JP2024035849A - 液体吐出装置、液体吐出方法、物品の製造方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】比重が大きい固形成分が流路に沈降するのを抑制することが可能で、しかもインク中の固形成分の濃度の変動を抑制し得る液体吐出装置が求められていた。
【解決手段】液体を貯留可能なタンクと、前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、制御部と、を備える液体吐出装置であって、前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、前記制御部は、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、ことを特徴とする液体吐出装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出装置、液体吐出装置を用いた液体吐出方法、等に関する。

いわゆるインクジェットプリンタ等の液体吐出装置の分野では、インクを貯留するタンクと、タンクと吐出ヘッドの間に配置されたフィルターと、タンクから吐出ヘッドにインクを供給する送液手段と、を備えた液体供給システムが知られている。

溶媒成分よりも比重が大きい不溶性の固形成分を含むインクを用いる場合には、固形成分の沈降を抑制するために、タンクとヘッドの間でインクを循環させることが行われている。

特許文献１には、白色系の顔料成分を含有したホワイトインクを循環させる流路に、キャリッジフィルターおよび循環フィルターを配置した印刷装置が開示されている。

特開２０１９－１４７２７０号公報

特許文献１に開示された印刷装置では、交換に手間がかかるキャリッジフィルターの目詰まりを抑制するため、キャリッジフィルターよりも目が細かい循環フィルターを併用し、凝集したインクを循環フィルターでより多く捕集するようにしている。
この装置では、インクを循環させ続けることで、供給系のチューブなどで固形成分の沈降が発生するのを抑制できる。また、交換に手間がかかるキャリッジフィルターが、凝集したインクにより早期に目詰まりしてしまうのを抑制できることが期待できる。

しかし、この装置では、不純物や凝集物をフィルターにより排除できるものの、インクを長時間にわたり循環させている間に、インクに本来含まれているべき固形成分がキャリッジフィルターや循環フィルターにより捕獲されてしまうという現象が生じた。インクに含まれている固形成分の濃度が本来の値よりも減少してしまうと、吐出ヘッドから所定液量のインクが吐出されたとしても、記録媒体に付与されたインクが本来の性能を発揮できない場合があった。

そこで、比重が大きい固形成分が流路に沈降するのを抑制することが可能で、しかもインク中の固形成分の濃度の変動を抑制し得る液体吐出装置が求められていた。

本発明の第１の態様は、液体を貯留可能なタンクと、前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、制御部と、を備える液体吐出装置であって、前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、前記制御部は、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、ことを特徴とする液体吐出装置である。

また、本発明の第２の態様は、液体を貯留可能なタンクと、前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、制御部と、を備える液体吐出装置を用いる液体吐出方法であって、前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、前記制御部は、動作モードに応じて、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、ことを特徴とする液体吐出方法である。

本発明によれば、比重が大きい固形成分が流路に沈降するのを抑制することが可能で、しかもインク中の固形成分の濃度の変動を抑制し得る液体吐出装置を提供することが可能である。

実施形態１に係る液体吐出装置１００の全体構成を示す模式図。 制御部２０を説明するための模式的なブロック図。 実施形態１～４に係る液体吐出方法の動作モードの遷移を説明するためのフローチャート。 実施形態１に係る液体流路の制御方法を説明するためのフローチャート。 実施形態２に係る液体吐出装置５００の全体構成を示す模式図。 実施形態２に係る液体流路の制御方法を説明するためのフローチャート。 実施形態３に係る液体吐出装置７００の全体構成を示す模式図。 実施形態３に係る液体流路の制御方法を説明するためのフローチャート。 実施形態４に係る液体吐出装置９００の全体構成を示す模式図。 実施形態４に係る液体流路の制御方法を説明するためのフローチャート。 ステップＳ１００の動作手順を説明するためのフローチャート。 実施形態４におけるバルブの制御状態を説明するためのバルブ制御表。 流路にガスを導入して、フィルター３のインクをインクタンク２に回収する手順を説明するための模式図。 導入したガスを、流路から排気する手順を説明するための模式図。

図面を参照して、本発明の実施形態である液体吐出装置、液体吐出方法、等について説明する。以下に示す実施形態は例示であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更して実施をすることができる。

以下の実施形態の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示す要素は、同様の機能を有するものとする。
また、図示および説明の便宜のために図面を模式的に表現する場合があるため、図面に記載された要素の形状、大きさ、配置などは、現実の物と厳密に一致していない場合があるものとする。

以下に説明する実施形態に係る液体吐出装置は、文字や画像を記録するための液体（インク）を吐出する装置であってもよいが、それに限られるものではない。例えば、電極、帯電防止膜、光学フィルター、電子回路形成用のレジストパターン、三次元造形用の膜、有機ＥＬ素子、などの機能性膜や機能素子を形成するために、機能材料を含んだ液体（インク）を塗布する装置であってもよい。以下の説明では、液体吐出装置が液体（インク）を吐出して対象物に付与することを「記録」と記載する場合があるが、ここでいう記録とは必ずしも文字や画像などの情報を記録することには限られない。例えば機能性膜や機能素子などの物品を製造するために、機能材料を含んだ液体を対象物（物品の基材）に向けて吐出して付与することも含んでいる。

以下に例示する実施形態の液体吐出装置は、タンクから出てタンクに戻る環流路（液体流路）を備えている。環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路とを備えている。

実施形態の液体吐出装置は、フィルターを使ってインクから不純物を除去するクリーニングモードを実行可能である。クリーニングモードでは、循環するインクの全てあるいは７０％以上がフィルター流路を経由し、ゼロあるいは３０％未満がフィルターバイパス流路を経由するように液体流路を制御することができる。環流路に沿って停止することなくインクを循環させ続けることにより、フィルターでインク中の不純物を取り除くことができ、その際に固形成分が液体流路に沈降するのを抑制することが可能である。

液体吐出装置は、吐出ヘッドからインクを吐出させる吐出モードを実行可能である。吐出モードでは、タンクからフィルターバイパス流路を経由して吐出ヘッドにインクを供給し、吐出ヘッドで消費されなかったインクをタンクに還流させるように流体流路が制御される。吐出モードでは、環流路に沿ってインクを循環させ続けることにより、吐出ヘッドにインクを供給するだけでなく、固形成分が液体流路に沈降するのを抑制することが可能である。また、吐出モード中は、吐出ヘッドに供給されるインクの全てあるいは７０％以上がフィルターバイパス流路を経由し、ゼロあるいは３０％未満がフィルター流路を経由するように液体流路を制御することができる。これにより、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを防止あるいは抑制することができ、インク中の固形成分の濃度の減少を抑制することができる。

また、実施形態の液体吐出装置は、上記以外のモード（例えば、クリーニングも吐出も行わないスタンバイモード）においても、固形成分が沈降するのを抑制するためにインクを液体流路に循環させ続けることが出来る。その際には、循環させるインクの全てのあるいは７０％以上がフィルターバイパス流路を経由し、ゼロあるいは３０％未満がフィルター流路を経由するように液体流路を制御することができる。これにより、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを防止あるいは低減することができ、インク中の固形成分の濃度の減少を抑制することができる。

実施形態の液体吐出装置では、タンクにインクを補充した際、あるいはインクが充填された交換式タンクを装着した際には、インクから不純物を除去するためにクリーニングモードを実施する。クリーニングモードが完了したら別の動作モードに移行するが、固形成分が沈降するのを抑制するため引き続きインクを循環させ続ける。別の動作モードでは、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを防止あるいは低減するために、流路制御を行う。すなわち、循環させるインクの全てのあるいは７０％以上がフィルターバイパス流路を経由し、ゼロあるいは３０％未満がフィルター流路を経由するように液体流路を制御する。これにより、不純物が除去されたインク中の固形成分の濃度が変動するのを抑制することができ、しかも固形成分が液体流路に沈降するのを抑制することが出来る。

このため、実施形態に係る液体吐出装置、液体吐出方法によれば、所定濃度の固形成分を含んだインクを安定して対象物に付与することが出来るため、付与されたインクが本来の性能を発揮することが出来る。例えば、文字や画像を記録する際には、所望の色彩や濃淡で文字や画像を記録することができ、機能材料を含んだ液体を用いて機能性膜や機能素子を形成する際には、所望の性能の機能性膜や機能素子を製造することができる。

［実施形態１］
（液体吐出装置の構成）
まず、実施形態１に係る液体吐出装置１００の全体構成を説明する。図１は、液体吐出装置１００の構成を示す模式図である。尚、説明の便宜のため、本発明の課題解決原理とは直接関係のない一般的な構成要素（例えば筐体や電源等）については、図示を省略している。

液体吐出装置１００は、インクを吐出可能な吐出ヘッド１、インクを貯留可能なインクタンク２、フィルター３、ポンプ４、流路制御バルブ６、流路制御バルブ９を備え、これらは液体流路により接続されている。すなわち、インクタンク２とポンプ４の間は流路１１により接続され、ポンプ４と流路制御バルブ６の間は流路５により接続されている。ポンプ４としては、液体用ポンプとして知られている例えばダイヤフラムポンプ、チュービングポンプ、あるいはピストンポンプを用いることが出来る。ポンプ４は、液体吐出装置１００のメインテナンスを実施する時などを除いて、常時動作させてインクを循環させ、固形成分の沈降を防ぐのが望ましい。

流路制御バルブ６と流路制御バルブ９の間には、フィルター３を経由するフィルター流路７と、フィルター３をバイパスするフィルターバイパス流路８とが、並列して設けられている。流路制御バルブ６および流路制御バルブ９は、流路の接続を切り替え可能な三方バルブである。流路制御バルブ９と吐出ヘッド１の間は流路１０により接続され、吐出ヘッド１とインクタンク２の間は流路１２により接続されている。

尚、インクタンク２は固定式でも交換式でもよく、インクの補充は、固定式のタンクにインクを注入する方法、あるいはインクが充填された交換式タンクを装着する方法により行うことが出来る。尚、インクタンク２には、不図示の圧力制御機構を設けることが出来る。インクを吐出するのに適した条件でインクタンク２から吐出ヘッド１にインクが供給されるように、圧力制御機構は、タンク内の気圧を適正圧力（例えば負圧）に制御することが出来る。

液体吐出装置１００は、各部の動作を制御する制御部２０を備えている。図２は、制御部２０を説明するための模式的なブロック図である。制御部２０は、液体吐出装置１００の動作を制御するためのコンピュータであり、内部には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えている。ＲＯＭには、液体吐出装置１００の動作プログラムが記憶されている。

本実施形態の液体吐出方法にかかる動作は、制御部２０の管理の下で実行されるが、制御部２０には、ポンプ４、流路制御バルブ６、流路制御バルブ９、吐出ヘッド１等の各部の動作を制御する制御プログラムが格納される。液体吐出方法に係る制御プログラムは、他の動作プログラムと同様にＲＯＭに記憶させておいてもよいが、ネットワークを介して外部からＲＡＭにロードしてもよい。あるいは、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤなどのコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を介して、制御プログラムをＲＡＭにロードしてもよい。

Ｉ／Ｏポートは、外部機器やネットワークと接続され、たとえばインクの吐出制御に必要なデータの入出力を、外部のコンピュータ２１との間で行うことができる。また、Ｉ／Ｏポートは、不図示の表示装置や入力装置と接続され、液体吐出装置１００の動作状態情報を操作者に表示したり、操作者からの命令を受け付けたりすることができる。

制御部２０は、ポンプ４、流路制御バルブ６、流路制御バルブ９、吐出ヘッド１等の被制御要素と信号伝達可能に接続されており、これらを制御することができる。また、制御部２０は、インクタンク２に設けられた液量センサ２２、圧力センサ２３、温度センサ２４等の各種センサと信号伝達可能に接続されており、制御に必要な計測情報を取得することが出来る。尚、図２には本発明に係る制御要素が示されているが、液体吐出装置が備える他の制御要素、例えば吐出ヘッドの位置制御に係る制御要素やセンサなどは、図示が省略されている。

（インクおよびフィルター）
本実施形態の液体吐出装置１００にて吐出されるインクは、不溶性の固形成分を含有し得る。例えば、本実施形態では、アクリルモノマーを主成分とし、不溶性の固形成分としてＴｉＯ_２粒子を含むインクが好適に用いられる。ＴｉＯ_２の粒子サイズは、中心粒子径が２００ｎｍであり、１００～７００ｎｍの粒度分布を有する。インクに含まれる不溶性固形成分の濃度は、７ｗｔ％である。ただし、本発明に係る液体吐出装置に用いられるインクはこの例に限られず、不溶性固形成分の種類や粒子サイズや濃度、インクの主成分は、この例に限定されるものではない。不溶性固形成分の粒子サイズは、粒子径が５０ｎｍ以上かつ２μｍ以下であるのが望ましい。本実施形態で用いるインクの粘度は、室温状態（例えば２３℃±２℃）にて１０ｍＰａ・ｓであるが、この例に限定されるものではなく、室温状態にて１．０ｍＰａ・ｓ以上かつ４０ｍＰａ・ｓ以下の範囲であれば問題なく用いることができる。

インクを製造する際の工程管理を厳密にすることにより、製造直後のインクに含まれる不純物を所定のレベル以下にすることは可能である。しかし、製造後にインクを容器に充填したり、運搬したり、液体吐出装置に補充したりする際には、比較的大きなサイズの不純物がインクに混入する可能性がある。

そこで、本実施形態に係る液体吐出装置１００は、補充されたインクから固形の不純物を除去するためのフィルター３を備えている。フィルター３としては、いわゆるカプセルフィルターが好適に用いられる。カプセルフィルターとは、カプセル型のケースにフィルターメディア（ろ材）を格納したもので、圧力損失が比較的低く、インクを安定してろ過することが可能である。もっとも、カプセルフィルターは一例であり、本発明に係る液体吐出装置は、それ以外のタイプのフィルターを備えることも可能である。

ケースに内蔵するフィルターメディア（ろ材）としては、例えば、多孔質の膜であるメンブレン、ファイバー、粒体などが用いられる。インクに混入し得る不純物やインクがもともと含有している固形成分の粒子サイズ等を参考にして、適宜のフィルターメディア（ろ材）を選択すればよい。本実施形態の説明では、フィルターのろ過能力を示す際の指標として、「フィルターサイズ」を用いる場合がある。フィルターサイズとは、粒子を含む液をフィルターに１回通過させた時に、当該フィルターがほぼ全て（例えば９９．９％以上）を除去することが可能な粒子の最小サイズを指す。

フィルターサイズを小さくしすぎると、不純物だけでなく、インク中に含有されているべき不溶性固形成分までがフィルターに捕集されてしまう可能性があるため、フィルターサイズは適切に設定する必要がある。本実施形態で用いるフィルター３のフィルターサイズは、インク中に含有されるべき不溶性固形成分の中心粒子径の５倍以上かつ１００倍以下が望ましく、かつインクジェットヘッドの吐出ノズル径よりも小さいことが望ましい。ここで、中心粒子径とは、含有量が最も多い粒子の径、すなわち粒度分布の中心に対応する粒子径を言うものとする。本実施形態では、インクに含まれるＴｉＯ_２粒子の中心粒子径が２００ｎｍであるので、フィルターサイズが５μｍ（あるいは１０μｍ）であるろ材を選択した。フィルターサイズが１μｍ以上かつ２０μｍ以下の範囲内のろ材が好適であるが、インクの不溶性固形成分の粒子サイズと、インクから除去すべき不純物の粒子サイズとに応じて、フィルターサイズは適宜設定される。

カプセルフィルター等のようにフィルターメディアの表面積が大きなフィルターでは、フィルターサイズを上記のように設定したとしても、フィルターサイズよりも小さな不溶性固形成分がフィルターメディアの表面に付着して捕集される可能性がある。すなわち、不純物が除去された後もインクを長時間にわたりフィルターに通し続けると、インク中に含有されているべき不溶性固形成分が捕集されて減少してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、フィルター３を経由するフィルター流路７と並列して、フィルター３をバイパスするフィルターバイパス流路８を設ける構成とし、インクを循環させる際の流路を適切に制御する。

（液体吐出方法）
図３は、液体吐出装置１００を用いた液体吐出方法の手順を説明するためのフローチャートである。

液体吐出装置１００の動作が開始されると、制御部２０はステップＳ１にて、インクタンク２に貯留されたインクから不純物を除去するためのクリーニングモードを実行する。具体的には、制御部２０は、ポンプ４を駆動するとともに、流路制御バルブ６と流路制御バルブ９を制御して、流路５と流路１０をフィルター流路７で接続し、フィルターバイパス流路８を閉鎖する。これにより、インクは図中に矢印で示されたＣ１～Ｃ３～Ｃ４～Ｃ５に沿って循環（環流）し続け、フィルター３により不純物が除去される。クリーニングモードの実行中はインクが循環し続けるため、液体流路に固形成分が沈降するのが抑制される。インクタンク２には、５００ｍｌのインクが貯留されており、ポンプ４は流量が５０ｍｌ／ｍｉｎになるように駆動されるものとするが、これは例示であり、これ以外の条件であってもよい。

ステップＳ２では、制御部２０はインクのクリーニングが十分に行われたか否かを判定し、未だ十分に行われていないと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、引き続きクリーニングモードを実行する。インクのクリーニングが十分に行われたか否かを判定するには、インクに含まれ得る不純物の粒子サイズ、フィルター３のフィルターサイズ、インクタンク２に貯留されたインクの量、ポンプ４の送液能力などに基づいて、予め判定条件を設定することが出来る。例えば、予め実験的にクリーニングモードを実施し、インクに残留する不純物の濃度を時間経過とともに計測しておき、クリーニングが十分に行われるまでに要する時間を決定し、制御部２０に記憶させておくことが出来る。そうすれば、制御部２０は、クリーニングモードの実行時間をタイマープログラム等を用いて計測することで、クリーニングが十分に行われたか否かを判定することが出来る。

クリーニングモードを必要以上に長時間実行すると、インク中に含有されているべき不溶性固形成分がフィルターに付着してしまう可能性もあるので、インク中の不溶性固形成分の濃度の時間変化を予め測定して、最適な実行時間を設定するとよい。例えば、本実施形態では、クリーニングモードの動作時間を１時間に設定したが、不純物のほとんどを除去できる一方で、不溶性固形成分の濃度はＴＧＡ（熱重量測定装置）の測定精度内で変化しないことが確認された。クリーニングモードの動作時間は、インクタンク２に貯留されているインクの不溶性固形成分の濃度をＴＧＡ（熱重量測定装置）で調べた時、減少量が０．２ｗｔ％以下、望ましくは０．１ｗｔ％以下に収まるように設定するのが良い。もちろん、クリーニングモードの動作時間はこの例に限られるわけではなく、不純物の粒子サイズ、フィルター３のフィルターサイズ、インクタンク２に貯留されたインクの量、ポンプ４の送液能力などに応じて、適宜の判定条件を設定することができる。

インクのクリーニングが十分に行われたと判定された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、制御部２０は、ステップＳ３にてクリーニングモードを終了した後にステップＳ４に進み、直ちに液体吐出動作を開始するべきか否かを判定する。具体的には、液体吐出命令を受けているか否かを判定する。

液体吐出命令を受けていない場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、ステップＳ９に進み、制御部２０はスタンバイモードを実行する。具体的には、制御部２０は、ポンプ４を引き続き駆動するとともに、流路制御バルブ６と流路制御バルブ９を制御して、流路５と流路１０をフィルターバイパス流路８を介して接続し、フィルター流路７を閉鎖する。これにより、インクは図中に矢印で示されたＣ１～Ｃ２～Ｃ４～Ｃ５に沿って循環（環流）し続ける。

スタンバイモードの実行中はインクが循環し続けるため、液体流路にインク中の固形成分が沈降するのが抑制される。また、フィルター流路７が閉鎖されているため、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルター３により捕獲されることはなく、固形成分の濃度変化が抑制される。以後、液体吐出命令を受けるまで、（ステップＳ４：ＮＯ）～（ステップＳ９）の処理ループが繰り返されてスタンバイモードが継続されるが、インク中の固形成分の濃度の変動と固形成分の沈降は抑制されている。

液体吐出命令を受けた場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５に進み、制御部２０は液体吐出モードを実行する。具体的には、制御部２０は、引き続きポンプ４を駆動するとともに、流路制御バルブ６と流路制御バルブ９を制御して、流路５と流路１０をフィルターバイパス流路８で接続し、フィルター流路７を閉鎖する。これにより、インクは図中に矢印で示されたＣ１～Ｃ２～Ｃ４を経由して吐出ヘッド１に供給され、吐出ヘッドから吐出される。また、吐出ヘッドから吐出されなかった残余のインクは、Ｃ５の矢印に沿って流路１２を介してインクタンク２に還流する。

液体吐出モードの実行中はインクが循環し続けるため、液体流路にインク中の固形成分が沈降するのが抑制される。また、フィルター流路７が閉鎖されているため、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルター３により捕獲されることはなく、固形成分の濃度の変動が抑制されている。

次に、ステップＳ６に進み、制御部２０は、液体吐出モードを終了させるか（必要な吐出動作が完了したか）を判定する。液体吐出モードを終了させる場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ９に移行し、スタンバイモードを実行する。以後、液体吐出命令を受けるまで、ステップＳ４～ステップＳ９の処理ループが繰り返されてスタンバイモードが継続されるが、既に説明したようにスタンバイモードの実行中は、インク中の固形成分の濃度の変動は抑制される。

液体吐出モードを終了させない場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、液体吐出モードが続行されるが、ステップＳ７に進み、制御部２０は、ステップＳ３にてクリーニングモードを終了させてからの経過時間が、所定時間を超過したかを判定する。本実施形態では、クリーニングモードを終了させた以降は、スタンバイモードか液体吐出モードが実行されてインクを循環し続けているので、液体流路にインク中の固形成分が沈降するのは抑制されている。しかし、クリーニング後に長時間が経過すると、外部からインク中に新たな不純物が混入したり、インク中の固形物が凝集して吐出ヘッド１からの吐出に適さない大径の塊が形成される可能性がある。そこで、本実施形態では、ステップＳ７にて、クリーニングモードを終了させてからの経過時間が所定時間を超過したか否かを判定し、超過した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、ステップＳ１に戻りクリーニングモードを再度実行する。所定時間は、例えば予め実験により適宜設定し、制御部２０に判定基準として記憶させておくことが出来る。

本実施形態では、クリーニングモードを終了させてからの経過時間が１２時間を超過したか否かを基準としたが、ステップＳ７の判定条件はこれに限らず他の条件を設定することも出来る。例えば、吐出モードの実行中に、吐出された液滴の速度や、記録媒体に着弾した液滴の着弾位置や形状を計測し、所定の吐出性能が維持されているか否かを判定し、否の場合にはステップＳ１に戻り再度クリーニングモードを実行するようにしてもよい。その際には、ステップＳ７において、制御部２０は吐出ヘッド１を用いてテストパターンを記録させ、着弾したインク液滴の位置や形状を計測して前記の判定を行ってもよい。

クリーニングモードを終了させてからの経過時間が所定時間を超過していない場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、液体吐出モードが引き続き続行されるが、制御部２０は、ステップＳ８にて液量センサ２２を用いてインクタンク２のインク残量を確認する。インク残量が予め定められた所定量よりも少ない場合には、インクの補充が必要である（ステップＳ８：ＹＥＳ）と判定され、ステップＳ１０にてインクタンク２にインクが補充される。本実施形態では、所定量（判定閾値）を５０ｍｌとしたが、この例に限らず適宜の判定閾値を設定することができる。インクの補充が完了すると、ステップＳ１に移行して、制御部２０は、すでに説明済のクリーニングモードを実行する。インクの補充が必要ではない（ステップＳ８：ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ５に戻り、制御部２０は引き続き液体吐出モードを実行する。

以上、図３を参照して液体吐出装置１００の動作手順を説明したが、次に、図４を参照して、液体流路の制御方法の観点から説明を加える。

液体吐出装置１００の動作が開始されると、ステップＳ２１にて、インクタンク２にインクが例えば５００ｍｌ補充され、続くステップＳ２２において、図１に矢印で示されたＣ１～Ｃ３～Ｃ４～Ｃ５に沿った循環路（環流路）が構成される。ステップＳ２２は、図３のステップＳ１にて説明したクリーニングモードに相当し、フィルター流路７を用いた循環路（環流路）が構成されている。その際、ポンプ４は、流量が例えば５０ｍｌ／ｍｉｎになるように駆動される。

ステップＳ２３において流路変更タイミングと判定されるまで、フィルター流路７を用いた循環路（環流路）が継続して構成され、インクは循環され続ける。尚、ステップＳ２３は、図３におけるステップＳ２に対応する。

ステップＳ２３において流路変更タイミングであると判定されると（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２４では、それ以前とは経路の一部が異なる循環流路が構成される。すなわち、ステップＳ２４では、図１に矢印で示されたＣ１～Ｃ２～Ｃ４～Ｃ５に沿った循環路（環流路）が構成される。ステップＳ２４は、図３のステップＳ５にて説明した液体吐出モードかステップＳ９にて説明したスタンバイモードのいずれかに相当し、フィルターバイパス流路８を用いた循環路（環流路）が構成されている。

次に、ステップＳ２５では、フィルターバイパス流路８を用いた循環路（環流路）によるインクの循環が所定時間を超えるまで行われたかが判定される。尚、図３においてはステップＳ７は液体吐出モードの実行中に行われると説明したが、スタンバイモードの実行中に同様の判定を行ってもよい。すなわち、図４のステップＳ２５は、クリーニングモード以外の動作モードにおいて実行され得る。ステップＳ２５の判断基準としての所定時間は、インク循環の継続時間と、新たに不純物が混入する量との関係を予め実験により調べておき、適宜設定すればよい。

ステップＳ２５で所定時間を超えたと判定された場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）には、ステップ２２に戻り、フィルター流路７を用いた循環路（環流路）が再び構成される。

所定時間を超えていないと判定された場合（ステップＳ２５：ＮＯ）には、ステップ２６に進み、インクタンク２にインクの補充が必要か否かが判定される。尚、ステップＳ２６は、図３のステップＳ８に対応する。
インクの補充が必要であると判定された場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）には、ステップ２１に戻り、インクタンク２にインクが補充される。

インクの補充が必要ではないと判定された場合（ステップＳ２６：ＮＯ）には、ステップ２４に戻り、フィルターバイパス流路８を用いた循環路（環流路）が引き続き構成される。

以上説明したように、本実施形態の液体吐出装置は、タンクにインクを補充した際には、インクから不純物を除去するために、フィルター流路を経由してインクを循環させるクリーニングモードを実施する。本実施形態では、クリーニングモードにて循環するインクの１００％がフィルター流路を経由する。不純物の除去が完了したならば、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを防止するため、フィルター流路からフィルターバイパス流路に切替えてインクを循環させ、フィルターにはインクを流さないように制御する。本実施形態では、液体吐出モードまたはスタンバイモードにて循環するインクの１００％がフィルターバイパス流路を経由する。これにより、不純物が除去された後のインク中の固形成分の濃度が変動するのを抑制することができ、しかも固形成分が液体流路に沈降するのを抑制することが出来る。このため、本実施形態の液体吐出装置、液体吐出方法によれば、所定濃度の固形成分を含んだインクを安定して記録媒体に付与することが出来るため、付与されたインクが本来の性能を発揮することが出来る。例えば、文字や画像を記録する際には、所望の色彩や濃淡で記録することができ、機能材料を含んだ液体を付与する際には、所望の性能の機能性薄膜や機能素子を製造することができる。

［実施形態２］
図５を参照して、実施形態２に係る液体吐出装置５００の全体構成を説明する。図５は、液体吐出装置５００の構成を示す模式図である。尚、説明の便宜のため、本発明の課題解決原理とは直接関係のない一般的な構成要素（例えば筐体や電源等）については、図示を省略している。実施形態１と共通する要素については、同一の参照符号を付して示し、説明を簡略化ないし省略するものとする。

液体吐出装置５００は、吐出ヘッド１、インクタンク２、フィルター３、ポンプ４、制御部２０を備える点で、実施形態１と共通している。実施形態１の液体吐出装置１００は、流路の接続を切り替え可能な流路制御バルブ６および流路制御バルブ９を備え、フィルター流路７またはフィルターバイパス流路８を択一的に選択できる構成としていた。そして、制御部２０は、流路の切り替えを制御して、クリーニングモードではフィルター流路７にだけインクが流れるようにし、液体吐出モードおよびスタンバイモードではフィルターバイパス流路８にだけインクが流れるようにしていた。

これに対して、実施形態２の液体吐出装置５００は、分岐点Ｐ１および合流点Ｐ２には流路制御バルブを設けず、フィルターバイパス流路８には流量制御バルブ５１を設け、フィルター流路７には流量制御バルブ５２を設けている。流量制御バルブ５１と流量制御バルブ５２は、流れる液体の流量を制御可能なバルブであり、その動作は、制御部２０により制御される。制御部２０は、フィルターバイパス流路８を流れるＣ２の流量と、フィルター流路７を流れるＣ３の流量を、個別に制御することが可能である。

本実施形態の液体吐出装置５００も、実施形態１と同様に、図３に示すフローチャートに従い、クリーニングモード、液体吐出モード、スタンバイモードの各モードを実行する。ただし、本実施形態は、各モードにおける流路の制御方法が、実施形態１とは異なる。

図６を参照して、液体流路の制御方法の観点から説明を加える。図６において、ステップＳ２１、ステップＳ２３、ステップＳ２５、ステップＳ２６については、図４を参照して説明した実施形態１と同様であるので、説明を省略する。

本実施形態では、ステップＳ６１においてインクを循環させる際に、制御部２０は流量制御バルブ５１と流量制御バルブ５２を制御して、フィルターバイパス流路８よりもフィルター流路７の方が流量が大きくなるようにしてインクを循環させる。（Ｃ３＞Ｃ２）。クリーニングモードにおいて、循環するインク半分以上がフィルター流路７を通過するようにして不純物を除去しつつ、フィルターバイパス流路８にもインクを流動させ、フィルターバイパス流路内にインクの固形成分が沈降するのを抑制する。ステップＳ６１におけるフィルターバイパス流路８とフィルター流路７の流量の比率は、フィルター３の不純物除去能とインクの固形成分の沈降し易さに応じて設定される。

一般的には、クリーニングモードにおけるフィルターバイパス流路８とフィルター流路７の合計流量を１００％とした時、フィルター流路７の流量を７０％以上にするのが好ましく、９０％以上にするのが更に望ましい。

また、本実施形態では、ステップＳ６２においてインクを循環させる際に、制御部２０は流量制御バルブ５１と流量制御バルブ５２を制御して、フィルター流路７よりもフィルターバイパス流路８の方が流量が大きくなるようにしてインクを循環させる。（Ｃ２＞Ｃ３）。液体吐出モードおよびスタンバイモードにおいて、循環するインクの半分以上がフィルターバイパス流路８を通過するようにして、循環流路内でインクの固形成分が沈降するのを抑制する。その際、フィルター流路７にもインクを流動させてフィルター流路７にインクの固形成分が沈降するのを抑制するが、フィルター流路７に流す流量を小さくすることで、インクに含まれるべき固形成分がフィルター３により過度に補足されないようにする。ステップＳ６２におけるフィルターバイパス流路８とフィルター流路７の流量の比率は、インクの固形成分の沈降し易さと、インクに含まれるべき固形成分がフィルター３により補足されるレートに応じて設定され得る。

一般的には、液体吐出モードおよびスタンバイモードにおけるフィルターバイパス流路８とフィルター流路７の合計流量を１００％とした時、フィルターバイパス流路８の流量を７０％以上にするのが好ましく、９０％以上にするのが更に望ましい。

本実施形態では、フィルターバイパス流路８とフィルター流路７の流量比率を精密に制御するため流量制御バルブ５１と流量制御バルブ５２を設けたが、所定の流量比が実現できる限り、いずれか一方の流路だけに流量制御バルブを設ける構成としてもよい。

本実施形態の液体吐出装置は、タンクにインクを補充した際には、インクから不純物を除去するために、主にフィルター流路を経由してインクを循環させるクリーニングモードを実施する。その際には、フィルターバイパス流路にも少量のインクを流動させて、フィルターバイパス流路内に固形成分が沈降するのを抑制する。不純物の除去が完了したならば、主にフィルターバイパス流路を経由してインクを循環させ、フィルターに流すインクを抑制してインクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを低減するように制御する。これにより、不純物が除去された後のインク中の固形成分の濃度が変動するのを抑制することができ、しかも固形成分が液体流路やフィルターケース中に沈降するのを抑制することが出来る。このため、本実施形態の液体吐出装置、液体吐出方法によれば、所定濃度の固形成分を含んだインクを安定して記録媒体に付与することが出来るため、付与されたインクが本来の性能を発揮することが出来る。例えば、文字や画像を記録する際には、所望の色彩や濃淡で記録することができ、機能材料を含んだ液体を付与する際には、所望の性能の機能性薄膜や機能素子を製造することができる。

［実施形態３］
図７を参照して、実施形態３に係る液体吐出装置７００の全体構成を説明する。図７は、液体吐出装置７００の構成を示す模式図である。尚、説明の便宜のため、本発明の課題解決原理とは直接関係のない一般的な構成要素（例えば筐体や電源等）については、図示を省略している。実施形態１と共通する要素については、同一の参照符号を付して示し、説明を簡略化ないし省略するものとする。

液体吐出装置７００は、吐出ヘッド１、インクタンク２、フィルター３、ポンプ４、流路制御バルブ６、流路制御バルブ９、制御部２０を備える点で、実施形態１と共通している。実施形態１の液体吐出装置１００では、クリーニングモード、液体吐出モード、スタンバイモードの何れにおいても、吐出ヘッド１を経由する流路でインクを循環させていた。

これに対して、実施形態３の液体吐出装置７００は、吐出ヘッド１を経由するヘッド流路７１と、吐出ヘッド１をバイパスするするヘッドバイパス流路７２を備えており、ヘッド流路７１とヘッドバイパス流路７２が、モードにより使い分けられる点が異なる。すなわち、クリーニングモードではヘッドバイパス流路７２を経由してインクが循環され、液体吐出モードおよびスタンバイモードではヘッド流路７１を経由してインクが循環される。

それを可能とするために、液体吐出装置７００では、吐出ヘッド１の上流に流路制御バルブ６１を、吐出ヘッド１の下流に流路制御バルブ６２を設けている。流路制御バルブ６１および流路制御バルブ６２は、制御部２０の制御により流路の接続を切り替え可能な三方バルブであり、両バルブの間にはヘッド流路７１とヘッドバイパス流路７２が並列して設けられている。

本実施形態の液体吐出装置７００も、実施形態１と同様に、図３に示すフローチャートに従い、クリーニングモード、吐出モード、スタンバイモードの各モードを実行する。ただし、本実施形態は、各モードにおける流路の制御方法が、実施形態１とは異なる。

図８を参照して、液体流路の制御方法の観点から説明を加える。図８において、ステップＳ２１、ステップＳ２３、ステップＳ２５、ステップＳ２６については、図４を参照して説明した実施形態１と同様であるので、説明を省略する。

本実施形態では、ステップＳ８１においてインクを循環させる際に、制御部２０は、流路制御バルブ６と流路制御バルブ９を制御して、フィルター流路７を介して流路５と流路１０を接続する。それとともに、制御部２０は、流路制御バルブ６１と流路制御バルブ６２を制御して、ヘッドバイパス流路７２を介して流路１０と流路１２を接続する。本実施形態によれば、クリーニングモードでは、インクは図中に矢印で示されたＣ１～Ｃ３～Ｃ４～Ｃ７～Ｃ５に沿って循環（環流）し続け、フィルター３により不純物が除去される。クリーニングモードの実行中はインクが循環し続けるため、液体流路に固形成分が沈降するのが抑制されている。その際、吐出ヘッド１を経由させずにヘッドバイパス流路７２を用いてインクを循環するため、不純物が完全に除去しきれていないクリーニング処理中のインクが吐出ヘッド１に接触することがない。これにより、例えば、除去しきれていない不純物が、クリーニング処理中に吐出ヘッド１に付着してしまうのを防止することが出来る。

また、本実施形態では、ステップＳ８２においてインクを循環させる際に、制御部２０は、流路制御バルブ６と流路制御バルブ９を制御して、フィルターバイパス流路８を介して流路５と流路１０を接続する。それとともに、制御部２０は、流路制御バルブ６１と流路制御バルブ６２を制御して、ヘッド流路７１を介して流路１０と流路１２を接続する。そのため、液体吐出モードまたはスタンバイモードを実行するステップＳ８２においては、インクは図中に矢印で示されたＣ１～Ｃ２～Ｃ４～Ｃ６～Ｃ５に沿って循環（環流）し続ける。液体吐出モードおよびスタンバイモードの実行中はインクが循環し続けるため、液体流路に固形成分が沈降するのが抑制されている。また、フィルター流路７が閉鎖されているため、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルター３により捕獲されることはなく、含まれているべき固形成分の濃度が変化することが抑制される。

以上説明したように、本実施形態の液体吐出装置は、タンクにインクを補充した際には、インクから不純物を除去するために、フィルター流路を経由してインクを循環させるクリーニングモードを実施する。その際、吐出ヘッド１を経由させずにヘッドバイパス流路７２を経由させてインクを循環することにより、不純物が完全に除去しきれていないクリーニング処理中のインクが吐出ヘッド１に接触するのを防止することが出来る。

不純物の除去が完了したならば、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを防止するため、フィルター流路からフィルターバイパス流路に切り替えてインクを循環させ、フィルターにはインクを流さないように制御する。これにより、不純物が除去された後のインク中の固形成分の濃度が変動するのを抑制することができ、しかも固形成分が液体流路に沈降するのを抑制することが出来る。このため、本実施形態の液体吐出装置、液体吐出方法によれば、所定濃度の固形成分を含んだインクを安定して記録媒体に付与することが出来るため、付与されたインクが本来の性能を発揮することが出来る。例えば、文字や画像を記録する際には、所望の色彩や濃淡で記録することができ、機能材料を含んだ液体を付与する際には、所望の性能の機能性薄膜や機能素子を製造することができる。

［実施形態４］
図９を参照して、実施形態４に係る液体吐出装置９００の全体構成を説明する。図９は、液体吐出装置９００の構成を示す模式図である。尚、説明の便宜のため、本発明の課題解決原理とは直接関係のない一般的な構成要素（例えば筐体や電源等）については、図示を省略している。実施形態３と共通する要素については、同一の参照符号を付して示し、説明を簡略化ないし省略するものとする。

液体吐出装置９００は、吐出ヘッド１、インクタンク２、フィルター３、ポンプ４、流路制御バルブ６、流路制御バルブ９、流路制御バルブ６１、流路制御バルブ６２、ヘッド流路７１、ヘッドバイパス流路７２、制御部２０を備える点で、実施形態３と共通している。

実施形態３の液体吐出装置７００では、クリーニングモードを実行した後、フィルター３内にインクを残留させたまま、フィルター流路７からフィルターバイパス流路８に流路を切り替えて、液体吐出モードまたはスタンバイモードを実行した。

これに対して、実施形態４の液体吐出装置９００は、クリーニングモードを実行した後に、フィルター３およびフィルター流路７に残留しているインクを除去する。これにより、フィルターメディア（ろ材）を格納したフィルター３のケースや、フィルター流路７に、インクに含まれた固形成分が沈殿するのを防ぐことができ、再度クリーニングモードを実行する時に沈殿した固形成分が悪影響を及ぼすのが防止される。

また、本実施形態の液体吐出装置９００によれば、フィルター３およびフィルター流路７から除去したインクをインクタンク２に回収して、吐出用として使用することができるように構成される。これにより、インクを無駄なく利用することが可能であり、コストや環境保全の面で有益である。

また、本実施形態の液体吐出装置９００によれば、フィルター３およびフィルター流路７からのインクの除去とインクタンク２へのインクの回収を、液体流路にガスを注入して行うが、その後でガスを注入した液体流路に対して排気（脱気）処理を行う。これにより、インクを除去するためにガスを注入した部分に再度インクを注入した際に、流路内に残留するガスがインクに溶け込んでインクの物性が変化するのを抑制することが出来る。

それを可能とするため、液体吐出装置９００は、フィルター流路にガスを導入してフィルター流路からインクを除去するガス導入部と、フィルター流路に導入されたガスを排気する排気部を備えている。具体的には、液体吐出装置９００は、流路開閉バルブ８９、流路制御バルブ９０、流路９１、管路９２、管路制御バルブ９３、ガス導入路９４、排気路９５、ガス排出路９６、排気ポンプ９７、排気路９８、脱気モジュール９９を、更に備えている。

流路開閉バルブ８９は、流路制御バルブ６２とインクタンク２を結ぶ流路１２に配置されており、制御部２０の制御により流路１２の開閉を行うバルブである。流路制御バルブ９０は、流路５と流路９１を接続するか、管路９２と流路９１を接続するかを、制御部２０の制御により切り替え可能な三方バルブである。流路９１は、流路制御バルブ９０と流路制御バルブ６を接続し、インクを循環させる循環流路の一部を構成している。

管路９２は、流路９１にガスを供給するか、または流路９１を介してフィルター３等からガスを排気する際に、ガスの流路となる管路である。管路制御バルブ９３は、管路９２とガス導入路９４を接続するか、管路９２と排気路９５を接続するかを、制御部２０の制御により切り替え可能な三方バルブである。

ガス導入路９４は、フィルター３からインクを除去する際に用いるガスを外部から導入するための管路である。ここで用いるガスは、インクと接触した時に、反応したり溶けたりしてインクの物性を変化させることが少ないガスが望ましく、インクの種類にもよるが、例えば乾燥空気や乾燥窒素が用いられる。ガスは、ガス導入路９４から、例えば、０．２気圧の圧力で供給される。

排気路９５は、フィルター３等からガスを排気する際に、ガスの流路と成る管路であり、排気ポンプ９７に接続されている。排気ポンプ９７には、各種の真空ポンプを用いることが可能で、ガスを吸引してガス排出路９６に排出する。排気ポンプ９７は、排気路９８を介して脱気モジュール９９とも接続されている。脱気モジュール９９は、例えば中空糸膜を備えたチューブを備え、インクをチューブに通過させてインク内の気泡や溶存気体を除去する装置である。

本実施形態の液体吐出装置９００も、実施形態１あるいは実施形態３と同様に、図３に示すフローチャートに従い、クリーニングモード、吐出モード、スタンバイモードの各モードを実行する。ただし、本実施形態では、クリーニングモードを終了した際に、フィルター３およびフィルター流路７に残留しているインクを除去してインクタンク２に回収し、さらにフィルター３およびフィルター流路７を脱気処理する。

図１０を参照して、液体流路の制御方法の観点から説明を加える。図１０において、ステップＳ１００を除く他のステップは、図８を参照して説明した実施形態３と同様であるので、説明を省略する。本実施形態では、クリーニングモードが完了したら、すなわち、ステップＳ２３（Ｓ２）がＹＥＳになったならば、ステップＳ１００に移行し、ステップＳ１００の処理が完了してから、ステップＳ８２に移行する。

図１１に示すフローチャートを参照して、ステップＳ１００において実施する処理の手順を具体的に説明する。ステップＳ１００が開始されると、ステップＳ１０１において、制御部２０はポンプ４を停止させ、インクの循環を一時的に止める。

次に、ステップＳ１０２において、制御部２０は、ガスを用いてフィルター３内からインクを排出し、排出したインクをインクタンク２に回収する。図１２に示すバルブ制御表の上段には、ステップＳ１０２において制御部２０が各バルブを制御する際の制御指令が示されている。また、図１３には、ステップＳ１０２におけるガスの流れが太線矢印で模式的に示されている。

図１３に示されるように、ガス導入路９４から導入されたガスは、管路制御バルブ９３、管路９２、流路制御バルブ９０を経て、流路９１に導入される。流路９１に導入されたガスは、残留しているインクを矢印方向に沿って押し流しながら循環流路内を進んでゆく。言い換えれば、フィルター３に残留していたインクを含めて、循環流路内で流路制御バルブ９０よりも下流側に残留していたインクは、導入されたガスに押されて矢印のように流れ、開状態の流路開閉バルブ８９を通じてインクタンク２に回収される。

残留していたインクがインクタンク２に回収されると、図１１に示すフローチャートのステップＳ１０３にて、制御部２０は排気ポンプ９７を作動させ、ステップＳ１０４の処理に移行する。尚、排気ポンプ９７は、ステップＳ１０４よりも前に作動を開始しておく必要があるが、必ずしもステップＳ１０２より後に作動を開始しなければならないわけではない。例えば、ステップＳ１００を開始する前のクリーニングモード中に排気ポンプ９７の作動を開始させ、そのまま継続的に動作させておいてもよく、その場合にはステップＳ１０３を省略してステップ１０４の処理に移行する。クリーニングモードを含めてインクを循環させる際に排気ポンプ９７を作動させて脱気モジュール９９を稼働させておけば、循環するインク中の溶存気体を除去することが可能である。インク中の溶存酸素量を例えば３ｐｐｍ以下に保持することで、吐出ヘッド１からの吐出を安定させることが出来る。

ステップＳ１０４において、制御部２０は、ステップＳ１０３にてインクをインクタンク２に回収する際に導入されたガスを流路から排気する。図１２に示すバルブ制御表の中段には、ステップＳ１０４において制御部２０が各バルブを制御する際の制御指令が示されている。また、図１４には、ステップＳ１０４において排気されるガスの流れが太線矢印で模式的に示されている。

流路制御バルブ９０よりも下流側の循環流路は、管路９２、管路制御バルブ９３、排気路９５を介して排気ポンプ９７に接続されるが、流路開閉バルブ８９が閉じられているため、流路内に充填されていたガスは排気され、ガス排出路９６から排出される。

流路内に充填されたガスが排気されると、ステップＳ１０５に移行し、制御部２０は、ステップＳ８２用の液体流路を構成するように各バルブを制御し、ポンプ４を作動させる。図１２に示すバルブ制御表の下段には、ステップＳ１０５において制御部２０が各バルブを制御する際の制御指令が示されている。ステップＳ１０５が完了すると、図１０に示されたステップＳ１００は完了し、ステップＳ８２に移行する。以後の動作は、実施形態３と同様である。

以上説明したように、本実施形態に係る液体吐出装置は、タンクにインクを補充した際には、インクから不純物を除去するために、フィルター流路を経由してインクを循環させるクリーニングモードを実施する。その際、吐出ヘッド１を経由させずにヘッドバイパス流路７２を用いてインクを循環することにより、不純物が完全に除去しきれていないクリーニング処理中のインクが吐出ヘッド１に接触するのを防止することが出来る。

さらに、本実施形態では、クリーニングモードを実行した後に、フィルター３およびフィルター流路７に残留しているインクを除去する。これにより、フィルターメディア（ろ材）を格納したフィルター３のケースや、フィルター流路７に、インクに含まれた固形成分が沈殿するのを防ぐことができ、再度クリーニングモードを実行する時に沈殿した固形成分が悪影響を及ぼすことがない。

また、本実施形態では、フィルター３およびフィルター流路７から除去したインクをインクタンク２に回収して、吐出用として使用することができる。これにより、インクを無駄なく利用することが可能であり、コストや環境保全の面で有益である。

また、本実施形態では、フィルター３およびフィルター流路７からのインクの除去とインクタンク２へのインクの回収を、液体流路にガスを注入して行うが、その後でガスを注入した液体流路に対して排気（脱気）処理を行う。これにより、インクを除去するためにガスを注入した部分に再度インクを注入した際に、ガスがインクに溶け込んでインクの物性が変化するのを抑制することが出来る。

これらの処理が完了したならば、インクに本来含まれているべき固形成分がフィルターにより捕獲されてしまうのを防止するため、フィルター流路からフィルターバイパス流路に切り替えてインクを循環させ、フィルターにはインクを流さないように制御する。これにより、不純物が除去された後のインク中の固形成分の濃度が変動するのを抑制することができ、しかも固形成分が液体流路に沈降するのを抑制することが出来る。このため、本実施形態の液体吐出装置、液体吐出方法によれば、所定濃度の固形成分を含んだインクを安定して記録媒体に付与することが出来るため、付与されたインクが本来の性能を発揮することが出来る。例えば、文字や画像を記録する際には、所望の色彩や濃淡で記録することができ、機能材料を含んだ液体を付与する際には、所望の性能の機能性薄膜や機能素子を製造することができる。

［参考形態との比較］
以上説明したように、各実施形態では、フィルター流路と並列してフィルターバイパス流路が設置されている。そして、クリーニングモード以外のモードでは、循環させるインクの少なくとも半分以上（望ましくは７０％以上）をフィルターバイパス流路を経由させることにより、インクが本来含有するべき固形成分がフィルターにより補足されるのを抑制し得る。

ここで、参考形態として、実施形態１の液体吐出装置１００と同様の吐出ヘッド１、インクタンク２、フィルター３、ポンプ４を備えるが、流路制御バルブ６、フィルターバイパス流路８、流路制御バルブ９を備えていない液体吐出装置を挙げる。参考形態は、クリーニングモード、液体吐出モード、スタンバイモードのいずれにおいてもインクを循環させる点で各実施形態と共通するが、どのモードにおいても循環させるインクの全てをフィルターを経由させる点で各実施形態とは異なる

参考形態に係る液体吐出装置について、インクタンク２にインクを補充してから、図３に示した管理フローで連続して７日間の運転を実施し、インクタンク２に残っているインクの不溶性固形成分の濃度が変化していないかを調べた。ＴＧＡ（熱重量測定装置）を用いてインク中の不溶性固形成分の濃度を計測したところ、インクを補充した時点と比べて１．０ｗｔ％の減少が確認された。不溶性固形成分がフィルターに補足された結果、インク中の不溶性固形成分の濃度が低下し、７日目以降は、インクが本来の性能を発揮することが出来ない状態になっていた。このため、文字や画像を記録した際には、色彩や濃淡の品位が低下し、機能材料を含んだ液体を付与した際には、機能性薄膜や機能素子の性能が低下する傾向にあった。また、フィルターが目詰まりに近い状態に陥り、循環させる液体の流量が低下してしまう傾向があった。

これに対して、各実施形態に係る液体吐出装置について、インクタンク２にインクを補充してから、図３に示した管理フローで連続して１０日間の運転を実施し、インクタンク２に残っているインクの不溶性固形成分の濃度が変化していないかを調べた。ＴＧＡ（熱重量測定装置）を用いてインク中の不溶性固形分の濃度を計測したところ、インクを補充した時点に対して、測定精度の範囲内で変化が無いことが確認された。各実施形態によれば、所定濃度の固形成分を含んだインクを安定して記録媒体に付与することが出来るため、付与されたインクが本来の性能を発揮することが出来た。また、フィルターが目詰まりを起こすこともなく、参考形態よりも長時間にわたって連続運転をすることが可能である。

［他の実施形態］
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。上述した異なる実施形態を組合わせて実施しても差し支えない。

例えば、実施形態３や実施形態４では、実施形態１と同様に、流路制御バルブ６および流路制御バルブ９を用いてフィルター流路７とフィルターバイパス流路８を切り替え可能に構成したが、実施形態２のように各流路の流量を可変にできる構成にしてもよい。

また、実施形態３や実施形態４では、流路制御バルブ６１および流路制御バルブ６２を用いてヘッド流路７１とヘッドバイパス流路７２を切り替え可能にしたが、これらの流路についても他の構成で流量比を可変にできるようにしてもよい。例えば、ヘッド流路７１とヘッドバイパス流路７２の各々に流量制御バルブを設け、クリーニングモードではヘッドバイパス流路７２に流量の７０％以上が流れ、液体吐出モードやスタンバイモードではヘッド流路７１に流量の７０％以上が流れるようにしてもよい。

また、各実施形態で説明した循環流路に加えて、吐出ヘッド１にサブタンクやサブ流路を設け、吐出ヘッド１内でもインクを循環させる副循環流路を備える装置構成としてもよい。

また、クリーニングモード、液体吐出モード、スタンバイモードに加え、さらに他の動作モードを実行可能な液体吐出装置や液体吐出方法であってもよい。

本発明は、実施形態に係るインク吐出方法を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおけるプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。上述したインク吐出方法に係る制御方法を制御部に実行させるための制御プログラム、制御プログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態に含まれる。

本明細書による開示は、以下の開示事項を含んでいる。
［開示事項１］
液体を貯留可能なタンクと、
前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、
前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、
制御部と、を備える液体吐出装置であって、
前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、
前記制御部は、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
ことを特徴とする液体吐出装置。
［開示事項２］
前記環流路は、前記フィルター流路と前記フィルターバイパス流路のいずれに前記液体を流すかを切り替え可能な流路制御バルブを備え、
前記制御部は、前記流路制御バルブを制御して、前記フィルター流路と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を変更する、
ことを特徴とする開示事項１に記載の液体吐出装置。
［開示事項３］
前記環流路は、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量を制御可能な流量制御バルブ、および／または前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量を制御可能な流量制御バルブを備え、
前記制御部は、前記流量制御バルブを制御して前記フィルター流路と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を変更する、
ことを特徴とする開示事項１に記載の液体吐出装置。
［開示事項４］
前記環流路は、前記吐出ヘッドと並列して設けられたヘッドバイパス流路を更に備え、
前記制御部は、前記吐出ヘッドに供給される前記液体の流量と前記ヘッドバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
ことを特徴とする開示事項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
［開示事項５］
前記環流路は、前記吐出ヘッドと前記ヘッドバイパス流路のいずれに前記液体を流すかを切り替え可能な流路制御バルブを備え、
前記制御部は、前記流路制御バルブを制御して、前記吐出ヘッドと前記ヘッドバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を変更する、
ことを特徴とする開示事項４に記載の液体吐出装置。
［開示事項６］
前記フィルター流路にガスを導入して前記フィルター流路から前記液体を除去するガス導入部を備える、
ことを特徴とする開示事項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
［開示事項７］
前記フィルター流路から除去された前記液体を、前記タンクに回収する、
ことを特徴とする開示事項６に記載の液体吐出装置。
［開示事項８］
前記フィルター流路に導入された前記ガスを排気する排気部を備える、
ことを特徴とする開示事項６または７に記載の液体吐出装置。
［開示事項９］
前記制御部は、
前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルター流路を経由させるクリーニングモード、及び、前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させる吐出モードを、実行可能である、
ことを特徴とする開示事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
［開示事項１０］
前記クリーニングモードは、前記液体に含まれる不溶性固形成分の濃度の減少量が、０．２ｗｔ％以下の範囲に収まるように実行される、
ことを特徴とする開示事項９に記載の液体吐出装置。
［開示事項１１］
前記制御部は、
さらに、前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させないスタンバイモードを実行可能である、
ことを特徴とする開示事項９または１０に記載の液体吐出装置。
［開示事項１２］
前記制御部は、
前記クリーニングモードを実行した後に、前記フィルターバイパス流路を経由して前記液体の７０％以上を前記環流路に循環させた時間が所定時間を越えたら、前記クリーニングモードを再度実行する、
ことを特徴とする開示事項９乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
［開示事項１３］
液体を貯留可能なタンクと、
前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、
前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、
制御部と、を備える液体吐出装置を用いる液体吐出方法であって、
前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、
前記制御部は、動作モードに応じて、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
ことを特徴とする液体吐出方法。
［開示事項１４］
前記制御部は、
前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルター流路を経由させるクリーニングモードと、前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させる吐出モードと、を実行可能である、
ことを特徴とする開示事項１３に記載の液体吐出方法。
［開示事項１５］
前記制御部は、前記液体に含まれる不溶性固形成分の濃度の減少量が、０．２ｗｔ％以下の範囲に収まるように前記クリーニングモードを実行する、
ことを特徴とする開示事項１４に記載の液体吐出方法。
［開示事項１６］
前記制御部は、
前記タンクに前記液体が補充された後、前記クリーニングモードを実行してから前記吐出モードを実行する、
ことを特徴とする開示事項１４または１５に記載の液体吐出方法。
［開示事項１７］
前記制御部は、前記クリーニングモードを実行した後、前記フィルター流路にガスを導入して前記フィルター流路から前記液体を除去する処理を実行する、
ことを特徴とする開示事項１４乃至１６のいずれか１項に記載の液体吐出方法。
［開示事項１８］
前記制御部は、前記フィルター流路から除去された前記液体を、前記タンクに回収する処理を実行する、
ことを特徴とする開示事項１７に記載の液体吐出方法。
［開示事項１９］
前記制御部は、前記フィルター流路に導入された前記ガスを排気する処理を実行する、
ことを特徴とする開示事項１７または１８に記載の液体吐出方法。
［開示事項２０］
前記制御部は、
前記クリーニングモードを実行した後に、前記フィルターバイパス流路を経由して前記液体の７０％以上を前記環流路に循環させた時間が所定時間を越えたら、前記クリーニングモードを再度実行する、
ことを特徴とする開示事項１４乃至１９のいずれか１項に記載の液体吐出方法。
［開示事項２１］
前記制御部は、
前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させないスタンバイモードを実行可能である、
ことを特徴とする開示事項１３乃至２０のいずれか１項に記載の液体吐出方法。
［開示事項２２］
前記環流路は、前記吐出ヘッドと並列して設けられたヘッドバイパス流路を更に備え、
前記制御部は、動作モードに応じて、前記吐出ヘッドに供給される前記液体の流量と前記ヘッドバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
ことを特徴とする開示事項１３乃至２１のいずれか１項に記載の液体吐出方法。
［開示事項２３］
開示事項１３乃至２２のいずれか１項に記載の液体吐出方法により、前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させて基材に付与する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
［開示事項２４］
開示事項１３乃至２２のいずれか１項に記載の液体吐出方法を、前記制御部に実行させるためのプログラム。
［開示事項２５］
開示事項２４に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

１・・・吐出ヘッド／２・・・インクタンク／３・・・フィルター／４・・・ポンプ／５・・・流路／６・・・流路制御バルブ／７・・・フィルター流路／８・・・フィルターバイパス流路／９・・・流路制御バルブ／１０、１１、１２・・・流路／２０・・・制御部／２１・・・外部コンピュータ／２２・・・流量センサ／２３・・・圧力センサ／２４・・・温度センサ／５１、５２・・・流量制御バルブ／６１、６２・・・流路制御バルブ／７１・・・ヘッド流路／７２・・・ヘッドバイパス流路／８９・・・開閉バルブ／９０・・・流路制御バルブ／９１・・・流路／９２・・・管路／９３・・・管路制御バルブ／９４・・・ガス導入路／９５・・・排気路／９６・・・ガス排出路／９７・・・排気ポンプ／９８・・・排気路／９９・・・脱気モジュール／１００、５００、７００、９００・・・液体吐出装置

Claims (25)

1. 液体を貯留可能なタンクと、
   前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、
   前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、
   制御部と、を備える液体吐出装置であって、
   前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、
   前記制御部は、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記環流路は、前記フィルター流路と前記フィルターバイパス流路のいずれに前記液体を流すかを切り替え可能な流路制御バルブを備え、
   前記制御部は、前記流路制御バルブを制御して、前記フィルター流路と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記環流路は、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量を制御可能な流量制御バルブ、および／または前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量を制御可能な流量制御バルブを備え、
   前記制御部は、前記流量制御バルブを制御して前記フィルター流路と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 前記環流路は、前記吐出ヘッドと並列して設けられたヘッドバイパス流路を更に備え、
   前記制御部は、前記吐出ヘッドに供給される前記液体の流量と前記ヘッドバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記環流路は、前記吐出ヘッドと前記ヘッドバイパス流路のいずれに前記液体を流すかを切り替え可能な流路制御バルブを備え、
   前記制御部は、前記流路制御バルブを制御して、前記吐出ヘッドと前記ヘッドバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を変更する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記フィルター流路にガスを導入して前記フィルター流路から前記液体を除去するガス導入部を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記フィルター流路から除去された前記液体を、前記タンクに回収する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記フィルター流路に導入された前記ガスを排気する排気部を備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
9. 前記制御部は、
   前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルター流路を経由させるクリーニングモード、及び、前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させる吐出モードを、実行可能である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
10. 前記クリーニングモードは、前記液体に含まれる不溶性固形成分の濃度の減少量が、０．２ｗｔ％以下の範囲に収まるように実行される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
11. 前記制御部は、
    さらに、前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させないスタンバイモードを実行可能である、
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
12. 前記制御部は、
    前記クリーニングモードを実行した後に、前記フィルターバイパス流路を経由して前記液体の７０％以上を前記環流路に循環させた時間が所定時間を越えたら、前記クリーニングモードを再度実行する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
13. 液体を貯留可能なタンクと、
    前記液体を吐出可能な吐出ヘッドと、
    前記液体の流路であって、前記タンクから前記吐出ヘッドを経由して前記タンクに戻る環流路と、
    制御部と、を備える液体吐出装置を用いる液体吐出方法であって、
    前記環流路は、フィルターを経由するフィルター流路と、前記フィルター流路と並列して設けられたフィルターバイパス流路と、を備え、
    前記制御部は、動作モードに応じて、前記フィルター流路に流れる前記液体の流量と前記フィルターバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
    ことを特徴とする液体吐出方法。
14. 前記制御部は、
    前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルター流路を経由させるクリーニングモードと、前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させる吐出モードと、を実行可能である、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出方法。
15. 前記制御部は、前記液体に含まれる不溶性固形成分の濃度の減少量が、０．２ｗｔ％以下の範囲に収まるように前記クリーニングモードを実行する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出方法。
16. 前記制御部は、
    前記タンクに前記液体が補充された後、前記クリーニングモードを実行してから前記吐出モードを実行する、
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の液体吐出方法。
17. 前記制御部は、前記クリーニングモードを実行した後、前記フィルター流路にガスを導入して前記フィルター流路から前記液体を除去する処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の液体吐出方法。
18. 前記制御部は、前記フィルター流路から除去された前記液体を、前記タンクに回収する処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出方法。
19. 前記制御部は、前記フィルター流路に導入された前記ガスを排気する処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出方法。
20. 前記制御部は、
    前記クリーニングモードを実行した後に、前記フィルターバイパス流路を経由して前記液体の７０％以上を前記環流路に循環させた時間が所定時間を越えたら、前記クリーニングモードを再度実行する、
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の液体吐出方法。
21. 前記制御部は、
    前記環流路を循環する前記液体の７０％以上を前記フィルターバイパス流路を経由させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させないスタンバイモードを実行可能である、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の液体吐出方法。
22. 前記環流路は、前記吐出ヘッドと並列して設けられたヘッドバイパス流路を更に備え、
    前記制御部は、動作モードに応じて、前記吐出ヘッドに供給される前記液体の流量と前記ヘッドバイパス流路に流れる前記液体の流量の比率を制御する、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の液体吐出方法。
23. 請求項１３または１４に記載の液体吐出方法により、前記吐出ヘッドから前記液体を吐出させて基材に付与する、
    ことを特徴とする物品の製造方法。
24. 請求項１３または１４に記載の液体吐出方法を、前記制御部に実行させるためのプログラム。
25. 請求項２４に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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