JP2019196015A - 液体循環装置、および液体吐出記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体吐出部との間で液体を循環する液体タンクへの新たな液体補充のために液体吐出動作が停止するのを防止して、液体吐出による生産性の向上を提供する。【解決手段】 実施形態の液体循環装置は、液体吐出部に供給する液体を保有する液室と、前記液室と前記液体吐出部とで前記液体を循環する循環部と、前記液室に新たな液体を補充する液体補充部と、前記液室に気体を補充する気体補充部とを備え、前記液体補充部からの新たな液体の補充と前記気体補充部からの気体の補充とを切り替えて、前記液体吐出部の圧力を調整する。【選択図】図７

Description

実施形態は、液体吐出部に供給する液体を循環する液体循環装置、液体吐出記録装置、および液体循環方法に関する。

液体タンクと液体吐出ヘッドとの間で液体を循環して、インクジェットヘッドのノズル内に生じる気泡や、ノズルに混入した異物をノズル近傍から除去することが出来る液体循環型の液体吐出装置がある。従来の液体吐出装置では、液体タンクのインクが減ったのを検知すると印画動作を停止して補充用液体タンクからインクを補充し、液体タンクへのインク補充を終了したら印画動作を再開している。このため従来の液体吐出装置では、インク補充時に印画を行えず、液体吐出装置の生産性が低下する恐れがある。特に液体タンクの容積が小さい場合には、補充用液体タンクから液体タンクへのインクの補充操作を頻繁に発生して、液体吐出装置の生産効率をさらに低下する恐れがある。

特開２００５−１２５６７０号公報

この発明が解決しようとする課題は、液体吐出部との間で液体を循環する液体タンクへの新たな液体補充のために液体吐出動作が停止するのを防止して、液体吐出による生産性を向上する液体循環装置、インクジェットヘッド記録装置、および液体循環方法を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態の液体循環装置は、液体吐出部に供給する液体を保有する液室と、前記液室と前記液体吐出部とで前記液体を循環する循環部と、前記液室に新たな液体を補充する液体補充部と、前記液室に気体を補充する気体補充部とを備え、前記液体補充部からの新たな液体の補充と前記気体補充部からの気体の補充とを切り替えて、前記液体吐出部の圧力を調整することを特徴とする。

実施形態のインクジェット記録装置を示す概略正面図。 実施形態のインクジェット記録装置を示す概略平面図。 実施形態のインクジェットヘッドを示す概略構成図。 実施形態のインクジェットヘッドにてインクがノズルに留まる状態を示す概略説明図。 実施形態のノズルからのインク滴の吐出を示す概略説明図。 実施形態のインク循環装置を示す概略構成図。 実施形態のインクの循環および圧力調整を示す概略説明図。 実施形態のインクジェット記録装置を制御する制御系を示す概略ブロック図。 実施形態のノズルにかかる圧力の調整を示すタイミングチャート。 実施形態のノズルにかかる圧力の調整の制御を示すフローチャート。

実施形態の液体吐出記録装置であるインクジェット記録装置１について図１乃至図１０を参照して説明する。図１、図２は、インクジェット記録装置１の一例を示す。インクジェット記録装置１は、画像形成部６、搬送部である記録媒体移動部７およびメンテナンスユニット３１０を備える。画像形成部６は、インクジェット記録部４、インクジェット記録部４を支持するキャリッジ１００、キャリッジ１００を矢印Ａ方向に往復移動する搬送ベルト１０１、搬送ベルト１０１を駆動するキャリッジモータ１０２を備える。

インクジェット記録部４は、液体吐出部でありインク吐出部であるインクジェットヘッド２と、循環部であるインク循環装置３を備える。インク循環装置３は、インクジェットヘッド２の上方にあってインクジェットヘッド２と一体に形成される。インクジェット記録部４は、記録媒体Ｓにインクを吐出して、所望の画像を形成する。

インクジェット記録部４は、例えばシアンインク、マゼンダインク、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インクジェット記録部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを備える。インクジェット記録部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅがそれぞれ使用するインクの色あるいは特性は限定されない。たとえばインクジェット記録部４ｅは、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。インクジェット記録部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅは、それぞれ使用するインクが異なるものの同じ構成である。したがって共通の符号を用いて説明する。

インクジェット記録部４は、インク循環装置３をインクジェットヘッド２の上方に積載することにより幅を狭められる。従って複数のインクジェット記録部４ａ〜４ｅを並列に支持するキャリッジ１００の幅を狭めることができる。画像形成部６は、キャリッジ１００の幅を狭めることにより、キャリッジ１００の搬送距離を減少出来、インクジェット記録装置１の小型化を得られ且つ印字速度を高めることができる。

画像形成部６は、インク循環装置３に新しいインクを補充するためのインクカートリッジ８１を備える。インクカートリッジ８１の８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅは、それぞれシアンインク、マゼンダインク、イエロインク、ブラックインク、ホワイトインクを保有する。インクカートリッジ８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅは、それぞれ保有するインクが異なるものの同じ構成である。したがって共通の符号を用いて説明する。インクカートリッジ８１は、チューブ８２を介してインクジェット記録部４のインク循環装置３に連通する。インクカートリッジ８１は、重力方向においてインク循環装置３より相対的に下方に配置されている。

記録媒体移動部７は、記録媒体Ｓを吸着固定するテーブル１０３を備える。テーブル１０３は、スライドレール装置１０５上に取り付けられて矢印Ｂ方向に往復移動する。テーブル１０３は、ポンプ１０４で内部を負圧して上面の小径の穴１１０から記録媒体Ｓを吸着して固定する。インクジェット記録部４が搬送ベルト１０１に沿って矢印Ａ方向に往復移動する間、インクジェットヘッド２のノズルプレート５２と記録媒体Ｓとの距離ｈは一定に維持される。インクジェットヘッド２は、ノズルプレート５２の長手方向に３００個の液体吐出部であるノズル５１を備える。ノズルプレート５２の長手方向は、記録媒体Ｓの搬送方向と同じとなる。

画像形成部６は、記録媒体Ｓの搬送方向に対してインクジェットヘッド２を直交する方向に往復移動しながら、記録媒体Ｓに画像を形成する。インクジェットヘッド２は、画像形成信号に合わせてノズルプレート５２に設けたノズル５１からインクＩを吐出して、記録媒体Ｓに画像を形成する。インクジェット記録部４は、記録媒体Ｓ上に例えば３００ノズルの幅で画像を形成する。

メンテナンスユニット３１０は、インクジェット記録部４の矢印Ａ方向の走査範囲であって、テーブル１０３の移動範囲より外側の位置に配置される。インクジェットヘッド２は、待機位置Ｑでメンテナンスユニット３１０に対峙する。メンテナンスユニット３１０は上方が開放したケースであって、上下（図１矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動可能に設けられる。

画像をプリントするためにキャリッジ１００が矢印Ａ方向に移動している場合、メンテナンスユニット３１０は下方（矢印Ｃ方向）に移動してノズルプレート５２から離間する。プリント動作が終了した場合にメンテナンスユニット３１０は上方（矢印Ｄ方向）に移動する。プリント動作が終了してインクジェットヘッド２が待機位置Ｑに戻ると、メンテナンスユニット３１０は上方に移動して、インクジェットヘッド２のノズルプレート５２を覆う。メンテナンスユニット３１０は、ノズルプレート５２からのインクの蒸発を防止し、ノズルプレート５２にほこりや紙粉が付着するのを防止する。メンテナンスユニット３１０は、ノズルプレート５２のキャップ機能を備える。

メンテナンスユニット３１０は、ゴム製のブレード１２０及び廃インク受け部１３０を備える。ゴム製のブレード１２０は、インクジェットヘッド２のノズルプレート５２に付着したインク、ほこり、紙粉などを除去する。廃インク受け部１３０は、メンテナンス動作を行う間に発生する廃インク、ほこり、紙粉などを受ける。メンテナンスユニット３１０は、ブレード１２０を矢印Ｂ方向へ移動させる機構を備え、ブレード１２０でノズルプレート５２表面を払拭する。

インクジェットヘッド２は、ノズル近傍で劣化したインクを除去するため、ノズル５１からインクを強制的に吐出させるメンテナンス（スピット機能）を行う。インクジェットヘッド２は、インクをノズル５１から少し流出させてインクジェットヘッド２の表面に付着した紙粉やほこりを流出したインク膜内に取り込み、ブレード１２０で拭取るメンテナンス（パージ機能）を行う。廃インク受け部１３０はスピット機能あるいはパージ機能により発生した廃インクを回収する。

インクジェット記録装置１は、記録媒体移動部７による記録媒体Ｓの搬送方向に対して、インクジェットヘッド２を直交する方向に往復移動しながら、ノズル５１からインクを吐出して、記録媒体Ｓに画像を形成する。

インクジェット記録装置１の構造は限定されない。たとえば記録媒体の移動にテーブル１０３を利用するのではなく、ロール状の記録媒体をインクジェット記録部４の移動方向と直行する方向に巻き取ることにより移動する装置であっても良い。あるいはシート状の記録媒体をプラテンローラにより、インクジェット記録部４の移動方向と直行する方向に移動する装置であっても良い。

インクジェット記録部４について詳述する。インクジェット記録部４のインクジェットヘッド２は、例えば図３に示すように、ノズル５１を備えるノズルプレート５２、アクチュエータ５４を備える基板６０、及び基板６０に接続されるマニフォルド６１を備える。基板６０は、ノズル５１とアクチュエータ５４の間にインクを流すインク流路１８０を備える。アクチュエータ５４はインク流路１８０に面し、かつ各ノズル５１に対応してそれぞれ備えられる。

基板６０は、アクチュエータ５４によってインク流路１８０内のインクに発生した圧力がノズル５１に集中するように、隣接するノズル５１間に境界壁１９０を備える。ノズルプレート５２、アクチュエータ５４、境界壁１９０で囲まれたインク流路１８０が、インク圧力室１５０となる。インク圧力室１５０は、第１ノズル列５７ａのそれぞれのノズル５１ａ、及び第２ノズル列５７ｂのそれぞれのノズル５１ｂに対応して複数設けられる。第１ノズル列５７ａ及び第２ノズル列５７ｂはそれぞれノズル５１ａ、５１ｂを３００個ずつ備える。

基板６０は複数のインク圧力室１５０のインク流路１８０にインクを供給する共通インク供給室５８、複数のインク流路１８０からのインクを回収する共通インク室５９を第１ノズル列５７ａ側と第２ノズル列５７ｂ側にそれぞれ備える。

マニフォルド６１は、矢印Ｆ方向へインクを流入させるインク供給口１６０と、インクを矢印Ｇ方向へ排出するインク排出口１７０を備える。インク供給口１６０は、インク循環装置３からインクＩを供給され、インク排出口１７０は、インク循環装置３にインクを還流する。マニフォルド６１は、インク供給口１６０から共通インク供給室５８に連通するインク分配通路６２を有している。マニフォルド６１は、共通インク室５９からインク排出口１７０に連通するインク還流通路６３を有している。

インク分配通路６２を矢印Ｆ方向に流れるインクＩは、共通インク供給室５８から複数のインク圧力室１５０に流入する。インク圧力室１５０でノズル５１から吐出されなかったインクＩは、共通インク室５９に流入し、インク還流通路６３に還流する。

インクジェットヘッド２のアクチュエータ５４は、例えば圧電素子５５と振動板５６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５５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５６は例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）等で形成される。

図４、図５に示すように圧電素子５５は上下に電極５５ａ、５５ｂを備える。電極５５ａ、５５ｂに電圧がかからない場合は、図４に示すように圧電素子５５が変形しないことから、アクチュエータ５４は変形しない。アクチュエータ５４が変形しない場合、インクの表面張力によって、ノズル５１内にはインクＩと空気の界面であるメニスカス２９０が形成される。メニスカス２９０によりインク圧力室１５０内のインクＩは、ノズル５１内に留まる。

電極５５ａ、５５ｂに電圧（Ｖ）がかかると、圧電素子５５が変形して、アクチュエータ５４は図５に示すように変形する。アクチュエータ５４の変形により、メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より高くなり（陽圧）、インクＩはメニスカス２９０を破ってインク滴ＩＤとなりノズル５１から吐出する。

インクジェットヘッド２は、インク圧力室内のインクに圧力変動を生じるものであれば構造は限定されない。インクジェットヘッドは、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。またインクが温度により粘性が変わり、ノズルからの吐出特性が変わることから、インク吐出を良好に制御のために、インクジェットヘッドに温度センサを備えても良い。

インクジェット記録部４のインク循環装置３は、例えば図６及び図７に示すように、液室でありインク室であるインクケーシング７０、インク循環部７６、及び気体補充部である圧力調整部９０を備える。インク循環装置３は、インクジェットヘッド２にインクを循環供給し、且つインクジェットヘッド２のインク圧力室１５０の圧力を調整する。インク循環装置３は、インク圧力室１５０の圧力を調整して、ノズル５１のメニスカス２９０の圧力を調整する。インク循環装置３は、インクジェットヘッド２にインクを循環供給して、インクＩに含まれる気泡を吸収し、あるいは異物を除去する。

インクジェットヘッド２は、ノズル５１のメニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より高ければ（陽圧）、ノズル５１からインクＩが漏れ出る。メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より低ければ（負圧）、インクＩはメニスカス２９０を維持しノズル５１内に留まる。例えばインクジェットヘッド２は、インク圧力室１５０内の圧力を−０．５〜−４．０ｋＰａに調整した場合に、メニスカス２９０を維持してノズル５１からインク吐出をしない。

例えばインクＩが重力方向（下向き）に吐出するようにノズル５１が配置されていると、インク圧力室１５０内の圧力が−０．５〜−４．０ｋＰａより大きい（陽圧側）場合に、わずかな振動等でインクＩはノズル５１から漏れ出る。また、インク圧力室１５０内の圧力が−０．５〜−４．０ｋＰａより小さい（負圧側）場合に、ノズル５１から気泡を吸引して、インクの吐出不良を生じる。インク循環装置３は、メニスカス２９０の圧力を−０．５〜−４．０ｋＰａの範囲に維持して、不要なインク漏れあるいは気泡の吸引を防止する。

インクケーシング７０は、インクジェットヘッド２からのインクＩを回収するインク回収室７１と、インクジェットヘッド２にインクＩを供給するインク供給室７２を備える。インク回収室７１とインク供給室７２は、共通壁７３を介して隣接する。インクケーシング７０は、外気に対して密閉される。インク回収室７１とインク供給室７２は、それぞれ第１の液面α１あるいは第２の液面α２を介して下方にインクＩを保有する。インク回収室７１とインク供給室７２は、それぞれ第１のα１あるいは第２の液面α２を介して上方に第１の空気室β１あるいは第２の空気室β２を形成する。

インク回収室７１は、インクジェットヘッド２のインク排出口１７０に連通し、インクジェットヘッド２からのインクＩをインク回収室７１に還流するインク戻し管７１ａを備える。インク回収室７１は、チューブ８２を介してインクカートリッジ８１から新しいインクを補充するためのインク供給ポンプ７１ｂを備える。インク供給ポンプ７１ｂは、液体補充部でありインク補充部を構成する。インク回収室７１は、インク循環部７６にインクを送液する送液孔７１ｃを備える。インク回収室７１は、圧力調整部９０の第１の圧力調整部９１に連通する第１の連通孔７１ｄを備える。

インク供給室７２は、インクジェットヘッド２のインク供給口１６０に連通し、インクジェットヘッド２にインクＩを流入するインク供給管７２ａを備える。インク供給室７２は、インク循環部７６から送液されるインクＩが排出される排出孔７２ｂを備える。インク供給室７２は、圧力調整部９０の第２の圧力調整部９２に連通する第２の連通孔７２ｃを備える。

インク回収室あるいはインク供給室は、インクジェットヘッドと良好にインクを循環可能であれば構造は限定されない。例えばインクの温度を所定範囲に保持するように、インクを加熱するヒータを備えても良い。

インクカートリッジ８１を、重力方向においてインク循環装置３より相対的に下方に配置することで、インクカートリッジ８１内のインクの水頭圧が、インク回収室７１の設定圧力より低く保たれる。インクカートリッジ８１を、インク循環装置３より下方に配置することにより、インクカートリッジ８１は、インク供給ポンプ７１ｂが駆動している時だけインク回収室７１へ新たなインクを供給する。

インク供給ポンプ７１ｂは、例えば圧電ポンプである。インク供給ポンプ７１ｂは、圧電素子と金属板を貼り合わせた圧電振動板がたわむことでポンプ内の容積（ポンプ室の容積）を周期的に変化させる、インク供給ポンプ７１ｂは、ポンプ室の容積の変化によりインクカートリッジ８１からポンプ室にインクを搬送する。インク供給ポンプ７１ｂは、逆止弁によってインクの搬送方向をインクカートリッジ８１からインク回収室７１への一方向にする。インク供給ポンプ７１ｂは、圧電振動板のたわみによりポンプ室が拡張すると、ポンプ室にインクが流入する。インク供給ポンプ７１ｂは、圧電振動板のたわみによりポンプ室が収縮すると、ポンプ室からインクが流出する。インク供給ポンプ７１ｂは、ポンプ室の拡張と収縮を繰り返してインクカートリッジ８１からインク回収室７１にインクを送液する。

インクカートリッジ８１の配置位置は限定されない。例えばインクカートリッジ８１をインク循環装置３より高い位置に配置した場合は、インクカートリッジ８１内のインクの水頭圧が、インク回収室７１の設定圧力より高くなる。インクカートリッジ８１を、インク循環装置３より高い位置に配置した場合は、水頭差を利用して電磁弁を開閉することにより、インクカートリッジ８１からインク回収室７１にインクを供給可能である。

インク循環装置３のインク循環部７６は、図７に示すようにインク回収室７１の送液孔７１ｃからインク供給室７２の排出孔７２ｂに達する循環路７６ａを備える。インク循環部７６は、循環路７６ａ上に循環ポンプ７７及びフィルタ７８を備える。循環ポンプ７７は、隣接するインク回収室７１とインク供給室７２に跨って設けられる。循環ポンプ７７は、矢印Ｊで示すように、インクＩをインク回収室７１からインク供給室７２及びインクジェットヘッド２を経てインク回収室７１に循環する。インク循環部７６は、送液孔７１ｃからインクを吸引し、排出孔７２ｂを通してインク供給室７２へインクＩを送液する。循環ポンプ７７として、例えばチューブポンプ、ダイヤフラムポンプ、或いはピストンポンプ等を利用する。

フィルタ７８は、例えば循環路７６ａの循環ポンプ７７よりも循環方向の下流に在り、インクＩに混入した異物を除去する。フィルタ７８として、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリフェニレンサルファルド、或いはステンレス等のメッシュフィルタを利用する。

インク循環部７６によりインク回収室７１からインク供給室７２にインクを循環する間にインクＩ中の気泡は浮力によって重力方向と逆向き（上方向）に上昇する。浮力により上昇した気泡はインク回収室７１の第１の液面α１あるいはインク供給室７２の第２の液面α２より上方の空気室β１、β２に到達して除去される。

インク循環装置３は、図７に示すようにインク回収室７１のインク量を計測する第１のインク量センサ（液面センサ）８８ａと、インク供給室７２のインク量を計測する第２のインク量センサ（液面センサ）８８ｂを備える。第１のインク量センサ（液面センサ）８８ａあるいは第２のインク量センサ（液面センサ）８８ｂは、例えば圧電振動板を交流電圧で振動させて、インク回収室７１のあるいはインク供給室７２を伝わるインクの振動を検出して、インク量を計測する。インク量センサの構造は限定されず、第１の液面α１あるいは第２の液面α２の高さを計測する構造であっても良い。

インク循環装置３は、図７に示すように、インク回収室７１の第１の連通孔７１ｄに連通する第１の圧力センサ９１ｂとインク供給室７２の第２の連通孔７２ｃに連通する第２の圧力センサ９２ｂを備える。第１の圧力センサ９１ｂは、インク回収室７１の第１の空気室β１の圧力を検出する。第２の圧力センサ９２ｂは、インク供給室７２の第２の空気室β２の圧力を検出する。圧力センサ９１ｂ、９２ｂの構造は限定されない。圧力センサ９１ｂ、９２ｂは、例えば半導体ピエゾ抵抗圧力センサを利用して第１の空気室β１あるいは第２の空気室β２の空気圧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ヤフラムと、このダイヤフラムの表面に形成された半導体歪ゲージとを備え、外部からの圧力によるダイヤ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。

インク循環装置３の第１の圧力調整部９１は第１の圧力調整ポンプ９１ａを備え、第２の圧力調整部９２は第２の圧力調整ポンプ９２ａを備える。圧力調整ポンプ９１ａ、９２ａは、それぞれインク回収室７１あるいはインク供給室７２に空気を送り、循環路７６ａ内の圧力を高める。第１あるいは第２の圧力調整ポンプ９１ａ、９２ａは、それぞれインク回収室７１あるいはインク供給室７２の空気を外部に放出して、循環路７６ａ内の圧力を低減する。圧力調整ポンプ９１ａ、９２ａは、例えばチューブポンプあるいは蛇腹ポンプ等を利用できる。

図８に示すブロック図を参照して、インクジェット記録装置１の動作を制御する制御系２００について説明する。制御系２００の制御基板５００は、制御部でありインクジェット記録装置１全体を制御するマイクロコンピュータ（マイコン）５１０、インクジェット記録装置１を駆動する記録部駆動回路５４０、増幅回路５４１、記録媒体移動部７を駆動する移動部駆動回路５４２を備える。マイコン５１０は、プログラムあるいは各種データ等を格納するメモリ５２０と、インクジェット記録部４からの出力電圧を取り込むＡＤ変換部５３０を備える。

制御基板５００は、電源５５０、インクジェット記録装置１の状況を表示する表示装置５６０、入力装置としてキーボード５７０に接続する。制御基板５００は、インクジェット記録部４の駆動部及び検知部に接続する。制御基板５００は、記録媒体移動部７のポンプ１０４とスライドレール装置１０５、メンテナンスユニット３１０の駆動部及び搬送ベルト１０１のキャリッジモータ１０２に接続する。

インクジェット記録装置１を最初に印刷動作させる場合に、インクカートリッジ８１からインクジェット記録部４にインクＩを充填する。インクＩを充填するためにマイコン５１０は、インクジェット記録部４を待機位置に戻し、メンテナンスユニット３１０を矢印Ｄ方向に上昇してノズルプレート５２を覆う。マイコン５１０は、インク供給ポンプ７１ｂを駆動し、インクカートリッジ８１からインク回収室７１にインクを送液する。インク回収室７１でインクＩが送液孔７１ｃに達すると、マイコン５１０は、圧力調整部９０でインクケーシング７０の圧力を調整し、循環ポンプ７７を駆動する。インク回収室７１の送液孔７１ｃとインク供給室７２の排出孔７２ｂにインクＩが到達するとマイコン５１０はインクＩの初期充填を完了する。

インクジェット記録装置１は、それぞれのインクカートリッジ８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８１ｅのシアンインク、マゼンダインク、イエロインク、ブラックインク、ホワイトインクをインクジェット記録部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅにそれぞれ初期充填する。

インクＩの初期充填を完了した場合に、インクケーシング７０内の圧力は、インクジェットヘッド２のノズル５１からインクＩが漏れないよう、且つノズル５１から気泡を吸引しない程度の負圧を維持する。インクケーシング７０の負圧により、ノズル５１は負圧のメニスカス２９０を維持する。負圧は大気圧をゼロとした場合の圧力である。インクＩの初期充填を完了した状態でインクジェット記録装置１の電源５５０を切った場合もインクケーシング７０は密閉状態であり、ノズル５１内のメニスカス２９０は負圧に維持し、インクの漏れを防止する。

プリントを開始すると、マイコン５１０は、記録媒体移動部７を制御して、記録媒体Ｓをテーブル１０３に吸着固定して、テーブル１０３を矢印Ｂ方向に往復移動する。マイコン５１０は、メンテナンスユニット３１０を矢印Ｃ方向に移動し、キャリッジモータ１０２を制御してキャリッジ１００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。

マイコン５１０は、例えばメモリ５２０が記憶する画像データに応じた画像信号により、インクジェットヘッド２のアクチュエータ５４を選択的に駆動して、ノズル５１から記録媒体Ｓにインク滴ＩＤを吐出する。マイコン５１０は、循環ポンプ７７を駆動して、インクジェットヘッド２から還流されたインクＩをインク回収室７１、フィルタ７８、インク供給室７２を経てインクジェットヘッド２に循環する。インクジェット記録部４は、インクＩを循環することにより、インクＩに混入した気泡や異物を除去して、インク吐出性能を良好に保持し、インクジェット記録部４によるプリント画質を向上する。

ノズル５１からのインク滴ＩＤの吐出、あるいは循環ポンプ７７の駆動等によりインクケーシング７０の圧力は変動する。インクケーシング７０の圧力を、ノズル５１からのインク漏れあるいはノズル５１から気泡を吸引しない安定域に維持するために、マイコン５１０は、インクケーシング７０の圧力を調整する。マイコン５１０は、圧力調整部９０とインク供給ポンプ７１ｂの駆動を切り替えて、インクケーシング７０の圧力を調整する。

例えばプリント時にノズル５１からインク滴ＩＤを吐出すると、インクケーシング７０のインク量が瞬間的に減少し、インク回収室７１の圧力が低下する。第１の圧力センサ９１ｂがインク回収室７１の圧力の低下を検知すると、マイコン５１０は、第１の圧力センサ９１ｂ、第２の圧力センサ９２ｂ、第１のインク量センサ（液面センサ）８８ａ及び第２のインク量センサ（液面センサ）８８ｂの検知結果から、圧力調整部９０あるいはインク供給ポンプ７１ｂを駆動する。ノズル５１にかかる圧力が安定域にない場合に、マイコン５１０は、第１の液面α１あるいは第２の液面α２の高さに応じて、インクケーシング７０に外気を取り入れるか、あるいはインク回収室７１に新しいインクを補充するかを切り替えて、ノズル５１にかかる圧力を調整する。

ノズル５１にかかる圧力の調整制御について図９及び図１０を参照して説明する。インクジェット記録部４にて、ノズル５１からのインク漏れあるいはノズル５１から気泡を吸引しない、ノズル５１の圧力値Ｐの安定域の下限値を例えばＰｔ１とし、上限値を例えばＰｔ２とする。時間ｔ１で電源５５０を投入後、図９に示すようにノズル５１の圧力値Ｐが、下限値Ｐｔ１より低い場合、マイコン５１０は、インクケーシング７０内を加圧調整する。

加圧調整は、インクケーシング７０内に外気を取り入れるか、あるいはインクカートリッジ８１からインク回収室７１に新しいインクを補充するか、を切り替えて調整する。時間ｔ２で、ノズル５１の圧力値Ｐが下限値Ｐｔ１〜上限値Ｐｔ２の範囲に達すると、マイコン５１０は、加圧調整を停止する。ノズル５１の圧力調整のために、インクケーシング７０に新しいインクを補充する。すなわちインクジェット記録部４は、ノズル５１からインクＩを吐出してプリントを行う間のノズル５１の加圧調整時に、インク回収室７１に新しいインクを補充する。

図９の時間ｔ３でノズル５１の圧力値Ｐが、上限値Ｐｔ２より高くなると、マイコン５１０は、インクケーシング７０内の空気を外部に排出して、ノズル５１を減圧調整する。時間ｔ４で、ノズル５１の圧力値Ｐが下限値Ｐｔ１〜上限値Ｐｔ２の範囲に達すると、マイコン５１０は、減圧調整を停止する。

インクジェット記録装置１の電源５５０をオンすると、マイコン５１０は、図１０のフローチャートに従いノズル５１の圧力調整を開始する。マイコン５１０は、第１の圧力センサ９１ｂ及び第２の圧力センサ９２ｂの検知結果から、ノズル５１の圧力値ＰがＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲にあるかを判断する（ＡＣＴ１００）。ノズル５１の圧力値Ｐの範囲の判断は、第１の圧力センサ９１ｂあるいは第２の圧力センサ９２ｂいずれかの検知結果から判断しても良い。

ノズル５１の圧力値ＰがＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲にない場合（ＡＣＴ１００でＮｏ．）、マイコン５１０は、ノズル５１の圧力値Ｐが上限値Ｐｔ２よりも大きいかを判断する（ＡＣＴ１０１）。ノズル５１の圧力値Ｐが上限値Ｐｔ２未満の場合（ＡＣＴ１０１でＮｏ．）、マイコン５１０は、第１の液面α１及び第２の液面α２が高さｆより高いかを判断する（ＡＣＴ１０３）。高さｆは任意であり、インクケーシング７０の送液孔７１ｃ及び排出孔７２ｂより高ければ良い。またＡＣＴ１０３の高さｆの判断は、第１の液面α１あるいは第２の液面α２のいずれか一方の高さで判断する等任意である。

第１の液面α１及び第２の液面α２が高さｆより高い場合（ＡＣＴ１０３でＹｅｓ．）、マイコン５１０は、（ＡＣＴ１０４）に進む。ＡＣＴ１０４で、マイコン５１０は、第１の圧力調整ポンプ９１ａ及び第２の圧力調整ポンプ９２ａを駆動してインクケーシング７０内に外気を取り入れることにより、ノズル５１の圧力を加圧調整する。ＡＣＴ１０４でノズル５１の圧力値ＰがＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲に達すると、マイコン５１０は、ノズル５１の圧力調整を終了する。ＡＣＴ１０４の加圧調整時、第１の圧力調整ポンプ９１ａあるいは第２の圧力調整ポンプ９２ａのいずれかから外気を取り入れて、ノズル５１の加圧調整をしても良い。

第１の液面α１及び第２の液面α２が高さｆ以下の場合（ＡＣＴ１０３でＮｏ．）、マイコン５１０は、（ＡＣＴ１０５）に進む。ＡＣＴ１０５で、マイコン５１０は、インク供給ポンプ７１ｂを駆動してインクカートリッジ８１から新しいインクＩをインク回収室７１に補充することにより、ノズル５１の圧力を加圧調整する。ＡＣＴ１０５でノズル５１の圧力値ＰがＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲に達すると、マイコン５１０は、ノズル５１の圧力調整を終了する。

すなわちノズル５１の圧力値Ｐが下限値Ｐｔ１未満の場合（ＡＣＴ１０１でＮｏ．）に、マイコン５１０は、インクケーシング７０内のインク量に応じて、第１の圧力調整ポンプ９１ａ及び第２の圧力調整ポンプ９２ａの駆動とインク供給ポンプ７１ｂの駆動を切り替えて、ノズル５１の圧力値Ｐを加圧調整する。加圧調整時にインクケーシング７０内のインク量が減っていれば、マイコン５１０は、インクカートリッジ８１から新しいインクＩをインクケーシング７０に補充する。インクケーシング７０内のインクＩの容積を増加することにより、ノズル５１の圧力値Ｐを加圧調整する。インクケーシング７０内のインクＩは、高さｆを維持する。インクジェット記録部４は、プリント操作を停止することなく、ノズル５１の加圧調整を行うことにより、インク回収室７１に新しいインクを補充出来る。

ＡＣＴ１０１で、ノズル５１の圧力値Ｐが上限値Ｐｔ２以上である場合（ＡＣＴ１０１でＹｅｓ．）、マイコン５１０はＡＣＴ１０２に進む。ＡＣＴ１０２で、マイコン５１０は、第１の圧力調整ポンプ９１ａ及び第２の圧力調整ポンプ９２ａを駆動してインクケーシング７０内の空気を排出することにより、ノズル５１の圧力を減圧調整する。ノズル５１の圧力値ＰがＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲に達するとマイコン５１０は、ノズル５１の圧力調整を終了する。

インクジェット記録部４は、ノズル５１の圧力値ＰをＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲に維持して、ノズル５１の良好なインク吐出特性を維持し、画質向上を得る。インクジェット記録部４は、ノズル５１の圧力値ＰをＰｔ１≦Ｐ≦Ｐｔ２の範囲に維持して、ノズル５１からの不要なインク漏れあるいは気泡の吸引を防止する。

図１０に示すノズル５１の圧力調整は、マイコン５１０にて指定された任意のタイミングで常に行われる。

実施形態によれば、インクジェット記録部４は、インク循環装置３によりインクＩを循環して、インクＩに含まれる気泡或いは異物等を除去する。インクジェットヘッド２のインク吐出性能を良好に保持して、インクジェット記録部４のプリント画質を向上する。

実施形態によれば、インクジェット記録部４は、ノズル５１の圧力値Ｐを加圧調整するために、第１の圧力調整ポンプ９１ａ及び第２の圧力調整ポンプ９２ａの駆動と、インク供給ポンプ７１ｂの駆動とを切り替える。第１の圧力調整ポンプ９１ａ及び第２の圧力調整ポンプ９２ａの駆動と、インク供給ポンプ７１ｂの駆動は、インクケーシング７０内のインクＩの高さに応じて切り替える。ノズル５１の圧力値Ｐが下限値Ｐｔ１未満の場合に、インクケーシング７０内のインクＩの高さがｆより高ければ、第１の圧力調整ポンプ９１ａ及び第２の圧力調整ポンプ９２ａを駆動する。インクケーシング７０内のインクＩの高さがｆより高ければ、インクケーシング７０に外気を取り入れて、ノズル５１の圧力値Ｐを加圧調整する。

ノズル５１の圧力値Ｐが下限値Ｐｔ１未満の場合に、インクケーシング７０内のインクＩの高さがｆ以下であれば、インク供給ポンプ７１ｂを駆動する。インクケーシング７０内のインクＩの高さがｆ以下であれば、インク回収室７１に新しいインクを補充して、ノズル５１の圧力値Ｐを加圧調整する。インクジェット記録部４は、プリント動作中の圧力調整中であってもインクケーシング７０内にインクカートリッジ８１から新しいインクＩを補充できる。インクジェット記録部４は、プリント動作を停止することなく、ノズル５１の圧力値Ｐを調整する間にインクケーシング７０内にインクＩを補充出来、インクジェット記録装置１のプリント生産効率が低下するのを防止できる。

以上説明した実施形態の液体循環装置の構成は限定されない。例えば液室に液体を補充しつつ液体を循環出来れば液室と液体吐出部とは一体に形成されていなくても良い。また液体循環装置は、インク以外の液体を吐出することもできる。インク以外を吐出する液体吐出装置としては、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であっても良い。

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
２…インクジェットヘッド
３…インク循環装置
４…インクジェット記録部
７０…インクケーシング
７１…インク回収室
７１ｂ…インク供給ポンプ
７２…インク供給室
７７…循環ポンプ
８１…インクカートリッジ
９０…圧力調整部
５１０…マイクロコンピュータ

実施形態は、液体吐出部に供給する液体を循環する液体循環装置、および液体吐出記録装置に関する。

この発明が解決しようとする課題は、液体吐出部との間で液体を循環する液体タンクへの新たな液体補充のために液体吐出動作が停止するのを防止して、液体吐出による生産性を向上する液体循環装置、および液体吐出記録装置を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態の液体循環装置は、液体を吐出する液体吐出部との間で前記液体を循環可能で、前記液体吐出部からの前記液体を回収する液体回収室と、前記液体吐出部に前記液体を供給する前記液体供給室と、を有する液室を構成し、外気に対して密閉されている液体ケーシングと、前記液体ケーシングに新たな液体を補充する液体補充部と、前記液体ケーシングに外気を補充するポンプである気体補充部とを備え、前記液体補充部で前記液体ケーシングに前記新たな液体を補充することと、前記気体補充部で前記液体ケーシングに前記外気を補充することと、により前記液体ケーシング内の圧力を加圧調整する。

Claims (4)

1. 液体吐出部に供給する液体を保有する液室と、
   前記液室と前記液体吐出部とで前記液体を循環する循環部と、
   前記液室に新たな液体を補充する液体補充部と、
   前記液室に気体を補充する気体補充部とを備え、
   前記液体補充部からの新たな液体の補充と前記気体補充部からの気体の補充とを切り替えて、前記液体吐出部の圧力を調整することを特徴とする液体循環装置。
2. 前記液室は前記液体吐出部の上にあって、前記液体吐出部と一体に形成されることを特徴とする請求項1に記載の液体循環装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のインク循環装置と、
   前記液体補充部からの新たな液体の補充と前記気体補充部からの気体の補充とを切り替える制御部と、
   前記ノズルから前記液体が吐出される位置に記録媒体を搬送する搬送部とを備えることを特徴とする液体吐出記録装置。
4. 液体吐出部のノズルから液体を吐出する工程と；
   前記液体を吐出する間に液室と前記液体吐出部との間で液体を循環する工程と、
   前記ノズルの圧力を調整するために前記液室に新たな液体を補充する工程と、
   前記ノズルの圧力を調整するために前記液室に気体を補充する工程とを備え、
   前記液体を吐出する工程を行いながら前記新たなインクを補充する工程を行うことを特徴とする液体循環方法。

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