特開 2023-139939 液体循環装置、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023139939

(43)【公開日】2023-10-04

(54)【発明の名称】液体循環装置、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20230927BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20230927BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 121

B41J2/18

B41J2/175 501

B41J2/01 451

B41J2/01 401

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022045724

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】油座 雅尚

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EA26

2C056EB16

2C056EB32

2C056EC15

2C056EC17

2C056EC20

2C056EC43

2C056EC44

2C056FA02

2C056KB16

2C056KB37

(57)【要約】

【課題】液体の粘度が増加しても、液体の粘度を容易に戻すことができる技術を提供する。
【解決手段】液体循環装置は、液体を貯留する負圧タンクおよび正圧タンクと、負圧タンクと正圧タンクの圧力差に基づき、正圧タンクから液体吐出ヘッドを介して負圧タンクに液体を移送させる液体移送経路と、負圧タンクから正圧タンクに液体を回帰させる液体回帰経路と、を含む液体循環系を有する。液体循環装置は負圧タンクまたは正圧タンクの液体から蒸発する蒸発水分量に関わる指標を測定する蒸発水分量測定部と、液体循環系に水を供給する給水ポンプと、蒸発水分量測定部が測定した蒸発水分量に関わる指標に基づき、給水ポンプの動作を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を循環させて液体吐出ヘッドから当該液体を吐出する液体循環装置であって、
前記液体を貯留する負圧タンクおよび正圧タンクと、
前記負圧タンクと前記正圧タンクの圧力差に基づき、前記正圧タンクから前記液体吐出ヘッドを介して前記負圧タンクに前記液体を移送させる液体移送経路と、
前記負圧タンクから前記正圧タンクに前記液体を回帰させる液体回帰経路と、を含む液体循環系を有し、
前記負圧タンクまたは前記正圧タンクの前記液体から蒸発する蒸発水分量に関わる指標を測定する蒸発水分量測定部と、
前記液体循環系に水を供給する給水ポンプと、
前記蒸発水分量測定部が測定した前記蒸発水分量に関わる指標に基づき、前記給水ポンプの動作を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする液体循環装置。

【請求項2】

前記給水ポンプが設けられる水供給経路が前記負圧タンクに接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体循環装置。

【請求項3】

前記負圧タンクに接続される負圧エア経路と、
前記負圧エア経路に設けられ、前記負圧タンクに負圧を付与する負圧エアポンプと、
前記負圧エア経路に接続される負圧エアタンクと、
前記正圧タンクに接続される正圧エア経路と、
前記正圧エア経路に設けられ、前記正圧タンクに正圧を付与する正圧エアポンプと、
前記正圧エア経路に接続される正圧エアタンクと、を有し、
前記蒸発水分量測定部は、前記負圧エア経路に設けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載の液体循環装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記蒸発水分量に関わる指標に基づき、前記給水ポンプのポンプ動作時間を算出し、当該ポンプ動作時間にわたって前記給水ポンプを動作させる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体循環装置。

【請求項5】

前記液体を収容した液体供給タンクと、
前記液体供給タンクの前記液体を前記液体循環系に供給する液体供給ポンプと、を有し、
前記制御部は、前記液体供給ポンプの停止状態で、前記蒸発水分量測定部による測定と、前記給水ポンプによる前記液体循環系への前記水の供給と、を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体循環装置。

【請求項6】

前記液体回帰経路に設けられて前記負圧タンクから前記正圧タンクに前記液体を循環させる液体回帰ポンプを有し、
前記制御部は、前記給水ポンプによる前記液体循環系への前記水の供給に伴い、前記液体回帰ポンプを動作させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の液体循環装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記蒸発水分量測定部による測定と、前記給水ポンプによる前記液体循環系への前記水の供給と、を所定の周期毎に繰り返して行う、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体循環装置。

【請求項8】

液体を循環させて液体吐出ヘッドから当該液体を吐出する液体循環装置と、前記液体循環装置を移動させるキャリッジと、を含む液体吐出ユニットであって、
前記液体循環装置は、
前記液体を貯留する負圧タンクおよび正圧タンクと、
前記負圧タンクと前記正圧タンクの圧力差に基づき、前記正圧タンクから前記液体吐出ヘッドを介して前記負圧タンクに前記液体を移送させる液体移送経路と、
前記負圧タンクから前記正圧タンクに前記液体を回帰させる液体回帰経路と、を含む液体循環系を有し、
前記負圧タンクまたは前記正圧タンクの前記液体から蒸発する蒸発水分量に関わる指標を測定する蒸発水分量測定部と、
前記液体循環系に水を供給する給水ポンプと、
前記蒸発水分量測定部が測定した前記蒸発水分量に関わる指標に基づき、前記給水ポンプの動作を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴する液体吐出ユニット。

【請求項9】

液体を循環させて液体吐出ヘッドから当該液体を吐出する液体循環装置と、前記液体循環装置を移動させるキャリッジと、を含む液体吐出ユニットを備え、前記液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出する装置であって、
前記液体循環装置は、
前記液体を貯留する負圧タンクおよび正圧タンクと、
前記負圧タンクと前記正圧タンクの圧力差に基づき、前記正圧タンクから前記液体吐出ヘッドを介して前記負圧タンクに前記液体を移送させる液体移送経路と、
前記負圧タンクから前記正圧タンクに前記液体を回帰させる液体回帰経路と、を含む液体循環系を有し、
前記負圧タンクまたは前記正圧タンクの前記液体から蒸発する蒸発水分量に関わる指標を測定する蒸発水分量測定部と、
前記液体循環系に水を供給する給水ポンプと、
前記蒸発水分量測定部が測定した前記蒸発水分量に関わる指標に基づき、前記給水ポンプの動作を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴する液体を吐出する装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体循環装置、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、負圧タンクおよび正圧タンクの間に圧力差を生じさせて正圧タンクから負圧タンクに液体吐出ヘッドを介してインク（液体）を移送すると共に、負圧タンクから正圧タンクにインクを回帰させる液体循環装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、インクの貯留状態で、エア等の気体とインクとが接した負圧タンクおよび正圧タンクを有する液体循環装置が開示されている。この種の負圧タンクおよび正圧タンクに貯留される水系のインクは、インク中に溶け込んでいる水分が界面から蒸発していく。そのため、インクの吐出を停止している期間が長いと、インクの粘度が増加することになる。

【0004】

特許文献２には、液体吐出ヘッドの吐出口をキャップにより封止することで、インクの粘度の増加を抑制する技術が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、液体循環装置は、液体吐出ヘッドの吐出口の開口面積よりも負圧タンクおよび正圧タンクのそれぞれの開口面積のほうが大きい。このため、液体循環装置は、タンクに貯留されるインクの粘度を適切に調整することが求められている。

【0006】

本発明は、液体の粘度が増加しても、液体の粘度を容易に戻すことができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、液体を循環させて液体吐出ヘッドから当該液体を吐出する液体循環装置であって、前記液体を貯留する負圧タンクおよび正圧タンクと、前記負圧タンクと前記正圧タンクの圧力差に基づき、前記正圧タンクから液体吐出ヘッドを介して前記負圧タンクに前記液体を移送させる液体移送経路と、前記負圧タンクから前記正圧タンクに前記液体を回帰させる液体回帰経路と、を含む液体循環系を有し、前記負圧タンクまたは前記正圧タンクの液体から蒸発する蒸発水分量に関わる指標を測定する蒸発水分量測定部と、前記液体循環系に水を供給する給水ポンプと、前記蒸発水分量測定部が測定した前記蒸発水分量に関わる指標に基づき、前記給水ポンプの動作を制御する制御部と、を備える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

上記によれば、本発明は、液体の粘度が増加しても、液体の粘度を容易に戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る液体循環装置の概略説明図である。

【図2】制御部のハードウェアの構成例を示すブロック図である。

【図3】液体循環装置のインク吐出時の動作を示す模式図である。

【図4】液体循環装置の粘度調整方法を示すフローチャートである。

【図5】液体循環装置の粘度調整方法の動作を示す模式図である。

【図6】液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。

【図7】液体吐出ユニットの一例を示す上面図である。

【図8】液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。

【図9】液体を吐出する装置の機構部の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

【0011】

以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液体循環装置、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態に係る液体循環装置１００の概略説明図である。図１に示すように、本実施形態の液体循環装置１００は、液体を収容した液体供給タンク１と、液体供給タンク１の液体が供給される負圧タンク２および正圧タンク３と、液体を吐出する液体吐出ヘッド４と、を備える。また、液体循環装置１００は、各構成の動作を制御する制御部３０を備える。

【0013】

負圧タンク２、正圧タンク３および液体吐出ヘッド４は、液体を循環させつつ、液体吐出ヘッド４から液体を吐出する液体循環系５を形成している。液体循環装置１００は、液体供給タンク１と液体循環系５とを接続する液体供給経路６と、液体供給経路６に設けられて液体供給タンク１の液体を液体循環系５に圧送する液体供給ポンプ７と、を有する。

【0014】

液体供給タンク１は、液体循環系５に液体を供給する供給源である。液体供給タンク１に貯留される液体は、水が溶け込んだ水系のインクがあげられる。よって、以下、液体循環装置１００が吐出する液体をインクともいう。

【0015】

液体供給経路６は、インクを流通可能な複数のチューブにより構成され、液体供給タンク１と負圧タンク２との間を接続している。なお、液体供給経路６は、負圧タンク２にインクを供給する構成に限定されず、液体循環系５の別の構成にインクを供給してもよい。例えば、液体供給経路６は、正圧タンク３に接続される構成をとり得る。

【0016】

液体供給ポンプ７は、制御部３０の制御に基づき動作して、適宜のタイミングで液体供給タンク１のインクを負圧タンク２に供給する。例えば、液体循環装置１００は、液体循環系５のインクの残量をセンサ等により継続的に監視して、インクの残量が所定以下になった場合に、液体供給ポンプ７を動作して液体供給タンク１から負圧タンク２にインクを補給する。

【0017】

液体循環系５は、正圧タンク３から液体吐出ヘッド４を介して負圧タンク２にインクを移送させる液体移送経路８と、負圧タンク２から正圧タンク３にインクを循環（還流）させる液体回帰経路９と、を有する。液体移送経路８および液体回帰経路９は、インクを流通可能なチューブにより構成される。

【0018】

液体移送経路８は、正圧タンク３と液体吐出ヘッド４との間を接続する第１ヘッド経路８ａと、負圧タンク２と液体吐出ヘッド４との間を接続する第２ヘッド経路８ｂと、を含む。第１ヘッド経路８ａは、正圧タンク３の底部に接続されている。第２ヘッド経路８ｂは、負圧タンク２の底部に接続されている。

【0019】

一方、液体回帰経路９には、負圧タンク２のインクを正圧タンク３に圧送する液体回帰ポンプ１０が設けられている。液体回帰ポンプ１０は、制御部３０の制御に基づき動作して、適宜のタイミングで負圧タンク２のインクを正圧タンク３に送液する。

【0020】

負圧タンク２および正圧タンク３は、相互の圧力差に基づいて液体吐出ヘッド４にインクを移送する。負圧タンク２の圧力に対して正圧タンク３の圧力が高いことで、正圧タンク３は、第１ヘッド経路８ａを介して液体吐出ヘッド４にインクを流通する一方で、負圧タンク２は、第２ヘッド経路８ｂを介して液体吐出ヘッド４からインクを回収する。負圧タンク２に回収されたインクは、液体回帰ポンプ１０の動作下に正圧タンク３に圧送される。

【0021】

また、本実施形態に係る液体循環装置１００は、負圧タンク２および正圧タンク３の内圧を調整するエア給排系１１を備えている。エア給排系１１は、負圧タンク２に接続される負圧エアタンク１２と、正圧タンク３に接続される正圧エアタンク１３と、を含む。

【0022】

また、エア給排系１１は、負圧タンク２と負圧エアタンク１２との間を接続する負圧エア経路１４、および負圧エア経路１４に設けられて負圧タンク２を減圧する負圧エアポンプ１５を有する。負圧エアタンク１２には、タンク内のエアを排出するエア排気経路１８が接続されている。さらに、エア給排系１１は、正圧タンク３と正圧エアタンク１３との間を接続する正圧エア経路１６、および正圧エア経路１６に設けられて正圧タンク３を加圧する正圧エアポンプ１７を有する。正圧エアタンク１３には、タンク内にエアを供給するエア給気経路１９が接続されている。負圧エア経路１４、正圧エア経路１６、エア排気経路１８およびエア給気経路１９は、気体を流通可能な１以上のチューブにより構成される。

【0023】

負圧エアタンク１２の体積は、負圧タンク２の体積よりも大きい。同様に、正圧エアタンク１３の体積は、正圧タンク３の体積よりも大きい。液体循環装置１００は、小容量の負圧タンク２および正圧タンク３を液体吐出ヘッド４の上部に配置することが可能となる一方で、大容量の負圧エアタンク１２および負圧エアタンク１２を液体吐出ヘッド４から離れた位置に配置することができる。

【0024】

なお、液体循環装置１００は、複数の負圧タンク２を備える一方で、複数の負圧タンク２に対して１つの正圧エアタンク１３を接続した構成でもよい。また、液体循環装置１００は、複数の正圧タンク３を備える一方で、複数の正圧タンク３に対して１つの負圧エアタンク１２を接続した構成でもよい。あるいは、複数の負圧タンク２の各々に負圧エアタンク１２を接続した構成でもよく、複数の正圧タンク３の各々に正圧エアタンク１３を接続した構成でもよい。

【0025】

液体循環装置１００は、以上のエア給排系１１の設置より、負圧タンク２内および正圧タンク３内のエア容積を実質的に増加させることで、エアダンパ効果を得ることができる。これにより、負圧タンク２内のインクへのエアの溶解を低減して、気泡の発生および液体吐出ヘッド４におけるインクの吐出不良の発生を防ぐことが可能となる。また、液体循環装置１００は、インクの循環時の脈動およびインクの吐出時の大きな圧力変動の発生を低減できる。

【0026】

以上のように構成される液体循環装置１００は、負圧タンク２および正圧タンク３の各々において水系のインクと気体であるエアとを収容しており、インクとエアとの間に界面が形成される。負圧タンク２および正圧タンク３に貯留されたインクは、気体との界面において気体に接触していることで、溶け込んでいる水分が界面から容易に蒸発する。液体吐出ヘッド４のインクの吐出停止期間（非印刷期間）が長いと、多くの水分が抜けて、インクの粘度が増加することになる。

【0027】

このことから、本実施形態に係る液体循環装置１００は、液体循環系５に水を供給する水供給系２１を備えることで、インクの粘度を調整する構成としている。具体的には、水供給系２１は、水を収容した貯水タンク２２と、貯水タンク２２と液体循環系５との間を接続する水供給経路２３と、水供給経路２３に設けられた給水ポンプ２４と、を含む。また、液体循環装置１００は、液体循環系５のインクから蒸発する水分量を測定するための蒸発水分量測定部２５を備える。

【0028】

貯水タンク２２は、液体循環系５に水を供給する供給源である。貯水タンク２２に貯留される水は、不純物が可及的に低減された純水であることが好ましい。これにより、液体循環装置１００は、水の供給に伴うインクの改質を低減できる。

【0029】

水供給経路２３は、水を流通可能な複数のチューブにより構成され、貯水タンク２２と負圧タンク２との間を接続している。すなわち、水供給経路２３は、液体供給タンク１の液体供給経路６が接続されるタンクと同じタンクに接続されており、水供給系２１は、負圧タンク２に貯留されたインクに水を補給する構成となっている。なお、水供給経路２３は、液体循環系５の別の構成に水を供給してもよい。例えば、水供給経路２３は、正圧タンク３に接続される構成をとり得る。

【0030】

給水ポンプ２４は、制御部３０の制御に基づき動作して、適宜のタイミングで貯水タンク２２の水を負圧タンク２に供給する。この水の供給する際の動作については、後に詳述する。

【0031】

蒸発水分量測定部２５は、水供給経路２３が接続されている負圧タンク２のインクから蒸発する蒸発水分量に関わる指標を測定する。このため、蒸発水分量測定部２５は、負圧タンク２と負圧エアタンク１２との間を接続する負圧エア経路１４に設置されている。蒸発水分量測定部２５は、制御部３０に通信可能に接続され、測定した蒸発水分量に関わる指標を制御部３０に送信する。

【0032】

蒸発水分量測定部２５に適用する装置は、測定した指標（物理量）を蒸発水分量に換算できるものであれば、特に限定されない。例えば、蒸発水分量測定部２５として、蒸気圧測定装置、露点計、水蒸気吸着測定装置、水蒸気透過率測定装置あるいは湿度計等を適用することができる。

【0033】

制御部３０は、以上の液体循環装置１００における各構成（液体供給ポンプ７、液体回帰ポンプ１０、負圧エアポンプ１５、正圧エアポンプ１７、給水ポンプ２４等）を制御して、液体循環系５内でインクを循環させて液体吐出ヘッド４からインクを吐出する。

【0034】

図２は、制御部３０のハードウェアの構成例を示すブロック図である。図２に示すように、制御部３０は、プロセッサ３１、メモリ３２、入力インタフェース３３、出力インタフェース３４、タイマ３５等を、バス３６により接続したコンピュータを適用することができる。プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものである。メモリ３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２ｂ、ハードディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等を適宜組み合わせたものである。

【0035】

メモリ３２は、液体循環装置１００を動作させるプログラムを記憶している。プロセッサ３１は、メモリ３２のプログラムを読み出して実行することで、液体循環装置１００の各構成を制御する。制御部３０は、ネットワークを介して情報通信するホストコンピュータまたは複数のクライアントコンピュータにより構成されてもよい。

【0036】

入力インタフェース３３には、蒸発水分量測定部２５等が接続されている。蒸発水分量測定部２５が測定した測定信号（蒸発水分量に関わる指標）は、入力インタフェース３３を介してメモリ３２に記憶される。出力インタフェース３４には、給水ポンプ２４に電力を供給するドライバ２６等が接続されている。プロセッサ３１は、出力インタフェース３４を介してドライバ２６に給水ポンプ２４を制御する制御信号（目標回転数、回転開始、回転停止等）を出力する。ドライバ２６は、受信した制御信号に基づき、給水ポンプ２４に調整した電力を供給して給水ポンプ２４を動作させる。

【0037】

本実施形態に係る液体循環装置１００は、基本的には以上のように構成され、以下その動作について図３～図５を参照して説明する。図３は、液体循環装置１００のインク吐出時の動作を示す模式図である。図４は、液体循環装置１００の粘度調整方法を示すフローチャートである。図５は、液体循環装置の粘度調整方法の動作を示す模式図であり、（Ａ）は蒸発水分量の測定時、（Ｂ）は水の補給時である。

【0038】

図３に示すように、液体循環装置１００は、液体吐出ヘッド４からインクを吐出する際に、液体供給タンク１から液体循環系５にインクを供給しつつ、液体循環系５内においてインクを循環させる。具体的には、制御部３０は、液体供給タンク１から液体循環系５へのインクの供給において、液体供給ポンプ７の動作を制御して、液体供給経路６を介して負圧タンク２にインクを供給する。

【0039】

また、制御部３０は、正圧エアポンプ１７の動作を制御して、正圧エアタンク１３から正圧エア経路１６を通して正圧タンク３内に正圧を付与して、正圧タンク３の内圧を調整する。これと同時に、制御部３０は、負圧エアポンプ１５の動作を制御して、負圧エア経路１４を通して負圧タンク２に負圧を付与して、負圧タンク２の内圧を調整する。負圧エアポンプ１５により吸引された負圧タンク２のエアは、負圧エアタンク１２を介して外部に排出される。

【0040】

これにより、液体循環系５では、負圧タンク２と正圧タンク３との間に所定の圧力差が生じる。正圧タンク３に貯留されていたインクは、液体移送経路８の第１ヘッド経路８ａを通って液体吐出ヘッド４に導かれる。液体吐出ヘッド４は、供給された一部のインクを当該液体吐出ヘッド４の下方の吐出口に流通させることにより、インクを吐出する。液体吐出ヘッド４に供給された残りのインクは、上記のタンク間の圧力差によって、液体移送経路８の第２液体吐出ヘッド４ｂを通って負圧タンク２移送液される。このインクは、負圧タンク２内に一時的に貯留され、この際に液体供給タンク１からインクが供給された場合にはこのインクと混じり合う。

【0041】

さらに、制御部３０は、液体回帰ポンプ１０の動作を制御して、負圧タンク２から液体回帰経路９を通して正圧タンク３にインクを回帰させる。換言すれば、液体循環装置１００は、印刷等において、負圧タンク２、正圧タンク３および液体吐出ヘッド４の間でインクを循環させつつ、液体供給タンク１からインクを供給することで、液体吐出ヘッド４のインクの吐出の安定化を図ることができる。

【0042】

液体循環装置１００は、印刷等の停止において、液体供給ポンプ７、液体回帰ポンプ１０の動作を停止して、液体循環系５のインクの循環を停止する。この際、負圧タンク２内においてエアと接しているインクは、界面ＬＦから徐々に水分が蒸発していく。そして、長期間にわたってインクから水分が蒸発すると、インクの粘度が増加することになる。このため、本実施形態に係る液体循環装置１００は、印刷の停止時（インクの循環停止時）に、液体循環系５のインクの粘度を調整する粘度調整方法を行う。以下、粘度調整方法の処理フローについて図４を参照しながら説明する。

【0043】

粘度調整方法において、制御部３０は、負圧エア経路１４の蒸発水分量測定部２５により、負圧タンク２のインクから蒸発した蒸発水分量に関わる指標を継続的に測定し、蒸発水分量測定部２５から蒸発水分量に関わる情報を取得する（ステップＳ１）。図５（Ａ）に２点鎖線で示すように、負圧タンク２内では、時間経過に伴ってインクに含まれる水分が徐々に蒸発していく。蒸発した水分は、負圧エア経路１４を通って負圧エアタンク１２に向かう。このため、液体循環装置１００は、負圧タンク２のインクから蒸発した蒸発水分量を、蒸発水分量測定部２５において精度よく監視することができる。

【0044】

そして、制御部３０は、取得した蒸発水分量に関わる指標に基づき、給水ポンプ２４が負圧タンク２に水を供給する際のポンプ動作時間を算出する（ステップＳ２）。制御部３０は、例えば、印刷の停止時に、継続的にサンプリングされる蒸発水分量に関わる指標に基づき、蒸発水分量の累積和を算出する。これにより、負圧タンク２のインクにおいて減少した全体の蒸発水分量を精度よく認識することができる。

【0045】

また、制御部３０は、算出した蒸発水分量に基づき、例えば、メモリ３２に記憶されているマップ情報または関数を用いて、ポンプ動作時間を抽出または算出する。制御部３０は、ポンプ動作時間の算出について、予め定められた補給周期（例えば、１時間）毎に行い、以降の処理も補給周期毎に繰り返して行う。

【0046】

またポンプ動作時間の算出に伴って、制御部３０は、内部においてタイマカウントを初期化する（ステップＳ３）。タイマカウントは、給水ポンプ２４のポンプ動作時間に対応したものであり、制御部３０のタイマ３５の計時に連動してカウントが変動する。

【0047】

そして、制御部３０は、算出したポンプ動作時間をセットして、給水ポンプ２４を駆動開始すると共に、タイマカウントにおけるカウントを開始する（ステップＳ４）。これにより図５（Ｂ）に示すように、給水ポンプ２４は、貯水タンク２２の水を一定の流量で送液して負圧タンク２に供給することができる。負圧タンク２内では、供給された水がインクに混ざることにより液位が上昇し、またインクの粘度が低下するようになる。

【0048】

そして、制御部３０は、給水ポンプ２４の動作中に、タイマカウントのカウントを行い、セットしたポンプ動作時間にカウントが達したか否かを判定する（ステップＳ５）。タイマカウントがポンプ動作時間に達していない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ６に進み、給水ポンプ２４による水の供給およびタイマカウントのカウントを継続する。粘度調整方法は、ステップＳ６の後にステップＳ５に戻り、タイマカウントのカウントとポンプ動作時間との比較を繰り返す。

【0049】

そして、制御部３０は、タイマカウントのカウントがポンプ動作時間に達した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、貯水タンク２２から供給した水が蒸発水分量に達したことになる。このため、制御部３０は、ステップＳ７に進み、給水ポンプ２４を駆動停止して、今回の補給周期におけるインクへの水の補給を終了する（ステップＳ７）。これにより、液体循環装置１００は、蒸発水分量に対応した供給量の水を補給することができる。

【0050】

また、制御部３０は、負圧タンク２への水の補給の終了後に、ステップＳ１に戻り、蒸発水分量測定部２５による測定を継続して、負圧タンク２の蒸発水分量を監視する。そして、次の補給周期において、再び上記の処理フローのステップＳ２以降の処理を行う。

【0051】

なお、粘度調整方法は、上記の処理に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、粘度調整方法は、貯水タンク２２から蒸発水分量の水を負圧タンク２に供給できれば、その制御方法については特に限定されるものではない。一例として、液体循環装置１００は、水供給経路２３または給水ポンプ２４自体に水の供給量（流量）を検出するセンサを備え、制御部３０は、センサの検出信号を受信して蒸発水分量の水を供給したタイミングで給水ポンプ２４の動作を停止する構成としてもよい。

【0052】

また、液体循環装置１００は、蒸発水分量に基づき給水ポンプ２４の回転速度を調整して、単位時間当たりの水の供給量を調整してもよい。この場合、ポンプ駆動時間は、単位時間当たりの水の供給量に基づき適宜変更すればよい。

【0053】

液体循環装置１００は、水供給経路２３の流路を開閉する開閉バルブを備え、水の供給開始時に開閉バルブを開放する一方で、水の供給停止時に開閉バルブを閉塞する構成でもよい。これにより、水の供給量の調整精度をより高めることができる。

【0054】

液体循環装置１００は、所定の補給周期毎に水を供給する構成に限定されず、例えば、蒸発水分量測定部２５で測定した蒸発水分量に関わる指標に基づき、蒸発水分量が所定の閾値以上となった場合に水の供給を開始する構成でもよい。この場合、負圧タンク２に供給する水の量は常に一定となるため、予め定められたポンプ駆動時間をセットして供給を行うことができる。

【0055】

制御部３０は、負圧タンク２の蒸発水分量に基づき、正圧タンク３の蒸発水分量を推定し、液体循環系５全体として蒸発水分量を算出してもよい。例えば、負圧タンク２と正圧タンク３の容積および形状が同じであり、インクの貯留量が略一致している場合に、負圧タンク２の蒸発水分量の２倍を液体循環系５全体の蒸発水分量として算出する。

【0056】

そして、制御部３０は、算出した液体循環系５全体の蒸発水分量と同量の水を、貯水タンク２２から供給する。また、負圧タンク２への水の供給時または供給後に、制御部３０は、液体回帰ポンプ１０を駆動して負圧タンク２に供給された水の一部を正圧タンク３に送液する。これにより、負圧タンク２と正圧タンク３の両方のインクの粘度を元に戻すことができる。

【0057】

また、負圧タンク２からの蒸発水分量に関わる指標を測定する方法は、特に限定されるものではない。例えば、液体循環装置１００は、負圧タンク２のインクの液位を液位センサにより測定し、制御部３０において、測定した液位の変化量に基づき、蒸発水分量を容易に算出することができる。あるいは、液体循環装置１００は、負圧タンク２の重量を重量センサにより測定し、制御部３０において、測定した重量の変化量に基づき、蒸発水分量を算出することもできる。さらに、液体循環装置１００は、負圧タンク２のインクの濃度を濃度センサまたは光学センサ等により測定し、制御部３０において、測定した濃度の変化に基づき、蒸発水分量を算出することもできる。もちろん、液体循環装置１００は、負圧タンク２のインクの粘度を粘度センサ等により直接測定し、制御部３０において、測定した粘度の変化に基づき、蒸発水分量を算出してもよい。

【0058】

次に、以上の液体循環装置１００を搭載してインクジェット式の液体吐出ユニットについて図６～図８を参照して説明する。図６は、液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。図７は、液体吐出ユニットの一例を示す上面図である。図８は、液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。

【0059】

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化したものであり、液体を吐出する機能に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

【0060】

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッド４と機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていてもよい。

【0061】

例えば、液体吐出ユニット４４０として、図６に示すように液体吐出ヘッド４０４（液体循環装置１００の液体吐出ヘッド４に相当）と、液体吐出ヘッドタンク４４１とが一体化されているものがある。液体吐出ユニット４４０はキャリッジ４０３に搭載されている。キャリッジ４０３は、主走査移動機構を構成するガイド部材４０１により保持され、主走査方向に往復移動する。

【0062】

図６には、後述する液体を吐出する装置を構成している部材のうち、被記録媒体（例えば、用紙等）を搬送するための手段である搬送ベルト４１２を示している。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドと液体吐出ヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッドタンク４４１と液体吐出ヘッド４０４との間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。また、液体吐出ユニット４４０として、液体吐出ヘッド４０４とキャリッジ４０３が一体化されているものがある。

【0063】

また、液体吐出ユニット４４０として、液体吐出ヘッド４０４を主走査移動機構の一部を構成するガイド部材４０１に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッド４０４と主走査移動機構４９３が一体化されているものがある。また、図７に示すように、液体吐出ヘッド４０４とキャリッジ４０３と主走査移動機構４９３が一体化されているものがある。

【0064】

図７に示す液体吐出ユニット４４０は、後述する液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂおよび背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。図中矢印Ｄ１は主走査方向を示す。また、液体吐出ユニット４４０として、液体吐出ヘッド４０４が取り付けられたキャリッジ４０３に、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッド４０４とキャリッジ４０３と維持回復機構が一体化されているものがある。

【0065】

また、液体吐出ユニット４４０として、図８に示すように流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４にチューブ４５６が接続されて、液体吐出ヘッド４０４と供給機構が一体化されているものがある。このチューブ４５６を介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッド４０４に供給される。流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えて液体吐出ヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

【0066】

〔液体を吐出する装置〕
図９は、液体を吐出する装置の機構部の一例を示す平面図である。液体を吐出する装置の一例としては、図９に示すように、シリアル型の画像形成装置があげられる。

【0067】

上述の本発明に係る液体循環装置１００は、図中の第１液体吐出ヘッド４ａおよび第２液体吐出ヘッド４ｂ（区別しないときは「液体吐出ヘッド４」という）に図１で示した、各タンクが取り付けられてなる。

【0068】

図９に示す液体を吐出する装置は、左右の側板に横架した主ガイド部材１０１および従ガイド部材でキャリッジ１０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ１０５によって、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７間に架け渡したタイミングベルト１０８を介して主走査方向（キャリッジ移動方向）Ｄ１に往復移動する。

【0069】

このキャリッジ１０３には、液体吐出ヘッド４を搭載している。液体吐出ヘッド４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する。また、液体吐出ヘッド４は、複数のノズルからなるノズル列８ｎを主走査方向Ｄ１と直交する副走査方向Ｄ２に配置し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。

【0070】

液体吐出ヘッドには、例えば、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータを用いることができる。

【0071】

一方、用紙Ｐを搬送するために、用紙を静電吸着して液体吐出ヘッド４に対向する位置で搬送するための用紙搬送手段である用紙搬送ベルト１１２を備えている。この用紙搬送ベルト１１２は無端状ベルトであり、ベルト搬送ローラ１１３とテンションローラ１１４との間に掛け渡されている。

【0072】

そして、用紙搬送ベルト１１２は、副走査モータ１１６によってタイミングベルト１１７およびタイミングプーリ１１８を介してベルト搬送ローラ１１３が回転駆動されることによって、副走査方向Ｄ２に周回移動する。この用紙搬送ベルト１１２は、周回移動しながら帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。

【0073】

さらに、キャリッジ１０３の主走査方向Ｄ１の一方側には用紙搬送ベルト１１２の側方に液体吐出ヘッド４の維持回復を行う維持回復機構（クリーニング部）１２０が配置され、他方側には用紙搬送ベルト１１２の側方に液体吐出ヘッド４から空吐出を行う空吐出受け１２１がそれぞれ配置されている。維持回復機構１２０は、例えば液体吐出ヘッド４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材１２０ａ、ノズル面を払拭する払拭機構１２０ｂ、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出受けなどで構成されている。払拭機構１２０ｂとしては、後述する液体を吸収可能な長尺状の払拭部材を少なくとも備え、さらに弾性材料（例えば、ゴム等）によって形成されたブレード状の部材を備えていてもよい。

【0074】

また、用紙搬送ベルト１１２と維持回復機構１２０との間の記録領域外であって、液体吐出ヘッド４に対向可能な領域には、吐出検知ユニット１１０が配置されている。一方、キャリッジ１０３には、吐出検知ユニット１１０の電極板を清掃する清掃ユニット２００が設けられている。

【0075】

また、キャリッジ１０３の主走査方向Ｄ１に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１２３を張装し、キャリッジ１０３にはエンコーダスケール１２３のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２４を設けている。これらのエンコーダスケール１２３とエンコーダセンサ１２４によってキャリッジ１０３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。

【0076】

また、ベルト搬送ローラ１１３の軸にはコードホイール１２５を取り付け、このコードホイール１２５に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２６を設けている。これらのコードホイール１２５とエンコーダセンサ１２６によって用紙搬送ベルト１１２の移動量および移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。

【0077】

このように構成した画像形成装置においては、給紙トレイから用紙Ｐが帯電された用紙搬送ベルト１１２上に給紙されて吸着され、用紙搬送ベルト１１２の周回移動によって用紙Ｐが副走査方向Ｄ２に搬送される。そこで、キャリッジ１０３を主走査方向Ｄ１に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４を駆動することにより、停止している用紙Ｐにインク滴を吐出して１行分を記録する。そして、用紙Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙Ｐを排紙トレイに排紙する。

【0078】

なお、本明細書において「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、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。上述の例の他、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、液体を気中または液中に向けて吐出する装置も含まれる。この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

【0079】

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

【0080】

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

【0081】

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

【0082】

また、「液体」は、液体吐出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、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、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、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、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。

【0083】

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

【0084】

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルから噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

【0085】

以上のように、本実施形態に係る液体循環装置１００、液体吐出ユニット４４０、液体を吐出する装置は、液体循環系５において液体から蒸発する蒸発水分量に基づき、給水ポンプ２４を動作させることで、液体循環系５に適量の水を補給することができる。したがって、液体循環装置１００は、蒸発により液体の粘度が増加しても、水の補給によって液体の粘度を容易に戻すことが可能となる。その結果、液体循環装置１００は、液体の詰まり等をなくして安定的に吐出でき、また液体の吐出時の速度を一定に維持して吐出精度を高めることができる。

【0086】

また、液体循環装置１００は、給水ポンプ２４が設けられる水供給経路２３が負圧タンク２に接続されている。これにより、液体循環装置１００は、負圧タンク２の液体の粘度をスムーズに調整することができる。

【0087】

また、液体循環装置１００は、負圧タンク２に接続される負圧エア経路１４と、負圧エア経路１４に設けられ、負圧タンク２に負圧を付与する負圧エアポンプ１５と、負圧エア経路１４に接続される負圧エアタンク１２と、正圧タンク３に接続される正圧エア経路１６と、正圧エア経路１６に設けられ、正圧タンク３に正圧を付与する正圧エアポンプ１７と、正圧エア経路１６に接続される正圧エアタンク１３と、を有し、蒸発水分量測定部２５は、負圧エア経路１４に設けられる。これにより、液体循環装置１００は、負圧タンク２における液体の蒸発を蒸発水分量測定部２５において精度よく測定することができる。

【0088】

また、制御部３０は、蒸発水分量に関わる指標に基づき、給水ポンプ２４のポンプ動作時間を算出し、当該ポンプ動作時間にわたって給水ポンプ２４を動作させる。これにより、液体循環装置１００は、蒸発水分量に応じた量の水を液体循環系５に精度よく供給することができる。

【0089】

また、液体循環装置１００は、液体を収容した液体供給タンク１と、液体供給タンク１の液体を液体循環系５に供給する液体供給ポンプ７と、を有し、制御部３０は、液体供給ポンプ７の停止状態で、蒸発水分量測定部２５による測定と、給水ポンプ２４による液体循環系５への水の供給と、を行う。これにより、液体循環装置１００は、液体循環系５に液体が供給されていない状態（印刷停止状態）において、生じる蒸発を精度よく監視し粘度を調整することが可能となる。

【0090】

また、液体循環装置１００は、液体回帰経路９に設けられて負圧タンク２から正圧タンク３に液体を循環させる液体回帰ポンプ１０を有し、制御部３０は、給水ポンプ２４による液体循環系５への水の供給に伴い、液体回帰ポンプ１０を動作させる。これにより、液体循環装置１００は、液体循環系５に液体が供給されていない状態で、負圧タンク２の液体と正圧タンク３の液体とに水を供給することができ、各タンクの液体の粘度を良好に調整できる。

【0091】

また、制御部３０は、蒸発水分量測定部２５による測定と、給水ポンプ２４による液体循環系５への水の供給と、を所定の周期毎に繰り返して行う。これにより、液体循環装置は、液体の粘度調整を所定の周期毎に行うことで、印刷開始時等において液体の粘度が高くなっている機会を低減することができる。

【0092】

以上、実施形態を説明したが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0093】

１ 液体供給タンク
２ 負圧タンク
３ 正圧タンク
４ 液体吐出ヘッド
５ 液体循環系
７ 液体供給ポンプ
８ 液体移送経路
９ 液体回帰経路
１０ 液体回帰ポンプ
１２ 負圧エアタンク
１４ 負圧エア経路
１３ 正圧エアタンク
１５ 負圧エアポンプ
１６ 正圧エア経路
１７ 正圧エアポンプ
２３ 水供給経路
２４ 給水ポンプ
２５ 蒸発水分量測定部
３０ 制御部
１００ 液体循環装置
１０３、４０３ キャリッジ
４４０ 液体吐出ユニット

【先行技術文献】

【特許文献】

【0094】

【特許文献1】特開２０２０－１２４８９４号公報

【特許文献2】特開２００９‐１８４３２７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】