特許 7501095 液体を吐出する装置

(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】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20240611BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175

B41J2/175 153

B41J2/175 503

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020088073

(22)【出願日】2020-05-20

(65)【公開番号】P2021020451

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-02-27

(31)【優先権主張番号】P 2019136415

(32)【優先日】2019-07-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】230100631

【弁護士】

【氏名又は名称】稲元 富保

(72)【発明者】

【氏名】可知 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 翔平

【審査官】大浜 登世子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－００６３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２７８２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８４８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２１５２０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１９６３７１７（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２００９－０８３３７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／１７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する複数のヘッドと、
温度が調整された温調液が循環する循環経路と、
前記温調液を冷却する冷却手段と、を備え、
前記循環経路は、少なくとも発熱量が異なる２つの発熱部と熱結合されており、
前記２つの発熱部は、前記冷却手段を起点とするとき、相対的に発熱量の小さい順に前記循環経路と熱結合しており、
前記複数のヘッドに前記液体を分配供給する液体供給マニホールドと、
前記複数のヘッドに前記温調液を分配供給する温調液供給マニホールドと、を備え、
前記液体供給マニホールドと前記温調液供給マニホールドとは熱結合されている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項2】

前記発熱部には、前記ヘッドの筐体部、圧力発生手段、駆動回路部を含み、
前記発熱量は、小さい側から、前記筐体部、前記圧力発生手段、前記駆動回路部の順である
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。

【請求項3】

前記複数のヘッドから前記温調液を回収する温調液回収マニホールドを備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体を吐出する装置。

【請求項4】

前記温調液回収マニホールドと前記ヘッドの駆動回路部とが熱結合されている
ことを特徴とする請求項３に記載の液体を吐出する装置。

【請求項5】

前記駆動回路部は前記ヘッドに与える駆動波形を増幅する電力増幅部を含み、
前記電力増幅部に熱結合するヒートシンクと前記温調液回収マニホールドとを熱結合している
ことを特徴とする請求項４に記載の液体を吐出する装置。

【請求項6】

環境温度が閾値未満のときに前記冷却手段をオフ状態とし、
前記ヘッドを前記液体が吐出しない波形を印加して前記駆動回路部を駆動して発熱させて前記温調液を前記閾値まで加熱する制御を行う手段を備えている
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の液体を吐出する装置。

【請求項7】

前記ヘッド内において、前記液体の流路と前記温調液の流路とが熱結合している
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。

【請求項8】

前記冷却手段を起点とするとき、前記２つの発熱部のうち相対的に発熱量の小さい発熱部は、発熱量の大きい発熱部より、下方に配置している
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。

【請求項9】

吐出する液体の色が異なる複数のヘッドと、
温調液を冷却する冷却手段と、
前記複数のヘッドに前記液体を分配供給する複数の液体供給マニホールドと、
前記複数のヘッドに前記温調液を分配供給する複数の温調液供給マニホールドと、を備え、
前記液体供給マニホールドと前記温調液供給マニホールドとは熱結合され、
前記温調液は、前記冷却手段から前記複数の温調液供給マニホールドへそれぞれ供給する
ことを特徴とする液体を吐出する装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体を吐出するヘッドにおいては、液体を吐出させる圧電素子などの圧力発生手段、スイッチング回路などの駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）、ヘッド近傍に配置され駆動波形を生成し圧電素子を駆動する電力増幅部を含むヘッド駆動基板のような発熱部材の発熱による温度上昇に伴って液体温度が上昇し、吐出特性が変動する。

【0003】

従来、温度が調整された温調液（冷却液）を貯留する容器と、容器の冷却液を冷却する冷却手段を備え、容器からの温調液を往路マニホールドによって複数のヘッドに対して分配供給し、複数のヘッドからそれぞれ温調液を復路マニホールドに回収して、容器に戻すようにしたものが知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－８６４１１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、特許文献１に開示されている構成にあっても、複数の発熱部を効率的に冷却できないという課題がある。

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数の発熱部を効率的に冷却することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体を吐出する装置は、
液体を吐出する複数のヘッドと、
温度が調整された温調液が循環する循環経路と、
前記温調液を冷却する冷却手段と、を備え、
前記循環経路は、少なくとも発熱量が異なる２つの発熱部と熱結合されており、
前記２つの発熱部は、前記冷却手段を起点とするとき、相対的に発熱量の小さい順に前記循環経路と熱結合しており、
前記複数のヘッドに前記液体を分配供給する液体供給マニホールドと、
前記複数のヘッドに前記温調液を分配供給する温調液供給マニホールドと、を備え、
前記液体供給マニホールドと前記温調液供給マニホールドとは熱結合されている
構成とした。

【0008】

本発明によれば、複数の発熱部を効率的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。

【図2】同装置の吐出ユニットを構成するヘッドユニットをノズル面側から見た平面説明図である。

【図3】ヘッドの一例の短手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の断面説明図である。

【図4】図３のＡ－Ａ線における温調液流路の平面説明図である。

【図5】同ヘッドのインク及び温調液のポートの説明に供する斜視説明図である。

【図6】本発明の第１実施形態における液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系の説明に供するブロック説明図である。

【図7】インク供給マニホールド及び温調液供給マニホールドの組み立て状態の斜視説明図である。

【図8】温調液供給マニホールドの断面説明図である。

【図9】同温調液回収マニホールドの温調液流路の詳細な説明に供する正断面図である。

【図10】同温調液回収マニホールドとヘッド駆動基板との結合部分の斜視説明図である。

【図11】同じく分解斜視説明図である。

【図12】同結合部分の側面説明図である。

【図13】ヘッドと温調液供給マニホールドと温調液回収マニホールドとの位置関係の説明に供する説明図である。

【図14】温調液の温度制御に関わる部分の説明に供するブロック説明図である。

【図15】温調液昇温用駆動波形の一例の説明図である。

【図16】同温調液昇温用駆動波形のデューティ（駆動周波数）と環境温度及び温調液温度の関係の一例の説明図である。

【図17】本発明の第２実施形態における液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系の説明に供するブロック説明図である。

【図18】ヘッド内にノズル駆動素子の波形生成部及び電力増幅部をなどのヘッド駆動ＩＣを有するヘッドの冷却部材の一例の説明に供するヘッドと冷却部材を分離した状態の分解斜視説明図である。

【図19】同冷却部材の温調液流路の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の一部断面説明図である。

【図20】同冷却部材とヘッド駆動ＩＣの熱結合の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の一部断面説明図である。

【図21】本発明の第３実施形態に係るヘッドユニットの構成と温調液の循環経路を説明する説明図である。

【図22】同じくデュアルヘッドの温調液循環経路の説明に供する斜視説明図である。

【図23】本発明の第４実施形態における液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系のブロック説明図である。

【図24】本発明の第５実施形態における温調液循環系の説明に供する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の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実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置について図１を参照して説明する。図１は同印刷装置の概略説明図である。

【0011】

印刷装置１は、シート材Ｐを搬入する搬入部１０と、前処理部２０と、印刷部３０と、乾燥部４０と、搬出部５０と、反転機構部６０を備えている。印刷装置１は、搬入部１０から搬入（供給）されるシート材Ｐに対し、前処理手段である前処理部２０で必要に応じて前処理液を付与（塗布）し、印刷部３０で液体を付与して所要の印刷を行い、乾燥部４０でシート材Ｐに付着した液体を乾燥させた後、シート材Ｐを搬出部５０に排出する。

【0012】

搬入部１０は、複数のシート材Ｐを収容する搬入トレイ１１（下段搬入トレイ１１Ａ、上段搬入トレイ１１Ｂ）と、搬入トレイ１１からシート材Ｐを１枚ずつ分離して送り出す給送装置１２（１２Ａ、１２Ｂ）とを備え、シート材Ｐを前処理部２０に供給する。

【0013】

前処理部２０は、例えばインクの色材を凝集させ、裏写りを防止する作用効果を有する処理液をシート材Ｐの印刷面に付与する処理液付与手段である塗布部２１などを備えている。

【0014】

印刷部３０は、シート材Ｐを周面に担持して回転する担持部材（回転体）であるドラム３１と、ドラム３１に担持されたシート材Ｐに向けて液体を吐出する液体吐出部３２を備えている。

【0015】

また、印刷部３０は、前処理部２０から送り込まれたシート材Ｐを受け取ってドラム３１との間でシート材Ｐを渡す渡し胴３４と、ドラム３１によって搬送されたシート材Ｐを受け取って乾燥部４０に渡す受け渡し胴３５を備えている。

【0016】

前処理部２０から印刷部３０へ搬送されてきたシート材Ｐは、渡し胴３４に設けられた把持手段（シートグリッパ）によって先端が把持され、渡し胴３４の回転に伴って搬送される。渡し胴３４により搬送されたシート材Ｐは、ドラム３１との対向位置でドラム３１へ受け渡される。

【0017】

ドラム３１の表面にも把持手段（シートグリッパ）が設けられており、シート材Ｐの先端が把持手段（シートグリッパ）によって把持される。ドラム３１の表面には、複数の吸引穴が分散して形成され、吸引手段によってドラム３１の所要の吸引穴から内側へ向かう吸い込み気流を発生させる。

【0018】

そして、渡し胴３４からドラム３１へ受け渡されたシート材Ｐは、シートグリッパによって先端が把持されるとともに、吸引手段による吸い込み気流によってドラム３１上に吸着担持され、ドラム３１の回転に伴って搬送される。

【0019】

液体吐出部３２は、液体吐出手段である吐出ユニット３３（３３Ａ～３３Ｄ）を備えている。例えば、吐出ユニット３３Ａはシアン（Ｃ）の液体を、吐出ユニット３３Ｂはマゼンタ（Ｍ）の液体を、吐出ユニット３３Ｃはイエロー（Ｙ）の液体を、吐出ユニット３３Ｄはブラック（Ｋ）の液体を、それぞれ吐出する。また、その他、白色、金色（銀色）などの特殊な液体の吐出を行う吐出ユニットを使用することもできる。

【0020】

液体吐出部３２の各吐出ユニット３３は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。ドラム３１に担持されたシート材Ｐが液体吐出部３２との対向領域を通過するときに、吐出ユニット３３から各色の液体が吐出され、当該印刷情報に応じた画像が印刷される。

【0021】

乾燥部４０は、印刷部３０でシート材Ｐ上に付着した液体を乾燥させる。これにより、液体中の水分等の液分が蒸発し、シート材Ｐ上に液体中に含まれる着色剤が定着し、また、シート材Ｐのカールが抑制される。

【0022】

反転機構部６０は、乾燥部４０を通過したシート材Ｐに対して両面印刷をおこなうときに、スイッチバック方式で、シート材Ｐを反転する機構であり、反転されたシート材Ｐは印刷部３０の搬送経路６１を通じて渡し胴３４よりも上流側に逆送される。

【0023】

搬出部５０は、複数のシート材Ｐが積載される搬出トレイ５１を備えている。反転機構部６０を通じて搬送されてくるシート材Ｐは、搬出トレイ５１上に順次積み重ねられて保持される。

【0024】

次に、吐出ユニットを構成するヘッドユニットの一例について図２を参照して説明する。図２は同ヘッドユニットをノズル面側から見た平面説明図である。

【0025】

ヘッドユニット３００は、液体を吐出する複数のヘッド１００を千鳥状にヘッド取付け部材３０２に並べて配置したものである。

【0026】

各ヘッド１００は、液体を吐出する複数のノズル１０４が配列されたノズル列を複数列（ここでは４列を例にしているが、限定されない。）有している。

【0027】

次に、ヘッド１００の一例について図３ないし図５を参照して説明する。図３は同ヘッドの短手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の断面説明図、図４は図３のＡ－Ａ線における温調液流路の平面説明図、図５は同ヘッドのインク及び温調液のポートの説明に供する斜視説明図である。

【0028】

ヘッド１００は、ノズル１０４を形成したノズル板１０１と、ノズル１０４に通じる圧力室１０６などの流路を形成する流路板１０２と、圧力室１０６の壁面を形成する振動板１０３を順次積層している。また、ヘッド１００は、圧力発生手段としての圧電アクチュエータ１１１と、共通流路部材を兼ねる筐体部であるフレーム部材１２０とを有している。

【0029】

圧電アクチュエータ１１１は、ベース部材１１３上に固定された柱状の複数の圧電素子１１２を有し、圧電素子１１２は振動板１０３に接合されている。また、圧電素子１１２にはフレキシブル配線基板などの配線部材１１５が接続されている。

【0030】

共通流路部材を兼ねるフレーム部材１２０は、圧力室１０６に吐出する液体（インク）を供給する共通供給流路１１０を形成している。

【0031】

このフレーム部材１２０に温調液（温度が調整された液体）を流すヘッド１００内の温調液流路１３０を形成する温調液流路部材１３１を接合している。温調液流路部材１３１には、温調液流路１３０に温調液を供給する温調液供給口１３２ａと、温調液を外部に回収する温調液回収口１３３ａとを有している。

【0032】

これにより、ヘッド１００内において、インクの流路である共通供給流路１１０と温調液流路１３０とが熱結合されている。また、ヘッド１００の筐体部を兼ねるフレーム部材１２０は、調液流路１３０の壁面を形成しており、当然に温調液流路１３０と熱結合されている。

【0033】

温調液流路部材１３１にはケース部材１５０及び蓋部材１５１が順次積層されている。

【0034】

そして、図５に示すように、ケース部材１５０には、共通供給流路１１０にインクを供給するインク供給ポート１２２、１２２と、温調液流路１３０の温調液供給口１３２ａに接続した温調液供給ポート１３２と、温調液回収口１３３ａに接続した温調液回収ポート１３３とを有している。

【0035】

次に、本発明の第１実施形態における液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系について図６ないし図８を参照して説明する。図６は同液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系のブロック説明図、図７はインク供給マニホールド及び温調液供給マニホールドの組み立て状態の斜視説明図、図８は温調液マニホールドの断面説明図である。

【0036】

インク供給系には、ヘッド１００に供給する液体（インク）を貯留する液体タンク（インクタンク）４０１と、液体タンク４０１から供給されるインクを複数のヘッド１００に分配供給する液体供給マニホールドであるインク供給マニホールド４０２とを備えている。インク供給マニホールド４０２と各ヘッド１００とは供給チューブなどの供給経路４０３で接続されている。

【0037】

インク供給マニホールド４０２は、図７に示すように、内部にインク流路４２０（後述の図１３参照）が形成された筒状部材であり、インクタンク４０１からインクが供給される入口ポート４２１と、各ヘッド１００へインクを供給する出口ポート４２２とを備えている。

【0038】

温調液循環系には、温調液５１０を貯留する温調液タンク５０１と、温調液５１０を送液する送液ポンプ５０２と、温調液５１０を冷却する冷却手段である冷却器５１１と、各ヘッド１００に温調液５１０を分配供給する温調液供給マニホールド５０５と、各ヘッド１００から温調液５１０を回収する温調液回収マニホールド５０６とを備えている。

【0039】

温調液供給マニホールド５０５は、図８に示すように、内部に温調液５１０の流路が形成された板状部材であり、熱交換器５０３から温調液が供給される入口ポート５５５と、各ヘッド１００へ温調液を供給する出口ポート５５６とを備えている。

【0040】

温調液供給マニホールド５０５は、内部に複数本の液流路５５１ａ～５５１ｄが長手方向に沿って形成されたマニホールド本体５５２と、マニホールド本体５５２の両端部に装着された折り返し部キャップ５５３とを備えている。

【0041】

液流路５５１ｄには、各ヘッド１００へ温調液５１０を供給する出口ポート５５６が設けられている。温調液５１０は、出口ポート５５６から供給経路５１３を経由して、温調液供給ポート１３２に供給される。

【0042】

そして、図７に示すように、温調液供給マニホールド５０５は、インク供給マニホールド４０２が嵌め合わされており、温調液供給マニホールド５０５とインク供給マニホールド４０２とが熱結合している。

【0043】

冷却器５１１は、例えばラジエターで構成される。

【0044】

温調液供給マニホールド５０５と各ヘッド１００の温調液供給ポート１３２とは供給チューブなどの供給経路５１３で接続され、各ヘッド１００の温調液回収ポート１３３と温調液回収マニホールド５０６とは回収チューブなどの回収経路５１４で接続されている。

【0045】

送液ポンプ５０２を駆動することによって、温調液タンク５０１に貯留された温調液５１０は、送液ポンプ５０２、冷却器５１１、温調液供給マニホールド５０５、各ヘッド１００、温調液回収マニホールド５０６を経て、温調液タンク５０１に戻る循環経路５００を循環する。

【0046】

そして、温調液回収マニホールド５０６上に、複数のヘッド１００の圧電アクチュエータ１１１に印加する駆動波形生成部および波形を増幅する電力増幅部などが実装されたヘッド駆動基板１６０の発熱部が熱結合されている。

【0047】

このように構成した系においては、温調液５１０は、温調液タンク５０１から送液ポンプ５０２で汲み上げられ、温調液５１０を冷却する冷却器５１１を通り、温調液供給マニホールド５０５から各ヘッド１００に分配される。

【0048】

そして、各ヘッド１００の温調液流路１３０を温調液５１０が通ることで各ヘッド１００のフレーム部材１２０（筐体部）を冷却し、各ヘッド１００を通過した後、温調液回収マニホールド５０６にて回収され、その後、ヘッド駆動基板１６０（駆動回路部）を冷却して電力増幅部などを冷却し、温調液タンク５０１に戻る。

【0049】

一方、インクは、インクタンク４０１からインク供給マニホールド４０２に供給されて各ヘッド１００に分配される。

【0050】

温調液供給マニホールド５０５とインク供給マニホールド４０２とが熱結合していることで、各ヘッド１００にインクが流入する前に、インク供給マニホールド４０２内のインク温度が温調液５１０と同等の温度に温調される。これにより、インク供給マニホールド４０２から供給されるインク温度が均一になり、ヘッド１００間及びノズル列１０３，１０４上の温度勾配が抑制される（ノズル列方向の温度勾配の抑制）。

【0051】

ここで、温調液５１０の循環経路５００は、発熱部であるヘッド１００の筐体部としてフレーム部材１２０と、駆動波形生成部及び波形を増幅する電力増幅部などが実装されたヘッド駆動基板１６０とそれぞれ熱結合している。

【0052】

この場合、フレーム部材１２０の発熱量は、ヘッド駆動基板１６０の発熱量よりも小さい。そこで、循環経路５００と熱結合する２つの発熱部であるフレーム部材１２０及びヘッド駆動基板１６０は、相対的に発熱量の小さい順、すなわち、本実施形態では、ヘッド１００のフレーム部材１２０、ヘッド駆動基板１６０の順に循環経路５００と熱結合している。

【0053】

これにより、温調液で冷却される順序は、発熱量が小さい順になり、効率的な冷却を行うことができる。

【0054】

つまり、発熱量の大きな発熱部の下流側に発熱量の小さな発熱部を配置すると、冷却された温調液が発熱量の大きな発熱部によって温められて温度が上昇するため、発熱量の小さな発熱部による発熱ですら冷却できなくなるおそれがある。

【0055】

これに対して、本実施形態のように、発熱量の小さな発熱部から順次冷却することで、温調液の急激な温度上昇を生じることなく、確実に熱熱部を冷却することができるようになる。

【0056】

次に、温調液回収マニホールド及び温調液回収マニホールドとヘッド駆動基板１６０との熱結合について図９ないし図１２を参照して説明する。図９は同温調液回収マニホールドの温調液流路の詳細な説明に供する正断面説明図である。図１０は同温調液回収マニホールドとヘッド駆動基板１６０との結合部分の斜視説明図、図１１は同じく分解斜視説明図、図１２は同結合部分の側面説明図である。

【0057】

温調液回収マニホールド５０６は、内部に、ヘッド１００から回収経路５１４を通じて供給される温調液５１０が矢印Ａ方向に流れる温調液流路５６１が形成されている。また、温調液回収マニホールド５０６は、複数の回収経路５１４と接続する入口ポート５６５と、温調液タンク５０１へ温調液を排出する出口ポート５６６を備える。

【0058】

温調液流路５６１は、複数本の液流路が長手方向に沿い、両端部に折り返し流路を備えている。

【0059】

ヘッド駆動基板１６０には、駆動波形を増幅するＭＯＳ－ＦＥＴなどで構成される電力増幅部１６１が実装され、電力増幅部１６１に接触してヒートシンク１６２が設けられている。

【0060】

そこで、ヘッド駆動基板１６０のヒートシンク１６２と温調液回収マニホールド５０６とを熱伝導シート１６３を介して固定することで、温調液回収マニホールド５０６とヘッド駆動基板１６０の電力増幅部１６１とを熱結合している。

【0061】

次に、ヘッド１００と温調液供給マニホールド５０５と温調液回収マニホールド５０６との位置関係について図１３を参照して説明する。図１３は同説明に供する説明図である。

【0062】

温調液回収マニホールド５０６及び温調液供給マニホールド５０５はヘッド１００の上方に配置している。したがって、本実施形態では、温調液供給マニホールド５０５と熱結合しているインク供給マニホールド４０２もヘッド１００の上方に配置される。

【0063】

インク供給マニホールド４０２は、インク供給経路４０３を介してヘッド１００のインク供給ポート１２２に接続されている。温調液供給マニホールド５０５は、供給経路５１３を介してヘッド１００の温調液供給ポート１３２に接続されている。温調液回収マニホールド５０６は、回収経路５１４を介してヘッド１００の温調液回収ポート１３３に接続されている。

【0064】

温調液回収マニホールド５０６及び温調液供給マニホールド５０５は、ヘッド１００の上方に配置していることにより、ヘッド１００のノズル密度（ヘッド配置密度）を低減することなく、高画質を得ることができる。また、インクの供給経路４０３と温調液の供給経路５１３の距離を短く構成することができ、各供給路内の温度変化を小さく抑えることができる。

【0065】

また、ヘッド駆動基板１６０の発熱量よりも小さいヘッド１００のフレーム部材１２０を、ヘッド駆動基板１６０よりも下方に配置し、ヘッド１００のフレーム部材１２０、ヘッド駆動基板１６０の順に循環経路５００と熱結合している。そして、ヘッド１００の上方に温調液回収マニホールド５０６と熱結合したヘッド駆動基板１６０を配置している。これにより、温調液で冷却される順序は、発熱量が小さい順になり、効率的な冷却を行うことができるとともに、ヘッド１００の温度上昇を抑制できる。

【0066】

また、ヘッドユニット３００と温調液回収マニホールド５０６と温調液供給マニホールド５０５とをカバー１０００により一体化している。これにより、メンテナンス性が向上する。

【0067】

次に、温調液の温度制御に関わる部分について図１４のブロック説明図を参照して説明する。

【0068】

温調液温度制御手段８０１は、環境温度ＴＨ５を検出する環境温度センサ８１１、冷却器５１１の入口における温調液の温度ＴＨ１を検出する温調液センサ８１２の各検知結果を入力する。

【0069】

また、温調液温度制御手段８０１は、冷却器５１１を構成するラジエターのファンの回転数を検出する回転数センサ８１４などの検知結果を入力する。

【0070】

そして、温調液温度制御手段８０１は、これらの入力された検知結果に基づいて、冷却器５１１を構成するファンの駆動制御を行う。

【0071】

次に、温度制御の動作例として環境温度が２５℃未満の場合の概要について説明する。

【0072】

温調液の所定の温度範囲（２５℃～３６．５℃）に制御される。低温環境下で装置を立ち上げるときは、規定温度にインク温度を立ち上げる必要がある。そこで、ヘッド１００の圧電アクチュエータ１１１に対してインクを吐出しない共振点を外した昇温用駆動波形を印加して、ヘッド駆動基板１６０のＭＯＳ－ＦＥＴの発熱及び圧電アクチュエータ１１１の発熱によって温調液５１０を加熱し、温調液５１０を循環することで循環経路５００と、ヘッド１００内及びヘッド１００の手前のインク供給路を一定の温度まで加熱する。

【0073】

温調液５１０の加熱制御を行うときには、環境温度に対して関連付けした温調液温度が所定温度（閾値温度）２５℃未満では冷却器５１１をオフ状態とし、循環経路５００の冷却器５１１の入口における温調液５１０の温度ＴＨ１を検出し、圧電アクチュエータ１１１による発熱デユーティ（Ｄｕｔｙ）を制御して、温調液５１０が２５℃になるように加熱制御を実施する。

【0074】

また、温調液５１０の温度が閾値温度２５℃以上に移行したときにはヘッド駆動基板１６０のＭＯＳ－ＦＥＴの発熱、及び、圧電アクチュエータ１１１による加熱制御を停止して、印刷待機状態に移行する。

【0075】

さらに、連続印刷を開始し、循環している温調液５１０の温度が閾値温度２５℃以上となったときには、冷却器５１１を駆動して温調液５１０の温度が環境温度＋３℃以内となるように冷却する。

【0076】

ここで、冷却器５１１の冷却能力は、ヘッドユニット３００の最大インク量に相当する発熱量に対し冷却可能な設定とする。実際の発熱量内訳として、ヘッド１００の圧電アクチュエータ１１１に与える駆動波形を増幅する電力増幅部を含むヘッド駆動基板１６０の発熱量と、ヘッド１００内の圧電アクチュエータ１１１の発熱量、ヘッド１００の圧電アクチュエータ１１１の駆動波形を与える圧電素子１１２を選択するヘッド駆動ＩＣの発熱量に応じて冷却能力を設定する

【0077】

次に、低温環境下での立ち上げ時の動作制御について図１５及び図１６も参照して説明する。図１５は温調液昇温用駆動波形の一例の説明図、図１６は同温調液昇温用駆動波形のデューティ（駆動周波数）と環境温度及び温調液温度の関係の一例の説明図である。

【0078】

低温環境下での立ち上げ状態では、ヘッド温度、インク温度、温調液温度は低温環境下と同等温度となるため、インク粘度は常温粘度より大幅に増粘しており目標とする吐出特性が得られない。

【0079】

そこで、低温環境下での装置立ち上げ時は、共振点を外した図１５に示すような昇温用駆動波形をヘッド駆動基板１６０とヘッド１００の圧電素子１１２に与える。

【0080】

併せて、送液ポンプ５０２を駆動して温調液循環動作を行い、温調液と循環経路５００、ヘッド１００の昇温、インク供給マニホールド４０２と温調液供給マニホールド５０５の熱結合を介して、常温環境温度近辺まで昇温する。

【0081】

このとき、ヘッド駆動基板１６０及び圧電素子１１２に与える昇温用駆動波形の駆動周波数を制御することで、発熱量をコントロールできる。例えば、環境温度１０℃のときはヘッド駆動基板１６０を発熱量８ＫＷ（４０ＫＨｚ）で加熱し、急峻に循環経路５００内の温度を立ち上げる。インク温調ターゲットの常温温度に到達するにつれ、オバーシュートを回避するため、発熱量を低減するように駆動周波数を低減する。

【0082】

例えば、図１６に示すように、冷却器５１１を構成するラジエターに流入する温調液の温度ＴＨ１応じてヘッド駆動基板に与える昇温用駆動波形の駆動周波数（デューティ）を変化させる。なお、前述したように、温度ＴＨ１は冷却器入口の温調液センサ８１２で、冷却器を制御する温度の検出を行っている。

【0083】

なお、１枚のヘッド駆動基板１６０には８回路の駆動波生成回路及び駆動波形増幅部が搭載され、ヘッド駆動基板の最大発熱量は２９０Ｗ／枚となる。また、ヘッド駆動基板１６０は１色分のノズルアレイを構成する１１ヘッドに対応して１１枚搭載されるので４色の最大発熱量は１２ＫＷとなるので、低温立ち上げ時間は短時間で可能となる。

【0084】

図１５に示す昇温用駆動波形の波形は圧力室１０６の共振点を外した波形で、波形長さを１４μｍとすることで、駆動周波数を可変して発熱量を制御する形態とした。例えば、６０ＫＨｚの周期は１６．７μｓであるので１４μｓで波形を作成すれば、６０ＫＨｚまで印加可能である。本実施形態では、４０ＫＨｚ印加時の発熱量を１００％として発熱量の制御を行うテーブルを作成している（前記図１６）。

【0085】

次に、本発明の第２実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態における液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系のブロック説明図である。

【0086】

本実施形態では、ヘッド１００の配線部材１１５に搭載されたノズル駆動素子の波形生成部及び電力増幅部などヘッドアクチェータを駆動するヘッド駆動ＩＣ１１６を冷却する冷却部材５７０を備えている。

【0087】

なお、本実施形態におけるヘッド駆動ＩＣ１１６は、前記第１実施形態におけるヘッド駆動基板１６０に搭載された波形生成部及び電力増幅部などをノズル列毎に高密度に集積した集積回路で構成され、ヘッド１００の圧電アクチュエータ１１１に印加する波形生成部とアクチェータと波形を増幅する電力増幅部、各ノズルの制御機能などの回路を含んでいる。

【0088】

そして、温調液供給マニホールド５０５からヘッド１００のフレーム部材１２０に温調液を供給し、フレーム部材１２０を通過した温調液を冷却部材５７０に供給し、冷却部材５７０を通過した温調液を温調液回収マニホールド５０６に回収する。

【0089】

ここでも、循環経路５００には、発熱量の異なる２つの発熱部として、ヘッド１００の筐体部であるフレーム部材１２０と、ヘッド駆動ＩＣ１１６とが配置される。そして、本実施形態では、循環経路５００において、冷却器５１１を起点として、冷却器５１１の下流側に、発熱量の少ない順、ここでは、筐体部であるフレーム部材１２０、ヘッド駆動ＩＣ１１６の順に配置されている。

【0090】

これにより、温調液で冷却される順序が発熱量より小さい順になり、効率的な冷却を行うことができる。

【0091】

次に、冷却部材５７０の一例について図１８ないし図２０を参照して説明する。図１８はヘッドと冷却部材を分離した状態の分解斜視説明図である。図１９は同冷却部材の温調液流路の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の一部断面説明図、図２０は同冷却部材とヘッド駆動ＩＣ１１６の熱結合の説明に供するノズル配列方向と直交する方向の一部断面説明図である。

【0092】

冷却部材５７０は、受熱部５７１内に温調液が流れる温調液流路５７２が形成されている。温調液流路５７２は供給ポート５７３、回収ポート５７４が設けられている。

【0093】

この冷却部材５７０の受熱部５７１は熱伝達シート５７５を介して配線部材１１５に実装されたヘッド駆動ＩＣ１１６の表面と熱的に結合され、ヘッド駆動ＩＣ１１６に隣接して温調液５１０が流れる温調液流路５７２が配置される。

【0094】

これにより、図１８及び図１９に矢印Ａで示すように、冷却部材５７０の温調液流路５７２内を温調液５１０が流れることで、ドライバＩＣ１１６が冷却されて発熱が抑制され、ヘッド駆動ＩＣ１１６の放熱によるインク温度の上昇が抑制される。

【0095】

次に、本発明の第３実施形態について図２１及び図２２を参照して説明する。図２１は同実施形態に係るヘッドユニットの構成と温調液の循環経路を説明する説明図、図２２は同じくデュアルヘッドの温調液循環経路の説明に供する斜視説明図である。

【0096】

ヘッドユニット３００は、液体を吐出する２組のヘッド（デュアルヘッド）１００、１００を千鳥状に並べて配置したものである。

【0097】

そして、図２２に実線矢印Ａで示すように、温調液供給マニホールドから、２組のヘッド１００、１００の一方のヘッド１００の温調液供給ポート１３２に対して温調液５１０を供給し、一方のヘッド１００のフレーム部材１２０を通過した温調液を温調液回収ポート１３３から回収する。一方のヘッド１００から回収した温調液５１０を他方のヘッド１００の温調液供給ポート１３２に供給し、他方のヘッド１００のフレーム部材１２０を通過した温調液５１０を温調液回収ポート１３３から回収する。

【0098】

他方のヘッド１００の温調液回収ポート１３３から回収した温調液５１０を、冷却部材５７０を通して、温調液回収マニホールド５０６に回収する。

【0099】

なお、各ヘッド１００に対しては、図２２に破線矢印Ｂで示すように、インク供給ポート１２２にインクが供給される。

【0100】

次に、本発明の第４実施形態について図２３を参照して説明する。図２３は同実施形態における液体（インク）の供給系及び温調液の循環経路系のブロック説明図である。

【0101】

循環経路５００は、発熱量の異なる３つの発熱部として、ヘッド１００を構成する筐体部となるフレーム部材１２０と、圧電アクチュエータ１１を構成するベース部材１１３と、ヘッド駆動ＩＣ１１６とそれぞれ熱結合している。

【0102】

このとき、発熱量の異なるフレーム部材１２０、圧電アクチュエータ１１及びヘッド駆動ＩＣ１１６は、冷却器５１１を起点とするとき、相対的に発熱量の小さい順、すなわち、フレーム部材１２０、ベース部材１１３、ヘッド駆動ＩＣ１１６の順に循環経路５００と熱結合している。

【0103】

これにより、効率的に冷却を行うことができる。

【0104】

次に、本発明の第５実施形態について図２４を参照して説明する。図２４は同実施形態における温調液循環系の説明に供する説明図である。

【0105】

本実施形態においては、前記第１実施形態の複数のヘッド１００を含む複数のヘッドユニット３００（３３Ａ～３３Ｄ）に対応して、温調液供給マニホールド５０５（５０５Ａ～５０５Ｄ）と、温調液回収マニホールド５０６（５０６Ａ～５０６Ｄ）を備えている。

【0106】

そして、共通の温調液タンク５０１を備えている。共通の温調液タンク５０１から、送液ポンプ５０２Ａと、ラジエター５１１Ａ（５１１Ａ１、５１１Ａ２の直接接続）を介して、温調液供給マニホールド５０５Ａ、５０５Ｂに温調液５１０を分岐して供給する。

【0107】

また、共通の温調液タンク５０１から、送液ポンプ５０２Ｂ、ラジエター５１１Ｂ（５１１Ｂ１、５１１Ｂ２の直接接続）を介して、温調液供給マニホールド５０５Ｃ、５０５Ｄに温調液５１０を分岐して供給する。

【0108】

一方、ヘッドユニット３００を通過した温調液５１０は、温調液回収マニホールド５０６（５０６Ａ～５０６Ｄ）でそれぞれ回収した後、１つに集約して、温調液タンク５０１に戻している。

【0109】

したがって、循環経路５００Ａは、温調液タンク５０１から送液ポンプ５０２Ａ、ラジエター５１１Ａ１、５１１Ａ２、温調液供給マニホールド５０５Ａ、５０５Ｂ、ヘッドユニット３００Ａ、３３Ｂ、温調液回収マニホールド５０６Ａ、５０６Ｂを経て、温調液タンク５０１に戻る経路となる。

【0110】

同様に、循環経路５００Ｂは、温調液タンク５０１から送液ポンプ５０２Ｂ、ラジエター５１１Ｂ１、５１１Ｂ２、温調液供給マニホールド５０５Ｃ、５０５Ｄ、ヘッドユニット３００Ｃ、３３Ｄ、温調液回収マニホールド５０６Ｃ、５０６Ｄを経て、温調液タンク５０１に戻る経路となる。

【0111】

また、各温調液回収マニホールド５０６とヘッド駆動基板１６０とを熱結合して、ヘッド駆動基板１６０に実装されているＭＯＳ－ＦＥＴなどの駆動波形を増幅する電力増幅部を冷却する構成としている。

【0112】

また、本実施形態においても、図１３と同様に、ヘッド駆動基板１６０の発熱量よりも小さいヘッド１００のフレーム部材１２０をヘッド駆動基板１６０よりも下方に配置し、ヘッド１００のフレーム部材１２０、ヘッド駆動基板１６０の順に循環経路５００と熱結合している。そして、ヘッド１００の上方に温調液回収マニホールド５０６と熱結合したヘッド駆動基板１６０を配置している。これにより、温調液で冷却される順序は、発熱量が小さい順になり、効率的な冷却を行うことができるとともに、ヘッド１００の温度上昇を抑制できる。

【0113】

なお、本実施形態では、冷却手段として、４つのラジエター５１１を使用し、２つのラジエターを直列接続したものを並列に接続した混合接続の構成としているが、前記第２実施形態のように４つのラジエター５１１を並列に接続した構成とすることもできる。さらに、複数のラジエターを直列接続、並列接続、又は直列接続と並列接続を混合した冷却手段を配置することもできる。

【0114】

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。

【0115】

「ヘッド」には、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。

【0116】

また、「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。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

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。

【0121】

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。

【0122】

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。

【0123】

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。

【0124】

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。

【符号の説明】

【0125】

１ 印刷装置
１０ 搬入部
２０ 前処理部
３０ 印刷部
３１ ドラム
４０ 乾燥部
５０ 搬出部
６０ 反転機構部
３３ 吐出ユニット
１００ 液体吐出ヘッド（ヘッド）
１１６ ヘッド駆動ＩＣ
１６０ ヘッド駆動基板
４０２ インク供給マニホールド（液体供給マニホールド）
５０５ 温調液供給マニホールド
５０６ 温調液回収マニホールド
５１１ 冷却器（冷却手段）
５７０ 冷却部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】