JP2019112992A - ダイアフラムポンプ、液体循環モジュール、及び、液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脈動を低減できるダイアフラムポンプ、液体循環モジュール、液体吐出装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係るダイアフラムポンプは、メイン液室と、メインアクチュエータと、サブ液室と、サブアクチュエータと、第１逆止弁と、第２逆止弁と、制御部と、を備える。メインアクチュエータは、前記メイン液室の容積を可変させる。サブ液室は、前記メイン液室の一次側又は二次側に連通する。サブアクチュエータは、前記サブ液室の容積を可変させる。第１逆止弁は、前記メイン液室の一次側に設けられる。第２逆止弁は、前記メイン液室の二次側に設けられる。制御部は、前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータを制御する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、ダイアフラムポンプ、液体循環モジュール、及び、液体吐出装置に関する。

従前から、液体吐出装置として、インクの変質および色材の沈降を防ぐことができ、インクの吐出安定性を向上させることができる、インク循環式のインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インクタンクのインクをインクジェットヘッドに供給するとともに、インクジェットヘッドに供給されたインクをノズルの付近に滞留することなくインクタンクへと戻すことで、循環回路内でインクを循環するインク供給循環モジュールを備える。

インク供給循環モジュールは、インクタンクのインクをインクジェットヘッドに供給するために、例えば、圧電体、ゴム、熱可塑性樹脂あるいはテフロン（登録商標）等で形成されたダイアフラムの往復運動と樹脂材料の逆止弁を組み合わせて流体を移送するダイアフラムポンプが用いられる。

ダイアフラムポンプは、ダイアフラムの往復運動によって液体を移送する構成であることから、液体の吸引と吐出が交互に行なわれ、液体が間欠的に流れるため、脈動が発生する。この脈動は、インクジェットヘッドのノズルのメニスカスを形成するための負圧を乱し、ノズルから吐出されるインク滴の乱れを生じさせる要因になる虞がある。

特開２０１５−１１７６４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、脈動を低減できるダイアフラムポンプ、液体循環モジュール、及び、液体吐出装置を提供することである。

実施形態に係るダイアフラムポンプは、メイン液室と、メインアクチュエータと、サブ液室と、サブアクチュエータと、第１逆止弁と、第２逆止弁と、制御部と、を備える。メインアクチュエータは、前記メイン液室の容積を可変させる。サブ液室は、前記メイン液室の一次側又は二次側に連通する。サブアクチュエータは、前記サブ液室の容積を可変させる。第１逆止弁は、前記メイン液室の一次側に設けられる。第２逆止弁は、前記メイン液室の二次側に設けられる。制御部は、前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータを制御する。

一実施形態にかかるダイアフラムポンプの構成を示す平面図。 同ダイアフラムポンプの構成を示す下面図。 同ダイアフラムポンプの構成を示す断面図。 同ダイアフラムポンプの構成であって、使用の一例を示す断面図。 同ダイアフラムポンプのメイン液室に液体が流入する流量と時間の関係を示す説明図。 同ダイアフラムポンプのメイン液室に液体が流出する流量と時間の関係を示す説明図。 同ダイアフラムポンプの第１サブ液室に液体が流入する流量と時間の関係を示す説明図。 同ダイアフラムポンプの第２サブ液室に液体が流出する流量と時間の関係を示す説明図。 同ダイアフラムポンプの脈動低減動作時の平均流量を示す説明図。 同実施形態に係るインクジェット記録装置の液体循環モジュールの構成を示す説明図。 同インクジェット記録装置の液体吐出ヘッドの構成を示す断面図。 同インクジェット記録装置の構成を示す側面図。 同インクジェット記録装置の構成を示すブロック図。 他の実施形態のダイアフラムポンプの構成を示す断面図。 他の実施形態のダイアフラムポンプの構成を示す断面図。

以下、一実施形態に係るダイアフラムポンプ１００及びダイアフラムポンプ１００を用いたインクジェット記録装置１について、図１乃至図１３を用いて説明する。

（ダイアフラムポンプ１００）
ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１と、メインポンプ１０１の一次側及び二次側の少なくとも一方に設けられたサブポンプ１０２と、メインポンプ１０１及びサブポンプ１０２を制御する制御部１０３と、を備える。

ダイアフラムポンプ１００は、インク、医薬品、分析用試薬等の各種の液体を搬送する汎用圧電ポンプである。本実施形態おいては、ダイアフラムポンプ１００は、液体としてインクを搬送する構成を説明する。また、ダイアフラムポンプ１００は、液体吐出装置であるインクジェット記録装置１に搭載される構成を説明する。

本実施形態においては、ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１の一次側及び二次側にサブポンプ１０２を備える構成を説明する。以下、メインポンプ１０１の一次側のサブポンプ１０２を第１サブポンプ１０５とし、メインポンプ１０１の二次側のサブポンプ１０２を第２サブポンプ１０６として説明する。

図１乃至図４に示すように、メインポンプ１０１は、メイン液室１１１と、メインアクチュエータ１１２と、第１連通孔１１３と、第１逆止弁１１４と、第２連通孔１１５と、第２逆止弁１１６と、を備える。

メイン液室１１１は、例えば、内部に軸方向が径方向に比べて小さい円柱状の空間を有するとともに、軸方向の端部にメインアクチュエータ１１２が設けられる開口１１１ａを有する。メイン液室１１１は、開口１１１ａとは相対する軸方向の端面に、メイン液室１１１の一次側及び二次側とそれぞれ連続する第１連通孔１１３及び第２連通孔１１５が配置される。

メインアクチュエータ１１２は、メイン液室１１１の開口１１１ａを閉塞し、メイン液室１１１の内部空間を構成する。メインアクチュエータ１１２は、メイン液室１１１とともに、メイン液室１１１の内部空間の容積を減少及び増加させる方向に往復動する。

メインアクチュエータ１１２は、例えば、円盤状の圧電体である。具体例として、メインアクチュエータ１１２は、金属板１１２ａと、金属板１１２ａ上に固定された圧電セラミック１１２ｂと、圧電セラミック１１２ｂ上に設けられた電極１１２ｃと、を備える。メインアクチュエータ１１２は、例えば、メインアクチュエータ１１２の動作電圧がＡＣ１ｍＶからＡＣ２００Ｖ、周波数１ｍＨｚから２００Ｈｚの範囲で動作する。

金属板１１２ａは、例えば、直径３０ｍｍ及び厚さ０．２ｍｍにステンレス材料で形成された円板である。金属板１１２ａのメイン液室１１１側の面は、インクと直接接触することを防止するために、表面に樹脂材料の塗膜層を有する。金属板１１２ａは、配線１１２ｄを介して制御部１０３に接続される。

なお、金属板１１２ａは、ステンレス材料に限定されず、例えば、ニッケル、真鍮、金、銀、銅等の材料を用いる構成であってもよい。

圧電セラミック１１２ｂは、直径２５ｍｍ及び厚さ０．４ｍｍにＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成された円板である。圧電セラミック１１２ｂは、金属板１１２ａの外面、即ち、メイン液室１１１側の面と相対する面に接着剤等により固定される。圧電セラミック１１２ｂは、厚さ方向で分極されており、厚さ方向に電界を印加すると面方向に伸縮しメイン液室１１１を拡張または収縮させる。即ち、圧電セラミック１１２ｂは、厚さ方向に交流電圧が印加されることで面方向に伸縮し、圧電セラミック１１２ｂの変形によって金属板１１２ａを変形させて、メイン液室１１１の容積を増減させる。

電極１１２ｃは、圧電セラミック１１２ｂ上に塗布された銀ペーストにより構成されている。電極１１２ｃは、配線１１２ｄを介して制御部１０３に接続される。

第１連通孔１１３は、メイン液室１１１を第１サブポンプ１０５と流体的に接続する。

第１逆止弁１１４は、第１連通孔１１３の中途部に設けられる。第１逆止弁１１４は、メイン液室１１１から一次側である第１サブポンプ１０５へインクが逆流することを防止する。具体例として、第１逆止弁１１４は、第１連通孔１１３に設けられた第１弁室１１４ａと、第１弁室１１４ａ内に収容される第１弁体１１４ｂと、を備えている。第１弁室１１４ａは、第１弁体１１４ｂを一方向に往復動可能に収容する。

第１弁室１１４ａは、第１連通孔１１３の一次側に向かって第１弁体１１４ｂが移動したときに、第１弁体１１４ｂと当接することで第１連通孔１１３を閉塞する座面を有する。また、第１弁室１１４ａは、第１連通孔１１３の二次側に向かって第１弁体１１４ｂが移動したときに、第１弁体１１４ｂと当接するとともに、インクを流す流路を構成する支持面を有する。例えば、支持面は、一部が第１連通孔１１３と連通する凹部を有するとともに、当該凹部へ第１弁室１１４ａから連通する孔部を有する。第１弁体１１４ｂは、第１弁室１１４ａの座面と当接したときに、第１連通孔１１３を閉塞する。

第１弁体１１４ｂは、搬送する液体に耐性のある材料により構成される。本実施形態においては、第１弁体１１４ｂは、例えば、ポリイミド材料により形成される。これは、ポリイミド材料が、インクジェット記録装置１で吐出させる、水性インク、油性インク、揮発性溶剤のインク、またはＵＶインクなど各種インク材料に耐性があるためである。なお、第１弁体１１４ｂは、ポリイミドに変えて、耐インク性の強い樹脂や金属、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、超高分子量ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、アルミニウム、ステンレス、ニッケル等の各種材料を用いることも可能である。

第１弁体１１４ｂは、例えば、数μｍから１ｍｍ程度の厚さに形成される。例えば、第１弁体１１４ｂは、ヤング率が４×１０^９［Ｐａ］のポリイミド材料により形成され、外形が、厚さ０．０３ｍｍ、幅９ｍｍの正方形状に形成される。第１弁体１１４ｂは、液体の流れによって、当該流れの方向に沿って第１弁室１１４ａを平行移動する。

第２連通孔１１５は、メイン液室１１１を第２サブポンプ１０６と流体的に接続する。

第２逆止弁１１６は、第２連通孔１１５の中途部に設けられる。第２逆止弁１１６は、第２サブポンプ１０６から一次側であるメイン液室１１１へインクが逆流することを防止する。具体例として、第２逆止弁１１６は、第２連通孔１１５に設けられた第２弁室１１６ａと、第２弁室１１６ａ内に収容される第２弁体１１６ｂと、を備えている。第２弁室１１６ａは、第２弁体１１６ｂを一方向に往復動可能に収容する。

第２弁室１１６ａは、第２連通孔１１５の一次側に向かって第２弁体１１６ｂが移動したときに、第２弁体１１６ｂと当接することで第２連通孔１１５を閉塞する座面を有する。また、第２弁室１１６ａは、第２連通孔１１５の二次側に向かって第２弁体１１６ｂが移動したときに、第２弁体１１６ｂと当接するとともに、インクを流す流路を構成する支持面を有する。例えば、支持面は、一部が第２連通孔１１５と連通する凹部を有するとともに、当該凹部へ第２弁室１１６ａから連通する孔部を有する。第２弁体１１６ｂは、第２弁室１１６ａの座面と当接したときに、第２連通孔１１５を閉塞する。

第２弁体１１６ｂは、搬送する液体に耐性のある材料により構成される。本実施形態においては、第２弁体１１６ｂは、第１弁体１１４ｂと同じ材料及び形状に形成される。なお、第１弁体１１４ｂ及び第２弁体１１６ｂは、同一の材料及び形状に形成されることに限定されず、上記樹脂または金属から選択して適宜利用可能である。

第１サブポンプ１０５は、第１サブ液室１２１と、第１サブアクチュエータ１２２と、第１サブ液室１２１に設けられた吸込部１２３と、を備えている。

第１サブ液室１２１は、メイン液室１１１の一次側に設けられる。第１サブ液室１２１は、例えば、内部に軸方向が径方向に比べて小さい円柱状の空間を有するとともに、軸方向の端部に第１サブアクチュエータ１２２が設けられる開口１２１ａを有する。第１サブ液室１２１は、開口１２１ａとは相対する軸方向の端面に第１連通孔１１３が配置されるとともに、外周面の一部に吸込部１２３が配置される。

第１サブアクチュエータ１２２は、例えば、円盤状の圧電体である。第１サブアクチュエータ１２２は、第１サブ液室１２１の開口１２１ａを閉塞し、第１サブ液室１２１とともに、第１サブ液室１２１の内部空間を構成する。第１サブアクチュエータ１２２は、第１サブ液室１２１の内部空間の容積を減少及び増加させる方向に往復動する。

第１サブアクチュエータ１２２は、例えば、メインアクチュエータ１１２と同様の構成を有している。なお、第１サブアクチュエータ１２２の外径は、メインアクチュエータ１１２と同一径か又は若干小径に形成される。

具体例として、第１サブアクチュエータ１２２は、例えば、円盤状の圧電体である。第１サブアクチュエータ１２２は、金属板１２２ａと、金属板１２２ａ上に固定された圧電セラミック１２２ｂと、圧電セラミック１２２ｂ上に設けられた電極１２２ｃと、を備える。

金属板１２２ａは、例えば、直径３０ｍｍ及び厚さ０．２ｍｍにステンレス材料で形成された円板である。金属板１２２ａの第１サブ液室１２１側の面は、インクと直接接触することを防止するために、表面に樹脂材料の塗膜層を有する。金属板１２２ａは、配線１２２ｄを介して制御部１０３に接続される。

なお、金属板１２２ａは、ステンレス材料に限定されず、例えば、ニッケル、真鍮、金、銀、銅等の材料を用いる構成であってもよい。

圧電セラミック１２２ｂは、直径２５ｍｍ及び厚さ０．４ｍｍにＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成された円板である。圧電セラミック１２２ｂは、金属板１２２ａの外面、即ち、第１サブ液室１２１側の面と相対する面に接着剤等により固定される。圧電セラミック１２２ｂは、厚さ方向で分極されており、厚さ方向に電界を印加すると面方向に伸縮し第１サブ液室１２１を拡張または収縮させる。即ち、圧電セラミック１２２ｂは、厚さ方向に交流電圧が印加されることで面方向に伸縮し、圧電セラミック１２２ｂの変形によって金属板１２２ａを変形させて、第１サブ液室１２１の容積を増減させる。

電極１２２ｃは、圧電セラミック１２２ｂ上に塗布された銀ペーストにより構成されている。電極１２２ｃは、配線１２２ｄを介して制御部１０３に接続される。

第２サブポンプ１０６は、第２サブ液室１３１と、第２サブアクチュエータ１３２と、第２サブ液室１３１に設けられた吐出部１３３と、を備えている。

第２サブ液室１３１は、メイン液室１１１の二次側に設けられる。第２サブ液室１３１は、例えば、内部に軸方向が径方向に比べて小さい円柱状の空間を有するとともに、軸方向の端部に第２サブアクチュエータ１３２が設けられる開口１３１ａを有する。第２サブ液室１３１は、開口１３１ａとは相対する軸方向の端面に第２連通孔１１５が配置されるとともに、外周面の一部に吐出部１３３が配置される。

第２サブアクチュエータ１３２は、例えば、円盤状の圧電体である。第２サブアクチュエータ１３２は、第２サブ液室１３１の開口１３１ａを閉塞し、第２サブ液室１３１とともに、第２サブ液室１３１の内部空間を構成する。第２サブアクチュエータ１３２は、第２サブ液室１３１の内部空間の容積を減少及び増加させる方向に往復動する。

第２サブアクチュエータ１３２は、例えば、第１サブアクチュエータ１２２と同様の構成を有している。具体例として、第２サブアクチュエータ１３２は、例えば、円盤状の圧電体である。第２サブアクチュエータ１３２は、金属板１３２ａと、金属板１３２ａ上に固定された圧電セラミック１３２ｂと、圧電セラミック１３２ｂ上に設けられた電極１３２ｃと、を備える。

金属板１３２ａは、例えば、直径３０ｍｍ及び厚さ０．２ｍｍにステンレス材料で形成された円板である。金属板１３２ａの第２サブ液室１３１側の面は、インクと直接接触することを防止するために、表面に樹脂材料の塗膜層を有する。金属板１３２ａは、配線１３２ｄを介して制御部１０３に接続される。

なお、金属板１３２ａは、ステンレス材料に限定されず、例えば、ニッケル、真鍮、金、銀、銅等の材料を用いる構成であってもよい。

圧電セラミック１３２ｂは、直径２５ｍｍ及び厚さ０．４ｍｍにＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で形成された円板である。圧電セラミック１３２ｂは、金属板１３２ａの外面、即ち、第２サブ液室１３１側の面と相対する面に接着剤等により固定される。圧電セラミック１３２ｂは、厚さ方向で分極されており、厚さ方向に電界を印加すると面方向に伸縮し第２サブ液室１３１を拡張または収縮させる。即ち、圧電セラミック１３２ｂは、厚さ方向に交流電圧が印加されることで面方向に伸縮し、圧電セラミック１３２ｂの変形によって金属板１３２ａを変形させて、第２サブ液室１３１の容積を増減させる。

電極１３２ｃは、圧電セラミック１３２ｂ上に塗布された銀ペーストにより構成されている。電極１３２ｃは、配線１３２ｄを介して制御部１０３に接続される。

なお、圧電セラミック１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂは、ＰＺＴに限定されず、例えば、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ_３：チタン酸鉛）ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等を用いる構成であってもよい。

制御部１０３は、例えば、ダイアフラムポンプ１００が搭載される装置の駆動回路に接続される。制御部１０３は、ダイアフラムポンプ１００の駆動回路や他の駆動回路を制御する。制御部１０３は、交流電圧を圧電体であるメインアクチュエータ１１２、第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２に供給する。

制御部１０３は、所定の間隔でメインアクチュエータ１１２に交流電圧を供給することで、メインアクチュエータ１１２を動作させて、連続的にメイン液室１１１の容積を増減させる。このように、制御部１０３によりメインアクチュエータ１１２が制御されることで、インクは、一次側からメイン液室１１１内に吸い込まれ、そして、二次側へ吐き出される。

また、制御部１０３は、所定の間隔で第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２に交流電圧を供給することで、第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２を動作させて、連続的に、第１サブ液室１２１及び第２サブ液室１３１の容積を増減させる。また、制御部１０３は、メインアクチュエータ１１２のインクの吸い込み及び吐き出しに対して、逆位相で、又は、逆位相から若干位相をずらして第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２を駆動させる。

例えば、制御部１０３は、周波数１００Ｈｚ、電圧１００Ｖの交流電圧でメインアクチュエータ１１２を動作させる。また、例えば、制御部１０３は、周波数１００Ｈｚ、電圧１００Ｖまたは８０Ｖの交流電圧で第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２を動作させる。

例えば、制御部１０３は、周波数１００Ｈｚであって、且つ、電圧１００Ｖの交流電圧でメインアクチュエータ１１２を動作させる。

このように構成されたダイアフラムポンプ１００は、例えば、メインアクチュエータ１１２、第１弁体１１４ｂ、第２弁体１１６ｂ、第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２が筐体１０７に装着されることで構成される。

即ち、筐体１０７は、メイン液室１１１、第１連通孔１１３、第１弁室１１４ａ、第２連通孔１１５、第２弁室１１６ａ、第１サブ液室１２１、吸込部１２３、第２サブ液室１３１、及び、第２サブ液室１３１を構成する。筐体１０７は、例えば、第１弁室１１４ａ及び第２弁室１１６ａに第１弁体１１４ｂ及び第２弁体１１６ｂを配置可能に、第１弁室１１４ａ及び第２弁室１１６ａを２つに分割する位置で分割された２つの筐体１０７ａ、１０７ｂにより構成される。即ち、筐体１０７は、第１筐体１０７ａ及び第２筐体１０７ｂを備え、第１筐体１０７ａ及び第２筐体１０７ｂを組み合わせることで構成される。第１筐体１０７ａ及び第２筐体１０７ｂは、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成される。

第１筐体１０７ａは、メイン液室１１１、第１連通孔１１３のメイン液室１１１及び第１弁室１１４ａを連通する部分、第１弁室１１４ａの二次側であって、凹部が形成される部分、第２連通孔１１５のメイン液室１１１及び第２弁室１１６ａを連通する部分、並びに、第２弁室１１６ａの一次側であって、凹部に対向して形成される部分を構成する。

第２筐体１０７ｂは、第１弁室１１４ａの一次側であって、凹部に対向して形成される部分、第１連通孔１１３の第1サブ液室１２１及び第１弁室１１４を連通する部分、第１サブ液室１２１、吸込部１２３、第２弁室１１６ａの二次側であって、凹部が形成される部分、第２連通孔１１５の第２サブ液室１３１及び第２弁室１１６ａを連通する部分、第２サブ液室１３１、並びに、吐出部１３３を構成する。

次に、このように構成されたダイアフラムポンプ１００の動作の一例について、図５乃至図９を用いて説明する。図５は、ダイアフラムポンプ１００のメイン液室１１１に液体が流入する流量と時間の関係を、各時間におけるメインアクチュエータ１１２の駆動の一例とともに示す説明図である。図６は、ダイアフラムポンプ１００のメイン液室１１１に液体が流出する流量と時間の関係を、各時間におけるメインアクチュエータ１１２の駆動の一例とともに示す説明図である。図７は、ダイアフラムポンプ１００の第１サブ液室１２１に液体が流入する流量と時間の関係を示す説明図である。図８は、ダイアフラムポンプ１００の第２サブ液室１３１に液体が流出する流量と時間の関係を示す説明図である。図９は、ダイアフラムポンプ１００の脈動低減動作時の平均流量を示す説明図である。なお、以下の説明において、各アクチュエータ１１２、１２２、１３２が駆動されていない、待機位置にあるときの各液室１１１、１２１、１３１の容積を定常容積として説明する。

制御部１０３は、メインアクチュエータ１１２、第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２に、所定の間隔で交流電圧を印加し、各アクチュエータ１１２、１２２、１３２を駆動する。

先ず、制御部１０３は、図５に示すように、Ｔ０からＴ１まで、メイン液室１１１の容積が増加するようにメインアクチュエータ１１２を駆動する。これにより、メイン液室１１１内の容積が増加し、メイン液室１１１内の圧力が低下するため、第１逆止弁１１４の一次側及び二次側の圧力差によって第１逆止弁１１４が開き、インクがメイン液室１１１内へ流入する。また、第２逆止弁１１６の一次側及び二次側の圧力差によって第２逆止弁１１６が閉じ、インクがメイン液室１１１から二次側へ流出することが規制される。

このとき、制御部１０３は、第１サブ液室１２１の容積が定常容積から減少する方向に第１サブアクチュエータ１２２を駆動し、第１サブ液室１２１に存在するインクをメイン液室１１１に送る。また、併せて、制御部１０３は、第２サブ液室１３１の容積が定常容積から減少する方向に第２サブアクチュエータ１３２を駆動する。

次いで、制御部１０３は、Ｔ１からＴ２のように増加したメイン液室１１１の容積が定常容積となり、そして、Ｔ３のようにメイン液室１１１の容積が定常容積から減少するようにメインアクチュエータ１１２を駆動する。これにより、メイン液室１１１内の容積が減少し、メイン液室１１１内の圧力が増加するため、第１逆止弁１１４の一次側及び二次側の圧力差によって第１逆止弁１１４が閉じ、インクがメイン液室１１１内へ流入することが規制される。また、第２逆止弁１１６の一次側及び二次側の圧力差によって第２逆止弁１１６が開き、インクがメイン液室１１１から二次側へ流出する。

このとき、制御部１０３は、第１サブ液室１２１の容積が定常容積から増加する方向に第１サブアクチュエータ１２２を駆動し、第１サブ液室１２１に存在するインクをメイン液室１１１に送る。また、併せて、制御部１０３は、第２サブ液室１３１の容積が定常容積から増加する方向に第２サブアクチュエータ１３２を駆動する。

次いで、制御部１０３は、Ｔ３からＴ４のように、減少したメイン液室１１１の容積が定常容積となり、そして、Ｔ５に示すように、メイン液室１１１の容積が定常容積から増加するようにメインアクチュエータ１１２を駆動する。

このとき、制御部１０３は、第１サブ液室１２１の容積が定常容積から減少する方向に第１サブアクチュエータ１２２を駆動し、第１サブ液室１２１に存在するインクをメイン液室１１１に送る。また、併せて、制御部１０３は、第２サブ液室１３１の容積が定常容積から減少する方向に第２サブアクチュエータ１３２を駆動する。

このように、制御部１０３は、各アクチュエータ１１２、１２２、１３２を各液室１１１、１２１、１３１の容積が増減するように往復駆動させるとともに、メインアクチュエータ１１２に対して各サブアクチュエータ１２２、１３２が逆位相で駆動するように、各サブアクチュエータ１２２、１３２を往復駆動させる。ここで、メインアクチュエータ１１２に対して逆位相となる各サブアクチュエータ１２２、１３２の駆動とは、メイン液室１１１の容積が増加する方向にメインアクチュエータ１１２を駆動する場合に、サブ液室１２１、１３１の容積が減少する方向にサブアクチュエータ１２２、１３２を駆動すること、及び、メイン液室１１１の容積が減少する方向にメインアクチュエータ１１２を駆動する場合に、サブ液室１２１、１３１の容積が増加する方向にサブアクチュエータ１２２、１３２を駆動することをいう。

このように構成されたダイアフラムポンプ１００は、図５に示すように、第１サブ液室（吸引室）１２１に備えた第１サブアクチュエータ１２２で第１サブ液室１２１の容積が圧縮（容積が減少）する方向に動作して、図５に示すＡ１に相当する流量を一旦第１サブ液室１２１に溜め込む。これにより、ダイアフラムポンプ１００は、メイン液室１１１へインクが一気に流れ込まないように調整し、図５で示すＡ１に相当する流量をＡ２に流用するように動作する。結果、メインポンプ１０１が吸込部１２３から流れ込むインクの流量が安定するため、メイン液室１１１へ流入するときの脈動を低減することができる。

この脈動低減の効果について、以下具体的に説明する。

ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１がインクを吸込部１２３から吸い込む場合に、メインアクチュエータ１１２が伸長し、メイン液室１１１の容積が拡張（容積が増加）する。メイン液室１１１の容積が拡張すると、メイン液室１１１の内圧が低下し、液体は第１サブ液室（吸引室）１２１へ流れこむ。流れる液体によって、第１弁体１１４ｂ及び第２弁体１１６ｂはメイン液室１１１側へ移動する。第１弁体１１４ｂは第１弁室１１４ａの支持面で留まり、インクは第１弁室１１４ａから第１連通孔１１３を通ってメイン液室１１１へ流れ込む。このとき、第２弁体１１６ｂは第２連通孔１１５を塞ぐことから、インクは第２サブ液室（送液室）１３１へ流れない。

また、図４に示すように、ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１がインクを吐出部１３３から排出する場合、メインアクチュエータ１１２は収縮しメイン液室１１１の容積を減少させる。メイン液室１１１の容積が減少すると、メイン液室１１１の内圧が上昇し、インクは第２連通孔１１５から第２サブ液室１３１へ流れこむ。インクの流れや圧力差によって第１弁体１１４ｂ及び第２弁体１１６ｂは各サブ液室１２１、１３１へ移動し、第１弁体１１４ｂは第１連通孔１１３を塞ぎ、第２弁体１１６ｂは支持面で留まり、インクが第２弁室１１６ａを通って第２サブ液室１３１へ流れこむ。

このように、メインアクチュエータ１１２の駆動によって吸込部１２３から流入したインクが、メイン液室１１１を通って吐出部１３３から排出されるというこの一連の動作によりインクが一方向に搬送される。

このインクの搬送において、第１サブポンプ１０５、第２サブポンプ１０６が駆動しないか、又は、サブポンプ１０５、１０６が設けられない場合のように、メインアクチュエータ１１２の単純な往復の動作だけであると、吸込部１２３から流入したインクと吐出部１３３から排出されるインク液体には、それぞれ図５及び図６に示すような脈動が発生する。

即ち、図３に示すように、メインポンプ１０１がインクを吸込部１２３から吸い込む場合に、メインアクチュエータ１１２が伸長しメイン液室１１１の容積を拡張するとメイン液室１１１の内圧が低下し、インクは第１サブ液室１２１へ一気に流れこんでしまう。しかしながら、第１サブ液室１２１に備えた第１サブアクチュエータ１２２を第１サブ液室１２１の容積を減少させる方向に動作させて、Ａ１に相当する流量を一旦第１サブ液室１２１に溜め込み、メイン液室１１１へインクが一気に流れ込まないように調整することで、図５で示すＡ１に相当する流量をＡ２に流用するようにインクが流れることから、吸込部１２３から流れ込むインクの流量が安定する。つまり、第１サブ液室１２１に備えた第１サブアクチュエータ１２２を図７に示すような流量変化になるように動作させる。この動作時に第２サブアクチュエータ１３２が第２サブ液室１３１の容積を減少させる方向に動作することで、インクの吐出部１３３への流れが止まらない様に、第２サブ液室１３１に予め溜め込んでいたＢ１に相当するインクが図６で示すＢ２のように流れることで、吐出部１３３から排出されるインクの流量が安定する。

また、図４に示すように、ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１がインクを吐出部１３３から吐き出す場合に、メインアクチュエータ１１２が収縮し、メイン液室１１１の容積が減少する。メイン液室１１１の容積が減少すると、メイン液室１１１の内圧が増加し、インクが第２サブ液室１３１に一気に流れるため、第２サブ液室１３１に設けられた第２サブアクチュエータ１３２で第２サブ液室１３１の容積を拡張（容積を増加）する。これにより、ダイアフラムポンプ１００は、吐出部１３３へインクが一気に流れ出さないように、第２サブ液室１３１にＢ１に相当する流量を溜め込み、インクが図６で示すＢ２のように流れることで、吐出部１３３から排出されるインクの流量が安定する。

また、このとき、第１サブ液室１２１に備えた第１サブアクチュエータ１２２を第１サブ液室１２１の容積が拡張（容積が増加）する方向に動作させて、吸込部１２３からの流れが止まらないように、Ａ１に相当する流量を図５に示すＡ２に流用するようにインクが流れることで、吸込部１２３から吸い込まれるインクの流量が安定する。

これらのように、ダイアフラムポンプ１００は、吸込部１２３から吸い込まれるインクの流量、及び、吐出部１３３から排出されるインクの流量が安定するように、第１サブポンプ１０５及び第２サブポンプ１０６で調整する。結果、ダイアフラムポンプ１００は、図９に示すように、平均流量が一定になり、ダイアフラムポンプ１００を流れるインクの脈動が低減される。

なお、このように、メインアクチュエータ１１２の駆動による容積変化量、第１サブ液室１２１に備えた第１サブアクチュエータ１２２の駆動による容積変化量及び第２サブ液室１３１に備えた第２サブアクチュエータ１３２の駆動による容積変化量については、インクの流量が安定するように、予め各アクチュエータ１１２、１２２、１３２を調整する。

例えば、第１サブ液室（吸引室）１２１に備えた第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブ液室（送液室）１３１に備えた第２サブアクチュエータ１３２の動作に調整が必要な場合の調整の一例を以下に示す。

例えば、ダイアフラムポンプ１００の入口（吸込部１２３）側の圧力が基準圧力よりも高くなっている場合には、流入流量が少ない、即ち、ダイアフラムポンプ１００の各液室１１１、１２１、１３１内にインクが入りきっていないと制御部１０３が判断する。これにより、制御部１０３が、第１サブ液室１２１の第１サブアクチュエータ１２２を拡張するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。また、ダイアフラムポンプ１００の入口側の圧力が基準圧力よりも低くなっている場合には、流入流量が多い、即ちダイアフラムポンプ１００の各液室１１１、１２１、１３１内にインクが入り過ぎていると制御部１０３が判断する。これにより、制御部１０３は、第１サブ液室１２１の第１サブアクチュエータ１２２が収縮するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。

また、同様に、ダイアフラムポンプ１００の出口（吐出部１３３）側の圧力が基準圧力よりも高くなっている場合には、送液流量が多い、即ち、メインポンプ１０１からインクが出過ぎていると制御部１０３が判断する。これにより、制御部１０３は、第２サブ液室１３１の第２サブアクチュエータ１３２が拡張するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。また、同様に、ダイアフラムポンプ１００の出口側の圧力が基準圧力よりも低くなっている場合には、送液流量が少なくなっている、即ち、メインポンプ１０１からインクが出きっていないと制御部１０３が判断する。これにより、制御部１０３が第２サブ液室１３１の第２サブアクチュエータ１３２が収縮するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。

上述したように、本実施形態に係るダイアフラムポンプ１００によれば、脈動を低減できる。

（インクジェット記録装置１）
次に、このようなダイアフラムポンプ１００を備えるインクジェット記録装置１について図１０乃至図１４を用いて説明する。図１０は液体循環モジュール１０の構成を示す説明図である。図１１は液体吐出ヘッドの構成を示す説明図である。図１２はインクジェット記録装置１の構成を示す側面図である。図１３はモジュール制御部８０を示すブロック図である。なお、各図において、説明のため、構成を適宜拡大、縮小又は省略して示す。

図１０乃至図１３に示すように、液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置１は、複数の液体循環モジュール１０と、ヘッド支持機構１１と、媒体支持機構１２と、ホスト制御部１３と、インターフェース部１４と、を備えている。

液体循環モジュール１０は、複数が一方向に並列に配置され、ヘッド支持機構１１に支持される。液体循環モジュール１０は、例えば、インクジェット記録装置１に用いられるインクＩの種類と同じ数だけ用いられる。

液体循環モジュール１０は、液体吐出ヘッド２０と、循環装置３０と、を一体に備える。また、液体循環モジュール１０は、モジュール制御部８０を備える。液体循環モジュール１０は、液体として例えばインクＩを液体吐出ヘッド２０から吐出することで、対向して配された記録媒体Ｓに所望の画像を形成する。

複数の液体循環モジュール１０は、複数の色、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエロインク、ブラックインク、ホワイトインクを、それぞれ吐出するが、使用するインクＩの色あるいは特性は限定されない。例えばホワイトインクに換えて、透明光沢インク、赤外線または紫外線を照射したときに発色する特殊インク等を吐出可能である。複数の液体循環モジュール１０は、それぞれ使用するインクＩが異なるものの同じ構成である。

図１１に示される液体吐出ヘッド２０は、インクジェットヘッドであり、ノズルプレート２１と、基板２２と、基板２２に接合されたマニフォルド２３と、を備える。

ノズルプレート２１は、矩形状に構成される。ノズルプレート２１は、複数のノズル孔２１ａを有する。

基板２２は、矩形状に構成され、ノズルプレート２１に対向して接合される。基板２２は、ノズルプレート２１との間に複数の圧力室２５を有する所定のインク流路２８を形成する。基板２２は、隣接する圧力室２５間を区画する隔壁部を備える。各圧力室２５に面する部位には、アクチュエータ２４が設けられている。

アクチュエータ２４は、例えば圧電素子２４ａと振動板２４ｂを積層したユニモルフ式の圧電振動板で構成される。圧電素子２４ａは例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミック材料等で構成される。振動板２４ｂは例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）等で形成される。圧電素子２４ａは上下に電極を備える。

マニフォルド２３は、矩形状に構成され、基板２２の上部に接合される。マニフォルド２３は、循環装置３０に連通する供給口２０ａ及び回収口２０ｂを有するとともに、所定のインク流路２８を形成する形状に構成されている。

このような液体吐出ヘッド２０は、ノズルプレート２１と基板２２とマニフォルド２３とを組み付けた状態で内部に隔壁によって仕切られた複数の圧力室２５を形成するとともに、各圧力室２５に連通するインク流路２８を構成する。

図１０に示すように、循環装置３０は、例えば金属製の連結部品により液体吐出ヘッド２０の上部に一体に連結される。循環装置３０は、第１タンク３１と、第２タンク３２と、第３タンク３３と、第１ポンプ３４と、第２ポンプ３５と、循環路３６と、フィルタ３８と、補給部４１と、を備える。

第１タンク３１は、第２タンク３２の一次側であって、且つ、第３タンク３３の二次側に設けられる。第１タンク３１は、インクＩを貯留可能に構成される。第１タンク３１は、第１タンク３１内の液面高さを検出する第１液位センサ３１ａを有する。

第２タンク３２は、第１タンク３１と液体吐出ヘッド２０との間に配され、液体を貯留可能に構成されている。第２タンク３２には第１圧力検出部である第１圧力センサ３２ａが設けられている。また、第２タンク３２は、第２タンク３２内の液面高さを検出する第２液位センサ３２ｂを有する。

第３タンク３３は、液体吐出ヘッド２０の下流側に配され、液体を貯留可能に構成されている。第３タンク３３には第２圧力検出部である第２圧力センサ３３ａが設けられている。また、第３タンク３３は、第３タンク３３内の液面高さを検出する第３液位センサ３３ｂを有する。

第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５は、上述したダイアフラムポンプ１００である。

第１ポンプ３４は、入口側、即ち吸込部１２３側に設けられた第１入口センサ３４ａ及び出口側、即ち吐出部１３３側に設けられた第１出口センサ３４ｂを備える。

第２ポンプ３５は、入口側に設けられた第２入口センサ３５ａ及び出口側に設けられる第２出口センサ３５ｂを備える。

第１圧力センサ３２ａ及び第２圧力センサ３３ａ、第１ポンプ３４の第１入口センサ３４ａ及び第１出口センサ３４ｂ、及び、第２入口センサ３５ａ及び第２出口センサ３５ｂは、例えば半導体ピエゾ抵抗圧力センサを利用して圧力を電気信号として出力する。半導体ピエゾ抵抗圧力センサは、外部からの圧力を受けるダイアフラムと、このダイアフラムの表面に形成された半導体歪ゲージとを備える。半導体ピエゾ抵抗圧力センサは、外部からの圧力によるダイアフラムの変形に伴い歪ゲージに生じるピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換して圧力を検出する。

第１圧力センサ３２ａは、第２タンク３２内の空気室の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部８０へ送る。第２圧力センサ３３ａは、第３タンク３３内の空気室の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部８０へ送る。

循環路３６は、供給流路３６ａと、回収流路３６ｂと、を備える。循環路３６は、第１タンク３１から供給流路３６ａを通って、液体吐出ヘッド２０の供給口２０ａに至り、液体吐出ヘッド２０の回収口２０ｂから回収流路３６ｂを通って第１タンク３１に至る。

供給流路３６ａは第１タンク３１から液体吐出ヘッド２０の供給口２０ａに至る流路である。供給流路３６ａに、循環ポンプである第１ポンプ３４と、フィルタ３８と、第２タンク３２と、が順番に設けられる。

回収流路３６ｂは、液体吐出ヘッド２０の回収口２０ｂから第１タンク３１に至る流路である。回収流路３６ｂには第３タンク３３と、循環ポンプである第２ポンプ３５と、が設けられる。

第１入口センサ３４ａ及び第１出口センサ３４ｂは、供給流路３６ａに設けられる第１ポンプ３４の入口側と出口側の流体の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部８０へ送る。

第２入口センサ３５ａ及び第２出口センサ３５ｂは、回収流路３６ｂに設けられる第２ポンプ３５の入口側と出口側の流体の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部８０へ送る。

供給流路３６ａ及び回収流路３６ｂは、金属または樹脂材料で構成されるパイプと、パイプの外面を覆うチューブ、例えばＰＴＦＥチューブと、を備える。

第１ポンプ３４は、循環路３６の供給流路３６ａに設けられている。第１ポンプ３４は、第１タンク３１と液体吐出ヘッド２０の間であって、第２タンク３２の上流側に配されている。第１ポンプ３４は循環路３６の液体を下流に配される液体吐出ヘッド２０に向けて送る。

第２ポンプ３５は、循環路３６の回収流路３６ｂに設けられる。第２ポンプ３５は、液体吐出ヘッド２０と第１タンク３１との間であって第３タンク３３の下流側に配されている。第２ポンプ３５は循環路３６内の液体を下流に配される第１タンク３１に向けて送る。

フィルタ３８は、フィルタケースと、フィルタケースに配されたフィルタと、を備える。フィルタケースは、流入口と流出口を有する箱状に構成されている。フィルタは、例えば、平均孔径数μｍ程度のポリプロピレンフィルタ、ナイロンフィルタ、ＰＶＤＦフィルタ、ＰＴＦＥフィルタ、ポリカーボネートフィルタ、ニッケル電鋳フィルタ、ステンレスフィルタなどが挙げられる。

補給部４１は、循環路３６の外部に設けられる補給タンクとしてのカートリッジ５１と、補給路５２と、補給ポンプ５３と、を備える。カートリッジ５１は、第１タンク３１に供給されるインクを保有可能に構成され、内部の空気室は大気開放されている。補給路５２は第１タンク３１とカートリッジ５１とを接続する流路である。

補給ポンプ５３は、補給路５２に設けられ、カートリッジ５１内のインクを第１タンク３１へ送液する。補給ポンプ５３は、補給路５２に設けられている。補給ポンプ５３は、カートリッジ５１内に保有されたインクＩを、第１タンク３１に向けて送る。補給ポンプ５３は、例えば、ダイアフラムポンプ１００が用いられる。なお、補給ポンプ５３は、通常の圧電ポンプや、モータ式ダイアフラムポンプなどで構成されていてもよい。

図１３に示すように、モジュール制御部８０は、液体循環モジュール１０に搭載された制御基板８０ａ上に、各部の動作を制御するプロセッサ８１と、各要素を駆動する駆動回路８４と、備える。

モジュール制御部８０は、電源、表示装置、及び入力装置等を備えるインターフェース部１４に接続されている。また、モジュール制御部８０は、ホスト制御部１３に接続され、ホスト制御部１３と通信可能に構成されている。

制御基板８０ａは、例えば矩形状に構成され、液体吐出ヘッド２０上の循環装置３０の側面に配置される。

プロセッサ８１は、プログラムあるいは各種データ等を格納するメモリ８２と、アナログデータ（電圧値）をデジタルデータ（ビットデータ）に変換するＡＤ変換部８３と、を備える。また、
プロセッサ８１は、モジュール制御部８０の中枢部分に相当する。プロセッサ８１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、液体循環モジュール１０の各種の機能を実現するべく、液体循環モジュール１０の各部を制御する。

プロセッサ８１は、液体循環モジュール１０の各種ポンプの駆動部や各種センサに接続され、液体循環モジュール１０を制御する。

予めメモリ８２に記録され、あるいはホスト制御部１３から指令された制御プログラムに基づく制御処理をプロセッサ８１が実行することによって、モジュール制御部８０は、循環手段、補給手段、圧力調整手段、管路調整手段として機能する。また、プロセッサ８１は、ダイアフラムポンプ１００の制御部１０３として機能する。

例えばプロセッサ８１は、第１ポンプ３４，及び第２ポンプ３５の動作を制御することで、インクを循環させる循環手段としての機能を有する。
また、プロセッサ８１は、第１液位センサ３１aや圧力センサ３２ａ、３３ａによって検知した情報に基づき、補給ポンプ５３のメインアクチュエータ１１２の動作を制御することで、カートリッジ５１からインクを循環路３６に補給する補給手段としての機能を有する。

プロセッサ８１は、第１圧力センサ３２ａ、第２圧力センサ３３ａ、や液位センサ３１ａにて検知した情報をＡＤ変換部８３にて取り込む。

メモリ８２は例えば不揮発性メモリであって、インクＩの循環動作、インクの補給動作、圧力調整、液位管理などの制御に必要な情報として、各種制御プログラムや動作条件が記憶されている。

さらにプロセッサ８１は、第１液位センサ３１aや圧力センサ３２ａ、３３ａによって検知した情報に基づき、第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５の送液能力を制御することで、ノズル孔２１ａのインク圧力を調整する圧力調整手段としての機能を有する。第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５の送液能力は、それぞれ第１ポンプ３４のメインアクチュエータ１１２（３４−１１２）及び第２ポンプ３５のメインアクチュエータ１１２（３５−１１２）の駆動を制御することで行われる。

さらにプロセッサ８１は、第１ポンプ３４の第１入口センサ３４ａ及び第１ポンプの第１出口センサ３４ｂによって検知した情報に基づき、第１ポンプ３４の第１サブアクチュエータ１２２（３４−１２２）及び第１ポンプ３４の第２サブアクチュエータ１３２（３４−１３２）を制御することで、第１ポンプ３４の脈動を低減する機能を有する。

さらにプロセッサ８１は、第２入口センサ３５ａ及び第２出口センサ３５ｂによって検知した情報に基づき、第２ポンプ３５の第２ポンプの第１サブアクチュエータ１２２（３５−１２２）及び第２ポンプ３５の第２サブアクチュエータ１３２（３５−１３２）を制御することで、第２ポンプ３５の脈動を低減する機能を有する。

ヘッド支持機構１１は、複数の液体循環モジュール１０を、媒体支持機構１２に各液体吐出ヘッド２０が対向するように支持する。また、ヘッド支持機構１１は、支持した複数の液体循環モジュール１０を媒体支持機構１２と対向する位置に相対的に移動させるキャリッジ１１ａを備える。

媒体支持機構１２は、液体吐出ヘッド２０から射出されたインクを塗布する紙葉類等の記録媒体Ｓを支持し、そして移動させる移動装置である。

ホスト制御部１３は、モジュール制御部８０に通信可能に接続される。ホスト制御部１３は、制御基板に設けられたプロセッサ９１と、ヘッド支持機構１１及び媒体支持機構１２を駆動させる駆動回路９４と、を備える。また、ホスト制御部１３は、モジュール制御部８０のＡＤ変換部８３に接続されるＡＤ変換部９５を備える。

プロセッサ９１は、プログラムあるいは各種データ等を格納するメモリ９２と、アナログデータ（電圧値）をデジタルデータ（ビットデータ）に変換するＡＤ変換部９５と、を備える。

プロセッサ９１は、ホスト制御部１３の中枢部分に相当する。プロセッサ９１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、インクジェット記録装置１の各種の機能を実現するべく、インクジェット記録装置１の各部を制御する。例えば、ホスト制御部１３のプロセッサ９１は、ヘッド支持機構１１に設けられたキャリッジ１１ａを記録媒体Ｓの方向に搬送し、矢印Ａ方向に往復移動する。

インターフェース部１４は、ホスト制御部１３及びモジュール制御部８０を電源、表示装置、キーボード等に電気的に接続する。

次に、本実施形態にかかる液体循環モジュール１０における液体吐出方法及び液体循環モジュール１０の制御方法について、説明する。

モジュール制御部８０のプロセッサ８１は、例えばインターフェース部１４の入力により循環開始の指示を検知すると、印字動作を開始する。なお、印字動作として、ホスト制御部１３にて記録媒体Ｓの搬送方向に対して直交する方向に液体循環モジュール１０を往復移動させながら、モジュール制御部８０により液体吐出ヘッド２０にインク吐出動作を行わせることにより、記録媒体Ｓに画像を形成する。

ホスト制御部１３のプロセッサ９１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、インクジェット記録装置１の各種の機能を実現するべく、インクジェット記録装置１の各部を制御する。例えば、ホスト制御部１３のプロセッサ９１は、ヘッド支持機構１１に設けられたキャリッジ１１ａを記録媒体Ｓの方向に搬送し、矢印Ａ方向に往復移動する。

モジュール制御部８０のプロセッサ８１は、画像データに応じた画像信号を液体吐出ヘッド２０の駆動回路８４に送り、液体吐出ヘッド２０のアクチュエータ２４を選択的に駆動して、ノズル孔２１ａから記録媒体Ｓにインク滴を吐出する。

そして、プロセッサ８１は、第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５を駆動し、インク循環動作を開始する。インク循環動作が開始されると、インクＩは、第１タンク３１から、第２タンク３２、液体吐出ヘッド２０に至り、第３タンク３３を経て再び第１タンク３１に流入するように循環する。この循環動作によりインクＩに含まれる不純物は循環路３６に設けられたフィルタ３８によって除去される。

なお、このとき、プロセッサ８１は、メインポンプ１０１の駆動により発生するインクの脈動を抑制するために以下の調整を行う。なお、第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５は、予めメモリ８２に保管されている調整方法に従い、プロセッサ８１によって同様の調整を行う。

第１入口センサ３４ａ及び第１出口センサ３４ｂは、供給流路３６ａに設けられる第１ポンプ３４の入口側と出口側の流体の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部８０へ送る。

第２入口センサ３５ａ及び第２出口センサ３５ｂは、回収流路３６ｂに設けられる第２ポンプ３５の入口側と出口側の流体の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部８０へ送る。第１ポンプ３４の入口の圧力（第１入口センサ３４ａの圧力値）が基準圧力よりも高くなっている場合には、第１ポンプ３４の各液室１１１、１２１、１３１へ流入するインクの流量が少なくなっているとプロセッサ８１が判断し、第１サブ液室１２１の第１サブアクチュエータ１２２が拡張するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。

また、第１ポンプ３４の入口側の圧力（第１入口センサ３４ａの圧力値）が基準圧力よりも低くなっている場合には、第１ポンプ３４の各液室１１１、１２１、１３１へ流入するインクの流量が多くなっているとプロセッサ８１が判断し、第１サブ液室１２１の第１サブアクチュエータ１２２の収縮するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。

また、同様に第１ポンプ３４出口の圧力（第１出口センサ３４ｂの圧力値）が基準圧力よりも高くなっている場合には、メインポンプ１０１から送液したインクの流量が多くなっているとプロセッサ８１が判断し、第２サブ液室１３１の第２サブアクチュエータ１３２拡張するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。また、第１ポンプ３４出口の圧力（第１出口センサ３４ｂの圧力値）が基準圧力よりも低くなっている場合には、メインポンプ１０１から送液したインクの流量が少なくなっているとプロセッサ８１が判断し、第２サブ液室１３１の第２サブアクチュエータ１３２収縮するタイミングを早める方向に位相をずらして調整する。なお、第２ポンプ３５についても、プロセッサ８１は、同様の調整を行う。

プロセッサ８１は、第１圧力センサ３２ａ及び第２圧力センサ３３ａから送信される上流側及び下流側の圧力データを検出する。またプロセッサ８１は、第１液位センサ３１aから送信されるデータに基づいて、第１タンク３１の液位を検出する。

プロセッサ８１は、液位調整処理を行う。具体的には、プロセッサ８１は、第１液位センサ３１aの検知結果に基づき、補給ポンプ５３を駆動することで、カートリッジ５１からのインク補給を行い、液面位置を適正範囲に調整する。例えばプリント時にノズル孔２１ａからインクＩを吐出し、第１タンク３１のインク量が瞬間的に減少し、液面が下がると、インク補給を行う。再びインク量が増加し、第１液位センサ３１aの出力が反転したら、プロセッサ８１は補給ポンプ５３を停止する。

プロセッサ８１は、圧力データからノズルのインク圧力を検出する。具体的には、圧力センサ３２ａ、３３ａから送信される上流側及び下流側の第２タンク３２、第３タンク３３の圧力データに基づいて、所定の演算式を用いて、ノズル孔２１ａのインク圧力を算出する。

例えば、第２タンク３２の空気室の圧力値Ｐｈと第３タンク３３の空気室の圧力値Ｐｌの平均値に、第２タンク３２および第３タンク３３内の液面高さとノズル面高さの水頭差によって発生する圧力ρｇｈを足すことでノズルのインク圧力Ｐｎを得ることができる。ここで、ρ：インクの密度、ｇ：重力加速度、ｈ：第２タンク３２および第３タンク３３内の液面とノズル面の高さ方向の距離、とする。

また、プロセッサ８１は、圧力調整処理として、圧力データから算出されるノズルのインク圧力Ｐｎに基づき、駆動電圧を算出する。そして、プロセッサ８１はノズルのインク圧力Ｐｎを適正値になるように、第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５を駆動することで、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１ａからインクＩが漏れず、且つノズル孔から気泡を吸引しない程度の負圧を維持し、メニスカスＭｅを維持する。

このように、液体循環モジュール１０が制御され、インクがノズルから吐出される。

このように構成されたインクジェット記録装置１によれば、ダイアフラムポンプ１００を第１ポンプ３４及び第２ポンプ３５に用いることで、液体循環モジュール１０内の脈動を低減できる。このため、脈動によって、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１ａから要求されないインクＩの吐出が生じたり、ノズル孔２１ａからインクＩが余分に吸引したり気泡を吸引したりすることを防止できる。即ち、インクジェット記録装置１は、ノズル孔２１ａに適切なメニスカスＭｅを維持することができることから、印刷精度が向上する。

上述したように本実施形態のインクジェット記録装置１によれば、液体循環モジュール１０内の脈動を低減できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上述した例では、ダイアフラムポンプ１００及びインクジェット記録装置１は、インクＩを吐出する構成の例を説明したがこれに限定されない。例えば、ダイアフラムポンプ１００は、インクＩ以外を吐出する液体吐出装置に用いる構成でよく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等に用いることができる。また、ダイアフラムポンプ１００は、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

また、上述した液体吐出ヘッド２０は、上述の例の他、例えば静電気で振動板を変形してインク滴を吐出する構造、あるいはヒータ等の熱エネルギーを利用してノズルからインク滴を吐出する構造等でもよい。

なお、補給ポンプ５３として、圧電ポンプに代えて例えばチューブポンプ、ダイアフラムポンプ、或いはピストンポンプ等を利用しても良い。

さらに、上述した例では、ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１の一次側及び二次側にサブポンプ１０２として、第１サブポンプ１０５及び第２サブポンプ１０６を用いる構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図１４及び図１５に示すように、ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１の一次側又は二次側の一方にのみサブポンプ１０２を設ける構成であってもよい。

即ち、図１４に示すように、メインポンプ１０１の二次側に第２サブポンプ１０６を設け、メインポンプ１０１の一次側には、吸込部１２３のみを設ける構成のダイアフラムポンプ１００Ａとしてもよい。このような構成とすることで、吐出部１３３から吐出されるインクの脈動を低減できる。

また、図１５に示すように、メインポンプ１０１の一次側に第１サブポンプ１０５を設け、メインポンプ１０１の二次側には、吐出部１３３のみを設けるダイアフラムポンプ１００Ｂとしてもよい。このような構成とすることで、吸込部１２３から流入するインクの脈動を低減できる。

このため、例えば、液体循環モジュール１０にダイアフラムポンプ１００Ａ、１００Ｂを適用する場合には、第２タンク３２の一次側に設けられる第１ポンプ３４にダイアフラムポンプ１００Ａを用いることで、液体吐出ヘッド２０へ供給するインクの脈動を低減できる。このため、ノズル孔２１ａからインクが漏れることを防止できる。

また、第３タンク３３の二次側に設けられる第２ポンプ３５にダイアフラムポンプ１００Ｂを用いることで、液体吐出ヘッド２０からダイアフラムポンプ１００に移動するインクの脈動を低減できる。このため、ノズル孔２１ａから余剰にインクを吸引することや、空気を吸引することを防止できる。

さらに、上述した例では、メインポンプ１０１、第１サブポンプ１０５及び第２サブポンプ１０６を設ける構成を説明したが、この構成に加え、メイン液室１１１の容積の変化量に対して、第１サブ液室１２１及び第２サブ液室１２２の容積の変化量を１／２とする構成であってもよい。また、メインアクチュエータ１１２の駆動周期に対して第１サブアクチュエータ１２２及び第２サブアクチュエータ１３２の駆動周期を整数倍又は整数分の一としてもよい。即ち、ダイアフラムポンプ１００は、メインポンプ１０１及びサブポンプ１０２の形状、配置及び制御を適宜設定してもよい。

この発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェット記録装置、１０…液体循環モジュール、１１…ヘッド支持機構、１１ａ…キャリッジ、１２…媒体支持機構、１３…ホスト制御部、１４…インターフェース部、２０…液体吐出ヘッド、２０ａ…供給口、２０ｂ…回収口、２１…ノズルプレート、２１ａ…ノズル孔、２２…基板、２３…マニフォルド、２４…アクチュエータ、２４ａ…圧電素子、２４ｂ…振動板、２５…圧力室、２８…インク流路、３０…循環装置、３１…第１タンク、３１ａ…第１液位センサ、３２…第２タンク、３２ａ…第１圧力センサ、３２ｂ…第２液位センサ、３３…第３タンク、３３ａ…第２圧力センサ、３３ｂ…第３液位センサ、３４…第１ポンプ、３４ａ…第１入口センサ、３４ｂ…第１出口センサ、３５…第２ポンプ、３５ａ…第２入口センサ、３５ｂ…第２出口センサ、３６…循環路、３６ａ…供給流路、３６ｂ…回収流路、３８…フィルタ、４１…補給部、５１…カートリッジ、５２…補給路、５３…補給ポンプ、８０…モジュール制御部、８０ａ…制御基板、８１…プロセッサ、８２…メモリ、８３…ＡＤ変換部、８４…駆動回路、９１…プロセッサ、９２…メモリ、９４…駆動回路、９５…ＡＤ変換部、１００…ダイアフラムポンプ、１００Ａ…ダイアフラムポンプ、１００Ｂ…ダイアフラムポンプ、１０１…メインポンプ、１０２…サブポンプ、１０３…制御部、１０５…第１サブポンプ、１０６…第２サブポンプ、１０７…筐体、１０７ａ…第１筐体、１０７ｂ…第２筐体、１１１…メイン液室、１１１ａ…開口、１１２…メインアクチュエータ、１１２ａ…金属板、１１２ｂ…圧電セラミック、１１２ｃ…電極、１１２ｄ…配線、１１３…第１連通孔、１１４…第１逆止弁、１１４ａ…第１弁室、１１４ｂ…第１弁体、１１５…第２連通孔、１１６…第２逆止弁、１１６ａ…第２弁室、１１６ｂ…第２弁体、１２１…第１サブ液室（吸引室）、１２１ａ…開口、１２２…第１サブアクチュエータ、１２２ａ…金属板、１２２ｂ…圧電セラミック、１２２ｃ…電極、１２２ｄ…配線、１２３…吸込部、１３１…第２サブ液室（送液室）、１３１ａ…開口、１３２…第２サブアクチュエータ、１３２ａ…金属板、１３２ｂ…圧電セラミック、１３２ｃ…電極、１３２ｄ…配線、１３３…吐出部。

Claims (6)

1. メイン液室と、
   前記メイン液室の容積を可変させるメインアクチュエータと、
   前記メイン液室の一次側又は二次側に連通するサブ液室と、
   前記サブ液室の容積を可変させるサブアクチュエータと、
   前記メイン液室の一次側に設けられた第１逆止弁と、
   前記メイン液室の二次側に設けられた第２逆止弁と、
   前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータを制御する制御部と、
   を備えるダイアフラムポンプ。
2. 前記サブ液室及び前記サブアクチュエータは、前記メインアクチュエータの一次側及び二次側にそれぞれ設けられる、請求項１に記載のダイアフラムポンプ。
3. 前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータは、圧電体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイアフラムポンプ。
4. 前記制御部は、前記メインアクチュエータが前記メイン液室の容積が増加する動作を行うときに、前記サブアクチュエータに前記サブ液室の容積が減少する動作を行わせ、前記メインアクチュエータが前記メイン液室の容積が減少する動作を行うときに、前記サブアクチュエータに前記サブ液室の容積が増加する動作を行わせる、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のダイアフラムポンプ。
5. インクタンクと、
   一次側及び二次側が前記インクタンクに接続されたインクジェットヘッドと、
   メイン液室、前記メイン液室の容積を可変させるメインアクチュエータ、前記メイン液室の一次側又は二次側に連通するサブ液室、前記サブ液室の容積を可変させるサブアクチュエータ、前記メイン液室の一次側に設けられた第１逆止弁、前記メイン液室の二次側に設けられた第２逆止弁、及び、前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータを制御する制御部を具備し、前記インクタンクの二次側及び前記インクジェットヘッドの一次側の間、並びに、前記インクタンクの一次側及び前記インクジェットヘッドの二次側の間の少なくとも一方に設けられたダイアフラムポンプと、
   を備える、液体循環モジュール。
6. インクタンクと、
   一次側及び二次側が前記インクタンクに接続されたインクジェットヘッドと、
   メイン液室、前記メイン液室の容積を可変させるメインアクチュエータ、前記メイン液室の一次側又は二次側に連通するサブ液室、前記サブ液室の容積を可変させるサブアクチュエータ、前記メイン液室の一次側に設けられた第１逆止弁、前記メイン液室の二次側に設けられた第２逆止弁、及び、前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータを制御する制御部を具備し、前記インクタンクの二次側及び前記インクジェットヘッドの一次側の間、並びに、前記インクタンクの一次側及び前記インクジェットヘッドの二次側の間の少なくとも一方に設けられたダイアフラムポンプと、
   前記インクジェットヘッドを駆動する駆動装置と、
   を備える液体吐出装置。