JP6671898B2

JP6671898B2 - インクジェット記録装置及び液体供給方法

Info

Publication number: JP6671898B2
Application number: JP2015175497A
Authority: JP
Inventors: 新田　正樹; 正樹新田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2035-09-07
Also published as: JP2017052099A

Description

本発明は、インクジェット記録装置における液体吐出ヘッドへの液体の供給に関し、特に液体供給路内に沈降した沈降物を除去する機能を有するインクジェット記録装置及び沈降物除去方法に関する。

液体吐出ヘッドに設けられた吐出口から液体を吐出して例えば記録を行う液体吐出装置の代表的なものとして、インクジェット記録装置がある。現在、インクジェット記録装置に関し、液体吐出ヘッドである記録ヘッドの構造、例えばインクなどの記録液の種類、記録媒体に対する記録動作の態様などにおいて、種々の構成のものが提案されている。このようなものの中で、記録媒体を横切る方向に往復運動するキャリッジに記録ヘッドを搭載し、キャリッジとともに記録ヘッドを移動させながら記録液滴を吐出して記録を行うシリアル型のインクジェット記録装置が知られている。シリアル型のインクジェット記録装置は、比較的安価にかつ小型な構成を実現できることから広く用いられている。シリアル型のインクジェット記録装置では、記録ヘッドの重量を低減するために、記録ヘッドとは別に設置されたタンクからチューブなどの液体供給路を介して記録ヘッドに記録液を供給することが広く用いられている。

一方で、インクジェット記録装置に使用される記録液としては、一般に、不溶性あるいは難溶性の色材を含む顔料系の水性インクが用いられている。また近年では透明な記録媒体への記録を目的として、二酸化チタンなどを色材として含有させた白インクが用いられている。しかしこれらの記録液は、流れがない状態で長期間放置されるときに、その記録液中に含まれる顔料などの色材が経時的に沈降するという問題を有する。色材の沈降は、記録媒体に形成された記録における濃度ムラなどの画像品位の低下や、液体供給路や吐出口の詰まりによる記録装置の故障を引き起こす。特に、チューブあるいは細管の形状である液体供給路内での沈降は、空間的に対策を取り難いために大きな問題となり得る。ここではインクジェット記録装置における液体供給路内での色材の沈降を説明したが、インクジェット記録装置以外の液体吐出装置においても、吐出すべき液体中に沈降可能な成分が含まれる場合には、同様に、液体供給路内で沈降物が発生する。この沈降物は、液体吐出装置における良好な記録の妨げとなり、また装置での障害の原因となり得る。

液体供給路内での色材などの沈降の問題を解決するために、特許文献１には、洗浄液内に気泡を分散させた気液洗浄液を供給チューブ内に供給し、気泡同士がぶつかり合うことによる流れの乱れにより、チューブ内の沈降物を除去する方法が提案されている。

特開２０１０−２２８２９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、チューブの底面に堆積した沈降物を気泡で除去するためには気液洗浄液の流速を大きくする必要があり、そのため、装置が大型化するなどの課題が生じる。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、液体供給路内にある程度の沈降が生じた場合であっても簡単な構成で液体供給路内の沈降物を除去することができるインクジェット記録装置及び沈降物除去方法を提供することにある。

本発明のインクジェット記録装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体を貯蔵するタンクと、タンクに接続してタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給路と、液体供給路においてタンクから液体吐出ヘッドに向かう第１の方向に液体を送液する送液手段と、液体供給路を流れる液体に空気を導入する空気導入手段と、液体供給路に設けられ、液体供給路を開閉する開閉弁と、を備え、送液手段を動作させつつ空気導入手段によって液体供給路に空気を導入し、その後、送液手段を動作させながら開閉弁を所定のタイミングで開閉するインクジェット記録装置であって、液体供給路の所定の部分よりも第１の方向において上流側に、液体供給路に導入された空気を検知する空気検知手段をさらに備え、空気検知手段が空気を検知したことに応じて開閉弁を開じ、開閉弁を閉じた状態で所定の時間、送液手段を動作させ、その後、開閉弁を開け、所定の部分における空気の流速を送液手段による流速よりも大きな流速にすることを特徴とする。

本発明の第２のインクジェット記録装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体を貯蔵するタンクと、タンクに接続してタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給路と、液体供給路においてタンクから液体吐出ヘッドに向かう方向で液体を送液する送液手段と、液体供給路と共に循環経路を構成し、送液手段によってタンクから液体吐出ヘッドの方向に送られた液体をタンクに戻す液体回収路と、液体供給路を流れる液体に空気を導入する空気導入手段と、液体供給路及び液体回収路の少なくとも一方に設けられ、循環経路を開閉する開閉弁と、を備え、送液手段を動作させつつ空気導入手段によって液体供給路に空気を導入し、その後、送液手段を動作させながら開閉弁を所定のタイミングで開閉するインクジェット記録装置であって、少なくとも液体供給路と液体回収路とによって液体についての循環経路が構成され、液体供給路或いは液体回収路の所定の部分よりも液体の流れの上流側に、液体供給路に導入された空気を検知する空気検知手段をさらに備え、空気検知手段が空気を検知したことに応じて開閉弁を開じ、開閉弁を閉じた状態で所定の時間、送液手段を動作させ、その後、開閉弁を開け、所定の部分における空気の流速を送液手段による流速よりも大きな流速にすることを特徴とする。
本発明の第３のインクジェット記録装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体を貯蔵するタンクと、タンクに接続してタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給路と、液体供給路においてタンクから液体吐出ヘッドに向かう方向に液体を送液する送液手段と、液体供給路を流れる液体に空気を導入する空気導入手段と、を備え、送液手段を動作させつつ空気導入手段によって液体供給路に空気を導入し、その後、送液手段を動作させることで液体供給路内に空気を流すインクジェット記録装置であって、空気導入手段は、液体供給路における沈降物の発生状態に応じて空気の導入回数を変更することを特徴とする。
本発明の第４のインクジェット記録装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体を貯蔵するタンクと、タンクに接続してタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給路と、液体供給路においてタンクから液体吐出ヘッドに向かう方向に液体を送液する送液手段と、液体供給路を流れる液体に空気を導入する空気導入手段と、液体供給路に設けられ、液体供給路を開閉する開閉弁と、を備え、送液手段を動作させつつ空気導入手段によって液体供給路に空気を導入し、その後、送液手段を動作させながら開閉弁を所定のタイミングで開閉するインクジェット記録装置であって、開閉弁を開じてから所定の時間、開閉弁を閉じた状態で送液手段を動作させ、その後、開閉弁を開け、所定の部分における空気の流速を送液手段による流速よりも大きな流速にし、所定の時間は液体供給路における沈降物の発生状態に応じて変更されることを特徴とする。

本発明の沈降物除去方法は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体を貯蔵するタンクと、タンクに接続してタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給路と、液体供給路に設けられ、液体供給路を開閉する開閉弁と、を有するインクジェット記録装置の液体供給路に沈降した沈降物を除去する沈降物除去方法であって、送液手段を動作させて液体供給路で液体を第１の方向に送液し、液体を送液しつつ液体供給路の中の液体に空気を導入し、液体供給路の所定の部分よりも第１の方向の上流側において、液体供給路に導入された空気を検知し、空気を検知したことに応じて開閉弁を開じ、開閉弁を閉じた状態で所定の時間、送液手段を動作させ、その後、開閉弁を開け、所定の部分における空気の流速を送液手段による流速よりも大きな流速にすることを特徴とする。

本発明によれば、液体供給路内の沈降物を簡単な構成によって除去することができるようになる。

本発明の第１の実施形態の液体供給システムを示す図であって、（ａ）は概略構成図であり、（ｂ）はサブタンクへの液体の供給を説明する図である。（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の液体供給システムにおける空気の導入方法を説明する図である。液体供給路に導入された空気の状態を示す模式断面図である。（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態の液体供給システムにおける空気の加圧動作を説明する図である。第２の実施形態の液体供給システムを示す概略構成図である。（ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態の液体供給システムにおける空気の減圧動作を示す図である。第３の実施形態の液体供給システムを示す図であって、（ａ）は概略構成図であり、（ｂ）〜（ｇ）は動作を説明する図である。第４の実施形態の液体供給システムを示す図であって、（ａ）は概略構成図であり、（ｂ）〜（ｆ）は動作を説明する図である。第５の実施形態の液体供給システムのを示す概略構成図である。第６の実施形態の液体供給システムを示す図であって、（ａ）は概略構成図であり、（ｂ）〜（ｄ）は動作を説明する図である。

次に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の液体供給システムを構成を示している。この液体供給システムは水頭差方式のものであり、ここではインクジェット記録装置に設けられるものとして説明する。液体供給システムは、液体タンク２からサブタンク３に供給された記録液を液体吐出ヘッドである記録ヘッド１に供給するために設けられれている。記録ヘッド１は、供給された記録液を記録液滴として吐出するものであり、それぞれ複数の吐出口から構成された吐出口列を複数備え、記録液の色ごとに吐出口列を割り当てることによって、複数色の記録液を吐出する。各吐出口では記録液と大気の界面がメニスカス界面として形成され、記録ヘッド１内では所定範囲で大気圧に対する各記録液の負圧が確保されている。吐出口に形成されるメニスカス界面が、水頭差方式によるこの液体供給システムおける基準水頭となる。記録ヘッド１は、例えば、記録媒体の幅方向に往復走査が可能な不図示のキャリッジに搭載されており、キャリッジの移動に伴い記録液を吐出することで記録媒体への記録を行う。

液体タンク２は、記録ヘッド１に供給される記録液を収納した密閉型の容器であり、所定量の記録液を収納している。液体タンク２の底面には大気連通路８が設置されており、液体タンク２に収納された記録液は大気と連通している。サブタンク３は、記録ヘッド１へ供給される記録液を一時的に貯蔵する容器である。液体タンク２とサブタンク３を接続するサブタンク流路９には、流路を任意に開閉することができるサブタンク供給弁１１が設置されている。また、サブタンク３の天井部には大気連通路１０が設置されており、サブタンク３は大気と常に連通している。サブタンク３における液面の高さが記録ヘッド１の吐出口に形成されたメニスカス界面に対するマイナス水頭の基準となる。サブタンク３には液面センサ１４が設置されており、所定の高さに記録液面が達しているかを判断することができるようになっている。

サブタンク３内の記録液は、液体供給路６を介して記録ヘッド１へ供給される。液体供給路６は、柔軟性を有するチューブであって、例えば内径３ｍｍのポリ塩化ビニールのチューブからなる。液体供給路６の経路上には、記録ヘッド１の近傍において流路を任意に開閉することができるヘッド供給弁１３が設置されている。本実施形態においてヘッド供給弁１３は、液体供給路６での記録液の流動を制御する開閉弁である。サブタンク３の出口の近傍の位置において液体供給路６に対して大気連通路１９が接続し、大気連通路１９には、液体供給路６から近い順に、空気導入弁５と空気導入ポンプ２５とが設けられている。大気連通路１９、空気導入弁５及び空気導入ポンプ２５は、空気導入手段を構成する。空気導入弁５の開閉を制御して空気導入ポンプ１５を動作させることで、大気連通路１９を介して液体供給路６に対して任意の量の空気を任意のタイミングで導入できる。大気連通路１９は、例えば、液体供給路６と同じ内径３ｍｍのチューブからなる。液体供給路６において、大気連通路１９が接続する位置に近接してその下流側には液体供給路６内の記録液を送液する送液ポンプ４が設置されている。送液ポンプ４は、液体供給路６においてサブタンク３から記録ヘッド１に向かう方向で記録液を送液する送液手段である。この構成では、液体供給路６において、その入口側に大気導入手段と送液ポンプ４が設けられ、出口側にヘッド供給弁１３が設けられていることになる。

記録中すなわち記録ヘッド１から記録液の吐出を行う動作を行っているときには、記録ヘッド１への記録液の供給は、サブタンク３から液体供給路６を介して行われるため、サブタンク供給弁１１を閉状態とし、ヘッド供給弁１３を開放する。また空気導入弁５も閉状態とする。この状態にしておくことにより、記録ヘッド１から吐出された記録液の分だけ、液体供給路６を介してサブタンク３から記録液が供給される。記録ヘッド１からの記録液吐出に伴いサブタンク３の液面は低下していくため、定期的に液体タンク２からサブタンク３への記録液の供給が必要となる。添付の図面において弁の開閉状態を示すために、閉状態の弁については弁記号の三角形を黒で塗りつぶし、開状態の弁については弁記号の三角形の内部を白で示している。

液体タンク２からサブタンク３に記録液を供給する方法を図１（ｂ）によって説明する。まず、ヘッド供給弁１３及び空気導入弁５を閉状態にして、サブタンク供給弁１１を開放する。すると水頭差によって液体タンク２からサブタンク流路９を介して記録液がサブタンク３に供給される。液体タンク２の内部は密閉空間であるので、供給した記録液の容量と同体積の空気が大気連通路８から液体タンク２内に導入される。サブタンク３内では、供給された記録液の容量と同体積の空気が大気連通路１０を通して大気中に排出される。液体タンク２からの記録液供給を続けるとサブタンク３内での記録液面が上昇を続けるが、液面センサ１４によって液面が検知されたときにサブタンク供給弁１１を閉状態とする。以上の動作によってサブタンク３内には、その内部の記録液の量が一定量となるように、記録液が液体タンク２から供給される。

このような液体供給システムにおいて記録液の流動がない状態が続くと、液体タンク２、サブタンク３、液体供給路６及び記録ヘッド１内において、記録液中に含まれる色材の沈降が発生する可能性がある。この中で液体タンク２及びサブタンク３については、例えば、撹拌板やインク流発生手段などの撹拌機構（不図示）を所定のタイミングで動作させることによって沈降を解消することができる。また記録ヘッド１では、不図示の吸引手段を用いて記録ヘッド１の吐出口から沈降物を吸引排出して沈降を解消することができる。したがって、沈降物が発生する可能性がある箇所のうち、液体タンク２、サブタンク３及び記録ヘッドについては、容易に沈降を解消することができる。その一方で、液体供給路６に対しては撹拌機構や吸引手段などを設置することが空間的に困難であるため、本実施形態では、大気導入路１９から空気の導入と各弁や各ポンプの操作を介して、液体供給路６内の沈降物の除去を行う。

図２は、液体供給路６内の沈降物除去の手順の一環として、液体供給路６に対する空気の導入を説明している。まず。図２（ａ）に示すように、サブタンク供給弁１１と空気導入弁５とを閉状態にし、送液ポンプ４を動作させる。すると図において矢印で示す方向に記録液が流れる。このとき、記録ヘッド１の吐出口面をキャップ２６で覆うようにし、キャップ２６には、途中に廃液ポンプ２８が設けられた廃液チューブ２７が接続するようにする。記録液は、記録ヘッド１に供給されただけ記録ヘッド１から廃液として排出されるが、廃液ポンプ２８を動作させることによって、廃インクチューブ２７を介して排出される。次に図２（ｂ）に示すように、記録液が流れている状態で空気導入弁５を開状態にして空気導入ポンプ２５を作動させる。これにより大気連通路１９を通って空気が液体供給路６に導入される。記録液の流れと同じ流速で空気を導入することによって、空気導入ポンプ２５が動作している間は液体供給路６内に空気が入っていく。次に図２（ｃ）に示すように、所定のタイミングにおいて空気導入弁５を閉状態にして空気導入ポンプ２５を停止させる。これによって、空気の導入は停止し、その後は記録液のみが液体供給路６を流れていく。

図３は、液体供給路６内へ導入された空気の状態を示している。液体供給路６に導入された空気は、記録液１７との境界にメニスカス界面を形成して、栓状の空気となる。以下の説明において、このような形状の空気を栓状空気１６と呼ぶ。栓状空気１６は、液体供給路６内の記録液中に含まれる気泡であるが、特に、記録壁１７の流れ方向に直交する面内で液体供給路６の半径方向に拡がって、液体供給路６の内壁に対して全周で接触していることを特徴とするものである。したがって、液体供給路６内の記録液１７は、栓状空気１６によって完全に分断されることになる。栓状空気１６は、記録液１７の流動に伴って、液来供給路６の底面に沈降した沈降物１５、例えば色材からなる沈降物１５をメニスカス界面で保持しながら除去していく。また、流れ方向で後方のメニスカス界面においても同様に沈降物を除去することができる。液体供給路６を構成するチューブの内径によってメニスカス界面を形成するために必要な空気の量が異なるため、使用しているチューブの内径に合わせてメニスカス界面が形成できる量の空気を導入する。

次に、本実施形態において各弁を所定のタイミングで開閉する動作について、図４を用いて説明する。図４（ａ），（ｂ）は、液体供給路６に栓状空気１６が導入された直後の状態を示している。このとき、図４（ａ）に示すように、ヘッド供給弁１３は開状態であり、大気導入弁５は閉状態である。また図４（ｂ）に示すように、液体供給路６内で栓状空気１６は流れの前後方向に比較的広く広がっている。その後、図４（ｃ）に示すように、送液ポンプ４を動作させた状態でヘッド供給弁１３を閉じる。すると送液ポンプ４の送液動作によって栓状空気１６は圧縮され、図４（ｄ）に示すように体積が減少する。次に所定のタイミングで図４（ｅ）に示すようにヘッド供給弁１３を開放すると、図４（ｆ）に示すように、圧縮されていた栓状空気１６が瞬間的に元の体積に膨張し、送液ポンプ４の定常的な動作で生じる記録液の流速よりも瞬間的に大きな流速が発生する。この大きな流速によって沈降物の除去効果が通常よりも高くなる。例えば本実施形態では、内径３ｍｍの液体供給路６内で非圧縮時に栓状空気１６の長さが４０ｍｍとなるように、０．３ｃｍ³程度の空気を導入する。また栓状空気１６の圧縮では、長さ４０ｍｍの栓状空気１６が１０ｍｍ程度の長さになるタイミングで、ヘッド供給弁１３を開状態にする。空気導入弁５を２秒に１回のタイミングで開状態として空気を導入し、最初の空気導入から１秒後から、２秒に１回のタイミングで栓状空気１６の圧縮を行う。ここで説明した送液ポンプ４、空気導入ポンプ２５及び廃液ポンプ２８の動作、空気導入弁５、サブタンク供給弁１１、循環経路弁１２及びヘッド供給弁１３の開閉は、インクジェット記録装置に設けられた不図示の制御手段によって制御される。

このような構成では、空気導入弁５の開閉回数すなわち導入する栓状空気１６の個数を増やすことによって、沈降物の除去効果を高めることができる。また、ヘッド供給弁１３の開閉による栓状空気圧縮のタイミングは、沈降物の発生状況に応じて変更することが望ましい。具体的には、沈降物の量が多い状態の場合は間隔を短くする。あるいは、ヘッド供給弁１３を閉状態にしてから開状態にする時間を長くすることで栓状空気をより圧縮して、沈降物の除去能力を上げることができる。さらに、最初に空気を導入する際には空気導入弁５を開状態とする前に空気導入ポンプ２５を動作させることで、空気導入弁５と空気導入ポンプ２５の間の空気が圧縮される。この状態で空気導入弁５を開状態とすることで、空気が勢いよく液体供給路６に供給されるので、大気連通路１９と液体供給路６の接続位置における沈降物を除去することもできる。

本実施形態では、送液ポンプ４を作動させつつヘッド供給弁１３を所定のタイミングで開閉することによって、瞬間的に栓状空気１６の流速が大きくなり、かつそれに伴って記録液の流れに乱流が発生することで、効果的に沈降物を除去することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の液体供給システムについて、図５及び図６を用いて説明する。図５に示すように、本実施形態の構成は、図１に示したものと同様のものであるが、液体供給路６の記録ヘッド１への接続位置の手前で液体供給路６から分岐する液体回収路７が設けられている点で、図１に示したものと異なっている。図示した例では、液体回収路７は、ヘッド供給弁１３の直前で液体供給路６から分岐している。液体回収路７は、液体供給路６内の記録液をサブタンク３に回収するためのものである。液体回収路７の経路上において、液体回収路７がサブタンク３に接続する位置の近傍に循環経路弁１７が設置されている。この循環経路弁１７は、液体供給路６での記録液の流動を制御する開閉弁である。液体供給路６と液体回収路７とによって、記録液に対する循環経路が構成されたことになる。液体回収路７は、例えば、内径３ｍｍのポリ塩化ビニールのチューブからなる。液体供給路６から液体回収路７への分岐点と記録ヘッド１との間の部分の液体供給路を特にヘッド近傍液体供給路１８と呼ぶ。ヘッド供給弁１３はヘッド近傍液体供給路１８に設けられていることになる。

次に、チューブからなる液体供給路６及び液体回収路７内の沈降物の除去方法について、図６を用いて説明する。まず図６（ａ）に示すように、サブタンク供給弁１１とヘッド供給弁１３とを閉状態として、循環経路弁１２を開放することで記録液の循環経路を形成する。この状態で送液ポンプ４を動作させ、図中矢印方向に記録液を流動させる。その後、空気導入弁５を開状態にして空気導入ポンプ２５を動作させ、所定時間の経過後、空気導入弁５を閉状態にして空気導入ポンプ２５を停止する。これにより、図６（ｂ）に示すように、液体供給路６内に栓状空気１６が導入される。次に、送液ポンプ４を動作させた状態で図６（ｃ）に示すように循環経路弁１２を閉じる。ヘッド供給弁１３は閉じたままである。すると、送液ポンプ４の送液動作によって栓状空気１６は圧縮されて、図６（ｄ）に示すように体積が減少する。次に所定のタイミングで、図６（ｅ）に示すように、ヘッド供給弁１３を閉じたまま循環経路弁１２を開放する。これにより、圧縮されていた栓状空気１６が図６（ｆ）に示すように瞬間的に元の体積に膨張し、送液ポンプ４の定常的な動作で生じる記録液１７の流速よりも瞬間的に大きな流速が発生する。この大きな流速によって、第１の実施形態と同様に、沈降物の除去効果が通常よりも大きくなる。本実施形態においても、一例として、いずれも内径が３ｍｍである液体供給路６及び液体回収路７内で非圧縮時に栓状空気１６の長さが４０ｍｍとなるように０．３ｃｍ³程度の空気を導入する。また栓状空気１６の圧縮では、長さ４０ｍｍの栓状空気１６が１０ｍｍ程度の長さになるタイミングで、循環経路弁１２を開状態にする。空気導入弁を２秒に１回のタイミングで開状態として空気を導入し、最初の空気導入から１秒後から、２秒に１回のタイミングで栓状空気１６の圧縮を行う。本実施形態においても、送液ポンプ４及び空気導入ポンプ２５の動作、空気導入弁５、循環経路弁１２及びヘッド供給弁１３の開閉は、インクジェット記録装置に設けられた不図示の制御手段によって制御される。

本実施形態においても、空気導入弁５の開閉回数すなわち導入する栓状空気１６の個数を増やすことによって、沈降物の除去効果を高めることができる。また、循環経路弁１３の開閉による栓状空気圧縮のタイミングは、沈降物の発生状況に応じて変更することが望ましい。具体的には、沈降物の量が多い状態の場合は間隔を短くする。あるいは、循環経路弁１２を閉状態にしてから開状態にする時間を長くすることで栓状空気をより圧縮して、沈降物の除去能力を上げることができる。さらに、送液ポンプ４を適時逆回転させて記録液の循環方向を変えることによって、サブタンク３と、大気連通路１９が液体供給路６に接続する位置との間に堆積する沈降物を除去することもできる。本実施形態では、液体供給路６や液体回収路７内の沈降物を除去する処理を行っているとき、記録液は記録ヘッド１から排出されない。したがって、第１の実施形態の場合と比べ、沈降物の除去のための記録液の消費を抑制することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の液体供給システムについて、図７を用いて説明する。図７（ａ）に示すように、本実施形態の構成は、図５に示す構成における送液ポンプ４と循環経路弁１２の位置を入れ替えたものである。より具体的には、サブタンク３の出口と、大気連通路１９が液体供給路６に接続する位置との間に循環経路弁１２を設け、液体回収路７がサブタンク３に接続する位置の近傍で液体回収路７に送液ポンプ４を設けている。

この構成において液体供給路６及び液体回収路７内の沈降物を除去する際には、第２の実施形態と同様に、記録液を液体供給路６及び液体回収路７からなる循環経路内で循環させる。循環時にはサブタンク供給弁１１とヘッド供給弁１３とを閉状態とする。そして循環経路弁１２を開状態とし、この状態で送液ポンプ４を動作させることで、図示矢印の方向に記録液を流動させる。その後、図７（ｂ）に示すように、空気導入弁５を開状態にして空気導入ポンプ２５を動作させ、所定時間の経過後、空気導入弁５を閉状態として空気導入ポンプ２５を停止する。これにより、図７（ｃ）に示すように、液体供給路６内に栓状空気１６が導入される。次に、図７（ｄ）に示すように、送液ポンプ４を動作させた状態で循環経路弁１２を閉じる。すると送液ポンプ４の動作によって栓状空気１６は減圧膨張し、図７（ｅ）に示すように引き延ばされて体積が増加する。次に所定のタイミングで、図７（ｆ）に示すように、循環経路弁１２を開状態とする。これにより、引き延ばされた栓状空気１６が図７（ｇ）に示すように瞬間的に元の体積に膨張し、送液ポンプ４の定常的な動作で生じる記録液１７の流速よりも瞬間的に大きな流速が発生する。この大きな流速によって、第２の実施形態の場合と同様に、沈降物の除去効果が通常よりも大きくなる。例えば本実施形態では、一例として、定常圧力下で栓状空気１６の長さが１０ｍｍとなるように、内径が３ｍｍである液体供給路６内に０．０７ｃｍ³の空気を導入する。また栓状空気１６の引き延ばしでは、長さ１０ｍｍの栓状空気１６が４０ｍｍ程度の長さになるタイミングで、循環経路弁１２を開状態にする。空気導入弁を２秒に１回のタイミングで開状態として空気を導入し、最初の空気導入から１秒後から、２秒に１回のタイミングで栓状空気１６の引き延ばしを行う。

本実施形態においても、空気導入弁５の開閉回数すなわち導入する栓状空気１６の個数を増やすことによって、沈降物の除去効果を高めることができる。また、循環経路弁１３の開閉による栓状空気引き延ばしのタイミングは、沈降物の発生状況に応じて変更することが望ましい。具体的には、沈降物の量が多い状態の場合は間隔を短くする。あるいは、循環経路弁１３を閉状態にしてから開状態にする時間を長くすることで栓状空気をより引き延ばして沈降物の除去能力を上げることができる。

第２の実施形態は、圧縮した栓状空気１６が元に戻るときに発生する瞬間的な大きな流速を利用し、第３の実施形態は、引き延ばした栓状空気１６が元に戻るときに発生する瞬間的な大きな流速を利用している。そこで、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた構成とすれば、沈降物の除去効果をより高めることができる。そのような構成は、例えば図５に示す構成において、循環供給弁１２に近接してもう１つの送液ポンプを設け、大気連通路１９が液体供給路６に接続する位置とサブタンク３との間にもう１つの循環経路弁を設けたものである。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態の液体供給システムについて、図８を用いて説明する。図８（ａ）に示す本実施形態の構成は、図５に示した構成において、透光性の液体供給路６を使用することとして、液体供給路６内での栓状空気１６の通過を検出する光学センサを設けたものである。光学センサは、液体供給路６を挟んで配置された発光部２２及び受光部２３からなり、記録液１７が不透明であり栓状空気１６は光を透過することから、発光部２２からの光を受光部２３が受光したことにより栓状空気１６の通過を検出する。光学センサは、液体供給路に導入された空気を検知する空気検知手段として機能する。液体供給路６においてはその屈曲部において沈降物が沈降しやすいので、光学センサは、例えば、液体供給路６の屈曲部２４に対して流れの上流側に設置する。ヘッド供給弁１３を閉じた状態で循環経路弁１２を開状態とし、送液ポンプ４を動作させ、第２の実施形態と同様に液体供給路６内に栓状空気１６を導入する。栓状空気１６の導入後、図８（ｂ）に示すように液体供給路６内を移動する栓状空気１６を発光部２２及び受光部２３からなる光学センサによって検知すると、図８（ｃ）に示すように循環経路弁１２を閉状態とする。その結果、図８（ｄ）に示すように、液体供給路６においてその屈曲部２４の手前で、栓状空気１６の移動が止まって栓状空気１６が圧縮される。その後、図８（ｅ）に示すように循環経路弁１２を開状態にすると、図８（ｆ）に示すように、栓状空気１６が圧縮状態から開放され、栓状空気１６のメニスカス部が、送液ポンプ４による流速よりも十分に大きな流速で屈曲部２４に到達する。これにより、屈曲部２４に沈降物が存在してもこの沈降物が確実に除去されることになる。

このように、沈降物が沈降しやすいと考えられる場所の手前にセンサを設けてこれにより循環経路弁１２の開閉を制御することにより、特に沈降物が沈降しやすい場所に対しては栓状空気１６の圧縮による高い除去効果を確実に得ることができるようになる。なお本実施形態においても、一例として、非圧縮時の長さが４０ｍｍである栓状空気１６を２秒に１回のタイミングで液体供給路６内に導入し、１０ｍｍ程度の長さになるまで栓状空気１６を圧縮してから圧縮開放するようにする。またここで説明した例では、液体供給路６に対して１カ所に光学センサを設けているが、沈降物が沈降しやすい場所ごとに光学センサを設けて循環経路弁１２の開閉の制御を行うようにすることが望ましい。また、第３の実施形態のように栓状空気１６を減圧する構成においても、沈降物が発生しやすい個所に対応して光学センサを設け、光学センサでの栓状空気１６の検出に対応して循環経路弁１２の開閉を制御するようにすることができる。この実施形態では、送液ポンプ４及び空気導入ポンプ２５の動作動作、空気導入弁５、循環経路弁１２及びヘッド供給弁１３の開閉は不図示の制御手段によって制御されるが、特にこの制御手段は、光学センサでの検知結果に基づく循環経路弁１２の制御を行う。なおここでは、液体供給路６内の柱状空気１６を検知する空気検知手段として光学センサを用いているが、空気検知手段は光学センサに限定されるものではなく、例えば電気的あるいは磁気的に柱状空気１６を検知するものであってもよい。

［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態の液体供給システムについて、図９を用いて説明する。上述した各実施形態によれば、液体回収路７が設けられない場合にはサブタンク３からヘッド供給弁１３までの区間における液体供給路６内の沈降物を除去することができるが、ヘッド供給弁１３と記録ヘッド１との間の液体供給路６内の沈降物を除去できない。液体回収路７が設けられる場合には、液体供給路６から液体回収路７への分岐点から記録ヘッド１までの間の区間、すなわち、ヘッド近傍液体供給路１８内の沈降物を除去できない。そこで、これらの沈降物を除去できない区間に関しては、沈降物ができるだけ発生しないようにすることが考えられる。図９に示した構成は、図５に示した構成において、ヘッド近傍供給路１８を水平に配置するのではなく、記録液の流れ方向に沿って上りの勾配を有するように配置したものである。これは、液体供給路６や液体回収路７内の沈降物を除去した際に、除去した沈降物がヘッド近傍液体供給路１８内で再沈降しないようにするためである。本実施形態では、一例として、水平方向に対して約３０°の角度を付けてヘッド近傍液体供給路１８を配置する。

［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態の液体供給システムについて、図１０を用いて説明する。図１０に示した構成は、図５に示したものと同様のものであるが、液体回収路７が記録ヘッド１に接続されており、記録ヘッド１を含めて循環経路が形成されている点で図５に示したものと異なっている。液体供給路６と液体回収路７の両方が記録ヘッド１に接続しているから、液体供給路６から液体回収路７が分岐した構造ではない。図１０（ａ）は、記録ヘッド１において記録を行っているときの状態を示している。このとき、サブタンク供給弁１１、循環経路弁１２及び空気導入弁５は閉状態であり、ヘッド供給弁１３は開状態となっている。循環経路弁１２が閉状態であるため、記録ヘッド１による記録で消費した分の記録液に相当する記録液がサブタンク３から液体供給路６を介して記録ヘッド１に供給される。図１０（ｂ）は、液体供給路６、記録ヘッド１及び液体回収路７からなる循環経路内で記録液を循環させているときの状態を示している。循環時にはサブタンク供給弁１１と空気導入弁５とを閉状態とし、ヘッド供給弁１３と循環経路弁１２とを開状態とする。この状態で送液ポンプ４を動作させることによって、図示矢印方向に記録液が循環する。

図１０（ｃ）は、記録時の記録ヘッド１内の状態を示している。記録ヘッド１内にはヘッド内液体経路２１が形成されている。したがって、液体供給路６は、ヘッド内流体経路２１を経由して液体回収路７に接続することになる。ヘッド内液体経路２１は、記録ヘッド１の図示下面に配置している吐出口面２０に形成された複数の吐出口（不図示）とも連通しており、ヘッド内液体経路２１に供給された記録液は、吐出口から液滴として吐出される。図１０（ｄ）は、循環時における記録ヘッド１の状態を示している。循環時には図示矢印の方向に記録液が流動し、記録ヘッド１内に設けられているヘッド内液体経路２１を記録液が栓状空気１６とともに循環する。このように、記録液の循環経路に記録ヘッド１が含まれるように構成することによって、上述の各実施形態の場合と同様に沈降物の除去を行うことができ、特に、記録ヘッド１内における沈降物も除去できるようになる。なお、第４の実施形態と同様に、記録ヘッド１内の流路内の栓状空気１６を検知する光学センサを設け、この光学センサでの検知に基づいて栓状空気１６の圧縮や減圧のタイミングを制御することによって、沈降物の除去効果をより高くすることができる。

上記の各実施形態は、送液ポンプ４を動作させて液体供給路６内で記録液を送液し、記録液を送液しつつ液体供給路６の中の栓状空気１６を導入するものである。そして、送液ポンプ４を動作させながら循環経路弁１２を閉じることによって、栓状空気１６の体積を変化させ、所定のタイミングで循環経路弁１２を開けて圧力を開放することによって栓状空気１６の体積を元に戻す点で、各実施形態は共通している。栓状空気１６の体積が元に戻る際に、記録液において、送液ポンプ４の動作による流速よりも大きな流速を生じ、これによって沈降物除去効果がより高められる。

以上、液体吐出装置がインクジェット記録装置であって液体吐出ヘッドが記録ヘッドである例によって本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明は、インクジェット記録装置以外の各種の液体吐出装置、例えば工業用の液滴吐出装置の液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給システムに適用することができる。

１記録ヘッド
２液体タンク
３サブタンク
４送液ポンプ
５空気導入弁
６液体供給路
７液体回収路
８，１０，１９大気連通路
９サブタンク供給路
１１サブタンク供給弁
１２循環経路弁
１３ヘッド供給弁
１４液面センサ
１８ヘッド近傍液体供給路
２１ヘッド内液体経路
２２発光部
２３受光部
２５空気導入ポンプ
２８廃液ポンプ

Claims

液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯蔵するタンクと、
前記タンクに接続して前記タンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路において前記タンクから前記液体吐出ヘッドに向かう第１の方向に前記液体を送液する送液手段と、
前記液体供給路を流れる前記液体に空気を導入する空気導入手段と、
前記液体供給路に設けられ、前記液体供給路を開閉する開閉弁と、
を備え、
前記送液手段を動作させつつ前記空気導入手段によって前記液体供給路に前記空気を導入し、その後、前記送液手段を動作させながら前記開閉弁を所定のタイミングで開閉するインクジェット記録装置であって、
前記液体供給路の所定の部分よりも前記第１の方向において上流側に、前記液体供給路に導入された空気を検知する空気検知手段をさらに備え、
前記空気検知手段が空気を検知したことに応じて前記開閉弁を開じ、前記開閉弁を閉じた状態で所定の時間、前記送液手段を動作させ、その後、前記開閉弁を開け、前記所定の部分における空気の流速を前記送液手段による流速よりも大きな流速にすることを特徴とするインクジェット記録装置。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯蔵するタンクと、
前記タンクに接続して前記タンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路において前記タンクから前記液体吐出ヘッドに向かう方向に前記液体を送液する送液手段と、
前記液体供給路と共に循環経路を構成し、前記送液手段によって前記タンクから前記液体吐出ヘッドの方向に送られた前記液体を前記タンクに戻す液体回収路と、
前記液体供給路を流れる前記液体に空気を導入する空気導入手段と、
前記液体供給路及び前記液体回収路の少なくとも一つに設けられ、前記循環経路を開閉する開閉弁と、
を備え、
前記送液手段を動作させつつ前記空気導入手段によって前記液体供給路に前記空気を導入し、その後、前記送液手段を動作させながら前記開閉弁を所定のタイミングで開閉するインクジェット記録装置であって、
少なくとも前記液体供給路と前記液体回収路とによって前記液体についての前記循環経路が構成され、
前記液体供給路或いは前記液体回収路の所定の部分よりも前記液体の流れの上流側に、前記液体供給路に導入された空気を検知する空気検知手段をさらに備え、
前記空気検知手段が空気を検知したことに応じて前記開閉弁を開じ、前記開閉弁を閉じた状態で所定の時間、前記送液手段を動作させ、その後、前記開閉弁を開け、前記所定の部分における空気の流速を前記送液手段による流速よりも大きな流速にすることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記液体回収路は、前記液体供給路の前記液体吐出ヘッドへの接続位置の手前で前記液体供給路から分岐する、請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記液体回収路から前記液体供給路への分岐点から前記液体吐出ヘッドに至るまでの区間において、前記液体の流れに沿って前記液体供給路が上り勾配で設けられている、請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記液体供給路は前記液体吐出ヘッドの内部の流路を経由して前記液体回収路に接続する、請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記所定の部分は、前記液体供給路が屈曲して設置された部分であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記所定の部分は、前記液体回収路が屈曲して設置された部分であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記所定の時間は、前記液体供給路における沈降物の発生状態に応じて変更されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯蔵するタンクと、
前記タンクに接続して前記タンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路において前記タンクから前記液体吐出ヘッドに向かう方向に前記液体を送液する送液手段と、
前記液体供給路を流れる前記液体に空気を導入する空気導入手段と、
を備え、
前記送液手段を動作させつつ前記空気導入手段によって前記液体供給路に前記空気を導入し、その後、前記送液手段を動作させることで前記液体供給路内に前記空気を流すインクジェット記録装置であって、
前記空気導入手段は、前記液体供給路における沈降物の発生状態に応じて空気の導入回数を変更することを特徴とするインクジェット記録装置。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯蔵するタンクと、
前記タンクに接続して前記タンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路において前記タンクから前記液体吐出ヘッドに向かう方向に前記液体を送液する送液手段と、
前記液体供給路を流れる前記液体に空気を導入する空気導入手段と、
前記液体供給路に設けられ、前記液体供給路を開閉する開閉弁と、
を備え、
前記送液手段を動作させつつ前記空気導入手段によって前記液体供給路に前記空気を導入し、その後、前記送液手段を動作させながら前記開閉弁を所定のタイミングで開閉するインクジェット記録装置であって、
前記開閉弁を開じてから所定の時間、前記開閉弁を閉じた状態で前記送液手段を動作させ、その後、前記開閉弁を開け、前記所定の部分における空気の流速を前記送液手段による流速よりも大きな流速にし、
前記所定の時間は前記液体供給路における沈降物の発生状態に応じて変更されることを特徴とするインクジェット記録装置。
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯蔵するタンクと、
前記タンクに接続して前記タンクから前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給路と、
前記液体供給路に設けられ、前記液体供給路を開閉する開閉弁と、
を有するインクジェット記録装置の前記液体供給路に沈降した沈降物を除去する沈降物除去方法であって、
送液手段を動作させて前記液体供給路で液体を第１の方向に送液し、
前記液体を送液しつつ前記液体供給路の中の前記液体に空気を導入し、
前記液体供給路の所定の部分よりも前記第１の方向の上流側において、前記液体供給路に導入された空気を検知し、
前記空気を検知したことに応じて前記開閉弁を開じ、前記開閉弁を閉じた状態で所定の時間、前記送液手段を動作させ、その後、前記開閉弁を開け、前記所定の部分における空気の流速を前記送液手段による流速よりも大きな流速にすることを特徴とする沈降物除去方法。