JP7380311B2

JP7380311B2 - 液体吐出装置

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Publication number: JP7380311B2
Application number: JP2020028686A
Authority: JP
Inventors: 浩二徳山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: JP2021133513A; US20210260889A1; US11427013B2

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

近年、インクジェト技術を活用して様々な記録媒体に液体（インクなど）を吐出して画像を形成する画像形成装置が開発されている。特に、非浸透の記録媒体を対象とする装置では、使用される液体が乾燥性の高いものになる。このような液体は固形成分の含有量が多いことから、液体吐出動作が行われない間に液体が乾燥して凝集しないように、液体を循環させる循環機構を備えるものも開発されている。

画像形成装置を一例とする液体吐出装置には、複数の液体吐出ヘッドに対して液体を供給する循環経路を有するものが知られている。この液体吐出装置は、それぞれの液体吐出ヘッドに対する循環経路に液圧センサの出力によるフィードバック制御を行う送液ポンプ、気体と液体の境界面に相当する「気－液界面」を内部に持つサブタンク、循環経路内で最も高い位置に配置されたマニホールドを備え、液体吐出ヘッド（循環ヘッド）への液体供給や液体の循環圧力を各々制御可能な状態で送液できる液体循環装置を有するものがある。このような液体循環装置を有する液体吐出装置には、液体吐出ヘッドの液体を供給し、かつ循環も行う液体循環経路における送液ポンプによる液体の流れが気泡により阻害されないようにするための気泡除去技術が用いられる。

また、液体の流れを阻害することなく気泡排出性を向上させる目的で、循環側経路のマニホールドに経路内の気泡を溜めるようにし、溜まった気泡を、送液経路とは別の経路を用いて下流に配置される循環経路サブタンクの気体部分へ送る技術が開示されている（例えば特許文献１）。

特許文献１に開示されている気泡除去技術では、循環供給送液時において負圧に保たれている循環経路用サブタンク内は、大気開放による液面上昇ができない。そのため従来技術を液体吐出装置に適用しても、気泡排出先の循環経路用サブタンク内の気体体積を一定に制御することができない。その結果、気泡排出に伴い気体体積が増加してダンパ効果が変化し、循環経路の圧力センサによる送液ポンプのフィードバック制御が乱されるので、液体吐出ヘッドのノズル内のメニスカス圧力が不安定になる。その結果、従来技術を適用する液体吐出装置を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置を構成すると、記録媒体上に形成される画像の質が低下する、という課題が生ずる。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、気泡が液体循環経路内で発生することに起因した画質低下を低減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、液体吐出装置に関し、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、複数の前記液体吐出ヘッドを経由して前記液体を循環させる液体循環経路と、前記液体循環経路の一部を構成する前記液体吐出ヘッドよりも前記液体の循環方向における下流側において、前記液体循環経路に接続される排出経路と、前記液体循環経路における前記液体の循環の制御をする制御部と、を備え、前記制御部は、前記液体循環経路において前記液体が循環されるとき、当該液体循環経路内の気泡を前記排出経路に排出するように、当該液体循環経路と当該排出経路との開放又は閉鎖の制御をし、前記排出経路は、前記液体循環経路と前記排出経路との間の経路を開放または閉鎖する排出バルブと、前記排出バルブを経由して流入する流体を蓄積する排出タンクと、前記排出タンク内の気圧を調整する気圧調整手段と、前記排出タンク内のエアを外部に排出するエアポンプと、を有し、前記排出タンクは、タンク内の気圧を計測する気圧センサ、および前記タンク内の重量を計測するタンク押圧力センサを備える、ことを特徴とする。

本発明により、気泡が液体循環経路内で発生することに起因した画質低下を低減することができる。

実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。実施形態のヘッドユニットの一例を示す平面説明図である。実施形態の液体吐出ヘッドの一例を示す外観斜視図である。実施形態の液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）を例示する断面図である。実施形態の画像形成装置における液体循環供給装置の一例を示す概略図である。実施形態の気泡排出準備の動作例を例示するフローチャートである。実施形態の気泡混入判定の動作例を例示するフローチャートである。循環圧力センサの出力値の時間変化を例示する図である。実施形態の気泡排出制御の動作例を例示するフローチャートである。図９の制御を行う場合の循環圧力センサの出力値の時間変化、および循環ポンプのエンコーダ出力の時間変化を例示する図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。尚、以下に参照する各図面においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。

図１は、実施形態に係る画像形成装置１０００の構成を例示する概略構成図である。画像形成装置１０００は、本発明に係る液体吐出装置の一実施形態に相当する。図１において画像形成装置１０００は、シート状の記録媒体であって連長の記録媒体である連続体１０を搬送する巻き出し装置１と、巻き出し装置１により搬送された連続体１０を印刷手段５に搬送する搬送手段３と、連続体１０に対して、インクなどの液体を吐出して画像を形成する印刷手段５とを有する。画像形成装置１０００は、連続体１０を乾燥する乾燥手段７と、連続体１０を排出する巻き取り装置９とを有する。

連続体１０は、巻き出し装置１のメディアロール１１から送り出され、巻き出し装置１、搬送手段３、乾燥手段７、巻き取り装置９の各ローラによって案内、搬送されて、巻き取り装置９の印刷ロール９１にて巻き取られる。

連続体１０は、印刷手段５において、ヘッドユニット５０に対向して搬送され、ヘッドユニット５０から吐出される液体によって画像が形成される。ここで、ヘッドユニット５０には、媒体搬送方向上流側から順に、４色分のフルライン型のヘッドアレイ５１Ｋ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５１」と表記する。）が配置されている。

制御手段を構成する制御部６０は、演算処理装置（ＣＰＵなど）、記憶装置（メモリ、ＨＤＤなど）、センサや制御装置などの各種デバイスと電気的に接続するためのインターフェイスを少なくとも有している。制御部６０は、巻き出し装置１、巻き取り装置９と連動しながら、画像形成装置１０００の動作を統括的に制御する。

図２はヘッドユニット５０の平面説明図である。ヘッドユニット５０には、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のヘッドアレイ５１Ｋ，５１Ｃ，５１Ｍ，５１Ｙが配置されている。

ヘッドアレイ５１は、複数の液体吐出ヘッド１００（以下、単に、液体吐出ヘッド１００ともいう）をベース部材５２上に千鳥状に並べて配置したものである。尚、液体吐出ヘッド１００の配置は図２に例示したものに限定されるものではない。

各ヘッドアレイ５１は、液体吐出手段であり、それぞれが、搬送される連続体１０に対してブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。尚、色の種類および数はこれに限るものではない。

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００について、図３および図４を参照して説明する。図３は液体吐出ヘッド１００の外観斜視図、図４は液体吐出ヘッド１００のノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面図である。

図３に示すように、液体吐出ヘッド１００は、ノズル板１０１と、ノズル板１０１に積層されている流路部材１４０と、流路部材１４０に積層されていて液体吐出ヘッド１００のフレーム部材も兼ねている共通液室部材１２０と、共通液室部材１２０の上部を覆う直方体のカバー１２９と、を有している。また、共通液室部材１２０は、後述する供給側共通液室１１０と排出側共通液室１５０を形成する。この共通液室部材１２０の上面には、供給側共通液室１１０に通ずる供給ポート１７１と、排出側共通液室１５０に通ずる排出ポート１８１とが設けられている。

続いて、図４を参照しながら、液体吐出ヘッド１００の内部構造について説明する。液体吐出ヘッド１００は、ノズル板１０１と、流路板１０２と、壁面部材としての振動板部材１０３とを積層し接合した多層構造を有している。そして液体吐出ヘッド１００は、振動板部材１０３の振動領域１３０を変位させる圧電アクチュエータ１１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材１２０と、を備えている。尚、流路板１０２と振動板部材１０３で構成される部分が流路部材１４０に相当する。

ノズル板１０１は、液体を吐出する吐出口であるノズル１０４を複数有している。

流路板１０２は、ノズル１０４にノズル連通路１０５を介して通じる個別液室１０６、個別液室１０６に通じる供給側流体抵抗部１０７、供給側流体抵抗部１０７に通じる液導入部１０８となる貫通穴や溝部を形成している。ノズル連通路１０５は、ノズル１０４と個別液室１０６にそれぞれ連なって通じる流路である。また、液導入部１０８は、振動板部材１０３の開口１０９を介して供給側共通液室１１０に通じている。

振動板部材１０３は、流路板１０２の個別液室１０６の壁面を形成する変形可能な振動領域１３０を有する。ここでは、振動板部材１０３は２層構造（限定されない）とし、流路板１０２側から薄肉部を形成する第１層と、厚肉部を形成する第２層で形成され、第１層で個別液室１０６に対応する部分に変形可能な振動領域１３０を形成している。

そして、この振動板部材１０３の個別液室１０６とは反対側に、振動板部材１０３の振動領域１３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１１が配置されている。

この圧電アクチュエータ１１１は、ベース部材１１３上に接合した圧電部材をハーフカットダイシングによって溝加工し、所要数の柱状の圧電素子１１２を所定の間隔で櫛歯状に形成したものである。

そして、圧電素子１１２を振動板部材１０３の振動領域１３０に形成した島状の厚肉部である凸部１３０ａに接合している。また、圧電素子１１２にはフレキシブル配線部材１１５が接続されている。

共通液室部材１２０は、供給側共通液室１１０と排出側共通液室１５０を形成する。すでに説明したとおり、供給側共通液室１１０は、図３に示す供給ポート１７１に通じ、排出側共通液室１５０は排出ポート１８１に通じている。この供給ポート１７１と排出ポート１８１は、後述する液体循環供給装置５００に接続されていて、液体吐出ヘッド１００の各々に対して、液体を循環供給するように構成されている。

尚、ここでは、共通液室部材１２０は、第一共通液室部材１２１および第二共通液室部材１２２によって構成され、第一共通液室部材１２１を流路部材１４０の振動板部材１０３側に接合し、第一共通液室部材１２１に第二共通液室部材１２２を積層して接合している。

第一共通液室部材１２１は、液導入部１０８に通じる供給側共通液室１１０の一部である下流側共通液室１１０Ａと、排出流路１５１に通じる排出側共通液室１５０とを形成している。また、第二共通液室部材１２２は、供給側共通液室１１０の残部である上流側共通液室１１０Ｂを形成している。

また、流路板１０２には、各個別液室１０６にノズル連通路１０５を介して通じる流路板１０２の面方向に沿う排出流路１５１を形成している。排出流路１５１が排出側共通液室１５０に通じている。

この液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子１１２に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１１２が収縮する。この収縮によって、振動板部材１０３の振動領域１３０が引かれて個別液室１０６の容積が膨張する。このような動作によって、個別液室１０６内に液体が流入する。その後、圧電素子１１２に印加する電圧を上げて圧電素子１１２を積層方向に伸長させると、振動板部材１０３が振動領域１３０をノズル１０４に向かう方向に変形させて個別液室１０６の容積を収縮させる。このような動作によって、個別液室１０６内の液体が加圧され、ノズル１０４から液体が吐出される。

また、ノズル１０４から吐出されない液体は、ノズル１０４を通過して排出流路１５１から排出側共通液室１５０に排出され、排出側共通液室１５０から後述する液体循環経路４００を通じて供給側共通液室１１０に再度供給される。

尚、液体吐出ヘッド１００の駆動方法については上記の例（引き－押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

図５は、本実施形態の液体循環供給装置の一例を示す概略図である。図５において黒塗りの太い矢印は、液体の流れを例示している。また白抜きの太い矢印は気体の流れを例示している。

液体循環供給装置５００は、液体循環経路４００と、排出経路３００とを有する。液体循環経路４００は、液体吐出ヘッド１００に供給する液体を液体吐出ヘッド１００を経由して循環させる経路である。排出経路３００は、液体吐出ヘッド１００に対する液体の循環方向における下流側において液体循環経路４００と接続されている。排出経路３００と液体循環経路４００との接続は接続弁を介する、接続弁の開放又は閉鎖は制御部６０の制御に基づく。制御部６０は、液体循環経路４００における液体循環時に、液体循環経路４００内の気泡を液体循環経路４００の外部に排出させるための排出経路３００との接続を開放するように接続弁の制御をする。以下、各経路に設けられているユニットについて説明する。

液体循環供給装置５００は、液体吐出ヘッド１００が吐出する液体を貯留する液体貯留手段であるメインタンク２０１と、供給側サブタンク２１１と、循環側サブタンク２２１と、中間サブタンク２３１と、を備えている。

液体循環供給装置５００は、中間サブタンク２３１から供給側サブタンク２１１に送液する供給ポンプ２０２と、循環側サブタンク２２１から中間サブタンク２３１に送液する循環ポンプ２０３（送液ポンプ）と、メインタンク２０１から中間サブタンク２３１に送液する補給ポンプ２０４とを備えている。

中間サブタンク２３１と供給側サブタンク２１１とは、供給経路２８１を通じて接続しており、この供給経路２８１に供給ポンプ２０２が設けられている。また中間サブタンク２３１と循環側サブタンク２２１とは、循環経路２８２を通じて接続しており、この循環経路２８２に循環ポンプ２０３が設けられている。各サブタンク（供給側サブタンク２１１、循環側サブタンク２２１、中間サブタンク２３１）はいずれも、貯留されている液体インクの液面と、サブタンク内の空間との境界面に相当する「気－液界面２１０」を内部に有する。

液体循環供給装置５００は、複数の液体吐出ヘッド１００が通じる供給側マニホールド２４１および循環側マニホールド２５１と、液体中の溶存気体を除去する脱気手段である脱気装置２７０を備えている。

供給側マニホールド２４１は、循環フィルタ２７１、脱気装置２７０を含む供給経路２９１を通じて、供給側サブタンク２１１と接続している。また供給側マニホールド２４１は、ヘッド供給側経路２４２を通じて液体吐出ヘッド１００の供給ポート１７１と接続している。供給側マニホールド２４１には、供給圧力センサ２７４が備わっている。

循環側マニホールド２５１は、循環経路２９２を通じて循環側サブタンク２２１と接続している。また循環側マニホールド２５１は、ヘッド循環経路２５２を通じて液体吐出ヘッド１００の排出ポート１８１と接続している。循環側マニホールド２５１には、循環圧力センサ２７６（液圧センサ）が備わっている。

供給側サブタンク２１１と循環側サブタンク２２１との間には、中間サブタンク２３１が配置されている。液体は、補給ポンプ２０４によって、メインタンク２０１から補給経路フィルタ２０５および補給経路を通じて送液される。中間サブタンク２３１は、大気開放されるように構成されており、補給ポンプ２０４は、中間サブタンク２３１の液面が一定高さとなるように送液する。この一定高さであるか否かの判定は、液面検知手段２３２の読取り値に基づき行われる。

上記により、中間サブタンク２３１から、供給経路２８１、供給側サブタンク２１１、供給経路２９１、脱気装置２７０、供給側マニホールド２４１、ヘッド供給側経路２４２、液体吐出ヘッド１００、ヘッド循環経路２５２、循環側マニホールド２５１、循環経路２９２、循環側サブタンク２２１、循環経路２８２を経て、中間サブタンク２３１に戻る液体循環経路４００が構成される。

また、所定のメニスカス圧力となるように、供給圧力センサ２７４と循環圧力センサ２７６の目標値が定められている。供給圧力センサ２７４と循環圧力センサ２７６の読取り値が、供給ポンプ２０２と循環ポンプ２０３の制御にフィードバックされることで、液体の送液が行われる。このフィードバック制御は、他の制御から独立した制御となっている。

排出経路３００は、循環側マニホールド２５１の内部に溜まった気泡を液体循環経路４００の外部へ排出するための経路である。排出経路３００は、排出バルブ３０１、排出タンク３１０、気圧調整手段３１１、およびエアポンプ３１２により構成される。排出経路３００は、排出タンク３１０に備わるタンク押圧力センサ３１３、および排出タンク３１０内へ連通経路を持ち、タンク内の気圧を計測する気圧センサ３１４を有する。

排出バルブ３０１は、液体循環経路４００と排出経路３００との間の経路を開放または閉鎖する接続弁である。排出バルブ３０１は、循環側マニホールド２５１の上方側に溜まった気泡を排出するための構成であるから、循環側マニホールド２５１の上側を開放するように配置される。なお、排出バルブ３０１は、制御部６０からの開閉信号により開閉可能に備わっている。

排出タンク３１０は、排出バルブ３０１を経由して流入する流体（気体、液体、もしくはそれらの混合液）を蓄積する。気体は、下流に備わるエアポンプ３１２の駆動により排出されるが、液体は排出タンク３１０に貯留する。

タンク押圧力センサ３１３は、液体の貯留により増加する排出タンク３１０内の重量を計測し、重量の変化を検出可能に配設されている。

気圧調整手段３１１は、排出タンク３１０内の気圧を調整する。気圧調整手段３１１は、気圧センサ３１４の出力が設定値と一致するようにエアポンプ３１２の駆動を調整することで、排出タンク３１０内の圧力を制御する。エアポンプ３１２は、排出タンク３１０内のエアを外部に排出する。

以下、循環側マニホールド２５１の内部に溜まった気泡を除去する本実施形態の態様について説明する。尚、液体内の溶存酸素量が増加（飽和）すると、吐出時の圧力発生源でのキャビテーションにより気泡が発生し、この気泡は循環側マニホールド２５１の内部の上方側に溜まる。この気泡を除去する必要があるが、供給系の動作を停止させずに溶存酸素量を低く保ちながら、気泡排出動作を行うことが望ましい。よって本実施形態の気泡排出動作は、循環供給動作を停止させずに行うものとする。

また、画像形成を行っている最中は、各々のノズルでの吐出有無の状況が変化し続け、メニスカスの振動状態が変化するため、気泡除去動作を行うのは好ましくない。よって本実施形態では、画像形成中は気泡除去動作を行わず、吐出無しでの安定循環供給動作時に気泡除去動作を行うものとする。

図６は、本実施形態の気泡排出準備の動作例を例示するフローチャートである。

画像形成装置１０００のパワーオン後、もしくは印刷ジョブ終了後に、制御部６０は排出バルブ３０１を閉じる（閉鎖状態）とする（Ｓ６０１）。制御部６０は、事前に設けられる、循環圧力センサ２７６の安定循環供給時における目標値（Ｐｄｅｃ）（設定液圧値）を記憶装置から読み取り（Ｓ６０２）、エアポンプ３１２の駆動を開始する（Ｓ６０３）。そして制御部６０は、気圧調整手段３１１を動作させて、気圧センサ３１４の出力値（Ｐａｉｒ）がＰｄｅｃと同じとなるように、排出タンク３１０内の気圧を調整する（Ｓ６０４：Ｎｏ、Ｓ６０５）。気圧センサ３１４の出力値（Ｐａｉｒ）がＰｄｅｃとなると（Ｓ６０４：Ｙｅｓ）、図７の処理に移行する。

図７は、実施形態の気泡混入判定の動作例を例示するフローチャートである。この処理は、気泡が循環側マニホールド２５１に混入しているかを判定する処理となる。また図８は、循環圧力センサ２７６の出力値の時間変化を例示する図である。

制御部６０は、吐出無しでの安定循環供給動作時において、循環圧力センサ２７６の出力値を読み込む（Ｓ７０１）。このとき制御部６０は、規定の時間範囲ΔＴ１での循環圧力センサ２７６の最大値（ＰｄｅｃＭａｘ）、最小値（ＰｄｅｃＭｉｎ）を取得する（図８参照）。

そして制御部６０は、循環圧力センサ２７６の出力値変化量であるＰｄｅｃＭａｘとＰｄｅｃＭｉｎとの差分（図８中の出力値の振れ幅（Ｐｅａｋ－Ｐｅａｋ））と、圧力許容範囲（ΔＰ）よりも小さい値となる閾値とを比較する（Ｓ７０２）。ここで圧力許容範囲（ΔＰ）は、メニスカス圧力の許容範囲より決定された規定値である。そして閾値は、循環圧力センサ２７６の出力許容範囲（＝ΔＰ）の値より小さく、画像形成装置１０００の初期セットアップ時に設定した循環圧力センサ２７６の出力値変化量よりも大きい値とする。本実施形態では、閾値をΔＰ／２としている。

循環圧力センサ２７６の出力値の変化量（Ｐｅａｋ－Ｐｅａｋ）が、閾値（ΔＰ／２）を超えている場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、気泡が循環側マニホールド２５１に混入しているとして扱い、制御部６０は、気泡排出を開始する（処理は図９のフローチャートに進む）。

循環圧力センサ２７６の出力値の振幅（Ｐｅａｋ－Ｐｅａｋ）が、閾値（ΔＰ／２）を超えない場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）、印刷ジョブが開始されるまで、規定時間（Ｔｗａｉｔ１）毎に判定Ｓ７０１、Ｓ７０２の動作を繰り返し行う（Ｓ７０３：Ｎｏ、Ｓ７０４）。印刷ジョブが開始されると（Ｓ７０３：Ｙｅｓ）、図７の判定動作は終了し、当該印刷ジョブが実行される。

図９は、実施形態の気泡排出制御の動作例を例示するフローチャートである。また図１０（ａ）は、図９の制御を行う場合の循環圧力センサ２７６の出力値の時間変化を例示する図である。そして図１０（ｂ）は、図９の制御を行う場合の循環ポンプ２０３のエンコーダ出力を例示する図である。

図７の気泡混入判定が肯定判定、すなわち循環側マニホールド２５１に気泡が混入している場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、制御部６０は、排出経路３００の排出バルブ３０１を開放する（Ｓ９０１）。これと同時に、制御部６０は排出タンク３１０に備わるタンク押圧力センサ３１３の出力をゼロリセットし、循環ポンプ２０３に内蔵されたエンコーダ出力値と、タンク押圧力センサ３１３の出力値の読取りを開始する（Ｓ９０２）。

制御部６０は、循環ポンプ２０３のみを気泡排出制御へ変更し（Ｓ９０３）、気泡排出制御を開始する（Ｓ９０５）。このとき、供給系の動作を停止させないため、供給ポンプ２０２の制御変更は行わない。この気泡排出動作は、排出バルブ３０１のオープンと同時に、制御部６０が気圧調整手段３１１、エアポンプ３１２を動作させて、循環圧力センサ２７６の出力を目標値(Ｐｄｅｃ)に制御するものである。

一方、制御部６０は、この気泡排出制御に合わせて（もしくは気泡排出制御の動作の一部として）、循環ポンプ２０３のエンコーダ回転数（出力）を徐々に低下させる（Ｓ９０４）（図１０（ｂ）参照）。排出動作時における循環ポンプ２０３の加速・減速および設定回転数は、製品仕様により定められる値とする。

気泡排出制御の開始直後は、循環側マニホールド２５１に混入した気泡のみが排出バルブ３０１を介して排出されるため、気泡のみが排出タンク３１０へ流入するが、暫くすると、次第に気体と液体とが混合した状態で流入するようになる。そして最終的には、循環側マニホールド２５１に混入していた気泡の略全てが排出されて、循環側マニホールド２５１からは液体のみが排出されるようになる。

図１０（ａ）は、この排出タンク３１０の状態遷移を、タンク押圧力センサ３１３の出力値で示している。排出タンク３１０に気泡のみが流入している場合（図１０（ａ）中の「気泡のみ」）、排出タンク３１０の内部の重量には変化がないため、タンク押圧力センサ３１３の読取り値は略ゼロを維持する。暫くして液体も含んだ状態で流入するようになると（図１０（ａ）中の「気泡・液体状態」）、次第に排出タンク３１０の内部の重量が増加していく。このときの気泡と液体との混合比率は不安定であることから、図１０（ａ）に示すように、重量の増加分も不安定なものとなっている。最終的には、液体のみが流入するようになるが（図１０（ａ）中の「液体のみ」）、このときは時間当たりの重量の増加分が定まることから、図１０（ａ）のグラフの傾きも一定となる。

制御部６０は、気体のみが流入している間に、循環ポンプ２０３が一定回転数（排出動作回転数）となるまで減速制御する（Ｓ９０６：Ｎｏのループ）（図１０（Ｂ）参照）。

循環ポンプ２０３が一定回転数（排出動作回転数）となると、制御部６０は、規定時間Ｔｗａｉｔ２毎に、時間ΔＴ２の間隔でタンク押圧力センサ３１３の出力を連続３回読取り、読取り値の出力変化量ΔＦ１、ΔＦ２（図１０（Ａ）参照）を算出し、液体のみが流入しているか（ΔＦ１＝ΔＦ２≠０を満たしているか）を判定する（Ｓ９０７およびＳ９０７：ＮＧのループ）。この判定は、図１０（Ａ）に示すグラフに傾きが生じており、且つ傾きが一定であるかを判定する処理である。尚、連続３回の読取りのうちで、１回目と２回目の読取り値により出力変化量ΔＦ１が算出され、２回目と３回目の読取り値により出力変化量ΔＦ２が算出される。

排出タンク３１０に気体のみが流入している状態の場合（図１０（ａ）中の「気泡のみ」）、タンク押圧力センサ３１３の読取り値は変化しないため、読取り値の出力変化量はΔＦ１＝ΔＦ２＝０となる。この場合、気泡排出条件（ΔＦ１＝ΔＦ２≠０）を満たさないため（Ｓ９０７：ＮＧ）、制御部６０は、時間Ｔｗａｉｔ２後に改めて判定動作を行う（Ｓ９０７Ａ、Ｓ９０７）。

暫く経過すると、排出タンク３１０の中は気液と液体とが混合した状態となる（図１０（ａ）中の「気泡・液体状態」）。このときは、タンク押圧力センサ３１３の読取り値が不安定に上昇する（ΔＦ１≠ΔＦ２）。この場合も、気泡排出条件（ΔＦ１＝ΔＦ２≠０）を満たさないため（Ｓ９０７：ＮＧ）、制御部６０は、時間Ｔｗａｉｔ２後に改めて判定動作を行う（Ｓ９０７Ａ、Ｓ９０７）。

液体のみが流入する場合（図１０（ａ）中の「液体のみ」）、タンク押圧力センサ３１３の読取り値は一定となり、その出力変化量はΔＦ１＝ΔＦ２≠０となる（Ｓ９０７：ＯＫ）。よって、制御部６０は、循環側マニホールド２５１に混入していた気泡の全てが排出されたものとして扱い、処理をＳ９０８に進める。

気泡排出判定後、制御部６０は、設定した加速度で循環ポンプ２０３の駆動を開始し（Ｓ９０８）、循環ポンプ２０３のエンコーダ出力が１００％となるまで、徐々に加速するように制御する（Ｓ９０９：Ｎｏのループ）（図１０（Ｂ）参照）。ここでは、画像形成装置１０００の初期セットアップ時に設定した安定循環供給時における平均エンコーダ出力を１００％とした。

ここまでの気泡排出動作の間において、制御部６０は、エアポンプ３１２と気圧調整手段３１１により、循環圧力センサ２７６の出力を目標値(Ｐｄｅｃ)に制御し続けている（Ｓ９０５参照）。よってエンコーダ出力が１００％となった時点で、制御部６０は、排出バルブ３０１を閉鎖し（Ｓ９１０）、循環ポンプ２０３の制御を通常の循環供給動作に戻す（Ｓ９１１）。

上記実施形態により、液体循環経路の内部に溜まった気泡を、液体循環経路の経路内に戻すのではなく経路の外部に排出することが可能となる。よって、液体循環経路のタンク内の気体体積を一定に制御することが容易となり、液体循環経路の圧力センサによる送液ポンプのフィードバック制御が乱される、との課題は解消される。この結果、ヘッドノズル内のメニスカス圧力が不安定となって記録媒体上に形成される画像の質が低下する、との課題も解消される。

以上、本実施形態により、液体循環経路内の気泡を除去することができ、記録媒体に形成される画像の画質低下を低減することができる。

１：巻き出し装置
３：搬送手段
５：印刷手段
７：乾燥手段
９：巻き取り装置
１０：連続体
１１：メディアロール
５０：ヘッドユニット
５１：ヘッドアレイ
５２：ベース部材
６０：制御部
９１：印刷ロール
１００：液体吐出ヘッド
１０１：ノズル板
１０２：流路板
１０３：振動板部材
１０４：ノズル
１０５：ノズル連通路
１０６：個別液室
１０７：供給側流体抵抗部
１０８：液導入部
１０９：開口
１１０：供給側共通液室
１１０Ａ：下流側共通液室
１１０Ｂ：上流側共通液室
１１１：圧電アクチュエータ
１１２：圧電素子
１１３：ベース部材
１１５：フレキシブル配線部材
１２０：共通液室部材
１２１：第一共通液室部材
１２２：第二共通液室部材
１２９：カバー
１３０：振動領域
１３０ａ：凸部
１４０：流路部材
１５０：排出側共通液室
１５１：排出流路
１７１：供給ポート
１８１：排出ポート
２０１：メインタンク
２０２：供給ポンプ
２０３：循環ポンプ
２０４：補給ポンプ
２０５：補給経路フィルタ
２１０：液界面
２１１：供給側サブタンク
２２１：循環側サブタンク
２３１：中間サブタンク
２３２：液面検知手段
２４１：供給側マニホールド
２４２：ヘッド供給側経路
２５１：循環側マニホールド
２５２：ヘッド循環経路
２７０：脱気装置
２７１：循環フィルタ
２７４：供給圧力センサ
２７６：循環圧力センサ
２８１：供給経路
２８２：循環経路
２９１：供給経路
２９２：循環経路
３００：排出経路
３０１：排出バルブ
３１０：排出タンク
３１１：気圧調整手段
３１２：エアポンプ
３１３：タンク押圧力センサ
３１４：気圧センサ
４００：液体循環経路
５００：液体循環供給装置
１０００：画像形成装置

特開２０１８－０８９９４９号公報

Claims

液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
複数の前記液体吐出ヘッドを経由して前記液体を循環させる液体循環経路と、
前記液体循環経路の一部を構成する前記液体吐出ヘッドよりも前記液体の循環方向における下流側において、前記液体循環経路に接続される排出経路と、
前記液体循環経路における前記液体の循環の制御をする制御部と、を備え、
前記制御部は、前記液体循環経路において前記液体が循環されるとき、当該液体循環経路内の気泡を前記排出経路に排出するように、当該液体循環経路と当該排出経路との開放又は閉鎖の制御をし、
前記排出経路は、
前記液体循環経路と前記排出経路との間の経路を開放または閉鎖する排出バルブと、
前記排出バルブを経由して流入する流体を蓄積する排出タンクと、
前記排出タンク内の気圧を調整する気圧調整手段と、
前記排出タンク内のエアを外部に排出するエアポンプと、を有し、
前記排出タンクは、タンク内の気圧を計測する気圧センサ、および前記タンク内の重量を計測するタンク押圧力センサを備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
前記液体循環経路における前記液体吐出ヘッドの下流には、液圧センサを備えた循環側マニホールドが設けられており、
前記排出経路は、前記循環側マニホールドと接続して前記循環側マニホールド内の気泡を外部に排出し、
前記制御部は、前記液圧センサの出力値の振れ幅が、閾値よりも大きくなった場合に、前記排出バルブを開放することを特徴とする、
請求項１に記載の液体吐出装置。
前記液体循環経路における前記循環側マニホールドの下流には、送液ポンプが設けられており、
前記制御部は、前記排出バルブの開放時に前記送液ポンプの回転数を前記排出バルブの閉鎖時よりも低下させるとともに、前記液圧センサの出力が設定液圧値となるように、前記気圧調整手段および前記エアポンプを制御することを特徴とする、
請求項２に記載の液体吐出装置。
前記制御部は、前記タンク押圧力センサの出力が不安定な状態から安定な状態に遷移すると、前記排出バルブを閉鎖するように制御することを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。