JP6142619B2 - 液体噴射装置、液体噴射装置における液体供給方法 - Google Patents

液体噴射装置、液体噴射装置における液体供給方法 Download PDF

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Description

本発明は、液体収容部に収容された液体を流路を介して液体噴射ヘッドへ供給する液体噴射装置、液体噴射装置における液体供給方法に関する。
従来から、交換可能なカートリッジ(液体収容部)に収容されたインク(液体)を液体噴射ヘッドに供給すると共に、液体噴射ヘッドからターゲットにインクを噴射して印刷を行うプリンター(液体噴射装置)が知られている(例えば特許文献1)。
このようなプリンターでは、カートリッジに収容された液体が空になった場合でも、カートリッジを新しいものに交換することによって印刷を行うことができる。しかし、印刷の途中でカートリッジの交換が必要となった場合には、印刷を中断させなければならず、印刷物には斑が生じて印刷品質が低下してしまう。
そこで、液体噴射ヘッドに対して複数のカートリッジを接続することにより、1つのカートリッジに収容されたインクが空になった場合でも他のカートリッジからインクを供給し、印刷の継続を可能としたプリンターが提案されている。
特開2004−98365号公報
ところで、インクの中には、例えば顔料インクのように時間の経過と共に沈降や凝集が起こり、濃度に偏りが生じてしまうものがある。そのため、このようなインクを液体噴射ヘッドへ供給する場合には、液体噴射ヘッドとカートリッジとを繋ぐ流路内のインクにも濃度に偏りが生じてしまうことがある。
すなわち、複数のカートリッジを接続する場合には、インクを供給するカートリッジ(供給液体収容部)と液体噴射ヘッドとを繋ぐ流路ではインクが流動するため、流路内のインクの濃度の偏りは生じにくい。しかし、他のカートリッジ(非供給液体収容部)と対応する流路(収容部側流路)では、インクが停滞するため濃度に偏りが生じやすい。
なお、こうした課題は、カートリッジに収容されたインクを流路を介して液体噴射ヘッドに供給するプリンターに限らない。すなわち、液体収容部に収容された液体を流路を介して液体噴射ヘッドに供給する液体噴射装置、液体噴射装置における液体供給方法においては、概ね共通したものとなっている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、収容部側流路における液体の濃度の偏りを低減することができる液体噴射装置、液体噴射装置における液体供給方法を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を収容する2つ以上の液体収容部から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記各液体収容部ごとに対応するように設けられ、前記液体収容部側となる上流側から該液体収容部側とは反対側の下流側へ液体を供給する2つ以上の収容部側流路と、該各収容部側流路によって供給された液体をさらに前記液体噴射ヘッド側となる下流側へ供給するヘッド側流路と、前記収容部側流路内の液体を流動させることが可能な流動機構と、前記液体収容部の中から前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部を選択する選択部と、を備え、前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する前記供給液体収容部として選択されていない非供給液体収容部から液体が供給されない時間が予め設定した所定時間より長い場合、前記選択部は前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部として前記非供給液体収容部を選択し、前記流動機構は、前記収容部側流路のうち、前記非供給液体収容部と対応する前記収容部側流路内で液体を流動させる。
流路内の液体は、停滞する時間の長さに伴って徐々に濃度の偏りが大きくなる。そのため、所定時間液体を供給していない液体収容部と対応する収容部側流路では、液体の濃度の偏りが大きくなっている虞がある。その点、この構成によれば、流動機構が収容部側流路内で液体を流動させるため、収容部側流路における液体の濃度の偏りを低減することができる。
上記液体噴射装置において、前記流動機構は、前記収容部側流路内の前記液体を上流側から下流側へ流動させるのが好ましい。
この構成によれば、液体を上流側から下流側へ流動させることにより、収容部側流路内で液体を流動させる場合に比べて液体を大きく流動させることができる。したがって、液体の濃度の偏りを効率よく低減することができる。
流路内の液体は、停滞する時間の長さに伴って徐々に濃度の偏りが大きくなる。そのため、所定時間液体を供給していない液体収容部と対応する収容部側流路では、液体の濃度の偏りが大きくなっている虞がある。その点、この構成によれば、流動機構が収容部側流路内で液体を流動させるため、収容部側流路における液体の濃度の偏りを低減することができる。
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を収容する2つ以上の液体収容部から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記各液体収容部ごとに対応するように設けられ、前記液体収容部側となる上流側から該液体収容部側とは反対側の下流側へ液体を供給する2つ以上の収容部側流路と、該各収容部側流路によって供給された液体をさらに前記液体噴射ヘッド側となる下流側へ供給するヘッド側流路と、前記液体収容部に収容された液体の残量を検出する残量検出部と、前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する前記液体収容部を選択する選択部と、を備え、前記選択部は、前記液体収容部のうち収容された液体の残量が残量閾値以下となった少量液体収容部と、収容された液体の残量が残量閾値よりも多い多量液体収容部との双方の液体収容部を前記液体噴射ヘッド側へ液体を供給する液体収容部として選択するのが好ましい。
液体収容部から供給される液体の濃度は、液体収容部に収容されている液体の残量によって変化することがある。すなわち、例えば残量が多い場合には、残量が少ない場合に比べて濃度の低い液体が供給されることがある。その点、この構成によれば、液体の残量が残量閾値以下の少量液体収容部と、液体の残量が残量閾値よりも多い多量液体収容部とから液体を供給することにより、濃度の異なる液体同士を混ぜ合わせて液体噴射ヘッドへ供給することができる。
上記液体噴射装置において、前記流動機構は、前記各液体収容部に収容された液体の残量が残量閾値よりも多い場合に、液体を供給していない時間が前記所定時間経過した前記液体収容部と対応する前記収容部側流路内で前記液体を流動させるのが好ましい。
この構成によれば、液体を供給していない時間が所定時間経過した液体収容部と対応する収容部側流路内で液体を流動させるため、収容部側流路内の液体の濃度の偏りを抑制することができる。したがって、液体収容部の残量が少なくなって多量液体収容部からも液体を供給する場合に、濃度の偏りが抑制された液体を供給することができる。
また、上記課題を解決する液体噴射装置における液体供給方法は、液体を収容する2つ以上の液体収容部のうち、液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部から該供給液体収容部と対応する収容部側流路、及び該収容部側流路よりも前記液体噴射ヘッド側のヘッド側流路を介して液体を供給する供給ステップと、前記液体収容部のうち前記供給液体収容部とは異なる非供給液体収容部から液体が供給されない時間を計測する計測ステップと、前記計測ステップにおいて計測された時間が、予め設定した所定時間よりも長い場合に、前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部として前記非供給液体収容部を選択する選択ステップと、前記非供給液体収容部と対応する収容部側流路内の液体を流動させる流動ステップとを備える。
また、上記課題を解決する液体噴射装置における液体供給方法は、液体を収容する2つ以上の液体収容部から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記各液体収容部ごとに対応するように設けられ、前記液体収容部側となる上流側から該液体収容部側とは反対側の下流側へ液体を供給する2つ以上の収容部側流路と、該各収容部側流路によって供給された液体をさらに前記液体噴射ヘッド側となる下流側へ供給するヘッド側流路と、前記収容部側流路内の液体を流動させることが可能な流動機構と、前記液体収容部に収容された液体の残量を検出する残量検出部と、前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する前記液体収容部を選択する選択部と、を備え、前記液体収容部のうち収容された液体の残量が残量閾値以下となった少量液体収容部と、収容された液体の残量が残量閾値よりも多い多量液体収容部との双方の液体収容部を前記液体噴射ヘッド側へ液体を供給する前記液体収容部として選択することを特徴とする。
この構成によれば、上記液体噴射装置と同様の効果を奏し得る。
実施形態のプリンターの模式図。 第3インク供給チューブが構成する流路の模式図。 変形例の流路の模式図。
以下、液体噴射装置の一例であるインクジェット式プリンターの一実施形態について、図を参照して説明する。
図1に示すように、液体噴射装置の一例としてのインクジェット式プリンター(以下、単に「プリンター」という。)11は、略矩形箱状をなす本体ケース12を備える。この本体ケース12内の前方下部には、支持部材13が主走査方向Xとなる本体ケース12の長手方向(図1において左右方向)に沿って架設されている。この支持部材13上には、図示しない紙送り機構により記録用紙Sが主走査方向Xと直交する副走査方向Yに沿って給送される。
本体ケース12内において支持部材13の後部上方には、主走査方向Xに沿って棒状のガイド軸14が架設されている。また、このガイド軸14にはキャリッジ15が支持されている。本体ケース12内の後方側面においてガイド軸14の両端部と対応する位置には、駆動プーリー16及び従動プーリー17が回転自在に支持されている。駆動プーリー16にはキャリッジモーター18が連結されるとともに、一対のプーリー16,17間にはキャリッジ15が連結された無端状のタイミングベルト19が掛装されている。そして、キャリッジモーター18の駆動によって、キャリッジ15はガイド軸14に沿って主走査方向Xに往復移動する。
キャリッジ15の下面側には、液体の一例としてのインクを噴射するノズル(図示略)が複数形成された液体噴射ヘッド21が取り付けられている。また、主走査方向Xにおけるキャリッジ15の移動範囲内には、液体噴射ヘッド21の退避位置となるホームポジションHPが設けられている。ホームポジションHPの下方には、液体噴射ヘッド21のメンテナンスを行うメンテナンス機構22が設置されている。
また、キャリッジ15には、液体噴射ヘッド21に形成されたノズルに向けて噴射に適した圧力でインクを供給するための少なくとも1つ(本実施形態では5つ)のバルブユニット24が設けられている。バルブユニット24には、ノズルからインクが噴射されて液体噴射ヘッド21側となる下流側のインクの圧力が低下した場合に開弁する圧力調整弁25が備えられている。すなわち、圧力調整弁25は、液体噴射ヘッド21におけるインクの消費に伴って開弁動作することにより上流側から下流側へインクを供給する所謂自己封止弁として機能する。
プリンター11には、少なくとも1つ(本実施形態では2つ)の箱形をなすカートリッジホルダー26,27が設けられている。また、各カートリッジホルダー26,27内には、少なくとも1つずつ(本実施形態においては3つずつ)の液体収容部の一例としてのインクカートリッジ29a〜29fが装着可能となっている。
なお、本実施形態では、第1インクカートリッジ29aにはイエローインクが収容され、第2インクカートリッジ29bにはブラックインクが収容されている。そして、第3インクカートリッジ29cと第4インクカートリッジ29dには、ホワイトインクが収容されている。さらに、第5インクカートリッジ29eにはマゼンタインクが収容され、第6インクカートリッジ29fにはシアンインクが収容されている。
インクカートリッジ29a〜29fに収容されているインクは、時間の経過に伴ってインク溶媒内で顔料粒子が沈降する虞のある顔料インクであって、インクの種類によっても沈降のしやすさは異なる。そして、これらのインクの中では、ホワイトインクが他のインクと比べて最も沈降しやすい。
各カートリッジホルダー26,27には、それぞれ少なくとも1つ(本実施形態では計5つ)のインク供給チューブ31〜35の上流端が接続されている。一方、各インク供給チューブ31〜35の下流端は、それぞれ異なる圧力調整弁25に接続されている。また、各インク供給チューブ31〜35には、各インクカートリッジ29a〜29fと対応するようにインクカートリッジ29a〜29fに収容されたインクを下流側へ送り出す給送ポンプ37a〜37fが設けられている。
すなわち、例えば第1インクカートリッジ29aに収容されたインクは、第1給送ポンプ37aの駆動に伴い第1インク供給チューブ31及びバルブユニット24を介して液体噴射ヘッド21に供給される。また、第2インクカートリッジ29bに収容されたインクは、第2給送ポンプ37bの駆動に伴い第2インク供給チューブ32及びバルブユニット24を介して液体噴射ヘッド21に供給される。
同様に、第5インクカートリッジ29eに収容されたインクは、第5給送ポンプ37eの駆動に伴い第4インク供給チューブ34及びバルブユニット24を介して液体噴射ヘッド21に供給される。また、第6インクカートリッジ29fに収容されたインクは、第6給送ポンプ37fの駆動に伴い第5インク供給チューブ35及びバルブユニット24を介して液体噴射ヘッド21に供給される。
次に、第3インクカートリッジ29cと第4インクカートリッジ29dに収容されたインクを液体噴射ヘッド21側へ供給する第3インク供給チューブ33について説明する。なお、第3インク供給チューブ33は、例えば三叉管などの接続部38a〜38cを介して複数のチューブ33a〜33fが互いに接続されることにより構成されている。
第1チューブ33aは、上流端が第3インクカートリッジ29cと対応するように第1カートリッジホルダー26に接続されていると共に、下流端が第1接続部38aに接続されている。第2チューブ33bは、上流端が第1接続部38aに接続されていると共に、下流端が第2接続部38bに接続されている。
第3チューブ33cは、上流端が第2接続部38bに接続されていると共に、下流端が圧力調整弁25に接続されている。第4チューブ33dは、一方端(図1では左方の端)が第1接続部38aに接続されていると共に、他方端(図1では右方の端)が第3接続部38cに接続されている。
第5チューブ33eは、上流端が第3接続部38cに接続されていると共に、下流端が第2接続部38bに接続されている。第6チューブ33fは、上流端が第4インクカートリッジ29dと対応するように第2カートリッジホルダー27に接続されると共に、下流端が第3接続部38cに接続されている。
また、第1チューブ33aには、第3インクカートリッジ29cに収容されたインクを下流側へ供給する際に駆動される第3給送ポンプ37cが設けられている。同様に、第6チューブ33fには、第4インクカートリッジ29dに収容されたインクを下流側へ供給する際に駆動される第4給送ポンプ37dが設けられている。さらに、第5チューブ33eには、第2チューブ33b、第4チューブ33d、第5チューブ33e内でインクを循環させる循環ポンプ47が設けられている。
図2では、第3インク供給チューブ33における第1チューブ33a〜第6チューブ33fによって構成される流路41〜46を、隣合う流路同士で線種を分けて図示している。すなわち、第1チューブ33aにより実線で示す第1流路41が構成され、第2チューブ33bにより一点鎖線で示す第2流路42が構成され、第3チューブ33cにより実線で示す第3流路43が構成されている。さらに、第4チューブ33dにより二点鎖線で示す第4流路44が構成され、第5チューブ33eにより破線で示す第5流路45が構成され、第6チューブ33fにより実線で示す第6流路46が構成されている。
図2に示すように、第1流路41の上流端41aは、図示しないインク供給部を介して第3インクカートリッジ29cに接続されている。また、第1接続部38aには、第1流路41の下流端41b、第2流路42の上流端42a、及び第4流路44の一方端(図2では下方の端)44aが接続されている。すなわち、第1流路41と第2流路42と第4流路44は、第1接続部38aを介して接続されていると共に、互いに連通している。
第2接続部38bには、第2流路42の下流端42b、第3流路43の上流端43a、及び第5流路45の下流端45bが接続されている。すなわち、第2流路42と第3流路43と第5流路45は、第2接続部38bを介して接続されていると共に、互いに連通している。また、第3流路43の下流端43bは、バルブユニット24に接続されている。
第3接続部38cには、第4流路44の他方端(図2では上方の端)44b、第5流路45の上流端45a、第6流路46の下流端46bが接続されている。すなわち、第4流路44と第5流路45と第6流路46は、第3接続部38cを介して接続されていると共に、互いに連通している。また、第6流路46の上流端46aは、図示しないインク供給部を介して第4インクカートリッジ29dに接続されている。
なお、第1流路41及び第6流路46は、各インクカートリッジ29c,29dごとに対応するように設けられている。そして、第1流路41は、第3インクカートリッジ29c側となる上流側から第3インクカートリッジ29c側とは反対側の下流側へインクを供給する収容部側流路の一例としても機能している。また、第6流路46は、第4インクカートリッジ29d側となる上流側から第4インクカートリッジ29d側とは反対側の下流側へインクを供給する収容部側流路の一例としても機能している。
そして、第2流路42と第4流路44と第5流路45とにより構成される循環流路48は、第1流路41及び第6流路46よりも下流側に設けられている。さらに、循環流路48には、第1流路41の下流端41b及び第6流路46の下流端46bがそれぞれ接続され、各インクカートリッジ29c,29dから供給されたインクを循環させることが可能である。
さらに、第3流路43は、循環流路48に上流端43aが接続されている。そのため第3流路43は、第1流路41もしくは第6流路46と、循環流路48とによって供給されたインクをさらに液体噴射ヘッド21側となる下流側へ供給するヘッド側流路の一例としても機能している。
すなわち、本実施形態では、同じ種類のインク(ホワイトインク)をそれぞれ収容する2つのインクカートリッジ29c,29dから液体噴射ヘッド21にインク供給する。そして、インクカートリッジ29c,29dから供給されたインクは、液体噴射ヘッド21に形成された同一のノズルから噴射される。
また、図2に示すように、メンテナンス機構22は、ノズルを覆うように液体噴射ヘッド21に当接可能なキャップ51を備えている。また、メンテナンス機構22は、キャップ51を液体噴射ヘッド21と当接する当接位置と該当接位置とは異なる離間位置(図2に示す位置)との間で移動させるための移動機構52と、キャップ51内を吸引する吸引ポンプ53とを備えている。
さらに、プリンター11は、プリンター11の稼動状態を統括制御する制御部55を備えている。なお、制御部55は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、液体噴射ヘッド21、キャリッジモーター18(図1参照)、移動機構52及び吸引ポンプ53の駆動を制御し、記録用紙Sへのインクの噴射や液体噴射ヘッド21のメンテナンス処理などを実行する。さらに、制御部55は、各給送ポンプ37a〜37f及び循環ポンプ47の駆動を制御し、インクカートリッジ29a〜29fから液体噴射ヘッド21にインクを供給する。
また、制御部55は、各インクカートリッジ29a〜29fに収容されたインクの残量をそれぞれ検出する残量検出部の一例としても機能している。すなわち、制御部55は、液体噴射ヘッド21にインクを供給するインクカートリッジ29a〜29fと、液体噴射ヘッド21から噴射されたインク量とに基づいて各インクカートリッジ29a〜29fに収容されているインクの残量を検出する。なお、制御部55は、検出した残量をインクカートリッジ29a〜29fと対応づけて図示しない記憶部に記憶する。
次に、インクカートリッジ29a〜29fから液体噴射ヘッド21へインクを供給する際の作用について、特に第3インクカートリッジ29c及び第4インクカートリッジ29dからインクを供給する場合の作用に着目して説明する。ただし、初期状態として第1流路41〜第6流路46内はインクで満たされているものとする。
さて、図2に示すように、まず制御部55は、第3インクカートリッジ29cと第4インクカートリッジ29dのうち、液体噴射ヘッド21へインクを供給する供給カートリッジ(供給液体収容部)を選択する。この点で制御部55は、選択部の一例としても機能している。
すなわち、制御部55は、各インクカートリッジ29c,29dからインクエンドのものを除いたインクカートリッジのうちで、収容されているインクの残量が最も少ないインクカートリッジを供給カートリッジとして選択する。なお、インクエンドとは、インクカートリッジ内にインクが残ってないものだけではなく、インクカートリッジからインクを供給できない状態及び供給可能なインクが限りなく少ない状態を含むものとする。
また、選択したインクカートリッジの残量が残量閾値以下である場合には、制御部55は、残量が残量閾値以下の少量カートリッジ(少量液体収容部)と、残量が残量閾値よりも多い多量カートリッジ(多量液体収容部)とを供給カートリッジとして選択する。
すなわち、例えば第3インクカートリッジ29cの残量よりも第4インクカートリッジ29dの残量が多い場合には、制御部55は、第3インクカートリッジ29cを供給カートリッジとして選択する。また、このとき第4インクカートリッジ29dは、第3インクカートリッジ29cとは異なり液体噴射ヘッド21へインクを供給しない非供給カートリッジ(非供給液体収容部)となる。
また、第3インクカートリッジ29cの残量が残量閾値以下である場合であって、且つ第4インクカートリッジ29dの残量が残量閾値よりも多い場合には、制御部55は双方のインクカートリッジ29c,29dを供給カートリッジとして選択する。すなわち、この場合には、第3インクカートリッジ29cが少量カートリッジとなると共に、第4インクカートリッジ29dが多量カートリッジとなる。
そして、第3インクカートリッジ29cと第4インクカートリッジ29dの残量が共に残量閾値以下である場合には、制御部55は、残量が少ない方の1つのインクカートリッジを供給カートリッジとして選択する。
次に、制御部55は、供給カートリッジに収容されたインクを液体噴射ヘッド21へ供給する。すなわち、まず制御部55は、第5流路45内のインクを下流側から上流側に向かって加圧するように循環ポンプ47を駆動する。なお、このとき第3給送ポンプ37c及び第4給送ポンプ37dの駆動は停止している。そのため、第1接続部38aと第3給送ポンプ37cとの間、及び第3接続部38cと第4給送ポンプ37dとの間でインクの圧力は維持される。さらに、非印刷時には、液体噴射ヘッド21におけるインクの消費が抑制されているため、圧力調整弁25は閉弁状態を維持し、第2接続部38bと圧力調整弁25と間でインクの圧力は維持される。
したがって、循環ポンプ47により加圧されたインクは、第3接続部38cを介して第4流路44に流入すると共に、第1接続部38aを介して第2流路42に流入し、さらに第2接続部38bを介して第5流路45に流入する。したがって、循環ポンプ47が駆動すると、循環流路48においてインクが循環する。そのためインクは、成分などが沈降して濃度に偏りが生じている場合であっても、循環流路48内を流動するのに伴って攪拌され、濃度の偏りが解消される。
そして、制御部55は、循環流路48における濃度の偏りが十分に解消されたタイミングで循環ポンプ47の駆動を停止し、続いて、供給カートリッジと対応する給送ポンプ37c,37dを駆動する(供給ステップ)。
なお、以下では、第3インクカートリッジ29cが供給カートリッジとして選択されると共に、第4インクカートリッジ29dが非供給カートリッジとなる場合を説明する。
第3インクカートリッジ29cと対応する第3給送ポンプ37cを駆動した場合には、第1流路41内のインクが下流側へ加圧されると共に、加圧力が他の第2流路42〜第6流路46にも作用する。なお、第3給送ポンプ37cの駆動時には、第4給送ポンプ37d及び循環ポンプ47は停止している。そのため、インクは、第1接続部38aと第4給送ポンプ37dとの間、第3接続部38cと循環ポンプ47との間、及び第2接続部38bと循環ポンプ47との間で圧力が蓄圧される。
したがって、液体噴射ヘッド21でインクが消費されて圧力調整弁25が開弁すると、第3インクカートリッジ29cに収容されたインクが第1流路41、第2流路42、第3流路43を介して液体噴射ヘッド21側に供給される。すなわち、インクの供給に伴って第1流路41〜第3流路43内のインクは流動し、流動していない第4流路44〜第6流路46内のインクに比べて沈降が抑制される。
次に、第4インクカートリッジ29dを供給カートリッジとして選択すると共に、第3インクカートリッジ29cを非供給カートリッジとする場合を説明する。
第4インクカートリッジ29dと対応する第4給送ポンプ37dを駆動した場合には、第6流路46内のインクが下流側へ加圧されると共に、加圧力が他の第1流路41〜第5流路45にも作用する。なお、第4給送ポンプ37dの駆動時には、第3給送ポンプ37c及び循環ポンプ47は停止している。そのため、インクは、第1接続部38aと第3給送ポンプ37cとの間、第3接続部38cと循環ポンプ47との間、及び第2接続部38bと循環ポンプ47との間で圧力が蓄圧される。
したがって、液体噴射ヘッド21でインクが消費されて圧力調整弁25が開弁すると、第4インクカートリッジ29dに収容されたインクが第6流路46、第4流路44、第2流路42、第3流路43を介して液体噴射ヘッド21側に供給される。すなわち、インクの供給に伴って第2流路42〜第4流路44と第6流路46内のインクは流動し、流動していない第1流路41と第5流路45内のインクに比べて沈降が抑制される。
次に、第3インクカートリッジ29cと第4インクカートリッジ29dの双方のインクカートリッジを供給カートリッジとして選択した場合を説明する。
第3給送ポンプ37cと第4給送ポンプ37dを駆動した場合には、第1流路41内のインクと第6流路46内のインクが下流側に加圧されると共に、加圧力が第2流路42〜第5流路45にも作用する。なお、このとき循環ポンプ47は停止しているため、インクは、第3接続部38cと循環ポンプ47との間、及び第2接続部38bと循環ポンプ47との間で圧力が蓄圧される。
したがって、液体噴射ヘッド21でインクが消費されて圧力調整弁25が開弁すると、第3インクカートリッジ29cに収容されたインクが第1流路41を介して第2流路42に供給される。一方、第4インクカートリッジ29dに収容されたインクが第6流路46及び第4流路44を介して第2流路42へ供給される。そして、第3インクカートリッジ29cから供給されたインクと第4インクカートリッジ29dから供給されたインクは、第2流路42及び第3流路43を流動する際に混合された状態で液体噴射ヘッド21側に供給される。すなわち、インクの供給に伴って第1流路41〜第4流路44と第6流路46内のインクは流動し、流動していない第5流路45内のインクに比べて沈降が抑制される。
そして、それぞれ供給されたインクがバルブユニット24において圧力調整され、液体噴射ヘッド21のノズルから支持部材13に支持された記録用紙Sに向けて噴射されることで、画像等を形成する印刷処理が行われる。
次に、メンテナンス機構22が液体噴射ヘッド21のメンテナンスを行う場合の作用について説明する。
なお、制御部55は、前回のメンテナンス処理からの経過時間を計測することにより、非供給カートリッジからインクが供給されない時間を計測している(計測ステップ)。
そして、制御部55は、計測した時間が所定時間(例えば1日)よりも長い場合にメンテナンス処理を実行する。なお、所定時間とは、インクが停滞した場合に濃度に偏りが生じうるものとして予め設定される時間である。すなわち、制御部55は、まず給送ポンプ37c,37dの駆動を停止し、その後、循環ポンプ47を駆動する。すると、インクは、循環流路48内を流動するため、循環流路48内のインクの濃度に偏りが生じていた場合であっても、濃度の偏りが緩和される。
そして、制御部55は、循環流路48における濃度の偏りが十分に解消されたタイミングで循環ポンプ47の駆動を停止し、続いて非供給カートリッジと対応する給送ポンプを駆動する。すなわち、例えば第3インクカートリッジ29cが供給カートリッジである場合には、非供給カートリッジである第4インクカートリッジ29dと対応する第4給送ポンプ37dを駆動する。
なお、このとき循環ポンプ47は停止していると共に、圧力調整弁25は閉弁しているため、第6流路46から他の流路への流れは起こらず、インクは第6流路46内で流動して濃度の偏りが緩和される(流動ステップ)。したがって、この点で第4給送ポンプ37dは流動機構の一例として機能している。
さらに、制御部55は、移動機構52を駆動してキャップ51を当接位置に位置させた後、吸引ポンプ53を駆動する。すると、圧力調整弁25が開弁し、第4インクカートリッジ29dからインクが供給されると共に、第6流路46、第4流路44、第2流路42、第3流路43のインクが上流側から下流側へ流動する(流動ステップ)。したがって、この点でメンテナンス機構22は、第6流路46内のインクを上流側から下流側へ流動させる流動機構の一例として機能している。そして、制御部55は、第6流路46内のインクが第6流路46から第4流路44側へ流動し終わったタイミングで吸引ポンプ53の駆動を停止させると共に、移動機構52を駆動してキャップ51を離間位置へ移動させる。
さらに、制御部55は、第4給送ポンプ37dの駆動を停止すると共に、循環ポンプ47を駆動する。すると、第6流路46から循環流路48へ移動していたインクは、循環流路48内を流動することにより、濃度の偏りが解消される。その後、制御部55は、循環ポンプ47の駆動を停止すると共に、供給カートリッジである第3インクカートリッジ29cと対応する第3給送ポンプ37cを駆動する。
一方、第3インクカートリッジ29cが非供給カートリッジである場合には、制御部55は循環ポンプ47を駆動した後、第3給送ポンプ37cを駆動する。したがって、第3給送ポンプ37cも流動機構の一例として機能する。
次に、インクの組成について特に白色顔料を含有するホワイトインクについて説明する。ただし、ホワイトインクは、顔料インクの顔料成分のみならずインク溶媒中で溶けていない染料成分においても比重の違いによって沈降することがある。
白色顔料としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、塩基性炭酸鉛(2PbCOPb(OH)、いわゆる、シルバーホワイト)、酸化亜鉛(ZnO、いわゆる、ジンクホワイト)、酸化チタン(TiO、いわゆる、チタンホワイト)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO、いわゆる、チタンストロンチウムホワイト)、中空粒子などが挙げられる。
なお、これらの白色顔料は、必要に応じて表面処理を行ってもよい。
酸化チタンは、他の白色顔料と比べて比重が小さく、屈折率が大きく化学的、物理的にも安定であるため、顔料としての隠蔽力や着色力が大きく、更に、酸やアルカリ、その他の環境に対する耐久性にも優れている。したがって、白色顔料としては酸化チタンを利用することが好ましい。もちろん、必要に応じて他の白色顔料(列挙した白色顔料以外であってもよい。)を使用してもよい。
酸化チタンは、特に限定されず、白色顔料として使用されている公知の酸化チタンから適宜選択して使用することができる。ルチル型酸化チタン及びアナターゼ型酸化チタンのいずれも使用することができるが、触媒活性能が低く、経時安定性に優れる点からルチル型酸化チタンが好ましく使用される。
酸化チタンは上市されており、例えば、Tipaque CR60−2、Tipaque A−220(いずれも、石原産業(株)製)や、KRONOS1001、1014、1071、1074、1075、1077、1078、1080、1171、2044、2047、2056、2063、2080、2081、2084、2087、2160、2190、2211、2220、2222、2225、2230、2233、2257、2300、2310、2450、2500、3000、3025(いずれも、KRONOS社製)等が例示できる。
また、白色顔料は、必要に応じて表面処理を行ってもよい。具体的には、例えば、シリカ、アルミナ、亜鉛、ジルコニア、又は、有機物処理が行われ、処理方法によって耐候性や親油水性が異なる。本発明においてはアルミナ、亜鉛、ジルコニア、又は、塩基性有機物処理されたものが好ましい。
中空粒子としては、中空ポリマー粒子が例示できる。また、中空ポリマー粒子としては、粒子内部が空洞となっている樹脂粒子が挙げられ、特開2009−35672号公報に記載されているものが例示できる。
また、中空粒子は、上市されており、例えば、SX866(A)(JSR(株)製)等が例示できる。
白色顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ニーダー、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル等の分散装置を用いることができる。
また、インク組成物に白色顔料を添加するにあたっては、必要に応じて、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。分散助剤は、白色顔料100重量部に対し、1〜50重量部添加することが好ましい。
インク組成物において白色顔料などの諸成分の分散媒としては、溶剤を添加してもよく、また、無溶媒で、低分子量成分である後述する(成分B)重合性化合物を分散媒として用いてもよい。中でも、分散媒としては、最も粘度が低い重合性化合物を選択することが分散適性やインク組成物のハンドリング性向上の観点から好ましい。
白色顔料の平均粒径は、0.1〜0.5μmであることが好ましく、0.1〜0.3μmであることがより好ましく、0.15〜0.25μmであることが更に好ましい。また、最大粒径は、1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。最大粒径が上記範囲内となるように、白色顔料、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、濾過条件を設定することが好ましい。また、遠心分離などの後処理によって大きな粒子を取り除くことも有効である。この粒径管理によって、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、インクの保存安定性(特に沈降の抑止)、十分な隠蔽性及び硬化感度を維持することができる。
インク組成物中における白色顔料の粒径は、公知の測定方法で測定することができる。具体的には遠心沈降光透過法、X線透過法、レーザー回折・散乱法、動的光散乱法により測定することができる。
白色顔料は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
白色顔料の含有量は、インク組成物の全重量に対し、10〜50重量%が好ましく、10〜40重量%がより好ましく、12〜30重量%が更に好ましい。上記範囲であると、隠蔽率、及び、硬化性、特に硬化膜内部での硬化性に優れる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)流路41〜46内のインクは、停滞する時間の長さに伴って徐々に濃度の偏りが大きくなる。そのため、所定時間インクを供給していないインクカートリッジ29c,29dと対応する第1流路41及び第6流路46では、インクの濃度の偏りが大きくなっている虞がある。その点、給送ポンプ37c,37dが第1流路41及び第6流路46内でインクを流動させるため、第1流路41及び第6流路46におけるインクの濃度の偏りを低減することができる。
(2)インクを上流側から下流側へ流動させることにより、第1流路41及び第6流路46内でインクを流動させる場合に比べてインクを大きく流動させることができる。したがって、インクの濃度の偏りを効率よく低減することができる。
(3)インクカートリッジ29c,29dから供給されるインクの濃度は、インクカートリッジ29c,29dに収容されているインクの残量によって変化することがある。すなわち、例えば残量が多い場合には、残量が少ない場合に比べて濃度の低いインクが供給されることがある。その点、インクの残量が残量閾値以下の少量カートリッジと、インクの残量が残量閾値よりも多い多量カートリッジとからインクを供給することにより、濃度の異なるインク同士を混ぜ合わせて液体噴射ヘッド21へ供給することができる。
(4)インクを供給していない時間が所定時間経過したインクカートリッジ29c、29dと対応する第1流路41及び第6流路46内でインクを流動させるため、第1流路41及び第6流路46内のインクの濃度の偏りを抑制することができる。したがって、インクカートリッジ29c,29dの残量が少なくなって多量カートリッジからもインクを供給する場合に、濃度の偏りが抑制されたインクを供給することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図3に示すように、循環流路48及び循環ポンプ47を設けない構成としてもよい(変形例)。すなわち、第1流路41と第6流路46と第3流路43とを第4接続部38dを介して接続してもよい。この場合であっても、第1流路41と第6流路46とが収容部側流路の一例として機能すると共に、第3流路43がヘッド側流路の一例として機能する。
・上記実施形態において、第1流路41の下流端41b及び第6流路46の下流端46bは、第2流路42〜第5流路45のうち何れか1つの流路に接続してもよい。また、第1流路41の下流端41bを第6流路46に接続してもよく、第6流路46の下流端46bを第1流路41に接続してもよい。
・上記実施形態において、給送ポンプ37a〜37fは、インクカートリッジ29a〜29f内のインクを加圧することによりインクカートリッジ29a〜29fからインクを押し出す加圧ポンプとしてもよい。また、給送ポンプ37a〜37fを設けない構成とし、水頭差によってインクを供給してもよい。なお、これらの場合には、第1流路41及び第6流路46に弁を設け、弁の開閉によって供給カートリッジと非供給カートリッジとを選択するのが好ましい。すなわち、弁が開弁された側のインクカートリッジが供給カートリッジとなるのに対し、弁が閉弁された側のインクカートリッジが非供給カートリッジとなる。
・上記実施形態において、液体噴射ヘッド21の同じノズルからインクを噴射可能に接続されるインクカートリッジは、2つ以上としてもよい。なお、新たに設けるインクカートリッジは、何れの流路41〜46に接続してもよい。そして、新たにインクカートリッジを設ける場合には、新たに設けられるインクカートリッジと現在の流路41〜46との間の流路部分が収容部側流路の一例として機能する。また、第3インクカートリッジ29cと第4インクカートリッジ29dは、同じ種類のインクを収容していれば同じインクカートリッジである必要はなく、例えば形状やインクの収容可能量などが異なっていてもよい。また、3つ以上のインクカートリッジを設ける場合も、3つ以上のインクカートリッジを供給カートリッジとして選択してもよい。例えば、全てのインクカートリッジを供給カートリッジとして選択してもよい。
・上記実施形態において、インクカートリッジ29c,29dの残量にかかわらず、インクカートリッジ29c,29dからインクが供給されない時間が所定時間経過した場合に液体噴射ヘッド21のメンテナンスを行ってもよい。また、供給カートリッジからインクが供給されない時間が所定時間を経過した場合には、供給カートリッジからインクを供給するメンテナンス処理を行ってもよい。
・上記実施形態において、インクカートリッジ29c,29dの残量にかかわらず、供給カートリッジとして選択するインクカートリッジを1つとしてもよい。また、少量カートリッジを判断する際の残量閾値と多量カートリッジを判断する際の残量閾値は、それぞれ異なる値であってもよい。
・上記実施形態において、第1流路41及び第6流路46内の一部のインクを下流側の流路(循環流路48)へ流動させることによりインクの濃度の偏りを緩和させてもよい。また、第1流路41及び第6流路46内のインクを循環流路48へ流動させた後、循環ポンプ47を駆動しなくてもよい。
・上記実施形態において、第1流路41及び第6流路46内でインクを流動させるだけでインクの濃度の偏りを緩和させてもよい。すなわち、メンテナンス機構22が流動機構として機能していなくてもよい。
・上記実施形態において、非供給カートリッジと対応する給送ポンプを駆動させた状態で液体噴射ヘッド21からインクを噴射させ、非供給カートリッジと対応する流路内のインクを流動させてもよい。すなわち、例えば第3インクカートリッジ29cが非供給カートリッジである場合には、第3給送ポンプ37cを駆動した状態で液体噴射ヘッド21からインクを噴射させ、第1流路41内のインクを上流側から下流側へ流動させてもよい。この場合には、液体噴射ヘッド21が流動機構の一例として機能する。
・上記実施形態において、第1流路41及び第6流路46を振動させる振動装置や暖めるヒーターを流動機構の一例として設けてもよい。すなわち、第1流路41及び第6流路46を振動させることによって流路内のインクを流動させてもよい。また、インクを暖めることによって対流(流動)を生じさせ、インクの濃度の偏りを緩和してもよい。
・上記実施形態において、インクが停滞した場合に濃度の偏りが生じるものとして予め設定される所定時間は、インクの種類に応じて変更してもよい。すなわち、例えば、顔料インクの場合は半日、染料インクの場合には2日としてもよい。また、例えばシアンインクの場合には20時間、マゼンタインクの場合には30時間など、インクの色ごとに設定してもよい。
・上記実施形態において、第1流路41〜第6流路46は、可撓性を有する第3インク供給チューブ33に限らず、剛性を有する部材で構成してもよい。すなわち、例えば凹条が形成された部材に、凹条を覆うようにフィルムを接着することで流路41〜46を形成してもよい。また、可撓性を有する部材と剛性を有する部材の双方の部材により流路41〜46を構成してもよい。さらに、第1チューブ33a〜第6チューブ33f同士を接着などにより接続してもよい。すなわち、接続部38a〜38cは、別部材とする必要はなく、流路41〜46が交差する部分を示すものとしてもよい。
・上記実施形態において、第3インク供給チューブ33以外のインク供給チューブ31,32,34,35も同じインクを収容する2つ以上のインクカートリッジを接続可能な構成としてもよい。
・上記実施形態において、循環ポンプ47は、循環流路48において任意の位置に設けることができる。すなわち、第2流路42、第4流路44に循環ポンプ47を設けてもよい。また、循環ポンプ47がインクを循環させる向きは逆でもよい。すなわち、第5流路45から第2流路42へインクを供給すると共に、第2流路42から第4流路44へインクを供給する向きにインクを循環させてもよい。
・上記実施形態において、プリンター11は、停止した状態の記録用紙Sに対して本体ケース12とカートリッジホルダー26,27とを移動させて印刷を行う所謂ガントリータイプのプリンターとしてもよい。このようなプリンターでは、印刷途中にインクカートリッジの交換をすることができないが、インクエンドになったインクカートリッジとは異なるインクカートリッジから供給されたインクによって印刷を継続することができる。さらに、供給されるインクは、濃度の偏りが緩和されているため、印刷品質の低下を抑制することができる。
・上記実施形態において、液体噴射装置は、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置であってもよい。なお、液体噴射装置から微小量の液滴となって吐出される液体の状態としては、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体は、液体噴射装置から噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような流状体を含むものとする。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなども含むものとする。液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造等に用いられる電極材や色材等の材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置がある。また、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサー等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置であってもよい。また、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置であってもよい。
11…プリンター(液体噴射装置の一例)、21…液体噴射ヘッド、22…メンテナンス機構(流動機構の一例)、29a〜29f…インクカートリッジ(液体収容部の一例)、37a〜37f…給送ポンプ(流動機構の一例)、41…第1流路(収容部側流路の一例)、43…第3流路(ヘッド側流路の一例)、46…第6流路46(収容部側流路の一例)、55…制御部(残量検出部、選択部の一例)。

Claims (6)

  1. 液体を収容する2つ以上の液体収容部から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
    前記各液体収容部ごとに対応するように設けられ、前記液体収容部側となる上流側から該液体収容部側とは反対側の下流側へ液体を供給する2つ以上の収容部側流路と、
    該各収容部側流路によって供給された液体をさらに前記液体噴射ヘッド側となる下流側へ供給するヘッド側流路と、
    前記収容部側流路内の液体を流動させることが可能な流動機構と
    前記液体収容部の中から前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部を選択する選択部と、
    を備え、
    前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する前記供給液体収容部として選択されていない非供給液体収容部から液体が供給されない時間が予め設定した所定時間より長い場合、前記選択部は前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部として前記非供給液体収容部を選択し、前記流動機構は、前記収容部側流路のうち、前記非供給液体収容部と対応する前記収容部側流路内で液体を流動させることを特徴とする液体噴射装置。
  2. 前記流動機構は、前記収容部側流路内の前記液体を上流側から下流側へ流動させることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
  3. 液体を収容する2つ以上の液体収容部から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
    前記各液体収容部ごとに対応するように設けられ、前記液体収容部側となる上流側から該液体収容部側とは反対側の下流側へ液体を供給する2つ以上の収容部側流路と、
    該各収容部側流路によって供給された液体をさらに前記液体噴射ヘッド側となる下流側へ供給するヘッド側流路と、
    前記液体収容部に収容された液体の残量を検出する残量検出部と、
    前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する前記液体収容部を選択する選択部と、
    を備え、
    前記選択部は、前記液体収容部のうち収容された液体の残量が残量閾値以下となった少量液体収容部と、収容された液体の残量が残量閾値よりも多い多量液体収容部との双方の液体収容部を前記液体噴射ヘッド側へ液体を供給する液体収容部として選択することを特徴とする液体噴射装置。
  4. 前記収容部側流路内の液体を流動させることが可能な流動機構をさらに備え、
    前記流動機構は、前記各液体収容部に収容された液体の残量が残量閾値よりも多い場合に、液体を供給していない時間が前記所定時間経過した前記液体収容部と対応する前記収容部側流路内で前記液体を流動させることを特徴とする請求項3に記載の液体噴射装置。
  5. 液体を収容する2つ以上の液体収容部のうち、液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部から該供給液体収容部と対応する収容部側流路、及び該収容部側流路よりも前記液体噴射ヘッド側のヘッド側流路を介して液体を供給する供給ステップと、
    前記液体収容部のうち前記供給液体収容部とは異なる非供給液体収容部から液体が供給されない時間を計測する計測ステップと、
    前記計測ステップにおいて計測された時間が、予め設定した所定時間よりも長い場合に、前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する供給液体収容部として前記非供給液体収容部を選択する選択ステップと、
    前記非供給液体収容部と対応する収容部側流路内の液体を流動させる流動ステップと
    を備えることを特徴とする液体噴射装置における液体供給方法。
  6. 液体を収容する2つ以上の液体収容部から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記各液体収容部ごとに対応するように設けられ、前記液体収容部側となる上流側から該液体収容部側とは反対側の下流側へ液体を供給する2つ以上の収容部側流路と、該各収容部側流路によって供給された液体をさらに前記液体噴射ヘッド側となる下流側へ供給するヘッド側流路と、前記液体収容部に収容された液体の残量を検出する残量検出部と、前記液体噴射ヘッドへ液体を供給する前記液体収容部を選択する選択部と、を備える液体噴射装置において、
    前記液体収容部のうち収容された液体の残量が残量閾値以下となった少量液体収容部と、収容された液体の残量が残量閾値よりも多い多量液体収容部との双方の液体収容部を前記液体噴射ヘッド側へ液体を供給する前記液体収容部として選択することを特徴とする液体噴射装置における液体供給方法。
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