JP2022112283A

JP2022112283A - 流路監視装置

Info

Publication number: JP2022112283A
Application number: JP2021008051A
Authority: JP
Inventors: 俊哉三枝; Toshiya Saigusa
Original assignee: Riso Kagaku Corp
Current assignee: Riso Kagaku Corp
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-08-02

Abstract

【課題】流路の異常を検出するのに好適な流路監視装置を提供する。【解決手段】液体を流動させて流路を形成するポンプ３０と、液体を貯留するタンク６０の内部と大気とを接続させる大気孔６１と、ポンプ３０から送られて来る液体が流入する流入口６２と、流入口６２から流入する液体を最初に貯留し流入口６２から流入する流量よりも多い流量で第１開放部６４から流出させる第１貯留部６３と、第１開放部６４から流出する液体を貯留し第２開放部６６からポンプ３０に循環させると共に他に供給する第２貯留部６５と、第１貯留部６３内の液体の液面の位置を検出する液面センサ６７とを有するタンク６０と、ポンプ３０が稼働し始めてから液面センサ６７がオンになるまでの時間を監視し、該時間が所定時間外である場合に流路に異常が在ると判定する判定部７０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、流路監視装置に関する。

液体が流れる流路は、様々な設備及び色々な装置において形成される場合がある。例えば、インクジェットプリンタに使用される顔料インクは、放置されることにより、顔料粒子に沈殿が生じる。特に、金属粒子等の比重の大きい顔料を含むインクは、顔料粒子の沈殿が生じ易い。

インクの顔料粒子の沈殿は、インクの増粘による印刷ヘッドにおける吐出不良を招くことがある。また、インクの顔料粒子の沈殿は、印刷ヘッドから吐出されるインクの濃度にバラツキを生じさせる恐れがある。

そこでインクジェットプリンタは、インクの顔料粒子が沈殿しないようにインクを循環させて流路を形成することがある。インクを循環させるポンプが壊れるなどして循環動作が意図せずに停止した場合、流路に異常が在ることを検知する必要がある。流路の異常とは液詰まりの他に流量の減少等も含む。

流路に異常が在るか否かを検知する方法としては、液体内に電極を浸漬させ、電極間の電気特性の変化に基づいて検知する方法が知られている（例えば特許文献１）。また、複数のセンサを用いて液体の液面の位置を段階的に検知する方法が知られている（例えば特許文献２）。

特開２０１２－１８４９８２号公報特開２０１４－１９５９７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法は、流路の液詰まりを通電によって検知するため、液体を変質させてしまう心配がある。また、特許文献２に開示された方法では、センサ間の距離が大きいほど、その流路で異常が発生していることを早期に検知することができない。一方、センサ間距離を短くするために多数のセンサを並べて配置するのは高価である。

なお、液体の流量を検出する流量センサを用いて流路の異常を検知することは可能である。しかし、流量センサは複雑であり高価である。このように従来は、流路の異常を検出するのに好適な流路監視装置がないという課題がある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、流路の異常を検出するのに好適な流路監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る流路監視装置は、液体を流動させて流路を形成するポンプと、前記液体を貯留するタンクの内部と大気とを接続させる大気孔と、前記ポンプから送られて来る前記液体が流入する流入口と、前記流入口から流入する前記液体を最初に貯留し前記流入口から流入する流量よりも多い流量で第１開放部から流出させる第１貯留部と、前記第１開放部から流出する前記液体を貯留し第２開放部から前記ポンプに循環させると共に他に供給する第２貯留部と、前記第１貯留部内の前記液体の液面の位置を検出する液面センサとを有するタンクと、前記ポンプが稼働し始めてから前記液面センサがオンになるまでの時間を監視し、該時間が所定時間外である場合に前記流路に異常が在ると判定する判定部とを備える。

本発明によれば、流路の異常を検出するのに好適な流路監視装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る流路監視装置を適用できる流路の一例の概要を示す模式図である。本発明の実施形態に係る流路監視装置の構成例を示す模式図である。図２に示すタンク内の液体の動きを表す模式図である。図１に示す流路監視装置の動作手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

図１は、本発明の実施形態に係る流路監視装置を適用できる流路の一例の概要を示す模式図である。図１に示す流路１は、インクジェットプリンタの内部のインクに形成される。

流路１の経路は、インクカートリッジ１０、インク補給弁２０、ポンプ３０、インクタンク４０、及び循環弁５０で構成される。

インクカートリッジ１０は、例えば顔料インクを内包する。インクカートリッジ１０は、インクジェットプリンタに着脱可能である。

インク補給弁２０は、流路１にインクを供給するか否かを切り換える弁である。インク補給弁２０は、例えばインクカートリッジ１０と一体に形成され、インクカートリッジ１０をインクジェットプリンタに装着すると自動的に開くように構成してもよい。

ポンプ３０は、インクカートリッジ１０とインクタンク４０との間に配置され、所定の流量の流路１を生じさせる。

インクタンク４０は、顔料インクが流入する１つの流入口と２つの流出口を備える。一方の流出口は、インクを循環弁５０を介してポンプ３０に循環させる。他方の流出口は、循環する流路１のインクを印刷ヘッド（図示せず）に供給する。

したがって、ポンプ３０が動いている間の顔料インクは、インクカートリッジ１０から流出した後、ポンプ３０、インクタンク４０、及び循環弁５０を循環する流路１を形成する。なお、流路１を形成する目的において、循環弁５０は無くてよい。また、インク補給弁２０も不要である。

このように流路１が形成されたインクタンク４０から、印刷ヘッド（図示せず）に顔料インクが供給されるので、顔料インクに沈殿が生じない。よって、印刷品質を均一に保つことができる。なお、流路１は、顔料インクの色ごとに設けられる。

（流路監視装置）
図２は、本発明の実施形態に係る流路監視装置の構成例を示す機能構成図である。図２に示す流路監視装置１００は、ポンプ３０、タンク６０、及び判定部７０を備える。

ポンプ３０は、液体を流動させて流路を形成する。図２に示す流路は、タンク６０の内部に貯留された液体を循環させる。図２において液体は省略している。

タンク６０は、大気孔６１、流入口６２、第１貯留部６３、第２貯留部６５、及び液面センサ６７を備える。

大気孔６１は、液体を貯留するタンク６０の内部と大気とを接続させる。タンク６０の内部の液体は大気の圧力によって、タンク６０の例えば下部側面に設けられた第２開放部６６から外部に排出される。

流入口６２は、ポンプ３０から送られて来る液体が流入する口である。流入口６２は、ポンプ３０の排出口とチュープ若しくはパイプで接続される。

第１貯留部６３は、流入口６２から流入する液体を最初に貯留し流入口６２から流入する流量よりも多い流量で第１開放部６４から流出させる。第１貯留部６３は、流入口６２の直後に設けられる。第１貯留部６３は、その底がタンク６０の底よりも高い位置にあり、タンク６０の他の領域と隔離されている。第１開放部６４は、第１貯留部６３の例えば底面に設けられる。

流入口６２から流入する液体の流量は、第１開放部６４から流出する液体の流量よりも多い。したがって液体は、流入口６２から流入するその流量が在れば第１貯留部６３から溢れることになる。

第２貯留部６５は、第１開放部６４から流出する液体を貯留し第２開放部６６からポンプに循環させると共に他に供給する。第２開放部６６は、タンク６０において流入口６２から離れた位置に設けられる。流入口６２が例えばタンク６０の右側壁の上側に設けられた場合、第２開放部６６は左側壁の下側に設けると好適である。なお第２開放部６６は、左側壁側のタンク６０の底に設けても構わない。

つまり、第２貯留部６５の容積は、第１貯留部６３の容積よりも大きく、第２開放部６６は、第１開放部６４より低く且つ第１貯留部６３と反対側に配置される。このように第１貯留部６３と第２開放部６６を離す理由は、第１貯留部６３から第２貯留部６５に液体が合流する際に液体が攪拌される作用を有効に利用するためである。第１貯留部６３及び第１開放部６４と、第２開放部６６との間隔が離れていれば、例えば液体が顔料インクの場合、顔料粒子の密度を均一にすることができる。

なお、第１貯留部６３と第２開放部６６を離す構成は必須ではない。第２開放部６６は、第１貯留部６３の直下に配置してもよい。その場合は、第１開放部６４と第２開放部６６の間に液体を攪拌する攪拌子を設けるとよい。また、第２貯留部６５の容積は、第１貯留部６３の容積よりも大きくなくても構わない。

第２開放部６６は、循環口６６ａと利用口６６ｂを有する。循環口６６ａは、ポンプ３０の吸入口とチュープ若しくはパイプで接続され、液体を循環させる。利用口６６ｂは、所定の長さの流路を経由した液体を他に供給する。供給先は、例えばインクジェット印刷装置の場合は印刷ヘッドである。

液面センサ６７は、第１貯留部６３内の液体の液面の位置を検出する。液面センサ６７は、液面上に浮くフロータとスイッチが接触する機械式、液面の高さを光学的に検出する光学式、及び液面の高さを静電容量の変化で検出する静電式等の何れの方式のセンサを採用することができる。

液面センサ６７は、第１貯留部６３が液体で溢れる前の液面を検出する位置に配置される。よって、液面センサ６７は、ポンプ３０が稼働を開始し、流路が形成されれば所定時間経過後に必ずオンになる。

判定部７０は、ポンプ３０が稼働し始めてから液面センサ６７がオンになるまでの時間を監視し、該時間が所定時間外である場合に流路が形成されていないと判定する。判定部７０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等からなるコンピュータで実現することができる。判定部７０は、そのすべてをハードウェアで構成することも可能である。判定部７０について詳しくは後述する。

図３は、タンク６０内の液体の動きを表す模式図である。図３（ａ）はポンプ３０が稼働を開始した直後、図３（ｂ）はポンプ３０が稼働を始めてから所定時間が経過した以降、図３（ｃ）は流路が遮断された直後のそれぞれ液体の動きを表す。ここで所定時間は、ポンプ３０が稼働を開始してから液面センサ６７がオンするまでの時間である。なお、図３において第２開放部６６の表記は省略している。

図３（ａ）から順に説明する。ポンプ３０が稼働を開始すると、流入口６２から第１貯留部６３に流入する流量が第１開放部６４から流出する流量よりも多いので、第１貯留部６３の液面は時間が経過するのにしたがって上昇する（図３（ａ））。上昇した液面は、所定時間経過後に液面センサ６７をオンさせる。

図３（ｂ）に示すように、第１貯留部６３の液面は、液面センサ６７をオンさせた後も上昇し、第１貯留部６３の上端から第２貯留部６５に溢れ出す。第２貯留部６５から溢れる液体と第１開放部６４から流出する液体は、第２貯留部６５内の水位を、第２開放部６６（図３では省略）から流出する流量とバランスするまで上昇させる（（図３（ｂ））。つまり、第２貯留部６５の水位は一定の高さになる。流入口６２から流入する流量と第２開放部６６からの流出する流量とが一致するように、例えばポンプ３０の流量が調整される。

図３（ｃ）は、流路が何らかの理由によって遮断された直後のタンク６０内の液体の動きを表す。流路が遮断されると、第１貯留部６３へ液体が補給されなくなる。すると、第１貯留部６３の液面は下がり、液面センサ６７はオフする。液面センサ６７のオフは流路が再び形成されるまで維持される。よって、液面センサ６７がオフすることを検出することで、流路が形成されていないと判定することができる。

（判定部）
図４は、流路監視装置１００の動作手順を示すフローチャートである。

判定部７０は、図４に示す動作手順を制御する。判定部７０は、上記のようにコンピュータで実現することが可能である。

判定部７０は、ポンプ３０を稼働させる制御信号を生成して稼働を開始させる（ステップＳ１）。なお、判定部７０は、ポンプ３０から稼働の開始を表す制御信号を受信するようにしてもよい。

ポンプ３０の稼働開始を表す制御信号は、流路監視装置１００を管理する管理者が発するようにしてもよい。つまり、管理者がポンプ３０を稼働させるスイッチ信号を判定部７０に与えるようにしてもよい。

次に判定部７０は、ポンプ３０が稼働を開始してからの時間の計測を開始する（ステップＳ２）。

次に判定部７０は、液面センサ６７がオンすることを検出する（ステップＳ３）。液面センサ６７がオンすることを検出すると（ステップＳ３のＹＥＳ）、次に所定時間内にオンしたか否かを判定する（ステップＳ４）。

ポンプ３０が稼働し始めてから所定時間内に液面センサ６７がオンした場合は（ステップＳ４のＹＥＳ）、流路が正常であると判定する（ステップＳ７）。また、液面センサ６７がオンした時間が所定時間内でない場合は（ステップＳ４のＮＯ）、流路が異常であると判定する（ステップＳ８）。

一方、液面センサ６７がオンしない場合は、所定時間が経過するのを待って（ステップＳ３ＮＯ→ステップＳ５のＹＥＳ）、流路が異常であると判定する（ステップＳ８）。

このように判定部７０は、液面センサ６７がオフである場合に流路が形成されていないと判定する。

以上説明したように本発明の実施形態に係る流路監視装置１００は、液体を流動させて流路を形成するポンプ３０と、液体を貯留するタンク６０の内部と大気とを接続させる大気孔６１と、ポンプ３０から送られて来る液体が流入する流入口６２と、流入口６２から流入する液体を最初に貯留し流入口６２から流入する流量よりも多い流量で第１開放部６４から流出させる第１貯留部６３と、第１開放部６４から流出する液体を貯留し第２開放部６６からポンプ３０に循環させると共に他に供給する第２貯留部６５と、第１貯留部６３内の液体の液面の位置を検出する液面センサ６７とを有するタンク６０と、ポンプ３０が稼働し始めてから液面センサ６７がオンになるまでの時間を監視し、該時間が所定時間外である場合に流路に異常が在ると判定する判定部７０とを備える。これにより、高価な流量センサを用いずに早期に流路に異常が在るのか否かを監視することができる。

つまり、本発明は、流路の液詰まりを検知するのに好適な流路監視装置１００を提供する。また、流路監視装置１００は、流路の流れを均一にする。

インクジェット印刷装置では、印刷装置内のインクの流路の流れが一定になるように流路内にバッファタンンクが設けられることがある。本発明の流路監視装置１００をインクジェット印刷装置に適用した場合、流路監視装置１００は簡単な構成で且つ小型であるので、バッファタンクを用いるよりもインクジェット印刷装置を小型化できる。

なお、上記の実施形態は、本発明をインクジェット印刷装置に適用した場合を例に説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明の技術思想は、そのまま様々な設備に適用することができる。また、色々な装置に適用することが可能である。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

[付記]
本出願は、以下の発明を開示する。

（付記１）
液体を流動させて流路を形成するポンプと、
前記液体を貯留するタンクの内部と大気とを接続させる大気孔と、前記ポンプから送られて来る前記液体が流入する流入口と、前記流入口から流入する前記液体を最初に貯留し前記流入口から流入する流量よりも多い流量で第１開放部から流出させる第１貯留部と、前記第１開放部から流出する前記液体を貯留し第２開放部から前記ポンプに循環させると共に他に供給する第２貯留部と、前記第１貯留部内の前記液体の液面の位置を検出する液面センサとを有するタンクと、
前記ポンプが稼働し始めてから前記液面センサがオンになるまでの時間を監視し、該時間が所定時間外である場合に前記流路に異常が在ると判定する判定部と
を備える流路監視装置。

（付記２）
前記第２貯留部の容積は、前記第１貯留部の容積よりも大きく、
前記第２開放部は、前記第１開放部より低く且つ前記第１貯留部と反対側に配置される
付記１に記載の流路監視装置。

（付記３）
前記判定部は、
前記液面センサがオフである場合に前記流路が形成されていないと判定する
付記１又は２に記載の流路監視装置。

１００流路監視装置
３０ポンプ
６０タンク
６１大気孔
６２流入口
６３第１貯留部
６４第１開放部
６５第２貯留部
６６第２開放部
７０判定部

Claims

液体を流動させて流路を形成するポンプと、
前記液体を貯留するタンクの内部と大気とを接続させる大気孔と、前記ポンプから送られて来る前記液体が流入する流入口と、前記流入口から流入する前記液体を最初に貯留し前記流入口から流入する流量よりも多い流量で第１開放部から流出させる第１貯留部と、前記第１開放部から流出する前記液体を貯留し第２開放部から前記液体を前記ポンプに循環させると共に他に供給する第２貯留部と、前記第１貯留部内の前記液体の液面の位置を検出する液面センサとを有するタンクと、
前記ポンプが稼働し始めてから前記液面センサがオンになるまでの時間を監視し、該時間が所定時間外である場合に前記流路に異常が在ると判定する判定部と
を備える流路監視装置。