JP2020097205A - 液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたり安定して吐出を行えるようにする。【解決手段】ヘッド１００にマニホールド１１０を介して接続する第１タンク１１１と、第１タンク１１１に接続する第２タンク１１２とを備えている。第２タンク１１２と第１タンク１１２とをつなぐ第１経路１２１と、第１タンク１１１と第２タンク１１２とをつなぐ第２経路１２２と、第１経路１２１と第２経路１２２とを切り替える三方切替弁で構成した切替手段１２４と、第１経路１２１を通じて第２タンク１２２から第１タンク１２１に送液する送液手段としての不可逆型ポンプ１２５と、第２タンク１１２は、密閉タンクとし、第２タンク１１２内を減圧して、第２経路１２２を通じて第１タンク１１１から第２タンク１１２に逆送液する逆送液手段としての排気ポンプ１２６を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は液体を吐出する装置に関する。

液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）から吐出する液体として例えば白インクなどの沈降成分を含む液体を使用する場合には、装置の非使用時間が長くなると、沈降成分の沈降が生じる。
ッド）がある。

従来、インクカートリッジからヘッドタンクに液体を送液する送液手段として、正転及び逆転のいずれでも送液可能な可逆型ポンプを使用し、インクカートリッジからヘッドタンクへの送液と、ヘッドタンクからインクカートリッジへの逆送液とを繰り返してヘッドタンク内の液体を撹拌するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特許第５８１１３２２号公報

ところで、特許文献１に開示されているような可逆型ポンプは耐久性が低いために、装置寿命が短くなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって安定した吐出を行えるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに接続する第１タンクと、
前記第１タンクに接続する第２タンクと、
前記第２タンクと前記第１タンクとをつなぐ第１経路と、
前記第１タンクと前記第２タンクとをつなぐ第２経路と、
前記第１経路と前記第２経路とを切り替える切替手段と、
前記第１経路を通じて前記第２タンクから前記第１タンクに送液する送液手段と、
前記第２経路を通じて前記第１タンクから前記第２タンクに逆送液する逆送液手段と、を備えている
構成とした。

本発明によれば、長期にわたって安定した吐出を行える。

本発明に係る液体を吐出する装置である印刷装置の一例の概略説明図である。 同装置の吐出ユニットの一例の平面説明図である。 本発明の第１実施形態における液体供給系の説明図である。 同実施形態における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図である。 同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。 同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態における液体供給系の説明図である。 第１タンクの斜視説明図である。 第１タンクのセンサフィラの変位を説明する第１タンクの側面説明図である。 液体残量の変化（供給−排出量）とセンサフィラの変位量の変化を説明する説明図である。 同実施形態における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図である。 同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。 同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。 第１タンクに対する液体の供給（送液）−排出（逆送液）とタンク内圧力とセンサフィラ変位量の関係を説明する説明図である。 本発明の第３実施形態における液体供給系の説明図である。 同実施形態における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図である。 同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。 同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。 第１タンクに対する液体の供給（送液）−排出（逆送液）とタンク内圧力の関係を説明する説明図である。 本発明の第４実施形態における液体供給系の説明図である。 同実施形態における第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。 本発明の第５実施形態における第１タンクに対する液体経路の接続位置の説明に供する説明図である。 本発明の第６実施形態における第２タンクに対する液体経路の接続位置の説明に供する説明図である。 本発明の第７実施形態における非印刷時間と撹拌回数（撹拌動作の回数）との関係の一例の説明図である。 本発明の第８実施形態における液体供給系の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液体を吐出する装置である印刷装置の概略説明図、図２は同印刷装置の吐出ユニットの一例の平面説明図である。

印刷装置１は、搬入部１０と、印刷部２０と、乾燥部３０と、搬出部４０とを備えている。印刷装置１は、搬入部１０から搬入されるシートＰに対し、印刷部２０で液体を付与して所要の印刷を行い、乾燥部３０でシートＰに付着した液体を乾燥させた後、シートＰを搬出部４０に排出する。

搬入部１０は、複数のシートＰが積載される搬入トレイ１１と、搬入トレイ１１からシートＰを１枚ずつ分離して送り出す給送装置１２と、シートＰを印刷部２０へ送り込むレジストローラ対１３とを備えている。

給送装置１２には、ローラやコロを用いた装置や、エアー吸引を利用した装置など、あらゆる給送装置を用いることが可能である。給送装置１２により搬入トレイ１１から送り出されたシートＰは、その先端がレジストローラ対１３に到達した後、レジストローラ対１３が所定のタイミングで駆動することにより、印刷部２０へ送り出される。

印刷部２０は、シートＰを搬送するシート搬送装置２１を備えている。シート搬送装置２１は、シートＰを周面に担持して回転する担持部材（回転部材）であるドラム５１及びドラム５１の周面に吸引力を生じさせる吸引手段である吸引装置５２などを有している。また、印刷部２０は、シート搬送装置２１のドラム５１に担持されたシートＰに向けて液体を吐出する液体吐出部２２を備えている。

また、印刷部２０は、送り込まれたシートＰを受け取ってドラム５１との間でシートＰを渡す渡し胴２４と、ドラム５１によって搬送されたシートＰを乾燥部３０へ受け渡す受け渡し胴２５を備えている。

搬入部１０から印刷部２０へ搬送されてきたシートＰは、渡し胴２４に設けられた把持手段（シートグリッパ）によって先端が把持され、渡し胴２４の回転に伴って搬送される。渡し胴２４により搬送されたシートＰは、ドラム５１との対向位置でドラム５１へ受け渡される。

ドラム５１の表面にも把持手段（シートグリッパ）が設けられており、シートＰの先端が把持手段（シートグリッパ）によって把持される。ドラム５１の表面には、複数の吸引穴が分散して形成されている。吸引手段である吸引装置５２によってドラム５１の所要の吸引穴から内側へ向かう吸い込み気流を発生させる。

そして、渡し胴２４からドラム５１へ受け渡されたシートＰは、シートグリッパ１０６によって先端が把持されるとともに、吸引装置５２による吸い込み気流によってドラム５１上に吸着担持され、ドラム５１の回転に伴って搬送される。

液体吐出部２２は、液体吐出手段である吐出ユニット２３（２３Ａ〜２３Ｆ）を備えている。例えば、吐出ユニット２３Ａはシアン（Ｃ）の液体を、吐出ユニット２３Ｂはマゼンタ（Ｍ）の液体を、吐出ユニット２３Ｃはイエロー（Ｙ）の液体を、吐出ユニット２３Ｄはブラック（Ｋ）の液体を、それぞれ吐出する。また、吐出ユニット２３Ｆ，２３Ｆは、ＹＭＣＫのいずれか、或いは、白色、金色（銀色）などの特殊な液体の吐出に使用する。さらに、表面コート液などの処理液を吐出する吐出ユニットを設けることもできる。

吐出ユニット２３は、例えば、図２に示すように、複数のノズルを配列したノズル列１０１を有する複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）１００をベース部材１０２に配置したフルライン型ヘッドである。

液体吐出部２２の各吐出ユニット２３は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。ドラムに担持されたシートＰが液体吐出部２２との対向領域を通過するときに、吐出ユニット２３から各色の液体が吐出され、当該印刷情報に応じた画像が印刷される。

乾燥部３０は、印刷部２０でシートＰ上に付着した液体を乾燥させるための乾燥機構部３１と、印刷部２０から搬送されてくるシートＰを吸引した状態で搬送する（吸引搬送する）吸引搬送機構部３２とを備えている。

印刷部２０から搬送されてきたシートＰは、吸引搬送機構部３２に受け取られた後、乾燥機構部３１を通過するように搬送され、搬出部４０へ受け渡される。

乾燥機構部３１を通過するとき、シートＰ上の液体には乾燥処理が施される。これにより液体中の水分等の液分が蒸発し、シートＰ上に液体中に含まれる着色剤が定着し、また、シートＰのカールが抑制される。

搬出部４０は、複数のシートＰが積載される搬出トレイ４１を備えている。乾燥部３０から搬送されてくるシートＰは、搬出トレイ４１上に順次積み重ねられて保持される。

なお、印刷装置１には、例えば、シートＰに対して前処理を行う前処理部を印刷部２０の上流側に配置したり、液体が付着したシートＰに対して後処理を行う後処理部を乾燥部３０と搬出部４０との間に配置したりすることもできる。

前処理部としては、例えば、液体と反応して滲みを抑制するための処理液をシートＰに塗布する先塗り処理を行うものが挙げられる。また、後処理部としては、例えば、印刷部２０で印刷されたシートを反転させて再び印刷部２０へ送ってシートＰの両面に印刷するためのシート反転搬送処理や、複数枚のシートを綴じる処理などを行うものが挙げられる。

なお、液体を吐出する装置として、カットされたシートＰに印刷を施す印刷装置で説明しているが、連帳紙などの連続体に印刷を施す印刷装置などにも同様に本願発明を適用できる。

次に、本発明の第１実施形態について図３を参照して説明する。図３は同実施形態における液体供給系の説明図である。

吐出ユニット２３は、前述したように複数のヘッド１００を並べて配置して構成しており、本実施形態では、複数のヘッド１００に液体を供給するマニホールド１１０を備えている。なお、ヘッド１００は、液体を吐出するヘッド部１００ａと、ヘッド部に液体を供給するタンク部１００ｂとを備えるものを使用しているが、これに限るものではない。

そして、ヘッド１００にマニホールド１１０を介して接続する第１タンク１１１と、第１タンク１１１に接続する第２タンク１１２とを備えている。第２タンク１１２と第１タンク１１１とをつなぐ第１経路１２１と、第１タンク１１１と第２タンク１１２とをつなぐ第２経路１２２と、第１経路１２１と第２経路１２２とを切り替える三方切替弁で構成した切替手段１２４とを備えている。

ここで、切替手段１２４は、ポートａと第１タンク１１１とを共通経路１２３で接続し、ポートｂと第２タンク１１２とを個別第１経路１２１ａで接続し、ポートｃと第２タンク１１２とを個別第２経路１２２ａで接続している。これにより、本実施形態では、第１経路１２１は、共通経路１２３と個別第１経路１２１ａで構成され、第２経路１２２は、共通経路１２３と個別第２経路１２２ａで構成される。

このように、第１経路は切替手段を境に個別第１経路と共通経路とで構成され、第２経路は切替手段を境に個別第２経路と共通経路とで構成されることにより、第１経路の一部が第２経路の一部を兼ねることができ、装置を低コストで小型にできる。

第１経路１２１の個別第１経路１２１ａには、第１経路１２１を通じて第２タンク１１２から第１タンク１１１に送液する送液手段としての不可逆型の送液ポンプ１２５を備えている。第２タンク１１２は、密閉タンクとし、第２タンク１１２内を減圧して、第２経路１２２を通じて第１タンク１１１から第２タンク１１２に逆送液する逆送液手段を構成する減圧手段としての排気ポンプ１２６を備えている。また、第２タンク１１２には内部を大気開放する大気開放弁１２７も備えている。

また、第２タンク１１２に供給する液体を貯留する第３タンクであるメインタンク１１３と、メインタンク１１３から第２タンク１１２への液体経路１１４とを備えている。

なお、「タンク」は、金属や樹脂などで成型され形状が不変のものであってもよいし、可撓性を有し形状が可変のものであってもよい。また、「タンク」は、一部の形状が不変で残りの部分の形状が可変のものであってもよい。「タンク」は、専用の部品であってもよいし、ヘッドユニットなどと一体的に設けられたものであってもよい。

撹拌制御手段４００は、切替手段１２４、送液ポンプ１２５、排気ポンプ１２６を駆動制御する。そして、撹拌制御手段４００は、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液と第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行って、第１タンク１１１内の液体を撹拌する撹拌動作を制御する。

次に、第１実施形態の作用について図４ないし図６も参照して説明する。図４は第１経路を使用した送液動作を説明する説明図、図５は第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図、図６は撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。

まず、撹拌動作を行う前においては、例えば、図３に示すように、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、切替手段１２４のポートａ−ｂ間を開き、ポートａ−ｃ間を閉じた状態にして、第１経路１２１を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、送液ポンプ１２５を回転駆動することで、図４に破線矢印で示すように第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

次いで、撹拌制御手段４００は、第１経路１２１を通じた送液を行った後、切替手段１２４のポートａ−ｃ間を開き、ポートａ−ｂ間を閉じた状態にして、第２経路１２２を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、排気ポンプ１２６を回転駆動することで、第２タンク１１２内が減圧され、図５に一点鎖線矢印で示すように第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

なお、第２タンク１１２内が減圧されることにより、メインタンク１１３から第２タンク１１２に対して液体経路１１４を通じて液体３００が補給される。このときの液体補給を停止するには、液体経路１１４に常開の開閉弁を配置して、撹拌制御手段４００が撹拌を行うときには当該常開の開閉弁を閉弁して液体経路１１４を閉じるようにすればよい。この点については、以下の実施形態でも同様であるので、説明を繰り返さない。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、図６に示すように、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

ここで、撹拌動作は、例えば、印刷装置１が使用されていない状態が継続して続いた後で、電源ＯＮ、若しくは、印刷に移行する直前のタイミングで行うことにより、液体の沈降を解消し、出力物に不具合が発生しないようにすることができる。特に、使用されていない時間（非印刷時間、非吐出動作継続時間）が長いほど、沈降が懸念されるので、効果を発揮する。

また、本実施形態では、送液動作や逆送液動作（ポンプの駆動）は、例えば、予め設定した所定時間行う。送液ポンプ１２５や排気ポンプ１２６の駆動時間は送液量、逆送液量に相当するので、駆動時間を管理することで第１タンク１１１に供給する液体量（供給量）や排出する液体量（排出量）を管理することができる。

この場合、温度変化に応じて、液体粘度が変化するので、予め決められた温度−時間テーブルに基づいて送液動作、逆送液動作の時間を決定するようにすることもできる。

また、撹拌動作（１回の送液動作と１回の逆送液動作）の実施回数は、複数回とすることが好ましい。つまり、送液量と逆送液量には、第１タンク１１１及び第２タンク１１２内で収容できる液体量の範囲内という制限がある。そのため、第１タンク１１１と第２タンク１１２の沈降液体３０１を分散するには、交互に、第１タンク１１１、第２タンク１１２内に流動を起こし、複数回くり返す動作にすることでより撹拌効果を高めることができる。

本実施形態では、第１タンク１１１及び第２タンク１１２内で収容できる液体量の範囲は、上述したように、送液時間、逆送液時間（ポンプ駆動時間）で管理している。

また、装置の放置時間については、送液ポンプ１２５を駆動したときの動作終了時刻を毎回上書き記憶し、その時間と現在時刻の差分とする。この差分を印刷していない非印刷時間（非吐出動作継続時間）とし、非印刷時間が予め設定した所定時間を超えた状態で、電源ＯＮ、若しくは、印刷開始前のタイミングになったとき、撹拌動作を所定回数分実施する。

上記のように、本実施形態では、第２タンク１１２から第１タンク１１１に送液する送液ポンプ１２５として、不可逆型ポンプを使用している。不可逆型ポンプとは、一方向にのみ送液できるポンプのことで、一般的には、ピストンポンプやダイアフラムポンプが相当する。

ダイアフラムポンプとは、ポンプの入口（吸引側）と出口（吐出側）に逆止弁が備えられ、吸引と吐出を交互に繰り返すことで液体を送液する。逆止弁の作用により、一方向への送液に限られるが、機械的な摩耗等はなく、比較的寿命の長いポンプとして知られている。

一方、可逆型ポンプとは、双方向に送液できるポンプのことで、一般的にはチュービングポンプが相当する。可逆ポンプは、チューブを押しつぶしながら、下流から上流に流体を体積移動させる構造であり、比較的柔らかいチューブとコロなどで構成される。このチューブがコロで潰されながら移動することで、流体が送液される。

しかしながら、チュービングポンプは、比較的柔らかいチューブがコロで機械的に常時潰されるため、チューブの耐久や機械的摩耗に難があり、一般的に寿命が短く、例えば、商用印刷装置には採用できない。すなわち、ポンプの寿命を迎えるたびに、交換作業や追加のコストが発生したり、ポンプが交換されるまで、ユーザーの出力作業が滞ったりするという問題がある。

本実施形態によれば、不可逆型ポンプを使用して第２タンクから第１タンクに送液しつつ、第１タンクと第２タンクとの間で送液と逆送液を行って撹拌することができるので、長期にわたって安定した吐出を行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。図７は同実施形態における液体供給系の説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態と同様に構成において、第１タンク１１１の液体量を検知する液体量検知手段１３０を備えている。

液体量検知手段１３０は、第１タンク１１１内の液体量に応じて変位するセンサフィラ１３１と、上限検知手段である上限センサ１３２と、下限検知手段である下限センサ１３３とを含む。上限センサ１３２は、液体量が予め設定した上限値になったときにセンサフィラ１３１を検知する。下限センサ１３３は、液体量が予め設定した下限値になったときにセンサフィラ１３１を検知する。なお、上限値及び下限値は、撹拌動作を行うときの送液量と逆送液量を管理するときに使用する制限値の意味である。

撹拌制御手段４００は、上限センサ１３２及び下限センサ１３３の検知結果を入力し、切替手段１２４、送液ポンプ１２５、排気ポンプ１２６を駆動制御する。そして、撹拌制御手段４００は、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液と第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行って、第１タンク１１１内の液体を撹拌する撹拌動作を制御する。

次に、第１タンクの液体量検知に関わる構成について図８ないし図１０を参照して説明する。図８は同第１タンクの斜視説明図、図９はセンサフィラの変位を説明する第１タンクの側面説明図である。図１０は液体残量の変化（供給−排出量）とセンサフィラの変位量の変化を説明する説明図である。

第１タンク１１１は、タンクケース１５１の開口部を変位可能なフィルム１５２で封止し、タンクケース１５１の内部にはフィルム１５２を外方の押圧する負圧発生ばね１５３が配置されている。フィルム１５２にはマイラ１５４が設けられ、フィルム１５２の変位に応じて変位するピン部材１５５が設けられている。

そして、センサフィラ１３１の一端部をタンクケース１５１に軸受け１５６で回転自在に支持し、ピン部材１５５に自重で接触させている。これによりセンサフィラ１３１はフィルム１５２の変位に応じて他端部側が上下方向に変位する。

そこで、センサフィラ１３１の他端部側に、タンクケース１５１に設けたセンサ保持部材１５７にて上限センサ１３２及び下限センサ１３３を保持している。

この第１タンク１１１においては、第１タンク１１１内の液体量が上限値になったときには、図９（ａ）に示すように、センサフィラ１３１の他端部により、上限センサ１３２が遮蔽されてＯＮ状態となり、下限センサ１３３が透過状態になってＯＦＦ状態となる。

この上限センサ１３２がＯＮ状態、下限センサ１３３がＯＦＦ状態のとき、第１タンク１１１の液体量は上限値となり、送液ポンプ１２５を停止する。

また、第１タンク１１１内の液体量が下限値になったときには、図９（ｂ）に示すように、センサフィラ１３１の他端部により、上限センサ１３２が透過状態となってＯＦＦ状態となり、下限センサ１３３が遮蔽されてＯＮ状態となる。

この上限センサ１３２がＯＦＦ状態、下限センサ１３３がＯＮ状態のとき、第１タンク１１１の液体量は下限値となり、排気ポンプ１２６を停止する。

つまり、例えば、第１タンク１１１内の液体を第２タンク１１２に排出したときには、フィルム１５２がタンクケース１５１の内側に変形する。したがって、図１０に示すように、第１タンク１１１のセンサフィラ１３１の外側のある点をゼロとして、第１タンク１１１内の液体を排出すると、排出に伴ってセンサフィラ１３１の変位量が内側に向かう方向で増加する。

逆に、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体を供給したときには、フィルム１５２がタンクケース１５１の外側に凸になるように変形する。したがって、図１０に示すように、第１タンク１１１のセンサフィラ１３１の外側のある点をゼロとして、第１タンク１１１内に液体を供給すると、供給に伴ってセンサフィラ１３１の変位量が内側に向かう方向で減少する（外側に向かう方向で増加する）。

そこで、図１０に示すように、センサフィラ１３１の変位量ａの位置を上限位置（液体量の上限値）とし、変位量ｂの位置を下限位置（液体量の下限値）として設定する。そして、センサフィラ１３１が変位量ａ―ｂ間で変位するように送液量及び逆送液量（供給−排出量）を管理する。

次に、本実施形態の作用について図１１ないし図１３も参照して説明する。図１１は第１経路を使用した送液動作を説明する説明図、図１２は第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図、図１３は撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。

まず、撹拌動作を行う前においては、例えば、図７に示すように、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、切替手段１２４のポートａ−ｂ間を開き、ポートａ−ｃ間を閉じた状態にして、第１経路１２１を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、送液ポンプ１２５を回転駆動することで、図１１に破線矢印で示すように第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、上限センサ１３２がセンサフィラ１３１の遮蔽を検知してＯＮ状態になり、下限センサ１３３が透過を検知してＯＦＦ状態になったときに送液を停止する。

その後、撹拌制御手段４００は、切替手段１２４のポートａ−ｃ間を開き、ポートａ−ｂ間を閉じた状態にして、第２経路１２２を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、排気ポンプ１２６を回転駆動することで、第２タンク１１２内が減圧され、図１２に一点鎖線矢印で示すように第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、下限センサ１３３がセンサフィラ１３１の遮蔽を検知してＯＮ状態になり、上限センサ１３２が透過を検知してＯＦＦ状態になったときに逆送液を停止する。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、図１３に示すように、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

本実施形態において、送液と逆送液とは、いずれを先に始めて良い。ただし、送液を開始する前に、上限センサ１３２と下限センサ１３３の検知状態がセンサフィラ１３１の上限を検知しているときには、それ以上の送液ができないので、送液動作をスキップして、逆送液動作を開始する。

一方、逆送液を開始する前に、上限センサ１３２と下限センサ１３３の検知状態がセンサフィラ１３１の下限を検知しているときには、それ以上の逆送液ができないので、逆送液動作をスキップして、送液動作を開始する

本実施形態の撹拌動作を行うことにより、図１０で説明したようなセンサフィラの変位特性、つまり、第１タンク１１１の特性に合わせた送液と逆走液を行うことができる。これにより、例えば、温度が変化し、送液対象の液体の粘度が変化しても、絶対的な位置は変わらないので、より正確に、第１タンク１１１内の液体量を制御できる。

また、第１タンク１１１に対する液体の供給（送液）−排出（逆送液）を上限センサ及び下限センサで管理できることで、撹拌動作がノズルメニスカスに与える影響を低減することができる。

この点について図１４も参照して説明する。図１４は第１タンクに対する液体の供給（送液）−排出（逆送液）とタンク内圧力とセンサフィラ変位量の関係を説明する説明図である。

第１タンク１１１は負圧発生ばね１５３の復元力によって負圧を発生させており、液体残量が少なくなるほど圧力が低くなる（負圧が高くなる）。したがって、第１タンク１１１に対して送液、逆送液を行うことによってタンク内の液体残量が変化することで、図１４に示すように、第１タンク１１１内の圧力が変化する。

例えば、上限センサ１３２と下限センサ１３３の検知状態がセンサフィラ１３１の上限に相当する状態を検知したときの変位量ａに相当するタンク内圧力はＰｈとなり、上限センサ１３２と下限センサ１３３の検知状態がセンサフィラ１３１の下限に相当する状態を検知したときの変位量ｂに相当するタンク内圧力はＰｌとなる。

そこで、例えば、上限センサ１３２と下限センサ１３３で検知される範囲内で液体残量が変化するように送液と逆送液とを制御することで、第１タンク１１１内の圧力を上限センサ１３２と下限センサ１３３によって検知される液体残量に対応する圧力範囲内（圧力Ｐｈ−Ｐｌの間）に収めることができる。第１タンク１１１内の圧力を所定の圧力範囲内に収めることで、ノズルメニスカスを常に正常に保つことができ、逆送液しすぎることによるノズルからの気泡巻き込み、送液しすぎることによるノズルからの液垂れを防止することができる。

このように、本実施形態では、撹拌動作に伴う送液や逆送液を行っても、ノズルメニスカスを正常に保つことができ、ノズルからの気泡巻き込や液垂れを防止できて画像品質の劣化を抑制できる。特に、本実施形態のように、ヘッド１００を多数並べるヘッドアレイ（ライン型ヘッド）においては、撹拌に伴う液体の流動が、多数のヘッド１００に形成されたノズルメニスカスに及ぼす影響が大きくなる。また、ノズルメニスカスへの不具合が発生した場合は、ノズルが多い分、回復にも時間がかかる。ノズルメニスカスを正常に保つことで、ラインヘッドにおけるノズルメニスカスの不具合による影響を抑制できる。

次に、本発明の第３実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は同実施形態における液体供給系の説明図である。

本実施形態では、第１タンク１１１には、タンク内圧力を検知する圧力検知手段としての圧力センサ１６１を備えている。第１タンク１１１には第１実施形態と異なりセンサフィラ１３１を備えていない。

撹拌制御手段４００は、圧力センサ１６１の検知結果を入力し、切替手段１２４、送液ポンプ１２５、排気ポンプ１２６を駆動制御する。そして、撹拌制御手段４００は、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液と第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行って、第１タンク１１１内の液体を撹拌する撹拌動作を制御する。

次に、本実施形態の作用について図１６ないし図１９も参照して説明する。図１６は第１経路を使用した送液動作を説明する説明図、図１７は第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図、図１８は撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。図１９は第１タンクに対する液体の供給（送液）−排出（逆送液）とタンク内圧力の関係を説明する説明図である。

図１９に示すように、第１タンク１１１に対して液体の供給と排出を行うことによって、第１タンク１１１のタンク内圧力は変化する。そこで、タンク内圧力Ｐａを上限値とし、タンク内圧力Ｐｂを下限値として、送液量及び逆送液量（供給−排出量）を管理する。

まず、撹拌動作を行う前においては、例えば、図１５に示すように、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、切替手段１２４のポートａ−ｂ間を開き、ポートａ−ｃ間を閉じた状態にして、第１経路１２１を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、送液ポンプ１２５を回転駆動することで、図１６に破線矢印で示すように第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、圧力センサ１６１による検知結果がタンク内圧力Ｐａになるまで送液を行い、タンク内圧力Ｐａになったときに送液を停止する。

その後、撹拌制御手段４００は、切替手段１２４のポートａ−ｃ間を開き、ポートａ−ｂ間を閉じた状態にして、第２経路１２２を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、排気ポンプ１２６を回転駆動することで、第２タンク１１２内が減圧され、図１７に一点鎖線矢印で示すように第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、圧力センサ１６１による検知結果がタンク内圧力Ｐｂになるまで逆送液を行い、タンク内圧力Ｐｂになったときに逆送液を停止する。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、図１８に示すように、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

本実施形態の撹拌動作を行うことにより、例えば、温度が変化し、送液対象の液体の粘度が変化しても、より正確に、第１タンク１１１内の液体量を制御できる。

また、第１タンク１１１に対する液体の供給（送液）−排出（逆送液）をタンク内圧力の検知結果に基づいて管理しているので、撹拌動作がノズルメニスカスに与える影響を低減でき、ノズルメニスカスを常に正常に保つことができる。これにより、逆送液しすぎることによるノズルからの気泡巻き込み、送液しすぎることによるノズルからの液垂れを防止することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図２０を参照して説明する。図２０は同実施形態における液体供給系の説明図である。

本実施形態では、第１タンク１１１には、第１実施形態と異なりセンサフィラ１３１を備えていない。

一方、送液ポンプ１２５の回転数を検出する回転数検出手段１７１と、排気ポンプ１２６の回転数を検出する回転数検出手段１７２とを備えている。送液ポンプ１２５による送液量は、送液ポンプ１２５の回転数に相当するので、送液ポンプ１２５の回転数を検出することで送液量を得ることができる。同様に、排気ポンプ１２６による排気に伴う逆送液量は、排気ポンプ１２６の回転数に相当するので、排気ポンプ１２６の回転数を検出することで逆送液量を得ることができる。

撹拌制御手段４００は、回転数検出手段１７１の検出結果、回転数検出手段１７２の検出結果を入力し、切替手段１２４、送液ポンプ１２５、排気ポンプ１２６を駆動制御する。そして、撹拌制御手段４００は、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液と第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行って、第１タンク１１１内の液体を撹拌する撹拌動作を制御する。

次に、本実施形態の作用について図２１も参照して説明する。図２１は第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。

まず、撹拌動作を行う前においては、例えば、図２０に示すように、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、切替手段１２４のポートａ−ｂ間を開き、ポートａ−ｃ間を閉じた状態にして、第１経路１２１を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、送液ポンプ１２５を回転駆動することで、図２０に破線矢印で示すように第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、回転数検出手段１７１の検出結果である送液ポンプ１２５の回転数が予め定めた送液量に相当する所定回転数になるまで送液を行い、所定回転数になったときに送液を停止する。

その後、撹拌制御手段４００は、切替手段１２４のポートａ−ｃ間を開き、ポートａ−ｂ間を閉じた状態にして、第２経路１２２を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。そして、排気ポンプ１２６を回転駆動することで、第２タンク１１２内が減圧され、図１７に一点鎖線矢印で示すように第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、回転数検出手段１７２の検出結果である排気ポンプ１２６の回転数が予め定めた逆送液量に相当する所定回転数になるまで逆送液を行い、所定回転数になったときにときに逆送液を停止する。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

そして、送液量及び逆送液量を制御できることで、前述したように、第１タンク１１１のタンク内圧力を制御することができるので、予め設定した回転数だけ、送液ポンプ１２５、排気ポンプ１２６を駆動することによって、決められた量を送液及び逆走液できる。

このように、撹拌動作では、予め設定した回転数に相当する量の送液と逆走液が行われることで、前述したようにタンク内圧力を所定の圧力範囲に収めることができ、ノズルメニスカスを常に正常に保つことができる。

次に、本発明の第５実施形態について図２２を参照して説明する。図２２は同実施形態における第１タンクに対する液体経路の接続位置の説明に供する説明図である。

本実施形態では、第１タンク１１１の底部１１１ａに第１経路１２１及び第２経路１２２を構成している共通経路１２３を接続している。つまり、少なくとも第１経路１２１は、第１タンク１１１の鉛直方向下側から接続する。

このような接続を行うことで、第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に送液したとき、第１タンク１１１内では、底部１１１ａから沈降液体３０１に対して湧き上げる液体の流れ３０２が作用する。

これにより、沈降液体３０１の層内、ひいては第１タンク１１１内に渦３０３を巻き起こす流れが生じて、沈降液体３０１の撹拌が促進される。

次に、本発明の第６実施形態について図２３を参照して説明する。図２３は同実施形態における第２タンクに対する液体経路の接続位置の説明に供する説明図である。

本実施形態では、第２タンク１１２の底部１１２ａに第２経路１２２を構成している個別第２経路１２２ａを接続している。つまり、少なくとも第２経路１２２は、第２タンク１１２の鉛直方向下側から接続する。

このような接続を行うことで、第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に逆送液したとき、第２タンク１１２内では、底部１１２ａから沈降液体３０１に対して湧き上げる液体の流れ３０２が作用する。

これにより、沈降液体３０１の層内、ひいては第２タンク１１２内に渦３０３を巻き起こす流れが生じて、沈降液体３０１の撹拌が促進される。

次に、本発明の第７実施形態について図２４を参照して説明する。図２４は同実施形態における非印刷時間と撹拌回数（撹拌動作の回数）との関係の一例の説明図である。

印刷動作が行われているときには、液体の消費に伴ってメインタンク１１３から第２タンク１１２に液体が補給され、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体が供給され、マニホールド１１０、ヘッド１００への液体供給が行われる。したがって、液体の流動が繰り返され、液体３００の沈降成分が沈降することはない。

これに対して、印刷動作を行っていないときには、第１タンク１１１と第２タンク１１２での液体流動が発生しないため、沈降成分の沈降が生じて沈降液体３０１が発生する。

ここで、ユーザーにとっては、送液動作と逆走液動作による撹拌動作が実施されている間は、印刷を実施できないため、出力生産性が低下することになる。

そこで、印刷動作を行っていない時間（非印刷時間）を撹拌制御手段４００の内部の不揮発性記憶手段内に記憶する。そして、電源ＯＮのタイミングや、印刷指示が与えられたタイミングで、非印刷時間と、予め決められた図２４に示すような非印刷時間−撹拌回数テーブルを参照することで、送液動作と逆走液動作による撹拌動作の回数を決定する。

これにより、非印刷時間に応じた、最適な撹拌回数を選択することでできるので、撹拌作業時間が最適化される。また、ユーザーにとっては、生産性の低下を最小限に抑えることができる。

次に、本発明の第８実施形態について図２５を参照して説明する。図２５は同実施形態における液体供給系の説明図である。

本実施形態では、第２タンク１１２と第１タンク１１１とは、それぞれ第１経路１２１、第２経路１２２で接続している。そして、第１経路１２１を開閉する開閉バルブ１２４Ａと、第２経路１２２を開閉する開閉バルブ１２４Ｂとを備え、撹拌制御手段４００によって開閉バルブ１２４Ａ、１２４Ｂの開閉を行う。

このように、第１経路と第２経路とは別経路として、それぞれ開閉制御する構成とすることもできる。

本願において、吐出される「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

「液体吐出ヘッド」には、液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ 印刷装置
１０ 搬入部
２０ 印刷部
２１ シート搬送装置
２２ 液体吐出部
２３ 吐出ユニット
５１ ドラム
５２ 吸引装置（吸引手段）
１００ 液体吐出ヘッド（ヘッド）
１１１ 第１タンク
１１２ 第２タンク
１２１ 第１経路
１２２ 第２経路
１２４ 切替手段
１２５ 送液ポンプ（送液手段）
１２６ 排気ポンプ（逆送液手段）
１３１ センサフィラ
１３２ 上限センサ
１３３ 下限センサ
１６１ 圧力センサ
１７１ 回転数検出手段
１７２ 回転数検出手段
４００ 撹拌制御手段

Claims (12)

1. 液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに接続する第１タンクと、
   前記第１タンクに接続する第２タンクと、
   前記第２タンクと前記第１タンクとをつなぐ第１経路と、
   前記第１タンクと前記第２タンクとをつなぐ第２経路と、
   前記第１経路と前記第２経路とを切り替える切替手段と、
   前記第１経路を通じて前記第２タンクから前記第１タンクに送液する送液手段と、
   前記第２経路を通じて前記第１タンクから前記第２タンクに逆送液する逆送液手段と、を備えている
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記第１タンクに接続される共通経路と、
   前記第２タンクに前記送液手段を介して接続される個別第１経路と、
   前記第２タンクに接続される個別第２経路と、を備え、
   前記第１経路は前記個別第１経路と前記共通経路とで構成され、
   前記第２経路は前記個別第２経路と前記共通経路とで構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
3. 前記切替手段は三方切替弁である
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体を吐出する装置。
4. 前記第２タンクは密閉タンクであり、
   前記逆送液手段は前記第２タンク内を減圧する減圧手段を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
5. 前記第２タンクに供給する前記液体を貯留する第３タンクを備えている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
6. 前記逆送液手段で前記第３タンクから前記第２タンクへ送液する
   ことを特徴とする請求項４に記載の液体を吐出する装置。
7. 前記送液手段は、不可逆型ポンプである
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
8. 前記第１タンクの底部に前記第１経路及び前記第２経路の少なくともいずれかが接続されている
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
9. 前記第２タンクから前記第１タンクへの送液動作と、前記第１タンクから前記第２タンクへの逆送液動作とを行って前記第１タンク内の前記液体を撹拌する撹拌動作を制御する制御手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
10. 前記第１タンクの液体量を検知する液体量検知手段を備え、
    前記液体量が予め定めた上限値になるまで前記第２タンクから前記第１タンクに送液し、
    前記液体量が予め定めた下限値になるまで前記第１タンクから前記第２タンクに逆送液する
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体を吐出する装置。
11. 前記第１タンクの内圧を検知する圧力検知手段を備え、
    前記第１タンクの内圧が予め定めた上限値になるまで前記第２タンクから前記第１タンクに送液し、
    前記第１タンクの内圧が予め定めた下限値になるまで前記第１タンクから前記第２タンクに逆送液する
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体を吐出する装置。
12. 前記液体吐出ヘッドから前記液体を吐出しない非吐出動作の継続時間が長くなるほど前記撹拌動作の回数を多くする
    ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の液体を吐出する装置。

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