特許 7010092 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-17

(45)【発行日】2022-01-26

(54)【発明の名称】液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/18 20060101AFI20220119BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20220119BHJP

【ＦＩ】

B41J2/18

B41J2/175 111

B41J2/175 121

B41J2/175 201

B41J2/175 501

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018050632

(22)【出願日】2018-03-19

(65)【公開番号】P2019162731

(43)【公開日】2019-09-26

【審査請求日】2021-02-08

(73)【特許権者】

【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】100186853

【弁理士】

【氏名又は名称】宗像 孝志

(72)【発明者】

【氏名】濱口 昌也

(72)【発明者】

【氏名】戸田 直博

(72)【発明者】

【氏名】井上 裕貴依

(72)【発明者】

【氏名】山下 宏之

(72)【発明者】

【氏名】中村 琢磨

【審査官】加藤 昌伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５９０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６４７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７９８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１９８３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－００９６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５３１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５９５８７（ＵＳ，Ａ１）

(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前記液体を供給する供給側液体循環経路と、
前記供給側液体循環経路に設置され、前記液体吐出ヘッドへ前記液体を供給するための差圧を生じさせる加圧用ポンプおよび減圧用ポンプと、
前記供給側液体循環経路に設置され、前記液体吐出ヘッドへ供給される前記液体を貯留する加圧制御用タンクおよび減圧制御用タンクと、
前記減圧制御用タンクから前記加圧制御用タンクへ前記液体を流動させる流動用ポンプと、
前記供給側液体循環経路に前記液体を補充する液体補充機構と、
を備え、
前記液体補充機構は、前記供給側液体循環経路に補充される液体を循環させながら保持する補充側液体循環経路を備える、
ことを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項2】

前記液体補充機構は、
前記補充側液体循環経路において前記液体を流動させ続ける補充循環用ポンプと、
前記補充側液体循環経路から前記加圧制御用タンクに前記液体を補充する補充経路と、
前記補充経路に設置される補充用ポンプと、
前記補充経路における前記液体の流動を制御する補充制御弁と
前記補充側液体循環経路における前記液体の循環流動と、当該補充側液体循環経路から前記補充経路への補充流動とを切り替える三方弁と、
を備える請求項１に記載の液体を吐出する装置。

【請求項3】

前記液体補充機構は、
前記補充側液体循環経路において流動する前記液体を一時的に貯留する液体貯留タンクと、
前記液体貯留タンクに供給する前記液体を貯留する液体供給タンクと、
前記液体貯留タンクと前記液体供給タンクとの間で前記液体を循環させる供給用液体循環経路と、
当該供給用液体循環経路において前記液体を循環させる供給循環用ポンプと、を備える、
請求項１または２に記載の液体を吐出する装置。

【請求項4】

前記液体補充機構は、
前記補充側液体循環経路および前記供給用液体循環経路の少なくともいずれか一方において循環されている前記液体を濾過するフィルタを備える、
請求項３に記載の液体を吐出する装置。

【請求項5】

前記液体補充機構は、
前記補充側液体循環経路に複数の前記フィルタを備え、
前記フィルタの一方は、前記補充側液体循環経路に設けられる分岐路に設置される、
請求項４に記載の液体を吐出する装置。

【請求項6】

前記液体補充機構は、
前記補充側液体循環経路および前記供給用液体循環経路の少なくともいずれか一方に、前記液体の循環流量を検知する流量センサを備え、
前記循環流量が所定の閾値以下になったときに前記液体の循環方向を反転させる、
請求項３または４に記載の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、液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、インクジェト技術を活用して様々な媒体に吐出した液体で画像を形成する画像形成装置が開発されている。特に、非浸透のメディア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ので、固形成分の含有量が多く、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。

【0003】

画像形成装置を一例とする液体を吐出する装置において、メインタンクと中間タンクと圧力制御タンクと、を備え、圧力制御タンクによってインクカートリッジにインクを供給する装置が知られている。当該装置は、圧力制御タンクからインクカートリッジに液体を供給するための液体経路と、インクカートリッジから圧力制御タンクへ液体を戻す液体経路と、圧力制御タンクと中間タンクを連結する流体経路と、によって循環機構を構成する。例えば、フレキシブルチューブによってインクカートリッジと中間タンクが接続されており、中間タンクよりヘッドにインクが送液されるよう同じくフレキシブルチューブが接続されており、これによりインクを循環する技術が知られている（特許文献１を参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている技術によれば、中間タンクとインクカートリッジの間には、循環経路が設けられていない。したがって、インクカートリッジから中間タンクに対して送液されるインクは、送液時のみしか流動しないので、高い濃度のインクを用いた場合、フレキシブルチューブ内で固形分が沈降し、インクの流動を阻害する状態になる恐れがある。すなわち、従来の技術では、インクカートリッジにインクを供給するための経路を循環経路とすることでインクカートリッジを含む循環経路のインク流動の阻害防止は考慮されているが、循環経路に液体を供給する供給路におけるインク流動の阻害防止については考慮されていない。

【0005】

本発明は、液体吐出ヘッドへの液体供給経路に対し液体を補充する補充経路における液体の流動性を低下させる要因を抑制できる液体を吐出する装置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】

【0006】

本発明は、液体を吐出する装置に関するものであって、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前記液体を供給する供給側液体循環経路と、前記供給側液体循環経路に設置され、前記液体吐出ヘッドへ前記液体を供給するための差圧を生じさせる加圧用ポンプおよび減圧用ポンプと、前記供給側液体循環経路に設置され、前記液体吐出ヘッドへ供給される前記液体を貯留する加圧制御用タンクおよび減圧制御用タンクと、前記減圧制御用タンクから前記加圧制御用タンクへ前記液体を流動させる流動用ポンプと、前記供給側液体循環経路に前記液体を補充する液体補充機構と、を備え、前記液体補充機構は、前記供給側液体循環経路に補充される液体を循環させながら保持する補充側液体循環経路を備える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、液体吐出ヘッドへの液体供給経路に対し液体を補充する補充経路における液体の流動性を低下させる要因を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る液体を吐出する装置の実施形態である印刷装置の概略説明図。

【図2】本実施形態に係るヘッドユニットの一例を示す平面説明図。

【図3】本実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例を示す外観斜視説明図。

【図4】本実施形態に係る液体吐出ヘッドの液室長手方向の断面説明図。

【図5】本実施形態に係る液体循環機構の例を示す配管構成図。

【図6】本実施形態に係る液体循環機構の別の例を示す配管構成図。

【図7】本実施形態に係る液体循環機構のさらに別の例を示す配管構成図。

【図8】本実施形態に係る液体循環機構のさらに別の例を示す配管構成図。

【図9】本実施形態に係る液体を吐出する装置の制御部の機能ブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る液体を吐出する装置（液体吐出装置）の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る装置の一実施形態である印刷装置１０００の概略的な構成を示す図である。

【0010】

＜印刷装置１０００の構成＞
図１に示すように印刷装置１０００は、記録媒体がロール状に巻かれている連続体１０を搬入する搬入手段１と、搬入手段１から搬入された連続体１０に画像を形成する印刷手段５に案内搬送する案内搬送手段３と、連続体１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５と、連続体１０を乾燥する乾燥手段７と、連続体１０を排出する排出手段９などを備えている。

【0011】

連続体１０は、搬入手段１に設置される元巻きローラ１１から送り出され、搬入手段１、案内搬送手段３、乾燥手段７、排出手段９の各ローラによって案内され、搬送されて、排出手段９が備える巻取りローラ９１にて巻き取られる。

【0012】

この連続体１０は、印刷手段５において、搬送ガイド部材５９上をヘッドユニット５０及び後処理ヘッドユニット５５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、後処理ヘッドユニット５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

【0013】

＜ヘッドユニット５０＞
図２は印刷装置のヘッドユニット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色分のフルライン型ヘッドアレイ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。

【0014】

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。なお、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。

【0015】

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。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

【0016】

＜液体吐出ヘッド１００＞
次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００について、図３及び図４を参照して説明する。図３は液体吐出ヘッド１００の外観斜視説明図、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）の断面説明図である。

【0017】

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、を有している。

【0018】

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、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。なお、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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

なお、ここでは、共通液室部材１２０は、第一共通液室部材１２１及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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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２００を通じて供給側共通液室１１０に再度供給される。

【0031】

なお、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。

【0032】

＜液体循環機構＞
次に、本発明に係る液体を吐出する装置が備える、液体循環機構の実施形態について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る印刷装置１０００が備える液体循環機構の例である液体循環経路２００の構成の例を示す配管説明図である。

【0033】

図５に示す液体循環経路２００は、液体吐出ヘッド１００に液体を供給するための液体供給路を含む供給側液体循環経路２１０と、供給側液体循環経路２１０に液体を補充するための液体補充路を含む補充側液体循環経路２２０と、によって構成されている。

【0034】

供給側液体循環経路２１０は、液体吐出ヘッド１００と、加圧制御用タンク２１１ａと、減圧制御用タンク２１１ｂと、加圧制御用ポンプ２１２ａと、減圧制御用ポンプ２１２ｂと、流動用ポンプ２１２ｃと、電磁弁２１３と、脱気装置２１５と、を有する。また、供給側液体循環経路２１０は、加圧制御用タンク２１１ａと液体吐出ヘッド１００を連結する第一流動路２１４ａと、液体吐出ヘッド１００と減圧制御用タンク２１１ｂを連結する第二流動路２１４ｂと、加圧制御用タンク２１１ａと減圧制御用タンク２１１ｂとを連結する第三流動路２１４ｃと、を有する。

【0035】

加圧制御用タンク２１１ａ、加圧制御用ポンプ２１２ａ、減圧制御用タンク２１１ｂ、減圧制御用ポンプ２１２ｂによって、液体吐出ヘッド１００の液体吐出ノズルには大気圧から若干負圧が掛かるように差圧制御が行われる。

【0036】

脱気装置２１５は、液体吐出ヘッド１００から減圧制御用タンク２１１ｂに戻る液体から気体を除去し、循環する液体に気泡などが含まれないようにする。液体に気泡が含まれていると液体吐出ヘッド１００における液体吐出動作に用いる圧力変動が最適に調整された値として生成できなくなり、吐出特性が低下する。脱気装置２１５により吐出特性の低下を防止する。

【0037】

減圧用タンクである減圧制御用タンク２１１ｂから加圧用タンクである加圧制御用タンク２１１ａに液体を流動させる第三流動路２１４ｃには、流動用ポンプ２１２ｃと、電磁弁２１３が設置されている。液体吐出ヘッド１００における液体吐出動作が実行されるとき、液体吐出ヘッド１００に液体を供給するときは、電磁弁２１３を開き、流動用ポンプ２１２ｃを動作させて、供給側液体循環経路２１０において液体を循環させる。

【0038】

加圧制御用タンク２１１ａには、液体の保持量を検知するための液面センサ２１６ａが設置され、減圧制御用タンク２１１ｂには、同じく液体の保持量を検知するための液面センサ２１６ｂが設置されている。これらセンサによって、供給側液体循環経路２１０において循環する液体の量を検知することができる。

【0039】

［第一実施形態］
次に、本発明に係る液体を吐出する装置が備える液体補充機構の実施形態について説明する。本実施形態に係る液体循環経路２００を構成する補充側液体循環経路２２０の特徴的な構成、動作、効果について主に説明する。補充側液体循環経路２２０は、循環用ポンプ２２２ａと、液体貯留タンク２２１と、第一循環路２２４ａと、第二循環路２２４ｂと、第三循環路２２４ｃと、補充循環切替用三方弁２２３ａと、補充路２２４ｄと、補充用ポンプ２２２ｂと、補充用電磁弁２２３ｂと、を有する。

【0040】

液体貯留タンク２２１と循環用ポンプ２２２ａは、第一循環路２２４ａによって連結されている。循環用ポンプ２２２ａと補充循環切替用三方弁２２３ａは、第二循環路２２４ｂによって連結されている。補充循環切替用三方弁２２３ａと液体貯留タンク２２１は、第三循環路２２４ｃによって連結されている。

【0041】

補充循環切替用三方弁２２３ａは、第二循環路２２４ｂと第三循環路２２４ｃの間に配置されていて、上記の循環経路を循環する液体を補充路２２４ｄ側にも流入させる構造を備えている。補充制御弁である補充用電磁弁２２３ｂは、通常は閉じていて、補充側液体循環経路２２０において循環している液体を加圧制御用タンク２１１ａに流入させるときのみ開く。

【0042】

補充路２２４ｄは、補充循環切替用三方弁２２３ａと補充用ポンプ２２２ｂを連結する。補充用ポンプ２２２ｂは補充用電磁弁２２３ｂを介して加圧制御用タンク２１１ａにつながっている。

【0043】

液体貯留タンク２２１に貯留されている液体は、補充循環用ポンプである循環用ポンプ２２２ａによって、第一循環路２２４ａ、第二循環路２２４ｂ、第三循環路２２４、によって形成される循環経路を循環する。この循環経路において循環されている液体が、補充循環切替用三方弁２２３ａ、補充路２２４ｄ、補充用ポンプ２２２ｂ、補充用電磁弁２２３ｂを介して、供給側液体循環経路２１０の加圧制御用タンク２１１ａに供給されるように構成されている。補充循環切替用三方弁２２３ａは、循環経路における液体の循環流動と、補充経路における補充流動とを、切り替えるものである。

【0044】

加圧制御用タンク２１１ａに貯留されている液体の量が、液体吐出ヘッド１００の吐出動作に対して足りているときは、補充用電磁弁２２３ｂは閉じている。このとき、補充循環切替用三方弁２２３ａから補充路２２４ｄへ流入した液体は、そこに留まるので、循環用ポンプ２２２ａによって、上記の循環経路を液体は循環する。補充路２２４ｄは、短いほど好ましく、理想的には０ｍｍとすることが望ましい。すなわち、補充循環切替用三方弁２２３ａと補充用ポンプ２２２ｂと補充用電磁弁２２３ｂは一体に形成され、補充側液体循環経路２２０と供給側液体循環経路２１０を接続できる構成であることが望ましい。

【0045】

液体吐出ヘッド１００における吐出動作によって液体が使用されて、加圧制御用タンク２１１ａに貯留されている液体の液面を液面センサ２１６ａが検知できなくなる。この状態は、吐出動作に対して液体が不足している状態である。そこで、供給側液体循環経路２１０に対する液体の補充が必要となる。このとき、後述する制御部５００（図９）の制御によって、補充用電磁弁２２３ｂを開けて、補充用ポンプ２２２ｂを動作させる。補充用ポンプ２２２ｂの動作によって、補充循環切替用三方弁２２３ａから補充路２２４ｄに向けて液体が流動し、加圧制御用タンク２１１ａに液体が補充される。このとき、電磁弁２１３を閉じて流動用ポンプ２１２ｃを停止させるとよい。電磁弁２１３を開けた状態で流動用ポンプ２１２ｃを動作させ続けた状態でもよいが、その場合、補充用ポンプ２２２ｂの流量は、液体吐出ヘッド１００において消費される液体の量よりも多い液体を流動させられるものを用いる。

【0046】

その後、加圧制御用タンク２１１ａにおける液体の貯留用が十分な状態になれば、補充用電磁弁２２３ｂを閉じ、補充用ポンプ２２２ｂを停止する。そして、再び、液体が第一循環路２２４ａ、第二循環路２２４ｂ、第三循環路２２４ｃにより構成される循環経路を循環する状態に戻す。

【0047】

循環用ポンプ２２２ａは、加圧制御用タンク２１１ａへの補充動作を行っているときにも動作を継続する。循環用ポンプ２２２ａは常時動作し続けるので、循環経路において液体が停止することがない。すなわち、補充側液体循環経路２２０において、液体は常に流動しているので、固形分が多い液体であっても、固形分は攪拌され続ける。したがって、乾燥性を要求されるインクを液体吐出ヘッド１００から吐出する装置において、液体の補充が補充経路の内部に凝集し固着することができる。これによって、流路抵抗の増加を防止することができる。

【0048】

［第二実施形態］
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の別の実施形態について説明する。本実施形態に係る液体循環経路２００は、補充側液体循環経路２２０において、すでに説明をした実施形態を構成する液体貯留タンク２２１の他に、液体貯留タンク２２１に液体を供給する液体供給タンク２３１を備えている。

【0049】

液体貯留タンク２２１と液体供給タンク２３１は、第一供給路２３４ａと、第一供給弁２３３ａと、第一供給ポンプ２３２ａと、第二供給路２３４ｂと、第二供給弁２３３ｂと、第二供給ポンプ２３２ｂと、を介して連結されている。これら構成によって、供給用液体循環経路２３０が形成される。

【0050】

供給用液体循環経路２３０を備えない補充側液体循環経路２２０では、循環する液体の量が減少したときは、循環用ポンプ２２２ａを一旦停止して、液体貯留タンク２２１と取り外して液体を補充してから戻すなど、メンテナンス作業が繁雑になる可能性がある。液体貯留タンク２２１を一旦外す場合、循環経路の内部に溜まっている液体が流出するなども生ずることが考えられる。

【0051】

そこで本実施形態に係る補充側液体循環経路２２０では、液体貯留タンク２２１に液体を供給するための液体供給タンク２３１を備え、液体貯留タンク２２１の液量が減少したときに、液体貯留タンク２２１を循環経路から外すことなく液体供給タンク２３１から液体を補充できるように構成されている。

【0052】

なお、液体供給タンク２３１から液体貯留タンク２２１に対して液体を供給する経路においても、液体に含まれる固形成分が沈降し凝集する可能性がある。そこで、この二つのタンクの間においても液体が循環するように供給用液体循環経路２３０を形成する。供給用液体循環経路２３０は、第一供給弁２３３ａと第二供給弁２３３ｂを開き、そして、供給循環用ポンプである第一供給ポンプ２３２ａと第二供給ポンプ２３２ｂを動作させ続ける。ここで、第一供給ポンプ２３２ａと第二供給ポンプ２３２ｂによる液体の流動方向は逆方向とする。例えば、第一供給ポンプ２３２ａは、液体供給タンク２３１から液体貯留タンク２２１へ液体を流動させる。第二供給ポンプ２３２ｂは、液体貯留タンク２２１から液体供給タンク２３１へ液体を流動させる。

【0053】

これによって、補充側液体循環経路２２０に液体を供給（補充）する経路においても、液体を循環させ続けることができ、固形分の凝集などによる流路抵抗の増加を防止することができる。

【0054】

液体貯留タンク２２１には、液面を検知するための液面センサ２２１ａが設置されている。補充動作によって補充側液体循環経路２２０にある液体の量が減少してくると、液面センサ２２１ａが液体貯留タンク２２１内の液面を検知できなくなる。このタイミングで、まず、第一供給弁２３３ａは開いたままにして、第二供給弁２３３ｂを閉じる。そして、第一供給ポンプ２３２ａは動作させたまま、第二供給ポンプ２３２ｂを停止する。こうすることによって、液体供給タンク２３１から液体貯留タンク２２１に液体が供給される。

【0055】

また、液体貯留タンク２２１へ液体を供給補充するときに、第二供給弁２３３ｂは開けたままにし、第二供給ポンプ２３２ｂにおける液体の流動方向を反転させてもよい。すなわち、液体供給タンク２３１から液体貯留タンク２２１へ２つの経路を使って同時に液体を流動させてもよい。こうすることで、液体の補充速度を早めることができる。

【0056】

なお、液体供給タンク２３１からの液体の補充は、液面センサ２３１ａが液面を検知するまで継続する。この間、循環経路側では液体の循環を継続しておいてよい。

【0057】

［第三実施形態］
次に、本発明に係る液体を吐出する装置のさらに別の実施形態について説明する。本実施形態に係る液体循環経路２００は、補充側液体循環経路２２０において、すでに説明をした実施形態の構成に加えて、循環フィルタ２２５ａと、第一供給フィルタ２３５ａおよび第二供給フィルタ２３５ｂを備える。

【0058】

循環フィルタ２２５ａは、第二循環路２２４ｂに設置されていて、循環経路を流動する液体を濾過する。これによって、液体に不要物が含まれたとしても、それを供給側液体循環経路２１０側に流入することを防ぐことができる。

【0059】

第一供給フィルタ２３５ａと第二供給フィルタ２３５ｂは、供給用液体循環経路２３０において循環する液体を濾過する。

【0060】

なお、循環フィルタ２２５ａと、第一供給フィルタ２３５ａおよび第二供給フィルタ２３５ｂは、累積使用時間が長くなると目詰まりを起こして、循環する液体の流量を低下させる要因になる。循環する液体の流量が低下すると、固形成分の沈降などを防いで攪拌させる作用が低下することになる。これを防ぐために、後述する制御部５００（図９）に示すように、循環経路に流量センサを備え、この流用センサによって循環する液体の量（循環流量）をモニタリングする。そして、流量が一定以下になったときには、各ポンプの動作を切り換えて液体の循環方向を逆転させるように制御する。これによって、各フィルタの目詰まりを事前に防止することができる。

【0061】

本実施形態に係る液体循環経路２００によれば、循環経路内での液体の固形成分の凝集や固着を防止でき、流路抵抗の増加を防ぐことができる。そして、液体吐出ヘッド１００に供給される液体に含まれる不要物も除去することができる。

【0062】

［第四実施形態］
次に、本発明に係る液体を吐出する装置のさらに別の実施形態について説明する。本実施形態に係る液体循環経路２００は、補充側液体循環経路２２０において、第二循環路２２４ｂに設置されたフィルタを二重化する構成を備える。

【0063】

本実施形態に係る補充側液体循環経路２２０は、第一循環路２２４ａを切り替えるための第一切替用三方弁２２３ｃ、第二切替用三方弁２２３ｄ、切替経路２２４ｅ、第二循環用ポンプ２２２ｃ、第二循環フィルタ２２５ｂと、を備える。

【0064】

第一切替用三方弁２２３ｃと第二切替用三方弁２２３ｄは、後述する制御部５００の電磁弁制御部５１０において、経路を切替経路２２４ｅに切り替えるに制御する。これによって、液体は、循環フィルタ２２５ａの方には流れず、第二循環フィルタ２２５ｂに流れるように、循環経路が切り替わる。これによって、少なくとも一方の循環経路に設置されているフィルタを介して循環する状態を継続できる。

【0065】

切替経路２２４ｅを用いて、循環経路を分岐路へ切り替えるタイミングは、例えば、循環フィルタ２２５ａの耐用年数が経過したタイミングである。後述する制御部５００において、フィルタの使用経過時間をカウントしておき、耐用年数に対応する閾値を超えたときに、第二循環用ポンプ２２２ｃを動作させて循環用ポンプ２２２ａは停止させる。また、第一切替用三方弁２２３ｃと第二切替用三方弁２２３ｄを切り替えるように制御する。

【0066】

これによって、循環フィルタ２２５ａには液体が循環しない状態になるので、フィルタ交換時に液体の循環を停止させずに済む。これによってメンテナンスの作業性が向上し、かつ、装置停止時間を省くことができ、ユーザにおける利便性も向上する。

【0067】

＜制御部５００＞
ここで、液体を吐出する装置の動作を制御する制御機能の機能ブロックについて、図９を用いて説明する。図９に示すように、制御部５００は、印刷装置１０００全体の制御を司るＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムを含む各種プログラムなどの固定データを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０３で構成される主制御部５００Ａを備えている。

【0068】

制御部５００は、電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ５０４（ＮＶＲＡＭ：Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。制御部５００は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他の制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）５０５を備えるとともに、ホストＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５０６を介してプリンタドライバ５９０との間でデータの送受信を行う。

【0069】

制御部５００は、印刷制御部５０８と、ヘッドドライバ５０９を備えている。印刷制御部５０８は、ヘッドユニット５０に含まれる液体吐出ヘッド１００のそれぞれを駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段、バイアス電圧出力手段を含む。ヘッドドライバ５０９は、各液体吐出ヘッド１００を駆動するための駆動ＩＣである。

【0070】

制御部５００は、電磁弁群５５０を構成する各電磁弁（２１３，２２３ｂ，２３３ａ、２３３ｂ）などを駆動制御する電磁弁制御部５１０を備えている。

【0071】

制御部５００は、液体の供給に用いられ、動作タイミングが制御されるポンプ群（２１２ｃ、２２２ｂ、２３３ａ、２３３ｂ）を駆動制御する供給系制御部５１１を備えている。

【0072】

制御部５００は、加圧用ポンプである加圧制御用ポンプ２１２ａと、減圧用ポンプである減圧制御用ポンプ２１２ｂと、を駆動制御させて差圧の発生と調整をする圧力系制御部５１２を備えている。

【0073】

制御部５００は、補充側液体循環経路２２０を構成する循環用ポンプ２２２ａ、第二循環用ポンプ２２２ｃなどを駆動制御する循環系制御部５１６を備えている。

【0074】

制御部５００は、Ｉ／Ｏ部５１３を有している。Ｉ／Ｏ部５１３は、様々のセンサ情報を処理することができ、液面センサ２１６ａや液面センサ２２１ａの検知結果および各種のセンサ群５１５からの情報を取得する。そして、印刷装置１０００の制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８や電磁弁制御部５１０、供給系制御部５１１、圧力系制御部５１２、循環系制御部５１６による制御などに使用する。

【0075】

なお、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。

【0076】

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の実施形態について説明する。以下の実施形態は、液体を吐出する装置が備える特徴的な構成についてのみであり、液体を吐出する装置における液体吐出動作や液体循環動作などの詳細については省略する。

【0077】

＜液体を吐出する装置に関する補足＞
本願において、吐出される「液体」は、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。

【0078】

「液体吐出ヘッド」には、液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

【0079】

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。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、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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、記録用紙、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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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、ノズルを介して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。

【0087】

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

【0088】

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ ：搬入手段
３ ：案内搬送手段
５ ：印刷手段
７ ：乾燥手段
９ ：排出手段
１０ ：連続体
１１ ：元巻きローラ
５０ ：ヘッドユニット
５１ ：ヘッドアレイ
５１Ｃ ：フルライン型ヘッドアレイ
５１Ｋ ：フルライン型ヘッドアレイ
５１Ｍ ：フルライン型ヘッドアレイ
５１Ｙ ：フルライン型ヘッドアレイ
５２ ：ベース部材
５５ ：後処理ヘッドユニット
５９ ：搬送ガイド部材
９１ ：巻取りローラ
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
２００ ：液体循環経路
２１０ ：供給側液体循環経路
２１１ａ ：加圧制御用タンク
２１１ｂ ：減圧制御用タンク
２１２ａ ：加圧制御用ポンプ
２１２ｂ ：減圧制御用ポンプ
２１２ｃ ：流動用ポンプ
２１３ ：電磁弁
２１４ａ ：第一流動路
２１４ｂ ：第二流動路
２１４ｃ ：第三流動路
２１５ ：脱気装置
２１６ａ ：液面センサ
２１６ｂ ：液面センサ
２２０ ：補充側液体循環経路
２２１ ：液体貯留タンク
２２１ａ ：液面センサ
２２２ａ ：循環用ポンプ
２２２ｂ ：補充用ポンプ
２２２ｃ ：第二循環用ポンプ
２２３ａ ：補充循環切替用三方弁
２２３ｂ ：補充用電磁弁
２２３ｃ ：第一切替用三方弁
２２３ｄ ：第二切替用三方弁
２２４ ：第三循環路
２２４ａ ：第一循環路
２２４ｂ ：第二循環路
２２４ｃ ：第三循環路
２２４ｄ ：補充路
２２４ｅ ：切替経路
２２５ａ ：循環フィルタ
２２５ｂ ：第二循環フィルタ
２３０ ：供給用液体循環経路
２３１ ：液体供給タンク
２３１ａ ：液面センサ
２３２ａ ：第一供給ポンプ
２３２ｂ ：第二供給ポンプ
２３３ａ ：第一供給弁
２３３ｂ ：第二供給弁
２３４ａ ：第一供給路
２３４ｂ ：第二供給路
２３５ａ ：第一供給フィルタ
２３５ｂ ：第二供給フィルタ
５００ ：制御部
５００Ａ ：主制御部
５０１ ：ＣＰＵ
５０４ ：不揮発性メモリ
５０８ ：印刷制御部
５０９ ：ヘッドドライバ
５１０ ：電磁弁制御部
５１１ ：供給系制御部
５１２ ：圧力系制御部
５１３ ：Ｉ／Ｏ部
５１４ ：操作パネル
５１５ ：センサ群
５１６ ：循環系制御部
５５０ ：電磁弁群
５９０ ：プリンタドライバ
１０００ ：印刷装置

【先行技術文献】

【特許文献】

【0090】

【文献】特許第５００３３７０号明細書

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】