JP6608240B2

JP6608240B2 - 液体吐出装置

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Inventors: 陽平中村; 泰之田村
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Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドが搭載された液体吐出装置に関する。

インクなどの液体を吐出して記録媒体に画像を記録する液体吐出装置には、一般に、液体を吐出する液体吐出ヘッドが搭載されている。液体吐出ヘッドから液体を吐出させる機構として、多くの場合、液体を貯留する圧力室内に圧力を発生させ、その圧力により、圧力室内の液体を圧力室の一端に形成された吐出口から吐出する機構が用いられている。圧力を発生させる方法としては、例えば、圧電素子によって圧力室の容積を収縮させる方法や、発熱体を用いて液体を発泡させて圧力を発生させる方法がある。
液体吐出ヘッドにおいては、圧力室内に気泡が存在することで液滴の吐出性能が著しく低下することが知られている。気泡は、吐出時の圧力変化で起こるキャビテーションにより発生したり、液体の供給流路からもたらされたりするなど、さまざまな要因により圧力室内に存在する。このような気泡を圧力室から除去する方法として、従来からいくつかの方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、上側タンクと、液体吐出ヘッドと、下側タンクと、循環ポンプとを含む液体の循環経路が形成された液体吐出装置が記載されている。上側タンクは、液体吐出ヘッドの重力方向上方に位置し、水頭差を利用して液体吐出ヘッドに液体を供給することができ、下側タンクは、液体吐出ヘッドの重力方向下方に位置し、水頭差を利用して液体吐出ヘッドから液体を回収することができる。循環ポンプは、下側タンク内の液体を上側タンクに戻すように構成されている。このような構成により、特許文献１に記載の液体吐出装置では、上述の循環経路に沿って液体を循環させながら、液体吐出ヘッドから液体を吐出して画像を記録することができる。こうして、液体吐出ヘッドの圧力室に液体を流通させることで、圧力室内に滞留する気泡を液体と共に除去できるだけでなく、吐出口内の液体の増粘を抑制することもできる。
また、特許文献１に記載の液体吐出装置では、上側タンクの大気開放弁を閉鎖し、液体吐出ヘッドと下側タンクとの間の流路を遮断した状態で循環ポンプを駆動することで、加圧した液体を液体吐出ヘッドに供給し、吐出口を通じて排出することができる。このような加圧回復動作により、高速記録のためにより多くの吐出口を備えた液体吐出ヘッドにおいても液滴の吐出性能を良好に維持することができる。

特開２０１２−１８７８６２号公報

特許文献１に記載の液体吐出装置は、上述の加圧回復動作時に上側タンク内の空気を介して液体を加圧するように構成されている。そのため、加圧回復動作の終了後には、上側タンク内の圧縮された空気が大気圧になるまで膨張し、その膨張した空気により吐出口から無駄な液体が排出され続けてしまう。一方で、これを抑制するために上側タンクの大気開放弁を開放すると、圧縮された空気が一気に大気圧になるため、急激な圧力の低下により吐出口から空気を取り込んでしまい、結果的に、液滴の吐出性能が悪化してしまう。
そこで、本発明の目的は、無駄な液体の消費量を低減しながら、液滴の吐出性能を良好に維持することができる液体吐出装置を提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明の液体吐出装置は、液体を吐出するための吐出口に連通する圧力室に液体を供給する供給ポートと、圧力室に供給された液体を回収する回収ポートとを備えた液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドの供給ポートに接続された第１の流路と、第１の流路を介して液体吐出ヘッドの供給ポートに接続され、液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する供給タンクと、液体吐出ヘッドの回収ポートに接続された第２の流路と、第２の流路を介して液体吐出ヘッドの回収ポートに接続され、液体吐出ヘッドから回収された液体を貯留する回収タンクであって、回収タンクの液面が、液体吐出ヘッドの吐出口が開口する吐出口面の重力方向下方であって供給タンクの液面の重力方向下方に位置する、回収タンクと、供給タンクと回収タンクとを接続する第３の流路と、第３の流路に設けられ、回収タンク内の液体を供給タンクへと戻す循環ポンプと、供給タンクおよび回収タンクの一方のタンクと液体吐出ヘッドとを接続する第４の流路と、第４の流路に設けられ、一方のタンク内の液体を加圧して液体吐出ヘッドに供給する加圧ポンプと、第１から第３の流路に沿って液体を循環させながら液体吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出動作と、加圧ポンプにより加圧された液体を第４の流路を通じて液体吐出ヘッドに供給する加圧回復動作とを切り替える制御部と、を有している。一態様では、第１の流路が、一端が液体吐出ヘッドの供給ポートに接続され、他端が供給切替弁に接続された液体供給流路と、一端が供給切替弁に接続され、他端が供給タンクに接続された供給接続流路とを含み、第２の流路が、液体吐出ヘッドの回収ポートと回収タンクとを接続する液体回収流路を含み、第３の流路が、一端が回収タンクに接続され、他端が循環切替弁に接続され、循環ポンプが設けられた循環流路と、一端が循環切替弁に接続され、他端が供給タンクに接続された帰還流路とを含み、第４の流路が、循環流路と、液体供給流路と、一端が循環切替弁に接続され、他端が供給切替弁に接続された加圧流路とを含み、循環ポンプが、加圧ポンプを兼ねており、制御部が、供給切替弁および循環切替弁を制御して、液体吐出動作と加圧回復動作とを切り替える。他の態様では、本発明の液体吐出装置は、補充流路を介して供給タンクに接続されたメインタンクと、補充流路に設けられ、メインタンク内の液体を供給タンクに補充する補充ポンプとをさらに有し、制御部が、供給タンクの液面を検出する液面センサの出力信号に基づいて、供給タンクの液面が所定のレベル以上になるように補充ポンプを駆動する。
このような液体吐出装置では、加圧ポンプによる液体吐出ヘッドへの加圧液体の供給が、空気を含むタンクなどを介さずに、第４の流路のみを介して行われる。そのため、加圧回復動作後の大気圧への復帰に伴う不必要な液体の消費を最小限に抑えることができる。

本発明によれば、無駄な液体の消費量を低減しながら、液滴の吐出性能を良好に維持することができる。

第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの液体吐出部の断面図である。第１の実施形態の液体吐出ヘッドの液体吐出部の分解斜視図である。第１の実施形態の液体吐出ヘッドのマニホールド部の分解斜視図である。第１の実施形態の液体吐出部およびマニホールド部の透視平面図である。第１の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成の概略図である。第１の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成の概略図である。第１の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成の概略図である。第１の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成の概略図である。第２の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成の概略図である。第３の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成の概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成について説明する。

図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドの液体吐出部の断面図であり、図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドの液体吐出部の分解斜視図である。
液体吐出部１００は、液体を吐出するための複数の吐出口１０１と、それぞれ吐出口１０１に連通し、液体を貯留する複数の圧力室１０２とを有している。各圧力室１０２には、圧力室１０２に液体を供給する供給路１０３および供給口１０４と、圧力室１０２から液体を回収する回収路１０５および回収口１０６とがそれぞれ連通している。したがって、液体吐出部１００には、液体が供給口１０４から供給路１０３を通って圧力室１０２に流入し、圧力室１０２から回収路１０５を通って回収口１０６から流出するための流路が形成されている。
吐出口１０１は、吐出口形成部材１０７に形成されている。吐出口形成部材１０７の圧力室１０２と反対側の面、すなわち液体が吐出される側の面には、撥水性加工が施されている。また、圧力室１０２、供給路１０３、および回収路１０５は、圧力室形成部材１０８に形成されている。

さらに、液体吐出部１００は、圧力室形成部材１０８の上に形成され、圧力室１０２の上面を構成する振動板１０９と、各圧力室１０２に対応して設けられ、振動板１０９の上に共通電極１１０を介して形成された複数の圧電素子１１１とを有している。各圧電素子１１１には、共通電極１１０に加えて、圧電素子１１１に電気信号を印加するための個別電極１１２が電気的に接続されている。振動板１０９、共通電極１１０、圧電素子１１１、および個別電極１１２の上には、これらを絶縁保護するための保護膜１１３が形成されている。
個別電極１１２は、圧電素子１１１ごとに設けられ、引き出し配線１１４およびバンプパッド１１５を介して、バンプ１１６に電気的に接続され、共通電極１１０も、別のバンプ（図示せず）に電気的に接続されている。バンプ１１６は、例えばＡｕなどから形成され、配線基板１２０上の電気配線１１７を介して、液体吐出ヘッドの外部に設けられた制御回路（図示せず）に電気的に接続されている。バンプ１１６を用いることにより、電気配線１１７と圧電素子１１１との電気接続を容易に行うことができる。配線基板１２０には、電気配線１１７を絶縁保護するための保護膜１１８が形成されている。
制御回路から圧電素子１１１に電気信号が印加されると、圧電素子１１１は振動板１０９を変形させ、それにより、圧力室１０２が収縮および膨張して圧力室１０２内の液体に圧力を印加することで、吐出口１０１から液体を吐出することができる。なお、液体の供給路１０３および回収路１０５は、圧力室１０２で発生した圧力が吐出口１０１へ向かうように、吐出口１０１よりも大きな慣性を有している。

保護膜１１３の上には感光性樹脂１１９が形成され、上述の配線基板１２０は、この感光性樹脂１１９に接合されている。感光性樹脂１１９としては，例えばＤＦ４７０（日立化成株式会社製）のような感光性ドライフィルムを使用することができる。あるいは、感光性樹脂１１９は、光によるパターニングが可能な樹脂材料であればよく、感光性の液体レジストであってもよい。
供給口１０４および回収口１０６は、配線基板１２０、保護膜１１８、感光性樹脂１１９、保護膜１１３、および振動板１０９を貫通し、圧力室形成部材１０８の供給路１０３および回収路１０５にそれぞれ連通するように形成されている。なお、圧力室形成部材１０８には、供給路１０３および回収路１０５の断面積を小さくして流路を絞るための構造体１２１が配置されている。構造体１２１は、振動板１０９に接するように設けられ、感光性樹脂１１９の接液膨潤により振動板１０９が変形して供給路１０３の断面積が変化したり、振動板１０９が破損したりするのを抑制する機能も有している。

図３は、本実施形態の液体吐出ヘッドのマニホールド部の分解斜視図である。
液体吐出ヘッド２０１のマニホールド部１５０は、ポート層１５８と、移送流路層１５７と、共通流路層１５６とから構成されている。ポート層１５８には、供給ポート１５４および回収ポート１５５が形成され、移送流路層１５７には、供給移送流路１５２および回収移送流路１５３が形成され、共通流路層１５６には、共通供給流路１２２および共通回収流路１２３が形成されている。
供給ポート１５４は、液体吐出ヘッド２０１の外部に設けられた後述する液体供給流路（図示せず）と供給移送流路１５２とに連通し、供給移送流路１５２は、共通供給流路１２２に連通し、共通供給流路１２２は、複数の供給口１０４に連通している。また、回収ポート１５５は、液体吐出ヘッド２０１の外部に設けられた後述する液体回収流路（図示せず）と回収移送流路１５３とに連通し、回収移送流路１５３は、共通回収流路１２３に連通し、共通回収流路１２３は、複数の回収口１０６に連通している。

図中の矢印は、マニホールド部１５０および液体吐出部１００における液体の流れを示している。すなわち、液体供給流路から供給される液体は、供給ポート１５４から供給移送流路１５２を通って共通供給流路１２２に流入し、供給口１０４を通じて各圧力室１０２に流入する。そして、圧力室１０２を通過した液体は、各回収口１０６から共通回収流路１２３に流入し、回収移送流路１５３を通って回収ポート１５５から液体回収流路へと回収される。

図４は、本実施形態の液体吐出部およびマニホールド部の透視平面図である。
各吐出口列において隣接する吐出口１０１同士の横方向の間隔は、例えば１２００ｄｐｉ（２１．１７μｍ）である。これにより、液体吐出ヘッドが記録媒体に対して相対的に図の上下方向に移動するのと同時に吐出を行うことで、１２００ｄｐｉの画像を形成することができる。
横方向に隣接する圧力室１０２は、供給口１０４同士または回収口１０６同士が隣接するように構成され、それに応じて、２つの供給口列ごとに１つの共通供給流路１２２が形成され、２つの回収口列ごとに１つの共通回収流路１２３が形成されている。これにより、液体吐出ヘッドの面積効率を上げることができる。

次に、図５を参照して、本実施形態の液体吐出装置の構成について説明する。図５は、本実施形態の液体吐出装置の流路構成を示す概略図である。
液体吐出装置２００は、液体吐出ヘッド２０１と、メインタンク２０２と、供給タンク２０３と、回収タンク２０５と、キャップ２１８と、制御部２２０とを有している。

液体吐出ヘッド２０１は、上述の液体吐出部およびマニホールド部を備え、マニホールド部の供給ポート１５４および回収ポート１５５を介して、それぞれ液体供給流路２１５および液体回収流路２１７に接続されている。キャップ２１８は、液体吐出ヘッド２０１の下方に配置され、液体吐出ヘッド２０１の吐出口を覆うように、吐出口が開口する面、すなわち吐出口面２０１ａに当接する位置と、吐出口面２０１ａから離間する位置との間で移動可能に構成されている。キャップ２１８には、キャップ２１８が液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａに当接したときにキャップ２１８と吐出口面２０１ａとの間に形成された空間を開閉するキャップ封止弁２１９が取り付けられている。キャップ封止弁２１９の開閉により、廃液の排出と吐出口の封止とを切り替えることができる。

液体供給流路２１５は、一端が液体吐出ヘッド２０１の供給ポート１５４に接続され、他端が供給切替弁２１２に接続されている。供給切替弁２１２には、供給接続流路２０９の一端が接続され、供給接続流路２０９の他端は、供給タンク２０３に接続されている。供給タンク２０３は、補充流路２０８を介してメインタンク２０２に接続され、補充流路２０８には、メインタンク２０２から供給タンク２０３へ液体を補充する補充ポンプ２０７が設けられている。供給タンク２０３には、供給タンク２０３の液面を検出する液面センサ２０４が取り付けられている。
液体回収流路２１７は、一端が液体吐出ヘッド２０１の回収ポート１５５に接続され、他端が回収タンク２０５に接続されている。回収タンク２０５には、循環流路２１６の一端が接続され、循環流路２１６の他端は、循環切替弁２１３に接続されている。循環切替弁２１３には、帰還流路２１０の一端が接続され、帰還流路２１０の他端は、供給タンク２０３に接続されている。循環切替弁２１３には、加圧流路２１１の一端も接続され、加圧流路２１１の他端は、供給切替弁２１２に接続されている。循環流路２１６には、循環ポンプ２１４が設けられている。回収タンク２０５には、回収タンク２０５の液面を検出する液面センサ２０６が取り付けられている。

供給タンク２０３は、その液面２０３ａが回収タンク２０５の液面２０５ａよりも重力方向上方に位置するように配置されている。回収タンク２０５は、その液面２０５ａが液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａよりも重力方向下方に位置するように配置されている。
制御部２２０は、液面センサ２０４，２０６の出力信号に基づいて、補充ポンプ２０７および循環ポンプ２１４の駆動を制御する。また、制御部２２０は、供給切替弁２１２、循環切替弁２１３、キャップ２１８、およびキャップ封止弁２１９を制御して、液体吐出ヘッド２０１の動作の切り替えを行う。制御部２２０による具体的な制御動作については後述する。

ここで、図６から図８を参照して、本実施形態の液体吐出装置の動作について説明する。図６、図７、および図８は、それぞれ本実施形態の液体吐出装置の液体吐出動作、加圧回復動作、および電源オフ動作における流路構成の概略図である。

（液体吐出動作）
液体吐出動作では、制御部２２０は、図６に示すように、供給切替弁２１２を制御して、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とを接続し、循環切替弁２１３を制御して、循環流路２１６と帰還流路２１０とを接続する。これにより、供給接続流路２０９および液体供給流路２１５が、供給タンク２０３と液体吐出ヘッド２０１とを接続する第１の流路として機能し、液体回収流路２１７が、液体吐出ヘッド２０１と回収タンク２０５とを接続する第２の流路として機能する。また、循環流路２１６および帰還流路２１０が、回収タンク２０５と供給タンク２０３とを接続する第３の流路として機能する。したがって、液体吐出動作では、供給タンク２０３と、第１の流路２０９，２１５と、液体吐出ヘッド２０１と、第２の流路２１７と、回収タンク２０５と、第３の流路２１６，２１０とを含む循環経路が形成される。
液体は、この循環経路内の全体にわたって充填されており、供給タンク２０３と回収タンク２０５との水頭差により、図中の矢印の方向に供給タンク２０３から回収タンク２０５まで流れることができる。そして、回収タンク２０５の液面２０５ａが所定のレベルを超えたことを液面センサ２０６が検知すると、制御部２２０は、循環ポンプ２１４を駆動し、回収タンク２０５内の液体を供給タンク２０３へ戻す。これにより、回収タンク２０５の液面を所定のレベル以下に制御する。こうして、液体吐出動作では、上述の循環経路に沿って液体を循環させながら、液体吐出ヘッド２０１から液体を吐出することができる。

上述したように、回収タンク２０５は、その液面２０５ａが液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａよりも重力方向下方に位置するように配置されている。より具体的には、回収タンク２０５の液面２０５ａは、液体吐出ヘッド２０１の吐出口における圧力が適正な負圧となるように、液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａよりも重力方向下方に位置している。これにより、本実施形態の液体吐出ヘッド２０１では、上述の循環経路に沿って液体を循環させながら、吐出口に液体のメニスカスが形成された状態を保持することができ、正常な液体の吐出が可能になる。
一方、液体が循環していることで、液体吐出ヘッド２０１の圧力室内では、吐出口近傍において液体が供給口から回収口に向かって流れている。これにより、液体吐出時の圧力変動により生じた気泡を、吐出口付近に滞留させることなく回収口へと排出することが可能になり、さらには、吐出口内の液体の増粘も抑制することができる。

なお、吐出による液体の消費により、供給タンク２０３内の液体は徐々に減少するが、その場合には、メインタンク２０２から供給タンク２０３に液体を補充することができる。すなわち、供給タンク２０３の液面２０３ａが所定のレベルを下回ったことを液面センサ２０４が検知すると、制御部２２０が、補充ポンプ２０７を駆動し、メインタンク２０２から補充流路２０８を通じて供給タンク２０３に液体を補充することができる。これにより、供給タンク２０３の液面２０３ａを所定のレベル以上に保持することができる。

（加圧回復動作）
加圧回復動作では、制御部２２０は、図７に示すように、供給切替弁２１２を制御して、加圧流路２１１と液体供給流路２１５とを接続し、循環切替弁２１３を制御して、循環流路２１６と加圧流路２１１とを接続する。これにより、循環流路２１６、加圧流路２１１、および液体供給流路２１５が、回収タンク２０５と液体吐出ヘッド２０１とを接続する第４の流路として機能する。したがって、加圧回復動作では、回収タンク２０５と、第４の流路２１６，２１１，２１５と、液体吐出ヘッド２０１と、第２の流路２１７とを含む循環経路、すなわち、供給タンク２０３を含まない循環経路が形成される。
この状態で、制御部２２０は、まず循環ポンプ２１４を駆動し、図中の矢印で示す強制循環を実行する。したがって、循環ポンプ２１４は、回収タンク２０５内の液体を加圧して第４の流路２１６，２１１，２１５を通じて液体吐出ヘッド２０１に供給する加圧ポンプとして機能する。これにより、液体吐出ヘッド２０１には加圧液体が供給され、その結果、各流路や圧力室内に溜まった気泡を回収タンク２０５へと排出することができる。このとき、回収タンク２０５内では、液体回収流路２１７の開口（出口）が、循環流路２１６の開口（入口）よりも重力方向上方に位置しており、液体吐出ヘッド２０１から排出された気泡が循環流路２１６を通じて再び循環することが抑制されている。また、本実施形態では、循環ポンプ（加圧ポンプ）２１４による液体の加圧が空気を介さずに行われるため、効率の良い加圧を行なうことができる。

ところで、図１に示す構造を備えた液体吐出ヘッド２０１では、回収路の流路抵抗が大きいため、回収路に溜まった気泡を除去するには、流通させる液体として多くの流量および大きな圧力差が必要となる。しかしながら、このような多くの流量および大きな圧力差により、吐出口を覆わない状態では、吐出口から液体が噴射されてしまい、回収路の加圧回復ができなくなるだけでなく、大量の液体を消費してしまう。
そこで、次に、制御部２２０は、キャップ２１８を液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａに当接させ、キャップ封止弁２１９を制御して、キャップ２１８と吐出口面２０１ａとで形成される空間を密閉する。これにより、大きな圧力差で液体が流れる場合でも、キャップ２１８内の圧力が液体吐出ヘッド２０１の圧力室内の圧力と均衡することで、液体は吐出口から噴射されるのではなく回収口に向かって流れることになる。その結果、回収路に溜まった気泡を確実に除去することができ、液体の消費量も低減することができる。
なお、循環ポンプ（加圧ポンプ）２１４による液体の加圧供給と、キャップ２１８による密閉空間の形成とは、その両方を実行することで、実行順にかかわらず、ほぼ同様の回復効果を得ることができる。したがって、上述したのとは逆に、キャップ２１８による密閉空間の形成後に循環ポンプ２１４による液体の加圧供給を行ってもよく、あるいはこれらを同時に行ってもよい。液体の加圧供給を先に行う場合には、吐出口内の増粘した液体や空気を排出するとともに、密閉空間の形成によって吐出口内に押し込まれる余計な空気の混入を防止することができる。また、密閉空間の形成を先に行う場合には、吐出口からの噴射による液体の消費量をさらに低減することができる。

その後、制御部２２０は、循環ポンプ（加圧ポンプ）２１４を一定時間駆動させ、液体供給流路２１５および液体回収流路２１７の気泡除去を十分に行った後、キャップ封止弁２１９を開放し、キャップ２１８内の空間の密閉を解除する。これは、キャップ２１８内の圧力を減圧するのと同時に、液体吐出ヘッド２０１の吐出口内の気泡および増粘した液体を、吐出口を通じて排出するためである。
次いで、制御部２２０は、循環ポンプ２１４を停止し、液体供給流路２１５および液体吐出ヘッド２０１内の液体を減圧させ、キャップ２１８を液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａから離間させる。そして、吐出口面２０１ａと対向する位置にワイピング部材（図示せず）を移動させ、吐出口面２０１ａに残存する液体をワイピングして除去する。その後、制御部２２０は、供給切替弁２１２を制御して、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とを接続し、上述した水頭差による液体の循環を再開させた後、循環切替弁２１３を制御して、循環流路２１６と帰還流路２１０とを接続する。最終的に、制御部２２０は、回収タンク２０５の液面センサ２０６による循環ポンプ２１４の駆動制御と、供給タンク２０３の液面センサ２０４による補充ポンプ２０７の駆動制御とを再開し、図６に示す液体吐出時の液体循環を再開する。

本実施形態では、このような加圧回復動作を行うことで、上述した液体吐出時の液体循環では除去不可能な流路内の気泡を排出することができる。また、循環ポンプ（加圧ポンプ）２１４による液体吐出ヘッド２０１への加圧液体の供給が、空気を含むタンクなどを介さずに、第４の流路（循環流路２１６、加圧流路２１１、液体供給流路２１５）のみを介して行われる。そのため、加圧回復動作後の大気圧への復帰を迅速に行うことができ、その結果、不必要な液体の消費量を低減することができる。さらに、キャップ２１８によって液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａとの間に密閉空間を形成することにより、吐出口からの液体の噴射を抑制して、液体の消費量を低減することができる。
なお、図示した実施形態では、キャップ２１８は、吐出口から離間した状態で密閉空間を形成するようになっているが、吐出口面２０１ａを傷つけない部材を使用すれば、吐出口に密接して封止する部材と液体受けとから構成されていてもよい。

（電源オフ動作）
電源オフ動作では、制御部２２０は、供給切替弁２１２を制御して、加圧流路２１１と液体供給流路２１５とを接続し、循環切替弁２１３を制御して、循環流路２１６と帰還流路２１０とを接続する。これにより、図８に示すように、液体の循環経路は形成されないため、液体が流れ続けることがなくなり、液体吐出ヘッド２０１内に液体が存在しない状態が発生することを抑制することができる。また、回収タンク２０５の側では、液体吐出ヘッド２０１の吐出口面２０１ａとの水頭差により負圧が保たれるため、吐出口に適正なメニスカスが形成された状態を保持することができる。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す概略図である。
本実施形態は、加圧回復動作のために液体を加圧して液体吐出ヘッド２０１に供給する加圧ポンプ３０１が循環ポンプ２１４とは別個に設けられている点で、第１の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態の供給切替弁２１２の代わりに、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とを接続する液体供給弁３０２が設けられている。そして、加圧流路２１１が、液体供給弁３０２をバイパスするように供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とに接続され、このような加圧流路２１１に加圧ポンプ３０１が設けられている。したがって、本実施形態では、加圧流路２１１が、供給タンク２０３と液体吐出ヘッド２０１とを接続して、加圧ポンプ３０１により加圧された液体を液体吐出ヘッド２０１に供給する第４の流路として機能する。また、循環流路２１６の他端が供給タンク２０３に接続されており、すなわち、本実施形態では、循環流路２１６が回収タンク２０５と供給タンク２０３とを接続する第３の流路として機能する。したがって、第１の実施形態の循環切替弁２１３および帰還流路２１０は設けられていない。

本実施形態の液体吐出装置３００では、液体吐出動作時に、制御部２２０が、液体供給弁３０２を開放して、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とを接続する。こうして、第１の実施形態と同様の水頭差による液体の循環が実行される。一方で、加圧回復動作時には、制御部２２０は、液体供給弁３０２を閉鎖して、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５との接続を遮断し、供給タンク２０３から液体吐出ヘッド２０１への液体の供給を停止する。そして、加圧ポンプ３０１を駆動し、供給タンク２０３内の液体を加圧して液体吐出ヘッド２０１に供給し、第１の実施形態と同様の加圧回復動作が実行される。

このような構成により、第１の実施形態では単一のポンプで行われていた、液体吐出ヘッド２０１への加圧液体供給のための大流量制御と、回収タンク２０５の液面調整のための小流量制御とを別個のポンプによって行うことができる。そのため、それぞれの流量制御を容易に実行することができる。また、加圧回復動作時にも回収タンク２０５から供給タンク２０３への液体が輸送になるため、供給タンク２０３の液体不足や、回収タンク２０５の液体溢れを抑制することができ、長時間の加圧回復動作が可能となる。
なお、加圧流路２１１の下流側を液体供給流路２１５に接続する代わりに、液体吐出ヘッド２０１に２つの供給ポートを設け、一方の供給ポートに液体供給流路２１５が接続され、もう一方の供給ポートに加圧流路２１１が接続されていてもよい。また、加圧流路２１１の上流側は、供給タンク２０３に直接接続されていてもよい。

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す概略図である。
液体吐出ヘッド２０１に対する加圧回復動作は、供給側の流路から行っても、回収側の流路から行っても、同等の効果が期待される。そこで、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、加圧回復動作時に、回収側の流路から液体吐出ヘッド２０１に加圧液体を供給するようになっている。すなわち、第１の実施形態の供給切替弁２１２の代わりに、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とを接続する液体供給弁４０１が設けられ、加圧流路２１１が、液体吐出ヘッド２０１の回収ポートに直接接続されている。これに伴い、本実施形態では、液体回収流路２１７が、液体回収弁４０２を介して加圧流路２１１に接続されている。

本実施形態の液体吐出装置４００では、液体吐出動作時に、制御部２２０が、液体供給弁４０１を開放して、供給接続流路２０９と液体供給流路２１５とを接続する。そして、液体回収弁４０２を開放して、液体吐出ヘッド２０１の回収ポートと液体回収流路２１７とを接続し、循環切替弁２１３を制御して、循環流路２１６と帰還流路２１０とを接続する。こうして、第１の実施形態と同様の水頭差による液体の循環が実行される。一方で、加圧回復動作時には、制御部２２０は、液体回収弁４０２を閉鎖し、液体吐出ヘッド２０１の回収ポートと液体回収流路２１７との接続を遮断し、循環切替弁２１３を制御して、循環流路２１６と加圧流路２１１とを接続する。したがって、この場合、循環流路２１６および加圧流路２１１が、回収タンク２０５と液体吐出ヘッド２０１とを接続する第４の流路として機能する。そして、循環ポンプ２１４を駆動することで、第１の実施形態とは逆向きの、すなわち、液体吐出ヘッド２０１において回収側の流路から供給側の流路への強制循環が実行される。

ところで、図１に示す構造を備えた液体吐出ヘッド２０１では、圧力室に液体を流通させる場合、供給路および回収路は、吐出口よりも流路抵抗が大きいことが望ましい。さらに、液体の供給を十分に行うために、回収路は、供給路よりも流路抵抗が大きいことが望ましい。このような液体吐出ヘッド２０１では、供給路よりも回収路の方が気泡の除去が困難であるが、本実施形態の構成によれば、回収側の流路から加圧回復動作を行うことができ、その結果、確実に回収路を回復することができる。
なお、液体回収流路２１７の上流側を加圧流路２１１に接続する代わりに、液体吐出ヘッド２０１に２つの回収ポートを設け、一方の回収ポートに加圧流路２１１が接続され、もう一方の回収ポートに液体回収流路２１７が接続されていてもよい。

２００液体吐出装置
２０１液体吐出ヘッド
２０３供給タンク
２０５回収タンク
２１５循環ポンプ（加圧ポンプ）
２２０制御部
３０１加圧ポンプ

Claims

液体を吐出するための吐出口に連通する圧力室に液体を供給する供給ポートと、前記圧力室に供給された液体を回収する回収ポートとを備えた液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドの前記供給ポートに接続された第１の流路と、
前記第１の流路を介して前記液体吐出ヘッドの前記供給ポートに接続され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する供給タンクと、
前記液体吐出ヘッドの前記回収ポートに接続された第２の流路と、
前記第２の流路を介して前記液体吐出ヘッドの前記回収ポートに接続され、前記液体吐出ヘッドから回収された液体を貯留する回収タンクであって、該回収タンクの液面が、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口が開口する吐出口面の重力方向下方であって前記供給タンクの液面の重力方向下方に位置する、回収タンクと、
前記供給タンクと前記回収タンクとを接続する第３の流路と、
前記第３の流路に設けられ、前記回収タンク内の液体を前記供給タンクへと戻す循環ポンプと、
前記供給タンクおよび前記回収タンクの一方のタンクと前記液体吐出ヘッドとを接続する第４の流路と、
前記第４の流路に設けられ、前記一方のタンク内の液体を加圧して前記液体吐出ヘッドに供給する加圧ポンプと、
前記第１から第３の流路に沿って液体を循環させながら前記液体吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出動作と、前記加圧ポンプにより加圧された液体を前記第４の流路を通じて前記液体吐出ヘッドに供給する加圧回復動作とを切り替える制御部と、
を有し、
前記第１の流路が、一端が前記液体吐出ヘッドの前記供給ポートに接続され、他端が供給切替弁に接続された液体供給流路と、一端が前記供給切替弁に接続され、他端が前記供給タンクに接続された供給接続流路とを含み、
前記第２の流路が、前記液体吐出ヘッドの前記回収ポートと前記回収タンクとを接続する液体回収流路を含み、
前記第３の流路が、一端が前記回収タンクに接続され、他端が循環切替弁に接続され、前記循環ポンプが設けられた循環流路と、一端が前記循環切替弁に接続され、他端が前記供給タンクに接続された帰還流路とを含み、
前記第４の流路が、前記循環流路と、前記液体供給流路と、一端が前記循環切替弁に接続され、他端が前記供給切替弁に接続された加圧流路とを含み、
前記循環ポンプが、前記加圧ポンプを兼ねており、
前記制御部が、前記供給切替弁および前記循環切替弁を制御して、前記液体吐出動作と前記加圧回復動作とを切り替える、液体吐出装置。
前記制御部が、前記液体吐出動作では、前記供給切替弁を制御して、前記液体供給流路と前記供給接続流路とを接続し、前記循環切替弁を制御して、前記循環流路と前記帰還流路とを接続し、前記加圧回復動作では、前記供給切替弁を制御して、前記液体供給流路と前記加圧流路とを接続し、前記循環切替弁を制御して、前記循環流路と前記加圧流路とを接続する、請求項１に記載の液体吐出装置。
前記制御部が、電源オフ動作では、前記供給切替弁を制御して、前記液体供給流路と前記加圧流路とを接続し、前記循環切替弁を制御して、前記循環流路と前記帰還流路とを接続する、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
液体を吐出するための吐出口に連通する圧力室に液体を供給する供給ポートと、前記圧力室に供給された液体を回収する回収ポートとを備えた液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドの前記供給ポートに接続された第１の流路と、
前記第１の流路を介して前記液体吐出ヘッドの前記供給ポートに接続され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する供給タンクと、
前記液体吐出ヘッドの前記回収ポートに接続された第２の流路と、
前記第２の流路を介して前記液体吐出ヘッドの前記回収ポートに接続され、前記液体吐出ヘッドから回収された液体を貯留する回収タンクであって、該回収タンクの液面が、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口が開口する吐出口面の重力方向下方であって前記供給タンクの液面の重力方向下方に位置する、回収タンクと、
前記供給タンクと前記回収タンクとを接続する第３の流路と、
前記第３の流路に設けられ、前記回収タンク内の液体を前記供給タンクへと戻す循環ポンプと、
前記供給タンクおよび前記回収タンクの一方のタンクと前記液体吐出ヘッドとを接続する第４の流路と、
前記第４の流路に設けられ、前記一方のタンク内の液体を加圧して前記液体吐出ヘッドに供給する加圧ポンプと、
補充流路を介して前記供給タンクに接続されたメインタンクと、
前記補充流路に設けられ、前記メインタンク内の液体を前記供給タンクに補充する補充ポンプと、
前記第１から第３の流路に沿って液体を循環させながら前記液体吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出動作と、前記加圧ポンプにより加圧された液体を前記第４の流路を通じて前記液体吐出ヘッドに供給する加圧回復動作とを切り替える制御部であって、前記供給タンクの液面を検出する液面センサの出力信号に基づいて、前記供給タンクの液面が所定のレベル以上になるように前記補充ポンプを駆動する制御部と、を有する液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドの前記吐出口面に当接する位置と前記吐出口面から離間する位置との間で移動可能に構成されたキャップと、前記キャップに取り付けられ、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口面との間に形成される空間を開閉するキャップ封止弁とをさらに有し、
前記制御部が、前記加圧回復動作では、前記キャップおよび前記キャップ封止弁を制御して、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口面と前記キャップとの間の前記空間を密閉する、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記制御部が、前記回収タンクの液面を検出する液面センサの出力信号に基づいて、前記回収タンクの液面が所定のレベル以下になるように前記循環ポンプを駆動する、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。