JP7256274B2

JP7256274B2 - 循環装置

Info

Publication number: JP7256274B2
Application number: JP2021543073A
Authority: JP
Inventors: 大輔穂積; 宏征杉本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: EP4023345A1; US11850868B2; CN114302772A; JPWO2021040005A1; EP4023345A4; JP2023080140A; CN114302772B; US20220274420A1; WO2021040005A1

Description

開示の実施形態は、循環装置に関する。

印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液滴吐出ヘッドが搭載されている。

また、インクジェット方式の印刷装置では、動作異常を検出する技術や液滴吐出ヘッド内の圧力を制御する技術等が種々提案されている。

特開２０１７－５６６０４号公報特開２００９－１６０８２８号公報特開２０１２－９６５２４号公報特開２００８－２８９９８３号公報

実施形態の一態様に係る循環装置は、液滴吐出部に供給する液体を貯留する貯留部と、貯留部と液滴吐出部との間を連通し、貯留部に貯留された液体を液滴吐出部に流入させるための第１の流路と、貯留部と液滴吐出部との間を連通し、液滴吐出部に流入した液体を貯留部に還流させるための第２の流路と、を備え、貯留部と液滴吐出部との間を循環する液体の循環圧力を制御する循環装置である。かかる循環装置は、第１の弁部と、第２の弁部と、第１の圧力測定部と、第２の圧力測定部と、検出部と、制御部とを備える。第１の弁部は、第１の流路に介挿され、貯留部から液滴吐出部に送給される液体の流量を制御する。第２の弁部は、第２の流路に介挿され、液滴吐出部から貯留部に送給される液体の流量を制御する。第１の圧力測定部は、第１の流路を通じて、第１の弁部と液滴吐出部との間を流れる液体の流体圧力を供給圧力として測定する。第２の圧力測定部は、第２の流路を通じて、第２の弁部と液滴吐出部との間を流れる液体の流体圧力を回収圧力として測定する。検出部は、液滴吐出部に関する情報を検出する。制御部は、検出部により検出される情報に基づいて、第１の弁部及び第２の弁部を制御し、供給圧力及び回収圧力を調整する。

図１は、実施形態に係る液滴吐出システムの外観構成の一例を示す図である。図２は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの外観構成を模式的に示す斜視図である。図３は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。図４は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの内部の流路を模式的に示す図である。図５は、実施形態に係る循環装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図６は、実施形態に係る循環装置の循環機構を模式的に示す図である。図７は、実施形態に係る第３圧力センサと第４圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。図８は、実施形態に係る循環制御モードの設定情報の概要を示す図である。図９は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図１０は、実施形態に係る圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。図１１は、実施形態に係る吐出孔の位置関係を模式的に示す図である。図１２は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図１３は、実施形態に係る圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。図１４は、実施形態に係る吐出孔の位置関係を模式的に示す図である。図１５は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図１６は、実施形態に係る圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。図１７は、実施形態に係る吐出孔の位置関係を模式的に示す図である。図１８は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図１９は、実施形態に係る圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。図２０は、実施形態に係る吐出孔の位置関係を模式的に示す図である。図２１は、実施形態に係る循環装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。図２２は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図２３は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図２４は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図２５は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。

以下、本願が開示する循環装置の実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本願に係る発明が限定されるものではない。

以下の実施形態では、本願が開示する循環装置が自在に動作するロボットアームに搭載され、かかる循環装置がインクジェット方式で液体を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給する液滴吐出システムについて説明する。本願が開示する循環装置は、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタの他、インクジェット方式で液滴を吐出する各種装置に適用できる。

＜液滴吐出システムの外観構成例＞
図１を用いて、実施形態に係るインクジェットシステムの外観構成について説明する。図１は、実施形態に係る液滴吐出システムの外観構成の一例を示す図である。

図１に示すように、液滴吐出システム１は、ロボットアーム１００と、循環装置２００と、液滴吐出ヘッド３００とを備える。

ロボットアーム１００は、例えば室内又は室外の水平な床面に載置される基台１０に組み付けられる。ロボットアーム１００は、アーム部１１０と、制御ユニット１２０とを有する。アーム部１１０は、曲げ伸ばし、及び回転自在に組み付けられた複数の部品により構成される。アーム部１１０は、制御ユニット１２０からの指令に従って、アーム部１１０の先端に搭載された液滴吐出ヘッド３００の移動や、かかる液滴吐出ヘッド３００の位置、姿勢、並びに角度の変更などを行うことができる。図１に例示するアーム部１１０は、液滴吐出ヘッド３００にとって必要となる移動や、位置、姿勢、並びに角度などの変更が可能な自由度を備えていれば、図１に示す構成に特に限定されるものではない。

制御ユニット１２０は、例えば、アーム部１１０に内蔵される。制御ユニット１２０は、アーム部１１０の動作を制御する指令をアーム部１１０を駆動させるアクチュエータ等に出力することにより、アーム部１１０の動作を制御する。制御ユニット１２０は、プロセッサ等の制御装置とメモリ等の記憶装置等を備える。制御ユニット１２０が備える記憶装置には、例えば、液滴吐出ヘッド３００による作業の手順、作業時（液体吐出時）の移動方向、位置、姿勢、及び角度などのデータや、アーム部１１０の動作制御するための制御用のプログラムなどが記憶されている。制御装置は、記憶装置に記憶されたプログラム及びデータに基づいて、アーム部１１０の動作を制御する。

ロボットアーム１００は、アーム部１１０によって、例えば、アーム部１１０の先端に搭載された循環装置２００及び液滴吐出ヘッド３００を所定の回転軸に沿って移動させることにより、垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させることができる。これにより、循環装置２００及び液滴吐出ヘッド３００は、例えば、図１に示すように、対象物５０の吹付面５０ＳＦに対して、液滴吐出ヘッド３００の液体の吐出面３０ＳＦを平行に対面させた姿勢をとることができる。また、ロボットアーム１００は、アーム部１１０によって、例えば、アーム部１１０の先端に組み付けられた循環装置２００及び液滴吐出ヘッド３００を所定の回転軸回りに回転させることができる。これにより、循環装置２００及び液滴吐出ヘッド３００は、例えば、長手方向の位置と短手方向の位置を入れ替えたり、上下の位置を反転させたりすることができる。

循環装置２００は、ロボットアーム１００のアーム部１１０の先端部に設置される。循環装置２００は、液滴吐出ヘッド３００との間を循環する液体の循環圧力を制御しつつ、液滴吐出ヘッド３００に液体を供給する。液滴吐出ヘッド３００は、ロボットアーム１００のアーム部１１０の先端部に設置された循環装置２００に組み付けられる。液滴吐出ヘッド３００は、対象物５０に対して、液体を吐出する液滴吐出部として機能する。

ところで、液滴吐出ヘッド３００に供給される液体の循環圧力は、ロボットアーム１００による液滴吐出ヘッド３００の移動、並びに液滴吐出ヘッド３００の位置、姿勢、及び角度などの変更の影響を受ける。この点を鑑み、本願は、液滴吐出ヘッド３００に対する液体の循環圧力を適正に保つことができる循環装置２００を提案する。

＜液滴吐出ヘッドの構成例＞
図２～図４を用いて、実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００について説明する。図２は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの外観構成を模式的に示す斜視図である。図３は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。図４は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの内部の流路を模式的に示す図である。

図２に示すように、液滴吐出ヘッド３００は、箱型の部材３１０と略平板形状の部材３２０とを含む筐体を備えている。液滴吐出ヘッド３００の筐体には、循環装置２００からヘッド内部に液体を供給するための第１の流路ＲＴ_１と、ヘッド内部で回収された液体を循環装置２００に送り出す返すための第２の流路ＲＴ２とが設置されている。

図３に示すように、液滴吐出ヘッド３００は、供給リザーバ３０１と、供給マニホールド３０２と、回収マニホールド３０３と、回収リザーバ３０４と、素子３０５とを有している。

供給リザーバ３０１は、液滴吐出ヘッド３００の長手方向（Ｙ軸方向）に伸びた細長い形状を有し、供給マニホールド３０２と繋がっている。供給リザーバ３０１は、内部に流路を有する。図４に示すように、第１の流路ＲＴ_１を通じて供給リザーバ３０１に供給され、供給リザーバ３０１の流路に貯留された液体は、供給マニホールド３０２へと送り出される。

供給マニホールド３０２は、液滴吐出ヘッド３００の短手方向（Ｘ軸方向）に回収リザーバ３０４の手前まで延伸した細長い形状を有する。供給マニホールド３０２は、供給リザーバ３０１が有する流路及び素子３０５に連通した流路を内部に有する。図４に示すように、供給リザーバ３０１から供給マニホールド３０２へと送り出された液体は、供給マニホールド３０２から素子３０５へと送り出される。

回収マニホールド３０３は、液滴吐出ヘッド３００の短手方向（Ｘ軸方向）に供給リザーバ３０１の手前まで延伸した細長い形状を有する。回収マニホールド３０３は、回収リザーバ３０４が有する流路及び素子３０５と連通した流路を内部に有する。図４に示すように、素子３０５から外部へ吐出されなかった液体は、回収マニホールド３０３へと送り出される。

回収リザーバ３０４は、液滴吐出ヘッド３００の長手方向（Ｙ軸方向）に伸びた細長い形状を有し、回収マニホールド３０３と繋がっている。回収リザーバ３０４は、内部に流路を有する。図４に示すように、回収マニホールド３０３から回収リザーバ３０４に送り出され、回収リザーバ３０４の流路に貯留された液体は、第２の流路ＲＴ_２を通じて、タンク２０１へと送り返される。

素子３０５は、吐出孔を有する。素子３０５は、例えば、図示しない圧力室で生成された負圧によって供給マニホールド３０２から液体を吸引し、吸引した液体を図示しない圧力室で生成された正圧によって吐出孔から対象物５０に向かって吐出させる。

＜循環装置の構成例＞
続いて、実施形態に係る循環装置２００の構成例を説明する。図５は、実施形態に係る循環装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図６は、実施形態に係る循環装置の循環機構を模式的に示す図である。

なお、図５は、実施形態に係る循環装置２００の機能構成の一例を示すものであり、実施形態に係る循環装置２００の各種機能を実現できる構成であれば、図５に示す例に特に限定される必要はない。また、図５は、実施形態に係る循環装置２００が備える構成要素を機能ブロックで表しており、一般的なその他の構成要素についての記載を省略している。また、図５に示す循環装置２００の各構成要素は機能概念的なものであり、図５に示す例に限定されるものではなく、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。

図５に示すように、循環装置２００は、タンク２０１と、吐出ポンプ２０２と、吸引ポンプ２０３と、第１比例弁２０４と、第２比例弁２０５と、ヒーター２０６とを備える。また、循環装置２００は、入出力インターフェイス２０７と、第１圧力センサ２０８と、第２圧力センサ２０９と、第３圧力センサ２１０と、第４圧力センサ２１１と、流量計２１２と、加速度センサ２１３とを備える。また、循環装置２００は、ストレージ２１４と、プロセッサ２１５とを備える。

また、図６に示すように、循環装置２００は、第１の流路ＲＴ_１と、第２の流路ＲＴ_２とを備える。第１の流路ＲＴ_１は、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間を連通し、タンク２０１に貯留された液体を液滴吐出ヘッド３００の内部に流入させるための流路である。第２の流路ＲＴ_２は、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間を連通し、液滴吐出ヘッド３００に流入した液体をタンク２０１に還流させるための流路である。第２の流路ＲＴ_２を通じて、液滴吐出ヘッド３００から外部に吐出されずに、液滴吐出ヘッド３００内で回収された液体はタンク２０１に送り返される。第１の流路ＲＴ_１及び第２の流路ＲＴ_２は、例えば、液体の成分との相互作用がない所定の材料で形成された配管により実装できる。かかる各部を有する循環装置２００は、例えば、図６に示すように、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間を右回りに循環する液体の循環圧力を制御する。

タンク２０１は、液滴吐出ヘッド３００に供給される液体を貯留する。タンク２０１は、液滴吐出ヘッド３００に供給する液体を貯留する貯留部として機能する。

吐出ポンプ２０２は、第１の流路ＲＴ_１を通じて、タンク２０１に貯留された液体を液滴吐出ヘッド３００に送給する。吐出ポンプ２０２は、タンク２０１に貯留された液体を液滴吐出ヘッド３００に送り出すための正圧を発生させる。吐出ポンプ２０２は、例えば、予め設定された一定の供給圧力で、タンク２０１に貯留された液体を液滴吐出ヘッド３００に送出できる。

吸引ポンプ２０３は、第２の流路ＲＴ_２を通じて、液滴吐出ヘッド３００において回収された液体をタンク２０１に送給する。吸引ポンプ２０３は、液滴吐出ヘッド３００において回収された液体を吸引して、タンク２０１に送り返すための負圧を発生させる。吸引ポンプ２０３は、例えば、予め設定された一定の回収圧力で、液滴吐出ヘッド３００から吸引した液体をタンク２０１に送出できる。

吐出ポンプ２０２及び吸引ポンプ２０３は、ギアポンプなどの回転ポンプや、ダイヤフラムポンプなど容積式ポンプにより実装できる。

第１比例弁２０４は、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間の第１の流路ＲＴ_１に介挿され、液滴吐出ヘッド３００に供給する液体の流量を比例制御する第１の弁部として機能する。第１比例弁２０４は、液体の流路断面積を０～１００％の間で連続的に変更可能であり、液体の流量を所望の流量に制御する。例えば、第１比例弁２０４は、液体の流路断面積を小さくすることにより、液滴吐出ヘッド３００に液体を供給する際の供給圧力を小さくできる。一方、第１比例弁２０４は、液体の流路断面積を大きくすることにより、液滴吐出ヘッド３００に液体を供給する際の供給圧力を大きくできる。

第２比例弁２０５は、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間の第２の流路ＲＴ_２に介挿され、液滴吐出ヘッド３００からタンク２０１に送給される液体の流量を比例制御する第２の弁部として機能する。第２比例弁２０５は、第１比例弁２０４と同様に、液体の流路断面積を０～１００％の間で連続的に変更可能であり、液体の流量を所望の流量に制御する。例えば、第２比例弁２０５は、液体の流路断面積を小さくすることにより、液滴吐出ヘッド３００から液体を回収する際の回収圧力を小さくできる。一方、第２比例弁２０５は、液体の流路断面積を大きくすることにより、液滴吐出ヘッド３００から液体を回収する際の回収圧力を大きくできる。

第１比例弁２０４及び第２比例弁２０５は、電磁式の比例切換弁、又は空気式の比例切換弁により実装できる。

ヒーター２０６は、第１の流路ＲＴ_１、或いは第１の流路ＲＴ_１に隣接して設けられ、第１の流路ＲＴ１を流れる液体を加温する。

入出力インターフェイス２０７は、ロボットアーム１００の制御ユニット１２０との間で、各種情報をやり取りする。入出力インターフェイス２０７は、例えば、制御ユニット１２０から液体の吐出開始を指示する信号、及び液体の吐出終了を指示する信号を受信できる。

第１圧力センサ２０８は、吐出ポンプ２０２により、タンク２０１から液滴吐出ヘッド３００に送給される液体の圧力を測定する。第１圧力センサ２０８は、循環装置２００における液体の循環方向において吐出ポンプ２０２よりも下流側の流体圧力を測定する。第１圧力センサ２０８は、測定結果をプロセッサ２１５に送る。

第２圧力センサ２０９は、吸引ポンプ２０３により液滴吐出ヘッド３００から吸引され、タンク２０１に送給される液体の圧力を測定する。第２圧力センサ２０９は、循環装置２００における液体の循環方向において吸引ポンプ２０３よりも上流側の流体圧力を測定する。第２圧力センサ２０９は、測定結果をプロセッサ２１５に送る。

第３圧力センサ２１０は、第１の流路ＲＴ_１を通じて、第１比例弁２０４と液滴吐出ヘッド３００との間を流れる液体の流体圧力を供給圧力として測定する第１の圧力測定部として機能する。第３圧力センサ２１０は、測定結果をプロセッサ２１５に送る。第４圧力センサ２１１は、第２の流路ＲＴ_２を通じて、第２比例弁２０５と液滴吐出ヘッド３００との間を流れる液体の流体圧力を回収圧力として測定する第２の圧力測定部として機能する。第４圧力センサ２１１は、測定結果をプロセッサ２１５に送る。図７は、実施形態に係る第３圧力センサと第４圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。

図７に示すように、第３圧力センサ２１０は、第１比例弁２０４を通過し、液滴吐出ヘッド３００に流れ込む直前の液体の流体圧力を測定する。すなわち、第３圧力センサ２１０は、循環装置２００における液体の循環方向において第１比例弁２０４よりも下流側の流体圧力を供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」として測定する。また、図７に示すように、第４圧力センサ２１１は、液滴吐出ヘッド３００からタンク２０１へ向けて送り出された直後で、第２比例弁２０５を通過する前の液体の流体圧力を測定する。すなわち、第４圧力センサ２１１は、循環装置２００における液体の循環方向において第２比例弁２０５よりも上流側の圧力を回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」として測定する。

流量計２１２は、液滴吐出ヘッド３００に供給される液体の流量を測定する。流量計２１２は、測定結果をプロセッサ２１５に送る。

加速度センサ２１３は、液滴吐出ヘッド３００に作用する加速度を測定する。加速度センサ２１３は、液滴吐出ヘッド３００に関する情報を検出する検出部として機能する。加速度センサ２１３は、測定結果をプロセッサ２１５に送る。なお、循環装置２００は、液滴吐出ヘッド３００の移動や、液滴吐出ヘッド３００の位置、姿勢、並びに角度などの変更を検出できるセンサであれば、加速度センサ２１３以外のセンサを備えてもよい。

ストレージ２１４は、循環装置２００の各種処理に必要なプログラム及びデータを記憶する。ストレージ２１４は、例えば、ポンプ制御データ格納部２４１及び循環制御モード設定格納部２４２を有する。

ポンプ制御データ格納部２４１は、予め設定されるポンプ制御用のデータを記憶する。ポンプ制御用のデータには、例えば、吐出ポンプ２０２が液体を送り出す際に液体に印加する圧力（正圧）の目標値や、吸引ポンプ２０３が液体を吸引する際に液体に印加する圧力（負圧）のデータなどが含まれる。液滴吐出ヘッド３００からの液体の吐出を考慮する場合、吐出ポンプ２０２の正圧には、例えば、液滴吐出ヘッド３００に液体が供給される際の圧力よりも１．２～３倍程度高い値が目標値として予め設定される。これに対して、吸引ポンプ２０３の負圧には、液滴吐出ヘッド３００に液体が供給される際の圧力よりも１．２～３倍程度低い値が目標値として予め設定される。

循環制御モード設定格納部２４２は、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間の循環圧力を制御するための循環制御モードの設定情報を記憶する。図８は、実施形態に係る循環制御モードの設定情報の概要を示す図である。

図８に示すように、循環制御モード設定格納部２４２に記憶される循環制御モードの設定情報は、循環制御モードの項目及び制御条件の項目を備え、かかる項目は相互に対応付けられている。循環制御モードの項目には、循環制御モードを示すモード番号が記憶されている。また、制御対象の項目には、制御条件が記憶される。循環制御モードは、液滴吐出ヘッド３００から吐出する液体の使用目的や、液体の物性等に応じて使い分けられる。

循環制御モードがモード１である場合、「流量一定」という制御条件が対応付けられている。ここで、流量は、タンク２０１から第１比例弁２０４を通じて液滴吐出ヘッド３００に供給される液体の流量を示す。液滴吐出ヘッド３００の姿勢等の変更に伴って、ヘッド内部を循環する液体に水頭圧が作用することにより、ヘッド内部を循環する液体の循環流量が変化し、ヘッドに対する液体の供給不足が発生する場合がある。そこで、ヘッド内部を循環する液体の循環流量を一定に保ち、ヘッドに対する液体の供給不足を補って安定した液体の吐出を行いたい場合、循環制御モードとしてモード１が利用され得る。

また、循環制御モードがモード２である場合、「差圧一定」という制御条件が対応付けられている。ここで、差圧は、供給圧力として測定された第１比例弁２０４と液滴吐出ヘッド３００との間を流れる液体の流体圧力と、回収圧力として測定された第２比例弁２０５と液滴吐出ヘッド３００との間を流れる液体の流体圧力との圧力差を示す。供給圧力は、第３圧力センサ２１０による測定結果から得られる。回収圧力は、第４圧力センサ２１１による測定結果から得られる。液滴吐出ヘッド３００の姿勢等の変更に伴って、ヘッド面内に水頭圧による圧力分布が生じ、メニスカスを適切に保持することができず、液体が過剰に吐出される吐出孔や液体の引き込みが発生する吐出孔などが発生し、液体の吐出が不安定となる場合がある。そこで、液滴吐出ヘッド３００における面内の圧力分布を小さくし、メニスカスの保持性能を維持したい場合、循環制御モードとしてモード２が利用され得る。

プロセッサ２１５は、ストレージ２１４に記憶されるプログラム及びデータ等に基づいて、循環装置２００における各種処理を実行する。プロセッサ２１５は、ストレージ２１４に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、循環装置２００の各部を制御するための各種機能を実現する。

（ポンプの制御）
プロセッサ２１５は、第１圧力センサ２０８の測定結果及び第３圧力センサ２１０の測定結果に基づいて、吐出ポンプ２０２が液体を送り出す際に液体に印加する正圧を一定に保つように調整する。例えば、プロセッサ２１５は、第３圧力センサ２１０の測定結果から得られる液体の圧力よりも、第１圧力センサ２０８の測定結果の測定結果から得られる液体の圧力が１．２～３倍程度大きい圧力を保つように、吐出ポンプ２０２の正圧を調整する。

また、プロセッサ２１５は、第２圧力センサ２０９及び第３圧力センサ２１０の測定結果に基づいて、吸引ポンプ２０３が液体を吸引する際に液体に印加する負圧を一定に保つように調整する。例えば、プロセッサ２１５は、第３圧力センサ２１０の測定結果から得られる液体の圧力よりも、第２圧力センサ２０９の測定結果の測定結果から得られる液体の圧力が１．２～３倍程度低い圧力を保つように、吸引ポンプ２０３の負圧を調整する。

プロセッサ２１５は、吐出ポンプ２０２が液体に印加する正圧と、吸引ポンプ２０３が液体に印加する負圧との間の圧力差を一定に保つように調整することにより、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間で液体を循環させる。

（比例弁の制御）
プロセッサ２１５は、加速度センサ２１３により検出される加速度に基づいて、第１比例弁２０４と第２比例弁２０５を制御し、供給圧力及び回収圧力を調整する。以下、図９～図２０を用いて、第１比例弁２０４及び第２比例弁２０５の制御方法について説明する。図９、１２、１５、１８は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図１０、１３、１６、１９は、実施形態に係る圧力センサの位置関係を模式的に示す図である。図１１、図１４、図１７、図２０は、実施形態に係る吐出孔の位置関係を模式的に示す図である。

図９～図１４を用いて、液体の循環方向に対し、マニホールド又はリザーバを流れる液体の上流側が向かって下側に位置する場合の制御について説明する。

図９に示す液滴吐出ヘッド３００は、液体の供給側を向かって左側に向け、液体の回収側を向かって右側に向けた状態で、液体の吐出面３００ＳＦを対象物５０に対して平行に向かい合う姿勢をとっている（図１参照）。この場合、例えば、図９に示すように、液体の循環方向に対し、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側は、向かって下側に位置することになる。一方、液体の循環方向に対し、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の下流側は、向かって上側に位置することになる。このため、液滴吐出ヘッド３００が図９に示す姿勢をとる場合、水頭圧の影響により、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力が高くなり、下流側の圧力が低くなることが予測される。そして、ヘッド内部を循環する液体に水頭圧が作用することにより、ヘッド内部を循環する液体の循環流量が変化することが予測される。

そこで、プロセッサ２１５は、加速度センサ２１３により測定された加速度に基づいて、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体に作用しているものと予想される水頭圧の推定値を算出する。プロセッサ２１５は、以下の式（１）により、水頭圧の推定値を算出する。以下の式（１）において、「ρ」は、液体の密度を示し、「ａ」は液体に作用する加速度を示し、「ｈ」は加速度が作用する方向における第３圧力センサ２１０の高さと第４圧力センサ２１１の高さとの差を示す。

水頭圧の推定値＝ρａｈ・・・（１）

また、上記式（１）による水頭圧の推定値の計算に用いる加速度：「ａ」には、加速度センサ２１３により測定された値を用いる。図９に示す姿勢で停止している液滴吐出ヘッド３００には、重力加速度：「ｇ」のみが作用する。このため、加速度センサ２１３により重力加速度：「ｇ」のみが検出されることになる。よって、上記式（１）に用いる加速度：「ａ」には重力加速度：「ｇ」が用いられる。また、循環制御モードがモード１である場合、上記式（１）の「ｈ」には、図１０に示す高さ：「ｈ_１」が用いられる。高さ：「ｈ_１」は、図１０に示すように、第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の双方に作用している重力加速度：「ｇ」の方向における第３圧力センサ２１０の設置位置と第４圧力センサ２１１の設置位置との間の高低差に相当する。高さ：「ｈ_１」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づく第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の設置位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。プロセッサ１５は、液滴吐出ヘッド３００の動きや姿勢の変更に伴う第３圧力センサ２１０の設置位置と第４圧力センサ２１１の設置位置との間に生じる物理的な高低差を、液体による水柱の高さと見做すことにより、水頭圧の推定値を算出する。

プロセッサ２１５は、循環制御モード設定格納部２４２に格納された循環制御モードの設定情報を確認し、以下の式（２）を用いて、供給圧力及び回収圧力を調整する。以下の式（２）において、「ΔＰ」は、供給圧力と回収圧力との差分である差圧を示し、「Ｐ_ｉｎ」は供給圧力を示し、「Ｐ_ｏｕｔ」は回収圧力を示し、「Ｒ」は液体の流体抵抗を示し、「Ｕ」は流量を示す。

ΔＰ＝Ｐ_ｉｎ－Ｐ_ｏｕｔ＝Ｒ×Ｕ＋ρａｈ・・・（２）

プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード１である場合、「流量一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。図９に示す例では、水頭圧の影響により、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力が高くなり、下流側の圧力が低くなることが予測される。「流量一定」という制御条件を満たすためには、水頭圧の影響を打ち消すように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を上げて、回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を下げる必要がある。プロセッサ２１５は、上記式（２）を用いて、「流量一定」という制御条件を満たす供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量をそれぞれ算出する。プロセッサ２１５は、第３圧力センサ２１０の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を上げるため、第１比例弁２０４の流路断面積を広げて、第１比例弁２０４を通過する液体の流量を増加させる。一方、プロセッサ２１５は、第４圧力センサ２１１の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を下げるため、第２比例弁２０５の流路断面積を狭めて、第２比例弁２０５を通過する液体の流量を減少させる。

プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード２である場合、「差圧一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。まず、プロセッサ２１５は、上記式（１）を用いて、水頭圧を算出する。ここで、循環制御モードがモード２である場合、上記式（１）の「ｈ」には、図１１に示す高さ：「ｈ_２」が用いられる。高さ：「ｈ_２」は、図１１に示すように、液滴吐出ヘッド３００に設けられた吐出孔３５１の高低差に相当する。高さ：「ｈ_２」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づく吐出孔３５１の穿設位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。プロセッサ１５は、液滴吐出ヘッド３００の動きや姿勢の変更に伴って吐出孔３５１間に生じる物理的な高低差を、液体による水柱の高さと見做すことにより、水頭圧の推定値を算出する。

図９に示す例では、水頭圧の影響により、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側の圧力が高くなり、下流側の圧力が低くなることが予測される。そして、液滴吐出ヘッド３００の姿勢等の変更に伴って、ヘッド面内に水頭圧による圧力分布が生じることが予測される。「差圧一定」という制御条件を満たすためには、水頭圧の影響を打ち消すように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を下げて、回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を上げる必要がある。プロセッサ２１５は、上記式（２）を用いて、「差圧一定」という制御条件を満たす供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量をそれぞれ算出する。プロセッサ２１５は、第３圧力センサ２１０の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を下げるため、第１比例弁２０４の流路断面積を狭めて、第１比例弁２０４を通過する液体の流量を減少させる。一方、プロセッサ２１５は、第４圧力センサ２１１の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を上げるため、第２比例弁２０５の流路断面積を広げて、第２比例弁２０５を通過する液体の流量を増加させる。

プロセッサ２１５は、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量を、それぞれ水頭圧の推定値（ρｇｈ）以下とすることができる。これにより、安定した液体の供給及び循環を実現できる。また、プロセッサ２１５は、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量を、それぞれ水頭圧の推定値（ρｇｈ）の半分とすることができる。例えば、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量を、ヘッドの中央を「０」として、圧力の高い側を「－ρｇｈ／２～０」の範囲で調整し、圧力の低い側を「０～ρｇｈ／２」の範囲で調整する。例えば、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を上げる必要がある場合、水頭圧の推定値の半分に相当する「ρｇｈ／２」だけ上げることができ、回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を下げる必要がある場合、水頭圧の推定値の半分に相当する「ρｇｈ／２」だけ下げることができる。これにより、ヘッド中央のメニスカス圧力を一定にコントロールして、ヘッド内部の液体の循環を安定させることができる。

また、図１２に示す液滴吐出ヘッド３００は、液体の供給側を向かって下側に向け、液体の回収側を向かって上側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。図１２に示す液滴吐出ヘッド３００の姿勢は、図９に示す液滴吐出ヘッド３００を右回りに９０度回転させた姿勢に対応する。この場合、図１２に示すように、液体の循環方向に対し、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側は、向かって下側に位置することになる。一方、液体の循環方向に対し、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の下流側は、向かって上側に位置することになる。このため、液滴吐出ヘッド３００が図１１に示す姿勢をとる場合、水頭圧の影響により、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側の圧力が高くなり、下流側の圧力が低くなることが予測される。

そこで、プロセッサ２１５は、図１２に示す場合も、図９に示す場合と同様に、上記式（１）を用いて水頭圧の推定値を算出する。図１２に示す姿勢で停止している液滴吐出ヘッド３００には、重力加速度：「ｇ」のみが作用するので、加速度センサ２１３により重力加速度：「ｇ」のみが検出されることになる。このため、上記式（１）に用いる加速度：「ａ」には重力加速度：「ｇ」が用いられる。また、上記式（１）の「ｈ」には、図１３に示す高さ：「ｈ_３」が用いられる。高さ：「ｈ_３」は、図１３に示すように、第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の双方に作用している重力加速度：「ｇ」の方向における第３圧力センサ２１０の位置と第４圧力センサ２１１の位置との間の高低差に相当する。高さ：「ｈ_３」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づいて決定される第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の設置位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。

そして、プロセッサ２１５は、図１２に示す場合も、図９に示す場合と同様に、循環制御モードに応じて、上記（２）を用いて供給圧力及び回収圧力を調整できる。プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード１である場合、「流量一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。

また、プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード２である場合、上記式（１）を用いて、水頭圧を算出し、「差圧一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。ここで、プロセッサ２１５が水頭圧を算出する場合、上記式（１）の「ｈ」には、図１４に示す高さ：「ｈ_４」が用いられる。高さ：「ｈ_４」は、図１４に示すように、液滴吐出ヘッド３００に設けられた吐出孔３５１の高低差に相当する。高さ：「ｈ_４」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づいて決定される吐出孔３５１の穿設位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。プロセッサ１５は、液滴吐出ヘッド３００の動きや姿勢の変更に伴って吐出孔３５１間に生じる物理的な高低差を、液体による水柱の高さと見做すことにより、水頭圧の推定値を算出する。

続いて、図１５～図２０を用いて、液体の循環方向に対し、マニホールド又はリザーバを流れる液体の上流側が向かって上側に位置する場合の制御について説明する。

図１５に示す液滴吐出ヘッド３００は、液体の供給側を向かって右側に向け、液体の回収側を向かって左側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。この場合、図１５に示すように、液体の循環方向に対し、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側は、向かって上側に位置することになる。一方、液体の循環方向に対し、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の下流側は、向かって下側に位置することになる。このため、液滴吐出ヘッド３００が図１５に示す姿勢をとる場合、水頭圧の影響により、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力が低くなり、下流側の圧力が高くなることが予測される。

そこで、プロセッサ２１５は、加速度センサ２１３により測定された加速度に基づいて、図１５に示すタンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間を循環する液体に作用しているものと予想される水頭圧の推定値を算出する。プロセッサ２１５は、上記式（１）により、水頭圧の推定値を算出する。

図１５に示す姿勢で停止している液滴吐出ヘッド３００には、重力加速度：「ｇ」のみが作用するので、加速度センサ２１３により重力加速度：「ｇ」のみが検出されることになる。このため、上記式（１）に用いる加速度：「ａ」には重力加速度：「ｇ」が用いられる。また、上記式（１）の「ｈ」には、図１６に示す高さ：「ｈ_５」が用いられる。高さ：「ｈ_５」は、図１６に示すように、第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の双方に作用している重力加速度：「ｇ」の方向における第３圧力センサ２１０の位置と第４圧力センサ２１１の位置との間の高低差に相当する。高さ：「ｈ_５」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づいて決定される第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の設置位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。

プロセッサ２１５は、循環制御モード設定格納部２４２に格納された循環制御モードの設定情報を確認し、循環制御モードの制御条件に基づいて、供給圧力及び回収圧力を調整する。プロセッサ２１５は、以下の式（３）を用いて、循環制御モードの制御条件を満たす供給圧力及び回収圧力の調整量を算出する。以下の式（３）において、「ΔＰ」は、供給圧力と回収圧力との差分である差圧を示し、「Ｐ_ｉｎ」は供給圧力を示し、「Ｐ_ｏｕｔ」は回収圧力を示し、「Ｒ」は液体の流体抵抗を示し、「Ｕ」は流量を示す。

ΔＰ＝Ｐ_ｉｎ－Ｐ_ｏｕｔ＝Ｒ×Ｕ－ρａｈ・・・（３）

プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード１である場合、「流量一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。図１５に示す例では、水頭圧の影響により、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力が低くなり、下流側の圧力が高くなることが予測される。そして、ヘッド内部を循環する液体に水頭圧が作用することにより、ヘッド内部を循環する液体の循環流量が変化することが予測される。「流量一定」という制御条件を満たすためには、水頭圧の影響を打ち消すように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を下げて、回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を上げる必要がある。プロセッサ２１５は、上記式（３）を用いて、「流量一定」という制御条件を満たす供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量をそれぞれ算出する。プロセッサ２１５は、第３圧力センサ２１０の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を下げるため、第１比例弁２０４の流路断面積を狭めて、第１比例弁２０４を通過する液体の流量を増加させる。一方、プロセッサ２１５は、第４圧力センサ２１１の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を上げるため、第２比例弁２０５の流路断面積を広げて、第２比例弁２０５を通過する液体の流量を減少させる。

プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード２である場合、「差圧一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。プロセッサ２１５は、上記式（１）を用いて、水頭圧を算出する。ここで、上記式（１）の「ｈ」には、図１７に示す高さ：「ｈ_６」が用いられる。高さ：「ｈ_６」は、図１７に示すように、液滴吐出ヘッド３００に設けられた吐出孔３５１の高低差に相当する。高さ：「ｈ_６」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づいて決定される吐出孔３５１の穿設位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。プロセッサ１５は、液滴吐出ヘッド３００の動きや姿勢の変更に伴って吐出孔３５１間に生じる物理的な高低差を、液体による水柱の高さと見做すことにより、水頭圧の推定値を算出する。

図１５に示す例では、水頭圧の影響により、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側の圧力が低くなり、下流側の圧力が高くなることが予測される。そして、液滴吐出ヘッド３００の姿勢等の変更に伴って、ヘッド面内に水頭圧による圧力分布が生じることが予測される。「差圧一定」という制御条件を満たすためには、水頭圧の影響を打ち消すように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を上げて、回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を下げる必要がある。プロセッサ２１５は、上記式（３）を用いて、「差圧一定」という制御条件を満たす供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」の調整量をそれぞれ算出する。プロセッサ２１５は、第３圧力センサ２１０の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」を上げるため、第１比例弁２０４の流路断面積を広げて、第１比例弁２０４を通過する液体の流量を増加させる。一方、プロセッサ２１５は、第４圧力センサ２１１の測定結果を参照しつつ、調整量に基づく所望の圧力まで回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」を下げるため、第２比例弁２０５の流路断面積を狭めて、第２比例弁２０５を通過する液体の流量を減少させる。

また、図１８に示す液滴吐出ヘッド３００は、液体の供給側を向かって上側に向け、液体の回収側を向かって下側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。図１８に示す液滴吐出ヘッド３００の姿勢は、図１５に示す液滴吐出ヘッド３００を右回りに９０度回転させた姿勢に対応する。この場合、図１８に示すように、液体の循環方向に対し、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側は、向かって上側に位置することになる。一方、液体の循環方向に対し、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の下流側は、向かって下側に位置することになる。このため、液滴吐出ヘッド３００が図１５に示す姿勢をとる場合、水頭圧の影響により、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側の圧力が低くなり、下流側の圧力が高くなることが予測される。

そこで、プロセッサ２１５は、図１８に示す場合も、図１５に示す場合と同様に、上記式（１）を用いて水頭圧の推定値を算出する。図１８に示す姿勢で停止している液滴吐出ヘッド３００には、重力加速度：「ｇ」のみが作用するので、加速度センサ２１３により重力加速度：「ｇ」のみが検出されることになる。このため、上記式（１）に用いる加速度：「ａ」には重力加速度：「ｇ」が用いられる。また、上記式（１）の「ｈ」には、図１９に示す高さ：「ｈ_７」が用いられる。高さ：「ｈ_７」は、図１９に示すように、第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の双方に作用している重力加速度：「ｇ」の方向における第３圧力センサ２１０の位置と第４圧力センサ２１１の位置との間の高低差に相当する。高さ：「ｈ_７」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づいて決定される第３圧力センサ２１０及び第４圧力センサ２１１の設置位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。

そして、プロセッサ２１５は、図１８に示す場合も、図１５に示す場合と同様に、循環制御モードに応じて、上記（３）を用いて供給圧力及び回収圧力を調整できる。プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード１である場合、「流量一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。

また、プロセッサ２１５は、循環制御モードの設定がモード２である場合、上記式（１）を用いて、水頭圧を算出し、「差圧一定」という制御条件を満足するように、供給圧力：「Ｐ_ｉｎ」及び回収圧力：「Ｐ_ｏｕｔ」をそれぞれ調整する。ここで、プロセッサ２１５が水頭圧を算出する場合、上記式（１）の「ｈ」には、図２０に示す高さ：「ｈ_８」が用いられる。高さ：「ｈ_８」は、図２０に示すように、液滴吐出ヘッド３００に設けられた吐出孔３５１の高低差に相当する。高さ：「ｈ_８」は、液滴吐出ヘッド３００の設計に基づいて決定される吐出孔３５１の穿設位置と、加速度センサ２１３の検出結果に基づく液滴吐出ヘッド３００の姿勢等とに基づいて算出される。プロセッサ１５は、液滴吐出ヘッド３００の動きや姿勢の変更に伴って吐出孔３５１間に生じる物理的な高低差を、液体による水柱の高さと見做すことにより、水頭圧の推定値を算出する。

＜循環装置の処理手順の例＞
図２１を用いて、実施形態に係る循環装置２００の処理手順の一例を説明する。図２１は、実施形態に係る循環装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。図２１に示す処理は、プロセッサ２１５により実行される。図２１に示す処理は、循環装置２００の動作中に繰り返し実行される。

図２１に示すように、プロセッサ２１５は、水頭圧の推定値を算出する（ステップＳ１０１）。そして、プロセッサ２１５は、算出した水頭圧が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ１０２）。すなわち、プロセッサ２１５は、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体の循環圧力に影響を与えるが予測される程度の水頭圧が発生しているか否かを判定する。なお、閾値は、循環装置２００のオペレータにより予め設定される。

プロセッサ２１５は、算出した水頭圧の推定値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、循環制御モードを確認する（ステップＳ１０３）。

そして、プロセッサ２１５は、循環制御モードに応じて、タンク２０１と液滴吐出ヘッド３００との間を循環する液体の供給圧力及び回収圧力を調整して（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０１の処理手順に戻る。

また、プロセッサ２１５は、上述したステップＳ１０２において、算出した水頭圧の推定値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理手順に戻る。

＜変形例＞
図２２～図２５を用いて、実施形態に係る循環装置２００の変形例について説明する。図２２～図２５は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの姿勢の一例を模式的に示す図である。図２２～図２５に示す液滴吐出ヘッド３００は、移動している点が図９、１２、１５、１８に示す液滴吐出ヘッド３００とは相違する。

図２２に示す液滴吐出ヘッド３００は、図９に示す場合と同じように、液体の供給側を向かって左側に向け、液体の回収側を向かって右側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。そして、図２２に示す液滴吐出ヘッド３００は、鉛直下向き（Ｚ軸方向）に、例えば、加速度：「＋α」で移動している点、すなわち加速度：「α」で加速しながら移動している点が図９に示す場合とは相違している。

図２２に示す場合、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体は、重力加速度：「ｇ」に加えて、液滴吐出ヘッド３００の移動の加速度：「α」が作用する水頭圧の影響を受ける。このため、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力がさらに高くなり、下流側の圧力がさらに低くなることが予測される。

図２３に示す液滴吐出ヘッド３００は、図１２に示す場合と同じように、液体の供給側を向かって下側に向け、液体の回収側を向かって上側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。そして、図２３に示す液滴吐出ヘッド３００は、鉛直下向き（Ｚ軸方向）に、例えば、加速度：「＋α」で移動している点、すなわち加速度：「α」で加速しながら移動している点が図１２に示す場合とは相違している。

図２３に示す場合、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体は、重力加速度：「ｇ」に加えて、液滴吐出ヘッド３００の移動の加速度：「α」が作用する水頭圧の影響を受ける。このため、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側の圧力がさらに高くなり、下流側の圧力がさらに低くなることが予測される。

図２２及び図２３に示す場合も、プロセッサ２１５は、上記式（１）を用いて、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体に作用しているものと予想される水頭圧の推定値を算出する。このとき、上記式（１）において、「ａ」は、重力加速度：「ｇ」と移動の加速度：「α」との合成加速度となる。液滴吐出ヘッド３００が移動する際の加速度は、加速度センサ２１３により検出される。また、循環制御モードがモード１である場合、上記式（１）における「ｈ」は、合成加速度が作用する方向における第３圧力センサ２１０の設置位置と第４圧力センサ２１１の設置位置との間の高低差となる。また、循環制御モードがモード２である場合、上記式（１）における「ｈ」は、液滴吐出ヘッド３００に設けられた吐出孔３５１の高低差となる。

プロセッサ２１５は、水頭圧の推定値を算出後、図９及び図１２に示す場合と同様に、循環制御モード設定格納部２４２に格納された循環制御モードの設定情報を確認し、循環制御モードの制御条件に基づいて、供給圧力及び回収圧力を調整する。プロセッサ２１５は、上記式（２）を用いて、循環制御モードの制御条件を満たす供給圧力及び回収圧力の調整量を算出できる。

また、図２４に示す液滴吐出ヘッド３００は、図１５と同じように、液体の供給側を向かって右側に向け、液体の回収側を向かって左側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。そして、図２４に示す液滴吐出ヘッド３００は、鉛直下向き（Ｚ軸方向）に、例えば、加速度：「＋β」で移動している点、すなわち加速度：「β」で加速しながら移動している点が図１５に示す場合とは相違している。

図２４に示す場合、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体は、重力加速度：「ｇ」に加えて、液滴吐出ヘッド３００の移動の加速度：「β」が作用する水頭圧の影響を受ける。このため、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力がさらに低くなり、下流側の圧力がさらに高くなることが予測される。

また、図２５に示す液滴吐出ヘッド３００は、図１８と同じように、液体の供給側を向かって上側に向け、液体の回収側を向かって下側に向けた状態で、液体の吐出側を対象物５０（図１参照）に対して平行に向かい合う姿勢をとっている。そして、図２５に示す液滴吐出ヘッド３００は、鉛直下向き（Ｚ軸方向）に、例えば、加速度：「＋β」で移動している点、すなわち加速度：「β」で加速しながら移動している点が図１５に示す場合とは相違している。

図２５に示す場合、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体は、重力加速度：「ｇ」に加えて、液滴吐出ヘッド３００の移動の加速度：「β」が作用する水頭圧の影響を受ける。このため、供給リザーバ３０１及び回収リザーバ３０４を流れる液体の上流側の圧力がさらに低くなり、下流側の圧力がさらに高くなることが予測される。

図２４及び図２５に示す場合も、プロセッサ２１５は、上記式（１）を用いて、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体に作用しているものと予想される水頭圧の推定値を算出できる。このとき、上記式（１）において、「ａ」は、重力加速度：「ｇ」と移動の加速度：「β」との合成加速度となる。液滴吐出ヘッド３００が移動する際の加速度は、加速度センサ２１３により検出される。また、循環制御モードがモード１である場合、上記式（１）における「ｈ」は、合成加速度が作用する方向における第３圧力センサ２１０の設置位置と第４圧力センサ２１１の設置位置との間の高低差となる。また、循環制御モードがモード２である場合、上記式（１）における「ｈ」は、液滴吐出ヘッド３００に設けられた吐出孔３５１の高低差となる。

プロセッサ２１５は、水頭圧の推定値を算出後、図１５及び図１８に示す場合と同様に、循環制御モード設定格納部２４２に格納された循環制御モードの設定情報を確認し、循環制御モードの制御条件に基づいて、供給圧力及び回収圧力を調整する。プロセッサ２１５は、上記式（３）を用いて、循環制御モードの制御条件を満たす供給圧力及び回収圧力の調整量を算出できる。

また、図２２に示す液滴吐出ヘッド３００が鉛直下向きに減速しながら移動する場合、かかる移動により、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体には、重力加速度：「ｇ」と対向する鉛直上向きの加速度が作用する。このため、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力、並びに下流側の圧力の大小は、液滴吐出ヘッド３００に作用する移動の加速度と、重力加速度：「ｇ」の大小関係によって決定される。例えば、移動の加速度が大きいほど、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力並びに下流側の圧力に対する水頭圧の影響は小さくなる。図２３に示す液滴吐出ヘッド３００が鉛直下向きに減速しながら移動する場合も同様である。

また、図２４に示す液滴吐出ヘッド３００が鉛直下向きに減速しながら移動する場合、かかる移動により、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体には、重力加速度：「ｇ」と対向する鉛直上向きの加速度が作用する。このため、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力、並びに下流側の圧力は、液滴吐出ヘッド３００に作用する移動の加速度と、重力加速度：「ｇ」の大小関係によって異なる圧力となる。例えば、移動の加速度が大きいほど、供給マニホールド３０２及び回収マニホールド３０３を流れる液体の上流側の圧力並びに下流側の圧力に対する水頭圧の影響は小さくなる。図２５に示す液滴吐出ヘッド３００が鉛直下向きに減速しながら移動する場合も同様である。

また、液滴吐出ヘッド３００が等速で移動する場合、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体には、重力加速度：「ｇ」のみが作用するので、プロセッサ２１５は、重力加速度：「ｇ」に基づく水頭圧の推定値を算出する。

なお、上記の実施形態及び変形例では、第１比例弁２０４及び第２比例弁２０５の制御により、供給圧力及び回収圧力を調整する例を説明したが、吐出ポンプ２０２及び吸引ポンプ２０３の制御により、供給圧力及び回収圧力を調整してもよい。例えば、吐出ポンプ２０２が液体に印加する正圧の値を調整することにより、供給圧力を調整してもよい。また、吸引ポンプ２０３が液体に印加する負圧の値を調整することにより、回収圧力を調整してもよい。

プロセッサ２１５は、加速度センサ２１３により検出された加速度に基づいて、第１比例弁２０４及び第２比例弁２０５を制御し、液滴吐出ヘッド３００に液体が供給される際の供給圧力及び液滴吐出ヘッド３００から液体が回収される際の回収圧力を調整する。例えば、プロセッサ２１５は、液滴吐出ヘッド３００の姿勢の変更に伴い、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体が水頭圧の影響を受けても、水頭圧の影響を打ち消すように、液体の供給圧力及び回収圧力を調整できる。例えば、循環制御モードがモード１である場合、液滴吐出ヘッド３００の姿勢の変更等に伴う液体の供給不足を補うため、流量一定となるように液体の供給圧力及び回収圧力を調整する。また、循環制御モードがモード２である場合、液滴吐出ヘッド３００の姿勢の変更等に伴ってヘッド内に生じた圧力分布を小さくし、メニスカスの保持性能を維持するため、差圧一定となるように液体の供給圧力及び回収圧力を調整する。このように、実施形態に係る循環装置２００によれば、液滴吐出ヘッド３００を循環する液体の循環圧力が、液滴吐出ヘッド３００の移動、並びに液滴吐出ヘッド３００の位置、姿勢、及び角度などの変更の影響を受けても、循環圧力を適正に保つことができる。

上記の実施形態及び変形例において、循環装置２００は、液滴吐出ヘッド３００を備えてもよい。また、循環装置２００が液滴吐出ヘッド３００に内蔵されてもよい。

添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記の実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成により具現化されるべきである。

１液滴吐出システム
１０基台
５０対象物
１００ロボットアーム
１１０アーム部
１２０制御ユニット
２００循環装置
２０１タンク
２０２吐出ポンプ
２０３吸引ポンプ
２０４第１比例弁
２０５第２比例弁
２０６ヒーター
２０７入出力インターフェイス
２０８第１圧力センサ
２０９第２圧力センサ
２１０第３圧力センサ
２１１第４圧力センサ
２１２流量計
２１３加速度センサ
２１４ストレージ
２１５プロセッサ
２４１ポンプ制御データ格納部
２４２循環制御モード設定格納部
３００液滴吐出ヘッド
３０１供給リザーバ
３０２供給マニホールド
３０３回収マニホールド
３０４回収リザーバ
３０５素子
３５１吐出孔

Claims

液滴吐出部に供給する液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を連通し、前記貯留部に貯留された前記液体を前記液滴吐出部に流入させるための第１の流路と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を連通し、前記液滴吐出部に流入した前記液体を前記貯留部に還流させるための第２の流路と、
を備え、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を循環する前記液体の循環圧力を制御する循環装置であって、
前記第１の流路に介挿され、前記貯留部から前記液滴吐出部に送給される前記液体の流量を制御する第１の弁部と、
前記第２の流路に介挿され、前記液滴吐出部から前記貯留部に送給される前記液体の流量を制御する第２の弁部と、
前記第１の流路を通じて、前記第１の弁部と前記液滴吐出部との間を流れる前記液体の流体圧力を供給圧力として測定する第１の圧力測定部と、
前記第２の流路を通じて、前記第２の弁部と前記液滴吐出部との間を流れる前記液体の流体圧力を回収圧力として測定する第２の圧力測定部と、
前記液滴吐出部に関する情報を検出する検出部と、
前記検出部により検出される情報に基づいて、前記第１の弁部及び前記第２の弁部を制御し、前記供給圧力及び前記回収圧力を調整する制御部と
を備え、
前記検出部は、
前記液滴吐出部に作用する加速度を検出し、
前記制御部は、
前記液体の密度と、前記液体に作用する加速度と、前記液体に作用する加速度の方向に対応する前記第１の圧力測定部と前記第２の圧力測定部との高低差とに基づいて、前記液体に作用する水頭圧の推定値を算出し、
前記水頭圧によって変化する前記液体の流量が一定となるように、前記水頭圧の推定値に応じて、前記供給圧力及び前記回収圧力を調整する
循環装置。
液滴吐出部に供給する液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を連通し、前記貯留部に貯留された前記液体を前記液滴吐出部に流入させるための第１の流路と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を連通し、前記液滴吐出部に流入した前記液体を前記貯留部に還流させるための第２の流路と、
を備え、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を循環する前記液体の循環圧力を制御する循環装置であって、
前記第１の流路に介挿され、前記貯留部から前記液滴吐出部に送給される前記液体の流量を制御する第１の弁部と、
前記第２の流路に介挿され、前記液滴吐出部から前記貯留部に送給される前記液体の流量を制御する第２の弁部と、
前記第１の流路を通じて、前記第１の弁部と前記液滴吐出部との間を流れる前記液体の流体圧力を供給圧力として測定する第１の圧力測定部と、
前記第２の流路を通じて、前記第２の弁部と前記液滴吐出部との間を流れる前記液体の流体圧力を回収圧力として測定する第２の圧力測定部と、
前記液滴吐出部に関する情報を検出する検出部と、
前記検出部により検出される情報に基づいて、前記第１の弁部及び前記第２の弁部を制御し、前記供給圧力及び前記回収圧力を調整する制御部と
を備え、
前記検出部は、
前記液滴吐出部に作用する加速度を検出し、
前記制御部は、
前記液体の密度と、前記液体に作用する加速度と、前記液体に作用する加速度の方向に対応する前記第１の圧力測定部と前記第２の圧力測定部との高低差とに基づいて、前記液体に作用する水頭圧の推定値を算出し、
前記水頭圧によって変化する前記供給圧力と前記回収圧力との差が一定となるように、前記供給圧力及び前記回収圧力を調整する循環装置。
前記供給圧力と前記回収圧力との差分の調整量は、前記水頭圧よりも小さい
請求項１又は２に記載の循環装置。
前記供給圧力と前記回収圧力との差分の調整量は、前記水頭圧の半分である
請求項１又は２に記載の循環装置。
液滴吐出部に供給する液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を連通し、前記貯留部に貯留された前記液体を前記液滴吐出部に流入させるための第１の流路と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を連通し、前記液滴吐出部に流入した前記液体を前記貯留部に還流させるための第２の流路と、
前記貯留部と前記液滴吐出部との間を循環する前記液体の循環圧力を制御する制御部と、
前記液滴吐出部に関する情報を検出する検出部と、
を備え、
前記制御部は、
前記検出部により検出される前記液滴吐出部の加速度情報に基づいた水頭圧を緩和するように、前記循環圧力を制御する循環装置。