JP7501141B2 - 液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は液体を吐出する装置に関する。

液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）から吐出する液体として例えば白インクなどの沈降成分を含む液体を使用する場合には、装置の非使用時間が長くなると、沈降成分の沈降が生じる。

従来、インクカートリッジからヘッドタンクに液体を送液する送液手段として、正転及び逆転のいずれでも送液可能な可逆型ポンプを使用し、ポンプの非稼働時間が所定時間以上になったとき、ヘッドタンクからインクカートリッジへの設定量の液体を一気に逆送し、インクカートリッジからヘッドタンクに設定量の液体を一気に送液することでヘッドタンク内の液体を撹拌するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特許第５８１１３２２号公報

ところで、特許文献１に開示の構成にあっては、液体の送液や逆送液を行うことによって、ヘッドのノズルメニスカスに影響が及ぶとヘッドの回復に時間がかかるという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドのメニスカスへの影響を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに接続する第１タンクと、
前記第１タンクに接続する第２タンクと、
前記液体吐出ヘッドと前記第１タンクとの接続経路を開閉する第１開閉弁と、
前記第２タンクから前記第１タンクに対して液体を送液する手段と、
前記第１タンクから前記第２タンクに対して前記液体を逆送液する手段と、
前記第１開閉弁を閉じた状態で、前記第２タンクから前記第１タンクに対する送液動作、及び、前記第１タンクから前記第２タンクに対する逆送液動作を制御する手段と、
前記第２タンクと前記第１タンクとをつなぐ第１経路と、
前記第１タンクと前記第２タンクとをつなぐ第２経路と、
前記液体を送液するときと前記液体を逆送液するときとで前記第１経路と前記第２経路とを切り替える切替手段と、を備え、
一方向に送液する送液手段により前記液体を送液する手段が構成され、
前記第２タンク内を減圧する手段により前記液体を逆送液する手段が構成されている
構成とした。

本発明によれば、ヘッドのメニスカスへの影響を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の概略説明図である。 図２は同印刷装置の吐出ユニットの平面説明図である。 本発明の第１実施形態における液体供給系の説明図である。 第１タンクの一例の正面説明図である。 第１実施形態における撹拌制御手段による撹拌動作の制御の説明に供するフロー図である。 同撹拌動作における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図である。 同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。 同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。 送液動作を行うときに第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を閉じることによる作用効果の説明に供する送液ポンプ下流側の圧力変動の一例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態における液体供給系の説明図である。 同実施形態における第１タンクの正面説明図である。 同第１タンクにおける液体残量の変化（供給－排出量）とセンサフィラの変位の関係を説明する説明図である。 同実施形態の撹拌動作における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図である。 同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図である。 同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。 第１タンクに対する液体の供給（送液）－排出（逆送液）とタンク内圧力とセンサフィラ変位量の関係を説明する説明図である。 本発明の第３実施形態における液体供給系の説明図である。 同実施形態の撹拌動作における送液動作を説明する説明図である。 同じく逆送液動作を説明する説明図である。 同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置としての印刷装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は同印刷装置の概略説明図、図２は同印刷装置の吐出ユニットの平面説明図である。

印刷装置１は、液体を吐出する装置であり、シート材Ｐを搬入する搬入部１０と、前処理部２０と、印刷部３０と、乾燥部４０と、搬出部５０とを備えている。印刷装置１は、搬入部１０から搬入（供給）されるシート材Ｐに対し、前処理手段である前処理部２０で必要に応じて前処理液を付与（塗布）し、印刷部３０で液体を付与して所要の印刷を行い、乾燥部４０でシート材Ｐに付着した液体を乾燥させた後、シート材Ｐを搬出部５０に排出する。

搬入部１０は、複数のシート材Ｐを収容する搬入トレイ１１（下段搬入トレイ１１Ａ、上段搬入トレイ１１Ｂ）と、搬入トレイ１１からシート材Ｐを１枚ずつ分離して送り出す給送装置１２（１２Ａ、１２Ｂ）とを備え、シート材Ｐを前処理部２０に供給する。

前処理部２０は、例えばインクを凝集させ、裏写りを防止する作用効果を有する処理液をシート材Ｐの印刷面に付与する処理液付与手段である塗布部２１などを備えている。

印刷部３０は、シート材Ｐを周面に担持して回転する担持部材（回転部材）であるドラム３１と、ドラム３１に担持されたシート材Ｐに向けて液体を吐出する液体吐出部３２を備えている。

また、印刷部３０は、前処理部２０から送り込まれたシート材Ｐを受け取ってドラム３１との間でシート材Ｐを渡す渡し胴３４と、ドラム３１によって搬送されたシート材Ｐを受け取って乾燥部４０に渡す受け渡し胴３５を備えている。

前処理部２０から印刷部３０へ搬送されてきたシート材Ｐは、渡し胴３４に設けられた把持手段（シートグリッパ）によって先端が把持され、渡し胴３４の回転に伴って搬送される。渡し胴３４により搬送されたシート材Ｐは、ドラム３１との対向位置でドラム３１へ受け渡される。

ドラム３１の表面にも把持手段（シートグリッパ）が設けられており、シート材Ｐの先端が把持手段（シートグリッパ）によって把持される。ドラム３１の表面には、複数の吸引穴が分散して形成され、吸引手段によってドラム３１の所要の吸引穴から内側へ向かう吸い込み気流を発生させる。

そして、渡し胴３４からドラム３１へ受け渡されたシート材Ｐは、シートグリッパによって先端が把持されるとともに、吸引手段による吸い込み気流によってドラム３１上に吸着担持され、ドラム３１の回転に伴って搬送される。

液体吐出部３２は、液体吐出手段である吐出ユニット３３（３３Ａ～３３Ｅ）を備えている。例えば、吐出ユニット３３Ａはシアン（Ｃ）の液体を、吐出ユニット３３Ｂはマゼンタ（Ｍ）の液体を、吐出ユニット３３Ｃはイエロー（Ｙ）の液体を、吐出ユニット３３Ｄはブラック（Ｋ）の液体を、吐出ユニット３３Ｅは白色（Ｗ）の液体を、それぞれ吐出する。また、その他、金色、銀色などの特殊な液体の吐出を行う吐出ユニットを使用することもできる。

吐出ユニット３３は、例えば、図２に示すように、複数のノズル１０４を配列したノズル列を複数列有する複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）１００をベース部材３３１に千鳥状に配置したフルライン型ヘッドである。

液体吐出部３２の各吐出ユニット３３は、印刷情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。ドラム３１に担持されたシート材Ｐが液体吐出部３２との対向領域を通過するときに、吐出ユニット３３から各色の液体が吐出され、当該印刷情報に応じた画像が印刷される。

乾燥部４０は、印刷部３０でシート材Ｐ上に付着した液体を乾燥させる。これにより、液体中の水分等の液分が蒸発し、シート材Ｐ上に液体中に含まれる着色剤が定着し、また、シート材Ｐのカールが抑制される。

反転機構部６０は、乾燥部４０を通過したシート材Ｐに対して両面印刷をおこなうときに、スイッチバック方式で、シート材Ｐを反転する機構であり、反転されたシート材Ｐは印刷部３０の搬送経路６１を通じて渡し胴３４よりも上流側に逆送される。

搬出部５０は、複数のシート材Ｐが積載される搬出トレイ５１を備えている。乾燥部４０から反転機構部６０を介して搬送されてくるシート材Ｐは、スタック部５１上に順次積み重ねられて保持される。

なお、液体を吐出する装置として、カットされたシートＰに印刷を施す印刷装置で説明しているが、連帳紙などの連続体、ウェブに印刷を施す印刷装置などにも同様に本願発明を適用できる。

次に、本発明の第１実施形態について図３を参照して説明する。図３は同実施形態における液体供給系の説明図である。

吐出ユニット３３は、前述したように複数のヘッド１００を並べて配置して構成しており、本実施形態では、複数のヘッド１００に液体を供給するマニホールド１１０を備えている。なお、ヘッド１００は、液体を吐出するヘッド部１００ａと、ヘッド部に液体を供給するタンク部１００ｂとを備えるものを使用しているが、これに限るものではない。

そして、ヘッド１００にマニホールド１１０を介して接続する第１タンク１１１と、第１タンク１１１に接続する第２タンク１１２とを備えている。

第２タンク１１２と第１タンク１１１とをつなぐ第１経路１２１と、第１タンク１１１と第２タンク１１２とをつなぐ第２経路１２２と、第１経路１２１と第２経路１２２とを切り替える三方切替弁で構成した切替手段１２４とを備えている。

ここで、切替手段１２４は、ポートａと第１タンク１１１とを共通経路１２３で接続し、ポートｂと第２タンク１１２とを個別第１経路１２１ａで接続し、ポートｃと第２タンク１１２とを個別第２経路１２２ａで接続している。これにより、本実施形態では、第１経路１２１は、共通経路１２３と個別第１経路１２１ａで構成され、第２経路１２２は、共通経路１２３と個別第２経路１２２ａで構成される。

このように、第１経路は切替手段を境に個別第１経路と共通経路とで構成され、第２経路は切替手段を境に個別第２経路と共通経路とで構成されることにより、第１経路の一部が第２経路の一部を兼ねることができ、装置を低コストで小型にできる。

第１経路１２１の個別第１経路１２１ａには、第１経路１２１を通じて第２タンク１１２から第１タンク１１１に送液する送液手段としての不可逆型（一方向型）の送液ポンプ１２５を備えている。

第２タンク１１２は、密閉タンクとし、第２タンク１１２内を減圧して、第２経路１２２を通じて第１タンク１１１から第２タンク１１２に逆送液する逆送液手段を構成する減圧手段としての排気ポンプ１２６を備えている。また、第２タンク１１２には内部を大気開放する大気開放弁１２７も備えている。

また、第２タンク１１２に供給する液体を貯留する第３タンクであるメインタンク１１３を備えている。

そして、第１タンク１１１とヘッド１００（マニホールド１１０）との接続経路である液体経路１１４には、液体経路１１４を開閉する第１開閉弁１３１を備えている。また、第２タンク１１２と第３タンクであるメインタンク１１３との接続経路である液体経路１１５には、液体経路１１５を開閉する第２開閉弁１３２を備えている。

なお、「タンク」は、金属や樹脂などで成型され形状が不変のものであってもよいし、可撓性を有し形状が可変のものであってもよい。また、「タンク」は、一部の形状が不変で残りの部分の形状が可変のものであってもよい。「タンク」は、専用の部品であってもよいし、ヘッドユニットなどと一体的に設けられたものであってもよい。

撹拌制御手段４００は、切替手段１２４の切替制御、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２の開閉制御、送液ポンプ１２５及び排気ポンプ１２６の駆動制御などを行う制御する手段である。

そして、撹拌制御手段４００は、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液と、第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行って、第１タンク１１１内の液体を撹拌する撹拌動作を制御する。

ここで、第１タンクの一例について図４を参照して説明する。図４は第１タンクの正面説明図であり、（ａ）は外観を、（ｂ）は内部をそれぞれ示している。

第１タンク１１１は、タンクケース２０１の開口部に弾性部材、あるいは、可撓性のフィルム２０２を溶着して封止することで、タンクケース２０１の内部に液体を収容する収容部２０３を構成している。そして、収容部２０３内に負圧発生用のバネ２０４を配置している。

次に、第１実施形態における撹拌動作について図５ないし図８も参照して説明する。図５は撹拌制御手段による撹拌動作の制御の説明に供するフロー図である。図６は撹拌動作における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図、図７は同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図、図８は同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。

図５を参照して、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、第１開閉弁１３１を閉状態にする（ステップＳ１、以下単に「Ｓ１」というようにいう。）。次いで、第２開閉弁１３２を閉状態にする（Ｓ２）。

その後、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００を送液する送液動作を実施する（Ｓ３）。次いで、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００を逆送液（逆送）する逆送液動作を実施する（Ｓ４）。

そして、送液動作及び逆送液動作を予め定めた所定回数実施したか否かを判別し（Ｓ５）、所定回数の送液動作及び逆送液動作を行うまでステップＳ３に戻る。

所定回数の送液動作及び逆送液動作を行ったときには、第１開閉弁１３１を開状態にし（Ｓ６）、第２開閉弁１３２を開状態にして（Ｓ７）、撹拌動作を終了する。

このように、本実施形態では、第１開閉弁１３１、第２開閉弁１３２を閉じた状態にして、送液動作、逆送液動作を行っている。

この撹拌動作における送液動作及び逆送液動作の制御について具体的に説明する。
ここで、図３に示すように、撹拌動作を行う前において、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を閉じた状態にする。

その後、切替手段１２４のポートａ－ｂ間を開き、ポートａ－ｃ間を閉じた状態にして、第１経路１２１を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。

そして、送液ポンプ１２５を回転駆動することで、図６に破線矢印で示すように第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

次いで、撹拌制御手段４００は、第１経路１２１を通じた送液を行った後、切替手段１２４のポートａ－ｃ間を開き、ポートａ－ｂ間を閉じた状態にして、第２経路１２２を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。

そして、大気開放弁１２７を閉じ、排気ポンプ１２６を回転駆動することで、第２タンク１１２内が減圧され、図７に一点鎖線矢印で示すように第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、図８に示すように、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

そして、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を終了するときには、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を開状態にする。

次に、送液動作を行うときに第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を閉じることによる作用効果について図９も参照して説明する。図９は送液ポンプを駆動したときの送液方向における送液ポンプ下流側の圧力変動の一例を示す説明図である。

＜送液動作を行うときの第１開閉弁＞
送液動作を行うとき、前述したように、第１開閉弁１３１を閉じて、ヘッド１００（マニホールド１１０）と第１タンク１１１との液体経路１１４を閉じている。

これにより、送液手段として使用する送液ポンプ１２５の脈動がヘッド１００側に伝わることを抑制できる。

つまり、送液ポンプ１２５を駆動して液体を送液しているとき、液体の流動によって、圧力の変化が起きる。例えば、図９は、送液ポンプ１２５を比較的高い電圧で駆動したときに、送液方向に対して送液ポンプ１２５の下流側の圧力を測定した結果の一例である。図９において、「０ｋＰａ」は大気圧のことであり、縦軸は、大気圧に対する差圧で表示している。この図９の測定結果から、液体を送液する度に、主に正圧側に大きな圧力が発生していることが分かる。また、負圧側にも、正圧の半分程度の圧力が発生している。

ヘッド１００のノズルメニスカスの形状を正常に維持できる範囲は、概ね、－４ｋＰａ～＋３ｋＰａであるため、図９に示すような大きな圧力変動が、ヘッド１００に伝わると、ノズルに形成されたメニスカスが形状を保てなくなる。メニスカスが形状を保持できないと、ノズルからの液体溢れ（過剰な正圧の影響）、ノズルからの気泡巻き込み（過剰な負圧の影響）が発生し、前者は装置内汚染、後者は吐出不良に繋がる。

通常、印刷中に液体を補給するときには、第１タンク１１１によって圧力変動を吸収することができる。例えば、第１タンク１１１は、前述したように、タンクケース２０１内に負圧発生用のバネ２０４を設置し、タンクケース２０１の一部をフィルム２０２などの変形可能な壁面として、圧力ダンパを構成している。これにより、送液ポンプ１２５が発生させる脈動を、ばねと変形可能な壁面が変位することで低減させ、ヘッド１００のメニスカスへの影響を抑える。

また、印刷中に液体を補給するときには、図９のような脈動を抑えるように比較的低い電圧で駆動する。

これに対し、第１タンク１１１、第２タンク１１２の液体撹拌動作を行うときには、第１タンク１１１と第２タンク１１２の間で、液体の送液を行うため、印刷動作を中止し、攪拌動作を行うので、生産性低下につながる。

そのため、攪拌動作を短時間で終了させる必要がある。この場合、送液手段として用いる送液ポンプは、駆動電圧を高くすることにより送液速度を上げることができる。そこで、撹拌動作を行うときには、通常の印刷動作を行うときよりも、送液ポンプ１２５の駆動電圧を高くして送液速度を上げることにより撹拌動作の作業時間を短縮する。

しかしながら、送液ポンプ１２５の駆動電圧を上げると、図９で説明したように、脈動が大きくなるという問題がある。

そこで、本実施形態では、第１タンク１１１とヘッド１００側（マニホールド１１０）との間の接続経路となる液体経路１１４に第１開閉弁１３１を設けている。そして、第１開閉弁１３１を閉じた状態で、送液ポンプ１２５を駆動して、第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行う。

これにより、ヘッド１００への液体流動の伝達を遮断でき、メニスカスへの影響を抑制できる。

＜送液動作を行うときの第２開閉弁＞
送液動作を行うとき、前述したように、第２開閉弁１３２を閉じて、メインタンク１１３（第３タンク）と第２タンク１１２との液体経路１１５を閉じている。

これにより、第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液中に、メインタンク１１３側から新しい液体が第２タンク１１２に補給されることを防ぐことができる。

つまり、本実施形態において、第２タンク１１２から第１タンク１１１へ送液すると、第２タンク１１２内は、若干負圧となり、メインタンク１１３側から第２タンク１１２に液体が補給されることがある。また、装置のレイアウトの都合上、第２タンク１１２よりもメインタンク１１３が高い位置に設置された場合、水頭差によってメインタンク１１３から第２タンク１１２へ補給されることがある。

ここで、本実施形態では、前述した撹拌動作の制御で説明したように、送液動作と逆送液動作を複数回（所定回数）実施している。この場合、液体経路１１５が通じていると、第２タンク１１２から第１タンク１１１に送液する度に、メインタンク１１３から第２タンク１１２に新しい液体が補給されることになる。

このとき、ヘッド１００などから液体を消費することがない限り、第２開閉弁１３２より下流側は液体過多となる。この場合、第１開閉弁１３１がなく、或いは、第１開閉弁１３１が開状態にされていると、液体過多による正圧の影響で、ヘッド１００から液体が垂れて装置内を汚してしまうおそれがある。反対に、第１開閉弁１３１を閉じる制御を行っていても、第１タンク１１１の圧力が高まることになる。この場合、第１タンク１１１のタンクケース２０１とフィルム２０２の溶着部が剥がれて、液体が漏れだして、装置内を汚してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、液体経路１１５の第２開閉弁１３２を閉じた状態で、第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液動作を行うことで、液体過多となることを防いでいる。

なお、送液動作を行うときには、大気開放弁１２７を閉じる。これは、大気側から空気が補充されることを防止するためである。大気開放弁１２７を閉じておかないと、空気が補充されてしまう分、第２タンク１１２内の空気容量が増えしまい、次の逆送液を行うときに、第１タンク１１１側から、逆送液させる液体に作用する圧力が蓄積される時間が長くなってしまうためである。言い換えると、排気ポンプ１２６で排気する時間がかかってしまうことを防止する。

＜逆送液動作を行うときの第１開閉弁＞
逆送液動作を行うとき、前述したように、第１開閉弁１３１を閉じて、ヘッド１００（マニホールド１１０）と第１タンク１１１との液体経路１１４を閉じている。

逆送液動作を行うときは、切替手段１２４を第２経路１２２に切り替えた状態で、大気開放弁１２７を閉じて、第２開閉弁１３２を閉じた状態で、逆送液手段である排気手段としての排気ポンプ１２６を駆動する。

このとき、一度の逆送液動作で、逆送液量を多く設定して動作させると、ヘッド１００のメニスカスは、負圧側に大きく変化するため、ノズルからの気泡が混入するおそれがある。

そこで、第１開閉弁１３１を閉じた状態にして逆送液動作を行うことで、ノズルからの気泡の吸い込みを抑制できる。特に、逆送液量が多いほど、撹拌効果は高くなるので、第１開閉弁１３１を閉じるほうが有効である。

また、前述した送液動作を行うときほどではないが、逆送液動作を行うときにも排気ポンプ１２６の駆動による圧力は上流側（ヘッド側)にも影響することがあるため、メニスカスの維持のためにも第１開閉弁１３１を閉じることが好ましい。

＜逆送液動作を行うときの第２開閉弁＞
送液動作を行うとき、前述したように、第２開閉弁１３２を閉じて、メインタンク１１３（第３タンク）と第２タンク１１２との液体経路１１５を閉じている。

これにより、逆送液動作を行うときに、メインタンク１１３（第３タンク）側から第２タンク１１２に液体が補給されることを防止する。

つまり、装置のレイアウトの都合上、第２タンク１１２よりもメインタンク１１３が高い位置に設置された場合、水頭差によってメインタンク１１３から第２タンク１１２へ補給されることがある。逆送液動作を行っているとき、液体経路１１５が通じていると、メインタンク１１３から第２タンク１１２に液体が補給されてしまう分、第１タンク１１１側から、第２タンク１１２に戻ってくる液体量が減少する。そのため、第１タンク１１１と第２タンク１１２との間での撹拌効果が十分発揮できなくなる。

なお、送液動作を行うときには、大気開放弁１２７を閉じる。これは、逆送液動作を行っているとき、大気側から空気が補充されることを防止するためである。大気開放弁１２７を閉じておかないと、排気ポンプ１２６によって空気が排気されてしまう分が外気から補充されてしまい、第１タンク１１１側から第２タンク１１２側に戻ってくる液体量が減少する。そのため、第１タンク１１１と第２タンク１１２の間での撹拌効果が十分発揮できなくなるためである。

ここで、撹拌動作は、例えば、印刷装置１が使用されていない状態が継続して続いた後で、電源ＯＮ、若しくは、印刷に移行する直前のタイミングで行うことにより、液体の沈降を解消し、出力物に不具合が発生しないようにすることができる。特に、使用されていない放置時間（非印刷時間、非吐出動作継続時間）が長いほど、沈降が懸念されるので、効果を発揮する。

また、本実施形態では、送液動作や逆送液動作（ポンプの駆動）は、例えば、予め設定した所定時間行う。送液ポンプ１２５や排気ポンプ１２６の駆動時間は送液量、逆送液量に相当するので、駆動時間を管理することで第１タンク１１１に供給する液体量（供給量）や排出する液体量（排出量）を管理することができる。

この場合、温度変化に応じて、液体粘度が変化するので、予め決められた温度－時間テーブルに基づいて送液動作、逆送液動作の時間を決定するようにすることもできる。

また、撹拌動作（１回の送液動作と１回の逆送液動作）の実施回数は、複数回とすることが好ましい。つまり、送液量と逆送液量には、第１タンク１１１及び第２タンク１１２内で収容できる液体量の範囲内という制限がある。そのため、第１タンク１１１と第２タンク１１２の沈降液体３０１を分散するには、交互に、第１タンク１１１、第２タンク１１２内に流動を起こし、複数回くり返す動作にすることでより撹拌効果を高めることができる。

なお、本実施形態では、第１タンク１１１及び第２タンク１１２内で収容できる液体量の範囲は、送液時間、逆送液時間（ポンプ駆動時間）で管理している。

撹拌動作の実施回数については、装置の放置時間に応じて変更することができる。例えば、放置時間が短時間の場合は、沈降量も少なく、短時間の撹拌で分散可能であるので、比較的少ない回数で撹拌動作を実施する。これに対し、放置時間が長時間の場合は、沈降量が多いので、比較的多い回数で撹拌動作を実施し、時間をかけて確実に撹拌する。

また、装置の放置時間については、送液ポンプ１２５を駆動したときの動作終了時刻を毎回上書き記憶し、その時間と現在時刻の差分とする。この差分を印刷していない非印刷時間（非吐出動作継続時間）とし、非印刷時間が予め設定した所定時間を超えた状態で、電源ＯＮ、若しくは、印刷開始前のタイミングになったとき、撹拌動作を所定回数分実施する。

また、本実施形態では、第２タンク１１２から第１タンク１１１に送液する送液ポンプ１２５として、不可逆型ポンプを使用している。不可逆型ポンプとは、一方向にのみ送液できるポンプのことで、一般的には、ピストンポンプやダイアフラムポンプが相当する。

ダイアフラムポンプとは、ポンプの入口（吸引側）と出口（吐出側）に逆止弁が備えられ、吸引と吐出を交互に繰り返すことで液体を送液する。逆止弁の作用により、一方向への送液に限られるが、機械的な摩耗等はなく、比較的寿命の長いポンプとして知られている。

本実施形態によれば、不可逆型ポンプを使用して第２タンクから第１タンクに送液しつつ、第１タンクと第２タンクとの間で送液と逆送液を行って撹拌することができるので、長期にわたって安定した吐出を行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態における液体供給系の説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態と同様に構成において、第１タンク１１１の液体量を検知する液体量検知手段２１０を備えている。

液体量検知手段２１０は、第１タンク１１１内の液体量に応じて変位するセンサフィラ２０５と、上限検知手段である上限センサ２１１と、下限検知手段である下限センサ２１２とを含む。上限センサ２１１は、液体量が予め設定した上限値になったときにセンサフィラ２０５を検知する。下限センサ２１２は、液体量が予め設定した下限値になったときにセンサフィラ２０５を検知する。なお、上限値及び下限値は、撹拌動作を行うときの送液量と逆送液量を管理するときに使用する制限値の意味である。

撹拌制御手段４００は、上限センサ２１１及び下限センサ２１２の検知結果を入力し、切替手段１２４、送液ポンプ１２５、排気ポンプ１２６を駆動制御する。そして、撹拌制御手段４００は、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液と第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液を行って、第１タンク１１１内の液体を撹拌する撹拌動作を制御する。

次に、第１タンクの液体量検知に関わる構成について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同第１タンクの正面説明図、図１２は液体残量の変化（供給－排出量）とセンサフィラの変位の関係を説明する説明図である。

第１タンク１１１は、前記第１実施形態で説明したと同様に、タンクケース２０１の開口部に弾性部材、あるいは、可撓性のフィルム２０２を溶着して封止することで、タンクケース２０１の内部に液体を収容する収容部２０３を構成している。そして、収容部２０３内に負圧発生用のバネ２０４を配置している。

さらに、本実施形態では、フィルム２０２にはマイラ２０７が設けられ、フィルム２０２の変位に応じて変位するピン部材２０８が設けられている。

そして、センサフィラ２０５の一端部をタンクケース２０１に軸受２０６で回転自在に支持し、ピン部材２０８に自重で接触させている。これによりセンサフィラ２０５はフィルム２０２の変位に応じて他端部側が上下方向に変位する（フィルム２０２の外側方向と内側方向への変位に相当する。）。

そこで、センサフィラ２０５の他端部側に、タンクケース２０１に設けたセンサ保持部材などにより、フォトセンサなどで構成した上限センサ２１１及び下限センサ２１２を保持している。

このように構成した第１タンク１１１においては、第１タンク１１１に対する液体の供給－排出量に応じて、センサフィラ２０５が、内側と外側に移動し、その変位位置を上限センサ２１１と下限センサ２１２を用いて検出している。

つまり、例えば、第１タンク１１１内の液体を第２タンク１１２に排出したときには、フィルム２０２がタンクケース２０１の内側に変形する。したがって、図１２（ａ）に示すように、第１タンク１１１のセンサフィラ２０５の外側のある点をゼロとして、第１タンク１１１内の液体を排出すると、図１２（ｃ）に示すように、排出に伴ってセンサフィラ２０５の変位量が内側に向かう方向で増加する。

逆に、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体を供給したときには、フィルム２０２がタンクケース２０１の外側に凸になるように変形する。したがって、図１２（ａ）に示すように、第１タンク１１１のセンサフィラ２０５の外側のある点をゼロとして、第１タンク１１１内に液体を供給すると、図１２（ｂ）に示すように、供給に伴ってセンサフィラ２０５の変位量が内側に向かう方向で減少する（外側に向かう方向で増加する）。

そこで、本実施形態では、撹拌制御手段４００は、センサフィラ２０５を検知する上限センサ２１１と下限センサ２１２の各検知結果によって第１タンク１１１に対する送液及び逆送液の液体量を管理している。

次に、第２実施形態における撹拌動作について図１３ないし図１５も参照して説明する。図１３は同撹拌動作における第１経路を使用した送液動作を説明する説明図、図１４は同じく第２経路を使用した逆送液動作を説明する説明図、図１５は同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。

撹拌制御手段４００は、前述した第１実施形態と同様に、撹拌動作を開始すると、第１開閉弁１３１、第２開閉弁１３２を閉状態にする。その後、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００を送液する送液動作と、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００を逆送液（逆送）する逆送液動作を実施する。

そして、送液動作及び逆送液動作を予め定めた所定回数実施し、所定回数の送液動作及び逆送液動作を行ったときには、第１開閉弁１３１、第２開閉弁１３２を開状態にする。

この撹拌動作における送液動作及び逆送液動作の制御について具体的に説明する。

ここで、図１０に示すように、撹拌動作を行う前において、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を閉じた状態にする。

その後、切替手段１２４のポートａ－ｂ間を開き、ポートａ－ｃ間を閉じた状態にして、第１経路１２１を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。

そして、送液ポンプ１２５を回転駆動することで、図１３に破線矢印で示すように第１経路１２１を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、上限センサ２１１でセンサフィラ２０５が上限位置に変位したことを検知するまで送液を行うことで送液量を管理している。

次いで、撹拌制御手段４００は、第１経路１２１を通じた送液を行った後、切替手段１２４のポートａ－ｃ間を開き、ポートａ－ｂ間を閉じた状態にして、第２経路１２２を介して第１タンク１１１と第２タンク１１２とを通じる。

そして、大気開放弁１２７を閉じ、排気ポンプ１２６を回転駆動することで、第２タンク１１２内が減圧され、図１４に一点鎖線矢印で示すように第２経路１２２を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、下限センサ２１２でセンサフィラ２０５が下限位置まで変位したことを検知するまで逆送液を行うことで逆送液量を管理している。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、図１５に示すように、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

そして、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を終了するときには、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を開状態にする。

本実施形態によれば、図１２に基づいた第１タンク１１１の特性に合わせた送液と逆送液を実施できる。これにより、例えば、温度が変化し、送液対象の液体の粘度が変化しても、絶対的な位置は変わらないので、より正確に、第１タンク１１１内の液体量を制御できる。

特に、ヘッド１００を多数並べるライン型においては、撹拌に伴う液体の流動が、多数のヘッド１００に形成されたノズルメニスカスへ及ぼす影響も大きくなる。

つまり、逆送液しすぎるとノズルからの気泡巻き込みが発生し、送液し過ぎると液垂れが発生する。このノズル抜けや液垂れによって、画像品質が著しく低下する。

また、ノズルメニスカスへの不具合が発生した場合は、ノズルが多い分、回復にも時間がかかってしまう。そのため、ノズルメニスカスへの不具合の影響のない構成が必要である。

そこで、第１タンク１１１に対する液体の供給（送液）－排出（逆送液）を上限センサ２１１及び下限センサ２１２で管理できることで、撹拌動作がノズルメニスカスに与える影響を低減することができる。

この点について図１６も参照して説明する。図１６は第１タンクに対する液体の供給（送液）－排出（逆送液）とタンク内圧力とセンサフィラ変位量の関係を説明する説明図である。

第１タンク１１１への送液による供給量や、逆送液よる排出量を上限センサ２１１、下限センサ２１２の検知結果に基づいて制御できるということは、それに対応する圧力を制御していることと対応している。

第１タンク１１１は負圧発生用のバネ２０４復元力によって負圧を発生させており、液体残量が少なくなるほど圧力が低くなる（負圧が高くなる）。したがって、第１タンク１１１に対して送液、逆送液を行うことによってタンク内の液体残量が変化することで、図１６に示すように、第１タンク１１１内の圧力が変化する。

例えば、図１６に示すように、上限センサ２１１と下限センサ２１２の検知状態がセンサフィラ２０５の上限に相当する状態を検知したときの変位量ａに相当するタンク内圧力はＰｈとなり、上限センサ２１１と下限センサ２１２の検知状態がセンサフィラ２０５の下限に相当する状態を検知したときの変位量ｂに相当するタンク内圧力はＰｌとなる。

そこで、例えば、上限センサ２１１と下限センサ２１２で検知される範囲内で液体残量が変化するように送液と逆送液とを制御することで、第１タンク１１１内の圧力を上限センサ２１１と下限センサ２１２によって検知される液体残量に対応する圧力範囲内（圧力Ｐｈ－Ｐｌの間）に収めることができる。

このように、第１タンク１１１内の圧力を所定の圧力範囲内に収めることで、ノズルメニスカスを常に正常に保つことができ、逆送液しすぎることによるノズルからの気泡巻き込み、送液しすぎることによるノズルからの液垂れを防止することができ、画像劣化が抑制される。

次に、本発明の第３実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態における液体供給系の説明図である。

本実施形態では、第２タンク１１２と第１タンク１１１とを送液及び逆送液に共通で使用する接続経路である液体経路１２０で接続している。

そして、液体経路１２０には、チューブポンプなどで構成した可逆型の送液ポンプ１２５を配置している。

可逆型の送液ポンプ１２５は、印加する駆動電圧の正逆を切り替えることで、送液方向が正逆方向に切り替わる。これにより、送液ポンプ１２５は、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００を送液する方向、及び、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体を逆送液する方向のいずれにも液体を送液できる。

また、撹拌制御手段４００は、前記第１実施形態と同様に、送液ポンプ１２５の駆動制御（送液方向の切替を含む）、第１開閉弁１３１、第２開閉弁１３２の開閉制御を行う。また、撹拌制御手段４００は、前記第２実施形態と同様に、液体量検知手段２１０の上限センサ２１１及び下限センサ２１２の各検知結果を使用して第１タンク１１１に対する送液量及び逆送液量を管理している。

次に、本実施形態における撹拌動作（送液動作及び逆送液動作）の制御について図１８ないし図２０も参照して具体的に説明する。図１８は同撹拌動作における送液動作を説明する説明図、図１９は同じく逆送液動作を説明する説明図、図２０は同じく撹拌動作終了後の状態を説明する説明図である。

ここで、図１７に示すように、撹拌動作を行う前において、第１タンク１１１の底部には液体３００の沈降よる沈降液体３０１が溜まり、同様に、第２タンク１１２の底部にも液体３００の沈降による沈降液体３０１が溜まっているものとする。

そこで、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を開始すると、前記第１実施形態で説明した撹拌動作に関する制御を実行し、まず、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を閉じた状態にする。

その後、送液ポンプ１２５を正転駆動する。これにより、図１８に破線矢印で示すように液体経路１２０を通じて、第２タンク１１２から第１タンク１１１に液体３００が送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、上限センサ２１１でセンサフィラ２０５が上限位置に変位したことを検知するまで送液を行うことで送液量を管理している。

次いで、所定の送液量を送液した後、撹拌制御手段４００は、送液ポンプ１２５を逆転駆動する。これにより、図１９に一点鎖線矢印で示すように液体経路１２０を通じて、第１タンク１１１から第２タンク１１２に液体３００が逆送液される。

このとき、撹拌制御手段４００は、下限センサ２１２でセンサフィラ２０５が下限位置に変位したことを検知するまで逆送液を行うことで逆送液量を管理している。

このような第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液と、第１タンク１１１から第２タンク１１２への逆送液を所定回数繰り返すことによって、第１タンク１１１内の液体３００、第２タンク１１２内の液体３００がそれぞれ撹拌される。

これにより、図２０に示すように、第１タンク１１１内の沈降液体３０１、第２タンク１１２内の沈降液体３０１が分散されて、沈降液体３０１が減少ないし消失する。

そして、撹拌制御手段４００は、撹拌動作を終了するときには、第１開閉弁１３１及び第２開閉弁１３２を開状態にする。

このように、送液ポンプ１２５として可逆型送液手段を使用することで、構成が簡単になる。

また、送液動作及び逆送液動作を行うときの第１開閉弁及び第２開閉弁の動作については、前記第１実施形態で説明した同様であるので、作用効果について簡単に説明する。

＜送液動作を行うときの第１開閉弁＞
送液動作を行うとき、前述したように、第１開閉弁１３１を閉じて、ヘッド１００（マニホールド１１０）と第１タンク１１１との液体経路１１４を閉じている。

これにより、送液手段として使用する送液ポンプ１２５の脈動がヘッド１００側に伝わることを抑制でき、ヘッド１００のメニスカスへの影響を抑制することができる。

＜送液動作を行うときの第２開閉弁＞
送液動作を行うとき、前述したように、第２開閉弁１３２を閉じて、メインタンク１１３（第３タンク）と第２タンク１１２との液体経路１１５を閉じている。

これにより、第２タンク１１２から第１タンク１１１への送液中に、メインタンク１１３側から新しい液体が第２タンク１１２に補給されることを防ぐことができ、液体過多となることを防いでいる。

＜逆送液動作を行うときの第１開閉弁＞
逆送液動作を行うとき、前述したように、第１開閉弁１３１を閉じて、ヘッド１００（マニホールド１１０）と第１タンク１１１との液体経路１１４を閉じている。

これにより、ノズルからの気泡の吸い込みを抑制できる。また、本実施形態では、送液ポンプ１２５として可逆型送液手段を使用しているので、メニスカスの維持のためにも第１開閉弁１３１を閉じることが好ましい。

＜逆送液動作を行うときの第２開閉弁＞
送液動作を行うとき、前述したように、第２開閉弁１３２を閉じて、メインタンク１１３（第３タンク）と第２タンク１１２との液体経路１１５を閉じている。

これにより、逆送液動作を行うときに、メインタンク１１３（第３タンク）側から第２タンク１１２に液体が補給されることを防止する。

また、撹拌動作のタイミング、撹拌動作（１回の送液動作と１回の逆送液動作）の実施回数、放置時間の計測などは前記第１実施形態で説明したと同様である。

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。

「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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１ 印刷装置
１０ 搬入部
２０ 印刷部
２１ シート搬送装置
２２ 液体吐出部
２３ 吐出ユニット
５１ ドラム
５２ 吸引装置（吸引手段）
１００ 液体吐出ヘッド（ヘッド）
１１１ 第１タンク
１１２ 第２タンク
１１４ 液体経路
１１５ 液体経路
１１３ メインタンク（第３タンク）
１２０ 液体経路
１２１ 第１経路
１２２ 第２経路
１２４ 切替手段
１２５ 送液ポンプ（送液手段）
１２６ 排気ポンプ（逆送液手段）
１３１ 第１開閉弁
１３２ 第２開閉弁
２０５ センサフィラ
２１１ 上限センサ
２１２ 下限センサ
４００ 撹拌制御手段

Claims (4)

1. 液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに接続する第１タンクと、
   前記第１タンクに接続する第２タンクと、
   前記液体吐出ヘッドと前記第１タンクとの接続経路を開閉する第１開閉弁と、
   前記第２タンクから前記第１タンクに対して液体を送液する手段と、
   前記第１タンクから前記第２タンクに対して前記液体を逆送液する手段と、
   前記第１開閉弁を閉じた状態で、前記第２タンクから前記第１タンクに対する送液動作、及び、前記第１タンクから前記第２タンクに対する逆送液動作を制御する手段と、
   前記第２タンクと前記第１タンクとをつなぐ第１経路と、
   前記第１タンクと前記第２タンクとをつなぐ第２経路と、
   前記液体を送液するときと前記液体を逆送液するときとで前記第１経路と前記第２経路とを切り替える切替手段と、を備え、
   一方向に送液する送液手段により前記液体を送液する手段が構成され、
   前記第２タンク内を減圧する手段により前記液体を逆送液する手段が構成されている
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記第２タンクに接続され、液体を貯留する第３タンクと、
   前記第２タンクと前記第３タンクとの接続経路を開閉する第２開閉弁と、を備え、
   前記制御する手段は、前記第２開閉弁を閉じた状態で、前記第２タンクから前記第１タンクに対する送液動作、及び、前記第１タンクから前記第２タンクに対する逆送液動作を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
3. 前記第１タンクに接続される共通経路と、
   前記第２タンクに前記送液手段を介して接続される個別第１経路と、
   前記第２タンクに接続される個別第２経路と、を備え、
   前記第１経路は前記個別第１経路と前記共通経路とで構成され、
   前記第２経路は前記個別第２経路と前記共通経路とで構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体を吐出する装置。
4. 前記個別第１経路に前記一方向に送液する手段が設けられ、
   前記減圧する手段は前記第２タンクに接続された排気手段であり、
   前記切替手段は、前記個別第１経路、前記個別第２経路及び前記共通経路にそれぞれ接続する３つのポートを有する三方切替弁であり、
   前記三方切替弁の前記個別第１経路を接続したポートと前記共通経路を接続したポートの間を開き、前記個別第２経路を接続したポートと前記共通経路を接続したポートの間を閉じた状態にして、前記一方向に送液する手段を駆動することで、前記第２タンクから前記第１タンクに送液され、
   前記三方切替弁の前記個別第２経路を接続したポートと前記共通経路を接続したポートの間を開き、前記個別第１経路を接続したポートと前記共通経路を接続したポートの間を閉じた状態にして、前記排気手段を駆動することで、前記第１タンクから前記第２タンクに逆送液される
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体を吐出する装置。

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