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JP4928328B2 - Liquid ejection device - Google Patents

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JP4928328B2
JP4928328B2 JP2007089624A JP2007089624A JP4928328B2 JP 4928328 B2 JP4928328 B2 JP 4928328B2 JP 2007089624 A JP2007089624 A JP 2007089624A JP 2007089624 A JP2007089624 A JP 2007089624A JP 4928328 B2 JP4928328 B2 JP 4928328B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve discharge stability by keeping the concentration of a solvent in ink in the vicinity of a discharge opening by a minimum consumption of the solvent in accordance with a variation in the solvent concentration for every discharge opening with respect to the thickening of the ink in the vicinity of the discharge opening. <P>SOLUTION: The liquid discharge device has an ink channel 60 communicating with a discharge opening 51 and having a discrete channel portion 62 and a common channel portion 61 provided with an actuator 58, a solvent channel 70 (71 and 72) connected to the discrete channel portion 62 of the ink channel 60 and a semitransparent membrane 73 provided in the connection between the discrete channel portion 62 and the solvent channel 70 of the ink channel 60. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejection device that ejects liquid.

インクを吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置において、不吐出を防止する機能を備えたものが各種提供されている。   Various types of liquid ejection apparatuses having a liquid ejection head that ejects ink and having a function of preventing non-ejection are provided.

特許文献1には、液体吐出ヘッドのノズル面(吐出口形成面)に、インクの溶媒を含浸した多孔質体からなる溶媒保持部材を、押し当てるようにしたものが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 describes a device in which a solvent holding member made of a porous material impregnated with an ink solvent is pressed against a nozzle surface (discharge port forming surface) of a liquid discharge head.

特許文献2には、液体吐出ヘッドのノズル(吐出口)を、液体吐出ヘッドに隣接して設けた溶媒収容容器に、浸漬するようにしたものが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 describes a liquid discharge head nozzle (discharge port) that is immersed in a solvent container provided adjacent to the liquid discharge head.

特許文献3には、ノズルプレートを多孔質体で構成し、この多孔質体を通してノズルにインクを補給するようにしたものが記載されている。   Patent Document 3 describes a nozzle plate that is made of a porous material, and ink is supplied to the nozzles through the porous material.

なお、特許文献4、5には、インクタンクにおいて、回収インクとインク溶剤とを半透膜を介して接触させるようにしたものも記載されている。
特開2004-188682号公報 特開2006−136770号公報 特開2003−191470号公報 特開平9−29995号公報 特開平9-58013号公報
Patent Documents 4 and 5 also describe an ink tank in which recovered ink and ink solvent are brought into contact with each other through a semipermeable membrane.
JP 2004-188682 A JP 2006-136770 A JP 2003-191470 A JP-A-9-29995 JP-A-9-58013

特許文献1に記載の発明では、メンテナンス状態やノズル保存状態などの印刷休止状態でないと、液体吐出ヘッドのノズル面に多孔質体からなる溶媒保持部材を押し当てることができないので、印刷状態では吐出口の乾燥を防げないという問題がある。   In the invention described in Patent Document 1, since the solvent holding member made of a porous material cannot be pressed against the nozzle surface of the liquid discharge head unless the printing is in a maintenance state or a printing storage state such as a nozzle storage state, in the printing state, discharge is difficult. There is a problem that the outlet cannot be prevented from drying.

特許文献2に記載の発明では、メンテナンス状態やノズル保存状態などの印刷休止状態でないと、液体吐出ヘッドのノズルを溶媒容器に浸漬することができないので、特許文献1に記載の発明と同様に、印刷状態では吐出口の乾燥を防げないという問題がある。   In the invention described in Patent Document 2, since the nozzle of the liquid discharge head cannot be immersed in the solvent container unless it is in a printing pause state such as a maintenance state or a nozzle storage state, as in the invention described in Patent Document 1, There is a problem that the discharge port cannot be dried in the printing state.

特許文献3に記載の発明では、多孔質体からなるノズルプレートにインクが供給されると、各ノズル毎のインクの増粘状態や各ノズル毎の駆動状態に関係なくノズルにインクが供給されることになるので、確かに、過剰にインクを供給すれば全ノズルにおいてインク濃度が保たれるが、供給インク量が過剰になってしまうという問題がある。また、インクの代わりに溶媒を多孔質体からなるノズルプレートに供給するようにした場合には、ノズルのインク濃度が所望の濃度よりも薄くなってしまうという問題がある。   In the invention described in Patent Document 3, when ink is supplied to a nozzle plate made of a porous material, ink is supplied to the nozzle regardless of the thickened state of ink for each nozzle and the driving state for each nozzle. Therefore, it is true that if the ink is supplied excessively, the ink density is maintained in all the nozzles, but there is a problem that the amount of supplied ink becomes excessive. Further, when the solvent is supplied to the nozzle plate made of a porous material instead of the ink, there is a problem that the ink density of the nozzle becomes thinner than a desired density.

なお、特許文献4、5に記載の発明は、インクタンク内でインクの濃度を設定できても、液体吐出ヘッドのノズルで局所的に起きるインク増粘現象に対しては効果を期待できない。したがって、従来行われているように、液体吐出ヘッド内のインクをいわゆるパージなどで捨てることにより、ノズルの不吐出を防ぐことになる。   Note that the inventions described in Patent Documents 4 and 5 cannot be expected to have an effect on the ink thickening phenomenon that occurs locally at the nozzles of the liquid ejection head, even if the ink concentration can be set in the ink tank. Therefore, as conventionally performed, the ink in the liquid discharge head is discarded by so-called purging or the like, thereby preventing nozzle non-discharge.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、吐出口近傍でのインク増粘に対し、各吐出口毎の溶媒濃度変化に応じた最小限の溶媒消費で吐出口近傍のインク中の溶媒濃度を保ち、吐出安定性を向上させ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。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in contrast to the ink thickening in the vicinity of the ejection port, the ink in the vicinity of the ejection port can be consumed with the minimum solvent consumption according to the change in the solvent concentration for each ejection port. An object of the present invention is to provide a liquid ejection apparatus that can maintain the solvent concentration and improve the ejection stability.

前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の吐出口にそれぞれ連通し、アクチュエータがそれぞれ設けられている複数の個別流路部と、複数の前記個別流路部に共通の共通流路部と、を有する第1流路と、前記第1流路の前記個別流路部に接続されている第2流路と、前記第1流路の前記個別流路部と前記第2流路との接続部分に設けられている半透膜と、前記吐出口から吐出される第1液体を、前記第1流路に供給する第1液体供給源と、前記第1液体に含まれている少なくともひとつの溶媒であって前記半透膜を通過する溶媒を含み、且つ、該溶媒の濃度が前記第1液体よりも高い第2液体を、前記第2流路に供給する第2液体供給源と、前記第2流路の背圧を制御することにより前記第1流路の背圧と前記第2流路の背圧との圧力差を設定する圧力設定手段と、を備え、前記圧力設定手段は、前記第1流路の背圧をP1、前記吐出口から前記第1液体中の溶媒が揮発していない初期状態時に前記半透膜により発生する浸透圧をΠ0とすると、前記吐出口から前記溶媒が揮発しない不揮発状態において、前記第2流路の背圧を(P1−Π0)に設定し、前記吐出口から前記溶媒が揮発する揮発状態において、前記第2流路の背圧を前記第1流路の背圧P1よりも低く且つ前記(P1−Π0)よりも高く設定するとともに、前記吐出口の周辺の溶媒蒸気圧の変動に応じて前記第2流路の背圧を変化させ、前記溶媒の揮発と第2流路からの溶媒の供給とをバランスした状態にすることを特徴とする液体吐出装置を提供する。 In order to achieve the object, the invention according to claim 1 is common to a plurality of individual flow path portions respectively connected to a plurality of discharge ports and provided with actuators, and a plurality of the individual flow path portions. A first flow path having a common flow path section, a second flow path connected to the individual flow path section of the first flow path, the individual flow path section of the first flow path, and the A semipermeable membrane provided in a connection portion with the second flow path, a first liquid supply source for supplying the first liquid discharged from the discharge port to the first flow path, and the first liquid. A second liquid that includes at least one solvent that is included and that passes through the semipermeable membrane and that has a higher concentration of the solvent than the first liquid. 2 liquid supply sources and the back pressure of the second flow path by controlling the back pressure of the second flow path. Pressure setting means for setting a pressure difference from the pressure, wherein the pressure setting means sets the back pressure of the first flow path to P1, and the solvent in the first liquid is not volatilized from the discharge port in the initial stage. If the osmotic pressure generated by the semipermeable membrane in the state is Π0, the back pressure of the second flow path is set to (P1 (Π0) in the nonvolatile state where the solvent does not volatilize from the discharge port, and the discharge port In the volatile state in which the solvent volatilizes, the back pressure of the second flow path is set lower than the back pressure P1 of the first flow path and higher than (P1−Π0), and around the discharge port A liquid ejection apparatus characterized by changing the back pressure of the second flow path in accordance with a change in the solvent vapor pressure of the liquid to balance the volatilization of the solvent and the supply of the solvent from the second flow path. I will provide a.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記圧力設定手段は、前記吐出口の周辺の溶媒蒸気圧を検知する蒸気圧センサを含み、前記吐出口から前記溶媒が揮発する揮発状態において、前記蒸気圧センサにより検知された吐出口周辺の溶媒蒸気圧の変動に応じて前記第2流路の背圧を変化させることを特徴とする液体吐出装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the pressure setting unit includes a vapor pressure sensor that detects a solvent vapor pressure around the discharge port, and the solvent is volatilized from the discharge port. In the volatilized state, a liquid ejection apparatus is provided that changes the back pressure of the second flow path in accordance with a change in solvent vapor pressure around the ejection port detected by the vapor pressure sensor .

請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第1流路の前記個別流路部は、前記アクチュエータが設けられている圧力室と、該圧力室から前記吐出口へ至る吐出口連通路と、を少なくとも含んで構成され、前記第2流路は、前記吐出口連通路に接続されていることを特徴とする液体吐出装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the individual flow path portion of the first flow path includes a pressure chamber in which the actuator is provided, and the discharge from the pressure chamber. And a discharge port communication path leading to an outlet, wherein the second flow path is connected to the discharge port communication path.

請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第1流路の前記個別流路部は、前記アクチュエータが設けられている流路部分を少なくとも含んで構成され、前記第2流路は、前記第1流路の前記個別流路部のうちで前記アクチュエータが設けられている位置から前記吐出口までの間の位置に接続されていることを特徴とする液体吐出装置を提供する。 The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2 , wherein the individual flow path portion of the first flow path includes at least a flow path portion where the actuator is provided, The second flow path is connected to a position between the position where the actuator is provided and the discharge port in the individual flow path section of the first flow path. Providing equipment.

本発明によれば、吐出口近傍でのインク増粘に対し、各吐出口毎の溶媒濃度変化に応じた最小限の溶媒消費で吐出口近傍のインク中の溶媒濃度を保ち、吐出安定性を向上させることができる。   According to the present invention, with respect to ink thickening in the vicinity of the ejection port, the solvent concentration in the ink in the vicinity of the ejection port is maintained with minimum solvent consumption according to the change in the solvent concentration for each ejection port, thereby improving ejection stability. Can be improved.

以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明で使用する浸透圧について、述べる。   First, the osmotic pressure used in the present invention will be described.

浸透圧は、小さな分子だけを透過する半透膜(「浸透膜」ともいう)を介して、溶媒濃度の高い液体から溶媒濃度の低い液体へ、溶媒が移動するように働く圧力である。   The osmotic pressure is a pressure that works so that the solvent moves from a liquid with a high solvent concentration to a liquid with a low solvent concentration through a semipermeable membrane (also referred to as “permeation membrane”) that transmits only small molecules.

例えば、水槽内に、溶媒は自由に通すが溶質を通さない半透膜を固定し、膜の一方の面に接して溶媒及び溶質からなる溶液、他方の面に接して溶媒のみを置くと、溶媒の一部が半透膜を通って溶液中に浸透し、半透膜の両面で圧力の関係は平衡に達する。このときの半透膜の両側での圧力差が浸透圧である。浸透圧によって溶媒の移動が起きる。   For example, when a semipermeable membrane that allows the solvent to pass freely but does not allow the solute to pass through is fixed in the water tank, a solution consisting of the solvent and the solute is in contact with one surface of the membrane, and only the solvent is in contact with the other surface. Part of the solvent penetrates through the semipermeable membrane into the solution, and the pressure relationship reaches equilibrium on both sides of the semipermeable membrane. The pressure difference between the two sides of the semipermeable membrane at this time is the osmotic pressure. Osmotic pressure causes solvent migration.

溶液のモル濃度をC、絶対温度をT、気体定数をRとすると、浸透圧Πは、次の数1に示すファント・ホッフの式で表されることが、知られている。   It is known that the osmotic pressure can be expressed by the following Phanto-Hoff equation, where C is the molar concentration of the solution, T is the absolute temperature, and R is the gas constant.

[数1]
Π=CRT
例えば、25℃の0.6kmol/m3の溶質濃度の水溶液では、浸透圧は2.4メガパスカル(略24気圧)にもなる。
[Equation 1]
Π = CRT
For example, in an aqueous solution having a solute concentration of 0.6 kmol / m 3 at 25 ° C., the osmotic pressure is 2.4 megapascals (approximately 24 atmospheres).

このような半透膜としては、古くから、フェロシアン化銅の沈澱膜、コロジオン膜、膀胱膜がよく知られているが、工業的に扱いやすい再生セルロース(セロハン)、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、テフロン(登録商標)がよく用いられている。さらに、膜の強度を保つためにこれらを組み合わせたものも用いられる。例えば、芳香族ポリアミドとポリビニルアルコール、芳香族ポリアミドとポリスルホンの組合せなどである。なお、本発明に用いる好ましい半透膜の具体例についは、後述する。   As such a semipermeable membrane, for example, a precipitated film of copper ferrocyanide, a collodion film, and a bladder film are well known, but regenerated cellulose (cellophane), polyacrylonitrile, cellulose acetate, which are easy to handle industrially, Aromatic polyamide, polyvinyl alcohol, polysulfone, and Teflon (registered trademark) are often used. Furthermore, in order to maintain the strength of the film, a combination of these is also used. For example, a combination of aromatic polyamide and polyvinyl alcohol, a combination of aromatic polyamide and polysulfone, or the like. Specific examples of preferred semipermeable membranes used in the present invention will be described later.

次ぎに、本明細書で使用する「背圧」という用語について、説明する。   Next, the term “back pressure” used in this specification will be explained.

流路の「背圧」という場合、流路内の液体(溶液又は溶媒)の圧力であって、その流路の外部から与えられる圧力をいう。   The term “back pressure” of a flow path refers to the pressure of a liquid (solution or solvent) in the flow path, which is applied from the outside of the flow path.

なお、大気圧を基準として、これよりも低いものを「負圧」と称する。例えば、図3において、圧力Paよりも、圧力Pb、圧力Pcの方が低く、圧力Pbから圧力Pcの状態に変更することを、圧力を下げる、と表現する。   A pressure lower than the atmospheric pressure is referred to as “negative pressure”. For example, in FIG. 3, the pressure Pb and the pressure Pc are lower than the pressure Pa, and changing from the pressure Pb to the pressure Pc is expressed as lowering the pressure.

ところで、液体吐出ヘッド(以下単に「ヘッド」という)において、インクを吐出するために例えばピエゾ等の圧電素子や発熱体(電気熱変換素子)によって構成されたアクチュエータを駆動して、吐出口に連通している圧力室に圧力を加えることにより、吐出口からインクを吐出するが、その際の圧力変化は大変高速の現象である。例えば、1つの圧力室において、最高毎秒2万回も行われる。   By the way, in a liquid discharge head (hereinafter simply referred to as “head”), an actuator constituted by a piezoelectric element such as a piezo or a heating element (electrothermal conversion element) is driven to discharge ink to communicate with the discharge port. By applying pressure to the pressure chamber, ink is ejected from the ejection port, and the pressure change at that time is a very fast phenomenon. For example, a maximum of 20,000 times per second is performed in one pressure chamber.

その一方で、本明細書における「背圧」は、通常はほぼ一定値に保たれる圧力であり、意図的に変化させる例でも、変化に要する時間は、早くても0.1秒程度のものであって、上記の吐出における圧力変化とは別のものである。   On the other hand, the “back pressure” in the present specification is a pressure that is normally maintained at a substantially constant value. Even in the case of intentionally changing, the time required for the change is about 0.1 seconds at the earliest. It is a thing different from the pressure change in said discharge.

また、本明細書で後述する「背圧」は非吐出中における流路内の液体の圧力である。なお、圧電素子をアクチュエータとして用いたヘッドでは、非吐出中に吐出口近傍の増粘を抑えるために、メニスカスゆらしと呼ばれる、インクが吐出しない程度の微振動をインクに与える場合があるが、このような微振動中では、平均圧力を「背圧」とする。   Further, “back pressure” described later in this specification is the pressure of the liquid in the flow channel during non-ejection. In addition, in a head using a piezoelectric element as an actuator, in order to suppress thickening in the vicinity of the ejection port during non-ejection, there is a case where a slight vibration that does not eject ink, which is called meniscus fluctuation, is given to the ink. In such a slight vibration, the average pressure is set to “back pressure”.

次に、本明細書で使用する「揮発」という用語について、説明する。   Next, the term “volatilization” used in this specification will be explained.

溶媒の「揮発」という場合、ヘッドを使用する環境温度における溶媒の気化をいう。   The term “volatilization” of the solvent refers to vaporization of the solvent at the ambient temperature where the head is used.

なお、水の気化は、一般に「蒸発」と呼ばれるが、以下では、溶媒が水か否かに関わらず、「揮発」といい、揮発性溶媒には水を含む。また、ヘッドを使用する環境温度は、いわゆる常温(一般に15℃〜25℃)には、特に限定されない。   The vaporization of water is generally called “evaporation”, but hereinafter, it is referred to as “volatilization” regardless of whether the solvent is water or not, and the volatile solvent contains water. Further, the environmental temperature in which the head is used is not particularly limited to a so-called normal temperature (generally 15 ° C. to 25 ° C.).

以下、本発明に係る液体吐出装置について、各種の実施形態に分けて、説明する。   Hereinafter, the liquid ejection apparatus according to the present invention will be described in various embodiments.

[第1実施形態]
図1は、本発明に係る液体吐出装置10の要部を概念的に示す平面透視図である。また、図2は、図1の2−2線に沿った断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan perspective view conceptually showing a main part of a liquid ejection apparatus 10 according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.

図1において、インク供給源31は、インクを貯留するタンク(例えばサブタンク)によって構成されており、後述の液体吐出ヘッド50a(以下単に「ヘッド」という)のインク流路60(61、62)にインクを供給する。インクは、大気雰囲気において揮発する水などの揮発性の溶媒(以下単に「溶媒」という)と、色材などの溶質とを含む。インク供給源31内のインクはヘッド50aからの吐出に適した溶媒濃度に設定されている。溶媒供給源32は、溶媒を貯留するタンクによって構成されており、インク中に含まれている溶媒のみを後述のヘッド50aの溶媒流路70(71、72)に溶媒を供給する。インク流路圧力源33は、ヘッド50a内の後述するインク流路60(61、62)の背圧を設定する。溶媒流路圧力源34は、ヘッド50a内の後述する溶媒流路70(71、72)の背圧を設定する。インク流路圧力源33および溶媒流路圧力源34の例としては、ポンプ、高低差(水頭差)を利用した圧力源、ピストンを用いた圧力源などが挙げられる。インク流路背圧検知部35は、公知の圧力センサからなり、ヘッド50a内の後述するインク流路60(61、62)の背圧を検知する。溶媒流路背圧検知部36は、公知の圧力センサからなり、ヘッド50a内の後述する溶媒流路70(71、72)の背圧を検知する。   In FIG. 1, an ink supply source 31 is constituted by a tank (for example, a sub tank) that stores ink, and is disposed in an ink flow path 60 (61, 62) of a liquid discharge head 50a (hereinafter simply referred to as “head”). Supply ink. The ink contains a volatile solvent such as water that volatilizes in the air atmosphere (hereinafter simply referred to as “solvent”) and a solute such as a coloring material. The ink in the ink supply source 31 is set to a solvent concentration suitable for ejection from the head 50a. The solvent supply source 32 is constituted by a tank for storing a solvent, and supplies only the solvent contained in the ink to a solvent flow path 70 (71, 72) of the head 50a described later. The ink flow path pressure source 33 sets a back pressure of an ink flow path 60 (61, 62) described later in the head 50a. The solvent flow path pressure source 34 sets a back pressure of a solvent flow path 70 (71, 72) described later in the head 50a. Examples of the ink channel pressure source 33 and the solvent channel pressure source 34 include a pump, a pressure source using a height difference (water head difference), a pressure source using a piston, and the like. The ink flow path back pressure detector 35 is a known pressure sensor, and detects the back pressure of an ink flow path 60 (61, 62) to be described later in the head 50a. The solvent flow path back pressure detection unit 36 includes a known pressure sensor, and detects the back pressure of a solvent flow path 70 (71, 72) described later in the head 50a.

本実施形態におけるヘッド50aは、図1に示すようにインク供給源31に連通しているインク共通流路61と、図2に示すようにインク共通流路61に対して絞り53、圧力室52、吐出口連通路512および吐出口51(「ノズル」ともいう)の順で連通しているインク個別流路62と、アクチュエータ(図2の58)とを含んで構成されている。インク共通流路61およびインク個別流路62によって、インク流路60が構成されている。アクチュエータ(図2の58)は、圧電素子、発熱体(電気熱変換素子)、静電アクチュエータなど公知のものが用いられる。アクチュエータ58によって圧力室52の容積を変化させることにより、あるいは、インク中の水分を気化して気泡を発生させる事により、吐出口51からインクが吐出される。吐出口連通路512は、圧力室52と吐出口51との間に配置されている流路部分である。絞り53、圧力室52、吐出口連通路512、吐出口51およびアクチュエータ58が一組となって液体吐出素子が構成されており、複数の液体吐出素子によってヘッド50aが構成されている。吐出口51の配列は、図1では図示の便宜上、1次元配列で描かれているが、本例では、吐出口51の配列は2次元マトリックス状である。なお、本発明において、吐出口51の配列は特に限定されず、直線状、千鳥状など、公知の他の配列であってもよい。   In the present embodiment, the head 50a includes an ink common channel 61 communicating with the ink supply source 31 as shown in FIG. 1, and a throttle 53 and a pressure chamber 52 with respect to the ink common channel 61 as shown in FIG. The ink individual flow path 62 and the actuator (58 in FIG. 2) communicate with each other in the order of the ejection port communication path 512 and the ejection port 51 (also referred to as “nozzle”). The ink common flow path 61 and the individual ink flow path 62 constitute an ink flow path 60. As the actuator (58 in FIG. 2), a known one such as a piezoelectric element, a heating element (electrothermal conversion element), or an electrostatic actuator is used. Ink is ejected from the ejection port 51 by changing the volume of the pressure chamber 52 by the actuator 58 or by generating water bubbles by vaporizing water in the ink. The discharge port communication path 512 is a flow path portion disposed between the pressure chamber 52 and the discharge port 51. The throttle 53, the pressure chamber 52, the discharge port communication path 512, the discharge port 51, and the actuator 58 are combined to form a liquid discharge element, and the head 50a is formed by a plurality of liquid discharge elements. The arrangement of the discharge ports 51 is drawn in a one-dimensional array in FIG. 1 for convenience of illustration, but in this example, the arrangement of the discharge ports 51 is a two-dimensional matrix. In the present invention, the arrangement of the discharge ports 51 is not particularly limited, and may be another known arrangement such as a linear shape or a staggered shape.

また、ヘッド50aには、溶媒供給源32に連通している溶媒共通流路71と、溶媒共通流路71から各液体吐出素子の吐出口連通路512まで至る溶媒個別流路72とが形成されている。溶媒共通流路71および溶媒個別流路72によって、インク流路60とは分離された溶媒流路70が構成されている。   The head 50a is formed with a common solvent flow path 71 communicating with the solvent supply source 32 and a separate solvent flow path 72 extending from the common solvent flow path 71 to the discharge port communication path 512 of each liquid discharge element. ing. The solvent common channel 71 and the individual solvent channel 72 constitute a solvent channel 70 separated from the ink channel 60.

なお、本例の溶媒個別流路72は、インク個別流路62のうちで吐出口連通路512に接続されているが、本発明において溶媒個別流路72とインク個別流路62との接続点は吐出口連通路512に特に限定されず、例えば圧力室52に溶媒個別流路72が接続されている場合を含む。   Note that the individual solvent flow path 72 of this example is connected to the ejection port communication path 512 in the individual ink flow path 62, but in the present invention, the connection point between the individual solvent flow path 72 and the individual ink flow path 62. Is not particularly limited to the discharge port communication path 512, and includes, for example, the case where the solvent individual flow path 72 is connected to the pressure chamber 52.

溶媒供給源32から供給される溶媒としては、例えば、インク供給源31からヘッド50aへ供給されるインク(すなわち吐出口51から吐出されるインク)中に溶解及び分散している物質(固形粒子、イオン、気体など)が除去された純度が100%近傍の純粋な溶媒が用いられる。   As the solvent supplied from the solvent supply source 32, for example, a substance (solid particles, dissolved and dispersed in ink supplied from the ink supply source 31 to the head 50a (that is, ink discharged from the discharge port 51)). A pure solvent having a purity of approximately 100% from which ions and gases are removed is used.

インク中の主たる溶媒(第1の溶媒)が純粋な状態では粘度が高いなどの理由で単独では溶媒流路70に流せない場合には、インク中の従たる溶媒(第2の溶媒)であって大気雰囲気中で揮発し難い溶媒と混合して、溶媒流路70へ供給する。例えば、第1の溶媒の濃度をインク中の第1の溶媒の濃度よりも高く、且つ、第2の溶媒の濃度をインク中の第2の溶媒の濃度と等しくして、第1の溶媒および第2の溶媒を含む液体を溶媒流路70へ供給する。   If the main solvent (first solvent) in the ink is pure and the viscosity is high, the solvent cannot be allowed to flow through the solvent flow path 70 alone. Therefore, the corresponding solvent (second solvent) in the ink is used. Then, it is mixed with a solvent that does not easily volatilize in the air atmosphere and supplied to the solvent flow path 70. For example, the concentration of the first solvent is higher than the concentration of the first solvent in the ink, and the concentration of the second solvent is equal to the concentration of the second solvent in the ink. A liquid containing the second solvent is supplied to the solvent flow path 70.

インク個別流路62と溶媒個別流路72との境界には、インク供給源31から供給されるインクに含まれている少なくともひとつの溶媒を透過する一方で、インクに含まれている当該溶媒以外の所定の成分(具体的には色材などの溶質)を透過しない性質を有する半透膜73が設けられている。すなわち、溶媒個別流路72は、半透膜73を介して、吐出口51の近傍で、インク個別流路62に接続されている。   At least one solvent contained in the ink supplied from the ink supply source 31 permeates the boundary between the individual ink flow path 62 and the individual solvent flow path 72, while other than the solvent contained in the ink. A semipermeable membrane 73 having a property of not transmitting a predetermined component (specifically, a solute such as a coloring material) is provided. That is, the solvent individual flow path 72 is connected to the ink individual flow path 62 in the vicinity of the ejection port 51 through the semipermeable membrane 73.

半透膜73の材料としては、再生セルロース(セロハン)、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、テフロン(登録商標)等の半透膜、および、これらを組み合わせたものが好適である。特に、強度の高い、芳香族ポリアミドとポリビニルアルコールの組み合わせ、または、芳香族ポリアミドとポリスルホンの組合せが好ましい。   Suitable materials for the semipermeable membrane 73 include semipermeable membranes such as regenerated cellulose (cellophane), polyacrylonitrile, cellulose acetate, aromatic polyamide, polyvinyl alcohol, polysulfone, Teflon (registered trademark), and combinations thereof. It is. In particular, a combination of aromatic polyamide and polyvinyl alcohol, or a combination of aromatic polyamide and polysulfone having high strength is preferable.

図1に示したインク流路圧力源33、溶媒流路圧力源34、インク流路背圧検知部35、溶媒流路背圧検知部36および制御部38によって、インク流路60の背圧と溶媒流路70の背圧との圧力差を設定する圧力設定手段が構成されている。   The ink channel pressure source 33, the solvent channel pressure source 34, the ink channel back pressure detector 35, the solvent channel back pressure detector 36, and the controller 38 shown in FIG. Pressure setting means for setting a pressure difference from the back pressure of the solvent flow path 70 is configured.

制御部38は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路を含んで構成されている。制御部38は、インク流路背圧検知部35によって検知されるインク流路60の背圧に基づいて、インク流路圧力源33を用いてインク流路60の背圧を設定する。また、制御部38は、インク流路背圧検知部35によって検知されるインク流路60の背圧および溶媒流路背圧検知部36によって検知される溶媒流路70の背圧に基づいて、溶媒流路圧力源34を用いることにより(あるいはインク流路圧力源33および溶媒流路圧力源34の両方を用いることにより)、インク流路60の背圧と溶媒流路70の背圧との圧力差を設定する。なお、制御部38による圧力設定態様には各種あり、これらの各種の圧力設定態様については、後に詳説する。   The control unit 38 includes a microcomputer and its peripheral circuits. The controller 38 sets the back pressure of the ink channel 60 using the ink channel pressure source 33 based on the back pressure of the ink channel 60 detected by the ink channel back pressure detector 35. Further, the control unit 38 is based on the back pressure of the ink channel 60 detected by the ink channel back pressure detection unit 35 and the back pressure of the solvent channel 70 detected by the solvent channel back pressure detection unit 36. By using the solvent flow path pressure source 34 (or by using both the ink flow path pressure source 33 and the solvent flow path pressure source 34), the back pressure of the ink flow path 60 and the back pressure of the solvent flow path 70 are reduced. Set the pressure differential. There are various pressure setting modes by the controller 38, and these various pressure setting modes will be described in detail later.

図2において、ヘッド50aは、吐出口51が形成されている吐出口プレート41と、吐出口プレート41に固着されており、吐出口連通路512が形成されている吐出口連通路プレート42と、吐出口連通路プレート42に固着されており、圧力室52、絞り53およびインク共通流路61が形成されている圧力室プレート43と、圧力室プレート43に固着されており、圧力室52の天面を構成している振動板44と、振動板44上の圧力室52に対応する位置に固着されているアクチュエータ58とを含んで構成されている。また、本例では、吐出口連通路プレート42は、溶媒流路70(溶媒共通流路71および溶媒個別流路72)が形成されている溶媒流路プレート421と、圧力室52の底面を構成している圧力室底面プレート422とによって構成されている。このように、溶媒個別流路72は、吐出口51が形成されている吐出口プレート41に最も近いプレートに形成され、吐出口プレート41に形成されている吐出口51の近傍に半透膜73が配置されていることが、好ましい。   In FIG. 2, the head 50 a includes a discharge port plate 41 in which a discharge port 51 is formed, a discharge port communication channel plate 42 that is fixed to the discharge port plate 41 and in which a discharge port communication channel 512 is formed, The pressure chamber plate 43 is fixed to the discharge port communication passage plate 42 and has the pressure chamber 52, the throttle 53 and the ink common flow path 61. The pressure chamber plate 43 is fixed to the top of the pressure chamber 52. The diaphragm 44 includes a surface, and an actuator 58 fixed to a position corresponding to the pressure chamber 52 on the diaphragm 44. Further, in this example, the discharge port communication path plate 42 constitutes the solvent flow path plate 421 in which the solvent flow path 70 (the solvent common flow path 71 and the solvent individual flow path 72) is formed, and the bottom surface of the pressure chamber 52. The pressure chamber bottom plate 422 is configured. Thus, the individual solvent flow path 72 is formed on the plate closest to the discharge port plate 41 in which the discharge port 51 is formed, and the semipermeable membrane 73 is formed in the vicinity of the discharge port 51 formed in the discharge port plate 41. Is preferably arranged.

次に、半透膜73を用いて吐出口51近傍のインク中に含まれる溶媒の濃度(溶媒濃度)を一定に保つ圧力設定の各種態様について、説明する。   Next, various modes of pressure setting that keep the concentration of the solvent (solvent concentration) contained in the ink near the ejection port 51 constant using the semipermeable membrane 73 will be described.

なお、各種態様においても、前述したように液体吐出装置10は、インク流路60と、インク流路60の個別流路部であるインク個別流路62に接続されている溶媒流路70と、インク個別流路62と溶媒流路70との接続部分に設けられている半透膜73を備えている。また、液体吐出装置10は、吐出口51から吐出されるインクをインク流路60に供給する第1の液体供給源(インク供給源31)と、インクに含まれている少なくともひとつの溶媒であって半透膜73を通過する溶媒を含み、且つ、当該溶媒の濃度がインクよりも高い液体を溶媒流路70に供給する第2の液体供給源(溶媒供給源32)と、インク流路60の背圧と溶媒流路70の背圧との圧力差を設定する圧力設定手段(33、34、35、36、38)を備えている。   In various aspects, as described above, the liquid ejection device 10 includes the ink flow path 60 and the solvent flow path 70 connected to the individual ink flow path 62 that is the individual flow path portion of the ink flow path 60. A semipermeable membrane 73 is provided at a connection portion between the individual ink flow path 62 and the solvent flow path 70. The liquid ejection device 10 includes a first liquid supply source (ink supply source 31) that supplies ink ejected from the ejection port 51 to the ink flow path 60, and at least one solvent contained in the ink. A second liquid supply source (solvent supply source 32) that supplies the solvent flow path 70 with a liquid that contains a solvent that passes through the semipermeable membrane 73 and that has a higher concentration of the solvent than the ink, and the ink flow path 60. Pressure setting means (33, 34, 35, 36, 38) for setting the pressure difference between the back pressure of the solvent and the back pressure of the solvent flow path 70 is provided.

また、以下では、インク流路60内のインクの圧力は、その共通流路部(インク共通流路61)と個別流路部(インク個別流路62)とで等しく、また、溶媒流路70内の溶媒の圧力は、その共通流路部(溶媒共通流路71)と個別流路部(溶媒個別流路72)とで等しいものとして、説明する。また、以下では、インク個別流路62を「第1の流路」といい、溶媒個別流路72を「第2の流路」ということもある。また、吐出口51からインク中の溶媒(例えば水)が揮発する状態を「揮発状態」といい、吐出口51からインク中の溶媒(例えば水)が揮発しない状態を「不揮発状態」という。   In the following, the pressure of the ink in the ink flow path 60 is equal in the common flow path portion (ink common flow path 61) and the individual flow path portion (ink individual flow path 62), and the solvent flow path 70. It is assumed that the pressure of the solvent in the inside is equal between the common flow path part (solvent common flow path 71) and the individual flow path part (solvent individual flow path 72). Hereinafter, the individual ink flow path 62 is also referred to as a “first flow path”, and the individual solvent flow path 72 is sometimes referred to as a “second flow path”. A state in which the solvent (for example, water) in the ink is volatilized from the ejection port 51 is referred to as a “volatile state”, and a state in which the solvent (for example, water) in the ink is not volatilized from the ejection port 51 is referred to as a “nonvolatile state”.

図4(A)は、吐出口51からインク中の溶媒がまだ揮発していないフレッシュな状態(以下「初期状態」という)を、ヘッド構造を単純化して、表現している。このような初期状態、すなわち吐出口51近傍のインクの溶媒濃度が初期値である状態では、次の数2に示すように、第1の流路62の背圧P1と、吐出口51におけるメニスカスの表面張力STとが、釣り合っている。   FIG. 4A shows a fresh state (hereinafter referred to as “initial state”) in which the solvent in the ink has not yet volatilized from the ejection port 51 by simplifying the head structure. In such an initial state, that is, in a state where the solvent concentration of the ink in the vicinity of the ejection port 51 is an initial value, the back pressure P1 of the first flow path 62 and the meniscus in the ejection port 51 are expressed as shown in the following equation (2). Is balanced with the surface tension ST.

[数2]
P1=ST
また、次の数3に示すように、第2の流路72の背圧P2は、浸透圧Π0だけ、第1の流路62の背圧P1よりも低く設定する。
[Equation 2]
P1 = ST
Further, as shown in the following Equation 3, the back pressure P2 of the second flow path 72 is set lower than the back pressure P1 of the first flow path 62 by the osmotic pressure 0.

[数3]
P2+Π0=P1
ここで、Π0は、吐出口51からインク中の溶媒がまだ揮発していない初期状態で、半透膜73により発生する浸透圧である。
[Equation 3]
P2 + Π0 = P1
Here, Π0 is an osmotic pressure generated by the semipermeable membrane 73 in an initial state where the solvent in the ink has not yet evaporated from the ejection port 51.

このような数3に示す状態では、第1の流路62の背圧P1と、第2の流路72の背圧P2および浸透圧Π0の和(P2+Π0)とが、等しいので、半透膜73を通じた溶媒の移動は起こらない。   In the state shown in Equation 3, the back pressure P1 of the first flow path 62 is equal to the sum of the back pressure P2 of the second flow path 72 and the osmotic pressure 20 (P2 + Π0). No movement of the solvent through 73 occurs.

図4(B)は、揮発状態を、ヘッド構造を単純化して、表現している。このような揮発状態、すなわち、図4(B)の矢印301に示す溶媒揮発に因り吐出口51近傍のインクの溶媒濃度が初期値から低下した状態では、次の数4に示すように、浸透圧が大きくなってΠ0からΠ1(Π0<Π1)になる。   FIG. 4B represents the volatile state by simplifying the head structure. In such a volatile state, that is, in a state where the solvent concentration of the ink in the vicinity of the ejection port 51 is reduced from the initial value due to the solvent volatilization indicated by the arrow 301 in FIG. The pressure increases from Π0 to Π1 (Π0 <Π1).

[数4]
P2+Π1>P1
このような数4に示す状態では、第1の流路62の背圧P1が、第2の流路72の背圧P2及び浸透圧Π1の和(P2+Π1)よりも低くなるので、図4(B)の矢印302に示すように、半透膜73を通過して第2の流路72から第1の流路62へ溶媒が移動する。そして、前述の数3に示すような圧力がバランスした状態になったとき、溶媒の移動が止まる。結果として、吐出口51近傍のインクの溶媒濃度がほぼ一定に保たれる。
[Equation 4]
P2 + Π1> P1
In the state shown in Equation 4, the back pressure P1 of the first flow path 62 is lower than the sum of the back pressure P2 of the second flow path 72 and the osmotic pressure Π1 (P2 +) 1). As indicated by an arrow 302 in B), the solvent moves from the second channel 72 to the first channel 62 through the semipermeable membrane 73. Then, when the pressure shown in Equation 3 is balanced, the movement of the solvent stops. As a result, the solvent concentration of the ink in the vicinity of the ejection port 51 is kept substantially constant.

以上のような態様(第1の圧力設定態様)では、要するに、不揮発状態及び揮発状態の両状態において、第2の流路72の背圧P2を第1の流路62の背圧P1よりも未揮発状態(初期状態)における浸透圧Π0だけ低い圧力(P1―Π0)に設定する。   In the above-described aspect (first pressure setting aspect), in short, the back pressure P2 of the second flow path 72 is higher than the back pressure P1 of the first flow path 62 in both the nonvolatile state and the volatile state. The pressure is set to a lower pressure (P1-Π0) by the osmotic pressure Π0 in the non-volatile state (initial state).

このような圧力設定は、図1の2つの背圧検知部(インク流路背圧検知部35、溶媒流路背圧検知部36)によってそれぞれ検知された第1の流路62の背圧および第2の流路72の背圧に基づいて、図1の制御部38が溶媒流路圧力源34(またはインク流路圧力源33および溶媒流路圧力源34の両方)を用いて第1の流路62の背圧と第2の流路72の背圧との圧力差をΠ0に設定することにより行われる。   Such pressure setting is based on the back pressure of the first flow path 62 detected by the two back pressure detection sections (the ink flow path back pressure detection section 35 and the solvent flow path back pressure detection section 36) in FIG. Based on the back pressure of the second flow path 72, the control unit 38 of FIG. 1 uses the solvent flow path pressure source 34 (or both the ink flow path pressure source 33 and the solvent flow path pressure source 34) to This is done by setting the pressure difference between the back pressure of the flow path 62 and the back pressure of the second flow path 72 to Π0.

以上説明した第1の圧力設定態様に本発明は特に限定されない。揮発状態での第2の流路72の背圧を、第1の流路61の背圧P1よりも低く且つ前記(P1―Π0)よりも高く設定するようにしてもよい。このような態様(第2の圧力設定態様)について、以下説明する。   The present invention is not particularly limited to the first pressure setting mode described above. The back pressure of the second flow path 72 in the volatile state may be set to be lower than the back pressure P1 of the first flow path 61 and higher than (P1−10). Such an aspect (second pressure setting aspect) will be described below.

前述の数1に示されるように、基本的には、浸透圧Πは、半透膜73の組成及び厚みにはよらないが、溶媒が半透膜73を通過する速さは、これらの影響を受ける。簡単に説明すると、半透膜73はなるべく薄い方がよいが、製造上の限界や強度の点で、ある程度の厚みが必要である。しかし、厚い半透膜73では溶媒が透過するのに時間がかかる。そこで、溶媒が半透膜73を透過する時間を考慮して、吐出口51近傍で溶媒の揮発が始まったとき、溶媒が半透膜73を透過して移動し易いように、第2の流路72の背圧を初期状態での第2の流路72の背圧P2(=P1―Π0)よりもやや高めに設定する(負圧としては絶対値が小さくなる)。   As shown in Equation 1 above, basically, the osmotic pressure does not depend on the composition and thickness of the semipermeable membrane 73, but the speed at which the solvent passes through the semipermeable membrane 73 is affected by these effects. Receive. Briefly, the semipermeable membrane 73 should be as thin as possible, but it needs a certain thickness in terms of manufacturing limitations and strength. However, it takes time for the solvent to permeate through the thick semipermeable membrane 73. Therefore, in consideration of the time for the solvent to pass through the semipermeable membrane 73, when the solvent starts to volatilize in the vicinity of the discharge port 51, the second flow is set so that the solvent easily moves through the semipermeable membrane 73. The back pressure of the path 72 is set slightly higher than the back pressure P2 (= P1-Π0) of the second flow path 72 in the initial state (the absolute value is reduced as a negative pressure).

このような第2の圧力設定態様における揮発状態での第2の流路72の背圧P2’と第1の流路62の背圧P1との圧力関係を、次の数5に示す。   The pressure relationship between the back pressure P2 'of the second flow path 72 and the back pressure P1 of the first flow path 62 in the volatilized state in the second pressure setting mode is expressed by the following equation (5).

[数5]
P2’+Π0>P1
すなわち、不揮発状態での第2の流路72の背圧P2を、前述の数3を用いて説明したように第1の流路62の背圧P1よりも初期状態の浸透圧Π0だけ低い圧力(P1−Π0)に設定する一方で、揮発状態での第2の流路72の背圧P2’を、第1の流路62の背圧P1よりも低く且つ(P1−Π0)よりも高く設定する。
[Equation 5]
P2 '+ Π0> P1
That is, the back pressure P2 of the second flow path 72 in the non-volatile state is lower than the back pressure P1 of the first flow path 62 by the osmotic pressure の 0 in the initial state as described using Equation 3 above. While setting (P1-Π0), the back pressure P2 ′ of the second flow path 72 in the volatile state is lower than the back pressure P1 of the first flow path 62 and higher than (P1-Π0). Set.

数5に示すように圧力を設定した場合でも、揮発状態において、第1の流路62の背圧P1が第2の流路72の背圧P2’と実際の浸透圧Π2との和(P2’+Π2)よりも低くなるので、半透膜73を介して第2の流路72から第1の流路62へ溶媒が移動する。   Even when the pressure is set as shown in Equation 5, in the volatile state, the back pressure P1 of the first flow path 62 is the sum of the back pressure P2 ′ of the second flow path 72 and the actual osmotic pressure 2 (P2 Therefore, the solvent moves from the second flow path 72 to the first flow path 62 through the semipermeable membrane 73.

このような圧力設定は、図1の2つの背圧検知部(インク流路背圧検知部35、溶媒流路背圧検知部36)によってそれぞれ検知された第1の流路62の背圧および第2の流路72の背圧に基づいて、図1の制御部38が溶媒流路圧力源34(またはインク流路圧力源33および溶媒流路圧力源34の両方)を用いて第1の流路62の背圧と第2の流路72の背圧との圧力差を設定することにより行われる。   Such pressure setting is based on the back pressure of the first flow path 62 detected by the two back pressure detection sections (the ink flow path back pressure detection section 35 and the solvent flow path back pressure detection section 36) in FIG. Based on the back pressure of the second flow path 72, the control unit 38 of FIG. 1 uses the solvent flow path pressure source 34 (or both the ink flow path pressure source 33 and the solvent flow path pressure source 34) to This is performed by setting a pressure difference between the back pressure of the flow path 62 and the back pressure of the second flow path 72.

半透膜73を溶媒が通過する速度だけでなく、さらに、吐出口51のメニスカスから半透膜73まで至る溶媒の濃度勾配を考慮して、第2の流路72の背圧を設定してもよい。このような圧力設定態様(第3の圧力設定態様)について、以下説明する。   Considering not only the speed at which the solvent passes through the semipermeable membrane 73 but also the concentration gradient of the solvent from the meniscus of the discharge port 51 to the semipermeable membrane 73, the back pressure of the second flow path 72 is set. Also good. Such a pressure setting mode (third pressure setting mode) will be described below.

図5(A)において、インク中の溶媒の移動速度は有限なので、吐出口51から定常的に溶媒が揮発していると、吐出口51のメニスカスから半透膜73まで、インク中の溶媒濃度に勾配が生じる。図5(B)は、初期の溶媒濃度を示す直線410に対して、第1の曲線411、第2の曲線412、第3の曲線413の順で、時系列に、インク中の溶媒濃度の勾配が変化していく様子を示している。なお、図5(B)において、横軸は、図5(A)に示す吐出口51のメニスカスから半透膜73まで至る曲線401上の位置を吐出口51のメニスカスを「0」として示し、縦軸はその曲線401上の各位置における溶媒濃度を示す。このような濃度勾配が生じる結果、吐出口51のメニスカスのインクは溶媒濃度が低下して高粘度化してしまう。   In FIG. 5A, since the moving speed of the solvent in the ink is finite, if the solvent is constantly volatilized from the ejection port 51, the solvent concentration in the ink from the meniscus of the ejection port 51 to the semipermeable membrane 73 is obtained. A gradient occurs. FIG. 5B shows the concentration of the solvent in the ink in time series in the order of the first curve 411, the second curve 412, and the third curve 413 with respect to the straight line 410 indicating the initial solvent concentration. It shows how the gradient changes. 5B, the horizontal axis indicates the position on the curve 401 from the meniscus of the discharge port 51 to the semipermeable membrane 73 shown in FIG. 5A as the meniscus of the discharge port 51 being “0”. The vertical axis indicates the solvent concentration at each position on the curve 401. As a result of such a concentration gradient, the ink of the meniscus at the discharge port 51 has a reduced solvent concentration and an increased viscosity.

そこで、溶媒濃度勾配の分も勘案して、揮発状態における第2の流路72の背圧を前記のP2’よりもさらに高く設定する (負圧としては絶対値が小さくなる)。このような第3の圧力設定態様における揮発状態での第2の流路72の背圧P2”と第1の流路62の背圧P1との圧力関係を、次の数6に示す。   Therefore, taking into account the solvent concentration gradient, the back pressure of the second flow path 72 in the volatile state is set to be higher than the aforementioned P2 '(the absolute value of the negative pressure is small). A pressure relationship between the back pressure P2 ″ of the second flow path 72 and the back pressure P1 of the first flow path 62 in the volatilized state in the third pressure setting mode is expressed by the following equation (6).

[数6]
P2”+Π0>P1
すなわち、不揮発状態での第2の流路72の背圧P2は、前述の数3を用いて説明したように第1の流路62の背圧P1よりも初期状態の浸透圧Π0だけ低い圧力(P1−Π0)に設定する一方で、揮発状態での第2の流路72の背圧はP2”を、第1の流路62の背圧P1よりも低く且つ前記P2’よりも高く設定する(P2”>P2’)。
[Equation 6]
P2 "+ Π0> P1
That is, the back pressure P2 of the second flow path 72 in the non-volatile state is lower than the back pressure P1 of the first flow path 62 by the osmotic pressure の 0 in the initial state as described using the above equation 3. On the other hand, the back pressure of the second flow path 72 in the volatile state is set to P2 ″ lower than the back pressure P1 of the first flow path 62 and higher than the P2 ′. (P2 ″> P2 ′).

これにより、図5(C)の溶媒濃度勾配曲線420のように、半透膜73よりも吐出口51に近い位置(具体的には吐出口連通路512など)におけるインクの溶媒濃度を、初期の溶媒濃度410よりもやや高めにし、吐出口51のメニスカスの粘度を多少下げる効果がある。また、吐出口51の直近の位置におけるインクの平均濃度を正常値(初期値、設計値)に保つ事が可能である。   As a result, as shown in the solvent concentration gradient curve 420 in FIG. 5C, the ink solvent concentration at the position closer to the ejection port 51 than the semipermeable membrane 73 (specifically, the ejection port communication path 512) is set to the initial value. The solvent concentration 410 is slightly higher than the above, and the viscosity of the meniscus at the discharge port 51 is somewhat lowered. In addition, it is possible to keep the average density of ink at the position closest to the ejection port 51 at a normal value (initial value, design value).

なお、数6に示す状態は、吐出口51からの溶媒の揮発と第2の流路72からの溶媒の供給がバランスした状態である。よって、ヘッド50aの吐出口面にキャップをした場合など、吐出口51からインク中の溶媒が揮発しない不揮発状態では、P2”をP2(=P1−Π0)に戻す制御をする。これを模式的に書くと図6のようになる。図6において、P2は、キャップをした状態(不揮発状態)の第2の流路72の背圧であり、P2”は、キャップをしていない状態(揮発状態)の第2の流路72の背圧である。   The state shown in Equation 6 is a state in which the volatilization of the solvent from the discharge port 51 and the supply of the solvent from the second flow path 72 are balanced. Therefore, in a non-volatile state in which the solvent in the ink does not volatilize from the ejection port 51, such as when the ejection port surface of the head 50a is capped, control is performed to return P2 ″ to P2 (= P1−。0). 6 is obtained as shown in Fig. 6. In Fig. 6, P2 is the back pressure of the second flow path 72 in the capped state (non-volatile state), and P2 "is in the uncapped state (volatile) The back pressure of the second flow path 72 in the state).

ところで、溶媒濃度は、インクの組成、半透膜の組成及び厚み、各流路の背圧、並びに、吐出口51の大きさ、によって決まる。ここで、まず、インク吐出の特性を決定すると、インクの組成(溶媒と溶質の割合、インクの粘性、表面張力等が定まる)、第1の流路62の背圧(吐出口51からインクが漏れるのを防ぐため、一般には、−10〜−50mmHO程度の負圧にする)、及び、吐出口51の大きさ(例えば15〜25μmであり、吐出するインク滴の大きさ、速度に影響する)は、ある望ましい値に定まる。したがって、半透膜73の組成及び厚みと、第2の流路72の背圧が、変更可能なパラメータであり、これらの変更可能パラメータの内、ヘッド50aを使用中に動的に変えることができるのは、第2の流路72の背圧である。よって、第2流路72の背圧を、図6に示すように制御することで、吐出口51近傍のインク中の溶媒濃度をほぼ一定に保つ事ができる。 By the way, the solvent concentration is determined by the composition of the ink, the composition and thickness of the semipermeable membrane, the back pressure of each flow path, and the size of the ejection port 51. Here, when the ink ejection characteristics are determined, the composition of the ink (the ratio of the solvent and the solute, the viscosity of the ink, the surface tension, etc. are determined), the back pressure of the first flow path 62 (the ink is discharged from the ejection port 51). In order to prevent leakage, in general, a negative pressure of about −10 to −50 mmH 2 O is used, and the size of the ejection port 51 (for example, 15 to 25 μm) Influence) is determined by some desired value. Therefore, the composition and thickness of the semipermeable membrane 73 and the back pressure of the second flow path 72 are parameters that can be changed, and among these changeable parameters, the head 50a can be dynamically changed during use. What can be done is the back pressure of the second flow path 72. Therefore, by controlling the back pressure of the second flow path 72 as shown in FIG. 6, the solvent concentration in the ink near the ejection port 51 can be kept substantially constant.

以上説明した様に、図1に示す構成において、吐出口51からインク中の溶媒が揮発して、吐出口51近傍のインクが高粘度化すると(すなわち溶媒濃度が低くなると)、インク中の溶媒分圧が低下して、半透膜73を挟んで、第1の流路62と第2の流路72との間に溶媒の分圧差が生じる。その結果、半透膜73を介して、第2の流路72から第1の流路62に溶媒の分子が移動し、吐出口51近傍のインク中の溶媒濃度を一定に保つ。つまり、吐出口51近傍でのインク増粘に対し、各吐出口51毎の溶媒濃度変化に応じた最小限の溶媒消費で吐出口51近傍のインク中の溶媒濃度を一定に保ち、吐出安定性を向上させることができる。   As described above, in the configuration shown in FIG. 1, when the solvent in the ink volatilizes from the ejection port 51 and the ink in the vicinity of the ejection port 51 becomes highly viscous (that is, when the solvent concentration decreases), the solvent in the ink. The partial pressure decreases, and a partial pressure difference of the solvent is generated between the first flow path 62 and the second flow path 72 with the semipermeable membrane 73 interposed therebetween. As a result, the solvent molecules move from the second flow path 72 to the first flow path 62 through the semipermeable membrane 73, and the solvent concentration in the ink near the ejection port 51 is kept constant. That is, with respect to the ink thickening in the vicinity of the ejection port 51, the solvent concentration in the ink in the vicinity of the ejection port 51 is kept constant with the minimum solvent consumption corresponding to the change in the solvent concentration for each ejection port 51, and the ejection stability. Can be improved.

なお、長期保存後など、吐出口51部分にキャップをしていても吐出口51部分のインクが多少高粘化してしまうような条件では、再使用の前に第2の流路72の背圧を(P1−Π0)よりも高めに設定する(負圧としては絶対値が小さくなる)。こうすると、増粘が進んだ状態でも、吐出口51近傍のインクを低粘化させ、メンテナンスを容易にする事ができる。   Note that the back pressure of the second flow path 72 may be reduced before reuse under conditions where the ink at the discharge port 51 portion becomes somewhat thick even after capping, such as after long-term storage. Is set higher than (P1-Π0) (the absolute value becomes smaller as the negative pressure). In this way, even in a state where the thickening has progressed, the ink in the vicinity of the ejection port 51 can be reduced in viscosity and maintenance can be facilitated.

以上、第2の流路72に、インク中の溶媒のみが流れる場合を例に説明したが、本発明にこのような場合に限定されず、第2の流路72に流れる液体が、吐出口51から吐出されるインク(第1液体)に含まれている少なくともひとつの溶媒(吐出口51から揮発する溶媒である)を含み、且つ、当該溶媒の濃度がインク(第1液体)よりも高い第2液体である場合には、本発明の特有の効果を得られる。   The case where only the solvent in the ink flows through the second flow path 72 has been described above as an example. However, the present invention is not limited to such a case, and the liquid flowing through the second flow path 72 is discharged from the discharge port. 51 includes at least one solvent (which is a solvent that volatilizes from the ejection port 51) contained in the ink (first liquid) ejected from the ink 51, and the concentration of the solvent is higher than that of the ink (first liquid). In the case of the second liquid, the characteristic effect of the present invention can be obtained.

次に、半透膜73の形成方法の一例について、説明する。この方法は、特に、薄い半透膜73を作る場合に有効である。   Next, an example of a method for forming the semipermeable membrane 73 will be described. This method is particularly effective when a thin semipermeable membrane 73 is formed.

まず、図7(A)に示すように、吐出口プレート41と吐出口連通路プレート42(溶媒流路プレート421および圧力室底面プレート422)とを互いに接合する。なお、吐出口連通路512に面した溶媒個別流路72には、半透膜73を形成するための半透膜形成用基板74を作成しておく。半透膜形成用基板74は、溶媒個別流路72が吐出口連通路512に接続される部分に形成される。このような半透膜形成用基板74は、ホトリソグラフィの技術を用いて形成できる。   First, as shown in FIG. 7A, the discharge port plate 41 and the discharge port communication path plate 42 (the solvent flow path plate 421 and the pressure chamber bottom plate 422) are joined to each other. A semipermeable membrane forming substrate 74 for forming the semipermeable membrane 73 is prepared in the solvent individual flow channel 72 facing the discharge port communication channel 512. The semipermeable membrane forming substrate 74 is formed in a portion where the individual solvent flow path 72 is connected to the discharge port communication path 512. Such a semipermeable membrane forming substrate 74 can be formed using a photolithography technique.

なお、溶媒個別流路72が吐出口連通路512を取り囲むようにドーナツ状に形成される場合は、半透膜形成用基板74は、吐出口連通路512を取り囲むドーナツ状の形状をしている。このような形状は、半透膜73の有効面積が大きくなるので望ましい構成である。   When the individual solvent flow path 72 is formed in a donut shape so as to surround the discharge port communication path 512, the semipermeable membrane forming substrate 74 has a donut shape surrounding the discharge port communication path 512. . Such a shape is desirable because the effective area of the semipermeable membrane 73 is increased.

次に、図7(B)に示すように、吐出口連通路512に面した半透膜形成用基板74の表面に樹脂成分を塗布して半透膜73としての薄膜を形成し、乾燥させる。その後、半透膜形成用基板74を除去する。そうすると、図7(C)に示すように、吐出口51及び吐出口連通路512及び溶媒個別流路72を有し、溶媒個別流路72と吐出口連通路512との境界に半透膜73を有する構造体412が形成される。なお、半透膜形成用基板74は、水溶性の樹脂や、特定の酸、アルカリ等で溶解する樹脂、金属等を用いることで容易に除去可能である。   Next, as shown in FIG. 7B, a resin component is applied to the surface of the semipermeable membrane forming substrate 74 facing the discharge port communication path 512 to form a thin film as the semipermeable membrane 73 and dried. . Thereafter, the semipermeable membrane forming substrate 74 is removed. 7C, the discharge port 51, the discharge port communication path 512, and the solvent individual flow path 72 are provided, and the semipermeable membrane 73 is formed at the boundary between the solvent individual flow path 72 and the discharge port communication path 512. A structure 412 having is formed. The semipermeable membrane forming substrate 74 can be easily removed by using a water-soluble resin, a resin that dissolves in a specific acid or alkali, a metal, or the like.

その後、図7(C)の構造体412を、圧力室プレート(図2の43)と接合する。   Thereafter, the structure 412 in FIG. 7C is joined to the pressure chamber plate (43 in FIG. 2).

圧力室プレート(図2の43)に、吐出口連通路プレート42及び吐出口プレート41を接合した後に、半透膜73を形成するようにしてもよい。   The semipermeable membrane 73 may be formed after the discharge port communication passage plate 42 and the discharge port plate 41 are joined to the pressure chamber plate (43 in FIG. 2).

なお、形成する半透膜73が比較的厚くてもよい場合は、図7(A)の半透膜形成用基板74を半透膜73の材質で形成してもよい。ただ、半透膜73を溶媒が移動する時間を短くするために半透膜73は薄くすることが好ましく、また、半透膜73の部分的な欠けの発生を防ぐこと、半透膜73と流路壁の密着を良くすることを考慮すると、図7(A)〜(C)に示した形成方法によって半透膜73を形成することが、望ましい。   When the semipermeable membrane 73 to be formed may be relatively thick, the semipermeable membrane forming substrate 74 in FIG. 7A may be formed of the material of the semipermeable membrane 73. However, it is preferable to make the semipermeable membrane 73 thin in order to shorten the time for the solvent to move through the semipermeable membrane 73, and to prevent the occurrence of partial chipping of the semipermeable membrane 73, In view of improving the close contact of the flow path walls, it is desirable to form the semipermeable membrane 73 by the formation method shown in FIGS.

[第2実施形態]
図8は、第2実施形態に係る液体吐出装置の要部としてのヘッド50bを示す断面図である。この断面図は、図1の2−2線に沿った断面を図示している。なお、図8において、図1及び図2に示した第1実施形態におけるヘッド50aの構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してあり、既に説明した内容については、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a head 50b as a main part of the liquid ejection apparatus according to the second embodiment. This sectional view shows a section taken along line 2-2 of FIG. In FIG. 8, the same components as those of the head 50a in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the contents already described is omitted. To do.

図8において、ヘッド50bの吐出口51の形成面(吐出面)には蒸気圧センサ74が配置されている。蒸気圧センサ74は、吐出口51周辺の溶媒蒸気圧(溶媒が水の場合には「湿度」である)を検知する。なお、本例では蒸気圧センサ74をヘッド50bの吐出面に配置されているが、本発明はこのような場合に特に限定されず、ヘッド50bの他の位置や、ヘッド50bの外部に設けられていてもよい。   In FIG. 8, a vapor pressure sensor 74 is disposed on the formation surface (discharge surface) of the discharge port 51 of the head 50b. The vapor pressure sensor 74 detects the solvent vapor pressure around the discharge port 51 (“humidity” when the solvent is water). In this example, the vapor pressure sensor 74 is disposed on the ejection surface of the head 50b, but the present invention is not particularly limited to such a case, and is provided at other positions of the head 50b or outside the head 50b. It may be.

本実施形態において、制御部(図1の38)は、蒸気圧センサ74により検知された吐出口51周辺の溶媒蒸気圧の変動に応じて、溶媒流路圧力源(図1の34)を用いて、溶媒流路70(71、72)の背圧を変化させる制御を行うことにより、インク流路60の背圧と溶媒流路70の背圧との圧力差を設定する。ここで、溶媒流路70の背圧の変化分は、近似的には、吐出口51周辺の溶媒蒸気圧の変化分に等しく設定する。なお、溶媒流路70の背圧は、インク流路60の背圧P1よりも低く且つ前述の(P1−Π0)よりも高く設定する (負圧としては絶対値が小さくなる)。ここで、Π0は、吐出口51から溶媒が揮発していない初期状態での半透膜73による浸透圧である。   In the present embodiment, the control unit (38 in FIG. 1) uses the solvent flow path pressure source (34 in FIG. 1) according to the change in the solvent vapor pressure around the discharge port 51 detected by the vapor pressure sensor 74. Thus, the pressure difference between the back pressure of the ink flow path 60 and the back pressure of the solvent flow path 70 is set by performing control to change the back pressure of the solvent flow path 70 (71, 72). Here, the amount of change in the back pressure of the solvent channel 70 is set approximately equal to the amount of change in the solvent vapor pressure around the discharge port 51. The back pressure of the solvent flow path 70 is set to be lower than the back pressure P1 of the ink flow path 60 and higher than the above-described (P1−Π0) (the absolute value of the negative pressure is small). Here, Π0 is the osmotic pressure by the semipermeable membrane 73 in the initial state where the solvent is not volatilized from the discharge port 51.

吐出口から溶媒が揮発しやすい状態では、第1実施形態において説明したように、半透膜73から吐出口51までの溶媒濃度勾配が大きくなるので、吐出口51周辺の溶媒蒸気圧の変化よりも溶媒流路70の背圧の圧力変化を大きく設定する。この量は、ヘッド50の構造および寸法、並びに、インクの物性によるので、一概に定められず、実験により求めるが、吐出口51近傍のインク中の溶媒濃度が吐出に支障ない状態に保たれるように制御する。   In a state where the solvent is likely to volatilize from the discharge port, as described in the first embodiment, the solvent concentration gradient from the semipermeable membrane 73 to the discharge port 51 becomes large, so that the change in the solvent vapor pressure around the discharge port 51 is greater. Also, the pressure change of the back pressure of the solvent channel 70 is set large. Since this amount depends on the structure and dimensions of the head 50 and the physical properties of the ink, it cannot be determined unconditionally and is determined by experiment, but the solvent concentration in the ink near the ejection port 51 is maintained in a state that does not hinder ejection. To control.

[第3実施形態]
図9は、第3実施形態に係る液体吐出装置の要部としてのヘッド50cを示す断面図である。この断面図は、図1の2−2線に沿った断面を図示している。なお、図9において、図1及び図2に示した第1実施形態におけるヘッド50aの構成要素と同じ構成要素、および、図2に示した第2実施形態におけるヘッド50bの構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してあり、既に説明した内容については、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a head 50c as a main part of the liquid ejection apparatus according to the third embodiment. This sectional view shows a section taken along line 2-2 of FIG. In FIG. 9, the same components as the components of the head 50a in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the same components as the components of the head 50b in the second embodiment shown in FIG. Are denoted by the same reference numerals, and description of the contents already described is omitted.

第1実施形態のヘッド50aおよび第2実施形態のヘッド50bは、絞り53、圧力室52、吐出口連通路512及びノズル51が、この順にインク共通流路61に接続されている構成であったが、本実施形態では、図9に示すように、前述の絞り53が存在しない。このような構成でも本発明は有効である。   The head 50a of the first embodiment and the head 50b of the second embodiment have a configuration in which the throttle 53, the pressure chamber 52, the discharge port communication path 512, and the nozzle 51 are connected to the ink common flow path 61 in this order. However, in the present embodiment, as shown in FIG. The present invention is effective even with such a configuration.

図9に示すアクチュエータ58として発熱体を用いており、本例のヘッド50cは、インクを加熱することにより瞬間的に気化させて吐出する、いわゆるサーマル式のインクジェットヘッドとなっている。   A heating element is used as the actuator 58 shown in FIG. 9, and the head 50c of this example is a so-called thermal ink jet head that instantaneously vaporizes and discharges ink by heating.

なお、図10に示すヘッド50dのように、アクチュエータ58としてピエゾ等の圧電素子を用いる場合でも、アクチュエータ58と圧力室52の寸法を長くし、図2及び図8に示す絞り53が存在しない構成としてもよい。このような構成でも本発明は有効である。   10A and 10B, even when a piezoelectric element such as a piezo is used as the actuator 58, the dimensions of the actuator 58 and the pressure chamber 52 are increased, and the diaphragm 53 shown in FIGS. 2 and 8 does not exist. It is good. The present invention is effective even with such a configuration.

[画像形成装置]
図11は、本発明に係る液体吐出装置を適用した画像形成装置100の一例を示すブロック図である。
[Image forming apparatus]
FIG. 11 is a block diagram showing an example of an image forming apparatus 100 to which the liquid ejection apparatus according to the present invention is applied.

図11において、画像形成装置100は、主として、液体吐出ヘッド50、通信インターフェース101、システムコントローラ102、メモリ103a、103b、搬送用モータ104、搬送ドライバ105、プリント制御部106、ヘッドドライバ107、および、給液部108、を含んで構成されている。   11, the image forming apparatus 100 mainly includes a liquid ejection head 50, a communication interface 101, a system controller 102, memories 103a and 103b, a conveyance motor 104, a conveyance driver 105, a print control unit 106, a head driver 107, and A liquid supply unit 108 is included.

ここで、給液部108は、図1のインク供給源31、溶媒供給源32、インク流路圧力源33、溶媒流路圧力源34、インク流路背圧検知部35、溶媒流路背圧検知部36を含んで構成されている。また、プリント制御部106は、図1の制御部38を含んで構成されている。また、液体吐出ヘッド50には、図8、図9、図10の蒸気圧センサ74が設けられている。   Here, the liquid supply unit 108 includes the ink supply source 31, the solvent supply source 32, the ink channel pressure source 33, the solvent channel pressure source 34, the ink channel back pressure detection unit 35, and the solvent channel back pressure shown in FIG. The detector 36 is configured to be included. The print control unit 106 includes the control unit 38 shown in FIG. Further, the liquid discharge head 50 is provided with the vapor pressure sensor 74 shown in FIGS.

本画像形成装置100は、K(黒)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロ)の各色毎に合計4つの液体吐出ヘッド50を備える。   The image forming apparatus 100 includes a total of four liquid ejection heads 50 for each color of K (black), C (cyan), M (magenta), and Y (yellow).

通信インターフェース101は、ホストコンピュータ190から送信される画像データを受信する画像データ入力手段である。通信インターフェース101には、有線又は無線のインターフェースを適用することができる。この通信インターフェース101によって画像形成装置100に取り込まれた画像データは、この画像データ記憶用の第1のメモリ103aに一旦記憶される。   The communication interface 101 is an image data input unit that receives image data transmitted from the host computer 190. A wired or wireless interface can be applied to the communication interface 101. Image data taken into the image forming apparatus 100 by the communication interface 101 is temporarily stored in the first memory 103a for storing the image data.

システムコントローラ102は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路等から構成されており、所定のプログラムに従って画像形成装置100の全体を制御する主制御手段である。すなわち、システムコントローラ102は、通信インターフェース101、搬送ドライバ105、プリント制御部106等の各部を制御する。   The system controller 102 includes a microcomputer and its peripheral circuits, and is main control means for controlling the entire image forming apparatus 100 according to a predetermined program. That is, the system controller 102 controls each unit such as the communication interface 101, the conveyance driver 105, the print control unit 106, and the like.

搬送用モータ104は、紙などの被吐出媒体を搬送するためのローラやベルト等に動力を与える。この搬送用モータ104によって、被吐出媒体と液体吐出ヘッド50とが相対的に移動される。搬送ドライバ105は、システムコントローラ102からの指示に従って搬送用モータ104を駆動する回路である。   The conveyance motor 104 applies power to a roller, a belt, or the like for conveying an ejection medium such as paper. By the transport motor 104, the medium to be ejected and the liquid ejection head 50 are relatively moved. The transport driver 105 is a circuit that drives the transport motor 104 in accordance with an instruction from the system controller 102.

プリント制御部106は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路等から構成されており、画像形成装置100に入力される画像データに基づいて、液体吐出ヘッド50が被吐出媒体に向けて吐出(打滴)を行って被吐出媒体上にドットを形成するために必要なドットデータ(「打滴データ」ともいう)を生成する。すなわち、プリント制御部106は、システムコントローラ102の制御に従い、第1のメモリ103a内の画像データから打滴用のドットデータを生成するための各種の加工、補正などの画像処理を行う画像処理手段として機能し、生成したドットデータをヘッドドライバ107に供給する。   The print control unit 106 includes a microcomputer and its peripheral circuits, and the liquid discharge head 50 discharges (drops) the liquid toward the discharge target medium based on image data input to the image forming apparatus 100. And generating dot data (also referred to as “droplet ejection data”) necessary for forming dots on the medium to be ejected. That is, the print control unit 106 performs image processing such as various processes and corrections for generating droplet ejection dot data from image data in the first memory 103a according to the control of the system controller 102. And the generated dot data is supplied to the head driver 107.

プリント制御部106には第2のメモリ103bが付随しており、プリント制御部106における画像処理時にドットデータ等が第2のメモリ103bに一時的に格納される。   The print controller 106 is accompanied by a second memory 103b, and dot data and the like are temporarily stored in the second memory 103b during image processing in the print controller 106.

なお、図11において第2のメモリ103bはプリント制御部106に付随する態様で示されているが、第1のメモリ103aと兼用することも可能である。また、プリント制御部106とシステムコントローラ102とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。   In FIG. 11, the second memory 103b is shown in a mode associated with the print control unit 106, but it can also be used as the first memory 103a. Also possible is an aspect in which the print control unit 106 and the system controller 102 are integrated to form a single processor.

ヘッドドライバ107は、プリント制御部106から与えられるドットデータ(実際には第2のメモリ103bに記憶されたドットデータである)に基づき、液体吐出ヘッド50の圧電素子58に対して吐出用駆動信号を出力する。このヘッドドライバ107から出力された吐出用駆動信号が液体吐出ヘッド50の圧電素子58に与えられることによって、液体吐出ヘッド50のノズル51から被吐出媒体に向けて液体(液滴)が吐出される。   The head driver 107 outputs ejection drive signals to the piezoelectric elements 58 of the liquid ejection head 50 based on dot data (actually, dot data stored in the second memory 103b) given from the print control unit 106. Is output. By supplying the ejection drive signal output from the head driver 107 to the piezoelectric element 58 of the liquid ejection head 50, the liquid (droplet) is ejected from the nozzle 51 of the liquid ejection head 50 toward the ejection medium. .

なお、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。   The present invention is not limited to the examples described in the present specification and the examples illustrated in the drawings, and various design changes and improvements may be made without departing from the scope of the present invention. is there.

第1実施形態に係る液体吐出装置の要部を概念的に示す平面透視図Plane perspective view conceptually showing a main part of the liquid ejection apparatus according to the first embodiment. 図1の2−2線に沿った断面図Sectional view along line 2-2 in FIG. 背圧の説明に用いる説明図Explanatory drawing used to explain back pressure (A)は初期状態における力関係の説明に用いる説明図、(B)は揮発状態における力関係の説明に用いる説明図(A) is explanatory drawing used for description of the force relationship in an initial state, (B) is explanatory drawing used for description of the force relationship in a volatile state. (A)及び(B)は揮発状態における吐出口近傍の溶媒濃度勾配の説明に用いる説明図、(C)は揮発状態における背圧設定により吐出口近傍の溶媒濃度を高めた場合の説明に用いる説明図(A) And (B) is explanatory drawing used for description of the solvent concentration gradient of the discharge port vicinity in a volatile state, (C) is used for description when the solvent concentration of the discharge port vicinity is raised by the back pressure setting in a volatile state. Illustration キャップをした不揮発状態とキャップをしていない揮発状態とで背圧を切り換える制御の説明に用いる説明図Explanatory drawing used for explanation of control for switching back pressure between a non-capped capped state and a non-capped volatile state 半透膜の形成方法の説明に用いる工程図Process diagram used to explain the method of forming a semipermeable membrane 本発明の第2実施形態に係る液体吐出装置の断面図Sectional drawing of the liquid discharge apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る液体吐出装置の一例の断面図Sectional drawing of an example of the liquid discharge apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る液体吐出装置の他の例の断面図Sectional drawing of the other example of the liquid discharge apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明に係る液体吐出装置を適用した画像形成装置の一例のブロック図1 is a block diagram of an example of an image forming apparatus to which a liquid ejection apparatus according to the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

10…液体吐出装置、31…インク供給源、32…溶媒供給源、33…インク流路圧力源、34…溶媒流路圧力源、35…インク流路背圧検知部、36…溶媒流路背圧検知部、38…制御部、41…吐出口プレート、42…吐出口連通路プレート、43…圧力室プレート、44…振動板、50…液体吐出ヘッド、51…吐出口、52…圧力室、58…アクチュエータ、60…インク流路、61…インク共通流路(インク流路の共通流路部)、62…インク個別流路(インク流路の個別流路部)、70…溶媒流路、71…溶媒共通流路(溶媒流路の共通流路部)、72…溶媒個別流路(溶媒流路の個別流路部)、73…半透膜、74…蒸気圧センサ、512…吐出口連通路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid discharge apparatus, 31 ... Ink supply source, 32 ... Solvent supply source, 33 ... Ink flow path pressure source, 34 ... Solvent flow path pressure source, 35 ... Ink flow path back pressure detection part, 36 ... Solvent flow path back Pressure detecting unit, 38 ... control unit, 41 ... discharge port plate, 42 ... discharge port communication path plate, 43 ... pressure chamber plate, 44 ... vibrating plate, 50 ... liquid discharge head, 51 ... discharge port, 52 ... pressure chamber, 58 ... Actuator, 60 ... Ink channel, 61 ... Ink common channel (common channel part of ink channel), 62 ... Ink individual channel (individual channel part of ink channel), 70 ... Solvent channel, 71 ... Solvent common channel (common channel part of solvent channel), 72 ... Individual solvent channel (individual channel part of solvent channel), 73 ... Semipermeable membrane, 74 ... Vapor pressure sensor, 512 ... Discharge port Communication path

Claims (4)

複数の吐出口にそれぞれ連通し、アクチュエータがそれぞれ設けられている複数の個別流路部と、複数の前記個別流路部に共通の共通流路部と、を有する第1流路と、
前記第1流路の前記個別流路部に接続されている第2流路と、
前記第1流路の前記個別流路部と前記第2流路との接続部分に設けられている半透膜と、
前記吐出口から吐出される第1液体を、前記第1流路に供給する第1液体供給源と、
前記第1液体に含まれている少なくともひとつの溶媒であって前記半透膜を通過する溶媒を含み、且つ、該溶媒の濃度が前記第1液体よりも高い第2液体を、前記第2流路に供給する第2液体供給源と、
前記第2流路の背圧を制御することにより前記第1流路の背圧と前記第2流路の背圧との圧力差を設定する圧力設定手段と、を備え、
前記圧力設定手段は、前記第1流路の背圧をP1、前記吐出口から前記第1液体中の溶媒が揮発していない初期状態時に前記半透膜により発生する浸透圧をΠ0とすると、前記吐出口から前記溶媒が揮発しない不揮発状態において、前記第2流路の背圧を(P1−Π0)に設定し、前記吐出口から前記溶媒が揮発する揮発状態において、前記第2流路の背圧を前記第1流路の背圧P1よりも低く且つ前記(P1−Π0)よりも高く設定するとともに、前記吐出口の周辺の溶媒蒸気圧の変動に応じて前記第2流路の背圧を変化させ、前記溶媒の揮発と第2流路からの溶媒の供給とをバランスした状態にすることを特徴とする液体吐出装置。
A first flow path having a plurality of individual flow path portions respectively connected to the plurality of discharge ports and provided with actuators; and a common flow path portion common to the plurality of individual flow path portions;
A second flow path connected to the individual flow path portion of the first flow path;
A semipermeable membrane provided in a connection portion between the individual flow path portion of the first flow path and the second flow path;
A first liquid supply source for supplying the first liquid discharged from the discharge port to the first flow path;
A second liquid that is at least one solvent contained in the first liquid and that passes through the semipermeable membrane and has a higher concentration of the solvent than the first liquid; A second liquid supply source for supplying the channel;
Pressure setting means for setting a pressure difference between the back pressure of the first channel and the back pressure of the second channel by controlling the back pressure of the second channel;
The pressure setting means, when the back pressure of the first flow path is P1, and the osmotic pressure generated by the semipermeable membrane in the initial state where the solvent in the first liquid is not volatilized from the discharge port is Π0, In the non-volatile state where the solvent does not volatilize from the discharge port, the back pressure of the second flow path is set to (P1-Π0), and in the volatile state where the solvent volatilizes from the discharge port, The back pressure is set lower than the back pressure P1 of the first flow path and higher than the (P1-Π0), and the back pressure of the second flow path is changed according to the fluctuation of the solvent vapor pressure around the discharge port. A liquid ejecting apparatus , wherein the pressure is changed to balance the volatilization of the solvent and the supply of the solvent from the second flow path .
前記圧力設定手段は、前記吐出口の周辺の溶媒蒸気圧を検知する蒸気圧センサを含み、前記吐出口から前記溶媒が揮発する揮発状態において、前記蒸気圧センサにより検知された吐出口周辺の溶媒蒸気圧の変動に応じて前記第2流路の背圧を変化させることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。The pressure setting means includes a vapor pressure sensor that detects a solvent vapor pressure around the discharge port, and a solvent around the discharge port detected by the vapor pressure sensor in a volatile state in which the solvent volatilizes from the discharge port. The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein a back pressure of the second flow path is changed according to a change in vapor pressure. 前記第1流路の前記個別流路部は、前記アクチュエータが設けられている圧力室と、該圧力室から前記吐出口へ至る吐出口連通路と、を少なくとも含んで構成され、
前記第2流路は、前記吐出口連通路に接続されてい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。
The individual flow path portion of the first flow path includes at least a pressure chamber in which the actuator is provided, and a discharge port communication path extending from the pressure chamber to the discharge port,
Said second flow path, the liquid ejecting apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is connected to the discharge port communicating passage.
前記第1流路の前記個別流路部は、前記アクチュエータが設けられている流路部分を少なくとも含んで構成され、
前記第2流路は、前記第1流路の前記個別流路部のうちで前記アクチュエータが設けられている位置から前記吐出口までの間の位置に接続されてい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。
The individual flow path portion of the first flow path is configured to include at least a flow path portion in which the actuator is provided,
The said 2nd flow path is connected to the position between the position from which the said actuator is provided among the said separate flow path parts of the said 1st flow path to the said discharge outlet. The liquid ejection device according to 1 or 2 .
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