JP6922228B2

JP6922228B2 - 液体を吐出する装置

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Publication number: JP6922228B2
Application number: JP2017007410A
Authority: JP
Inventors: 酒井慶太郎; 赤石信之; 森永滋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-01-19
Also published as: JP2017213852A

Description

本発明は、液体を吐出する装置に関する。

産業用インクジェット記録装置に使用されるインクとして、溶剤に溶けにくい顔料系成分を用いた顔料系インクがある。顔料系インクでは顔料が沈殿しやすく、均一な濃度のインクを記録ヘッドに供給できず、インクの濃い部分がノズル詰まりを発生させ、画質に不具合が発生する恐れがある。そのため、これを防止するために、大容量カートリッジとこれよりも小容量の別容器との間でインクを複数回往復移動させることで攪拌を行い、インク濃度を均一にする攪拌方法が知られている。

例えば特許文献１には、インク収容体内部のインクの成分の沈降を防止するために、全てのインクを移動させずにインクの一部を何度も２つの容器間で往復移動させる攪拌シーケンスを用いることを開示している。これにより、従来はインク収容体の容量よりも大きな容量を備える必要のあった別容器を小型化することができる。

しかし、従来の液体攪拌装置では、カートリッジと別容器の間でインクを往復させる動力を得るために、吐出能力が低くて可動寿命の短い可逆式のポンプを両容器の間に設置しなくてはならなかった。これでは、長い可動寿命と高い吐出能力が求められる産業用インクジェット記録装置では、ポンプの交換が必要になったり、攪拌能力が不足したりするという問題があった。

本発明は、従来よりも攪拌能力の高い液体を吐出する装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、液体を吐出するヘッドと、前記ヘッドに供給する液体を収容可能な液体収容部と、前記液体収容部に連通し、流入口及び流出口を有する不可逆式ポンプと、第１ポートが前記不可逆式ポンプの前記流入口に接続され、第２ポートが前記液体収容部に接続される第１三方弁と、第３ポートが前記不可逆式ポンプの前記流出口に接続され、第４ポートが前記液体収容部に接続される第２三方弁と、を備え、前記第１三方弁及び前記第２三方弁を開閉制御して前記第４ポートを閉塞し、かつ、前記不可逆式ポンプを駆動することによって、前記第２ポート、前記第１三方弁、前記第１ポート、不可逆式ポンプ、前記第３ポート、前記第２三方弁の経路で空気流れを作って前記液体収容部を減圧し、前記第１三方弁及び前記第２三方弁を開閉制御して前記第２ポートを閉塞し、かつ、前記不可逆式ポンプを駆動することによって、前記第１三方弁、前記第１ポート、前記不可逆式ポンプ、前記第３ポート、前記第２三方弁、前記第４ポートの経路で空気流れを作って前記液体収容部を加圧することを特徴とする液体を吐出する装置を提案する。

可逆式ポンプよりも吐出能力の高い不可逆式ポンプによって、液体収容部を加圧・減圧させることにより、１本の送液経路内での液体の往復動作による攪拌を従来よりも高い流量で実行できる。

液滴を吐出する記録ヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する画像形成装置の概略図である。画像形成手段の概略を示す平面図である。第１実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。インクを往復移動させるための真空ポンプと三方弁の制御方法を示すフローチャートである。減圧経路Ａと加圧経路Ｂを示す部分拡大図である。第２実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。第３実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。第４実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。インク攪拌時の別容器内の圧力制御方法を示す図である。第５実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。別容器からカートリッジにインクを戻す動作を示す図である。第６実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、液滴を吐出する記録ヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する画像形成装置の概略図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、搬入手段１０と、前処理手段２０と、乾燥手段３０と、画像形成手段４０と、後処理手段５０と、搬出手段６０と、インク保持・供給手段７０と、ヘッド維持回復手段８０と、制御手段９０とを有する。

記録媒体であるロール紙Ｍｄはロール状に巻かれ、切断可能なミシン目が所定間隔で形成された連続紙（連続紙、連続帳票）である。

搬入手段１０はロール紙Ｍｄを搬入し、前処理手段２０へと送る。前処理手段２０は送られたロール紙Ｍｄの表面を前処理して乾燥手段３０へと送り、乾燥手段３０はロール紙Ｍｄの表面を乾燥したあと、画像形成手段４０へと送る。

画像形成手段４０は記録媒体に画像を形成する手段である。画像形成手段４０の記録ヘッドは、前処理と乾燥が行われたロール紙Ｍｄの表面に液滴（以下、インクという。）を吐出することにより、画像を形成する。

インク保持・供給手段７０は、インクを攪拌して濃度を均一化し、画像形成手段４０の記録ヘッドに供給する。

画像形成後のロール紙Ｍｄは後処理手段５０へと送られる。後処理手段５０は画像が形成されたロール紙Ｍｄを後処理したあと搬出手段６０へと送り、搬出手段６０はロール紙Ｍｄを巻き取る。以上の一連の動作は、制御手段９０によって制御される。

なお、本実施形態において、記録媒体はロール紙に限定されない。カット紙、普通紙、上質紙、薄紙、厚紙、及び記録紙、並びにＯＨＰシート、合成樹脂フィルム、金属薄膜、及びその他表面にインク等で画像を形成することができるものを含む。

図２は画像形成手段の概略を示す平面図である。図２に示すように、本実施形態では、画像形成手段４０にフルライン型の記録ヘッドを用いている。画像形成手段４０には、記録媒体であるロール紙Ｍｄの搬送方向Ｘｍの上流側から、４つの記録ヘッド４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ及び４０Ｙが配置されている。記録ヘッドにおけるＫ、Ｃ，Ｍ、Ｙの添え字は、各々ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの色を示す。なお、Ｋ、Ｃ，Ｍ、Ｙの色順は、図２に限るものではなく、他の並び順であっても構わない。また、記録ヘッドは、グリーン、レッド、ライトシアン及び／又はその他の色であってもよいし、単色（例えば、ブラックのみ）であってもよい。

ここで、ブラック（Ｋ）の記録ヘッド４０Ｋには、ロール紙Ｍｄの搬送方向Ｘｍと直行する方向に４つのヘッドユニット４０Ｋ−１、４０Ｋ−２、４０Ｋ−３及び４０Ｋ−４が千鳥状に配置されている。これにより、記録ヘッド４０Ｋは、ロール紙Ｍｄの画像形成領域（印刷領域）の全域にブラック（Ｋ）画像を形成できる。なお、他の記録ヘッド４０Ｃ、４０Ｍ及び４０Ｙの構成は、ブラック（Ｋ）の記録ヘッド４０Ｋの構成と同様である。

液体吐出ヘッドとしての４つの記録ヘッド４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ及び４０Ｙに他の機能部品、機構が一体化した液体吐出に関連する部品の集合体が液体吐出ユニットである。また液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が液体を吐出する装置である。

次に、インク保持・供給手段７０内にある液体攪拌装置について説明する。

図３は、第１実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。本実施形態に係る液体攪拌装置１は、プリンタ装置等のインクを使用する装置のインクを収容するカートリッジ内の液体（インク）を攪拌して濃度を均一にする攪拌装置である。

図３に示すように、液体攪拌装置１は、インク（液体）を収容し且つ着脱可能な第１液体収容部であるカートリッジ１０１と、液体を収容可能な容量がカートリッジ１０１よりも小さい第２液体収容部である別容器１０２と、それら２つの容器（カートリッジ１０１と別容器１０２）を連通する送液経路としての流路１１４と、流路１１４を閉塞又は開放可能な送液弁１０３とを備える。ここで、送液ユニット２０１は、カートリッジ１０１と、送液弁１０３と、別容器１０２とで構成されている。液体攪拌装置１の別容器１０２は容器内の液体量を検知する検知手段１０４を備えている。また、液体攪拌装置１は、別容器１０２内に連通する不可逆式ポンプとしての真空ポンプ１０５と、真空ポンプ１０５及び送液弁１０３の動作を制御する制御手段１１５とを備えている。また、液体攪拌装置１は、各々が独立動作する第１三方弁１０６及び第２三方弁１０７と、別容器１０２の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力検出センサ１０８とをさらに備えている。ここで、圧力ユニット２０２は、不可逆式の真空ポンプ１０５と、第１三方弁１０６及び第２三方弁１０７と、圧力ユニット２０２を形成する流路及び圧力検出センサ１０８とを備える。制御手段１１５は、真空ポンプ１０５を制御して別容器１０２を加圧又は減圧することで、送液ユニット２０１のカートリッジ１０１と別容器１０２との間で流路１１４を介して液体を往復移動させることができる。可逆式ポンプよりも吐出能力の高い不可逆式の真空ポンプ１０５によって、カートリッジ１０１と連通している別容器１０２内を加圧・減圧させることにより、流路１１４内でのインクの往復動作による攪拌を従来よりも高い流量で実行できる。圧力ユニット２０２では、別容器１０２を減圧するための減圧経路Ａと、加圧するための加圧経路Ｂが形成される。

なお、流路として可撓性のチューブ、又は樹脂製又は金属製のパイプを使用してもよい。この真空ポンプ１０５はダイヤフラム式の真空ポンプであって、インクの流れ方向を変える可逆動作はできないが、駆動時間の制御によりインクの流量を変えることができ、インク吐出量と耐久性の点で可逆式ポンプよりも優れている。

検知手段１０４は、インク液面の高さを検出するレベルセンサであり、別容器１０２の上部に設けられている。検知手段１０４は、別容器１０２内のインク量上限の検出に用いられる。また、検知手段１０４は、検出したインク液面の高さより、別容器１０２内のインク量を算出できるように構成されてもよい。なお、検知手段１０４として、例えば静電容量式のレベルセンサを用いることができる。

制御手段１１５は、コンピュータを含んで構成されている。制御手段１１５は、圧力検出センサ１０８や真空ポンプ１０５の駆動量から別容器１０２の内容量を算出し、不可逆式の真空ポンプ１０５の駆動量を制御する。すなわち制御手段１１５は、２つの容器間のインク移動量を別容器１０２の容量の上限を超えず、かつ別容器１０２を完全に空状態にしない量に制御する。

また、制御手段１１５は、真空ポンプ１０５及び圧力ユニット２０２によって最後に流路１１４で液体を往復移動させた日時（攪拌日時）と液体量（移動回数）を記憶し、最後の攪拌日時からの経過時間を算出し、所定の時間経過後に再び液体の往復移動を行う。これにより、定期的に液体を攪拌して、液体の濃度を均一な状態を維持できる。

別容器１０２の下流には流路１３５が接続しており、その流路１３５はサブタンク１３３と接続している。サブタンク１３３には流路１３６も接続しており、マニホールド１３４と接続している。マニホールド１３４は流路１３７により記録ヘッド４０と接続されている。

別容器１０２とサブタンク１３３とを連通する流路１３５には遮断弁１３２が設けられ、遮断弁１３２を閉じることにより、マニホールド１３４及び記録ヘッド４０へ攪拌の影響を及ぼさない。また、流路１３５は、別容器１０２から下流側にインクを送液するための第２ポンプ１２２を備える。

次に、図４を用いてインクを往復移動させるための真空ポンプと三方弁の制御方法を説明する。
先ず、図３に示す液体攪拌装置１において、制御手段１１５によって送液弁１０３を閉塞し、第１三方弁１０６及び第２三方弁１０７によって減圧経路Ａを形成する（Ｓ１）。次いで、制御手段１１５によって真空ポンプ１０５を駆動して、開放したポートから排気することで別容器１０２内を減圧する（Ｓ２）。次いで、圧力検出センサ１０８で所定負圧を計測したら、制御手段１１５によって送液弁１０３を開放し、真空ポンプ１０５の駆動を停止する（Ｓ３）。これにより、カートリッジ１０１から別容器１０２へインクを引き込むことができる。次に、送液弁１０３の開放後一定時間が経過したら又は別容器１０２に設けられた検知手段１０４が上限のインク量を検出したら、制御手段１１５によって送液弁１０３を閉塞する（Ｓ４）。次いで、制御手段１１５によって送液弁１０３を閉塞し、第１三方弁１０６及び第２三方弁１０７によって加圧経路Ｂを形成する（Ｓ５）。次いで、制御手段１１５によって真空ポンプ１０５を駆動し、別容器１０２内を加圧する（Ｓ６）。次いで、圧力検出センサ１０８で所定正圧を計測したら、制御手段１１５によって送液弁１０３を開放し、真空ポンプ１０５の駆動を停止する（Ｓ７）。これにより、別容器１０２からカートリッジ１０１へインクを引き込むことが可能となる。最後に、送液弁１０３の開放後一定時間が経過したら、制御手段１１５によって送液弁１０３を閉塞する（Ｓ８）。ここまでの動作が、カートリッジ１０１と別容器１０２の間のインクの１往復である。

次に、図５を用いて減圧経路Ａと加圧経路Ｂの形成方法を説明する。図５（ａ）は減圧経路Ａを示す部分拡大図、図５（ｂ）は加圧経路Ｂを示す部分拡大図である。
図５（ａ）において、第１三方弁１０６はポート１０６ａ（第１ポート），１０６ｂ（第２ポート），１０６ｃを有し、第２三方弁１０７はポート１０７ａ（第３ポート），１０７ｂ（第４ポート），１０７ｃを有する。第１三方弁１０６は、制御手段１１５からの信号によりポート１０６ａ，１０６ｂを開放し、ポート１０６ｃを閉塞する。第２三方弁１０７は、制御手段１１５からの信号によりポート１０７ａ，１０７ｃを開放し、ポート１０７ｂを閉塞する。そして、制御手段１１５によって真空ポンプ１０５を駆動させ、矢印で示すように経路内の空気を排出する。このとき、ポート１０６ｃの閉塞によって空気はポート１０６ｃから外部へ漏れず、ポート１０７ｂの閉塞によって、図中点線で示す経路Ｘには空気が流れない。最終的に、空気はポート１０７ｃを通して外部へ排出され、経路内及び別容器１０２が減圧される。

図５（ｂ）において、第１三方弁１０６は、制御手段１１５からの信号によりポート１０６ａ，１０６ｃを開放し、ポート１０６ｂを閉塞する。第２三方弁１０７は、制御手段１１５からの信号によりポート１０７ａ，１０７ｂを開放し、ポート１０７ｃを閉塞する。そして、制御手段１１５によって真空ポンプ１０５を駆動させ、矢印で示す空気流れを経路内で作り、別容器１０２へ送る。このとき、ポート１０６ｂの閉塞によって図中点線で示す経路Ｙには空気が流れず、ポート１０６ｃの開放によってポート１０６ｃから空気が取り込まれる。また、ポート１０７ｃの閉塞によって、空気はポート１０７ｃから外部へ漏れない。最終的に、空気はポート１０６ｃを通して外部から吸入されて経路内及び別容器１０２へ送られ、経路内及び別容器１０２が加圧される。

真空ポンプ１０５は、液体を吐出する記録ヘッド４０に供給する液体を収容可能な液体収容部である別容器１０２（図３）に連通し、流入口１０５ａ及び流出口１０５ｂを有している。第１三方弁１０６及び第２三方弁１０７の一方のポート１０６ａ及びポート１０７ａが、真空ポンプ１０５の流入口１０５ａ及び流出口１０５ｂの各々に接続され、他方のポート１０６ｂ及びポート１０７ｂが別容器１０２にそれぞれ接続されている。制御手段１１５は、第１三方弁１０６及び第２三方弁１０７を開閉制御して真空ポンプ１０５を駆動することによって、別容器１０２を加圧又は減圧する。

インクの移動回数は、最後の攪拌日時からの経過時間（放置時間）などから、制御手段１１５により定められてもよい。定められた移動回数分インクの往復移動を行った後、制御手段１１５は攪拌日時とその移動回数とを記憶する。以上でインクの攪拌は終了する。

図６は、第２実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。図６において、図３と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図６に示すように、この液体攪拌装置１のカートリッジ１０１は記録媒体１０９を備えている。そして、液体攪拌装置１に備えられた記録手段が、カートリッジ１０１に収められているインク種類と、最後に攪拌が行われた日時などの情報をこの記録媒体１０９に記録する。そして、制御手段１１５により、インク種類と日時などの情報に応じてインクの往復回数と頻度を制御する。この構成によれば、カートリッジ１０１に収められているインク種類に応じて最も適切な攪拌動作を実施することが可能となる。

また、液体攪拌装置１に備えられた記録手段が、最後に攪拌が行われた日時と、カートリッジ１０１に収められているインク量などの情報をこの記録媒体１０９に記録してもよい。これにより、ユーザがカートリッジ１０１を装置から外してしまった場合や前回の攪拌実施後から装置が長く起動されていなかった場合でも、カートリッジ１０１を最後に攪拌した日時を管理できる。よって、その期間に応じて適切なインク攪拌を実施することで、インクの濃度偏りによる品質低下を防ぐことが可能となる。

図７は、第３実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。図７において、図３と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図７に示すように、別容器１０２は、検知手段１０４よりも少ない液体量であって空ではない状態の液体量を検知する第２検知手段１１０を備えている。そして、検知手段１０４と第２検知手段１１０からの検知結果に基づいて流路１１４において一度に送る液体量を制御する。具体的には、この液体攪拌装置１は、インク攪拌時に、検知手段１０４と第２検知手段１１０で検知された２つの液体量（液面）の差分だけカートリッジ１０１と別容器１０２の間で一度に送る。この構成によれば、図３で示したような圧力検出センサ１０８や真空ポンプ１０５の駆動量から別容器１０２の内容量を算出して制御する構成とは異なり、別容器１０２に実際に入っている液体量を検知するため、実測によって液体の移動量をより正確に制御できる。

図８は、第４実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。図８において、図７と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図７に示すように、この液体攪拌装置１は、装置に着脱可能な複数のカートリッジ１０１，１１１，・・・１ｎ１と、これらカートリッジにそれぞれ対応した複数の送液弁１０３，１１３，・・・１ｎ３を備えている。この構成によれば、例えばカートリッジ１０１のインクが切れたときには、カートリッジ１１１を用いることができる。このようにして、カートリッジを切り替えながらインクを使用するため、カートリッジ交換時に生じる装置のダウンタイムを削減することができる。

また、別容器１０２を介して、複数のカートリッジ１０１，１１１，・・・１ｎ１の間でインクを移動させてもよい。例えばカートリッジ１０１のインクが切れたときには、カートリッジ１１１のインクを別容器１０２を介してカートリッジ１０１に補充することができる。これにより、より攪拌力の大きい攪拌シーケンスが使用可能となる。

図９は、インク攪拌時の別容器内の圧力制御方法を示す図である。図９（ａ）は経過時間と別容器１０２の内圧の関係を示す図であり、図９（ｂ）は経過時間とポンプ駆動のＯＮ／ＯＦＦの関係を示す図である。
前述した図３，６〜８の液体攪拌装置１において、図９に示すような圧力制御を実施しながらインク攪拌を行ってもよい。具体的には、インクの往復動作を実施中に、図９（ａ）に示すように別容器１０２の内圧が一定範囲内（本例では、−３０〜−５０（任意単位）の範囲）に維持されるように、図９（ｂ）に示すように真空ポンプ１０５の駆動のＯＮ／ＯＦＦを所定時間毎（本例では、１（任意単位）毎）に切り替える。このようにして、別容器１０２とカートリッジ１０１の間で送液を実施する際に、真空ポンプ１０５の駆動による減圧と真空ポンプ１０５の駆動停止による加圧を繰り返すことで、別容器１０２内の圧力値が所定の範囲内で推移する。この構成によれば、別容器１０２内部の圧力を一定範囲内にすることで、送液速度を高い値に保ちながら安定させ、攪拌効率を上げることが可能となる。

図１０は、第５実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。
図１０に示すように、液体攪拌装置１は、カートリッジ１０１と、カートリッジ１０１よりも容量の小さい別容器１０２と、それら２つの容器（カートリッジ１０１と別容器１０２）を連通する送液経路としての流路１１４と、別容器１０２に接続した大気開放弁１２４とを備える。また、液体攪拌装置１は、流路１１４に配置された可逆式ポンプ１２１と、制御手段１１５と、第２ポンプ１２２とを備える。別容器１０２の外側には、別容器１０２の上下に接続し且つ別容器１０２の内壁よりも高い撥水性を有する液体検知用経路１２３が設けられている。液体検知用経路１２３は、容器内の液体量を検知する検知手段１０４と、これよりも低い位置で別容器１０２が空ではない状態の液体量を検知する第２検知手段１１０とを備えている。これら検知手段は光学式透過型センサであり、これにより検知手段はインクと非接触でインク液面を検知することができる。可逆式ポンプ１２１は２つの容器の間で送液する動力を供給する。第２ポンプ１２２は、攪拌された均一な濃度のインクを記録ヘッド４０に供給するために使用される。

別容器１０２に備えられた液体検知用経路１２３の内部もインクで満たされており、その液面は別容器１０２内の液面と同じ高さに保たれている。すなわち、別容器１０２に接続した大気開放弁１２４により、別容器１０２の内圧は外気の圧力と等しくなっている。また、大気開放弁１２４は、カートリッジ１０１の着脱の際に混入した空気を排出する。検知手段１０４は液体検知用経路１２３の上方に備えられており、この高さで容器内にインクが満たされているかどうかを検知している。第２検知手段１１０は液体検知用経路１２３の下方に備えられており、別容器１０２内のインクをカートリッジ１０１に戻すときに使用される。

カートリッジ１０１と別容器１０２との間でインクを往復移動させるために、流路１１４には可逆式ポンプ１２１が設けられ、可逆式ポンプ１２１には制御手段１１５が接続している。可逆式ポンプ１２１は、制御手段１１５からの信号によって流路内を流れるインクの流量と流れ方向とを変えることができる。

カートリッジ１０１から別容器１０２にインクを移す時には、制御手段１１５が、カートリッジ１０１から別容器１０２に液送するように可逆式ポンプ１２１の流れ方向を制御する。そして、可逆式ポンプ１２１を稼働してインクを送る。次いで、別容器１０２の液体検知用経路１２３に設けられた検知手段１０４が上限のインク量を検出した時点で、制御手段１１５は可逆式ポンプ１２１を停止し、インクの送液を止める。次に、制御手段１１５は、別容器１０２からカートリッジ１０１へ送液するように可逆式ポンプ１２１の流れ方向を変更した後、可逆式ポンプ１２１を稼働する。そして、別容器１０２の液体検知用経路１２３に設けられた第２検知手段１１０が下限のインク量を検出した時点で、制御手段１１５は可逆式ポンプ１２１を停止し、インクの送液を止める。ここまでの動作がインクの１往復である。

図１１は、別容器からカートリッジにインクを戻す動作を示す図である。
図１１に示すように、攪拌動作の復路では、制御手段１１５により、可逆式ポンプ１２１を逆転させて矢印で示すように別容器１０２からカートリッジ１０１にインクを戻す動作を行う。可逆式ポンプ１２１の稼働に伴い別容器１０２内のインク液面が下がって行き、同時に液体検知用経路１２３内のインク液面も下がる。

このとき、従来の液体攪拌装置では、インクを移動させる別容器にインクの変質や外気の進入を抑制するために、非接触のセンサを用いて移動させたインクの液面を検知しているが、表面張力（濡れ性）の低いインクの場合、別容器１０２内のインクは内壁に貼り付いて残ってしまう。また、検知手段として接触式のセンサを用いた場合も、検知部分にインクが残るなどして誤検知が生じることがある。通常の印字動作においてインクを使用するときには液面の下がる速度が遅く、問題は生じないが、攪拌動作では液面の変動速度が速いため、センサの高い応答性が必要である。従来の装置では、インクが容器壁面に残っていると、インクをカートリッジに戻す動作において液面が下がってもセンサがＯＮのままになってしまうため、ポンプが動作し続けてしまい、カートリッジに気泡を送り込んでしまう恐れがある。

しかしながら、本実施形態では液体検知用経路１２３は、別容器１０２の内壁よりも高い撥水性を有するため、インクが壁面に残らず、検出手段による液面検知の応答性を向上させることができる。また、液体検知用経路１２３に検出手段としての光学式透過型センサを備え、光学式透過型センサにより液面を検知することで、非接触で正確な液面検知が可能である。

ここで、液体検知用経路１２３は、別容器１０２の内壁よりもインクに対する撥水性が高い素材、例えばフッ素チューブなどの素材で構成されると望ましい。これにより、インクを別容器１０２からカートリッジ１０１に戻す復路の攪拌動作において、別容器１０２内のインク液面の下降速度と、細い液体検知用経路１２３内のインク液面の下降速度を同程度にすることができる。よって、正確な液面検知が可能である。

また、撥水性が高い素材で構成される液体検知用経路１２３と、この経路内の液面を光学式透過型センサによって検知する構成は、図３〜８に示される液体攪拌装置１に適用することも可能である。これにより、インク液面を検知する際の応答性を向上させることができるとともに、液面を非接触で正確に検知することができる。

図１２は、第６実施形態に係る液体攪拌装置の概略図である。図１２において、図１０，１１と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図１２に示すように、液体攪拌装置１の別容器１０２は、液体検知用経路１２３と、容器内の液体量を検知する検知手段１０４と、これよりも低い位置で別容器１０２が空ではない状態の液体量を検知する第２検知手段１１０と、検知手段１０４及び第２検知手段１１０の間で液体量を検知する第３検知手段１２５を備えている。図１２は、インクを別容器１０２からカートリッジ１０１に戻す復路の攪拌動作を示している。このように検知手段を３段に増設することで細かい液面検知が可能となるため、カートリッジ１０１内のインク残量が少ない場合には、一回のインク移動量を少なくすることができる。すなわち、別容器１０２とカートリッジ１０１の間で往復させる液体量を、カートリッジ１０１内の液体残量に応じて変動させてもよい。

本例では、検知手段１０４で検知された上限のインク量から始めて、インクを別容器１０２からカートリッジ１０１に戻し、インク液面が第３検出手段１２５で検知されたときに復路の攪拌動作を終了させる。すなわち、液体攪拌装置１は、インク攪拌時に、検知手段１０４と第３検出手段１２５で検知する２つの液体量（液面）の差分をカートリッジ１０１と別容器１０２の間で一度に送る。これにより、インク残量が少なくても空気を吸い込むことなく攪拌を行うことが可能となる。また、カートリッジ１０１のインク残量が少ない状態で攪拌動作を行うことでエンドを検知してしまい、攪拌動作を行えなくなってしまうこともない。

本実施形態における、撥水性が高い素材で構成される液体検知用経路１２３と、この経路内の液面を３段に配置された光学式透過型センサによって検知する構成は、図３〜８に示される液体攪拌装置１に適用することも可能である。

以上のように、本発明によれば、可逆式ポンプよりも吐出能力の高い不可逆式の真空ポンプ１０５によって、カートリッジ１０１と連通している別容器１０２内を加圧・減圧させることにより、流路１１４内でのインクの往復動作による攪拌を従来よりも高い流量で実行できる。攪拌時間を増大させずに、攪拌能力を高められる。

プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ、これらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置として、例えばインク滴（液滴）を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。このようなインクジェット記録装置は、記録ヘッドのノズルからインク滴を記録材に吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義であり、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する行為（単に液滴を媒体に着弾させる液滴吐出ないし液体吐出と称されるもの）を含み、２次元画像だけでなく、３次元画像（立体画像）を対象とする）を行うものである。また、記録ヘッドとして用いられる液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）は、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品であり、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高め、液滴を吐出させる圧電型ヘッドや、通電によって発熱する発熱体を液室内に設けて、発熱体により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、液滴を吐出するサーマル型ヘッドが知られている。

なお、本願において、「記録材」の材質は紙に限定されず、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等も含み、液滴が付着されるものであれば、記録媒体、用紙、記録紙等と称されるものを含む総称として「記録材」なる用語を用いている。また液体吐出ヘッドから吐出される「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温常圧下において、又は加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下になるものであることが好ましい。より具体的には、「液体」は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、等を含む溶液、懸濁液、乳濁液等であり、これらは例えばインクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化した液体吐出に関連する部品の集合体であり、例えばキャリッジ、ヘッドタンク、液体供給機構、維持回復機構の少なくとも一つを含んで構成される。また「液体を吐出する装置」は液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれ、画像形成装置のほかに立体造形装置、処理液塗布装置、噴射造粒装置等がある。

１液体攪拌装置
１０１カートリッジ（第１液体収容部）
１０２別容器（第２液体収容部）
１０３送液弁
１０４検知手段
１０５真空ポンプ（不可逆式ポンプ）
１１４流路（送液経路）
１１５制御手段
２０２圧力ユニット

特開２０１６−２００８９号公報

Claims

液体を吐出するヘッドと、
前記ヘッドに供給する液体を収容可能な液体収容部と、
前記液体収容部に連通し、流入口及び流出口を有する不可逆式ポンプと、
第１ポートが前記不可逆式ポンプの前記流入口に接続され、第２ポートが前記液体収容部に接続される第１三方弁と、
第３ポートが前記不可逆式ポンプの前記流出口に接続され、第４ポートが前記液体収容部に接続される第２三方弁と、
を備え、
前記第１三方弁及び前記第２三方弁を開閉制御して前記第４ポートを閉塞し、かつ、前記不可逆式ポンプを駆動することによって、前記第２ポート、前記第１三方弁、前記第１ポート、不可逆式ポンプ、前記第３ポート、前記第２三方弁の経路で空気流れを作って前記液体収容部を減圧し、前記第１三方弁及び前記第２三方弁を開閉制御して前記第２ポートを閉塞し、かつ、前記不可逆式ポンプを駆動することによって、前記第１三方弁、前記第１ポート、前記不可逆式ポンプ、前記第３ポート、前記第２三方弁、前記第４ポートの経路で空気流れを作って前記液体収容部を加圧することを特徴とする液体を吐出する装置。