インクタンク３０が着脱可能に装着される。４つのタンク装着部５に装着される４つのインクタンク３０には、それぞれ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが貯溜されている。各インクは第１液体の一例である。

【0014】

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に搭載されている。インクジェットヘッド４は、ヘッド本体１３と、バッファタンク１４とを有する。バッファタンク１４にはチューブジョイント２１が一体的に設けられている。そして、チューブジョイント２１には、４本の供給チューブ２２それぞれの一端が着脱可能に接続されている。４本の供給チューブ２２それぞれの他端は、４つのタンク装着部５にそれぞれ接続されている。４つのタンク装着部５に装着された４つのインクタンク３０内のインクは、供給チューブ２２を経て、バッファタンク１４に供給される。

【0015】

ヘッド本体１３は、バッファタンク１４の下部に取り付けられている。ヘッド本体１３は、流路ユニット４４と圧電アクチュエータ４５とを有する。流路ユニット４４には、複数のノズル４６を含む内部流路が形成されている。図３に示すように、複数のノズル４６は、流路ユニット４４の下面であるノズル面４４ａにおいて開口している。各ノズル４６は、第１ノズルの一例である。内部流路は、バッファタンク１４と連通している。バッファタンク１４から内部流路を介して供給されたインクが、複数のノズル４６から吐出される。複数のノズル４６は、ノズル面４４ａにおいて、左右方向に並ぶ４列のノズル列４７を形成する。各ノズル列４７は、前後方向に沿って形成されている。４列のノズル列４７からは、最も右側のノズル列４７から順に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが吐出される。圧電アクチュエータ４５は、各ノズル４６に連通する圧力室７６（図３参照）の容量を変化させることにより、各ノズル４６内のインクに個別に、吐出エネルギーを付与する。圧電アクチュエータ４５の構成については後述する。

【0016】

また、インクジェットヘッド４は、タンク装着部５に装着されたインクタンク３０よりも、上方に配置されている。これにより、ノズル４６内のインクと、インクタンク３０内のインクの液面との間に水頭差が生じ、ノズル４６内のインクにインクタンク３０側への負圧が付与される。その結果、印刷が行われていないときに、ノズル４６から、インクが吐出されるのを防止することができる。

【0017】

給紙ローラ６と排紙ローラ７は、図２に示される搬送モータ２９によってそれぞれ同期して回転駆動される。給紙ローラ６と排紙ローラ７は協働して、プラテン２に載置された用紙Ｐを搬送方向に搬送する。

【0018】

そして、プリンタ１は、給紙ローラ６と排紙ローラ７によって用紙Ｐを搬送方向に搬送する動作と、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を左右方向に移動させながらインクを吐出させる吐出動作とを交互に繰り返し行うことにより、用紙Ｐに所望の画像等を印刷する。即ち、本実施形態のプリンタ１は、シリアル式のインクジェットプリンタである。

【0019】

フラッシング受け９は、プラテン２の左側に配置されている。キャリッジ３を移動させてインクジェットヘッド４をフラッシング位置に位置付けたとき、複数のノズル４６が、フラッシング受け９と上下に対向する。プリンタ１は、インクジェットヘッド４をフラッシング位置に位置付けた状態で、インクジェットヘッド４のアクチュエータ４５を駆動する。このとき、ノズル４６からフラッシング受け９に向けて、増粘したインク等が排出される。つまり、フラッシングが行われる。

【0020】

パージ装置８は、ノズル４６の吐出性が低下するのを抑制し、吐出性を回復させるための、メンテナンス動作を行う。パージ装置８は、キャップユニット５０、吸引ポンプ５１、及び廃液タンク５２等を備えている。

【0021】

キャップユニット５０は、プラテン２の右側に配置されている。キャリッジ３がプラテン２の右側に移動したときには、複数のノズル４６がキャップユニット５０と上下に対向する。また、キャップユニット５０は、図２に示されるキャップ昇降モータ５３により駆動されて、上下方向に昇降可能である。キャップユニット５０は、インクジェットヘッド４に接触した状態で装着される、キャップ５５を備えている。キャップ５５は、例えばゴム材料によって構成されている。キャップ５５は、略矩形状の底面５５ａと、底面５５ａの周縁に沿って底面５５ａから上方に突出するリップ部５５ｂとから構成される。

【0022】

キャリッジ３がプラテン２の右側に移動してインクジェットヘッド４がキャップユニット５０と対向した状態では、キャップ５５がヘッド本体１３の下面であるノズル面４４ａと対向する。この状態で、キャップ昇降モータ５３を駆動することにより、キャップユニット５０は、インクジェットヘッド４よりも下方の離間位置からインクジェットヘッド４と接触するキャッピング位置まで上昇し、インクジェットヘッド４に装着される。このとき、キャップ５５により、４列のノズル列４７に属する全てのノズル４６と、後述する全ての加湿用ノズル１５０が共通に覆われる。また、キャップ５５は、ロータリーポンプである吸引ポンプ５１に接続されている。

【0023】

複数のノズル４６がキャップ５５で覆われた状態で、コントローラ１００が吸引ポンプ５１を駆動することにより、キャップ５５内を減圧して複数のノズル４６からそれぞれインクを吸引する、吸引パージが行われる。吸引パージにより、ノズル４６内で粘度が高くなったインクがノズル４６から強制的に排出されて、ノズル４６の吐出性を回復させることができる。吸引パージによって排出されたインクは、廃液タンク５２に貯留される。

【0024】

なお、キャップユニット５０は、インクジェットヘッド４が使用されない場合等にも、ノズル４６内のインクが乾燥するのを防ぐためにインクジェットヘッド４に装着される。

【0025】

加湿温調ユニット１０は、ノズル４６が長時間キャップ５５によって覆われることによりノズル４６の開口付近のインクが乾燥するのを防ぐため、キャップ５５とヘッド本体１３の下面によって形成される空間を加湿する。また、加湿温調ユニット１０は、ノズル４６に供給されるインクの温度調節を行う。加湿温調ユニット１０は、供給チューブ１２１、回収チューブ１２２、循環機構１２３、バルブ１２４、及び循環液タンク１２５等を備えている。

【0026】

コントローラ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０４等を含む。ＲＯＭ１０２には、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＲＡＭ１０３には、印刷データ等、プログラム実行時に必要なデータが一時的に記憶される。ＡＳＩＣ１０４は、インクジェットヘッド４、キャリッジ駆動モータ２０等、プリンタ１の様々な装置あるいは駆動部と接続されている。また、ＡＳＩＣ１０４は、通信インターフェース１１０を介してＰＣ等の外部装置２００と接続されている。さらに、ＡＳＩＣ１０５には、ＵＳＢインターフェース１１１が接続されている。ＵＳＢメモリ２５０に記憶されているプログラム２５０ａ等は、ＵＳＢインターフェース１１１を介して、コントローラ１００にインストールされる。

【0027】

ＣＰＵ１０１は、外部装置２００から受信した印刷指示に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ２０等を制御し、用紙Ｐに画像等を印刷する印刷処理を実行する。また、ＣＰＵ１０１は、インクジェットヘッド４のノズル４６からインクを排出させる排出処理を実行する。排出処理には、パージ装置９による吸引パージや、インクジェットヘッド４のアクチュエータ４５によるフラッシングが含まれる。

【0028】

尚、上記の説明では、コントローラ１００が行う各種処理は、ＣＰＵ１０１が行うものとして説明したが、ＣＰＵ１０１と、ＡＳＩＣ１０４との協動により行ってもよい。また、コントローラ１００が複数のＣＰＵ１０１を備え、複数のＣＰＵ１０１によって処理を分担して行ってもよい。また、コントローラ１００が複数のＡＳＩＣ１０４を備え、複数のＡＳＩＣ１０４によって処理を分担してもよい。あるいは、１つのＡＳＩＣ１０４が単独で処理を行ってもよい。

【0029】

＜インクジェットヘッド４の構成＞
次に、図３～５を参照しつつ、インクジェットヘッド４の構成について説明する。インクジェットヘッド４は、ノズル４６を含む流路ユニット４４と、流路ユニット４４の上面に接合される圧電アクチュエータ４５とを備える。流路ユニット４４は、図３に示すように、ノズル４６が形成されたノズルプレート６１と、流路構造体６２とを有する。流路構造体６２は流路基板の一例である。流路構造体６２の下面には、ノズルプレート６１が接合されている。また、圧電アクチュエータ４５が流路構造体６２の上面に接続されている。なお、流路構造体６２の上面は、流路ユニット４４の上面でもある。また、ノズルプレート６１の下面はノズル面４４ａである。

【0030】

ノズルプレート６１は、ポリイミド樹脂等の樹脂材料で形成されている。流路構造体６２は、圧力室プレート７１、キャビティプレート７２及びマニホールドプレート７３を備えている。圧力室プレート７１、キャビティプレート７２及びマニホールドプレート７３は、ステンレス鋼等の金属から成る。また、圧力室プレート７１、キャビティプレート７２及びマニホールドプレート７３は、上下方向に積層状態でそれぞれ接合されている。

【0031】

圧力室プレート７１は、左右方向に延びる圧力室７６を備えている。圧力室プレート７１には、圧力室プレート７１を貫通する圧力室７６が形成されている。キャビティプレート７２には、キャビティプレート７２を貫通するアパーチャー７５と、貫通孔７７ａとが形成されている。マニホールドプレート７３には、マニホールド７４と貫通孔７７ｂとが形成されている。マニホールド７４は、図３に示すように、上下方向において圧力室７６の下方に配置されている。また、マニホールド７４は、キャビティプレート７２に形成されるアパーチャー７５を通じて、圧力室７６と連通されている。貫通孔７７ａは、マニホールドプレート７３に形成される貫通孔７７ｂとともに、ディセンダ７７を構成する。

【0032】

以上のように、流路構造体６２には、マニホールド７４、アパーチャー７５、圧力室７６、及びディセンダ７７からなり、複数のノズル４６とそれぞれ連通するインク流路７８が形成されている。

【0033】

圧電アクチュエータ４５は、図３に示すように、圧力室プレート７１の上面に接合されている。圧電アクチュエータ４５は、複数枚の圧電層８１、複数の個別電極８２、共通電極８３及び振動板８４により構成されている。複数枚の圧電層８１は上下方向に積層状態で接合されている。また、複数の個別電極８２と共通電極８３とが、圧電層８１に配置されている。個別電極８２は、圧電アクチュエータ４５の上面に露出する端子８５と繋がっている。

【0034】

圧電層８１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であり、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる。振動板８４も同様に圧電材料で形成されている。ただし、振動板８４は、上下方向において個別電極８２と共通電極８３とに挟まれておらず、上下方向への電界は振動板８４に発生しない。

【0035】

流路ユニット４４は、図４に示すように、複数の圧力室７６が前後方向に並んで圧力室列を構成しており、複数の圧力室列は、左右方向に並んで配置されている。また、マニホールド７４が、複数の圧力室７６と重なるように前後方向に延在している。流路構造体６２は、インク供給口７９を有しており、インク供給口７９はマニホールド７４と連通している。また、インク供給口７９は、供給チューブ２２を介してインクタンク３０と連通する。

【0036】

圧電アクチュエータ４５は、図４に示すように、前後方向に並ぶ複数の個別電極８２を有している。複数の個別電極８２は、平面視で複数の圧力室７６に対応して配置されている。個別電極８２は、圧力室７６よりも一回り小さい略楕円形状をしており、平面視で圧力室７６の中央に配置されている。また、端子８５が個別電極８２の先端部８２ａに設けられている。端子８５は、図示しないフレキシブルプリント基板等の配線部材に接続されている。フレキシブルプリント基板は、図示しない印刷制御回路とも接続されており、印刷制御回路と個別電極８２とを繋いでいる。印刷制御回路は、複数の個別電極８２に対して、選択した個別電極８２のみに所定の駆動電圧を付与する。なお、印刷制御回路は、プリンタ１に関する印刷動作全ての制御を司る。

【0037】

以上の構成を有する圧電アクチュエータ４５の動作原理について説明する。共通電極８３は、圧電アクチュエータ４５の図示しないアース端子と繋がれており、グランド電位に維持される。電圧が印加されていない個別電極８２は、共通電極８３との間で電位差が無い。そして、個別電極８２に所定の駆動電圧が付与されると、個別電極８２と共通電極８３との間には電位差が生じる。個別電極８２と共通電極８３との間に電位差が生じると、上下方向の電界が圧電層８１に発生する。圧電層８１の分極方向と電界の向きとが等しい場合には、圧電層８１は上下方向に伸び、上下方向と直交する左右方向に収縮する。この圧電層８１の収縮変形に伴って、振動板８４が上下方向において凸変形する。つまり、ユニモルフ変形が生じる。

【0038】

次に、インクジェットヘッド４がインクを吐出する際の、圧電アクチュエータ４５の動作について説明する。圧電アクチュエータ４５は、インクジェットヘッド４がインクを吐出しない状態では、個別電極８２に駆動電圧が付与され続ける。このため、圧電層８１及び振動板８４は、圧力室７６側の下方向に凸変形した状態で維持される。そして、インクを吐出するときには、印刷制御回路は、個別電極８２への駆動電圧の付与を停止し、それに伴って、個別電極８２がグランド電位となる。個別電極８２がグランド電位となったとき、振動板８４が前記凸変形した状態から平面形状に変形して圧力室７６内の容積が増大し、圧力室７６内に圧力波が発生する。圧力波は、左右方向において圧力室７６の一方の方向に伝播する。伝播した圧力波は、所定時間経過後に圧力室７６の内壁と衝突し、位相が逆転する。圧力室７６内の圧力は、圧力波の位相の逆転により、負の圧力から正の圧力に変わる。そこで、印刷制御回路は、圧力室７６内の圧力が正になるタイミングで再び個別電極８２へ駆動電位を付与する。圧力室７６の容積増大により発生する圧力波と、振動板８４が圧力室７６側に凸変形する際に生じる圧力波とが合成され、この合成された圧力波が圧力室７６内のインクに吐出エネルギーとして付与されて、インクが吐出される。このように、２つの圧力波を合成して圧力室７６内のインクに付与することができるので、１つの圧力波を圧力室７６内のインクに付与する場合に比べ、非常に大きな圧力を付与できる。

【0039】

＜加湿温調ユニット１０の構成＞
次に、加湿温調ユニット１０の構成について、図３～図５を参照しつつ説明する。図３及び図４に示すように、加湿温調ユニット１０は、マニホールドプレート７３に形成された循環路１４０と、循環路１４０に形成された供給口１４２及び排出口１４３と、ノズルプレート６１に形成され、循環路１４０に連通する加湿用ノズル１５０と、循環機構１２３と、一端が供給口１４２、他端が循環機構１２３と繋がる供給チューブ１２１と、一端が排出口１４３、他端が循環機構１２３と繋がる回収チューブ１２２と、供給チューブ１２１に設けられたバルブ１２４ａ及び回収チューブ１２２に設けられたバルブ１２４ｂと、循環機構１２３に接続された循環液タンク１２５とを備える。加湿用ノズル１５０は、第２ノズルの一例である。

【0040】

図３に示すように、マニホールドプレート７３には、貫通孔１４０ａが形成されている。そして、マニホールドプレート７３の貫通孔１４０ａが、マニホールドプレート７３の上面に接合されるキャビティプレート７２、及びマニホールドプレート７３の下面に接合されるノズルプレート６１によって塞がれることにより、循環路１４０が形成されている。なお、循環路１４０は、インク流路７８とは連通していない。また、ノズルプレート６１の、貫通孔１４０ａと対向する位置には、ノズルプレート６１を貫通する加湿用ノズル１５０が形成されている。つまり、循環路１４０は加湿用ノズル１５０と連通している。

【0041】

図４に示すように、循環路１４０は、流路構造体６２の最外端部と圧電アクチュエータ４５の最外端部との間に、前後及び左右方向に延在して配置されている。また、図４及び図５に示すように、複数の加湿用ノズル１５０は、循環路１４０と重なるように、前後及び左右方向に等間隔に配置されている。つまり、複数の加湿用ノズル１５０は、循環路１４０における、供給口１４２と排出口１４３との間の部分と連通している。また、キャップユニット５０がインクジェットヘッド４に装着された状態では、ノズルプレート６１に形成された全てのノズル４６及び全ての加湿用ノズル１５０は、キャップ５５の底面５５ａ及びリップ部５５ｂによって共通に覆われる。つまり、図５に示されるように、ノズル面４４ａにおいて、複数の加湿用ノズル１５０は、全てのノズル４６に対して、左側、後側、及び右側を囲むように開口している。そして、全てのノズル４６及び全ての加湿用ノズル１５０は、ノズル面４４ａにおいて、キャップ５５のリップ部５５ｂが接触する領域の内側に開口している。

【0042】

循環液タンク１２５には、第２液体の一例である循環液が貯留されている。循環液は、インクジェットヘッド４内のインクの温度を調整するとともに、キャップユニット５０がインクジェットヘッド４に装着される場合に、複数の加湿用ノズル１５０に保持されることによりノズル面４４ａの湿度を高めるための液体である。循環液としては、例えば、純水やインクの溶媒などを用いることができる。ノズル面４４ａを加湿する観点から、循環液には、インクの揮発成分を一種類以上含むことが望ましい。

【0043】

循環機構１２３は、循環ポンプ１２６と、温度調整部１２７と、温度センサ１２８と、循環制御回路１２９とを主に備えている。循環ポンプ１２６は、循環液タンク１２５に貯留された循環液を供給口１４２に供給するとともに、排出口１４３から排出された循環液を循環液タンク１２５に回収する。温度調整部１２７は、循環液を熱するヒータと、循環液を冷却するクーラーとを備える。循環液を熱するヒータとしては、例えば、電気ヒータを用いることができる。また、循環液を冷却するクーラーとしては、例えば、ラジエータやファンを用いることができる。温度センサ１２８は、インクジェットヘッド４に搭載されており、インクジェットヘッド４の温度を計測する。循環制御回路１２９は、循環ポンプ１２６、温度調整部１２７及び温度センサ１２８と接続されている。

【0044】

ここで、循環制御回路１２９による制御動作について説明する。循環制御回路１２９は、温度センサ１２８により計測されたインクジェットヘッド４の温度に基づいて、インクジェットヘッド４内のインクの温度を推定する。そして、循環制御回路１２９は、インクの温度が所望の温度よりも低いと判断した場合には、温度調整部１２７に備えられたヒータを作動させて、循環液を加熱する。循環制御回路１２９は、加熱された循環液を循環路１４０に流すため、循環ポンプ１２６を駆動させる。これにより、加熱された循環液は循環路１４０内を流れ、インクジェットヘッド４内のインクを温める。

【0045】

また、循環制御回路１２９は、インクの温度が所望の温度よりも高いと判断した場合には、温度調整部１２７に備えられたクーラーを作動させて、循環液を冷却する。循環制御回路１２９は、冷却された循環液を循環路１４０に流すため、循環ポンプ１２６を駆動させる。これにより、冷却された循環液が循環路１４０内を流れ、インクジェットヘッド４内のインクを冷却する。

【0046】

ここで、循環路１４０は複数の加湿用ノズル１５０と連通している。このため、循環路１４０を流れる循環液は、複数の加湿用ノズル１５０に流入する。そこで、本実施形態において、各加湿用ノズル１５０の開口の径は、循環液の表面張力や循環路１４０を流れる循環液の流速等を考慮し、当該加湿用ノズル１５０に流入した循環液が当該加湿用ノズル１５０の開口からは漏れない程度の大きさに設計されている。このため、各加湿用ノズル１５０に流入した循環液は、加湿用ノズル１５０の開口から滴下することなく、加湿用ノズル１５０に保持される。

【0047】

＜印刷処理と温度調整処理との関係＞
次に、本実施形態のインクジェットヘッド４の印刷動作と、循環機構１２３による温度調整処理との関係について説明する。循環制御回路１２９は、ユーザが、プリンタ１と接続されるＰＣ等の外部装置２００を操作したり、プリンタ１に設けられた印刷スイッチを押すことにより、印刷制御回路１２９が印刷指令を受け付けたときには、循環ポンプ１２６や温度調整部１２７を駆動して、印刷実行前にインクの温度の調整を行う。具体的には、循環制御回路１２９は、印刷指令を受けた後、温度センサ１２８が計測する温度を確認し、確認時点でのインクの温度と所望の温度とを比較する。確認時点でのインクの温度が所望の温度に対して低いと判断した場合には、循環制御回路１２９は、温度調整部１２７により循環液を加熱し、加熱された循環液を循環ポンプ１２６により循環路１４０に供給する。循環液を循環路１４０に供給している間、循環制御回路１２９は、インクジェットヘッド４内のインクの温度を確認する。インクの温度が所望の温度となったことを確認したときには、循環制御回路１２９は、循環ポンプ１２６を停止させるとともに、温度調整部１２７も停止させる。その後、循環制御回路１２９がコントローラ１００に温度調整終了の信号を入力すると、コントローラ１００は、インクジェットヘッド４を駆動して印刷処理を実行する。

【0048】

また、循環制御回路１２９は、温度センサ１２８が計測する温度が所望の温度に対して高いと判断した場合には、温度調整部１２７により循環液を冷却して、冷却された循環液を循環ポンプ１２６により循環路１４０に供給する。そして、循環制御回路１２９は、インクの温度が所望の温度となったことを確認したとき、循環ポンプ１２６を停止するとともに、温度調整部１２７も停止する。その後、循環制御回路１２９がコントローラ１００に温度調整終了の信号を入力すると、コントローラ１００は、インクジェットヘッド４を駆動して印刷処理を実行する。

【0049】

＜メンテナンス処理＞
次に、図６を参照しつつ、メンテナンス処理の流れについて説明する。メンテナンス処理とは、例えば、インクジェットプリンタ１の電源がＯＮにされた場合や、インクジェットヘッド４が最後に印刷処理を実行してから所定時間が経過した場合等に行われる処理であり、前述した吸引パージやフラッシングを含む。本実施形態において、インクジェットプリンタ１の電源がＯＦＦにされている状態、及び、インクジェットプリンタ１の電源がＯＮであり且つインクジェットヘッド４が印刷処理を実行していない状態では、キャップユニット５０がインクジェットヘッド４に装着されている。

【0050】

まず、インクジェットプリンタ１の電源がＯＮの状態にされると、コントローラ１００は、バルブ１２４ａ，１２４ｂを開くとともに、循環機構１２３を制御して循環液を循環路１４０に循環させる（ステップＳ１０）。

【0051】

次に、コントローラ１００は、吸引パージを実行するための所定の条件が満たされたか判断する（ステップＳ２０）。ここで、吸引パージを実行するための所定の条件が満たされる場合とは、例えば、インクジェットプリンタ１の入力部を介して、コントローラ１００が、ユーザからのメンテナンス処理実行指示を受け付けた場合や、インクジェットヘッド４が最後に印刷処理を実行してから所定時間が経過した場合等を意味する。

【0052】

吸引パージを実行するための所定の条件が満たされていないと判断した場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、コントローラ１００は所定の条件が満たされるまで待機する。一方、吸引パージを実行するための所定の条件が満たされたと判断した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、コントローラ１００は、バルブ１２４ａ，１２４ｂを閉じるとともに、循環機構１２３を制御して循環液の循環を停止する（ステップＳ３０）。

【0053】

次に、コントローラ１００は、吸引ポンプ５１を駆動して、吸引パージを実行する（ステップＳ４０）。吸引ポンプ５１の駆動を停止して吸引パージを終了すると、コントローラ１００は、バルブ１２４ａ，１２４ｂを開くとともに、循環機構１２３を制御して循環液の循環を再開する（ステップＳ５０）。その後、コントローラ１００は、キャップ昇降モータ５３を駆動してキャップ５５を下降させることにより、キャップ５５をノズル面４４ａから引き離し、ノズル面４４ａを大気に開放する。コントローラ１００は、キャップ５５がノズル面４４ａから引き離された状態で、再び吸引ポンプ５１を駆動し、吸引パージによってキャップ５５内に排出されたインクを吸引する。つまり、空吸引を実行する（ステップＳ６０）。

【0054】

空吸引が終了すると、コントローラ１００は、キャリッジ駆動モータ２０を駆動してキャリッジ３を走査方向に移動させることにより、図示しないワイパによりノズル面４４ａをワイプする。そして、コントローラ１００は、キャリッジ駆動モータ２０をさらに駆動してキャリッジ３を走査方向に移動させることにより、インクジェットヘッド４をフラッシング位置に位置付けて、フラッシングを実行する。フラッシングを実行した後、コントローラ１００は、再びキャリッジ駆動モータ２０を駆動して、インクジェットヘッド４がキャップユニット５０と対向する位置までキャリッジ３を移動させ、キャップ昇降モータ５３を駆動して、キャップユニット５０をキャッピング位置に移動させる（ステップＳ８０）。そして、コントローラ１００は、吸引パージを実行するための条件が満たされるまで、待機する。

【0055】

以上説明してきた実施形態によれば、温度調整された循環液を、流路ユニット４４に形成された循環路１４０に流すことにより、インクジェットヘッド４内のインクの温度を適切に調整することができる。また、循環路１４０は、複数の加湿用ノズル１５０とも連通しており、循環路１４０を流れる循環液は、複数の加湿用ノズル１５０に流入する。ここで、各加湿用ノズル１５０の開口の径は、循環液の表面張力や循環路１４０を流れる循環液の流速等を考慮し、当該加湿用ノズル１５０に流入した循環液が当該加湿用ノズル１５０の開口からは漏れない程度の大きさに設計されている。このため、各加湿用ノズル１５０に流入した循環液は、加湿用ノズル１５０の開口から滴下することなく、加湿用ノズル１５０に保持される。このため、インクジェットヘッド４にキャップユニット５０が装着された状態であっても、加湿用ノズル１５０に保持された循環液により、ノズル面４４ａとキャップ５５の内面とで形成された空間を加湿することができる。つまり、循環液を、インクの温度を調整するためだけでなく、ノズル面４４ａとキャップ５５の内面とで形成された空間を加湿するためにも使用することができる。また、循環路１４０に複数の加湿用ノズル１５０を連通させた簡易な構成の流路を、インクの温度を調整するためだけでなく、ノズル面４４ａとキャップ５５の内面とで形成された空間を加湿するためにも使用することができる。

【0056】

インクジェットヘッド４にキャップユニット５０が装着された状態では、キャップ５５のリップ部５５ｂがノズル面４４ａに接触しているが、キャップ５５はゴム材料により構成されているため、密閉性は完全ではない。このため、ノズル４６がキャップ５５で長期間覆われる場合、リップ部５５ｂに近い側に配置されているノズル４６ほど乾燥し易い。そこで、本実施形態では、複数の加湿用ノズル１５０の開口は、最も右側のノズル列４７よりも右側、最も左側のノズル列４７よりも左側、及び最も後側に配置されたノズル４６よりも後側に配置されている。これにより、ノズル４６がキャップ５５で長期間覆われる場合であっても、リップ部５５ｂに近い側に配置されたノズル４６の乾燥を防ぐことができる。

【0057】

本実施形態において、複数の加湿用ノズル１５０の開口は、全てのノズル４６の開口を囲むように配置されている。そして、全てのノズル４６及び全ての加湿用ノズル１５０は、ノズル面４４ａにおいて、キャップ５５のリップ部５５ｂが接触する領域の内側に開口している。このため、キャップユニット５０がインクジェットヘッド４に装着された状態では、全てのノズル４６及び全ての加湿用ノズル１５０が、キャップ５５により共通に覆われる。この状態で吸引パージを行うと、ノズル４６内の粘度が高くなったインクがノズル４６から排出されるだけでなく、排出する必要のない循環液も加湿用ノズル１５０から排出される。そこで、本実施形態では、加湿温調ユニット１０の供給チューブ１２１及び回収チューブ１２２にそれぞれ、バルブ１２４ａ及びバルブ１２４ｂが設けられている。そして、本実施形態のメンテナンス処理では、吸引パージ（ステップＳ４０）を行う前に、バルブ１２４ａ，１２４ｂを閉じるとともに、循環機構１２３を制御して循環液の循環を停止する（ステップＳ３０）。これにより、吸引パージ時の循環液の排出を抑えることができる。

【0058】

また、吸引パージが終了した時点では、キャップ５５で覆われた空間は負圧となっており、キャップ５５をノズル面４４ａから引き離すことにより、ノズル面４４ａは大気に開放される。このとき、吸引パージによってノズル面４４ａに付着したインクが、加湿用ノズル１５０に流入する可能性がある。そこで、本実施形態のメンテナンス処理では、吸引パージが終了した後、バルブ１２４ａ，１２４ｂを開き循環液の循環を再開してから（ステップＳ５０）、キャップ５５をノズル面４４ａから引き離し、ノズル面４４ａを開放する（ステップＳ６０）。ノズル面４４ａを開放する際、循環路１４０には循環液が既に流れているので、ノズル面４４ａに付着したインクが加湿用ノズル１５０に流入するのを防ぐことができる。

【0059】

＜変形例＞
以上説明した実施形態では、複数の加湿用ノズル１５０は、全てのノズル４６に対して、左側、後側、及び右側を囲むように、循環路１４０に沿って開口していた。そして、ノズル面４４ａに対して垂直な方向から見た場合、全てのノズル４６の開口、全ての加湿用ノズル１５０の開口、及び循環路１４０は、キャップ５５のリップ部５５ｂが接触する矩形領域の内側に配置されていた。しかし、これに限られない。例えば、マニホールド７４の、インク供給口７９に近い部分と連通しているノズル４６と比べると、インク供給口７９から遠い部分と連通しているノズル４６は乾燥し易い。つまり、搬送方向下流側のノズル４６よりも、搬送方向上流側のノズル４６の方が乾燥し易い。そこで、複数の加湿用ノズル１５０は、図７に示すように、全てのノズル４６に対して搬送方向上流側にのみ開口していてもよい。この場合、循環路１４０の左側及び右側と重なる位置には加湿用ノズル１５０が開口していないので、キャップ５５の走査方向の幅を小さくしても、全てのノズル４６及び複数の加湿用ノズル１５０をキャップ５５で共通に覆うことができる。

【0060】

また、以上説明した実施形態では、複数の加湿用ノズル１５０は前後及び左右方向に等間隔に配置されていたが、これには限られない。例えば、ノズル４６が乾燥し易い搬送方向上流側は、搬送方向下流側よりも、加湿用ノズル１５０の間隔が密になっていてもよい。

【0061】

以上説明した実施形態及び変形例は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置にも本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
８ パージ装置
１０ 加湿温調ユニット
５０ キャップユニット
５５ キャップ
７８ インク流路
１２１ 供給チューブ
１２２ 回収チューブ
１２３ 循環機構
１２４ バルブ
１２５ 循環液タンク
１４０ 循環路
１５０ 加湿用ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】