JP2023103778A - 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】廃インクが生じることなく、フィルタの一次側に気泡を残さずに液体吐出ヘッドにインクを充填する液体供給装置、液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る液体供給装置は、タンクを備える。タンクは、フィルタの一次側に接続される第1液室、及び、下部が前記第1液室と区画され、上部が前記第1液室と連通する、前記フィルタの一次側に接続される第2液室を有する。タンクは、液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する。【選択図】 図2
Description
本発明の実施形態は、液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法に関する。
従来から、液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドへインクを供給する流路に設けられたフィルタと、を有する液体吐出装置が知られている。インクジェットヘッドにインクを充填する場合に、先ず、フィルタの気泡抜き口を開放してインクの供給を開始する。そして、フィルタの気泡抜き口からインクが出るまで待ってから、気泡抜き口を閉じる。その後、所定の圧力でヘッド側にインクを供給することで、インクジェットヘッドにインクを充填していた。このようなインクの気泡抜きは、気泡抜き口にチューブを繋げて手動で行っている。また、気泡抜きにより排出されたインクは、廃棄される。
本発明が解決しようとする課題は、廃インクが生じることなく、フィルタの一次側に気泡を残さずに液体吐出ヘッドにインクを充填する液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法を提供することである。
実施形態に係る液体供給装置は、タンクを備える。タンクは、フィルタの一次側に接続される第1液室、及び、下部が前記第1液室と区画され、上部が前記第1液室と連通する、前記フィルタの一次側に接続される第2液室を有する。タンクは、液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する。
以下に、実施形態に係る液体供給装置1及び液体吐出装置3について、図1乃至図3を参照して説明する。図1は、実施形態に係る液体供給装置1の構成を模式的に示す説明図である。図2は、実施形態に係る液体供給装置1の液体供給方法の一例を示す説明図である。図3は、実施形態に係る液体吐出装置3の構成を模式的に示す説明図である。
図1に示すように、液体供給装置1は、液体吐出ヘッド2に接続される。液体供給装置1は、液体吐出ヘッド2に液体を供給する。本実施形態において、液体吐出ヘッド2は、インクジェットヘッドであり、液体供給装置1は、液体としてのインク100を液体吐出ヘッド2に供給する。
図1に示すように、液体供給装置1は、例えば、第1液体タンク11と、第2液体タンク(タンク)12と、フィルタ13と、流路管14と、供給装置15と、液面センサ16と、制御部17と、を備える。
第1液体タンク11は、インク100を貯留する。第1液体タンク11は、メインタンクである。第1液体タンク11は、流路管14を介して第2液体タンク12に接続される。
第2液体タンク12は、第1液体タンク11及びフィルタ13に接続される。第2液体タンク12は、インク100を貯留する。第2液体タンク12は、第1液体タンク11から供給されるインク100の空気を抜くためのサブタンクである。
第2液体タンク12は、流路管14により、第1液体タンク11及びフィルタ13に接続される。第2液体タンク12は、外気に対して密封され、大気圧と異なる内圧とすることができる。第2液体タンク12は、容器体121と、容器体121の下部を区画する区画壁122と、を有する。第2液体タンク12は、内部に区画壁122により区画された第1液室123及び第2液室124を有する。
容器体121の内部空間は、下部が区画壁122により第1液室123及び第2液室124である二つの室に区画される。第1液室123及び第2液室124は、容器体121の内部空間の上部で連続する。
第1液室123は、流路管14を介してフィルタ13に接続される。第2液室124は、流路管14を介してフィルタ13に接続される。
フィルタ13は、ケーシング131と、ケーシング131内に設けられたフィルタ部材132と、を備える。ケーシング131は、フィルタ部材132によって一次側の第1室1311及び二次側の第2室1312に区画される。ケーシング131の一次側の第1室1311は、流路管14を介して第1液室123及び第2液室124のそれぞれに接続される。ケーシング131の二次側の第2室1312は、流路管14を介して液体吐出ヘッド2に接続される。
具体例として、フィルタ13のケーシング131は、第1室1311に設けられた供給口1313及び気泡抜き口1314と、を有する。また、フィルタ13のケーシング131は、の第2室1312に設けられた排出口1315を有する。また、ケーシング131は、第1室1311が上方に、第2室1312が下方に配置され、第1室1311の上面が、供給口1313側から気泡抜き口1314側に向かって上方に傾斜する。即ち、第1室1311の上面は、供給口1313から第1室1311に侵入した気泡が気泡抜き口1314に向かって移動しやすいように、供給口1313よりも気泡抜き口1314側が高くなるように傾斜する。
供給口1313は、流路管14を介して第1液室123に接続される。気泡抜き口1314は、流路管14を介して第2液室124に接続される。排出口1315は、流路管14を介して液体吐出ヘッド2に接続される。
フィルタ部材132は、通過するインク100のフィルタリングを行う。フィルタ部材132は、例えば、フィルタメッシュである。フィルタ部材132は、インク100を通過させず、インク100を保持する保持力Nが所定の値であり、フィルタ面に印加されるインク100のインク圧Pが保持力Nより小さい場合には、インク100を通過させない。フィルタ部材132は、フィルタ面に印加されるインク100のインク圧が所定値N以上である場合に、インク100を通過させる。
流路管14は、例えば、金属材料や樹脂材料で形成された複数のチューブ等により構成される。流路管14は、例えば、第1管141、第2管142、第3管143及び第4管144を有する。第1管141は、第1液体タンク11及び第2液体タンク12を接続する。具体例として、第1管141の一端は、第2液体タンク12の容器体121内であって、且つ、第1液室123と対向する位置に接続される。第1管141は、インク100を第1液室123に供給する。第2管142は、第2液体タンク12の第1液室123及びフィルタ13の供給口1313を接続する。第3管143は、第2液体タンク12の第2液室124及びフィルタ13の気泡抜き口1314を接続する。第4管144は、フィルタ13の排出口1315及び液体吐出ヘッド2を接続する。
供給装置15は、第1液体タンク11のインク100を第2液体タンク12の第1液室123に供給する。供給装置15は、例えば、圧電ポンプである。
液面センサ16は、例えば、第2液体タンク12内のインク100の液面(水位)を検出する。例えば、液面センサ16は、2つ設けられ、第2液体タンク12内のインク100の異なる二つの高さで液面を検出する。例えば、液面センサ16で検出する第1液面高さは、第1液室123に供給されたインク100が第2管142、フィルタ13の第1室1311及び第3管143を通過して第2液室124に移動できる高さであって、且つ、区画壁122の上端よりも低い位置である。第2液面高さは、第1液面高さよりも高く、且つ、区画壁122の上端よりも高い位置である。
制御部17は、例えば、プロセッサ等の処理回路171及びメモリ等の記憶媒体172等を有する。制御部17は、例えば、供給装置15及び2つの液面センサ16に接続される。制御部17は、供給装置15を駆動する。制御部17は、供給装置15を制御することで、第2液体タンク12内にインク100を供給する。また、制御部17は、供給装置15を制御して、第2液体タンク12内を通過してフィルタ部材132のフィルタ面におけるインク100の圧力(インク圧)Pが少なくとも第1圧力P1及び第2圧力P2となるように、所定の圧力でインク100を第2液体タンク12に供給する。
ここで、第1圧力P1は、インク100がフィルタ部材132を通過しない圧力値、即ち、フィルタ部材132がインク100を保持する保持力Nよりも低い圧力値である。また、第2圧力P2は、第2液体タンク12内の圧力を第1圧力よりも高く、且つ、インク100がフィルタ部材132を通過する圧力値である。即ち、第2圧力P2は、パージを行うパージ圧力である。
また、フィルタ部材132のフィルタ面におけるインク圧Pは、
P=P0+ρgh
となる。
P=P0+ρgh
となる。
ここで、P0は、第2液体タンク12内の圧力である。hは、フィルタ部材132のフィルタ面と第2液体タンク12内の液面との距離である。また、フィルタ面とは、フィルタ13のフィルタ部材132の第1室1311に配される面である。
また、フィルタ部材132がインク100を保持する保持力をNとすると、
P1<N<P2
となる。
P1<N<P2
となる。
なお、制御部17は、例えば、フィルタ面に印加される圧力が第1圧力P1及び第2圧力P2となるように、供給装置15を駆動制御して第2液体タンク12内の圧力を調整する。
例えば、制御部17は、供給装置15を制御して、フィルタ面におけるインク圧Pがフィルタ部材132のインク100の保持力よりも低い第1圧力P1となるように、第1液室123のインク100をフィルタ13の第1室1311に供給する。制御部17は、例えば、第1液室123及び第1液室123からフィルタ13のフィルタ部材132の一次側の第1室1311を介して、区画壁122で第1液室123と区画された第2液室124に、液面が第1液面高さとなるまで、少なくとも第1圧力P1でインク100を供給する。
また、制御部17は、第1液面高さまでインク100が供給された後、供給装置15を制御して、第2液体タンク12内のインク100が区画壁122の上端よりも高い位置である第2液面高さまで供給する。制御部17は、例えば、インク100の液面が第2液面高さとなるまで、第1圧力P1か、又は、第1圧力P1と異なる圧力であって、且つ、フィルタ部材132の保持力Nよりも低い圧力で、第2液体タンク12内にインク100を供給する。
また、制御部17は、第2液体タンク12内のインク100の液面が第2液面高さとなった場合に、供給装置15を制御して、フィルタ面におけるインク圧Pがインク100の保持力よりも高い第2圧力P2となるように、インク100を第1液室123に供給する。即ち、制御部17は、第2液体タンク12内のインク100の液面が第2液面高さとなると、インク圧を第2圧力P2にする。これにより、第1液室123及び第2液室124のインクが、第2管142及び第3管143、第1室1311、フィルタ部材132、第2室1312及び第4管144を通過して液体吐出ヘッド2に移動する。このように、制御部17は、供給装置15を制御して、インク100を液体吐出ヘッド2に供給する。
次に、このように構成された液体供給装置1を用いた液体供給方法について、図2を用いて説明する。
なお、このような液体供給方法は、例えば、液体吐出装置3の初動時や、液体吐出装置3のメンテナンス後等に処理される。
先ず、制御部17は、供給装置15を制御して、フィルタ部材132のインク100の保持力よりも低い第1圧力P1となる圧力で、インク100を第2液体タンク12に供給する(ACT1)。インク100は、第1管141から第1液室123に供給される。第1液室123に供給されたインク100は、第2管142からフィルタ13のケーシング131内に移動する。このとき、フィルタ部材132のフィルタ面におけるインク100の圧力が第1圧力P1であることから、インク100はフィルタ部材132に保持されて、フィルタ部材132を通過しない。
このため、制御部17が供給装置15を制御してインク100の供給を継続すると、インク100は、ケーシング131の第1室1311内に充填され、そして、気泡抜き口1314及び第3管143を通って第2液室124に移動する(ACT2)。これにより、第2液体タンク12の容器体121内において、第2液室124に移動したインク100から気泡が抜かれる。
さらに、制御部17が供給装置15を制御してインク100の供給を継続すると、第2液室124のインク100の液面は、第1液室123のインク100の液面と同じ高さとなる。制御部17が供給装置15の制御を継続して行い、第1液室123及び第2液室124の液面が上昇すると、インク100の液面が区画壁122を超え、第1液室123のインク100及び第2液室124のインク100が区画壁122の上端よりも上方の空間において連通し、液面が区画壁122の上端よりも上方となる。
このとき、制御部17は、例えば、フィルタ面におけるインク圧が保持力Nよりも小さい圧力値であり、且つ、インク100の液面が第2高さ位置となるように、供給装置15を制御する。即ち、制御部17は、フィルタ面におけるインク圧PがN>P(ここで、P=P0+ρgh)となるように、供給装置15を駆動制御するとともに、液面センサ16で液面の高さを監視する。
例えば、制御部17は、液面センサ16で検出したインク100の液面が第2高さ位置となる(ACT3)と、パージとして、供給装置15を制御して、第2液体タンク12の容器体121内に正圧(パージ圧力)を印加する(ACT4)。これにより、フィルタ部材132のフィルタ面におけるインク圧は第2圧力P2となり、インク100は、フィルタ部材132を通過する。これにより、液体吐出ヘッド2にインク100が充填される。
液体吐出ヘッド2のインク100の充填が完了すると、制御部17は、例えば、供給装置15を駆動することで、容器体121内のインク100の液面が第2高さ位置を維持する。これらの方法によって、液体吐出ヘッド2にインク100を充填するときに、インク100内の気泡を除去し、そして、気泡を除去したインク100を液体吐出ヘッド2に充填する。
このように構成された液体供給装置1及び液体供給方法によれば、フィルタ13のフィルタ部材132の一次側の第1室1311にインク100を供給する際に、インク100を装置外に排出することなく、第2液体タンク12の第2液室124に戻す。これにより、インク100に含まれる気泡は、フィルタ13内に残存することがなく、また、第2液体タンク12内にてインク100から除去される。このため、液体供給装置1及び液体供給方法は、フィルタ13の一次側に気泡を残さずにインク100を液体吐出ヘッド2に充填することができる。
即ち、第2液体タンク12の第1液室123及び第2液室124は、区画壁122によって仕切られることから、フィルタ13から戻った気泡が含まれたインク100が、フィルタ13に供給される第1液室123のインク100と混じることを防止できる。また、第1液面高さは、区画壁122の上端よりも低い位置である。このため、第2液室124のインク100が区画壁122よりも高い液面となるまでに、第2液室124のインク100の空気が除去できる。
また、第1液室123のインク100及び第2液室124のインク100が合流した後に、フィルタ13に供給されるインク100に空気が含まれることを防止できる。よって、第2液面高さに液面が達したインク100をパージして、インク100を液体吐出ヘッド2に供給したときに、気泡が含まれたインク100が液体吐出ヘッド2に充填されない。よって、液体供給装置1は、液体吐出ヘッド2に気泡が移動することを防止できる。
また、気泡抜きを行うインク100を排出することなく、第2液室124に戻すことから、インク100から気泡を抜くときにインク100の廃棄を行う必要がない。このため、液体供給装置1及び液体供給方法は、インク100を廃棄するための処理や部材等を要さず、また、利用可能なインク100が増えることから、ランニングコストを低下させることができる。加えて、インク100の気泡抜きを手作業で行う必要がないことから、液体吐出ヘッド2へのインク100の充填作業が容易となる。
以下、液体供給装置1及び液体吐出ヘッド2を有する液体吐出装置3について、図3を参照して説明する。本実施形態において、液体吐出装置3は、例えば、インクジェット記録装置である。液体吐出装置3は、筐体2111と、媒体供給部2112と、画像形成部2113と、媒体排出部2114と、支持装置である搬送装置2115と、温調装置2116と、メンテナンス装置2117と、制御部2118と、を備える。
液体吐出装置3は、媒体供給部2112から画像形成部2113を通って媒体排出部2114に至る所定の搬送路2001に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Pを搬送しながらインク100等の液体を吐出することで、用紙Pに画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。
媒体供給部2112は複数の給紙カセット21121を備える。画像形成部2113は、用紙を支持する支持部2120と、支持部2120の上方に対向配置された複数のヘッドユニット2130と、を備える。媒体排出部2114は、排紙トレイ21141を備える。
支持部2120は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト21201と、搬送ベルト21201を裏側から支持する支持プレート21202と、搬送ベルト21201の裏側に備えられた複数のベルトローラ21203と、を備える。
ヘッドユニット2130は、複数の液体供給装置1と、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド2と、を備える。
本実施形態において、液体吐出ヘッド2としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色の液体吐出ヘッド2と、これらの各色のインク100をそれぞれ収容する4色の液体供給装置1と、を備える。
搬送装置2115は、媒体供給部2112の給紙カセット21121から画像形成部2113を通って媒体排出部2114の排紙トレイ21141に至る搬送路2001に沿って、用紙Pを搬送する。搬送装置2115は、搬送路2001に沿って配置される複数のガイドプレート対21211~21218と、複数の搬送用ローラ21221~21228と、を備えている。搬送装置2115は、用紙Pを液体吐出ヘッド2に相対移動可能に支持する。
温調装置2116は、温調水タンク21161、温調水を供給する配管やチューブ等の温調用回路21162、温調水を供給するポンプ及び温調水の温度を調整する温調器等を有する。温調装置2116は、温調器で所定の温度に調整した温調水タンク21161の温調水を、ポンプの送水によって温調用回路21162を介して温調水供給管に供給する。また、温調装置2116は、温調水排出管から排出された温調水を、温調用回路21162を介して温調水タンク21161に回収する。なお、温調器は、例えば、ヒーターやクーラーである。
メンテナンス装置2117は、例えば、メンテナンス時に液体吐出ヘッド2のノズルプレートの外面に残存するインク100を吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド2が非循環式である場合には、メンテナンス装置2117は、メンテナンス時に、液体吐出ヘッド2のノズルからインク100を回収する。このようなメンテナンス装置2117は、回収したインク100を貯留するトレイやタンク等を有する。
制御部2118は、プロセッサの一例としてのCPU21181と、各種のプログラムなどを記憶するROM(Read Only Memory)、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等のメモリと、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。なお、制御部2118は、液体供給装置1の制御部17を構成してもよい。
以上説明した実施形態に係る液体供給装置1、液体吐出装置3及び液体供給方法によれば、廃棄されるインク100が無く、フィルタ13の一次側に気泡を残さずフィルタ13の一次側にインク100を充填することができる。
なお、実施形態は上述した構成に限定されない。例えば、上述した例では、供給装置15を制御して第2液体タンク12内の圧力を増加させて、フィルタ部材132のフィルタ面に加わるインク圧を第2圧力P2とする例を説明した。しかしながら、フィルタ面に加わるインク圧Pは、供給装置15以外の構成で、または、供給装置15に加えて他の装置や要素によって第2圧力P2としてもよい。例えば、第2液体タンク12内を加圧するポンプ等によりインク圧Pを調整する構成であってもよく、また、第2液体タンク12内の液面高さによってインク圧Pを調整する構成であってもよい。
また、上述した例では、第1液面高さ及び第2液面高さを検出する2つの液面センサ16を第1液室123側に設け、一方の液面センサ16により第1液室123の第1液面高さ検出する備える構成を説明した。しかしながら、液面センサ16は、第1液室123側に設けられる構成であっても、第1液室123側及び第2液室124側の双方に設けられる構成であってもよい。
例えば、第2液室124側に液面センサ16を設ける場合は、第1液室123側に設けた下段の液面センサ16より下の位置に設置する。このように液面センサ16を第2液室124側に設けることにより、第2液体タンク12内のインク100の液面が第2液面高さになる前に第2液室124側にインクがフィルタ13側から入ってきたことを検知できるようになるので、より早くインク充填動作完了することができる。
また、上述した例では、第1液面高さ及び第2液面高さを検出する2つの液面センサ16を備える構成を説明したがこれに限定されない。例えば、第2液面高さを検出する1つの液面センサ16を備える構成としてもよく、また、液面センサ16を有さず、第2液体タンク12内の圧力によってパージを行う構成であってもよく、また、供給装置15の駆動時間に基づいてパージを行う構成であってもよい。即ち、液体供給装置1は、第2液室124に移動したインク100から気泡を抜き、そして、その後、インク100の所定の液面においてパージを行う構成であれば、インク100の液面は検出する構成であって、推定する構成であってもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法は、廃インク無く、フィルタの一次側に気泡を残さずフィルタ一次側にインクを充填することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら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…液体供給装置、2…液体吐出ヘッド、3…液体吐出装置、11…第1液体タンク、12…第2液体タンク(タンク)、13…フィルタ、14…流路管、15…供給装置、16…液面センサ、17…制御部、100…インク、121…容器体、122…区画壁、123…第1液室、124…第2液室、131…ケーシング、132…フィルタ部材、141…第1管、142…第2管、143…第3管、144…第4管、171…処理回路、172…記憶媒体、1311…第1室、1312…第2室、1313…供給口、1314…気泡抜き口、1315…排出口、2001…搬送路、2111…筐体、2112…媒体供給部、2113…画像形成部、2114…媒体排出部、2115…搬送装置、2116…温調装置、2117…メンテナンス装置、2118…制御部、2120…支持部、2130…ヘッドユニット、21121…給紙カセット、21141…排紙トレイ、21161…温調水タンク、21162…温調用回路、21201…搬送ベルト、21202…支持プレート、21203…ベルトローラ、21211~21218…ガイドプレート対、21221~21228…搬送用ローラ。
Claims (5)
- フィルタの一次側に接続される第1液室、及び、下部が前記第1液室と区画され、上部が前記第1液室と連通する、前記フィルタの一次側に接続される第2液室を有し、液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留するタンクを備える、液体供給装置。
- 前記タンクの前記第1液室に前記液体を供給する供給部と、
フィルタ部材、前記フィルタ部材の一次側に設けられ、前記第1液室に接続される供給口、前記フィルタ部材の二次側に設けられ、前記液体を吐出する液体吐出ヘッドに接続される排出口、及び、前記フィルタ部材の一次側に設けられ、前記第2液室に接続される気泡抜き口を有する前記フィルタと、
を備える請求項1に記載の液体供給装置。 - 前記供給部は、前記フィルタ部材の前記液体の保持力よりも低い第1圧力、及び、前記保持力よりも高い第2圧力で前記液体を供給する、請求項2に記載の液体供給装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の液体供給装置と、
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。 - フィルタの一次側に接続される第1液室、及び、下部が前記第1液室と区画され、上部が前記第1液室と連通する、前記フィルタの一次側に接続される第2液室を有し、液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留するタンクと、
前記第1液室に前記液体を供給する供給部と、
フィルタ部材、前記フィルタ部材の一次側に設けられ、前記第1液室に接続される供給口、前記フィルタ部材の二次側に設けられ、前記液体を吐出する液体吐出ヘッドに接続される排出口、及び、前記フィルタ部材の一次側に設けられ、前記第2液室に接続される気泡抜き口を有する前記フィルタと、を備える液体供給装置により液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給方法であって、
前記フィルタ部材の前記液体の保持力よりも低い第1圧力で前記第1液室に液体を供給し、前記第1液室及び前記第1液室から前記フィルタ部材の一次側を介して前記第2液室の前記第1液室と区画された部位まで液体を供給し、
前記フィルタ部材の前記保持力及び前記第1圧力よりも高い第2の圧力で前記液体を供給し、前記フィルタ部材の二次側及び前記液体吐出ヘッドにまで前記液体を供給する、液体供給方法。
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JP2022004497A Pending JP2023103778A (ja) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 |
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2022
- 2022-01-14 JP JP2022004497A patent/JP2023103778A/ja active Pending
- 2022-10-28 US US17/976,521 patent/US20230226823A1/en active Pending
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