JP2018138364A - 液体噴射装置及び液体噴射装置の液体供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】使い勝手を向上できる液体噴射装置及びその液体供給方法を提供すること。【解決手段】液体噴射装置は、液体噴射部と、複数の液体供給流路と、液体供給流路ごとに設けられ、吸引状態と吐出状態とを繰り返すことで液体供給源側から液体噴射部側に向けて液体を加圧供給する複数のポンプと、を備え、複数のポンプは、一方のポンプが吐出状態で且つ一方のポンプのポンプ室に収容される液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを吐出状態にする第1のポンプ動作を行う液体噴射装置において、液体噴射部から排出された液体の排出量に他方のポンプのポンプ室に流入した液体の流入量を加えた値を、吐出状態の期間中に一方のポンプのポンプ室から吐出された液体の量とし、一方のポンプのポンプ室に収容される液体の収容量を、吐出状態の期間中に一方のポンプのポンプ室から吐出された液体の量に基づいて算出する。【選択図】図9
Description
本発明は、例えばインクジェット式プリンターなどの液体噴射装置及びその液体供給方法に関する。
従来から、液体収容体に収容された液体を液体噴射ヘッドから噴射することで媒体に印刷する液体噴射装置が知られている。こうした液体噴射装置の中には、液体収容体から液体を吸引し、吸引した液体を液体噴射ヘッドに向けて吐出するポンプを備えるものがある。
特許文献1には、複数のポンプを備える液体噴射装置が記載されている。この液体噴射装置は、それぞれのポンプが、タイミングをずらした状態で、液体の吸引と液体の吐出を交互に繰り返すことにより、液体収容体から液体噴射ヘッドに向けて液体を連続的に供給可能としている。
特許文献1に記載の液体噴射装置においては、液体収容体から液体噴射ヘッドに向けて液体を連続的に供給するべくポンプが頻繁に駆動するため、ポンプの寿命が短くなりがちである。ポンプの寿命が短いと、ポンプを交換する等のメンテナンス作業が頻繁に必要になり、その使い勝手において難がある。
本発明の目的は、使い勝手を向上できる液体噴射装置及びその液体供給方法を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射部と、液体供給源に上流側が接続され、前記液体噴射部から延びる共通流路に下流側が合流して接続され、前記液体供給源側から前記液体噴射部側に前記液体を供給する複数の液体供給流路と、前記液体供給流路ごとに設けられ、ポンプ室内に前記液体を吸引する吸引状態と該ポンプ室内の前記液体を吐出する吐出状態とを繰り返すことで前記液体供給源側から前記液体噴射部側に向けて前記液体を加圧供給する複数のポンプと、を備え、前記複数のポンプは、一方のポンプが前記吐出状態で且つ該一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを前記吐出状態にする第1のポンプ動作を行う液体噴射装置において、前記液体噴射部から排出された前記液体の排出量に前記他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量を加えた値を、前記吐出状態の期間中に前記一方のポンプの前記ポンプ室から吐出された前記液体の吐出量とし、該液体の吐出量に基づいて前記一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量を算出する。
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射部と、液体供給源に上流側が接続され、前記液体噴射部から延びる共通流路に下流側が合流して接続され、前記液体供給源側から前記液体噴射部側に前記液体を供給する複数の液体供給流路と、前記液体供給流路ごとに設けられ、ポンプ室内に前記液体を吸引する吸引状態と該ポンプ室内の前記液体を吐出する吐出状態とを繰り返すことで前記液体供給源側から前記液体噴射部側に向けて前記液体を加圧供給する複数のポンプと、を備え、前記複数のポンプは、一方のポンプが前記吐出状態で且つ該一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを前記吐出状態にする第1のポンプ動作を行う液体噴射装置において、前記液体噴射部から排出された前記液体の排出量に前記他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量を加えた値を、前記吐出状態の期間中に前記一方のポンプの前記ポンプ室から吐出された前記液体の吐出量とし、該液体の吐出量に基づいて前記一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量を算出する。
この構成によれば、閾値に基づいてポンプを動作させることで、ポンプの動作を最適化することができ、ひいてはポンプの駆動回数を減らすことができる。そのため、ポンプの長寿命化に繋がる。したがって、従来よりも、使い勝手を向上できる。
上記液体噴射装置においては、前記第1のポンプ動作を、前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作中に行うことが好ましい。
この構成によれば、排出動作中の液体噴射部に液体を連続的に加圧供給することができる。
この構成によれば、排出動作中の液体噴射部に液体を連続的に加圧供給することができる。
上記液体噴射装置においては、前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作を行う前に、前記一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量が前記閾値よりも小さい場合、前記第1のポンプ動作を行うことが好ましい。
この構成によれば、排出動作前の液体噴射部に予め液体を供給しておくことで、排出動作中の液体噴射部に液体を連続的に加圧供給することができる。
上記液体噴射装置において、前記吐出状態にある前記一方のポンプの前記ポンプ室から前記吸引状態にある前記他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量は、予め設定された設定値に前記一方のポンプが前記吐出状態で且つ前記他方のポンプが前記吸引状態である状態での経過時間を乗ずることにより算出されることが好ましい。
上記液体噴射装置において、前記吐出状態にある前記一方のポンプの前記ポンプ室から前記吸引状態にある前記他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量は、予め設定された設定値に前記一方のポンプが前記吐出状態で且つ前記他方のポンプが前記吸引状態である状態での経過時間を乗ずることにより算出されることが好ましい。
この構成によれば、吐出状態にある一方のポンプのポンプ室から吸引状態にある他方のポンプのポンプ室に流入した液体の流入量を算出する方法として好適に採用できる。
上記液体噴射装置において、前記ポンプは、前記ポンプ室よりも前記液体供給源側となる位置に設けられ、該液体供給源側から前記ポンプ室側への前記液体の通過を許容する第1の一方向弁と、前記ポンプ室よりも前記液体噴射部側となる位置に設けられ、前記ポンプ室側から前記液体噴射部側への液体の通過を許容する第2の一方向弁と、前記ポンプ室の壁面の一部を構成するとともに、前記ポンプ室の容積を変更する方向に変位可能な変位部と、前記ポンプ室の容積を増大させる方向に前記変位部を変位させる変位機構と、前記ポンプ室の容積を減少させる方向に前記変位部を付勢する付勢部材と、を有し、前記ポンプ室の容積を増減させて、前記吸引状態と前記吐出状態を交互に繰り返すことが好ましい。
上記液体噴射装置において、前記ポンプは、前記ポンプ室よりも前記液体供給源側となる位置に設けられ、該液体供給源側から前記ポンプ室側への前記液体の通過を許容する第1の一方向弁と、前記ポンプ室よりも前記液体噴射部側となる位置に設けられ、前記ポンプ室側から前記液体噴射部側への液体の通過を許容する第2の一方向弁と、前記ポンプ室の壁面の一部を構成するとともに、前記ポンプ室の容積を変更する方向に変位可能な変位部と、前記ポンプ室の容積を増大させる方向に前記変位部を変位させる変位機構と、前記ポンプ室の容積を減少させる方向に前記変位部を付勢する付勢部材と、を有し、前記ポンプ室の容積を増減させて、前記吸引状態と前記吐出状態を交互に繰り返すことが好ましい。
この構成によれば、液体を吸引及び吐出するポンプの構成として好適に採用できる。
上記液体噴射装置において、前記変位機構は、前記変位部と隣り合う空間を減圧することにより前記ポンプ室の容積を増大させる方向に前記変位部を変位させる減圧ポンプであり、前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作を行う前に、前記他方のポンプの吸引状態での経過時間が予め設定された時間を超えている場合、前記一方のポンプ及び前記他方のポンプに前記液体を吸引させる第2のポンプ動作を行うことが好ましい。
上記液体噴射装置において、前記変位機構は、前記変位部と隣り合う空間を減圧することにより前記ポンプ室の容積を増大させる方向に前記変位部を変位させる減圧ポンプであり、前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作を行う前に、前記他方のポンプの吸引状態での経過時間が予め設定された時間を超えている場合、前記一方のポンプ及び前記他方のポンプに前記液体を吸引させる第2のポンプ動作を行うことが好ましい。
この構成によれば、吐出状態にあるポンプのポンプ室の容積を算出する精度を高めることができる。
上記液体噴射装置においては、前記共通流路に設けられた液室内の前記液体の量が減少すると、前記共通流路内の液体の流れを規制する規制状態から該液体の流れを許容する連通状態に切り替える開閉弁を備えることが好ましい。
上記液体噴射装置においては、前記共通流路に設けられた液室内の前記液体の量が減少すると、前記共通流路内の液体の流れを規制する規制状態から該液体の流れを許容する連通状態に切り替える開閉弁を備えることが好ましい。
この構成によれば、液体噴射部に液体を供給する構成として好適に採用できる。
また、上記課題を解決する液体噴射装置の液体供給方法は、液体を噴射する液体噴射部側に液体供給源側から前記液体を供給する複数の液体供給流路と、前記液体供給流路ごとに設けられ、ポンプ室内に前記液体を吸引する吸引状態と該ポンプ室内の前記液体を吐出する吐出状態とを交互に繰り返すことで前記液体供給源側から前記液体噴射部側に向けて前記液体を加圧供給する複数のポンプと、を備えた液体噴射装置の液体供給方法であって、前記複数のポンプのうち、前記吐出状態にある一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量を、前記液体噴射部から排出された前記液体の排出量に他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量を加えた値である前記吐出状態の期間中に前記ポンプ室から吐出された前記液体の吐出量に基づいて算出し、算出された前記液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを前記吐出状態にする第1のポンプ動作を行う。
また、上記課題を解決する液体噴射装置の液体供給方法は、液体を噴射する液体噴射部側に液体供給源側から前記液体を供給する複数の液体供給流路と、前記液体供給流路ごとに設けられ、ポンプ室内に前記液体を吸引する吸引状態と該ポンプ室内の前記液体を吐出する吐出状態とを交互に繰り返すことで前記液体供給源側から前記液体噴射部側に向けて前記液体を加圧供給する複数のポンプと、を備えた液体噴射装置の液体供給方法であって、前記複数のポンプのうち、前記吐出状態にある一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量を、前記液体噴射部から排出された前記液体の排出量に他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量を加えた値である前記吐出状態の期間中に前記ポンプ室から吐出された前記液体の吐出量に基づいて算出し、算出された前記液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを前記吐出状態にする第1のポンプ動作を行う。
この構成によれば、上記液体噴射装置と同様の効果が得られる。
以下、液体噴射装置の一実施形態について、図を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態の液体噴射装置11は、例えば用紙である媒体STを搬送方向Yに搬送する搬送部12と、例えばインクである液体を噴射する液体噴射部13とを備える。液体噴射装置11は、搬送部12により搬送される媒体STに液体噴射部13が液体を噴射することで、媒体STに文字や写真などの画像を印刷する。液体噴射装置11は、液体噴射部13に液体を供給する供給ユニット14と、供給ユニット14を制御する制御部15とを備えている。制御部15は、液体噴射部13に対する液体の供給量を変更可能に制御する。なお、制御部15は、液体噴射装置11を構成する各部材を統括的に制御することが好ましい。
図1に示すように、本実施形態の液体噴射装置11は、例えば用紙である媒体STを搬送方向Yに搬送する搬送部12と、例えばインクである液体を噴射する液体噴射部13とを備える。液体噴射装置11は、搬送部12により搬送される媒体STに液体噴射部13が液体を噴射することで、媒体STに文字や写真などの画像を印刷する。液体噴射装置11は、液体噴射部13に液体を供給する供給ユニット14と、供給ユニット14を制御する制御部15とを備えている。制御部15は、液体噴射部13に対する液体の供給量を変更可能に制御する。なお、制御部15は、液体噴射装置11を構成する各部材を統括的に制御することが好ましい。
搬送部12は、鉛直方向の下側から媒体STを支持する支持台16を有している。支持台16は、液体噴射部13の下方に配置され、液体噴射装置11において媒体STの幅方向(図1では紙面と直交する方向)に延びるように設けられている。搬送部12は、搬送方向Yにおいて支持台16よりも上流側及び下流側となる位置にそれぞれ配置される搬送ローラー対17a、17bと、案内板18a、18bとを有している。搬送方向Yにおいて、案内板18aは搬送ローラー対17aよりも上流側に配置され、案内板18bは搬送ローラー対17bよりも下流側に配置されている。搬送ローラー対17a、17bは、媒体STを挟持しながら回転することによって、支持台16及び案内板18a、18bの各表面に沿って媒体STを搬送する。本実施形態において、媒体STは、供給リール19aにロール状態で巻かれたロール紙RSから巻き出されることによって連続紙状態で搬送される。媒体STは、液体噴射部13により印刷された後に、巻取リール19bによって再びロール状に巻き取られる。
液体噴射装置11は、媒体STの搬送方向Yと交差する媒体STの幅方向となる走査方向に延びるガイド軸21、22を有している。液体噴射部13は、ガイド軸21、22に摺接しながら、不図示の駆動源によって走査方向に往復移動可能なキャリッジ23を有している。液体噴射部13は、液体を噴射する液体噴射ヘッド24と、液体噴射ヘッド24へ供給する液体を貯留する貯留部25と、貯留部25へ流路アダプター26を介して液体を供給する接続チューブ27とを有している。
液体噴射ヘッド24は、液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面24aをその下面に有している。液体噴射ヘッド24は、このノズル形成面24aが支持台16の表面と対向するようにキャリッジ23の下側に取り付けられている。貯留部25は、キャリッジ23において、液体噴射ヘッド24の鉛直方向の上側に取り付けられている。接続チューブ27には、キャリッジ23に設けられた接続部28を介して供給チューブ29が接続されている。供給チューブ29は、走査方向に往復移動するキャリッジ23に追従して変形可能とされている。
供給ユニット14は、液体供給源31と、液体供給源31に収容された液体を接続チューブ27及び供給チューブ29を介して液体噴射ヘッド24に加圧供給する加圧供給部40とを備えている。液体供給源31は、例えばインクカートリッジやインクタンクとして設けられ、その下側に液体を導出するための液体導出口32が形成されている。加圧供給部40には、液体供給源31の液体導出口32に挿通可能な液体供給針41と、供給チューブ29と接続可能な接続部42とが設けられている。加圧供給部40は、液体供給針41が液体供給源31の液体導出口32を挿通し、接続部42が供給チューブ29と接続されることで、液体供給源31から供給チューブ29に液体を供給可能となる。
本実施形態において、貯留部25、流路アダプター26、接続チューブ27及び供給チューブ29は、液体噴射部13から延びる共通流路30を構成している。共通流路30に設けられる流路アダプター26は、圧力調整弁の機能を有し、貯留部25内が所定の圧力以下になることで液体の通過を許容するように構成されている。すなわち、流路アダプター26は、共通流路30に設けられた液室の一例である貯留部25内の液体の量が減少した場合に、共通流路30内の液体の流れを規制する規制状態から液体の流れを許容する連通状態に切り替える開閉弁として機能する。
なお、以降の説明では、液体供給源31から液体噴射ヘッド24までの液体の供給系において、液体の供給源側となる液体供給源31側を「上流側」とするとともに、液体の噴射(排出)側となる液体噴射ヘッド24側を「下流側」とする。
次に、加圧供給部40の構成について図2及び図3を参照して説明する。なお、図3は、図2における3−3線矢視断面図を併記した図となっている。
図2及び図3に示すように、加圧供給部40は、略矩形板状の第1流路形成部材43と、第1流路形成部材43に積層された弾性部材44と、弾性部材44に積層された第2流路形成部材45とを備えている。各流路形成部材43、45は樹脂や金属などの剛性を有する材料で形成され、弾性部材44は耐液体性を有するゴムなどで形成されている。加圧供給部40には、上流側に位置する液体供給源31と下流側に位置する供給チューブ29とを連通する連通流路46と、上流側から下流側に向けて液体を加圧供給する第1加圧供給部100及び第2加圧供給部200が形成されている。
図2及び図3に示すように、加圧供給部40は、略矩形板状の第1流路形成部材43と、第1流路形成部材43に積層された弾性部材44と、弾性部材44に積層された第2流路形成部材45とを備えている。各流路形成部材43、45は樹脂や金属などの剛性を有する材料で形成され、弾性部材44は耐液体性を有するゴムなどで形成されている。加圧供給部40には、上流側に位置する液体供給源31と下流側に位置する供給チューブ29とを連通する連通流路46と、上流側から下流側に向けて液体を加圧供給する第1加圧供給部100及び第2加圧供給部200が形成されている。
本実施形態における連通流路46は、加圧供給部40内において、液体供給針41よりも下流側で二股に分かれるように分岐して延びた後、接続部42よりも上流側で合流している。具体的には、連通流路46のうち、最上流側に位置する液体供給針41からその下流側の分岐点までは単一流路47となり、最下流側に位置する接続部42からその上流側の分岐点までは単一流路48となっている。また、連通流路46のうち、上流側の単一流路47と下流側の単一流路48との間は、複数(本実施形態では2本)の液体供給流路110、210となっている。一方の液体供給流路110は第1加圧供給部100に形成され、他方の液体供給流路210は第2加圧供給部200に形成されている。すなわち、液体供給流路110、210は、液体供給源31側から液体噴射部13側に液体を供給する。液体供給流路110、210は、その上流側がそれぞれ単一流路47に合流した状態で液体供給源31に接続され、その下流側がそれぞれ単一流路48に合流した状態で共通流路30を構成する供給チューブ29に接続されている。
各液体供給流路110、210には、上流側から、液体の流れを一方向に規制する第1の一方向弁120、220と、液体を断続的に下流側に供給するダイアフラムポンプ130、230と、下流側に供給する液体の圧力を調整する圧力調整部140、240と、液体の流れを一方向に規制する第2の一方向弁150、250とが配置されている。すなわち、ダイアフラムポンプ130、230は、液体供給流路110、210ごとに複数設けられている。ダイアフラムポンプ130、230には、同ダイアフラムポンプ130、230を駆動させるための負圧発生部160、260が接続されている。
各液体供給流路110、210は、液体供給針41の下流側となる分岐点から第1の一方向弁120、220までを連通する第1流路111、211と、第1の一方向弁120、220からダイアフラムポンプ130、230までを連通する第2流路112、212とを有している。各液体供給流路110、210は、ダイアフラムポンプ130、230から第2の一方向弁150、250までを連通する第3流路113、213と、第2の一方向弁150、250から接続部42の上流側となる分岐点までを連通する第4流路114、214とを有している。
次に、第1の一方向弁120、220について説明する。
図3に示すように、第1の一方向弁120、220は、積層された各流路形成部材43、45の間に形成される第1弁室121、221と、第1弁室121、221内に配置される第1弁体122、222と、第1弁体122、222を第1流路形成部材43側に向かって付勢する第1圧縮ばね123、223とを備えている。第1弁室121、221は、第1弁体122、222によって区画された上流側の上流側第1弁室124、224と、下流側の下流側第1弁室125、225とを有している。
図3に示すように、第1の一方向弁120、220は、積層された各流路形成部材43、45の間に形成される第1弁室121、221と、第1弁室121、221内に配置される第1弁体122、222と、第1弁体122、222を第1流路形成部材43側に向かって付勢する第1圧縮ばね123、223とを備えている。第1弁室121、221は、第1弁体122、222によって区画された上流側の上流側第1弁室124、224と、下流側の下流側第1弁室125、225とを有している。
第1弁体122、222は、弾性部材44の一部分によって形成され、第1弁室121、221内を各流路形成部材43、45の積層方向(以下、単に「積層方向」ともいう)に変位可能としている。第1圧縮ばね123、223は、下流側第1弁室125、225内に積層方向に圧縮された状態で配置されている。このため、図3に示す状態において、第1圧縮ばね123、223は、その付勢力により、第1弁体122、222を第1流路形成部材43に接触させている。
こうして、図3に示す状態では、第1の一方向弁120、220は、液体が第1流路111、211から第2流路112、212に流れることを規制する「閉弁状態」にある。また、第1の一方向弁120、220は、下流側第1弁室125、225が上流側第1弁室124、224に比べ所定の負圧状態となったときに、液体が第1流路111、211から第2流路112、212に流れることを許容する「開弁状態」となる。
次に、ダイアフラムポンプ130、230について説明する。
ダイアフラムポンプ130、230は、各流路形成部材43、45の間に配置されるダイアフラム131、231と、第1流路形成部材43とダイアフラム131、231との間に形成されるポンプ室132、232と、ダイアフラム131、231を第1流路形成部材43側に向かって付勢する圧縮ばね133、233とを備えている。ダイアフラム131、231は、弾性部材44の一部分によって形成されている。ダイアフラム131、231は、ポンプ室132、232の壁面の一部を構成し、各流路形成部材43、45の積層方向に変位することで、ポンプ室132、232の容積を変更可能としている。すなわち、ダイアフラム131、231は、隣り合う空間であるポンプ室132、232の容積を変更する方向に変位可能な変位部として機能する。
ダイアフラムポンプ130、230は、各流路形成部材43、45の間に配置されるダイアフラム131、231と、第1流路形成部材43とダイアフラム131、231との間に形成されるポンプ室132、232と、ダイアフラム131、231を第1流路形成部材43側に向かって付勢する圧縮ばね133、233とを備えている。ダイアフラム131、231は、弾性部材44の一部分によって形成されている。ダイアフラム131、231は、ポンプ室132、232の壁面の一部を構成し、各流路形成部材43、45の積層方向に変位することで、ポンプ室132、232の容積を変更可能としている。すなわち、ダイアフラム131、231は、隣り合う空間であるポンプ室132、232の容積を変更する方向に変位可能な変位部として機能する。
圧縮ばね133、233は、第2流路形成部材45とダイアフラム131、231との間に圧縮された状態で配置されている。そのため、図3に示す状態において、圧縮ばね133、233は、その付勢力により、ダイアフラム131、231を第1流路形成部材43に当接させている。ここで、図3に示す状態では、ダイアフラム131、231は、同ダイアフラム131、231が変位する中で最も第1流路形成部材43側となる「下死点」に位置している。すなわち、圧縮ばね133、233は、ポンプ室132、232の容積を減少させる方向に変位部(ダイアフラム131、231)を付勢する付勢部材として機能する。なお、同ダイアフラム131、231が変位する中で最も第2流路形成部材45側となる位置を「上死点」という。
各ダイアフラムポンプ130、230は、ダイアフラム131、231を上死点と下死点との間で交互に変位させることで、ダイアフラムポンプ130、230の上流側から下流側に液体を断続的に加圧供給することを可能としている。ここで、ダイアフラムポンプ130、230がポンプ室132、232の容積を増大させて液体供給源31から液体を吸引することが可能な状態を「吸引状態」といい、同ダイアフラムポンプ130、230がポンプ室132、232内の液体を吐出する状態を「吐出状態」という。こうした点で、本実施形態では、ダイアフラムポンプ130、230が、ポンプ室132、232内の容積を増減させて、液体を吸引する吸引状態と液体を吐出する吐出状態とを交互に繰り返すことにより、液体供給源31側から液体噴射部13側に液体を加圧供給するポンプの一例となっている。なお、ポンプは、ダイアフラムポンプ130、230の他に、負圧発生部160、260、第1の一方向弁120、220及び第2の一方向弁150、250等を含めて構成されてもよい。上述した制御部15は、これらのダイアフラムポンプ130、230における相対的な吐出タイミングを変更可能に制御する。
次に、圧力調整部140、240について説明する。
圧力調整部140、240は、各流路形成部材43、45の間に配置された調整弁141、241と、第2流路形成部材45と調整弁141、241で区画された圧力調整室142、242と、圧力調整部140、240と第3流路113、213を連通する連通流路143、243とを備えている。調整弁141、241は、弾性部材44の一部分によって形成され、連通流路143、243が所定の正圧状態になったときに、圧力調整室142、242の容積を減少する方向に変位する。
圧力調整部140、240は、各流路形成部材43、45の間に配置された調整弁141、241と、第2流路形成部材45と調整弁141、241で区画された圧力調整室142、242と、圧力調整部140、240と第3流路113、213を連通する連通流路143、243とを備えている。調整弁141、241は、弾性部材44の一部分によって形成され、連通流路143、243が所定の正圧状態になったときに、圧力調整室142、242の容積を減少する方向に変位する。
圧力調整部140、240は、ダイアフラムポンプ130、230が下流側に液体を吐出する際に、吐出された液体の供給圧力が、ダイアフラムポンプ130、230の圧縮ばね133、233の付勢力に応じた圧力以上となる場合などに、その供給圧力を減圧するものである。具体的には、圧力調整部140、240は、液体の供給圧力が高圧である場合に、調整弁141、241が圧力調整室142、242の容積を減少する方向に変位することで、下流側に供給される液体を一時的に蓄えて、液体の減圧調整を行う。これにより、高圧の液体が下流側へ供給されることが抑制される。換言すれば、下流側への液体の供給圧力が適切な圧力である場合には、圧力調整部140、240は動作することはない。
次に、第2の一方向弁150、250について説明する。
第2の一方向弁150、250は、積層された各流路形成部材43、45の間に形成される第2弁室151、251と、第2弁室151、251内に配置される第2弁体152、252と、第2弁体152、252を第1流路形成部材43側に向かって付勢する第2圧縮ばね153、253とを備えている。第2弁室151、251は、第2弁体152、252によって区画された上流側の上流側第2弁室154、254と、下流側の下流側第2弁室155、255とを有している。
第2の一方向弁150、250は、積層された各流路形成部材43、45の間に形成される第2弁室151、251と、第2弁室151、251内に配置される第2弁体152、252と、第2弁体152、252を第1流路形成部材43側に向かって付勢する第2圧縮ばね153、253とを備えている。第2弁室151、251は、第2弁体152、252によって区画された上流側の上流側第2弁室154、254と、下流側の下流側第2弁室155、255とを有している。
第2弁体152、252は、弾性部材44の一部分によって形成され、第2弁室151、251内を積層方向に変位可能としている。第2圧縮ばね153、253は、下流側第2弁室155、255内に積層方向に圧縮された状態で配置されている。このため、図3に示す状態において、第2圧縮ばね153、253は、その付勢力により、第2弁体152、252を第1流路形成部材43に接触させている。
こうして、図3に示す状態では、第2の一方向弁150、250は、液体が第3流路113、213から第4流路114、214に流れることを規制する「閉弁状態」にある。第2の一方向弁150、250は、上流側第2弁室154、254が下流側第2弁室155、255に比べ所定の正圧状態となったときに、液体が第3流路113、213から第4流路114、214に流れることを許容する「開弁状態」となる。すなわち、第2の一方向弁150、250は、ポンプ室132、232より液体噴射部13側となる位置に設けられ、ポンプ室132、232側から液体噴射部13側への液体の通過を許容する弁である。一方、第1の一方向弁120、220は、ポンプ室132、232よりも液体供給源31側となる位置に設けられ、液体供給源31側からポンプ室132、232側への液体の通過を許容する弁である。
次に、負圧発生部160、260について説明する。
負圧発生部160、260は、第2流路形成部材45とダイアフラム131、231との間に形成される負圧室161、261と、負圧室161、261内の空気を吸引することで負圧室161、261内を減圧する減圧ポンプ162、262とを備えている。負圧発生部160、260は、負圧室161、261と減圧ポンプ162、262とを連通する負圧供給路163、263と、減圧ポンプ162、262を駆動する電動モーター164、264とを備えている。
負圧発生部160、260は、第2流路形成部材45とダイアフラム131、231との間に形成される負圧室161、261と、負圧室161、261内の空気を吸引することで負圧室161、261内を減圧する減圧ポンプ162、262とを備えている。負圧発生部160、260は、負圧室161、261と減圧ポンプ162、262とを連通する負圧供給路163、263と、減圧ポンプ162、262を駆動する電動モーター164、264とを備えている。
減圧ポンプ162、262は、例えばチューブポンプなどのロータリーポンプで構成されている。電動モーター164、264は、正転方向及び逆転方向に駆動可能とされ、負圧室161、261内に負圧を発生させる場合には、電動モーター164、264を正転方向に駆動させて減圧ポンプ162、262を駆動させる。負圧発生部160、260は、負圧室161、261内を大気と連通状態としたり非連通状態としたりする大気開放弁170、270と、大気開放弁170、270と負圧供給路163、263とを接続する大気開放路165、265と、大気開放弁170、270の連通状態と非連通状態とを切替可能なカム機構166、266とを備えている。
大気開放弁170、270は、大気開放孔171、271が形成された箱体172、272と、大気開放孔171、271を介して箱体172、272から突出するロッド173、273を有する弁体174、274とを備えている。大気開放弁170、270は、大気開放孔171、271と弁体174、274との間で箱体172、272に保持されるシール部材175、275と、シール部材175、275を圧縮する方向に弁体174、274を付勢する圧縮ばね176、276とを備えている。弁体174、274は、箱体172、272内をロッド173、273の延設方向に変位可能としている。圧縮ばね176、276は、箱体172、272内において、ロッド173、273の延設方向に圧縮された状態で配置されている。このため、図3に示す状態において、圧縮ばねによって付勢された弁体174、274は、箱体172、272に対してシール部材175、275を圧縮している。カム機構166、266は、電動モーター164、264の回転軸に図示しないワンウェイクラッチを介して軸支され、同電動モーター164、264が逆転方向に駆動するときに弁体174、274のロッド173、273を押圧可能としている。
大気開放弁170、270は、図3に示す状態では、大気開放孔171、271が弁体174、274とシール部材175、275によって閉塞された「閉塞状態」にある。この閉塞状態から、電動モーター164、264を逆転方向に駆動させてカム機構166、266がロッド173、273を押圧することで、弁体174、274とシール部材175、275との間に隙間が形成され、大気開放弁170、270は、大気開放路165、265を大気と連通させる「開放状態」となる。
次に、液体供給源31から液体噴射部13に向けて液体を供給する際の加圧供給部40の動作について説明する。ここでは、ダイアフラムポンプ130、230が下流側に適切な圧力で液体を供給するものとして、圧力調整部140、240の作用については省略する。なお、第1加圧供給部100及び第2加圧供給部200は、両者で同様の構成を有するとともに同様の動作をするため、ここでは第1加圧供給部100の動作についてのみ説明する。
図3に示すように、初期状態として、減圧ポンプ162の圧力は大気圧とされ、ダイアフラム131は下死点に位置し、第1の一方向弁120及び第2の一方向弁150は閉弁状態にあるものとする。また、ダイアフラムポンプ130のポンプ室132には液体は吸引されておらず、液体供給流路110は液体で満たされているものとする。
さて、こうした図3に示す状態から、液体供給源31から液体噴射部13へ液体を供給する場合には、まず第1加圧供給部100の電動モーター164を正転方向に駆動させる。すると、第1加圧供給部100の減圧ポンプ162が、負圧供給路163を介して接続された負圧室161の空気を吸引して、同負圧室161を負圧状態とする。つまり、第1加圧供給部100の負圧室161は、ダイアフラム131を介して区画されたポンプ室132よりも減圧された状態となり、負圧室161とポンプ室132との間で圧力差が生じる。
図4に示すように、第1加圧供給部100の減圧ポンプ162の駆動が継続され、この圧力差に応じた力が圧縮ばね133の付勢力よりも大きくなると、ダイアフラム131が圧縮ばね133の付勢力に抗して下死点から上死点に向けて変位する。ダイアフラム131が上死点に向けて変位すると、ポンプ室132は、負圧状態になるとともに、その容積が増大する。すなわち、減圧ポンプ162、262は、ポンプ室132、232の容積を増大させる方向に変位部(ダイアフラム131、231)を変位させる変位機構として機能する。
ポンプ室132が負圧状態となると、第1加圧供給部100のポンプ室132と第2流路112を介して連通される第1の一方向弁120の下流側第1弁室125も、ポンプ室132と同様に負圧状態となる。すると、第1加圧供給部100の第1の一方向弁120において、上流側第1弁室124と下流側第1弁室125に生じる圧力差に応じた力が、第1圧縮ばね123の付勢力よりも大きくなった時点で、第1弁体122が第1圧縮ばね123を圧縮する方向に変位する。その結果、図4に示すように、第1加圧供給部100の第1の一方向弁120は開弁状態となり、ダイアフラムポンプ130のポンプ室132は、液体供給針41、単一流路47、第1流路111、第1の一方向弁120、及び第2流路112を介して液体供給源31と連通状態となる。そして、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130のダイアフラム131の変位に伴い、ポンプ室132に液体供給源31内の液体が吸引される。
なお、第1加圧供給部100の減圧ポンプ162の駆動時には、第1の一方向弁120の下流側第1弁室125と同様に、圧力調整部140の連通流路143と第2の一方向弁150の上流側第2弁室154が負圧状態となる。ここで、圧力調整部140及び第2の一方向弁150は、連通流路143及び上流側第2弁室154が正圧状態となったときに、機能するものである。このため、第1加圧供給部100において、圧力調整部140の調整弁141は変位せず、第2の一方向弁150は閉弁状態を維持する。
続いて、第1加圧供給部100におけるダイアフラムポンプ130のポンプ室132に液体を吸引し終わると、正転方向に駆動していた電動モーター164が逆転方向に駆動される。
図5に示すように、電動モーター164が逆転方向に駆動すると、カム機構166がロッド173を押圧することで、弁体174が圧縮ばね176を圧縮する方向に変位する。こうして、弁体174とシール部材175との間に隙間が形成され、大気開放弁170は、大気開放路165を大気と連通させる開放状態となる。そして、大気開放弁170が開放状態となることで、負圧状態にある負圧室161が、負圧供給路163、大気開放路165及び大気開放弁170を介して大気と連通され、大気開放される。
第1加圧供給部100の負圧室161が大気開放されると、負圧室161内に空気が流入し圧力が増大することで、負圧室161とポンプ室132との圧力差が解消される。すると、その圧力差に応じた力が圧縮ばね133の付勢力よりも小さくなることで、ダイアフラム131が上死点から下死点に向けて変位する。すなわち、ダイアフラムポンプ130は、ダイアフラム131の上死点からの変位量に応じた量の液体をポンプ室132から吐出する。なお、このとき、第1加圧供給部100の負圧室161の容積は増加する一方、ダイアフラムポンプ130のポンプ室132の容積は減少し、同ポンプ室132は負圧状態から正圧状態となる。
第1加圧供給部100のポンプ室132が正圧状態となると、ポンプ室132の上流側に位置する第1の一方向弁120では、上流側第1弁室124と下流側第1弁室125に生じる圧力差が解消される。すると、その圧力差に応じた力が第1圧縮ばね123の付勢力よりも小さくなることで、第1弁体122は第1圧縮ばね123が伸張する方向に変位する。このため、第1加圧供給部100の第1の一方向弁120が開弁状態から閉弁状態となり、ダイアフラムポンプ130のポンプ室132と液体供給源31の連通状態が解消される。したがって、閉弁状態となった第1の一方向弁120により、ダイアフラムポンプ130のポンプ室132に一旦吸引された液体が液体供給源31側に吐出されることが抑制される。
第1加圧供給部100のポンプ室132が正圧状態となることで、ポンプ室132の下流側に位置する第2の一方向弁150では、上流側第2弁室154の圧力が増大し、上流側第2弁室154と下流側第2弁室155の圧力差が次第に大きくなる。そして、その圧力差に応じた力が第2圧縮ばね153の付勢力よりも大きくなった時点で、第2弁体152が第2圧縮ばね153を圧縮する方向に変位する。その結果、第2の一方向弁150は開弁状態となり、ダイアフラムポンプ130のポンプ室132は、第3流路113、第2の一方向弁150、第4流路114、及び単一流路48を介して供給チューブ29と連通状態となる。
ダイアフラムポンプ130のダイアフラム131の下死点への変位に伴い、ポンプ室132から供給チューブ29のさらに下流側に位置する液体噴射部13側に向かって液体が吐出される。なお、このとき吐出された液体の供給圧力は、圧力調整部140が動作するほどの圧力ではないため、圧力調整部140の調整弁141が圧力調整室142の容積を減少する方向に変位することはない。
本実施形態においては、負圧室161、261が大気開放され、液体噴射部13側へ液体を吐出可能な状態が、ダイアフラムポンプ130、230の吐出状態と対応する。また、負圧室161、261が負圧とされ、大気開放されていない状態が、ダイアフラムポンプ130、230の吸引状態に対応する。なお、本実施形態におけるダイアフラムポンプ130、230は、ダイアフラム131、231が下死点に達したとしてもポンプ室132、232内の液体をすべて吐出するわけではなく、ポンプ室132、232内の液体をすべて吐出する前に第2の一方向弁150、250が閉弁状態となるため、ポンプ室132、232内に微量な液体が残留する。すなわち、本実施形態におけるダイアフラムポンプ130、230は、ポンプ室132、232内の液体の量が僅少である場合、大気開放弁170、270が開放状態であったとしても液体噴射部13側へ向けて液体を吐出できないことがある。
以上、説明した動作を繰り返し行うことで、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130及び第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230は、液体供給源31側から液体を吸引し、吸引した液体を液体噴射部13側へ吐出する。制御部15は、液体噴射部13から液体が排出される排出動作をする際に、断続的に液体を供給するダイアフラムポンプ130、230をそれぞれ吐出状態と吸引状態とで相対的にタイミングをずらして動作させることで、液体を連続的に供給する。なお、液体を排出させる排出動作とは、媒体STに対して液体を噴射して印刷する動作だけでなく、液体噴射ヘッド24のクリーニングのために液体を噴射するフラッシング動作、キャップを介してノズルから液体を吸引して排出させる動作など、液体噴射ヘッド24から液体を排出する動作全般を指す。
次に、液体噴射装置11が液体の噴射を休止している休止状態においてのダイアフラムポンプ130、230の状態について説明する。
液体噴射装置11は、液体噴射部13から液体を排出する排出動作が完了すると、液体を外部に排出する排出状態から、液体の排出を休止する休止状態に移行する。液体噴射装置11が休止状態になる際、液体噴射装置11は、電動モーター164、264の駆動を停止する。電動モーター164、264の駆動が停止すると、ダイアフラムポンプ130、230は、排出動作完了時の状態のまま維持される。すなわち、排出動作完了時に、ダイアフラムポンプ130、230が吐出状態であった場合は、大気開放弁170、270が開放状態のまま維持されるため、負圧室161、261が大気開放されたままとなる。これにより、ダイアフラムポンプ130、230の吐出状態が維持される。排出動作完了時に、ダイアフラムポンプ130、230が吸引状態であった場合は、大気開放弁170、270が閉塞状態のまま維持されるため、負圧室161、261内の負圧が維持される。これにより、ダイアフラムポンプ130、230の吸引状態が維持される。
液体噴射装置11は、液体噴射部13から液体を排出する排出動作が完了すると、液体を外部に排出する排出状態から、液体の排出を休止する休止状態に移行する。液体噴射装置11が休止状態になる際、液体噴射装置11は、電動モーター164、264の駆動を停止する。電動モーター164、264の駆動が停止すると、ダイアフラムポンプ130、230は、排出動作完了時の状態のまま維持される。すなわち、排出動作完了時に、ダイアフラムポンプ130、230が吐出状態であった場合は、大気開放弁170、270が開放状態のまま維持されるため、負圧室161、261が大気開放されたままとなる。これにより、ダイアフラムポンプ130、230の吐出状態が維持される。排出動作完了時に、ダイアフラムポンプ130、230が吸引状態であった場合は、大気開放弁170、270が閉塞状態のまま維持されるため、負圧室161、261内の負圧が維持される。これにより、ダイアフラムポンプ130、230の吸引状態が維持される。
ところで、液体の通過を一方向に許容する第1の一方向弁120、220及び第2の一方向弁150、250においては、液体の逆流が発生する場合がある。事実、液体の流れを完全に一方向にのみ許容するような理想的な性能を発揮する弁は現実的には考え難く、その製品性能又は使用に伴う経年劣化等によって微量ながらも液体の逆流が生じる可能性は少なからず存在する。
そのため、本実施形態の液体噴射装置11においても、電動モーター164、264の駆動が停止し、ダイアフラムポンプ130、230の吸引状態が維持されている場合において、ダイアフラムポンプ130、230の下流側からポンプ室132、232内に液体が逆流し、ポンプ室132、232に液体が流入することがある。そこで、ポンプ室132、232側から下流側への液体の通過を許容する第2の一方向弁150、250について考える。
図6に示すように、液体噴射装置11が休止状態であって、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130が吐出状態、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230が吸引状態で維持されている場合を考える。このとき、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130においては、大気開放弁170が開放状態であるため、圧縮ばね133の付勢力によりダイアフラム131が下死点に向けて変位しようとする。ダイアフラム131が下死点に向けて変位することにより、そのポンプ室132に収容された液体が第2の一方向弁150を通過し、ポンプ室132から下流側へ徐々に流出する。
一方、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230においては、大気開放弁270が閉塞状態であるため、減圧ポンプ262により吸引された負圧室261とポンプ室232との圧力差により、ダイアフラム231が上死点側に向けて変位しようとする。ここで、液体噴射装置11が休止状態にある場合は、液体噴射部13から液体が排出されないため、共通流路30の開閉弁として機能する流路アダプター26が共通流路30を閉塞している。そのため、図6に3本の矢印で示すように、第1加圧供給部100におけるダイアフラムポンプ130のポンプ室132から流出した液体は、液体供給流路110、210を介して、第2加圧供給部200におけるダイアフラムポンプ230のポンプ室232に流入しようとする。すなわち、第2加圧供給部200における第2の一方向弁250を液体が逆流し、下流側からそのポンプ室232内に液体が徐々に流入する。そして、時間の経過に伴い、第1加圧供給部100におけるダイアフラムポンプ130のポンプ室232に収容される液体の収容量は徐々に減り、第2加圧供給部200におけるダイアフラムポンプ230のポンプ室232に収容される液体の収容量は徐々に増えていく。
本実施形態における大気開放弁170、270は、シール部材175、275が大気開放孔171、271と弁体174、274との間をシールすることで、負圧室161、261の負圧を維持する構成である。そのため、大気開放弁170、270が閉塞状態である場合であっても、そのシール部材175、275の性能、経年劣化等によって、大気開放孔171、271から負圧室161、261に大気が徐々に流入し、負圧室161、261の負圧が徐々に小さくなることがある。
図7に示すように、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230においては、図3のように負圧室261と接続された大気開放弁270が閉塞状態であっても大気開放弁270を介して負圧室261に大気が徐々に流入する。負圧室261に大気が流入し、負圧室261の負圧が小さくなると、ダイアフラム231が下死点側に向けて変位する。ダイアフラム231が下死点側に向けて変位すると、ポンプ室232の容積が小さくなり、ポンプ室232から液体が徐々に流出する。第2加圧供給部200におけるダイアフラムポンプ230のポンプ室232から流出した液体は、図7に3本の矢印で示すように、液体供給流路110、210を介して、第1加圧供給部100の第2の一方向弁150を逆流し、第1加圧供給部100のポンプ室132に徐々に流入する。すなわち、電動モーター164、264の駆動が停止してから所定の時間が経過すると、第2加圧供給部200の負圧室261の負圧が小さくなることに伴い、液体が第2加圧供給部200のポンプ室232に収容される液体の収容量は徐々に減り、第1加圧供給部100のポンプ室132に収容される液体の収容量は徐々に増えていく。最終的には、第2加圧供給部200における負圧室261の負圧が解消され、第1加圧供給部100におけるダイアフラムポンプ130のポンプ室132と第2加圧供給部200におけるダイアフラムポンプ230のポンプ室232とで圧力が釣り合い、互いに収容量が近しい状態で平衡となる。
なお、液体噴射装置11が休止状態であって、一方のダイアフラムポンプ130及び他方のダイアフラムポンプ230がともに吐出状態でかつポンプ室132とポンプ室232内の液体の収容量が異なる状態で維持されている場合においても液体の逆流が発生する。この場合、一方のダイアフラムポンプ130の負圧室161と他方のダイアフラムポンプ230の負圧室261とが大気開放されているため、図7に示すように、ポンプ室132とポンプ室232とで圧力が釣り合い、互いに収容量が近しい状態で平衡となる。
図8は、図6及び図7で説明した第1加圧供給部100及び第2加圧供給部200における液体の逆流によって、時間の経過とともに変動するポンプ室132、232内の液体の収容量Qの遷移を示したグラフである。図8において、下側のグラフを吐出状態である一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132に収容される液体の収容量Q1とし、上側のグラフを吸引状態である他方のダイアフラムポンプ230のポンプ室232に収容される液体の収容量Q2とする。なお、図8に示すグラフは、実験から得られたものである。
図8に示すように、収容量Q1及び収容量Q2のグラフは、経過時間tの進行に伴い、その値が変動している。経過時間tは、一方のダイアフラムポンプ130(230)が吐出状態で且つ他方のダイアフラムポンプ230(130)が吸引状態である状態において経過した時間である。
収容量Q1は、電動モーター164、264が停止してから所定時間t1までは徐々に減少し、所定時間t1以降は所定の値に向けて徐々に増加している。収容量Q2は、電動モーター164、264が停止してから所定時間t1までは徐々に増加し、所定時間t1以降は所定の値に向けて徐々に減少している。すなわち、収容量Q1及び収容量Q2のグラフは、両者とも所定時間t1が変曲点となっている。収容量Q1及び収容量Q2は、所定時間t1を超えると、互いにその値が接近するように変位し、最終的には互いに近しい値で均衡している。
なお、本実施形態における第2の一方向弁150、250は、第2圧縮ばね153、253によりそのシール力が高められているが、例えば装置の小型化、コストの低減等のためにアンブレラ弁、リーフ弁等の比較的シール力の低い弁を採用した場合、液体の逆流がより顕著になる。
液体噴射装置11が例えば休止状態である間に、ポンプ室132、232における液体の収容量Qが変動すると、次に排出動作を開始する際に、液体噴射部13の排出量に対してダイアフラムポンプ130、230による液体の供給量が不足する場合がある。この場合、液体噴射部13が液体を正常に噴射できない、または液体を正常に排出できない虞がある。排出量に対して供給量が不足するこのような問題は、例えば排出動作を伴うジョブが入力される際に、ダイアフラムポンプ130、230に液体を吸引させ、排出動作実行前にポンプ室132、232内に十分な量の液体を収容させるように動作させれば解決できる。しかし、この場合、ジョブが入力されるたびにダイアフラムポンプ130、230が液体を吸引するため、ダイアフラムポンプ130、230の駆動回数が増えることにより、ダイアフラムポンプ130、230の寿命が縮まる虞がある。
そこで、本実施形態における液体噴射装置11は、ポンプ室132、232に収容されている液体の収容量Qを算出し、その収容量Qに基づいてダイアフラムポンプ130、230を好適に駆動させている。
(第1実施形態)
次に、上記のように構成された液体噴射装置11の作用の第1実施形態について説明する。
次に、上記のように構成された液体噴射装置11の作用の第1実施形態について説明する。
まず、図9を用いて、制御部15が排出動作前に実行する排出動作前ルーチンについて説明する。
図9に示すように、液体噴射装置11は、排出動作前において、ポンプ室132、232に収容される液体の収容量Qに基づいてダイアフラムポンプ130、230を駆動させるルーチンを有している。なお、排出動作前において、電動モーター164、264は、その駆動を停止している。さらに、ここでは、説明の便宜のために、初期状態として、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130が吐出状態で維持されており、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230が吸引状態であって且つ吐出状態に切り替えることにより液体噴射部13に液体を加圧供給できる状態(例えば、図6に示すようにダイアフラム231が「上死点」に位置している状態)で維持されているものとして考える。
図9に示すように、液体噴射装置11は、排出動作前において、ポンプ室132、232に収容される液体の収容量Qに基づいてダイアフラムポンプ130、230を駆動させるルーチンを有している。なお、排出動作前において、電動モーター164、264は、その駆動を停止している。さらに、ここでは、説明の便宜のために、初期状態として、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130が吐出状態で維持されており、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230が吸引状態であって且つ吐出状態に切り替えることにより液体噴射部13に液体を加圧供給できる状態(例えば、図6に示すようにダイアフラム231が「上死点」に位置している状態)で維持されているものとして考える。
図9に示すように、休止状態である液体噴射装置11において、制御部15は、印刷実行ジョブ、クリーニング実行ジョブ等の液体噴射部13から液体を排出する排出動作を伴うジョブが入力されると、排出動作前ルーチンを実行する。まず、制御部15は、ステップS11において、一方のダイアフラムポンプ130が吐出状態で且つ他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態である状態において経過した時間である経過時間tが所定時間t1以下であるか否かを判断する。経過時間tが所定時間t1以下である場合はステップS12に移行し、経過時間tが所定時間t1を超えている場合はステップS14に移行する。
ステップS11においてYESと判断した場合、制御部15は、ステップS12において、吐出状態で維持されている一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132に収容されている液体の収容量Qが、閾値Xより大きい値であるか否かを判断する。収容量Qは、液体噴射部13が排出した液体の排出量Lと、一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132から他方のダイアフラムポンプ230のポンプ室232へ流入した流入量Mとに基づいて算出される。
排出量Lは、一方のダイアフラムポンプ130が吐出状態である期間中において、液体噴射部13が排出した液量である。付言すると、排出量Lは、一方のダイアフラムポンプ130が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングから液体噴射装置11が休止状態に移行するまでの期間中に、液体噴射部13から排出された液量である。制御部15は、液体噴射部13が噴射する液体のショットカウント値とその噴射重量の値から重量換算することで、排出量Lを算出する。
流入量Mは、吐出状態で維持されている一方のダイアフラムポンプ130から他方のダイアフラムポンプ230に流入する液体の量のことである。流入量Mは、制御部15に予め設定された設定値Nに経過時間tを乗ずることで算出される。設定値Nは、実験により求められた固定値であって、単位時間当たりに逆流する液体の量として制御部15に記録されている。すなわち、設定値Nは、図8に示した収容量Q1のグラフを経過時間tが「0<t<t1」となる範囲で線型的に近似したときの傾きの絶対値に相当する。
制御部15は、排出量Lに流入量Mを加えた値を、吐出状態である一方のダイアフラムポンプ130から、吐出状態である期間中に吐出された液体の量である吐出量Vとして算出する。制御部15は、ダイアフラムポンプ130におけるポンプ室132の最大収容量Qmaxから吐出量Vを差し引くことで、収容量Qを算出する。すなわち、制御部15は、吐出量Vに基づき、「Q=Qmax−(L+N×t)」として収容量Qを算出する。
まとめると、制御部15は、ステップS12において、「Q>X」であるか否かを判断している。「Q>X」である場合は、吐出状態で維持されている一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132内に十分な量の液体が収容されているとして、ダイアフラムポンプ130、230をそのままの状態として液体噴射部13による排出動作を開始する。「Q≦X」である場合は、ステップS13に移行する。
ステップS12でNOと判断した場合、制御部15は、ステップS13に移行する。なお、本実施形態では初期状態で他方のダイアフラムポンプ230がすでに吸引状態とされている。そのため、第1実施形態では、ステップS12でNOと判断した場合、後述する第2実施形態におけるステップS18(図12参照)のように設定された時間を待機することなく、排出動作を開始することが可能である。
制御部15は、ステップS13において、他方のダイアフラムポンプ230を吐出状態に移行させるとともに、一方のダイアフラムポンプ130を吸引状態に移行させ、排出量L及び経過時間tのカウントをリセットする。すなわち、制御部15は、電動モーター264を逆転方向に駆動させ、大気開放弁270を開弁して負圧室261を大気開放する。制御部15は、電動モーター164を正転方向に駆動させ、負圧室161を負圧にして、ポンプ室132に液体を吸引させる。まとめると、本実施形態では、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吸引状態から吐出状態に切り替える動作(他方のポンプを吐出状態にする動作)と並行して、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作を行う。
制御部15は、ステップS13にて他方のダイアフラムポンプ230が吐出状態に移行した後、液体噴射部13に排出動作を開始させる。ステップS13においてリセットされた排出量Lは、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングから液体噴射部13が噴射する液体のショットカウント値とその噴射重量の値から重量換算することで再び算出され、吐出状態に移行した他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qを算出するためのパラメーターとなる。また、ステップS13においてリセットされた経過時間tは、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングからカウントが開始され、他方のダイアフラムポンプ230から一方のダイアフラムポンプ130に流入する流入量Mを算出するために使用される。
本実施形態において、吐出状態である一方のダイアフラムポンプ130(230)の収容量Qが閾値X以下となったときに、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吸引状態から吐出状態に切り替える動作(他方のポンプを吐出状態にする動作)のことを第1のポンプ動作と呼称する。すなわち、図9に示すステップS13における他方のポンプの動作が、第1のポンプ動作に相当する。
ステップS11でNOと判断した場合、制御部15は、ステップS14において、一方のダイアフラムポンプ130及び他方のダイアフラムポンプ230の双方に液体を吸引させる。すなわち、制御部15は、電動モーター164、264をともに正転方向に駆動させ、それぞれの負圧室161、261を負圧にして、それぞれのポンプ室132、232に液体を吸引させる。これは、図8に示したように、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態で維持されていても、経過時間tが所定時間t1を超えると、第2の一方向弁250を通じた液体の逆流及び負圧室261への空気の流入によって、他方のダイアフラムポンプ230におけるポンプ室232の収容量Qが増減し、収容量Qを算出できなくなるためである。換言すると、制御部15は、双方のダイアフラムポンプ130、230を吸引状態にすることで、その収容量Qをリセットしている。
本実施形態において、経過時間tが所定時間t1を超えている場合に、一方のダイアフラムポンプ130及び他方のダイアフラムポンプ230に液体を吸引させる動作のことを第2のポンプ動作と呼称する。すなわち、図9に示すステップS11及びステップS14における処理動作が、第2のポンプ動作に相当する。
次に、制御部15は、ステップS15において、一方及び他方のダイアフラムポンプ130、230に液体を吸引させた状態のまま、予め設定された設定時間だけ待機する。すなわち、一方のダイアフラムポンプ130及び他方のダイアフラムポンプ230は、設定された設定時間の間、液体供給源31から液体を継続して吸引する。この設定時間は、ダイアフラムポンプ130、230が十分な量の液体を吸引するために要する時間として設定されている。設定時間は、例えば、下死点に位置するダイアフラム131、231が上死点に変位するまでに要する時間、すなわちポンプ室132、232の収容量が最小の状態から最大の状態となるまでにかかる時間として設定されている。設定された設定時間の間、電動モーター164、264が正転方向に駆動し続けることで、それぞれのダイアフラムポンプ130、230におけるポンプ室132、232に十分な量の液体が吸引される。
次に、制御部15は、ステップS16において、他方のダイアフラムポンプ230を吸引状態から吐出状態へ移行させるとともに、排出量L及び経過時間tのカウントをリセットする。すなわち、制御部15は、電動モーター264を逆転方向に駆動させ、大気開放弁270を開弁して負圧室261を大気開放する。このとき、一方のダイアフラムポンプ130は、吸引状態のまま継続する。なお、制御部15は、ステップS16において、一方のダイアフラムポンプ130を吸引状態から吐出状態に移行させるように、ダイアフラムポンプ130、230を制御してもよい。この場合、他方のダイアフラムポンプ230が、吸引状態のまま継続することになる。ステップS16において、制御部15は、何れか一方のダイアフラムポンプ130、230を吸引状態から吐出状態に移行させる制御をすればよい。
制御部15は、ステップS16にて他方のダイアフラムポンプ230が吐出状態に移行した後、液体噴射部13に排出動作を開始させる。そのため、ステップS16においてリセットされた排出量Lは、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングから液体噴射部13が噴射する液体のショットカウント値とその噴射重量の値から重量換算することで再び算出され、吐出状態に移行した他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qを算出するためのパラメーターとなる。また、ステップS16においてリセットされた経過時間tは、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングからカウントを開始され、他方のダイアフラムポンプ230から一方のダイアフラムポンプ130に流入する流入量Mを算出するために使用される。
このようにして、液体噴射装置11は、排出動作前に、ダイアフラムポンプ130、230のポンプ室132、232に収容されている液体の収容量Qに基づいて、その時々に適したポンプ動作を行う。
次に、図10を用いて、制御部15が排出動作中に実行する排出動作中ルーチンについて説明する。なお、説明の便宜のために、初期状態として、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230が吐出状態にあり、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130が吸引状態であって且つ吐出状態に切り替えることにより液体噴射部13に液体を加圧供給できる状態(例えば、ダイアフラム131が「上死点」に位置している状態)にあるものとする。なお、排出動作中ルーチンを実行している間、液体噴射部13は排出動作を行っている。また、液体噴射部13が排出動作を行っている間に、図8に示す所定時間t1は経過しないものとする。
図10に示すように、液体噴射装置11が排出動作を開始すると、制御部15は、まずステップS21において、吐出状態にある他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qが閾値Xより大きい値であるか否かを判断する。この閾値Xは、第1実施形態におけるステップS12と同様の値である。「Q>X」の場合はステップS21を繰り返し、「Q≦X」の場合はステップS22に移行する。なお、排出動作中における収容量Qについても休止状態の場合と同様に、「Q=Qmax−(L+N×t)」として算出される。ステップS21においてNOと判断した場合、制御部15は、ステップS22に移行する。
制御部15は、ステップS22において、一方のダイアフラムポンプ130を吐出状態に移行させるとともに、他方のダイアフラムポンプ230を吸引状態に移行させ、排出量L及び経過時間tのカウントをリセットする。すなわち、制御部15は、電動モーター164を逆転方向に駆動させ、大気開放弁170を開弁して負圧室161を大気開放する。制御部15は、電動モーター264を正転方向に駆動させ、負圧室261を負圧にして、ポンプ室232に液体を吸引させる。ここで、液体噴射部13は、一方のダイアフラムポンプ130が吐出状態に移行した後も排出動作を継続する。そのため、ステップS22においてリセットされた排出量Lは、一方のダイアフラムポンプ130が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングから液体噴射部13が噴射する液体のショットカウント値とその噴射重量の値から重量換算することで再び算出され、吐出状態に移行した一方のダイアフラムポンプ130の収容量Qを算出するためのパラメーターとなる。また、ステップS22においてリセットされた経過時間tは、一方のダイアフラムポンプ130が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングからカウントが開始され、一方のダイアフラムポンプ130から他方のダイアフラムポンプ230に流入する流入量Mを算出するために使用される。
尚、図10に示すステップS22における一方のポンプの動作が、上述した第1のポンプ動作に相当する。すなわち、第1のポンプ動作は、排出動作前及び排出動作中において実行される。また、本実施形態では、排出動作前と同様に一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える動作(一方のポンプを吐出状態にする動作)と並行して、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作を行う。
ステップS21、S22における処理をまとめると、制御部15は、吐出状態である他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qが閾値Xとなったタイミングで、一方のダイアフラムポンプ130を吸引状態から吐出状態へと即座に移行させる。すなわち、一方及び他方のダイアフラムポンプ130、230の状態を並行して切り替えることによって、液体供給源31から液体噴射部13に向けて液体が連続的に供給される。したがって、第1実施形態における閾値Xは、ダイアフラムポンプ130、230が吐出状態であるが液体噴射部13に液体を加圧供給できなくなる量以上の値で設定されていればよい。
制御部15は、ステップS22の処理動作を終えると、再びステップS21に戻って排出動作中ルーチンを繰り返し実行する。制御部15は、液体噴射部13が排出動作を行う間、上述したこの排出動作中ルーチンを繰り返す。なお、制御部15は、排出動作が完了した際には、ただちに排出動作中ルーチンを終了して、図11に示す排出動作後ルーチンを実行する。
次に、図11を用いて、制御部15が排出動作後に実行する排出動作後ルーチンについて説明する。
図11に示すように、液体噴射部13の排出動作が完了すると、制御部15は、ステップS31において、それぞれのダイアフラムポンプ130、230の駆動を停止させる。ダイアフラムポンプ130、230は、電動モーター164、264が停止することで、排出動作完了時に吐出状態であれば吐出状態に、吸引状態であれば吸引状態となるように、そのときの状態が維持される。
図11に示すように、液体噴射部13の排出動作が完了すると、制御部15は、ステップS31において、それぞれのダイアフラムポンプ130、230の駆動を停止させる。ダイアフラムポンプ130、230は、電動モーター164、264が停止することで、排出動作完了時に吐出状態であれば吐出状態に、吸引状態であれば吸引状態となるように、そのときの状態が維持される。
次に、制御部15は、ステップS32において、ダイアフラムポンプ130、230の吐出状態、吸引状態を維持したまま、液体噴射装置11を休止状態に移行させる。制御部15は、液体噴射装置11を休止状態に移行した後、排出動作後ルーチンを終了する。
(第2実施形態)
次に、上記のように構成された液体噴射装置11の作用の第2実施形態について説明する。なお、以下では第1実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の内容については同じ符号を付して、その重複説明を省略する。
次に、上記のように構成された液体噴射装置11の作用の第2実施形態について説明する。なお、以下では第1実施形態との相違点について主に説明することにし、同一の内容については同じ符号を付して、その重複説明を省略する。
まず、図12を用いて、制御部15が排出動作前に実行する排出動作前ルーチンについて説明する。
図12に示すように、液体噴射装置11は、排出動作前において、ポンプ室132、232に収容される液体の収容量Qに基づいてダイアフラムポンプ130、230を駆動させるルーチンを有している。なお、排出動作前において、電動モーター164、264は、その駆動を停止している。さらに、ここでは、説明の便宜のために、初期状態として、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130が吐出状態で維持されており、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230は吐出状態であるが液体噴射部13に液体を加圧供給できない状態(例えば、図3に示すようにダイアフラム231が「下死点」に位置している状態)であるものとして考える。
図12に示すように、液体噴射装置11は、排出動作前において、ポンプ室132、232に収容される液体の収容量Qに基づいてダイアフラムポンプ130、230を駆動させるルーチンを有している。なお、排出動作前において、電動モーター164、264は、その駆動を停止している。さらに、ここでは、説明の便宜のために、初期状態として、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130が吐出状態で維持されており、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230は吐出状態であるが液体噴射部13に液体を加圧供給できない状態(例えば、図3に示すようにダイアフラム231が「下死点」に位置している状態)であるものとして考える。
図12に示すように、休止状態である液体噴射装置11において、制御部15は、印刷実行ジョブ、クリーニング実行ジョブ等の液体噴射部13から液体を排出する排出動作を伴うジョブが入力されると、排出動作前ルーチンを実行する。本実施形態では、初期状態で他方のダイアフラムポンプ230が第1実施形態と異なり、吸引状態に維持されていないため、図8における所定時間t1以降の収容量Q1及び収容量Q2の変化を考慮する必要がない。このため、第2実施形態における排出動作前ルーチンにおいては、第1実施形態におけるステップS11の処理が不要となる。したがって、本実施形態では、ステップS14〜S16における処理も不要となる。
制御部15は、ステップS12において、吐出状態で維持されている一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132に収容されている液体の収容量Qが、閾値Xより大きい値であるか否かを判断する。収容量Qは、第1実施形態と同様に、液体噴射部13が排出した液体の排出量Lと、一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132から他方のダイアフラムポンプ230のポンプ室232へ流入した流入量Mとに基づいて算出される。
制御部15は、ステップS12において、「Q>X」であるか否かを判断している。「Q>X」である場合は、吐出状態で維持されている一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132内に十分な量の液体が収容されているとして、ダイアフラムポンプ130、230をそのままの状態として液体噴射部13による排出動作を開始する。「Q≦X」である場合は、ステップS17に移行する。
ステップS12でNOと判断した場合、制御部15は、ステップS17において、他方のダイアフラムポンプ230を吸引状態に移行させる。すなわち、制御部15は、電動モーター264を正転方向に駆動させ、負圧室261を負圧にして、ポンプ室232に液体を吸引させる。これは、吐出状態にある一方のダイアフラムポンプ130のポンプ室132に収容される液体の収容量Qが閾値X以下であると、そのまま排出動作を開始した場合に、液体噴射部13が排出する液体の量に対して、吐出状態である一方のダイアフラムポンプ130に収容されている液体の量が不足する虞があるためである。
次に、制御部15は、ステップS18において、他方のダイアフラムポンプ230に液体を吸引状態としたまま、予め設定された設定時間だけ待機する。すなわち、他方のダイアフラムポンプ230は、設定された設定時間の間、液体供給源31から液体を継続して吸引する。この設定時間は、ダイアフラムポンプ130、230が十分な量の液体を吸引するために要する時間として設定されている。本実施形態においては、下死点に位置するダイアフラム131、231が上死点に変位するまでに要する時間、すなわちポンプ室132、232の収容量が最小の状態から最大の状態となるまでにかかる時間として設定されている。これにより、他方のダイアフラムポンプ230は、ステップS18において、そのポンプ室232における液体の収容量Qが最大収容量Qmaxとなるまで液体を吸引する。
次に、制御部15は、ステップS19において、他方のダイアフラムポンプ230を吐出状態に移行させるとともに、排出量L及び経過時間tのカウントをリセットする。すなわち、制御部15は、電動モーター264を逆転方向に駆動させ、大気開放弁270を開弁して負圧室261を大気開放する。制御部15は、他方のダイアフラムポンプ230が吐出状態に移行した後、液体噴射部13に排出動作を開始させる。ステップS19においてリセットされた排出量Lは、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングから液体噴射部13が噴射する液体のショットカウント値とその噴射重量の値から重量換算することで再び算出され、吐出状態に移行した他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qを算出するためのパラメーターとなる。また、ステップS19においてリセットされた経過時間tは、他方のダイアフラムポンプ230が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングからカウントが開始され、他方のダイアフラムポンプ230から一方のダイアフラムポンプ130に流入する流入量Mを算出するために使用される。
本実施形態において、吐出状態である一方のダイアフラムポンプ130(230)の収容量Qが閾値X以下となったときに、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吸引状態から吐出状態に切り替える動作(他方のポンプを吐出状態にする動作)のことを第1のポンプ動作と呼称する。すなわち、図12に示すステップS12及びステップS19における他方のポンプの動作が、第1のポンプ動作に相当する。
次に、図13を用いて、制御部15が排出動作中に実行する排出動作中ルーチンについて説明する。なお、説明の便宜のために、初期状態として、第2加圧供給部200のダイアフラムポンプ230が吐出状態にあり、第1加圧供給部100のダイアフラムポンプ130は吐出状態であるが液体噴射部13に液体を加圧供給できない状態(例えば、図3に示すようにダイアフラム131が「下死点」に位置している状態)であるものとする。なお、排出動作中ルーチンを実行している間、液体噴射部13は排出動作を行っている。また、本実施形態では、初期状態で一方のダイアフラムポンプ130が第1実施形態と異なり、吸引状態に維持されていないため、図8における所定時間t1以降の収容量Q1及び収容量Q2の変化を考慮する必要がない。
図13に示すように、液体噴射装置11が排出動作を開始すると、制御部15は、まずステップS21において、吐出状態にある他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qが閾値Xより大きい値であるか否かを判断する。この閾値Xは、第2実施形態におけるステップS12と同様の値である。「Q>X」の場合はステップS21を繰り返し、「Q≦X」の場合はステップS23に移行する。なお、排出動作中における収容量Qについても休止状態の場合と同様に、「Q=Qmax−(L+N×t)」として算出される。
ステップS21においてNOと判断した場合、制御部15は、ステップS23において、一方のダイアフラムポンプ130を吸引状態に移行させる。すなわち、制御部15は、電動モーター164を正転方向に駆動させ、負圧室161を負圧にしてポンプ室132に液体を吸引させる。
次に、制御部15は、ステップS24において、一方のダイアフラムポンプ130に液体を吸引させた状態のまま、予め設定された設定時間だけ待機する。この設定時間は、ステップS18と同様の値である。ステップS18の処理動作において説明したように、設定された設定時間の間、電動モーター164が正転方向に駆動し続けることで、一方のダイアフラムポンプ130におけるポンプ室132に十分な量の液体が吸引される。
次に、制御部15は、ステップS25において、一方のダイアフラムポンプ130を吐出状態に移行させるとともに、排出量L及び経過時間tのカウントをリセットする。すなわち、制御部15は、電動モーター164を逆転方向に駆動させ、大気開放弁170を開弁して負圧室161を大気開放する。ここで、液体噴射部13は、一方のダイアフラムポンプ130が吐出状態に移行した後も排出動作を継続する。ステップS25においてリセットされた排出量Lは、一方のダイアフラムポンプ130が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングから液体噴射部13が噴射する液体のショットカウント値とその噴射重量の値から重量換算することで再び算出され、吐出状態に移行した一方のダイアフラムポンプ130の収容量Qを算出するためのパラメーターとなる。また、ステップS25においてリセットされた経過時間tは、一方のダイアフラムポンプ130が吸引状態から吐出状態に切り替わったタイミングからカウントが開始され、一方のダイアフラムポンプ130から他方のダイアフラムポンプ230に流入する流入量Mを算出するために使用される。
なお、図13に示すステップS21及びステップS25における一方のポンプの動作が、上述した第1のポンプ動作に相当する。すなわち、第1のポンプ動作は、排出動作前及び排出動作中において実行される。
ステップS21、S23〜S25における処理をまとめると、制御部15は、吸引状態である他方のダイアフラムポンプ230の収容量Qが閾値Xとなってから設定時間後に、一方のダイアフラムポンプ130を吸引状態から吐出状態に移行する。すなわち、液体供給源31から液体噴射部13に向けて液体を連続的に供給するためには、この設定時間の間、他方のダイアフラムポンプ230が液体噴射部13に向けて液体を継続して吐出可能である必要がある。そのため、本実施形態における閾値Xは、この条件を満足するように設定されている。
閾値Xは、一方のダイアフラムポンプ130が液体を吸引してから吐出状態となるまでの間、他方のダイアフラムポンプ230が液体を液体噴射部13に向けて液体を吐出可能な量として規定される。例えば、ダイアフラムポンプ130、230が液体噴射部13に向けて液体を吐出できなくなる収容量が「0.1(g)」で、液体噴射部13に向けての単位時間当たりの最大吐出量が「0.05(g/s)」、ステップS24における設定時間が「1秒」に設定されている場合を考える。この場合、一方のダイアフラムポンプ130が液体を吸引してから吐出状態となるまでの間に、他方のダイアフラムポンプ230に必要となる液体の量は、「0.1+0.05×1=0.15(g)」となる。すなわち、他方のダイアフラムポンプ230に「0.15(g)」以上の液体が収容されていれば、一方のダイアフラムポンプ130が吸引動作を行っている間も、他方のダイアフラムポンプ230から液体噴射部13に液体を供給することが可能となる。換言すると、この場合、閾値Xが「0.15(g)」以上の値で設定されていれば、ダイアフラムポンプ130、230により液体供給源31から液体噴射部13に向けて液体を連続的に供給することが可能となる。
制御部15は、ステップS25の処理動作を終えると、再びステップS21に戻って排出動作中ルーチンを繰り返し実行する。制御部15は、液体噴射部13が排出動作を行う間、上述したこの排出動作中ルーチンを繰り返す。なお、制御部15は、排出動作が完了した際には、ただちに排出動作中ルーチンを終了して、図11に示す排出動作後ルーチンを実行する。なお、第2実施形態における排出動作後ルーチンは、図11に示した第1実施形態のものと共通である。そのため、その説明を省略する。
上記第1実施形態及び第2実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)閾値Xに基づいてダイアフラムポンプ130、230を動作させることで、ダイアフラムポンプ130、230の動作を最適化することができ、ひいてはダイアフラムポンプ130、230の駆動回数を減らすことができる。そのため、ダイアフラムポンプ130、230の長寿命化に繋がる。したがって、従来よりも、使い勝手を向上できる。
(1)閾値Xに基づいてダイアフラムポンプ130、230を動作させることで、ダイアフラムポンプ130、230の動作を最適化することができ、ひいてはダイアフラムポンプ130、230の駆動回数を減らすことができる。そのため、ダイアフラムポンプ130、230の長寿命化に繋がる。したがって、従来よりも、使い勝手を向上できる。
(2)第1のポンプ動作を、液体噴射部13から液体が排出される排出動作中に行うことで、排出動作中の液体噴射部13に液体を連続的に加圧供給することができる。
(3)液体噴射部13から液体が排出される排出動作を行う前に、一方のダイアフラムポンプ130(230)のポンプ室132(232)に収容される液体の収容量Qが閾値Xよりも小さい場合、第1のポンプ動作を行う。すなわち、排出動作前の液体噴射部13に予め液体を供給しておくことで、排出動作中の液体噴射部13に液体を連続的に加圧供給することができる。
(3)液体噴射部13から液体が排出される排出動作を行う前に、一方のダイアフラムポンプ130(230)のポンプ室132(232)に収容される液体の収容量Qが閾値Xよりも小さい場合、第1のポンプ動作を行う。すなわち、排出動作前の液体噴射部13に予め液体を供給しておくことで、排出動作中の液体噴射部13に液体を連続的に加圧供給することができる。
(4)液体の流入量Mは、予め設定された設定値Nに一方のダイアフラムポンプ130(230)が吐出状態で且つ他方のダイアフラムポンプ230(130)が吸引状態である状態での経過時間tを乗ずることにより算出される。すなわち、吐出状態の一方のダイアフラムポンプ130(230)のポンプ室132(232)から吸引状態にある他方のダイアフラムポンプ230(130)のポンプ室232(132)に流入した液体の流入量Mを算出する方法として好適に採用できる。
(5)ダイアフラムポンプ130、230は、第1の一方向弁120、220と、第2の一方向弁150、250と、ダイアフラム(変位部)131、231と、減圧ポンプ162、262(変位機構)と、圧縮ばね(付勢部材)133、233と、を有し、ポンプ室132、232の容積を増減させて、吸引状態と前記吐出状態を交互に繰り返す。そのため、液体を吸引及び吐出するダイアフラムポンプ130、230の構成として好適に採用できる。
(6)変位機構は、ダイアフラム(変位部)131、231と隣り合う空間を減圧することによりポンプ室132、232の容積を増大させる方向にダイアフラム(変位部)131、231を変位させる減圧ポンプ162、262である。液体噴射部13から液体が排出される排出動作を行う前に、他方のダイアフラムポンプ230の吸引状態での経過時間tが予め設定された時間を超えている場合、一方のダイアフラムポンプ130及び他方のダイアフラムポンプ230に液体を吸引させる第2のポンプ動作を行う。そのため、吐出状態にあるダイアフラムポンプ130(230)のポンプ室132(232)の容積を算出する精度を高めることができる。
(7)共通流路30に設けられた貯留部(液室)25内の液体の量が減少すると、共通流路30内の液体の流れを規制する規制状態から液体の流れを許容する連通状態に切り替える開閉弁として機能する流路アダプター26を備える。そのため、液体噴射部13に液体を供給する構成として好適に採用できる。
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。また、以下に示す変更例は適宜組み合わせてもよい。
・第1実施形態において、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える(吐出状態にする)動作と、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作とを並行して行わなくてもよい。例えば、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える(吐出状態にする)動作を行い、設定された時間経過後、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作を行ってもよい。また、排出動作前の場合、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える(吐出状態にする)動作を行い、排出動作が開始されたら他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作を行ってもよい。
・第1実施形態において、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える(吐出状態にする)動作と、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作とを並行して行わなくてもよい。例えば、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える(吐出状態にする)動作を行い、設定された時間経過後、他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作を行ってもよい。また、排出動作前の場合、一方のダイアフラムポンプ130(230)を吸引状態から吐出状態に切り替える(吐出状態にする)動作を行い、排出動作が開始されたら他方のダイアフラムポンプ230(130)を吐出状態から吸引状態に切り替える動作を行ってもよい。
・上記各実施形態において、ポンプは、例えば、ポンプ室132、232内が直接減圧されることで液体を液体供給源31から吸引し、ポンプ室132、232内が直接加圧されることで液体を液体噴射部13に向けて吐出する構成としてもよい。すなわち、ポンプは、ポンプ室132、232内を減圧及び加圧することで、吸引状態と吐出状態とを交互に繰り返して下流側に液体を供給する構成としてもよい。
・上記各実施形態において、一方のポンプ室132(232)に収容される液体の収容量Qを算出する際、他方のポンプ室232(132)から第1の一方向弁120、220を介して流入する液体の流入量を考慮してもよい。
・上記各実施形態において、一方のポンプ室132(232)に収容される液体の収容量Qを算出する際、一方のポンプ室132(232)から液体供給源31に向けて流入する液体の流入量を考慮してもよい。
・上記各実施形態において、共通流路30に設けられる圧力調整弁としての開閉弁(流路アダプター26)は、例えば電磁式の開閉弁であってもよい。
・上記各実施形態において、ダイアフラムポンプ130、230は、例えばロッド等の機械部品を用いて直接ダイアフラム131、231を変位させることで、液体の吸引及び吐出を行う構成としてもよい。この場合、大気開放弁170が不要となり、液体噴射装置11が休止状態である間に大気開放孔171、271から大気が流入することによって負圧室161の負圧が解消される虞がない。そのため、この場合、図8に示す収容量Q1及び収容量Q2のグラフは、所定時間t1以降横這いに延びることとなる。すなわち、図9に示すステップS11が不要となり、第2のポンプ動作を実行する必要がなくなる。
・上記各実施形態において、ダイアフラムポンプ130、230は、例えばロッド等の機械部品を用いて直接ダイアフラム131、231を変位させることで、液体の吸引及び吐出を行う構成としてもよい。この場合、大気開放弁170が不要となり、液体噴射装置11が休止状態である間に大気開放孔171、271から大気が流入することによって負圧室161の負圧が解消される虞がない。そのため、この場合、図8に示す収容量Q1及び収容量Q2のグラフは、所定時間t1以降横這いに延びることとなる。すなわち、図9に示すステップS11が不要となり、第2のポンプ動作を実行する必要がなくなる。
・上記各実施形態において、ダイアフラムポンプ130、230におけるポンプ室132、232の容積は、同じでなくてもよい。
・上記各実施形態において、第1実施形態における閾値Xと、第2実施形態における閾値Xとは、互いに同じ値でもよい。
・上記各実施形態において、第1実施形態における閾値Xと、第2実施形態における閾値Xとは、互いに同じ値でもよい。
・上記各実施形態において、一方のポンプ室132(232)に収容される液体の収容量Qを算出する際、液体噴射装置11が排出動作中である場合であっても流入量Mを考慮するようにしてもよい。この場合、排出動作中の逆流量として、設定値Nとは異なる設定値を別途設定してもよい。
・上記各実施形態において、液体を吸引する際、必ずしもダイアフラムポンプ130、230におけるダイアフラム131、231を上死点まで変位させなくてもよいし、液体を吐出する際に、必ずしもダイアフラムポンプ130、230のダイアフラム131、231を下死点まで変位させなくてもよい。
・上記各実施形態において、液体供給流路110、210は、上流側がそれぞれ別の液体供給源31に接続されてもよい。
・上記各実施形態において、媒体STは、用紙に限らず、布帛、プラスチックフィルム等でもよい。
・上記各実施形態において、媒体STは、用紙に限らず、布帛、プラスチックフィルム等でもよい。
・上記各実施形態において、ダイアフラムポンプ130、230は、ピストンポンプやプランジャーポンプなどの他の往復ポンプであってもよい。
・上記各実施形態において、液体噴射装置は、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置であってもよい。なお、液体噴射装置から微小量の液滴となって吐出される液体の状態としては、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体は、液体噴射装置から噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような流状体を含むものとする。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなども含むものとする。液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造等に用いられる電極材や色材等の材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置がある。また、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサー等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置であってもよい。また、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置であってもよい。
・上記各実施形態において、液体噴射装置は、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置であってもよい。なお、液体噴射装置から微小量の液滴となって吐出される液体の状態としては、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体は、液体噴射装置から噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような流状体を含むものとする。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなども含むものとする。液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造等に用いられる電極材や色材等の材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置がある。また、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサー等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置であってもよい。また、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置であってもよい。
11…液体噴射装置、13…液体噴射部、26…流路アダプター(開閉弁)、30…共通流路、31…液体供給源、110…液体供給流路、120…第1の一方向弁、130…ダイアフラムポンプ(ポンプ)、131…ダイアフラム(変位部)、132…ポンプ室、133…圧縮ばね(付勢部材)、150…第2の一方向弁、162…減圧ポンプ(変位機構)、210…液体供給流路、220…第1の一方向弁、230…ダイアフラムポンプ(ポンプ)、231…ダイアフラム(変位部)、232…ポンプ室、233…圧縮ばね(付勢部材)、250…第2の一方向弁、262…減圧ポンプ(変位機構)、L…排出量、M…流入量、N…設定値、Q…収容量、t…経過時間、t1…所定時間、X…閾値。
Claims (8)
- 液体を噴射する液体噴射部と、
液体供給源に上流側が接続され、前記液体噴射部から延びる共通流路に下流側が合流して接続され、前記液体供給源側から前記液体噴射部側に前記液体を供給する複数の液体供給流路と、
前記液体供給流路ごとに設けられ、ポンプ室内に前記液体を吸引する吸引状態と該ポンプ室内の前記液体を吐出する吐出状態とを繰り返すことで前記液体供給源側から前記液体噴射部側に向けて前記液体を加圧供給する複数のポンプと、を備え、
前記複数のポンプは、一方のポンプが前記吐出状態で且つ該一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを前記吐出状態にする第1のポンプ動作を行う液体噴射装置において、
前記液体噴射部から排出された前記液体の排出量に前記他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量を加えた値を、前記吐出状態の期間中に前記一方のポンプの前記ポンプ室から吐出された前記液体の吐出量とし、
該液体の吐出量に基づいて前記一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量を算出することを特徴とする液体噴射装置。 - 前記第1のポンプ動作を、前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作中に行うことを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
- 前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作を行う前に、前記一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量が前記閾値よりも小さい場合、前記第1のポンプ動作を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体噴射装置。
- 前記吐出状態にある前記一方のポンプの前記ポンプ室から前記吸引状態にある前記他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量は、予め設定された設定値に前記一方のポンプが前記吐出状態で且つ前記他方のポンプが前記吸引状態である状態での経過時間を乗ずることにより算出されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
- 前記ポンプは、
前記ポンプ室よりも前記液体供給源側となる位置に設けられ、該液体供給源側から前記ポンプ室側への前記液体の通過を許容する第1の一方向弁と、
前記ポンプ室よりも前記液体噴射部側となる位置に設けられ、前記ポンプ室側から前記液体噴射部側への液体の通過を許容する第2の一方向弁と、
前記ポンプ室の壁面の一部を構成するとともに、前記ポンプ室の容積を変更する方向に変位可能な変位部と、
前記ポンプ室の容積を増大させる方向に前記変位部を変位させる変位機構と、
前記ポンプ室の容積を減少させる方向に前記変位部を付勢する付勢部材と、を有し、
前記ポンプ室の容積を増減させて、前記吸引状態と前記吐出状態を交互に繰り返すことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記変位機構は、前記変位部と隣り合う空間を減圧することにより前記ポンプ室の容積を増大させる方向に前記変位部を変位させる減圧ポンプであり、前記液体噴射部から前記液体が排出される排出動作を行う前に、前記他方のポンプの吸引状態での経過時間が予め設定された時間を超えている場合、前記一方のポンプ及び前記他方のポンプに前記液体を吸引させる第2のポンプ動作を行うことを特徴とする請求項5に記載の液体噴射装置。
- 前記共通流路に設けられた液室内の前記液体の量が減少すると、前記共通流路内の液体の流れを規制する規制状態から該液体の流れを許容する連通状態に切り替える開閉弁を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
- 液体を噴射する液体噴射部側に液体供給源側から前記液体を供給する複数の液体供給流路と、前記液体供給流路ごとに設けられ、ポンプ室内に前記液体を吸引する吸引状態と該ポンプ室内の前記液体を吐出する吐出状態とを交互に繰り返すことで前記液体供給源側から前記液体噴射部側に向けて前記液体を加圧供給する複数のポンプと、を備えた液体噴射装置の液体供給方法であって、
前記複数のポンプのうち、前記吐出状態にある一方のポンプの前記ポンプ室に収容される前記液体の収容量を、前記液体噴射部から排出された前記液体の排出量に他方のポンプの前記ポンプ室に流入した前記液体の流入量を加えた値である前記吐出状態の期間中に前記ポンプ室から吐出された前記液体の吐出量に基づいて算出し、
算出された前記液体の収容量が閾値になったときに、他方のポンプを前記吐出状態にする第1のポンプ動作を行うことを特徴とする液体噴射装置の液体供給方法。
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