JP7435092B2 - 液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は液体を吐出する装置に関する。

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。

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）。

特開平１０－８６４１１号公報

ところで、ヘッド内に温調液を循環させてヘッドと液体の温度制御をする場合、低温環境下では液体の温度を昇温する必要がある。この場合、昇温した温調液を循環させると、循環経路の熱容量が大きいため、短時間に所定温度に昇温できない、あるいは、温調液を加熱するための高出力の加熱手段が必要になるなどの課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低温環境下における液体の昇温を短時間で行えるようにすることを目的とする。

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、
液体を吐出するヘッドと、
前記ヘッドを介して温調液が循環する循環経路と、
前記温調液を送液する送液手段と、
前記ヘッド内の前記液体の温度を制御する手段と、を備え、
前記制御する手段は、
装置を閾値未満の環境温度から立ち上げるとき、前記送液手段による前記温調液の送液を停止した状態で、前記ヘッドに加熱波形を印加し、前記ヘッド内の前記液体の温度に相関する相関温度を前記閾値まで上昇させる制御をし、
前記ヘッドから前記液体を吐出させる動作を行うとき、前記閾値以上になったときには前記送液手段による前記温調液の送液を行わせる制御をし、
前記温調液の送液を行わせる制御をするとき、前記温調液の温度と前記閾値との温度差に応じて前記送液手段の送液量を変更する
構成とした。

本発明によれば、低温環境下における液体の昇温を短時間で行える。

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の概略説明図である。 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。 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３のＡ－Ａ線における温調液流路の平面説明図である。 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。 ヘッド内の液体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。 温度制御手段による温調液温度制御を含むヘッド温度制御の説明に供するフロー図である。 図７に続くフロー図である。 ヘッド温度と閾値との温度差と送液量（温調液流量）との関係の一例の説明に供する説明図である。 複数のヘッドユニットに対する温調液循環系の一例の説明に供する説明図である。 温調液供給マニホールド及び温調液回収マニホールドとヘッドとの接続関係の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第２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。 本発明の第３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平面説明図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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を受け取って反転機構部６０に渡す受け渡し胴３５を備えている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。乾燥部４０から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。

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。

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。

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。

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である。

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フレーム部材１２０とを有している。

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。

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。

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ポート１３２と、温調液を外部に回収する温調液回収ポート１３３とを有している。

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、温調液流路１３０と熱結合されている。

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。

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５のブロック説明図を参照して説明する。

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。

温調液循環系には、温調液５１０を貯留する貯留タンクである温調液タンク５０１と、温調液５１０を送液する送液手段である送液ポンプ５０２と、温調液５１０を冷却する冷却手段であるラジエター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。

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。

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、温調液タンク５０１を起点とするとき、順に、送液ポンプ５０２、冷却手段としてのラジエター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。

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、ラジエター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。

そして、各ヘッド１００の温調液流路１３０を通ることで各ヘッド１００のフレーム部材１２０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に回収され、温調液タンク５０１に戻る。

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。

次に、ヘッド内の液体の温度制御に関わる部分について図６のブロック説明図を参照して説明する。

温度制御手段８０１は、制御する手段であり、ラジエター５１１の雰囲気温度Ｔ５を検出する環境温度センサ８１１の検知結果を入力する。なお、ラジエター５１１は、装置内部での温度上昇の影響を避けるために装置外部に配置されており、ラジエター５１１の雰囲気温度（環境温度）Ｔ５は印刷装置１の環境温度と同じである。

温度制御手段８０１は、ラジエター５１１の入口における温調液の温度（以下、入口温度）という。）Ｔ１を検出するラジエター入口温度センサ８１２と、ラジエター５１１の出口における温調液の温度（以下、「出口温度」という。）Ｔ２を検出するラジエター出口温度センサ８１３との各検知結果を入力する。

温度制御手段８０１は、ラジエター５１１のファン５１１ａ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。

そして、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、ラジエター５１１のファン５１１ａの回転駆動制御を行う。

また、温度制御手段８０１は、ヘッド１００内の液体の温度に相関する相関温度（以下、「ヘッド温度」という。）を検知するヘッド温度検知手段であるヘッド温度センサ８２２の検知結果を入力する。ヘッド温度センサ８２２は、ヘッド１００の温度を検知するサーミスタ、あるいは、ヘッ１００内の流路を流れる液体そのものの温度を検知するセンサなどで構成される。

温度制御手段８０１は、ヘッド駆動部８２１を介して、ヘッド１００の圧電素子１１２に昇温用加熱波形を与えて、ヘッド１００の圧力発生素子を液体が吐出されない程度に駆動する制御をする。

温度制御手段８０１は、環境温度センサ８１１の検知結果に基づいて装置を予め定めた閾値未満の環境温度下で立ち上げるときには、送液ポンプ５０２を停止した状態にして、ヘッド１００に加熱波形を印加し、ヘッド温度が閾値になるまでヘッド温度を上昇させる。そして、温度制御手段８０１は、ヘッド温度が閾値以上になったときには、温調液５１０をヘッド１００に供給してヘッド温度が所定温度範囲内になるように制御する。

次に、温度制御手段による温調液温度制御を含むヘッド温度制御について図７ないし図９を参照して説明する。図７は同ヘッド温度制御の説明に供するフロー図、図８は図７に続くフロー図である。図９はヘッド温度と閾値との温度差と送液量（温調液流量）との関係の一例の説明に供する説明図である。

＜環境温度Ｔ５＜２３℃（低温環境下）の立ち上げ動作＞
図７を参照して、温度制御手段８０１は、装置立ち上げ処理を開始すると、環境温度（雰囲気温度）Ｔ５が閾値である２３℃未満（Ｔ５＜２３℃）か否かを判別する（ステップＳ１、以下、単に「Ｓ１」というように表記する。）。なお、本実施形態においては、吐出温度範囲を２３℃～２５℃とし、吐出温度下限値を２３℃として、この吐出温度下限値２３℃を閾値とし、吐出温度上限値を２５℃とする。

ここで、環境温度Ｔ５が２３℃未満であるときには、ラジエター出口温度Ｔ２も閾値である２３℃未満であるかを判別する（Ｔ２＜２３℃）。

つまり、環境温度Ｔ５は２３℃未満であるが、装置の立ち上げ前にプリント動作を実施した場合など、温調液温度が２３℃以上になっている場合がある。そこで、ラジエター出口温度Ｔ２（温調液温度）をチェックし、２３℃以上（Ｔ２≧２３℃）であれば、温調液はヘッド１００を昇温する十分な熱量を保持しているので、ステップＳ２２の環境温度２３℃≦Ｔ５＜２５℃の場合のアルゴリズムに移行する。

これに対し、ラジエター出口温度Ｔ２も２３℃未満である（ｔ２＜２３℃）ときには、低温環境下で、温調液はヘッド１００を昇温する十分な熱量を保持してない状態での装置立ち上げとなる。そこで、送液ポンプ５０２を停止し、ラジエターファン５１１ａを停止した状態にし（初期状態）、ヘッド１００に加熱波形を印加する（Ｓ３）。加熱波形は、ヘッド１００の圧力室１０６の共振点を外した波形であって液体が吐出されない程度に圧電素子１１２を駆動する波形である。

この加熱波形の印加によって、ヘッド１００及びヘッド１００内のインク温度が上昇する（ヘッド加熱モード）。ヘッド加熱モードは、ヘッド１００のノズル面をキャッピングしメニスカスの増粘を抑制した状態で実施する。

そして、ヘッド温度センサ８２２の検出結果を参照して、ヘッド温度センサ８２２の検出結果（ヘッド温度）が閾値である２３℃以上になった（ヘッド温度≧２３℃）か否かを判別する（Ｓ４）。

ここで、ヘッド温度が２３℃以上になったときには、加熱波形の印加を停止し（Ｓ５）、プリント待機状態に移行する（Ｓ６）。プリント待機状態では、ヘッド１００から液体を吐出するプリント動作を行えるように、ヘッド１００のキャッピングを外し、ヘッド１００をプリント開始位置まで移動する。

＜環境温度Ｔ５＜２３℃（低温環境下）のプリント動作＞
図８を参照して、プリント動作を開始する（Ｓ７）。これにより、ヘッド１００の液体を吐出しないノズルはメニスカス増粘を抑制する微駆動信号が、液体を吐出するノズルは吐出信号が印加されるため、ヘッド１００の温度は上昇方向に推移する。

そして、ラジエター出口温度Ｔ２が２３℃未満である（Ｔ２＜２３℃）か否かを判別する。

ここで、ラジエター出口温度Ｔ２が２３℃未満でなければ、つまり、ラジエター出口温度Ｔ２が２３℃以上となった場合は、図７のステップＳ２２に移行して、環境温度２３℃≦Ｔ５＜２５℃のアルゴリズムを実行して、連続的にポンプ送給を開始する。

これに対し、ラジエター出口温度Ｔ２が２３℃未満であるときには、閾値である２３℃とラジエター出口温度（温調液の温度）Ｔ２との温度差ΔＴ（＝２３℃－Ｔ２）を算出する（Ｓ１０）。

そして、例えば、図９に示すように予め定めた温度差ΔＴと送液ポンプ５０２の各ヘッドへの送液量Ｑとの関係から、算出した温度差ΔＴに対応する各ヘッドへの送液流量Ｑを設定する（Ｓ１１）。その後、送液ポンプ５０２を駆動してポンプ動作を開始し（Ｓ１２）、温調液５１０の循環を行う。

次いで、ヘッド温度センサ８２２の検出温度を参照して、ヘッド温度が予め定めた吐出温度範囲の閾値値である２３℃未満（ヘッド温度＜２３℃）になったか否かを判別し（Ｓ１３）、ヘッド温度が吐出温度範囲の閾値値である２３℃未満になったときには、送液ポンプ５０２を停止し、ステップＳ８に戻る。

２３℃以上の場合は２３℃未満になるまで、ステップＳ１０に戻って処理を繰り返す。なお、前述したように予め定めた吐出温度範囲は、液体を吐出するときに適正であると予め定めた温度範囲であり、本実施形態では、下限値２３℃－上限値２５℃の範囲としている。

そして、ヘッド温度が吐出温度範囲の上限値である２５℃未満になったときには、送液ポンプ５０２を停止し、ステップＳ８に戻る。

つまり、プリント動作を開始すると、ヘッド１００の温度が上昇する方向に推移するので、送液ポンプ５０２を駆動し、温調液５１０をヘッド１００に送液してヘッド１００を冷却する。温調液５１０をヘッド１００に送液すると、ヘッド温度は低下する。ヘッド温度が閾値（２３℃）未満となった場合には、送液ポンプ５０２による送液を停止する。この繰り返しで、ヘッド温度を一定温度に温調する。

このとき、温調液温度Ｔ２の検出結果に基づき温調液５１０の循環流量（送液ポンプ５０２の送液量）を制御する。例えば、閾値（２３℃）と出口温度Ｔ２の温度差ΔＴが大きいときは、循環量を小さく設定し、温度差ΔＴが小さくにつれて循環量を上げるなどの冷却能力の制御を行う。これにより、ヘッド温度の温調のハンチング幅を抑えることができる。

例えば、出口温度Ｔ２が２３℃の場合は、ヘッド温度が閾値であるので、温度差ΔＴは「０」となる。このときには、図９に示すように、ヘッド１００への温調液５１０の供給量は最大値の５ｍｌ／ｓ流量に設定する。一方、出口温度Ｔ２が１０℃近傍のときは、ヘッド１００の急激な温度低下を避けるため、ポンプ流量０．５ｍｌ／ｓに減少させて送液する。

このように、閾値と温調液温度（ラジエター出口温度Ｔ２）の温度差ΔＴにより送液ポンプ５０２の送液量を制御することで、ヘッド１００を循環させる温調液流量を制御する。これにより、ヘッド１００内の急峻な温度変化を抑制することができる。

また、出口温度Ｔ２が２３℃（閾値）以上となった場合は、連続的に送液ポンプ５０２による送液を開始する。ラジエターファン５１１ａの駆動制御は、ラジエター５１１の入口温度Ｔ１が２５℃以上となった場合は、ラジエターファン５１１ａを回転駆動し、２５℃未満でラジエターファン５１１ａを停止することで、温調液温度を一定幅に温調する。

このように、環境温度が閾値未満の状態で装置を立ち上げるときには、送液を停止し、温調液５１０、ラジエター５１１、温調液循環経路５００の昇温を行わない。これによりヘッド１００とヘッド１００内のインクは加熱波形で短時間に閾値（吐出温度範囲の下限値）に昇温することができる。ヘッド１００、ヘッド１００内のインクの熱容量は小さいので、圧電素子１１２（アクチェータ素子）の発熱量で十分に昇温することができる。

これに対して、温調液５１０を昇温し、温調液５１０を介してヘッド１００を加熱する構成にすると、温調液５１０の供給経路、ラジエター５１１の熱容量を含むので、温調液５１０を加熱する加熱ヒータが必要になるとともに、温調液５１０の昇温に要する時間が長くなる。

＜環境温度Ｔ５が２３℃≦Ｔ５＜２５℃での立ち上げ動作とプリント動作＞
図７を参照して、ステップＳ１において、環境温度Ｔ５が、Ｔ５＜２３℃、でないときには、２３℃≦Ｔ５＜２５℃、か否かを判別する（Ｓ２１）。

このとき、２３℃≦Ｔ５＜２５℃であれば、送液ポンプ５０２によるポンプ動作を開始して（Ｓ２２）、温調液５１０の循環を開始する。なお、この場合、ヘッド１００の吐出温度範囲を満たしているので、ヘッド１００に対する加熱波形による昇温は実施しない。

そして、ヘッド１００からキャップを外し、ヘッド１００をプリント位置に移動しプリント待機状態とした（Ｓ２３）後、プリントを開始する（Ｓ２４）。

ここで、温調液５１０は環境温度Ｔ５と同等の温度のため、ヘッド温度の大きな変動は発生しない。プリントが進むにつれて温調液温度は上昇する。

そこで、ラジエター５１１の入口温度Ｔ１が所定の温度範囲の上限値である２５℃以上になった（Ｔ１≧２５℃）か否かを判別する（Ｓ２５）。

このとき、Ｔ１≧２５℃でなければ、そのままステップＳ２４に戻る。

これに対して、Ｔ１≧２５℃であれば、ラジエターファン５１１ａの回転を開始し（Ｓ２６）、温調液５１０の冷却制御を開始する。

その後、ラジエター５１１の入口温度Ｔ１が所定の吐出温度範囲の上限値である２５℃未満になった（Ｔ１＜２５℃）か否かを判別する（Ｓ２７）。

このとき、Ｔ１＜２５℃でなければ、ラジエターファン５１１ａの回転を継続して温調液５１０を冷却する。これに対して、Ｔ１＜２５℃であれば、ラジエターファン５１１ａの回転を停止し（Ｓ２８）、ステップＳ２４に戻る。

この制御の繰り返しにより、温調液温度を一定範囲に制御することで、ヘッド１００の吐出適正温度を維持する。

＜環境温度Ｔ５≧２５℃の装置立ち上げ動作とプリント動作＞
図７を参照して、ステップＳ２１において、環境温度Ｔ５が、２３℃≦Ｔ５＜２５℃、でなければ、つまり、Ｔ５≧２５℃であれば、送液ポンプ５０２によるポンプ動作を開始し、ラジエターファン５１１ａの動作を開始して（Ｓ３１）、温調液５１０の循環と冷却を開始する。この場合も、ヘッド１００の加熱波形による昇温は実施しない。

そして、ヘッド１００からキャップを外し、ヘッド１００をプリント位置に移動しプリント待機状態とした（Ｓ３２）後、プリントを開始する（Ｓ３３）。

この場合、温調液５１０とヘッド１００は環境温度Ｔ５と同等温度のためヘッド１００に温調液５１０を供給しても温度変動は発生しない。プリントが進むにつれてヘッド温度、温調液温度は上昇するが、ラジエター５１１で冷却されるので、温調液は環境温度＋２度以内に温調される。

また、環境温度が低下したときなど、ラジエター５１１の入口温度Ｔ１が２５℃未満になった場合は、ラジエター５１１のラジエターファン５１１ａを停止し、温調液温度を上昇する方向に制御を行う。この制御の繰り返しにより、温調液温度を一定範囲に制御することで、ヘッドの吐出温度範囲を維持する。

次に、複数のヘッドユニットに対する温調液循環系の一例について図１０を参照して説明する。図１０は同説明に供する説明図である。

ここでは、複数のヘッド１００を含む複数のヘッドユニット３００（３００Ａ～３００Ｄ）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。

そして、共通の温調液タンク５０１を備え、共通の温調液タンク５０１から、それぞれ送液ポンプ５０２（５０２Ａ～５０２Ｄ）と、ラジエター５１１（５１１Ａ～５１１Ｄ）を介して、温調液供給マニホールド５０５（５０５Ａ～５０５Ｄ）に温調液５１０を分岐して供給する。

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、温調液回収マニホールド５０６Ａ、５０６Ｂと、温調液回収マニホールド５０６Ｃ、５０６Ｄの２つの群に集約して、温調液タンク５０１に戻している。

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５１１Ａ、温調液供給マニホールド５０５Ａ、ヘッドユニット３００Ａ、温調液回収マニホールド５０６Ａを経て、温調液タンク５０１に戻る経路となる。

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５１１Ｂ、温調液供給マニホールド５０５Ｂ、ヘッドユニット３００Ｂ、温調液回収マニホールド５０６Ｂを経て、温調液タンク５０１に戻る経路となる。

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

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

このように、ここでは、ラジエター５１１を各ヘッドユニット３００毎に並列に接続している。

なお、ここでは、４つのラジエター５１１を使用して並列に接続しているが、各ヘッドユニットについて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。

次に、温調液供給マニホールド及び温調液回収マニホールドとヘッドとの接続関係について図１１を参照して説明する。図１１は同説明に供する模式的説明図である。

温調液供給マニホールド５０５の液流路５５１の最上流側から１番目の出口ポートからヘッド１００を経て温調液回収マニホールド５０６の液流路５６１の最上流側の入口に接続する。以下、同様に、液流路５５１の最上流側から２番目の出口ポートからヘッド１００を経て温調液回収マニホールド５０６の液流路５６１の最上流側から２番目の入口に接続する。そして、液流路５５１の最下流側の出口ポートからヘッド１００を経て温調液回収マニホールド５０６の液流路５６１の最下流側の入口に接続する。

このような接続関係とすることによって、すべてのヘッド１００を経由する温調液の流路構成が揃い、各ヘッドを通じる温調液の流路の圧力損失が等しくなり、流量・流速が同じになるので、全ヘッドを均等に温度調整することができる。

この場合、温調液回収マニホールド５０６は、温調液供給マニホールド５０５と同じ材質、同じ長さで構成することが好ましい。例えば、Ａ６０６３などのアルミ押出し材を使用して、押出成形によって、温調液供給マニホールド５０５及び温調液回収マニホールド５０６を作製することにより、製造コストも抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態について図１２を参照して説明する。図１２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である。

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。

そして、温調液供給マニホールド５０５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を通過した温調液を温調液回収ポート１３３から回収する。

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を、温調液回収マニホールド５０６に回収する。

次に、本発明の第３実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は同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平面説明図である。

印刷装置１は、シリアル型印刷装置である。左右の側板１０１０Ａ、１０１０Ｂに架け渡されるガイド部材１００１などのガイド部材でキャリッジ１００３を主走査方向に往復移動可能に保持している。そして、キャリッジ１００３は、主走査モータ１００５によって、駆動プーリ１００６と従動プーリ１００７間に架け渡したタイミングベルト１００８を介して主走査方向に往復移動する。

このキャリッジ１００３には、４つの液体吐出ユニット１００４を搭載している。液体吐出ユニット１００４は、ヘッド（液体吐出ヘッド）１００とサブタンク１０３５を一体化して構成している。

サブタンク１０３５は、それぞれ各ヘッド１００に供給する各色の液体を収容するタンク部を備えている。

そして、装置本体側には、各色の液体を収容したメインタンク１０５０（１０５０ａ～１０５０ｆ）が交換可能に装着されるカートリッジホルダ１０５１が配置されている。このカートリッジホルダ１０５１には送液ポンプ部１０５２が設けられ、メインタンク１０５０から送液ポンプ部１０５２によって各色の供給チューブ（液体供給経路ともいう。）１０５６を介して各サブタンク１０３５に各色の液体が供給される。

一方、シート材Ｐを搬送するために、シート材Ｐを吸着してヘッド１００に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１０１２を備えている。この搬送ベルト１０１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１０１３とテンションローラ１０１４との間に掛け渡されている。なお、搬送ベルト１０１２は静電吸着やエアー吸引でシート材Ｐを吸着する。

そして、搬送ベルト１０１２は、副走査モータ１０１６によってタイミングベルト１０１７及びタイミングプーリ１０１８を介して搬送ローラ１０１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ１００３の主走査方向の一方側には搬送ベルト１０１２の側方にヘッド１００の維持回復を行う維持回復機構であるヘッドメンテナンス装置１０２０が配置されている。

ヘッドメンテナンス装置１０２０は、例えばヘッド１００のノズル面（ノズル１０４が形成されている面）をキャッピングする１つの保湿キャップを兼ねる吸引キャップ１０２１及び３つの保湿キャップ１０２２と、ノズル面を払拭するワイパ１０２３などとで構成されている。

また、キャリッジ１００３の主走査方向に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１１２３を張り渡し、キャリッジ１００３にはエンコーダスケール１１２３のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１１２４を設けている。これらのエンコーダスケール１１２３とエンコーダセンサ１１２４によってキャリッジ１００３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）１１２２を構成している。

また、搬送ローラ１０１３の軸にはコードホイール１１２５を取り付け、このコードホイール１１２５に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１１２６を設けている。これらのコードホイール１１２５とエンコーダセンサ１１２６によって搬送ベルト１０１２の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。

このように構成した装置においては、シート材Ｐが搬送ベルト１０１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト１０１２の周回移動によって副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１００３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じてヘッド１００を駆動することにより、停止しているシート材Ｐに液体を吐出して１行分を記録する。そして、シート材Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。

記録終了信号又はシート材Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、シート材Ｐを排紙トレイに排紙する。

本実施形態に係るシリアル型の液体を吐出する装置においても、本発明を適用することができる。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 ヘッド（液体吐出ヘッド）
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）
５００ 循環経路
５０１ 温調液タンク（貯留タンク）
５０２ 送液ポンプ
５０５ 温調液供給マニホールド
５０６ 温調液回収マニホールド
５１０ 温調液
５１１ ラジエター
８０１ 温度制御手段

Claims (3)

1. 液体を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドを介して温調液が循環する循環経路と、
   前記温調液を送液する送液手段と、
   前記ヘッド内の前記液体の温度を制御する手段と、を備え、
   前記制御する手段は、
   装置を閾値未満の環境温度から立ち上げるとき、前記送液手段による前記温調液の送液を停止した状態で、前記ヘッドに加熱波形を印加し、前記ヘッド内の前記液体の温度に相関する相関温度を前記閾値まで上昇させる制御をし、
   前記ヘッドから前記液体を吐出させる動作を行うとき、前記閾値以上になったときには前記送液手段による前記温調液の送液を行わせる制御をし、
   前記温調液の送液を行わせる制御をするとき、前記温調液の温度と前記閾値との温度差に応じて前記送液手段の送液量を変更する
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記温調液を冷却する冷却手段を備え、
   前記制御する手段は、前記温調液の温度が予め定めた吐出温度範囲の上限値以上になったときには前記冷却手段で前記温調液を冷却する制御をする
   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。
3. 液体を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドを介して温調液が循環する循環経路と、
   前記温調液を送液する送液手段と、
   前記ヘッド内の前記液体の温度を制御する手段と、を備え、
   前記制御する手段は、装置を閾値未満の環境温度から立ち上げるとき、前記送液手段による前記温調液の送液を停止した状態で、前記ヘッドに加熱波形を印加し、前記ヘッド内の前記液体の温度に相関する相関温度を前記閾値まで上昇させる制御をし、
   前記循環経路は、前記温調液を貯留する貯留タンクを起点とするとき、順に、前記送液手段、前記温調液を冷却する冷却手段、前記温調液を複数の前記ヘッドに分配する供給マニホールド、前記複数のヘッド、前記複数のヘッドを通過した前記温調液を集約する回収マニホールドを含む
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。

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