JP2010082811A

JP2010082811A - 液体吐出装置

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Publication number: JP2010082811A
Application number: JP2008251032A
Authority: JP
Inventors: Masato Katada; 真人片田; Tetsuzo Kadomatsu; 哲三門松
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: US20100078087A1; JP5127649B2

Abstract

【課題】流路内の液体の送液量を精密に制御することを可能とする液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体を供給する供給口、及び液体を排出する排出口が設けられ、供給された液体を吐出する吐出ヘッドと、供給口に液体を供給する供給流路、及び排出口から排出される液体が流れる排出流路と、を備えると共に、当該流路内の液体を一定の流量で送液するメインポンプと、メインポンプと並列に設けられ、流路内の液体を送液するサブポンプと、流路内の液体の圧力を検出する検出手段と、を供給流路又は排出流路の少なくともいずれか一方に備え、さらに、検出手段により検出された流路内の液体の圧力が予め定められた圧力となるようにサブポンプが送液する液体の流量を制御する制御手段と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出装置に関し、特にポンプを用いた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において、印字ヘッドのノズルメニスカス部の乾燥を防止するため、ポンプ等の付勢手段を用いて流路内の液体を循環するという手段が知られている。例えば、特許文献１には、ヘッドの入り口側、出口側にそれぞれ第１圧力源、第２圧力源を配置し、圧力源であるインクタンクの圧力を調整する手段として、インクタンク内の液面高さを液体ポンプにより維持しながら、インクタンク上部の空気の圧力を制御する方法または、インクタンクの高さ位置を変更することで圧力を制御する方法が開示されている。

また、特許文献２には、長尺ヘッドに対するインク循環に関する技術が開示されている。この技術では、ヘッドに対し圧力ポンプを直接連通させる構成となっており、ヘッドが所定の圧力となるようにポンプの回転数を決定することが示されている。
特開２００７−３１３８８４号公報特開２００６−１７５６５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ラインヘッド等の大量のインクを循環、消費する系に適用した場合、制御速度が間に合わないという問題が発生する。また液面高さで圧力を制御する方法ではタンク内のインク上部に空気が存在するので、ヘッドへの気泡の流入、インクへの空気の溶け込み等が発生し吐出不良の原因となる。

また、特許文献２に開示された技術では、精密に圧力を一定に保つ工夫は示されていないという問題点がある。

このように従来の技術では、流路内の液体の送液量を精密に制御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、流路内の液体の送液量を精密に制御することを可能と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、液体を供給する供給口、及び液体を排出する排出口が設けられ、供給された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、及び前記排出口から排出される液体が流れる排出流路と、を備えると共に、当該流路内の液体を一定の流量で送液するメインポンプと、前記メインポンプと並列に設けられ、前記流路内の液体を送液するサブポンプと、前記流路内の液体の圧力を検出する検出手段と、を前記供給流路又は排出流路の少なくとも一方に備え、さらに、前記検出手段により検出された前記流路内の液体の圧力が予め定められた圧力となるように前記サブポンプが送液する液体の流量を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、請求項１に記載の発明では、吐出ヘッドは、液体を供給する供給口、及び液体を排出する排出口が設けられ、供給された液体を吐出し、前記供給口に液体を供給する供給流路、及び前記排出口から排出される液体が流れる排出流路の少なくとも一方にメインポンプ、サブポンプ、及び検出手段が備えられ、メインポンプは、当該流路内の液体を一定の流量で送液し、サブポンプは、前記メインポンプと並列に設けられ、前記流路内の液体を送液し、検出手段は、前記流路内の液体の圧力を検出し、制御手段は、前記検出手段により検出された前記流路内の液体の圧力が予め定められた圧力となるように前記第２ポンプが送液する液体の流量を制御するので、流路内の液体の送液量を精密に制御することを可能とする液体吐出装置を提供することができる。特に、供給流路と排出流路の両方にサブポンプと検出手段とを備え、上述した制御を行うように構成すれば、流路内の送液量をより精密に制御することができる。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記供給流路及び排出流路にメインポンプを各々備え、当該メインポンプを駆動する駆動源を同一としたことを特徴とする。

ここで、請求項２の発明では、供給流路及び排出流路にメインポンプを各々備え、その駆動源を同一にすることにより、駆動源をそれぞれ設ける場合と比較して、より安価な液体吐出装置を提供することができる。

本発明によれば、流路内の液体の送液量を精密に制御することを可能と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、吐出ヘッド（以下、ヘッドと記す）、インクに含まれる気泡を間接的に減少させる脱気装置で構成される。

このうち、ヘッドは、インクを供給する供給口、及びインクを排出する排出口が設けられ、供給されたインクを吐出するものである。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（メインポンプ）、ポンプ１８Ｂ（サブポンプ）、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１８Ｃ、１８Ｄ、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はインクを気体透過膜（中空糸形状の膜が一般的）を介して真空ポンプ等で減圧することで、液体中に溶解した空気を排出することにより、気泡を間接的に減少させるものである。

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、１８Ｂを介した流路で接続されている。

このポンプ１８Ａは、同図に示されるように、ヘッド１０Ａ、１０Ｂの供給口とヘッド１０Ａ、１０Ｂの排出口とを連結する流路に設けられ、当該流路内の液体を一定の流量で送液する。一方、ポンプ１８Ｂは、ポンプ１８Ａと並列に設けられ、流路内の液体を送液する。

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、当該流路内に供給されたインクを吐出する。

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１８Ｃ（メインポンプ）、ポンプ１８Ｄ（サブポンプ）を介した流路で接続されている。

同図に示されるように、ポンプ１８Ａ、１８Ｂ、及び圧力センサ１４が設けられていない他方の流路である排出流路に、当該排出流路内の液体を一定の駆動力で送液するポンプ１８Ｃ、当該ポンプ１８Ｃと並列に設けられ、排出流路内の液体を送液するポンプ１８Ｄ、及び排出流路内の液体の圧力を検出する圧力センサ１６が更に設けられている。

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。

なお、上述したポンプ１８Ａ、１８Ｃは、一方向ポンプ（ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ等）を用いることも可能であり、また安価で長寿命なポンプを選定することもできる。一方、ポンプ１８Ｂ、１８Ｄは、ポンプ１８Ａ、１８Ｃと比較して、小流量の液体を高い精度で送液流量を制御可能なポンプであり、順方向及び逆方向にも送液可能なポンプ（チューブポンプ、ギアポンプ等）であることが好ましい。

このように一方は流量が一定で送液量が多いポンプを用い、他方は高精度なポンプを用いることで、流路内の送液量に関わらず、流路内の送液量を精密に制御することを可能とすることができる。また、高精度で大流量のポンプを用いる場合と比較して、複数台のポンプに役割を分担させることにより、ポンプ選定の自由度が高まると共に、安価で高精度なインク吐出装置を構成することができる。

なお、上述した供給タンク２８、回収タンク３０の構造は、インクの急激な圧力変動を吸収するために、ダンパー構造であっても良い。

また、必要に応じて、各々のポンプ１８Ａ〜１８Ｄは、それぞれ複数のポンプで構成されていても良い。例えば、メインポンプ１８Ａ、１８Ｃは、流路内の液体を一定の流量で送液する複数のポンプで構成されていても良い。また、サブポンプ１８Ｂ、１８Ｄは、制御手段により送液する液体の流量が制御可能な複数のポンプで構成されていても良い。

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、ポンプ制御部４４、モーター駆動スイッチ４６、及びモーター４８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、圧力センサ１４、１６、及びモーター駆動スイッチ４６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、圧力センサ１４により検出された供給流路内の液体の圧力が予め定められた圧力となるようにポンプ１８Ｂの駆動力を制御する。また、制御部４０は、圧力センサ１６により検出された排出流路内の液体の圧力が予め定められた圧力となるようにポンプ１８Ｄの駆動力を制御する。

すなわち、制御部４０は、圧力センサ１４、１６により検出された各々の流路内の液体の圧力が各々に流路に対して予め定められた圧力となるようにポンプ１８Ｂ、１８Ｄの駆動力を制御する。

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。

ポンプ制御部４４は、制御部４０からの指示により、ポンプ１８Ｂ、１８Ｄを駆動するモーターの回転速度を変更することにより各ポンプ１８Ｂ、１８Ｄの駆動力を制御するものである。

モーター駆動スイッチ４６は、制御部４０の指示により、モーター４８を駆動するためのスイッチである。スイッチオンでモーター４８は駆動し、スイッチオフでモーター４８は駆動を停止する。このように、本実施の形態では、ポンプ１８Ａとポンプ１８Ｃとを駆動する駆動源であるモーター４８を同一としている。これにより更に安価な液体吐出装置を提供することができる。

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のフローチャートを用いて本実施の形態に係る圧力制御処理の流れについて説明する。まず、ステップ１０１で、制御部４０は、供給流路及び排出流路の圧力を取得する。この圧力は、圧力センサ１４、１６により取得することができる。

次のステップ１０２で、制御部４０は、供給流路の圧力Ｘが所定の圧力Ｐ１と等しいか否か判定する。ここで、所定の圧力Ｐ１、及び後述するＰ２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には、制御部４０は、ステップ１０４で後述する供給流路の圧力制御処理を行ない、処理を終了する。

一方、ステップ１０２で否定判定した場合には、制御部４０は、ステップ１０３で排出流路の圧力Ｙが所定の圧力Ｐ２と等しいか否か判定する。ステップ１０３で否定判定した場合には、供給流路及び排出流路の圧力は所定の圧力であるので、そのまま処理を終了する。

ステップ１０３で肯定判定した場合には、制御部４０は、ステップ１０５で後述する排出流路の圧力制御処理を行ない、処理を終了する。

なお、上述したステップ１０２、１０３では、所定の圧力と異なるか否かを判定しているが、所定の圧力に幅を持たせても良い。すなわち、取得した圧力Ｚがｐ＜Ｚ＜ｑ（ｐ、ｑは圧力）を満たす場合には、Ｚは所定の圧力であると判定するようにしても良い。

次に、上記ステップ１０４の供給流路の圧力制御処理の流れを、図４のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ２０１で、制御部４０は、供給流路の圧力Ｘが所定の圧力Ｐ１より大きいか否か判定する。ステップ２０１で肯定判定した場合には、制御部４０は、ステップ２０２でポンプ１８Ｂが送液する液体の流量を減少させるようにポンプ制御部４４に指示をして、処理を終了する。

一方、ステップ２０１で否定判定した場合には、制御部４０は、ステップ２０３でポンプ１８Ｂが送液する液体の流量を増加させるようにポンプ制御部４４に指示をして、処理を終了する。

次に、上記ステップ１０５の排出流路の圧力制御処理の流れを、図５のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ３０１で、制御部４０は、排出流路の圧力Ｙが所定の圧力Ｐ２より大きいか否か判定する。ステップ３０１で肯定判定した場合には、制御部４０は、ステップ３０２でポンプ１８Ｄが送液する液体の流量を減少させるようにポンプ制御部４４に指示をして、処理を終了する。

一方、ステップ３０１で否定判定した場合には、制御部４０は、ステップ３０３でポンプ１８Ｄが送液する液体の流量を増加させるようにポンプ制御部４４に指示をして、処理を終了する。

以上説明した供給及び排出流路の圧力制御処理において、流路の圧力を制御する場合には、液体を順方向だけではなく逆方向に流れるように制御しても良い。

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。圧力制御処理の流れを示すフローチャートである。供給流路の圧力制御処理の流れを示すフローチャートである。排出流路の圧力制御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、１８Ｃ、１８Ｄ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
４６モーター駆動スイッチ
４８モーター

Claims

液体を供給する供給口、及び液体を排出する排出口が設けられ、供給された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、及び前記排出口から排出される液体が流れる排出流路と、を備えると共に、
当該流路内の液体を一定の流量で送液するメインポンプと、
前記メインポンプと並列に設けられ、前記流路内の液体を送液するサブポンプと、
前記流路内の液体の圧力を検出する検出手段と、を前記供給流路又は排出流路の少なくとも一方に備え、さらに、
前記検出手段により検出された前記流路内の液体の圧力が予め定められた圧力となるように前記サブポンプが送液する液体の流量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
前記供給流路及び排出流路にメインポンプを各々備え、
当該メインポンプを駆動する駆動源を同一としたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。