特許第6971568号(P6971568)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6971568
(24)【登録日】2021年11月5日
(45)【発行日】2021年11月24日
(54)【発明の名称】液体循環モジュール及び液体吐出装置
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/19 20060101AFI20211111BHJP
   B41J 2/175 20060101ALI20211111BHJP
   B41J 2/18 20060101ALI20211111BHJP
   B41J 2/14 20060101ALI20211111BHJP
【FI】
   B41J2/19
   B41J2/175 201
   B41J2/18
   B41J2/175 121
   B41J2/175 501
   B41J2/175 111
   B41J2/14 305
   B41J2/14 605
   B41J2/14 603
【請求項の数】4
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2016-248355(P2016-248355)
(22)【出願日】2016年12月21日
(65)【公開番号】特開2018-99858(P2018-99858A)
(43)【公開日】2018年6月28日
【審査請求日】2019年9月25日
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(72)【発明者】
【氏名】大津 和彦
(72)【発明者】
【氏名】原 千弘
(72)【発明者】
【氏名】兼古 佳明
【審査官】 長田 守夫
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2016/190349(WO,A1)
【文献】 国際公開第2006/064040(WO,A1)
【文献】 特開2014−144536(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B41J 2/01−2/215
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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接続され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第1タンクと、
前記第1タンクから前記液体吐出ヘッドに至る供給流路と、
前記液体吐出ヘッドから前記第1タンクに戻る回収流路と、
前記供給流路の途中に配置される気泡フィルタを備え前記気泡フィルタの上流側に形成されるフィルタ前室を有する、フィルタ部と、
前記フィルタ前室から前記回収流路に至る流路を構成するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路の管路抵抗を調整する管路調整部と、
前記液体吐出ヘッド及び前記第1タンクを通り、前記供給流路、前記回収流路、及び前記バイパス流路を有する所定の循環路において液体を循環させる循環ポンプと、
前記供給流路に配置され、液体を収容する第2タンクと、
前記回収流路に配置され、液体を収容する第3タンクと、
前記第2タンク内の圧力を検出する第1圧力検出部と、
前記第3タンク内の圧力を検出する第2圧力検出部と、
前記第1圧力検出部及び前記第2圧力検出部にて検出される圧力に基づき、前記管路調整部を制御することで前記バイパス流路の管路抵抗を調整する、制御部と、を備える記載の液体循環モジュール。
【請求項2】
前記バイパス流路は、流路断面積を可変とするクランプ機構または可変バルブを備える請求項に記載の液体循環モジュール。
【請求項3】
前記制御部は、前記バイパス流路の管路抵抗に基づいて、前記循環ポンプの出力を制御する、請求項に記載の液体循環モジュール。
【請求項4】
請求項1乃至のいずれか記載の前記液体循環モジュールと、
記録媒体を前記液体循環モジュールに対して相対的に移動させる移動装置と、を備える液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液体循環モジュール及び液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット記録装置などの液体吐出装置において、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、ヘッドに供給される液体を収容する液体タンクとを備え、液体吐出ヘッドと液体タンクとを通る循環路にて液体を循環させる、循環型の液体循環モジュールを備える液体吐出装置が知られている。このような循環型の液体循環モジュール及び液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと液体タンクとを通る循環路にフィルタを設け、インクジェットヘッドのノズル内に生じる気泡や、当該ノズルに混入した異物をフィルタに捕捉させて流路から除去している。フィルタにて捕捉された気泡は、フィルタから環流路に至るバイパス流路を通ってインクタンク内に回収され、循環モジュールの外部へ排出される。フィルタの気泡除去性能はインクの特性などにより変動することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−212896号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、高い気泡除去性能を維持できる液体循環モジュール及び液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係る液体循環モジュールは、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接続され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第1タンクと、前記第1タンクから前記液体吐出ヘッドに至る供給流路と、前記液体吐出ヘッドから前記第1タンクに戻る回収流路と、前記供給流路の途中に配置される気泡フィルタを備え前記気泡フィルタの上流側に形成されるフィルタ前室を有するフィルタ部と、前記フィルタ前室から前記回収流路に至る流路を構成するバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路の管路抵抗を調整する管路調整部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置の側面図。
図2】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置の液体循環モジュールの構成を示す説明図。
図3】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの構造を示す説明図。
図4】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置の圧電ポンプの構成を示す説明図。
図5】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置のフィルタ部の構成を示す説明図。
図6】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置の管路調整部の構成を示す説明図。
図7】第1実施形態にかかるインクジェット記録装置の制御系を示すブロック図。
図8】他の実施形態にかかるインクジェット記録装置の管路調整部の構成を示す説明図。
図9】他の実施形態にかかるインクジェット記録装置の管路調整部の構成を示す説明図。
図10】他の実施形態にかかる循環モジュールの構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、第1実施形態にかかる液体循環モジュール10及び液体循環モジュール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7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は液体循環モジュール10の構成を示す説明図である。図3は液体吐出ヘッドの構成を示す説明図である。図4は第1ポンプ,第2ポンプ及び補給ポンプの構成を示す説明図である。図5はフィルタ部の構成を示す説明図であり、図6は管路調整部の構成を示す説明図である。図7はモジュール制御部80を示すブロック図である。
【0008】
図1に示すインクジェット記録装置1は、複数の液体循環モジュール10と、液体循環モジュール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を移動及び支持する移動装置としての媒体支持機構12と、ホスト制御部13と、インターフェース部14と、を備える。
【0009】
図1に示すように、複数の液体循環モジュール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。液体循環モジュール10は、液体吐出ヘッド20と、循環装置30と、を一体に備える。液体循環モジュール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、対向して配置される記録媒体Sに所望の画像を形成する。
【0010】
複数の液体循環モジュール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。例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。複数の液体循環モジュール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。
【0011】
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、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。
【0012】
ノズルプレート21は、矩形状に構成される。ノズルプレート21は、複数のノズル孔21aを有する。
【0013】
基板22は、矩形状に構成され、ノズルプレート21に対向して接合される。基板22は、ノズルプレート21との間に複数の圧力室25を有する所定のインク流路28を形成する。基板22は、周隣接する圧力室25間を区画する隔壁部を備える。各圧力室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。
【0014】
アクチュエータ24は、例えば圧電素子24aと振動板24bを積層したユニモルフ式の圧電振動板で構成される。圧電素子は例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電セラミック材料等で構成される。振動板は例えばSiN(窒化ケイ素)等で形成される。圧電素子24aは上下に電極24c,24dを備える。
【0015】
マニフォルド23は、矩形状に構成され、基板22の上部に接合される。マニフォルド23は、循環装置30に連通する供給口20a及び回収口20bを有するとともに、所定のインク流路28を形成する形状に構成されている。
【0016】
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とを組み付けた状態で内部に隔壁によって仕切られた複数の圧力室25を形成するとともに、各圧力室25に連通するインク流路28を構成する。
【0017】
図1及び図2に示すように、循環装置30は、例えば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、第1タンク31と、第2タンク32と、第3タンク33と、第1ポンプ34と、第2ポンプ35と、循環路36と、バイパス流路37と、フィルタ部38と、管路調整部39と、補給部41と、を備える。
【0018】
第1タンク31は、液体を貯留可能に構成されている。第1タンク31は流路37によって液体吐出ヘッド20に接続される。
【0019】
第2タンク32は、第1タンク31と液体吐出ヘッド20との間に配置され、液体を貯留可能に構成されている。第2タンク32には第1圧力検出部である第1圧力センサ32aが設けられている。また、第2タンク32には第2タンク32内の液面高さを検出する第1液位センサ32bが設けられている。
【0020】
第3タンク33は、液体吐出ヘッド20の下流側に配置され、液体を貯留可能に構成されている。第3タンク33には第2圧力検出部である第2圧力センサ33aが設けられている。また、第3タンク33には第3タンク33内の液面高さを検出する第2液位センサ33bが設けられている。
【0021】
第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ33a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。
【0022】
第1圧力センサ32aは、第2タンク32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80へ送る。第2圧力センサ33aは、第3タンク33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80へ送る。
【0023】
循環路36は、供給流路36aと、回収流路36bと、を備える。循環路36は、第1タンク31から供給流路36a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から回収流路36bを通って第1タンク31に至る。
【0024】
供給流路36aは第1タンク31から液体吐出ヘッド20の供給口20aに至る流路である。供給流路36aに、循環ポンプである第1ポンプ34と、フィルタ部38と、第2タンク32と、が順番に設けられる。
【0025】
回収流路36bは、液体吐出ヘッド20の回収口20bから第1タンク31に至る流路である。回収流路36bには第3タンク33と、循環ポンプである第2ポンプ35と、が設けられる。
【0026】
供給流路36aと回収流路36bとは、フィルタ部38から分岐するバイパス流路37によっても接続されている。
【0027】
バイパス流路37は、供給流路36aのフィルタ部38から分岐して回収流路36bに合流する流路である。バイパス流路37には管路調整部39が設けられている。バイパス流路37の一端は供給流路36aに設けられたフィルタ部38のフィルタ前室44に連通する。バイパス流路37の他端は回収流路36bの第3タンク33と第2ポンプ35との間の合流部に連通する。
【0028】
供給流路36a及び回収流路36b及びバイパス流路37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。
【0029】
第1ポンプ34,第2ポンプ35、及び後述する補給ポンプ53は、例えば圧電ポンプ60で構成されている。圧電ポンプ60は、図4に示されるように、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置された逆止弁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ポンプ34、第2ポンプ35、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80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。
【0030】
第1ポンプ34は、循環路36の供給流路36aに設けられている。第1ポンプ34は、第1タンク31と液体吐出ヘッド20の間であって、第2タンク32の上流側に配置されている。第1ポンプ34は循環路36の液体を下流に配置される液体吐出ヘッド20に向けて送る。
【0031】
第2ポンプ35は、循環路36の回収流路36bに設けられている。第2ポンプ35は、液体吐出ヘッド20と第1タンク31との間であって第3タンク33の下流側に配置されている。第2ポンプ35は循環路36内の液体を下流に配置される第1タンク31に向けて送る。
【0032】
フィルタ部38は、フィルタケース42と、フィルタケース42内に配置された気泡フィルタ43と、を備える。フィルタケース42は上壁、下壁、及び側壁を備え、流入口42aと流出口42bと分岐口42cを有する箱状に構成されている。フィルタケース42は内部に気泡フィルタ43及び液体を収容可能に構成されている。
【0033】
流入口42aはフィルタケース42の上壁の一端側に設けられ、フィルタ前室44と供給流路36aとを連通する開口である。
【0034】
流出口42bはフィルタケース42の下壁であって気泡フィルタ43の下流側に設けられた開口であり、流出口42bによってフィルタケース42内の空間が供給流路36aに通じている。
【0035】
分岐口42cはフィルタケース42の側壁であってフィルタ前室44とバイパス流路37とを連通する開口である。
【0036】
すなわち、フィルタ部38のフィルタ前室44は、流入口42a及び供給流路36aを通じて第1ポンプ34に接続されるとともに、分岐口42cを通じてバイパス流路37にも接続される。またフィルタ部38の気泡フィルタ43の下流側は流出口42b及び供給流路36aを通じて液体吐出ヘッド20に連通する。
【0037】
気泡フィルタ43はフィルタケース42内の空間の下部に配置されている。したがって、フィルタケース42の内部空間において気泡フィルタ43の上側にはフィルタ前室44が形成されている。気泡フィルタ43は、例えば、平均孔径数μm程度のポリプロピレンフィルタ、ナイロンフィルタ、PVDFフィルタ、PTFEフィルタ、ポリカーボネートフィルタ、ニッケル電鋳フィルタ、ステンレスフィルタなどが挙げられる。
【0038】
循環されているインクIに含まれる微細な気泡はフィルタケース42内の気泡フィルタ43で捕獲され余剰のインクIとともにバイパス流路37に流され、第2ポンプ35の搬送力により第1タンク31に回収され、大気に放出される。
【0039】
気泡が除去されたインクIはフィルタケース42の下部に備えられた流出口42bから供給流路36aを通って第2タンク32内に運ばれた後、液体吐出ヘッド20内に送液される。
【0040】
管路調整部39は、バイパス流路37のフィルタ部38よりも下流側の所定箇所に配置されている。図6に示すように、管路調整部39は例えばクランプ機構として、スウィングジョー式チューブクランプタイプの絞り装置70を備える。絞り装置70は、固定片71aを有する保持フレーム71と、保持フレーム71に対して軸方向に進退動作可能に係合するスクリュ74を備える回転部72と、スクリュ74の先端に設けられた可動プレート73と、を備える。
【0041】
保持フレーム71は例えばバイパス流路37の下側に配置される板状の固定片71aと、固定片71aの上方に対向配置される支持片71cと、を一体に備える。支持片71cには、スクリュ74の外面に係合するねじ溝を有するスクリュ孔71bが形成されている。
【0042】
スクリュ74は外周面にらせん状の凹凸部を有する軸条部材である。スクリュ74はスクリュ孔71bのねじ溝に螺合され、回転部72の回転に伴って軸方向に進退動することで、その先端に設けられた可動プレート73を進退動させる。可動プレート73は、固定片71aの上方に対向配置され、バイパス流路37の上側に配置されている。すなわち、固定片71aとの間にバイパス流路37が挟持される。
【0043】
管路調整部39は、手動またはモジュール制御部80の制御によって、回転部72を回転させると、回転部72の回転に伴って可動プレート73が移動することにより、固定片71aと可動プレート73との間隔が増減し、バイパス流路37の管路抵抗が変化する構成である。すなわち、回転部72の回転操作によってバイパス流路37の管路抵抗が調整可能になっている。
【0044】
管路調整部39は、ユーザーによる操作あるいはモジュール制御部80の制御により、例えば、フィルタ部38から液体吐出ヘッド20を通り回収流路36bの合流点に至る流路の抵抗である第1管路抵抗R1と、フィルタ部38からバイパス流路37を通って合流点に至る流路の抵抗である第2管路抵抗R2とが、第1管路抵抗R1が第2管路抵抗R2よりも小さくなるような、管路条件に設定される。
【0045】
例えばユーザーが液体循環モジュール10の組立時に、使用されるインクの特性に合わせて、回転部72を回転させて絞り装置70の絞り量を調整し、管路調整部39を操作することで、バイパス流路37の管路抵抗を調節することが可能である。
【0046】
補給部41は、循環路36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、補給路52と、補給ポンプ53と、を備える。カートリッジ51は、第1タンク31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。補給路52は第1タンク31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、補給路52に設けられ、カートリッジ51内のインクを第1タンク31へ送液する。補給ポンプ53は、補給路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、第1タンク31に向けて送る。
【0047】
図7に示すように、モジュール制御部80は、液体循環モジュール10に搭載された制御基板80a上に、各部の動作を制御するプロセッサ81と、各要素を駆動する駆動回路84と、備える。
【0048】
モジュール制御部80は、電源、表示装置、及び入力装置等を備えるインターフェース部14に接続されている。また、モジュール制御部80は、ホスト制御部13に接続され、ホスト制御部13と通信可能に構成されている。
【0049】
制御基板80aは、例えば矩形状に構成され、液体吐出ヘッド20上の循環装置30の側面に配置される。
【0050】
プロセッサ81は、プログラムあるいは各種データ等を格納するメモリ82と、アナログデータ(電圧値)をデジタルデータ(ビットデータ)に変換するAD変換部83と、を備える。
【0051】
プロセッサ81は、モジュール制御部80の中枢部分に相当する。プロセッサ81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、液体循環モジュール10の各種の機能を実現するべく、液体循環モジュール10の各部を制御する。
【0052】
プロセッサ81は、液体循環モジュール10の各種ポンプの駆動部や各種センサに接続され、液体循環モジュール10を制御する。
【0053】
予めメモリ82に記録され、あるいはホスト制御部13から指令された制御プログラムに基づく制御処理をプロセッサ81が実行することによって、モジュール制御部80は循環手段、補給手段、圧力調整手段、管路調整手段として機能する。
【0054】
例えばプロセッサ81は、第1ポンプ34,及び第2ポンプ35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、プロセッサ81は、液位センサ31aや圧力センサ32a、33a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36に補給する補給手段としての機能を有する。
【0055】
プロセッサ81は、第1圧力センサ32a、第2圧力センサ33a、や液位センサ31aにて検知した情報をAD変換部83にて取り込む。
【0056】
メモリ82は例えば不揮発性メモリであって、インクの循環動作、インクの補給動作、圧力調整、液位管理などの制御に必要な情報として、各種制御プログラムや動作条件が記憶されている。
【0057】
さらにプロセッサ81は、液位センサ31aや圧力センサ32a、33aによって検知した情報に基づき、第1ポンプ34及び第2ポンプ35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。
【0058】
またプロセッサ81は圧力センサ32a、33aによって検知した情報に基づき、管路調整部39を制御し、バイパス流路37の管路抵抗を調整する、管路調整手段としての機能を有する。
【0059】
以下本実施形態にかかる液体循環モジュール10における液体吐出方法及び液体循環モジュール10の制御方法について、説明する。
【0060】
プロセッサ81は、例えばインターフェース部14の入力により循環開始の指示を検知すると、印字動作を開始する。なお、印字動作として、ホスト制御部13にて記録媒体Sの搬送方向に対して直交する方向に液体循環モジュール10を往復移動させながら、モジュール制御部80により液体吐出ヘッド20にインク吐出動作を行わせることにより、記録媒体Sに画像を形成する。
【0061】
ホスト制御部13は、液体吐出装置1に搭載された制御基板90a上に、各部の動作を制御するプロセッサ91と、各要素を駆動する駆動回路94と、を備える。ホスト制御部13は、モジュール制御部80に接続され、モジュール制御部80と通信可能に構成されている。
【0062】
プロセッサ91は、プログラムあるいは各種データ等を格納するメモリ92と、アナログデータ(電圧値)をデジタルデータ(ビットデータ)に変換するAD変換部93と、を備える。
【0063】
プロセッサ91は、ホスト制御部13の中枢部分に相当する。プロセッサ91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、インクジェット記録装置1の各種の機能を実現するべく、インクジェット記録装置1の各部を制御する。例えば、ホスト制御部13のプロセッサ91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。
【0064】
モジュール制御部80のプロセッサ81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84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。
【0065】
プロセッサ81は、第1ポンプ34及び第2ポンプ35を駆動し、インク循環動作を開始する。インクIは、第1タンク31から、第2タンク32、液体吐出ヘッド20に至り、第3タンク33を経て再び第1タンク31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36に設けられたフィルタ部38によって除去される。また、循環するインクIの一部はフィルタ部38からバイパス流路37を通って回収側の回収流路36bに送られる。
【0066】
プロセッサ81は、第1圧力センサ32a及び第2圧力センサ33a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。またプロセッサ81は、液位センサ31aから送信されるデータに基づいて、第1タンク31の液位を検出する。
【0067】
プロセッサ81は、液位調整処理を行う。具体的には、プロセッサ81は、液位センサ31a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、第1タンク31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31aの出力が反転したら、プロセッサ81は補給ポンプ53を停止する。
【0068】
プロセッサ81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32a,33aから送信される上流側及び下流側の第2タンク32、第3タンク33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。
【0069】
例えば、第2タンク32の空気室の圧力値Phと第3タンク33の空気室の圧力値Plの平均値に、第2タンク32および第3タンク33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:第2タンク32および第3タンク33内の液面とノズル面の高さ方向の距離、とする。
【0070】
また、プロセッサ81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、プロセッサ81はノズルのインク圧力Pnを適正値になるように、第1ポンプ34及び第2ポンプ35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。
【0071】
また、プロセッサ81は、圧力データに基づいて管路抵抗の調整を行う。具体的には、圧力センサ32a,33aから送信される上流側及び下流側の第2タンク32、第3タンク33の圧力データに基づいて,絞り装置70の絞り量を制御することで、管路抵抗を調整する。
【0072】
さらに、プロセッサ81は、バイパス流路37の管路抵抗に基づいて、第1ポンプ34,第2ポンプ35の出力を制御する。すなわち、管路抵抗の調整によって流量が変化した場合に、ポンプ34,35の動作を制御することで、流量を一定に保つように流量を調整する。
【0073】
以上の様に構成された液体循環モジュール10は、フィルタ部38から液体吐出ヘッド20に至る供給流路36aよりも管路抵抗が大きいバイパス流路37を備えることにより、気泡フィルタ43に溜まる空気を第1タンク31に継続的に戻すことができ、第1タンク31内の気泡も徐々に減少させることができる。したがって、気泡フィルタ43内に溜まった空気を取り除くための別途の動作を省略できるため、連続して印字に使用することができる。
【0074】
また、バイパス流路37には、管路抵抗が可変できる手段として管路調整部39が備えられているので、インクの種類(気泡が多く発生するインク、気泡の発生が少ないインク)によって、調整することができる。
【0075】
また、プロセッサ81は、管路調整部39に基づいてポンプ34,35の送液能力を制御することで、
管路調整部39の影響でヘッド20に流れる流量が変化することを防止できる。
【0076】
一般的に、液体吐出ヘッド20に流れるインクIの流量を確保するため、バイパス流路37の管路抵抗はできるだけ小さい方が良いが、インクの種類によっては、管路抵抗が小さすぎる場合、気泡除去性能に影響を及ぼす場合がある。また、バイパス流路37の管路抵抗が小さすぎ、フィルタ前室44内のインクIを積極的にバイパス流路37に送ってしまうと、気泡フィルタ43を通過して供給流路36aの下流へ流れるインクI流量が減少してしまうため、液体吐出ヘッド20に流れるインクIの流量確保できない。また、フィルタケース42内のフィルタ前室44内に捕獲された気泡が溜まり過ぎると、その気泡が気泡フィルタ43の孔を塞いでしまうためフィルタ前室44内の圧力が上昇し、フィルタ突破圧、すなわち気泡が気泡フィルタ43を通過する圧力、を超えてしまうことがある。さらに、インクの粘度等の物性や気泡が発生しやすい水性インク等インクの種類により、フィルタケース42内の気泡の補足状態などが変化すると、バイパス流路37の管路抵抗によっては気泡除去性能が発揮できず、液体吐出ヘッド20側(供給流路36a側)に流れる流量が減少する。
【0077】
これに対し、上記実施形態にかかる液体循環モジュール10及びインクジェット記録装置1によれば、管路抵抗を調整可能なバイパス流路37を備えることにより、液体吐出ヘッド20に流れるインクIの流量を確保しながら、バイパス流路37の管路抵抗を適性に保つことができる。
【0078】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【0079】
例えば上記第1実施形態においては、管路調整部39として、絞り装置70を例示したが、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に示す管路調整部39Aのように、管路抵抗の異なる複数のパイプ部材を交換または継足し可能に構成してもよい。管路調整部39Aは、バイパス流路37の一部が交換可能に構成される。すなわちバイパス流路37はその一部が取り外し可能に構成され、交換流路77として管路抵抗の異なる複数種類のパイプ部材70A、70Bを設置できる構成である。例えば、交換流路77の両端におけるバイパス流路37側にジョイント75が設けられ、管路抵抗の異なる複数のパイプ部材70A、70Bの両端にジョイント75と連結可能なジョイント76が設けられている。複数のパイプ部材70A,70Bは例えば内径や長さ等の条件が異なる。
【0080】
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、管路調整部39をバイパス流路37に配することで、インクの特性にあった流路の分配が可能となり、高い気泡除去性能を維持できる。
【0081】
この他、例えば他の実施形態として図9に示すようなローラ式チューブクランプタイプの絞り装置70Cを管路調整部39として採用してもよい。ローラ式チューブクランプタイプの絞り装置70Cは、底壁78aと一対の側壁78bを有するコの字型のホルダ78と、ホルダ78に移動可能に支持されるローラ79と、を備える。ホルダ78の両側壁には斜めに延びる溝78cが形成されている。ローラ79の軸79aは溝78aに回転可能に支持されている。ローラ79とコの字型のホルダ78の底壁78aとの間にバイパス流路37が挟持されている。絞り装置70Cにおいて、ローラ79が斜めに移動することでバイパス流路37の管路の流路断面積が増減する。したがって、ローラ79の位置を調整することバイパス流路37の管路抵抗が調整可能に構成されている。
【0082】
この他、例えば管路調整部39は、バイパス流路37に、モジュール制御部80に接続された電動式の可変バルブを備える構成としてもよい。例えばモジュール制御部80の制御により可変バルブの開き量を調整することで、管路抵抗を制御することも可能である。
【0083】
また、循環装置の構成も上記第1実施形態に限られるものではなく、例えば他の実施形態として図10に示す循環モジュール10A及び循環装置30Aのように、第2タンク32、第3タンク33、及び第2ポンプ35を省略してもよい。循環装置30Aは、液体を貯留する第1タンク31と、第1ポンプ34と、循環路36と、バイパス流路37と、フィルタ部38と、管路調整部39と、補給部41と、を備える。その他の構成は上記第1実施形態にかかる循環装置30と同様である。本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、フィルタ部38から回収流路36bに合流するバイパス流路37に管路調整部39を設けることで、フィルタ部38からの流体の分布を調整でき、高い気泡除去性能を維持することが可能となる。
【0084】
また、吐出する液体はインクに限られるものではなく、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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
なお、第1ポンプ34、第2ポンプ35、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。
【0088】
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と、
前記液体吐出ヘッドに接続され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する第1タンクと、
前記第1タンクから前記液体吐出ヘッドに至る供給流路と、
前記液体吐出ヘッドから前記第1タンクに戻る回収流路と、
前記供給流路に配置される気泡フィルタを備え前記気泡フィルタの上流側に形成されるフィルタ前室を有するフィルタ部と、
前記フィルタ前室から前記回収流路に至る流路を構成するとともにその管路抵抗が調整可能に構成されたバイパス流路と、を備える液体循環モジュール。
(2)
前記液体吐出ヘッド及び前記第1タンクを通り、前記供給流路、前記回収流路、及び前記バイパス流路を有する所定の循環路において液体を循環させる循環ポンプと、
前記供給流路に配置され、液体を収容する第2タンクと、
前記回収流路に配置され、液体を収容する第3タンクと、
前記第2タンク内の圧力を検出する第1圧力検出部と、
前記第3タンク内の圧力を検出する第2圧力検出部と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路の管路抵抗を調整する管路調整部と、 前記第1圧力検出部及び前記第2圧力検出部にて検出される圧力に基づき、前記管路調整部を制御することで前記バイパス流路の管路抵抗を調整する、制御部と、を備える(1)記載の液体循環モジュール。
(3)
前記バイパス流路は、流路断面積を可変とするクランプ機構または可変バルブを備える(1)または(2)に記載の液体循環モジュール。
(4)
前記制御部は、前記バイパス流路の管路抵抗に基づいて、前記循環ポンプの出力を制御する、(2)に記載の液体循環モジュール。
(5)
(1)乃至(4)のいずれか記載の前記液体循環モジュールと、
記録媒体を前記液体循環モジュールに対して相対的に移動させる移動装置と、を備える液体吐出装置。
【符号の説明】
【0089】
1…インクジェット記録装置、10、…液体循環モジュール、13…ホスト制御部、20…液体吐出ヘッド、28…インク流路、30…循環装置、31…第1タンク、31a…液位センサ、32…第2タンク、32a…第1圧力センサ、32b…第1液位センサ、33…第3タンク、33a…第2圧力センサ、33b…第2液位センサ、34…第1ポンプ、35…第2ポンプ、36…循環路、36a…供給流路、36b…回収流路、37…バイパス流路、38…フィルタ部、39、39A…管路調整部、80…モジュール制御部、80a…制御基板、81…プロセッサ、
図1
図2
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図8
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図10