JP2022176353A - 液体循環装置、液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置構成を単純化できる、液体循環装置及び液体吐出装置を提供することである。【解決手段】一形態にかかる液体循環装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第１のタンクと、前記液体吐出ヘッド及び前記第１のタンクを通る循環路と、前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側と前記液体吐出ヘッドの二次側とを前記液体吐出ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、前記バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、を備える。【選択図】図２
Description
本発明の実施形態は、液体循環装置及び液体吐出装置に関する。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを含む循環路において液体を循環させる液体循環装置と、を備える液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置は、循環路の液体吐出ヘッドの上流と下流にそれぞれ圧力センサを備える。このような液体吐出装置においては、複数の圧力センサの検出値から、ノズルの圧力を算出している。
本発明が解決しようとする課題は、装置構成を単純化できる、液体循環装置及び液体吐出装置を提供することである。
一形態にかかる液体循環装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第１のタンクと、前記液体吐出ヘッド及び前記第１のタンクを通る循環路と、前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側と前記液体吐出ヘッドの二次側とを前記液体吐出ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、前記バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、を備える。
［第１実施形態］
以下、第１実施形態にかかる液体吐出装置１０及び液体吐出装置１０を備えるインクジェット記録装置１について、図１乃至図７を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１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２は液体吐出装置１０の構成を示す説明図である。図３、図４は液体吐出装置１０の一部の構成を示す斜視図及び正面図である。図５は液体吐出ヘッド２０の構成を示す説明図である。図６は循環ポンプ３３及び補給ポンプ５３の構成を示す説明図である。図７は液体吐出装置１０のブロック図である。
以下、第１実施形態にかかる液体吐出装置１０及び液体吐出装置１０を備えるインクジェット記録装置１について、図１乃至図７を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１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２は液体吐出装置１０の構成を示す説明図である。図３、図４は液体吐出装置１０の一部の構成を示す斜視図及び正面図である。図５は液体吐出ヘッド２０の構成を示す説明図である。図６は循環ポンプ３３及び補給ポンプ５３の構成を示す説明図である。図７は液体吐出装置１０のブロック図である。
図１に示すインクジェット記録装置１は、複数の液体吐出装置１０と、液体吐出装置１０を移動可能に支持するヘッド支持機構１１と、記録媒体Ｓを移動可能に支持する媒体支持機構１２と、ホスト制御装置１３と、を備える。
図１に示すように、複数の液体吐出装置１０が、所定の方向に並列して配置されヘッド支持機構１１に支持される。液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０及び循環装置３０を一体に備える。液体吐出装置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、対向して配される記録媒体Ｓに所望の画像を形成する。
複数の液体吐出装置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。たと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。複数の液体吐出装置１０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。
図３乃至図５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、複数のノズル２１ａを有するノズルプレート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。基板２２は、ノズルプレート２１に対向して接合され、ノズルプレート２１との間に複数のインク圧力室２５を含む所定のインク流路２８を形成する所定形状に構成されている。基板２２の、各インク圧力室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。基板２２は、同じ列の複数のインク圧力室２５の間に配される隔壁を備える。アクチュエータ２４は、ノズル２１ａに対向配置されており、アクチュエータ２４とノズル２１ａとの間にインク圧力室２５が形成される。
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とによって、内部にインク圧力室２５を有する所定のインク流路２８を構成する。基板２２の各インク圧力室２５に面する部位には、電極２４ａ，２４ｂを備えるアクチュエータ２４が設けられている。アクチュエータ２４は駆動回路に接続される。液体吐出ヘッド２０は、モジュール制御部３８（図２）の制御によりアクチュエータ２４が電圧に応じて変形することで、対向配置されたノズル２１ａから液体を吐出させる。
図２乃至図４に示すように、循環装置３０は、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ている。循環装置３０は、液体吐出ヘッド２０を通り液体が循環可能に構成された所定の循環路３１と、この循環路３１に順に設けられた第１のタンクである上流タンク３２と、第１のポンプである循環ポンプ３３と、バイパス流路３４と、バイパスタンク３５と、開閉バルブ３７と、液体吐出動作を制御するモジュール制御部３８と、を備える。
また、循環装置３０は、循環路３１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、供給路５２と、第２のポンプである補給ポンプ５３と、を備える。カートリッジ５１は、上流タンク３２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。供給路５２は上流タンク３２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、供給路５２に設けられ、カートリッジ５１内のインクを上流タンク３２へ送液する。
循環路３１は、上流タンク３２から液体吐出ヘッド２０の供給口２０ａに至る第１流路３１ａと、液体吐出ヘッド２０の回収口２０ｂから下流タンク３６に至る第２流路３１ｂと、下流タンク３６から上流タンクに至る第３流路３１ｃと、を備える。
上流タンク３２は、循環路３１によって液体吐出ヘッド２０の一次側に接続され、液体を貯留可能に構成されている。上流タンク３２には、上流タンク３２内の液面位置を検出する液位センサ５４が設けられている。
下流タンク３６は、循環路３１によって液体吐出ヘッド２０の二次側に接続され、液体を貯留可能に構成されている。下流タンク３６には、下流タンク３６内の液面位置を検出する液位センサ５５が設けられている。
上流タンク３２及び下流タンク３６は、圧力調整機構４０に接続されている。
圧力調整機構４０は、上流タンク３２及び下流タンク３６内の空気室を大気に対して開閉する開閉機構や、上流タンク３２及び下流タンク３６の加圧及び減圧を行う調整機構を、備える。圧力調整機構４０は、ＣＰＵ７１（図７）の制御によって、上流タンク３２及び下流タンク３６の大気開放や下流タンク３６の加圧及び減圧をすることで、循環路３１の圧力を調整し、ノズル２１ａのインク圧力を調整する。
第３流路３１ｃには、液体を下流タンク３６の下流側である上流タンク３２に送る循環ポンプ３３が設けられている。
バイパス流路３４は、第１流路３１ａと、第２流路３１ｂと、を接続する流路である。バイパス流路３４は循環路３１における液体吐出ヘッド２０の一次側と液体吐出ヘッド２０の二次側とを、液体吐出ヘッド２０を通さずに短絡的に接続する。バイパス流路３４にはバイパスタンク３５が接続されている。すなわち、バイパス流路３４は、バイパスタンク３５と第１流路３１ａとを接続する第１バイパス流路３４ａと、バイパスタンク３５と第２流路３１ｂとを接続する第２バイパス流路３４ｂとを備える。
バイパスタンク３５には、バイパスタンク３５内の空気室（気室）の圧力を検出する圧力検出部（圧力検出器）である圧力センサ３９が設けられている。
バイパス流路３４の第１バイパス流路３４ａと、第２バイパス流路３４ｂは長さが同じである。本実施形態において、バイパス流路３４の中間地点にバイパスタンク３５が設けられ、第１バイパス流路３４ａと第２バイパス流路３４ｂとは管長と管径が同じである。
また、循環路３１において、第１流路３１ａのバイパス流路３４が分岐する分岐点３４ｃから液体吐出ヘッド２０の供給口２０ａまでの距離は、液体吐出ヘッド２０の回収口２０ｂから第２流路３１ｂの第２バイパス流路３４ｂとの合流点３４ｄまでの距離と同じである。
本実施形態においてはバイパス流路３４側の流路抵抗が、液体吐出ヘッド２０側の流路抵抗の２～５倍となるように、バイパス流路３４を循環路３１よりも小径とした。例えば、バイパス流路３４の第１バイパス流路３４ａ及び第２バイパス流路３４ｂは、同じ長さ及び同じ径を有し、いずれも循環路３１よりも小径に構成されている。例えば、本実施形態において、循環路３１の径がバイパス流路３４の第１バイパス流路３４ａ及び第２バイパス流路３４ｂの直径の２倍～５倍程度に設定される。一例として、バイパス流路３４の流路径は０．７ｍｍ以下であり、循環路３１の流路径は２．０ｍｍ程度としている。また、バイパス流路３４の第１バイパス流路３４ａ及び第２バイパス流路３４ｂはそれぞれ長さが２ｍｍ程度に構成されている。
循環路３１における圧力は、液体吐出ヘッド２０の抵抗による圧力損失により、液体吐出ヘッド２０の一次側すなわち流入側が、液体吐出ヘッド２０の二次側すなわち流出側よりも、高い圧力になっている。したがって、液体吐出ヘッド２０を通る循環路３１及びバイパス流路３４において、液体は、図２中矢印で示すように、圧力の高い一次側から圧力の低い二次側へ向かって流れることになる。
バイパスタンク３５はバイパス流路３４の流路断面積よりも大きい流路断面積を有し、液体を貯留可能に構成されている。バイパスタンク３５は例えば上壁、下壁、後壁、前壁、及び左右一対の側壁を有し、内部に液体を貯留する収容室を形成する矩形の箱状に構成されている。バイパスタンク３５の一対の側壁に、それぞれバイパス流路３４が接続されている。本実施形態において、例えば流入側の第１バイパス流路３４ａのバイパスタンク３５への接続位置と流出側の第２バイパス流路３４ｂのバイパスタンク３５への接続位置は、同じ高さに設定される。
バイパスタンク３５は、バイパス流路３４の流路断面積の２００倍～３００倍の流路断面積を有している。バイパスタンク３５は、例えばバイパス流路３４と直交する２方向である高さ方向と奥行き方向の寸法がそれぞれ１０ｍｍ、バイパス流路３４と並行な幅方向の寸法が２０ｍｍ程度に構成されている。
バイパスタンク３５内の収容室３５ａの下部領域にはバイパス流路３４を流れるインクが配され、収容室の上部領域には空気室が形成される。バイパスタンク３５によりバイパス流路３４の流路断面積が拡大され、所定量の液体及び空気が貯留可能である。
バイパスタンク３５の空気室には大気開放可能に構成された開閉バルブ３７が接続されている。すなわち、バイパスタンク３５の上壁に、上方に延出する接続管３５ｅが設けられ、この接続管３５ｅの他端部に接続管３５ｅ内の流路を開閉する開閉バルブ３７が設けられている。
循環路３１、バイパス流路３４、及び、供給路５２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。
圧力センサ３９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。
液位センサ５４、５５は、液面に浮かび上下動するフロートと、上下２カ所の所定位置に設けられたホールＩＣと、を備えて構成されている。液位センサ５４、５５は、ホールＩＣによって、フロートが上限位置及び下限位置に至ることを検出することで、上流タンク３２内のインク量を検出し、検出したデータをモジュール制御部３８へ送る。
開閉バルブ３７は、バイパスタンク３５の空気室を大気に対して開閉可能に構成される。開閉バルブ３７は、バイパスタンク３５に接続された圧力センサ３９を校正する場合に開けられる。
循環ポンプ３３は、循環路３１の第３流路３１ｃに設けられている。循環ポンプ３３は、下流タンク３６と上流タンク３２との間に配され、下流タンク３６から上流タンク３２に向けて液体を送る。
補給ポンプ５３は、供給路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、上流タンク３２に向けて送る。
循環ポンプ３３及び補給ポンプ５３は、例えば図６に示されるように圧電ポンプ６０で構成されている。圧電ポンプ６０は、ポンプ室５８と、ポンプ室５８に設けられ電圧により振動する圧電アクチュエータ５９と、ポンプ室５８の入口及び出口に配された逆止弁６１，６２と、を備える。圧電アクチュエータ５９は、例えば約５０Ｈｚから２００Ｈｚの周波数で振動可能に構成される。循環ポンプ３３及び補給ポンプ５３は、配線により駆動回路に接続されモジュール制御部３８の制御によって制御可能に構成されている。圧電ポンプ６０は、交流電圧が印加され、圧電アクチュエータ５９が動作させられると、ポンプ室５８の容積が変化する。圧電ポンプ６０は、印加する電圧が変化すると圧電アクチュエータ５９の最大変化量が変化し、ポンプ室５８の容積変化量が変化する。そして、ポンプ室５８の容積が大きくなる方向へ変形すると、ポンプ室５８の入口の逆止弁６１が開き、インクがポンプ室５８に流入する。一方ポンプ室５８の容積が小さくなる方向へ変化すると、ポンプ室５８の出口の逆止弁６２が開きインクがポンプ室５８から流出する。圧電ポンプ６０は、ポンプ室５８の拡張と収縮を繰り返してインクＩを下流に送液する。したがって、圧電アクチュエータ５９に印加する電圧が大きいと送液能力が強く、電圧が小さいと送液能力が弱くなる。例えば本実施形態においては圧電アクチュエータ５９に印加する電圧を５０Ｖから１５０Ｖの間で変化させている。
図７に示すように、モジュール制御部３８は、循環装置３０に一体に搭載された制御基板上に、ＣＰＵ７１と、各要素を駆動する駆動回路と各種データを記憶する記憶部７２と、外部に設けられるホスト制御装置（ホストコンピュータ）１３との通信用の通信インターフェース７３と、を備える。記憶部７２は例えばプログラムメモリ及びＲＡＭを備えて構成される。
モジュール制御部３８は、通信インターフェース７３によってホスト制御装置１３と接続された状態で、ホスト制御装置１３と通信することにより、動作条件等の各種情報を受信する。
ユーザの入力操作やインクジェット記録装置１のホスト制御装置１３からの指示は、通信インターフェース７３によって、モジュール制御部３８のＣＰＵ７１に送信される。また、モジュール制御部３８が取得する各種情報は、通信インターフェース７３経由でＰＣアプリケーションまたはインクジェット記録装置１のホスト制御装置１３に送られる。
ＣＰＵ７１は、モジュール制御部３８の中枢部分に相当する。ＣＰＵ７１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、液体吐出装置の各種の機能を実現するべく、各部を制御する。
ＣＰＵ７１には、循環装置３０の循環ポンプ３３、補給ポンプ５３、圧力調整機構４０、及び開閉バルブ３７の、駆動回路７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄや、液位センサ５４、５５、圧力センサ３９、液体吐出ヘッド２０の駆動回路７５ｅが接続されている。
例えばＣＰＵ７１は、循環ポンプ３３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、ＣＰＵ７１は、液位センサ５４、５５によって検知した情報に基づき、補給ポンプ５３、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３１に補給する補給手段としての機能を有する。
さらにＣＰＵ７１は、圧力センサ３９にて検知した情報に基づき、圧力調整機構４０を制御することで、ノズル２１ａのインクの圧力を調整する圧力調整手段としての機能を有する。ＣＰＵ７１は圧力調整処理として、例えば下流タンク３６の気体圧力を加圧もしくは減圧することで、ノズル２１ａのインクの圧力を調整する。
記憶部７２は、例えばプログラムメモリやＲＡＭを備える。記憶部７２には、アプリケーションプログラムや各種の設定値が記憶されている。記憶部７２には、例えば圧力制御に用いられる制御データとして、ノズル２１ａのインク圧力を算出する算出式や、目標圧力範囲、各ポンプの調整最大値などの各種設定値が記憶されている。
以下本実施形態にかかる液体吐出装置１０の制御方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
ＣＰＵ７１は、Ａｃｔ１において、循環開始の指示を待機する。例えばホスト制御装置１３からの指令により循環開始の指示を検知すると（Ａｃｔ１のＹＥＳ）、Ａｃｔ２の処理に進む。なお、印字動作として、ホスト制御装置１３は、記録媒体Ｓの搬送方向に対して直交する方向に液体吐出装置１０を往復移動させながら、インクの吐出動作を行うことにより記録媒体Ｓに画像を形成する。具体的には、ＣＰＵ７１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。また、ＣＰＵ７１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７５ｅ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２１ａから記録媒体Ｓにインク滴を吐出する。
Ａｃｔ２において、ＣＰＵ７１は、循環ポンプ３３を駆動し、インク循環動作を開始する。ここで、第１流路３１ａのインクＩは、バイパス流路３４やバイパスタンク３５の管路抵抗に応じた配分で、液体吐出ヘッド２０に流れる液体と、バイパス流路３４を通じてバイパスタンク３５流れる液体とに、分配される。すなわち、インクＩの一部は、上流タンク３２から、第１流路３１ａを通って液体吐出ヘッド２０に至り、第２流路３１ｂを通って下流タンク３６に至り、再び上流タンク３２に流入するように循環する。またインクＩの残りの一部は、第１流路３１ａからバイパス流路３４及びバイパスタンク３５内を通って、液体吐出ヘッド２０を通らずに、第２流路３１ｂに送られ、下流タンク３６を通って再び上流タンク３２に流入する。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３１に設けられたフィルタによって除去される。
Ａｃｔ３において、ＣＰＵ７１は、液位センサ５４、５５から送信されるデータに基づいて、上流タンク３２及び下流タンク３６の液位を検出する。
Ａｃｔ４において、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９から送信される圧力データを検出する。
Ａｃｔ５において、ＣＰＵ７１は、液面調整を開始する。具体的には、ＣＰＵ７１は、液位センサ５４、５５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２１ａからインクＩを吐出し、上流タンク３２や下流タンク３６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、液位センサ５４の出力が反転したら、ＣＰＵ７１は補給ポンプ５３を停止する。
Ａｃｔ６において、ＣＰＵ７１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３９から送信されるバイパスタンク３５の圧力データに基づいて、所定の演算式を用いて、ノズル２１ａのインク圧力を算出する。
例えば、バイパスタンク３５で検出される圧力は第１流路３１ａのインクの圧力値Ｐｈと第２流路３１ｂのインクの圧力値Ｐｌの平均値であるため、このバイパスタンク３５の圧力値に、圧力測定ポイントの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２１ａ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：圧力測定ポイントとノズル面の高さ方向の距離、とする。
また、ＣＰＵ７１は、圧力調整処理として、圧力データからノズル２１ａのインク圧力Ｐｎを算出する。そして、ＣＰＵ７１はノズルのインク圧力Ｐｎを適正値になるように、圧力調整機構４０を駆動することで、液体吐出ヘッド２０のノズル２１ａからインクＩが漏れず、且つノズル２１ａ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（図５）を維持する。ここでは一例として目標値の上限をＰ１Ｈ、下限をＰ１Ｌとする。
ＣＰＵ７１はＡｃｔ７において、ノズルのインク圧力Ｐｎが適正範囲内であるか、すなわちＰ１Ｌ≦Ｐｎ≦Ｐ１Ｈであるか、を判定する。適正範囲外である場合に（Ａｃｔ７のＮｏ）、ＣＰＵ７１はＡｃｔ８として、ノズルのインク圧力Ｐｎが目標値上限Ｐ１Ｈを上回るか否かを判定する。
具体的には、ノズルのインク圧力Ｐｎが適正範囲外であり（Ａｃｔ７のＮｏ）、かつノズルのインク圧力Ｐｎが目標値上限Ｐ１Ｈを上回らない場合（Ａｃｔ８のＮｏ）、ＣＰＵ７１は、Ａｃｔ９として、圧力調整機構４０を駆動し、上流タンク３２や下流タンク３６を加圧することで、ノズル２１ａのインクの圧力を加圧する（Ａｃｔ９）。
Ａｃｔ８において、ノズルのインク圧力Ｐｎが目標値上限Ｐ１Ｈを上回る場合（Ａｃｔ８のｙｅｓ）には、ＣＰＵ７１は、圧力調整機構４０を駆動し、上流タンク３２や下流タンク３６を減圧することで、ノズル２１ａのインクの圧力を減圧する（Ａｃｔ１０）。
以降、ＣＰＵ７１は、Ａｃｔ１１において循環終了指令を検出するまで、Ａｃｔ４～Ａｃｔ１０のフィードバック制御を行う。そして、ＣＰＵ７１は、例えばホスト制御装置１３からの指令により循環終了の指示を検出すると（Ａｃｔ１１のＹｅｓ）、循環ポンプ３３を停止し、循環処理を終了する（Ａｃｔ１２）。
以上の様に構成された液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０の上流側と下流側の流路をバイパス流路３４で接続し、バイパス流路３４の中間位置に設けられたバイパスタンク３５に圧力センサ３９を設けることで、液体吐出ヘッド２０の圧力を算出することができる。このため、液体吐出装置１０では、圧力センサ３９をヘッド付近の流路に設けることができ、循環装置３０側の圧力センサ３９を省略できる。また１つの圧力センサ３９で液体吐出ヘッド２０の上流側と下流側の平均値を算出することにより、圧力センサ３９の必要数を減らし、装置構成を単純化することができる。
液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０の上流側と下流側の流路をバイパス流路３４で接続し、液体吐出装置１０はバイパス流路３４の管路抵抗を適切に設定することで、液体吐出ヘッド２０を通るインクとバイパス流路３４を流れるインクの流量を適切に保つことが可能となる。
また、液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０の上流側と下流側の流路をバイパス流路３４で接続し、バイパスタンク３５を備えることで、液体吐出ヘッド２０の吐出性能を安定させることが可能である。すなわち、液体吐出ヘッド２０の上流側と下流側の流路をバイパス流路３４で接続し、バイパスタンク３５と液体吐出ヘッド２０を並列に配置することで、バイパス流路３４とバイパスタンク３５との流路断面積の変化とバイパスタンク３５内の空気層の空気ばねとしての作用で、バイパス流路３４における圧力変動を吸収し、脈動を吸収することにより、吐出性能を安定させる。
例えば大量のインク吐出により循環路３１が負圧になった場合にはバイパスタンク３５の容積は縮小し、そして、バイパスタンク３５の液面が下がることにより、循環路３１側の圧力変動を吸収することができる。
また、液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０のバイパス流路３４の圧力を検出し、圧力をフィードバック制御することにより、ノズルのインク圧力を適正に維持することが可能となる。このため、例えば経時的にポンプ性能が変化した場合であっても適正な圧力制御を実現することができる。
以上説明した実施形態の液体循環装置及び液体吐出装置の構成は限定されない。例えば上記第１実施形態として、第１流路３１ａ及び第２流路３１ｂに、上流タンク３２及び下流タンク３６を備える構成を例示したが、これに限られるものではない。例えば図９に示す液体吐出装置１０Ａのように、第１実施形態で説明した液体吐出装置１０の下流タンク３６を省略し、液体吐出ヘッド２０の流出側を上流タンク３２に接続する構成としてもよい。液体吐出装置１０Ａは、回収側の第２流路３１ｂに循環ポンプ３３を備えるとともに、供給側の第１流路３１ａに第３のポンプとしての循環ポンプ５６を備える。例えば循環ポンプ５６は循環ポンプ３３と同様の構成である。各循環ポンプ３３，５６は、それぞれ減圧ポンプ及び加圧ポンプとなり、圧力調整機構として機能する。液体吐出装置１０Ａにおいても上記第１実施形態にかかる液体吐出装置１０と同様の効果が得られる。
例えば液体吐出装置１０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。
液体吐出ヘッド２０は、上記の他、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。
また、上記実施形態においては液体吐出装置はインクジェット記録装置１に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、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。
なお、循環ポンプ３３及び補給ポンプ５３として、圧電ポンプ６０に代え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しても良い。
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、１０…液体吐出装置、１０Ａ…液体吐出装置、１１…ヘッド支持機構、１１ａ…キャリッジ、１２…媒体支持機構、１３…ホスト制御装置（ホストコンピュータ）、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、２２…基板、２３…マニフォルド、２４…アクチュエータ、２４ａ…電極、２４ｂ…電極、２５…インク圧力室、２８…インク流路、３０…循環装置、３１…循環路、３１ａ…第１流路、３１ｂ…第２流路、３１ｃ…第３流路、３２…上流タンク（第１のタンク）、３３…循環ポンプ（第１のポンプ）、３４…バイパス流路、３４ａ…第１バイパス流路、３４ｂ…第２バイパス流路、３５…バイパスタンク、３５ａ…収容室、３５ｅ…接続管、３６…下流タンク（第２のタンク）、３７…開閉バルブ、３８…モジュール制御部、３９…圧力センサ、４０…圧力調整機構、５１…カートリッジ、５２…供給路、５３…補給ポンプ（第２のポンプ）、５４、５５…液位センサ、５６…循環ポンプ（第３のポンプ）、５８…ポンプ室、５９…圧電アクチュエータ、６０…圧電ポンプ、６１…逆止弁、６２…逆止弁、７１…ＣＰＵ、７２…記憶部、７３…通信インターフェース、７５ａ～７５ｅ…駆動回路。
一形態にかかる液体循環装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッド及び前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留するタンクを通る循環路と、前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側と前記液体吐出ヘッドの二次側とを前記液体吐出ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、前記バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、を備える。前記バイパス流路の内径は前記循環路の内径よりも小径である。
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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第１のタンクと、
前記液体吐出ヘッド及び前記第１のタンクを通る循環路と、
前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側と前記液体吐出ヘッドの二次側とを前記液体吐出ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、
を備える、液体循環装置。
（２）
前記バイパス流路の中間位置に設けられ、液体を貯留可能なバイパスタンクを備え、 前記圧力検出部は前記バイパスタンクに設けられる、（１）に記載の液体循環装置。（３）
前記バイパス流路の圧力に基づき、前記循環路の圧力を調整する制御部を備える（１）または（２）に記載の液体循環装置。
（４）
前記バイパスタンク内に形成される気室を開閉する開閉バルブを備え、
前記圧力検出部は前記バイパスタンク内の気室の圧力を検出する（２）に記載の液体循環装置。
（５）
（１）乃至（４）のいずれかに記載の液体循環装置と、
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、を備える、液体吐出装置。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第１のタンクと、
前記液体吐出ヘッド及び前記第１のタンクを通る循環路と、
前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側と前記液体吐出ヘッドの二次側とを前記液体吐出ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、
を備える、液体循環装置。
（２）
前記バイパス流路の中間位置に設けられ、液体を貯留可能なバイパスタンクを備え、 前記圧力検出部は前記バイパスタンクに設けられる、（１）に記載の液体循環装置。（３）
前記バイパス流路の圧力に基づき、前記循環路の圧力を調整する制御部を備える（１）または（２）に記載の液体循環装置。
（４）
前記バイパスタンク内に形成される気室を開閉する開閉バルブを備え、
前記圧力検出部は前記バイパスタンク内の気室の圧力を検出する（２）に記載の液体循環装置。
（５）
（１）乃至（４）のいずれかに記載の液体循環装置と、
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、を備える、液体吐出装置。
Claims (5)
- 液体を吐出する液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第１のタンクと、
前記液体吐出ヘッド及び前記第１のタンクを通る循環路と、
前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側と前記液体吐出ヘッドの二次側とを前記液体吐出ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、
を備える、液体循環装置。 - 前記バイパス流路の中間位置に設けられ、液体を貯留可能なバイパスタンクを備え、 前記圧力検出部は前記バイパスタンクに設けられる、請求項１に記載の液体循環装置。
- 前記バイパス流路の圧力に基づき、前記循環路の圧力を調整する制御部を備える請求項１または請求項２に記載の液体循環装置。
- 前記バイパスタンク内に形成される気室を開閉する開閉バルブを備え、
前記圧力検出部は前記バイパスタンク内の気室の圧力を検出する請求項２に記載の液体循環装置。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の液体循環装置と、
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、を備える、液体吐出装置。
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