JP2010069798A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に気泡が発生したことを検出し、インクを消費することなく気泡を除去する液体吐出装置を提供する。
【解決手段】流路が形成され、流路内の液体を吐出する吐出ヘッドと、液体を供給する供給流路に設けられ当該供給流路内の液体を送液する第１ポンプと、排出される液体が流れる排出流路に設けられ液体を送液する第２ポンプと、供給流路に供給される液体に含まれる気泡を脱気し送液量が多くなるに従って脱気能力が高くなる脱気手段と、液体の圧力を各々検出する検出手段と、第１、第２ポンプによる液体の送液量に基づいて液体に気泡が発生したか否かを判定する判定手段と、検出された供給流路内の圧力が排出流路内の圧力よりも高くなるように第１、第２ポンプの送液量を制御すると共に、液体に気泡が発生した場合に、第１、第２ポンプの送液量を気泡が発生した際の送液量より多くなるように第１、第２ポンプの送液量を制御する制御手段と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体吐出装置に関し、特に液体に生じた気泡を脱気する液体吐出装置に関する。

インクジェット式の液体吐出装置では、液体（以下、インクとする）の流路内に気泡が発生することがある。気泡の発生は印刷された画像のかすれなどの原因となる。そこで、特許文献１には、インク供給タンクから記録ヘッドへのインク供給管と循環管を、記録動作時にインク供給タンクから記録ヘッドへ供給管を通してインクを供給し、それに対し循環路を通し回復ポンプを使って記録ヘッドへインクを送ることで泡抜きなどの回復動作を行なう技術が開示されている。

また、特許文献２には、記録ヘッドとインクタンクを結ぶ供給路中にインク加圧用ポンプとバルブを有する循環供給手段、上記バルブと加圧用ポンプを用いてインクを加圧し、バルブの動作のタイミングを制御することで適切な圧力で回復動作を行なう技術が開示されている。

更に特許文献３には、インクを吐出して記録を行なう記録ヘッドと、ヘッドにインクを供給するインクを貯蔵するタンクと、タンクを大気開放するための電磁バルブと、ヘッドとタンクとの間を結ぶ２つの流路と、それぞれの流路に電磁バルブとを設けたインク供給システムが開示され、このシステムではバルブの開閉を切り替えてインク供給モード、インク循環モード、加圧モード、保存モードを切り替えるようになっている。
特開平３−２３４６５１号公報 特開平３−１８４８７２号公報 特開昭６２−２６１４４９号公報

上記特許文献１、２に開示された技術では、加圧を行なうことでヘッドから気泡を排出するため、大量のインクを消費することとなる。また、いずれの特許文献に開示された技術も複数のヘッドに対して同じ圧力を同時に加えるため、加圧されたインクは、気泡のある流路よりも気泡がない流路抵抗の低い流路を流れるため気泡を効率よく除去することは困難である。

このように従来の技術では、気泡を除去するためにインクを消費したり、気泡を効率的に除去することが困難であるという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、自動的に気泡が発生したことを検出し、インクを消費することなく気泡を除去する液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、供給口及び排出口を連通する流路が形成され、当該流路内の液体を吐出する吐出ヘッドと、前記供給口に液体を供給する供給流路に設けられ、当該供給流路内の液体を送液する第１ポンプと、前記排出口から排出される液体が流れる排出流路に設けられ、当該排出流路内の液体を送液する第２ポンプと、前記供給流路に供給される液体に含まれる気泡を脱気すると共に、送液量が多くなるに従って脱気能力が高くなる脱気手段と、前記供給流路内及び前記排出流路内における液体の圧力を各々検出する検出手段と、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプによる液体の送液量に基づいて当該液体に気泡が発生したか否かを判定する判定手段と、前記検出手段により検出された前記供給流路内の圧力が前記排出流路内の圧力よりも高くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御すると共に、前記判定手段により液体に気泡が発生したと判定された場合に、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御する制御手段と、を有する。

ここで、請求項１の発明では、吐出ヘッドが供給口及び排出口を連通する流路が形成され、当該流路内の液体を吐出し、第１ポンプが前記供給口に液体を供給する供給流路に設けられ、当該供給流路内の液体を送液し、第２ポンプが前記排出口から排出される液体が流れる排出流路に設けられ、当該排出流路内の液体を送液し、脱気手段が前記供給流路に供給される液体に含まれる気泡を脱気すると共に、送液量が多くなるに従って脱気能力が高くなるものであり、検出手段が前記供給流路内及び前記排出流路内における液体の圧力を各々検出し、判定手段が前記第１ポンプ及び前記第２ポンプによる液体の送液量に基づいて当該液体に気泡が発生したか否かを判定し、制御手段が前記検出手段により検出された前記供給流路内の圧力が前記排出流路内の圧力よりも高くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御すると共に、前記判定手段により液体に気泡が発生したと判定された場合に、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御するので、自動的に気泡が発生したことを検出し、インクを消費することなく気泡を除去することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記吐出ヘッドが複数設けられ、各々の前記吐出ヘッド毎に液体の供給を停止する停止手段を更に有し、前記制御手段は、複数の吐出ヘッドのうちの１つの吐出ヘッドにだけ液体が供給されるように前記停止手段を制御することが可能であり、１つの吐出ヘッドにだけ液体を供給している状態で、前記判定手段により液体に気泡が発生したと判定された場合に、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御するものである。

請求項２の発明によれば、例えばある吐出ヘッド内に気泡が発生し、かつ他の吐出ヘッド内に気泡が発生していない場合に、気泡が発生した吐出ヘッド内の気泡を効率よく除去することが可能となる。

本発明によれば、自動的に気泡が発生したことを検出し、インクを消費することなく気泡を除去する液体吐出装置を提供することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、液体をインクと表現する。また、液体吐出装置としてインクジェット記録装置を例とする。

図１は、本実施の形態に係る液体吐出装置の構成を示す図である。同図に示されるように、液体吐出装置は、大きく分けてポンプ、タンク、バルブ、インクを吐出する吐出ヘッド（以下、ヘッドと記す）、インクに含まれる気泡を脱気する脱気装置で構成される。そして、同図では２つのヘッドが描かれているが、ヘッドの数は１つであっても、或いは３つ以上であっても良い。その場合は、各々のヘッドと供給タンク２８及び回収タンク３０を接続する流路がヘッドの数に応じて増減し、それに伴いヘッドと供給タンク２８及び回収タンク３０を接続する流路に設けられたバルブも増減することとなる。

また、同図に示される構成において、バッファタンク２０から順に、脱気装置２４、バッファタンク２６、ポンプ１８Ａ、供給タンク２８、ヘッド１０Ａ、１０Ｂまでの流路が供給流路である。更に、ヘッド１０Ａ、１０Ｂから順に、回収タンク３０、ポンプ１８Ｂ、バッファタンク２０までの流路が排出流路である。

以下、各構成について説明する。メインタンク２２は、インクカートリッジであり、液体吐出装置から着脱自在となっている。このメインタンク２２とバッファタンク２０は流路で接続されており、インクがメインタンク２２からバッファタンク２０に流れるようになっている。

バッファタンク２０と脱気装置２４は、流路で接続されている。脱気装置２４は、供給流路に供給されるインクに含まれる気泡を脱気すると共に、送液量が多くなるに従って、この脱気装置２４を通過するインクが増えるため、送液量が多くなるに従って実質的に脱気能力が高くなるものである。なお、脱気装置２４は、気泡をインクに溶かすようにすることで、気泡を除去するものである。

この脱気装置２４により、バッファタンク２０から流れたインクは脱気されることとなる。更に脱気装置２４とバッファタンク２６は、流路で接続されており、バッファタンク２６には、脱気装置２４により脱気されたインクが流れる。

バッファタンク２６と供給タンク２８は、ポンプ１８Ａを介した流路で接続されている。ポンプ１８Ａは、同図に示されるように、ヘッド１０Ａ、１０Ｂの供給口にインクを供給する供給流路に設けられ、当該供給流路内のインクを送液する。

なお、ポンプ１８Ａとポンプ１８Ｂはモーターに接続された羽が回転することによりポンプとしての機能を実現しているが、これに限らず、送液量を検出でき、また送液量を制御できるものであれば他の方式を用いたポンプであっても良い。

供給タンク２８は、ヘッド１０Ａ、１０Ｂにインクを供給するために一時的にインクをためるためのタンクである。

この供給タンク２８には、供給タンク２８内のインクの圧力、すなわち供給流路内におけるインクの圧力を検出する圧力センサ１４が設けられている。供給タンク２８とヘッド１０Ａ、及びヘッド１０Ｂは、それぞれバルブ１２Ａ、１２Ｂを介した流路で接続されている。

バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、例えば電磁バルブであり、各々のヘッド１０Ａ、１０Ｂ毎にインクの供給を停止するためのバルブである。

ヘッド１０Ａ、及びヘッド１０Ｂは供給口及び排出口を連通する流路が形成され、当該流路内のインクを吐出する。

また、ヘッド１０Ａ、及びヘッド１０Ｂと回収タンク３０は、それぞれバルブ１２Ｃ、１２Ｄを介した流路で接続されている。回収タンク３０は、ヘッド１０Ａ、１０Ｂから回収されたインクを一時的にためるためのタンクである。

この回収タンク３０には、回収タンク３０内のインクの圧力、すなわち排出流路内におけるインクの圧力を検出する圧力センサ１６が設けられている。回収タンク３０と上述したバッファタンク２０は、ポンプ１８Ｂを介した流路で接続されている。

このポンプ１８Ｂは、排出口から排出されるインクが流れる排出流路に設けられ、当該排出流路内のインクを送液する。

以上説明した構成により、インクはバッファタンク２０から脱気装置等を経由してヘッド１０Ａ、１０Ｂに供給され、ヘッド１０Ａ、１０Ｂから排出されたインクは再びバッファタンク２０に流れることとなる。

次に、図２を用いて液体吐出装置の電気的構成について説明する。同図に示されるように液体吐出装置の電気構成は、制御部４０、バルブ制御部４２、及びポンプ制御部４４を含む。

このうち、制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、後述するフローチャートを実行するためのプログラムが記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）、各種情報が記憶されるＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成され、またポンプ制御部４４、バルブ制御部４２、及び圧力センサ１４、１６に接続されており、液体吐出装置全体の制御を行うものである。

具体的に制御部４０は、上述した圧力センサ１４、１６からそれぞれ供給流路内の圧力、及び排出流路内の圧力を示す信号を受信することで、供給流路内の圧力が排出流路内の圧力よりも高くなるようにポンプ１８Ａ及びポンプ１８Ｂの送液量を制御する。

更に、制御部４０は、インクに気泡が発生したと判定された場合に、ポンプ１８Ａ及びポンプ１８Ｂの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるようにポンプ１８Ａ及びポンプ１８Ｂの送液量を制御する。上述した気泡が発生したか否かの判定については後述する。

バルブ制御部４２は、制御部４０からの指示により、各バルブの開閉を行なうものである。制御部４０は、複数のヘッド１０Ａ、１０Ｂのうちの１つのヘッドにだけインクが供給されるようにバルブを制御することが可能である。例えば、ヘッド１０Ａだけインクを供給する場合は、制御部４０からの指示により、バルブ制御部４２はバルブ１２Ｂ及びバルブ１２Ｄを用いて流路を閉鎖する。

ポンプ制御部４４は、制御部４０からの指示により、モーターの回転速度を変更することにより各ポンプ１８Ａ、１８Ｂの送液量を制御するものである。

以上説明した構成により実行される処理を、フローチャートを用いて説明する。以下に説明されるフローチャートの処理は、制御部４０により実行されるものである。

まず、図３に示されるフローチャートを用いて、インクに気泡が発生していない場合の通常処理の流れについて説明する。この通常処理は、各バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの開閉状態に関係なく行なうことができる。通常の場合、各バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは開放されている。

ステップ１０１で、制御部４０は、圧力センサ１４、１６により、供給流路内の圧力及び排出流路内の圧力を取得する。次に制御部４０は、ステップ１０２で、取得した圧力が、所定の圧力より大きいか否か判定する。ここで、所定の圧力とは、流路を構成する部材、ヘッド１０Ａ、１０Ｂ等の要素を考慮することにより予め定められた圧力である。

ステップ１０２で肯定判定した場合は、インクに気泡が発生していることを示している。これは、インクに気泡が発生すると、流路をインクが流れる際の抵抗が大きくなるが、その状態でポンプ１８Ａ、１８Ｂが通常の送液量で送液すると、圧力が高まるためである。

従って、次のステップ１０３で制御部４０は、ポンプ１８Ａ、１８Ｂを駆動するモーターの回転速度を低下させることにより、送液量を少なくする。この場合、ポンプ１８Ａ、１８Ｂのいずれか一方を駆動するモーターの回転速度を低下させることにより送液量を少なくするようにしても良い。

一方、ステップ１０２で否定判定した場合には、ステップ１０４で、制御部４０は、ポンプ１８Ａ、１８Ｂを駆動するモーターの回転速度を上昇させることにより、送液量を多くする。この場合、ポンプ１８Ａ、１８Ｂのいずれか一方を駆動するモーターの回転速度を上昇させることにより送液量を多くするようにしても良い。

このように、インクに気泡が発生すると、制御部４０は、ポンプ１８Ａ、１８Ｂの回転速度を低下させることにより、送液量を少なくするようになっている。

次に気泡が発生した場合に気泡を除去する強制循環処理の流れについて、図４のフローチャートを用いて説明する。この強制循環処理は、一定時間経過毎に行うようにしても良い。

まず、ステップ２０１で、制御部４０は、ポンプ１８Ａ、１８Ｂを駆動するモーターの回転速度を取得する。これはポンプ制御部４４を介して取得することができる。

次のステップ２０２で、制御部４０は、回転速度が通常時の回転速度より小さいか否か判定する。すなわち、回転速度は送液量に比例するため、このステップ２０２は、ポンプ１８Ａ及びポンプ１８Ｂによるインクの送液量に基づいて当該インクに気泡が発生したか否かを判定する処理である。上記通常時の回転速度とは、図３で説明した所定の圧力となっている場合の回転速度である。このステップ２０２により、自動的に気泡が発生したことを検出することができる。

このステップ２０２で否定判定した場合には、気泡が発生していないと判定し、処理を終了する。

一方、ステップ２０２で肯定判定した場合には、ステップ２０３で制御部４０は、ポンプ１８Ａ、１８Ｂの回転速度を上昇させることにより、送液量を多くする。これによって、素早く脱気することが可能となる。

次のステップ２０４で制御部４０は、回転速度を上昇させてから所定時間経過したか否か判定し、肯定判定した場合に、ステップ２０５で図３に示した通常処理を行ない、ステップ２０１の処理に戻る。なお、所定時間として、例えば気泡が除去できる時間を予め計測しておき、それにより計測された時間などを挙げることができる。

所定時間経過後に通常処理が行なわれるが、気泡が除去された場合には、ステップ２０２で否定判定となる。従って気泡を効率よくほぼ完全に除去することができる。また、気泡を除去するためにインクを消費することもない。

次に、図５のフローチャートを用いて、１つのヘッドにだけインクを供給している状態で、気泡が発生したと判定された場合に、ポンプ１８Ａ、１８Ｂの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるようにポンプ１８Ａ、１８Ｂの送液量を制御する個別処理の流れについて説明する。

一般に、例えばヘッド１０Ａ内に気泡が発生し、かつヘッド１０Ｂ内に気泡が発生していない場合に、各バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの全てが開放されていると、強制循環処理を行なったとしても、気泡が発生していないヘッド１０Ｂ内の送液量が増え、ヘッド１０Ａ内の送液量はさほど変わらないため、気泡の除去を効率よく行えない。

そこでまず、ステップ３０１で制御部４０は、この処理で用いられるループカウンタｋに１を代入する。そして、ステップ３０２で制御部４０は、ｋ番目のヘッド（例えばヘッド１０Ａ）以外のヘッド（ヘッド１０Ｂ）へのインクの供給を禁止する。この状態で、ステップ３０３で、図３で説明した通常処理を行なう。

更に、ステップ３０４で、図４で説明した強制循環処理を行なう。上述したように、強制循環処理は、気泡が発生していないと判定した場合にだけ送液量を多くするものであるため、例えばヘッド１０Ａの内部に気泡が発生していない場合には、無駄な処理が行なわれることはない。また、気泡が発生している場合には、このステップ３０４の処理により気泡が除去される。

次のステップ３０５で、制御部４０は、ループカウンタｋを１だけ増分し、ステップ３０６でｋ番目のヘッドは存在するか否か判定する。これはすなわち、ヘッドが２つ設けられている状態で、ループカウンタｋにより３番目のヘッドが示された場合に、この個別処理を終了するか否か判定するものである。

ステップ３０６で、制御部４０が否定判定した場合には処理を終了し、肯定判定した場合には、再びステップ３０２の処理に戻る。

以上説明した個別処理により、気泡が発生した全てのヘッドの気泡を除去することができる。もちろんヘッド以外に発生した気泡も除去することも可能である。

なお、以上説明した各フローチャートの処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で処理順序を入れ替えたり、新たなステップを追加したり、不要なステップを削除したりすることができることは言うまでもない。

実施の形態に係る液体吐出装置の構成を示す図である。 実施の形態に係る液体吐出装置の電気的構成を示す図である。 通常処理の流れを示すフローチャートである。 強制循環処理の流れを示すフローチャートである。 個別処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ ヘッド
１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｂ、１２Ｄ バルブ
１４、１６ 圧力センサ
１８Ａ、１８Ｂ ポンプ
２０、２６ バッファタンク
２２ メインタンク
２４ 脱気装置
２８ 供給タンク
３０ 回収タンク
４０ 制御部
４２ バルブ制御部
４４ ポンプ制御部

Claims (2)

1. 供給口及び排出口を連通する流路が形成され、当該流路内の液体を吐出する吐出ヘッドと、
   前記供給口に液体を供給する供給流路に設けられ、当該供給流路内の液体を送液する第１ポンプと、
   前記排出口から排出される液体が流れる排出流路に設けられ、当該排出流路内の液体を送液する第２ポンプと、
   前記供給流路に供給される液体に含まれる気泡を脱気すると共に、送液量が多くなるに従って脱気能力が高くなる脱気手段と、
   前記供給流路内及び前記排出流路内における液体の圧力を各々検出する検出手段と、
   前記第１ポンプ及び前記第２ポンプによる液体の送液量に基づいて当該液体に気泡が発生したか否かを判定する判定手段と、
   前記検出手段により検出された前記供給流路内の圧力が前記排出流路内の圧力よりも高くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御すると共に、前記判定手段により液体に気泡が発生したと判定された場合に、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御する制御手段と、
   を有する液体吐出装置。
2. 前記吐出ヘッドが複数設けられ、
   各々の前記吐出ヘッド毎に液体の供給を停止する停止手段を更に有し、
   前記制御手段は、複数の吐出ヘッドのうちの１つの吐出ヘッドにだけ液体が供給されるように前記停止手段を制御することが可能であり、１つの吐出ヘッドにだけ液体を供給している状態で、前記判定手段により液体に気泡が発生したと判定された場合に、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を気泡が発生したと判定された際の送液量より多くなるように前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液量を制御する請求項１に記載の液体吐出装置。

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