JP7005205B2 - 液体循環装置、液体吐出装置及び液体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液体循環装置、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを含む循環路において液体を循環させる液体循環装置と、を備える液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置は、循環路に設けられた複数のタンク内の圧力をポンプで調整することで液体吐出ヘッドのノズルの液体圧力を調整している。しかし、ポンプの能力が経時的に変化する場合、液体圧力の調整が困難になる。

特開２００９－１９６２０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、ノズルの液体圧力を適正に保つことが可能な液体循環装置、液体吐出装置及び液体吐出方法を提供することである。

実施形態に係る液体循環装置は、調整タンクと、第１ポンプと、第２ポンプと、圧力調整手段と、を備える。調整タンクは、液体を吐出する液体吐出ヘッドを通る循環路に配され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する。第１ポンプは、前記循環路において、前記液体吐出ヘッドの一次側と前記調整タンクとの間に設けられ、液体を前記液体吐出ヘッドに向けて送る。第２ポンプは、前記循環路において、前記液体吐出ヘッドの二次側と前記調整タンクとの間に設けられ、液体を前記調整タンクに向けて送る。圧力調整手段は、前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側及び二次側の圧力に基づき、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液能力を調整する圧力調整を行う。前記調整タンクは、内部に形成される空気室が大気開放可能に構成される。前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは圧電ポンプである。前記圧力調整手段は、前記圧力調整の際、前記調整タンクを大気開放させるとともに、前記圧電ポンプの圧電体に印加する電圧を変化させることにより前記送液能力を制御し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲内である場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより加圧し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲を超える場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより加圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲内である場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより減圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲を超える場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより減圧する。

一実施形態にかかるインクジェット記録装置の構成を示す側面図。 同実施形態にかかる液体吐出装置の構成を示す説明図。 同液体吐出装置の液体吐出ヘッドの構成を示す説明図。 同液体吐出装置の圧電ポンプの構成を示す説明図。 同液体吐出装置の制御部の構成を示すブロック図。 同液体吐出装置の制御方法を示すフローチャート。 他の実施形態にかかる液体吐出装置の構成を示す説明図。 他の実施形態にかかる液体吐出装置の構成を示す説明図。

以下、一実施形態にかかる液体吐出装置１０及び液体吐出装置１０を備えるインクジェット記録装置１について、図１乃至図６を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１はインクジェット記録装置１の構成を示す側面図である。図２は液体吐出装置１０の構成を示す説明図である。図３は液体吐出ヘッド２０の構成を示す説明図である。図４は第１循環ポンプ３３，第２循環ポンプ３６及び補給ポンプ５３の構成を示す説明図である。図５は液体吐出装置１０のモジュール制御部３８を示すブロック図である。図６は液体吐出装置１０の制御方法を示すフローチャートである。

図１に示すインクジェット記録装置１は、複数の液体吐出装置１０と、液体吐出装置１０を移動可能に支持するヘッド支持機構１１と、記録媒体Ｓを移動可能に支持する媒体支持機構１２と、ホスト制御装置１３と、を備える。

図１に示すように、複数の液体吐出装置１０が、所定の方向に並列して配置されヘッド支持機構１１に支持される。液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０及び循環装置３０を一体に備える。液体吐出装置１０は、液体として例えばインクIを液体吐出ヘッド２０から吐出することで、対向して配される記録媒体Ｓに所望の画像を形成する。

複数の液体吐出装置１０は、複数の色、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエロインク、ブラックインク、ホワイトインクを、それぞれ吐出するが、使用するインクIの色あるいは特性は限定されない。たとえばホワイトインクに換えて、透明光沢インク、赤外線または紫外線を照射したときに発色する特殊インク等を吐出可能である。複数の液体吐出装置１０は、それぞれ使用するインクが異なるものの同じ構成である。

図３に示される液体吐出ヘッド２０は、インクジェットヘッドであり、複数のノズル孔２１ａを有するノズルプレート２１と、基板２２と、基板２２に接合されたマニフォルド２３と、を備える。基板２２は、ノズルプレート２１に対向して接合され、ノズルプレート２１との間に複数のインク圧力室２５を含む所定のインク流路２８を形成する所定形状に構成されている。基板２２の、各インク圧力室２５に面する部位には、アクチュエータ２４が設けられている。基板２２は、同じ列の複数のインク圧力室２５の間に配される隔壁を備える。アクチュエータ２４は、ノズル孔２１ａに対向配置されており、アクチュエータ２４とノズル孔２１ａとの間にインク圧力室２５が形成される。
液体吐出ヘッド２０は、ノズルプレート２１と、基板２２と、マニフォルド２３とによって、内部にインク圧力室２５を有する所定の流路２８を構成する。基板２２の、各インク圧力室２５に面する部位には、電極２４ａ，２４ｂを備えるアクチュエータ２４が設けられている。アクチュエータ２４は駆動回路に接続される。液体吐出ヘッド２０は、モジュール制御部３８の制御によりアクチュエータ２４が電圧に応じて変形することで、対向配置されたノズル孔２１ａから液体を吐出させる。

図２に示すように、循環装置３０は、金属製の連結部品により液体吐出ヘッド２０の上部に一体に連結されている。循環装置３０は、液体吐出ヘッド２０を通り液体が循環可能に構成された所定の循環路３１と、この循環路３１に順に設けられた調整タンクである中間タンク３２、第１循環ポンプ３３、第１タンクである上流タンク３４、第２タンクである下流タンク３５、及び第２循環ポンプ３６と、複数の開閉バルブ３７ａ，３７ｂと、液体吐出動作を制御するモジュール制御部３８と、を備える。

また、循環装置３０は、循環路３１の外部に設けられる補給タンクとしてのカートリッジ５１と、供給路５２と、補給ポンプ５３と、を備える。カートリッジ５１は、中間タンク３２に供給されるインクを保有可能に構成され、内部の空気室は大気開放されている。供給路５２は中間タンク３２とカートリッジ５１とを接続する流路である。補給ポンプ５３は、供給路５２に設けられ、カートリッジ５１内のインクを中間タンク３２へ送液する。

循環路３１を構成する第１流路３１ａ～第４流路３１ｄ及び、供給路５２は、金属または樹脂材料で構成されるパイプと、パイプの外面を覆うチューブ、例えばＰＴＦＥチューブと、を備える。循環路３１は、中間タンク３２と上流タンク３４を接続する第１流路３１ａと、上流タンク３４と液体吐出ヘッド２０の供給口２０ａとを接続する第２流路３１ｂと、液体吐出ヘッド２０の回収口２０ｂと下流タンク３５とを接続する第３流路３１ｃと、下流タンク３５と中間タンク３２とを接続する第４流路３１ｄと、を備える。

循環路３１は、中間タンク３２から第１流路３１ａ、第２流路３１ｂを通って液体吐出ヘッド２０の供給口２０ａに至り、液体吐出ヘッド２０の回収口２０ｂから第３流路３１ｃ及び第４流路３１ｄを通って中間タンク３２に至る。

中間タンク３２は、循環路３１によって液体吐出ヘッド２０に接続され、液体を貯留可能に構成されている。中間タンク３２内の液面には、気泡の混入を防止するために例えばポリイミドまたはＰＴＦＥで構成される隔膜３２ａが形成されている。中間タンク３２には中間タンク３２内の空気室を大気開放可能に構成された開閉バルブ３７ａが設けられている。また中間タンク３２の液面には、液位センサ５４が設けられている。

上流タンク３４は、液体吐出ヘッド２０の上流側に配され、液体を貯留可能に構成されている。上流タンク３４内の液体の表面には、気泡の混入を防止するために例えばポリイミドまたはＰＴＦＥで構成される隔膜３４ａが形成されている。上流タンク３４には第１の圧力検出部である第１圧力センサ３９ａが設けられている。

下流タンク３５は、液体吐出ヘッド２０の下流側に配され、液体を貯留可能に構成されている。下流タンク３５内の液体の表面には、気泡の混入を防止するために例えばポリイミドまたはＰＴＦＥで構成される隔膜３５ａが形成されている。下流タンク３５には第２の圧力検出部である第２圧力センサ３９ｂが設けられている。

第１圧力センサ３９ａは、上流タンク３４内の空気室の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部３８へ送る。

第２圧力センサ３９ｂは、下流タンク３５内の空気室の圧力を検出し、検出データをモジュール制御部３８へ送る。

第１圧力センサ３９ａ及び第２圧力センサ３９ｂは、例えば半導体ピエゾ抵抗圧力センサを利用して圧力を電気信号として出力する。半導体ピエゾ抵抗圧力センサは、外部からの圧力を受けるダイヤフラムと、このダイヤフラムの表面に形成された半導体歪ゲージとを備える。半導体ピエゾ抵抗圧力センサは、外部からの圧力によるダイヤフラムの変形に伴い歪ゲージに生じるピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換して圧力を検出する。

液位センサ５４は、液面に浮かび上下動するフロート５５と、上下２カ所の所定位置に設けられたホールＩＣ５６ａ、５６ｂと、を備えて構成されている。液位センサ５４は、ホールＩＣ５６ａ，５６ｂによって、フロート５５が上限位置及び下限位置に至ることを検出することで、中間タンク３２内のインク量を検出し、検出したデータをモジュール制御部３８へ送る。

開閉バルブ３７ａ，３７ｂは、中間タンク３２及び下流タンク３５にそれぞれ設けられている。開閉バルブ３７ａ，３７ｂは例えば電源が入った時に開き、電源が切れたら閉じる、ノーマルクローズのソレノイド開閉バルブである。開閉バルブ３７ａ，３７ｂはモジュール制御部３８の制御により開閉されることで、中間タンク３２及び下流タンク３５の空気室をそれぞれ大気に対して開閉可能に構成される。

第１循環ポンプ３３は、循環路３１の第１流路３１ａに設けられている。第１循環ポンプ３３は、液体吐出ヘッド２０の一次側と中間タンク３２との間であって、上流タンク３４の上流側に配され、下流に配される液体吐出ヘッド２０に向けて液体を送る。

第２循環ポンプ３６は、循環路３１の第４流路３１ｄに設けられている。第２循環ポンプ３６は、液体吐出ヘッド２０の二次側と中間タンク３２との間であって下流タンク３５の下流側に配され、下流に配される中間タンク３２に向けて液体を送る。

補給ポンプ５３は、供給路５２に設けられている。補給ポンプ５３は、カートリッジ５１内に保有されたインクＩを、中間タンク３２に向けて送る。

第１循環ポンプ３３、第２循環ポンプ３６、及び補給ポンプ５３は、例えば図４に示されるように圧電ポンプ６０で構成されている。圧電ポンプ６０は、ポンプ室５８と、ポンプ室５８に設けられ電圧により振動する圧電アクチュエータ５９と、ポンプ室５８の入口及び出口に配された逆止弁６１，６２と、を備える。圧電アクチュエータ５９は、例えば約５０Ｈｚから２００Ｈｚの周波数で振動可能に構成される。第１循環ポンプ３３、第２循環ポンプ３６、及び補給ポンプ５３は、配線により駆動回路に接続されモジュール制御部３８の制御によって制御可能に構成されている。圧電ポンプ６０は、交流電圧が印加され、圧電アクチュエータ５９が動作させられると、ポンプ室５８の容積が変化する。圧電ポンプ６０は、印加する電圧が変化すると圧電アクチュエータ５９の最大変化量が変化し、ポンプ室５８の容積変化量が変化する。そして、ポンプ室５８の容積が大きくなる方向へ変形すると、ポンプ室５８の入口の逆止弁６１が開き、インクがポンプ室５８に流入する。一方ポンプ室５８の容積が小さくなる方向へ変化すると、ポンプ室５８の出口の逆止弁６２が開きインクがポンプ室５８から流出する。圧電ポンプ６０は、ポンプ室５８の拡張と収縮を繰り返してインクＩを下流に送液する。したがって、圧電アクチュエータ５９に印加する電圧が大きいと送液能力が強く、電圧が小さいと送液能力が弱くなる。例えば本実施形態においては圧電アクチュエータ５９に印加する電圧を５０Ｖから１５０Ｖの間で変化させている。

図５に示すように、モジュール制御部３８は、循環装置３０に一体に搭載された制御基板上に、ＣＰＵ７１と、各要素を駆動する駆動回路と各種データを記憶する記憶部７２と、外部に設けられるホスト制御装置１３との通信用の通信インターフェース７３と、を備える。記憶部７２は例えばプログラムメモリ及びＲＡＭを備えて構成される。

モジュール制御部３８は、通信インターフェース７３によってホスト制御装置（ホストコンピュータ）１３と接続された状態で、ホスト制御装置１３と通信することにより、動作条件等の各種情報を受信する。

ユーザの入力操作やインクジェット記録装置１のホスト制御装置１３からの指示は、通信インターフェース７３によって、モジュール制御部３８のＣＰＵ７１に送信される。また、モジュール制御部３８が取得する各種情報は、通信インターフェース７３経由でＰＣアプリケーションまたはインクジェット記録装置１のホスト制御装置１３に送られる。

ＣＰＵ７１は、モジュール制御部３８の中枢部分に相当する。ＣＰＵ７１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、液体吐出装置の各種の機能を実現するべく、各部を制御する。

ＣＰＵ７１には、循環装置３０の各種ポンプ３３，３６，５３の駆動回路７５ａ，７５ｂ，７５ｃや各種センサ３９ａ，３９ｂ，５４が接続されている。

例えばＣＰＵ７１は、循環ポンプ３３，３６の動作を制御することで、インクを循環させる循環手段としての機能を有する。

また、ＣＰＵ７１は、液位センサ５４や圧力センサ３９ａ，３９ｂによって検知した情報に基づき、補給ポンプ５３の動作を制御することで、カートリッジ５１からインクを循環路３１に補給する補給手段としての機能を有する。

さらにＣＰＵ７１は、第１圧力センサ３９ａ、第２圧力センサ３９ｂ、及び液位センサ５４にて検知した情報に基づき、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の送液能力を制御することで、ノズル孔２１ａのインク圧力を調整する圧力調整手段としての機能を有する。

記憶部７２は、例えばプログラムメモリやＲＡＭを備える。記憶部７２には、アプリケーションプログラムや各種の設定値が記憶されている。記憶部７２には、例えば圧力制御に用いられる制御データとして、ノズル孔２１ａのインク圧力を算出する算出式や、目標圧力範囲、各ポンプの調整最大値などの各種設定値が記憶されている。

以下本実施形態にかかる液体吐出装置１０における液体吐出方法及び液体吐出装置１０の制御方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。

ＣＰＵは、Ａｃｔ１において、循環開始の指示を待機する。例えばホスト制御装置１３からの指令により循環開始の指示を検知すると、Ａｃｔ２の処理に進む。なお、印字動作として、ホスト制御装置１３は、記録媒体Ｓの搬送方向に対して直交する方向に液体吐出装置１０を往復移動させながら、インク吐出動作を行うことにより記録媒体Ｓに画像を形成する。具体的には、ＣＰＵ７１は、ヘッド支持機構１１に設けられたキャリッジ１１ａを記録媒体Ｓの方向に搬送し、矢印Ａ方向に往復移動する。また、ＣＰＵ７１は、画像データに応じた画像信号を液体吐出ヘッド２０の駆動回路７５ｅに送り、液体吐出ヘッド２０のアクチュエータ２４を選択的に駆動して、ノズル孔２１ａから記録媒体Ｓにインク滴を吐出する。

Ａｃｔ２において、ＣＰＵ７１は、第１の循環ポンプ３３及び第２の循環ポンプ３６を駆動し、インク循環動作を開始する。インクＩは、中間タンク３２から、上流タンク３４、液体吐出ヘッド２０に至り、下流タンク３５を経て再び中間タンク３２に流入するように循環する。この循環動作によりインクＩに含まれる不純物は循環路３１に設けられたフィルタによって除去される。

Ａｃｔ３において、ＣＰＵ７１は、中間タンク３２の開閉バルブ３７ａを開け、大気開放する。中間タンク３２は大気開放され、常に一定圧力となるため、液体吐出ヘッド２０のインク消費による循環経路内の圧力低下が防止される。ここで、開閉バルブ３７ａを長時間開くことで開閉バルブ３７ａの温度上昇が懸念される場合は、定期的に短時間開閉バルブ３７ａを開くのみでも良い。循環経路が過度に圧力低下しなければ、開閉バルブ３７ａを閉じていてもノズルのインク圧力を一定に保つことが可能である。なお、ソレノイド式の開閉バルブ３７ａはノーマルクローズである。このため、開閉バルブ３７ａは、停電などにより急に装置への給電が停止しても、瞬時に閉じることで中間タンク３２を大気圧から遮断し、循環路３１を密閉することができる。したがって、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１ａからインクＩが垂れることを抑制できる。

Ａｃｔ４において、ＣＰＵ７１は、第１圧力センサ３９ａ及び第２圧力センサ３９ｂから送信される上流側及び下流側の圧力データを検出する。また、ＣＰＵ７１は、液位センサ５４から送信されるデータに基づいて、中間タンク３２の液位を検出する。

Ａｃｔ５において、ＣＰＵ７１は、液面調整を開始する。具体的には、ＣＰＵ７１は、液位センサ５４の検知結果に基づき、補給ポンプ５３を駆動することで、カートリッジ５１からのインク補給を行い、液面位置を適正範囲に調整する。例えばプリント時にノズル孔２１ａからインク滴ＩＤを吐出し、中間タンク３２のインク量が瞬間的に減少し、液面が下がると、インク補給を行う。再びインク量が増加し、液位センサ５４の出力が反転したら、ＣＰＵ７１は補給ポンプ５３を停止する。

Ａｃｔ６において、ＣＰＵ７１は、圧力データからノズルのインク圧力を検出する。具体的には、圧力センサから送信される上流側及び下流側の圧力データに基づいて、所定の演算式を用いて、ノズル孔２１ａのインク圧力を算出する。

例えば、上流タンク３４の空気室の圧力値Ｐｈと下流タンク３５の空気室の圧力値Ｐｌの平均値に、上流タンク３４および下流タンク３５内の液面高さとノズル面高さの水頭差によって発生する圧力ρｇｈを足すことでノズルのインク圧力Ｐｎを得ることができる。ここで、ρ：インクの密度、ｇ：重力加速度、ｈ：上流タンク３４および下流タンク３５内の液面とノズル面の高さ方向の距離、とする。上流タンク３４および下流タンク３５内の液面高さは隔膜３４ａおよび隔膜３５ａに一致し、隔膜３４ａと隔膜３５ａは同じ高さに設定されている。

また、ＣＰＵ７１は、圧力調整処理として、圧力データから算出されるノズルのインク圧力Ｐｎに基づき、駆動電圧を算出する。そして、ＣＰＵ７１はノズルのインク圧力Ｐｎを適正値になるように、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６を駆動することで、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１ａからインクＩが漏れず、且つノズル孔から気泡を吸引しない程度の負圧を維持し、メニスカスＭｅを維持する。ここでは一例として目標値の上限をＰ１Ｈ、下限をＰ１Ｌとする。

ＣＰＵ７１はＡｃｔ７において、ノズルのインク圧力Ｐｎが適正範囲内であるか、すなわちＰ１Ｌ≦Ｐｎ≦Ｐ１Ｈであるか、を判定する。適正範囲外である場合に（Ａｃｔ７のＮｏ）、ＣＰＵ７１はＡｃｔ８として、ノズルのインク圧力Ｐｎが目標値上限Ｐ１Ｈを上回るか否かを判定する。

なお、液体吐出ヘッド２０のノズルのインク圧力は、第１循環ポンプ３３の駆動が相対的に強い場合には加圧され、第２循環ポンプ３６の駆動が相対的に強い場合に減圧される。
ＣＰＵ７１は、さらに、駆動電圧が各ポンプ３３，３６の調整範囲内であるか否かについて判定し（Ａｃｔ９，Ａｃｔ１２）、駆動電圧がポンプ３３，３６の調整最大値Ｖｍａｘを超える場合には他のポンプ３６，３３を用いて加圧及び減圧する。
具体的には、ノズルのインク圧力Ｐｎが適正範囲外であり（Ａｃｔ７のＮｏ）、かつノズルのインク圧力Ｐｎが目標値上限Ｐ1Ｈを上回らない場合（Ａｃｔ８のＮｏ）、すなわちノズルのインク圧力Ｐｎが目標下限Ｐ1Ｌを下回る場合には、ＣＰＵ７１は、Ａｃｔ９として加圧側の第１循環ポンプ３３の駆動電圧Ｖ＋が調整最大値Ｖｍａｘ以上である、すなわち第１循環ポンプ３３の調整可能範囲を超えるか否か、判断する。ＣＰＵ７１は、加圧側の第１循環ポンプ３３の駆動電圧Ｖ＋が調整最大値Ｖｍａｘ以上である場合（Ａｃｔ９のＹｅｓ）、Ａｃｔ１０として、第２循環ポンプの電圧を下げることで、加圧する。一方ＣＰＵ７１は、加圧側の第１循環ポンプの駆動電圧Ｖ＋が調整最大値Ｖｍａｘ未満であり、調整可能範囲内であれば（Ａｃｔ９のＮｏ）、Ａｃｔ１１として、第１循環ポンプ３３の駆動電圧を上げることで、加圧する。

Ａｃｔ８において、ノズルのインク圧力Ｐｎが目標値上限Ｐ１Ｈを上回る場合（Ａｃｔ８のｙｅｓ）には、ＣＰＵ７１は、Ａｃｔ１２として減圧側の第２循環ポンプ３６の駆動電圧Ｖ－が調整最大値Ｖｍａｘ以上であるか、すなわち第２循環ポンプ３６の調整範囲を超えるか否かを判断する。ＣＰＵ７１は、減圧側の第２循環ポンプ３６の駆動電圧Ｖ－が調整最大値Ｖｍａｘ以上である場合（Ａｃｔ１２のＹｅｓ）、Ａｃｔ１３として、第１循環ポンプ３３の電圧を下げることで、減圧する。一方ＣＰＵ７１は、減圧側の第２循環ポンプ３６の駆動電圧Ｖ－が調整最大値Ｖｍａｘ未満であり、調整可能範囲内にあれば（Ａｃｔ１２のＮｏ）、Ａｃｔ１４として、第２循環ポンプ３６の駆動電圧を上げることで、減圧する。

以降、ＣＰＵ７１は、Ａｃｔ１５において循環終了指令を検出するまで、Ａｃｔ４～Ａｃｔ１４のフィードバック制御を行う。そして、ＣＰＵ７１は、例えばホスト制御装置１３からの指令により循環終了の指示を検出すると、（Ａｃｔ１５のＹｅｓ）、中間タンク３２の開閉バルブ３７ａを閉じ、中間タンク３２を密閉する（Ａｃｔ１６）。さらにＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６を停止し、循環処理を終了する（Ａｃｔ１７）。

以上の様に構成された液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０の上流側と下流側の双方にて圧力を検出し、加圧する第１循環ポンプ３３と第２循環ポンプ３６により圧力をフィードバック制御することにより、ノズルのインク圧力を適正に維持することが可能となる。このため、例えば経時的にポンプ性能が変化した場合であっても適正な圧力制御を実現することができる。

また、液体吐出装置１０において、循環ポンプ３３，３６として圧電ポンプ６０を用いるため、構成が単純であるとともに、材料選定が容易である。すなわち、圧電ポンプ６０はモータやソレノイド等の大きな駆動源が不要であり、一般的なダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、チューブポンプよりも小型にすることができる。また、例えば、チューブポンプを用いればチューブとインクが接触する可能性が有るため、チューブまたはインクの劣化が生じないような材料選定をする必要がある。一方、圧電ポンプ６０としたことで、材料選定が容易である。例えば本実施形態においては圧電ポンプ６０の接液部品を耐薬品性に優れるＳＵＳ３１６Ｌ、ＰＰＳ，ＰＰＡ、ポリイミドで構成することが可能である。

また、上記実施形態においては、電圧を上げると加圧でき、電圧を下げると減圧ができる上流側の第１循環ポンプ３３と、電圧を上げることで減圧、電圧を下げることで加圧できる下流側の第２循環ポンプ３６を用いたことで、駆動電圧が調整可能範囲を超える場合に、他のポンプを用いることができるため、高精度の制御が実現できる。また、循環装置３０に、第１の循環ポンプ３３、第２の循環ポンプ３６、補給ポンプ５３、圧力センサ３９ａ，３９ｂ、液位センサ５４、制御基板７０、その他のインク供給、循環、圧力調整の制御に必要な機能が集約している。このため、大型の据え置き型の循環装置に比べ、インクジェット記録装置１の本体とキャリッジ１１ａとの間の流路の接続や電気的接続が簡略化できる。この結果、インクジェット記録装置１の小型化、軽量化及び低コスト化が可能である。

また、液体吐出装置１０において制御基板７０上にフィードバック制御に必要な部品が一体に搭載されていることから、通信インターフェース７３にはそれほど高速な応答を要求されない動作指示や状態連絡等の情報データしか流れないため、通信インターフェース７３のデータ転送速度の要求を緩和できるという効果も得られる。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかる液体吐出装置１０Ａについて、図７を参照して説明する。図７は液体吐出装置１０Ａの構成を示す説明図である。なお、第２実施形態に係る液体吐出装置１０Ａは、中間タンク３２としてカートリッジ５１を用いたことを除いては、上記第１実施形態にかかる液体吐出装置１０と同様であるため共通する説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態にかかる液体吐出装置１０Ａでは、中間タンク３２として、上流タンク３４と下流タンク３５との間の循環路３１に大気開放可能な中間タンク３２を配した。すなわち液体吐出装置１０におけるカートリッジ５１を中間タンク３２として用いる。なお、中間タンク３２は常時大気開放してもよい。本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、カートリッジ５１を中間タンク３２として用いることで、構成を省略することができる。

なお、以上説明した実施形態の液体循環装置の構成は限定されない。例えば液体吐出装置１０，１０Ａは、インク以外の液体を吐出することもできる。インク以外を吐出する液体吐出装置としては、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

液体吐出ヘッド２０は、上記の他、例えば静電気で振動板を変形してインク滴を吐出する構造、あるいはヒータ等の熱エネルギーを利用してノズルからインク滴を吐出する構造等でもよい。

また、上記実施形態においては液体吐出装置はインクジェット記録装置１に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

なお、第１循環ポンプ３３、第２循環ポンプ３６、及び補給ポンプ５３として、圧電ポンプ６０に代えて例えばチューブポンプ、ダイヤフラムポンプ、或いはピストンポンプ等を利用しても良い。
また、第１実施形態においては各タンク３２，３４，３５の液面に隔膜３２ａ，３４ａ，３５ａを備える例を示したが、これに限られるものではなく、隔膜３２ａ，３４ａ，３５ａは適宜省略してもよい。例えば他の実施形態として図８に示す様に、中間タンク３２の液面に隔膜がなく、中間タンク３２内において液面が空気室に触れる構成とすることも可能である。この場合、中間タンク３２の液面から気泡が除去されやすくなる。
また、上記第１実施形態においては中間タンク３２に開閉バルブ３７ａ及び下流タンク３５に開閉バルブ３７ｂを備える例を示したが、これに限られるものではない。例えば他の実施形態として、図８に示す様に、モジュール制御部３８の制御により開閉される開閉バルブ３７ｃが上流タンク３４にも設けられる構成としてもよい。

この発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
液体を吐出する液体吐出ヘッドを通る循環路に配され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する調整タンクと、
前記循環路において、前記液体吐出ヘッドの一次側と前記調整タンクとの間に設けられ、液体を前記液体吐出ヘッドに向けて送る第１ポンプと、
前記循環路において、前記液体吐出ヘッドの二次側と前記調整タンクとの間に設けられ、液体を前記調整タンクに向けて送る第２ポンプと、
前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側及び二次側の圧力に基づき、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液能力を調整する圧力調整手段と、を備える液体循環装置。
（２）
（１）記載の液体循環装置と、
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記循環路において前記第１ポンプと前記液体吐出ヘッドとの間に配され、液体を貯留する上流タンクと、
前記循環路において前記第２ポンプと前記液体吐出ヘッドとの間に配され、液体を貯留する下流タンクと、
前記上流タンク内の圧力を検出する第１の圧力検出部と、
前記下流タンク内の圧力を検出する第２の圧力検出部と、を備え、
前記調整タンクは、前記循環路の前記下流タンクと前記上流タンクとの間に配され、
前記圧力調整手段は、前記上流タンク内の圧力及び前記下流タンク内の圧力に基づき、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液能力を制御する、液体吐出装置。
（３）
前記循環路は、前記液体吐出ヘッドの一次側と前記上流タンクとを接続する第１流路と、前記液体吐出ヘッドの二次側と前記下流タンクとを接続する第２流路と、前記調整タンクと前記上流タンクとの間を接続する第３流路と、前記下流タンクと前記調整タンクとの間を接続する第４流路と、を備え、
前記調整タンクは、内部に形成される空気室が大気開放可能に構成され、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは圧電ポンプであり、
前記圧力調整手段は、前記圧力調整の際に前記調整タンクを大気開放させるとともに、前記圧力調整の際、前記圧電ポンプの圧電体に印加する電圧を変化させることにより前記送液能力を制御し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲内である場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより加圧し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲を超える場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより加圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲内である場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより減圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲を超える場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより減圧する、（２）記載の液体吐出装置。
（４）
前記調整タンクに接続され液体を貯留可能な補給タンクを備え、
前記圧力調整手段は、前記補給タンクから前記調整タンクへの液体の供給動作を制御する、（２）または（３）記載の液体吐出装置。
（５）
液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する調整タンクと、を通る循環路において、前記液体吐出ヘッドの一次側及び二次側の圧力をそれぞれ検出し、
前記一次側及び二次側の圧力値に基づいて、前記循環路の前記液体吐出ヘッドの一次側に設けられる第１ポンプ、及び前記循環路の前記液体吐出ヘッドの二次側に設けられる第２ポンプの送液能力を調整する、液体吐出方法。

１…インクジェット記録装置、１０…液体吐出装置、１０Ａ…液体吐出装置、１１…ヘッド支持機構１１ａ…キャリッジ、１２…媒体支持機構、１３…ホスト制御装置、２０…液体吐出ヘッド、２１…ノズルプレート、２１ａ…ノズル孔、２２…基板、２３…マニフォルド、２４…アクチュエータ、２５…インク圧力室、２８…流路、３０…循環装置、３１…循環路、３１ａ…第１流路、３１ｂ…第２流路、３１ｃ…第３流路、３１ｄ…第４流路、３２…中間タンク（調整タンク）、３３…第１循環ポンプ（第１ポンプ）、３４…上流タンク（第１タンク）、３５…下流タンク（第２タンク）、３６…第２循環ポンプ（第２ポンプ）、３７ａ，３７ｂ,３７ｃ…開閉バルブ、３８…モジュール制御部、３９ａ，３９ｂ…圧力センサ、５１…カートリッジ、５２…供給路、５３…補給ポンプ、５４…液位センサ、６０…圧電ポンプ、７０…制御基板、７１…ＣＰＵ、７２…記憶部、７３…通信インターフェース。

Claims (5)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドを通る循環路に配され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する調整タンクと、
   前記循環路において、前記液体吐出ヘッドの一次側と前記調整タンクとの間に設けられ、液体を前記液体吐出ヘッドに向けて送る第１ポンプと、
   前記循環路において、前記液体吐出ヘッドの二次側と前記調整タンクとの間に設けられ、液体を前記調整タンクに向けて送る第２ポンプと、
   前記循環路における前記液体吐出ヘッドの一次側及び二次側の圧力に基づき、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液能力を調整する圧力調整を行う圧力調整手段と、を備え、
   前記調整タンクは、内部に形成される空気室が大気開放可能に構成され、
   前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは圧電ポンプであり、
   前記圧力調整手段は、前記圧力調整の際、前記調整タンクを大気開放させるとともに、前記圧電ポンプの圧電体に印加する電圧を変化させることにより前記送液能力を制御し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲内である場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより加圧し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲を超える場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより加圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲内である場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより減圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲を超える場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより減圧する液体循環装置。
2. 請求項１記載の液体循環装置と、
   液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記循環路において前記第１ポンプと前記液体吐出ヘッドとの間に配され、液体を貯留する上流タンクと、
   前記循環路において前記第２ポンプと前記液体吐出ヘッドとの間に配され、液体を貯留する下流タンクと、
   前記上流タンク内の圧力を検出する第１の圧力検出部と、
   前記下流タンク内の圧力を検出する第２の圧力検出部と、を備え、
   前記調整タンクは、前記循環路の前記下流タンクと前記上流タンクとの間に配され、
   前記圧力調整手段は、前記上流タンク内の圧力及び前記下流タンク内の圧力に基づき、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプの送液能力を制御する、液体吐出装置。
3. 前記循環路は、前記液体吐出ヘッドの一次側と前記上流タンクとを接続する第１流路と、前記液体吐出ヘッドの二次側と前記下流タンクとを接続する第２流路と、前記調整タンクと前記上流タンクとの間を接続する第３流路と、前記下流タンクと前記調整タンクとの間を接続する第４流路と、を備える、請求項２記載の液体吐出装置。
4. 前記調整タンクに接続され液体を貯留可能な補給タンクを備え、
   前記圧力調整手段は、前記補給タンクから前記調整タンクへの液体の供給動作を制御する、請求項２または３記載の液体吐出装置。
5. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する調整タンクと、を通る循環路において、前記液体吐出ヘッドの一次側及び二次側の圧力をそれぞれ検出し、
   前記一次側及び二次側の圧力値に基づいて、前記循環路の前記液体吐出ヘッドの一次側に設けられる圧電ポンプである第１ポンプ、及び前記循環路の前記液体吐出ヘッドの二次側に設けられる圧電ポンプである第２ポンプの送液能力を調整する圧力調整を行うとともに、
   前記調整タンクは内部に形成される空気室が大気開放可能に構成され、
   前記圧力調整の際、前記調整タンクを大気開放させるとともに、前記圧電ポンプの圧電体に印加する電圧を変化させることにより前記送液能力を制御し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲内である場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより加圧し、駆動電圧が前記第１ポンプの調整範囲を超える場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより加圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲内である場合には前記第２ポンプの圧電体へ印加する電圧を上昇させることにより減圧し、駆動電圧が前記第２ポンプの調整範囲を超える場合には前記第１ポンプの圧電体へ印加する電圧を低下させることにより減圧する
   液体吐出方法。

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