JP2012030515A - 液体供給装置及び液体吐出装置並びに圧力制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヘッド(100)と連通又は非連通を切換可能に構成された液流路(12)と、液流路内の液へ圧力を付与するポンプ(20)と、液流路内の液の圧力変動を緩衝させる圧力緩衝室(18)と、ヘッドと液流路とを非連通とした状態において、液流路への送液量に比例して液流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件によりポンプを動作させたときの液流路内の圧力上昇値を検出する圧力センサ(16)と、圧力センサにより検出された圧力上昇値と、予め決められた圧力上昇目標値と、を比較し、その比較結果に基づいて液流路へ付与される圧力を補正するようにポンプが制御される。
【選択図】図1
Description
(インク供給装置の全体構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係るインク供給装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すインク供給装置10は、インクジェットヘッド(以下、単に「ヘッド」と記載することがある。)100へインクタンク102からインクを供給し、ヘッド100の内部圧力(背圧)をインクの送液量によって制御する非循環型のインク供給装置である。図1に示すように、インク供給装置10は、ヘッド100と連通する液流路12と、ヘッド100と液流路12との連通、非連通を切り換えるヘッドバルブ14と、液流路12の内部圧力を検出する圧力センサ16と、液流路12に設けられ、液流路12の内部圧力の変動を抑制するように圧力調整を行う圧力緩衝室18と、圧力緩衝室18のヘッド100と反対側に接続されるポンプ20と、を含んで構成される。
ポンプ20は、正逆転動作を切換可能に構成されたチューブポンプが好適に用いられる。図2(a)〜(c)は、チューブポンプ20の概略構成を模式的に示す説明図であり、チューブポンプ20の動作の説明図である。図2(a)〜(c)に示すチューブポンプ20は、ポンプフレーム50内に弾性を有するチューブ52が円環状に配置された構造を有しており、チューブ52の内側には、チューブ52に沿って回転するロータ54が設けられている。ロータ54の中心軸56は不図示のモータが連結されており、該モータを動作させると、ロータ54は図中時計回り方向又は反時計回り方向へ回転するように構成されている。不図示のモータには、ステッピングモータなどの制御型モータが適用される。
図3は、本例に示すインク供給装置10の制御系の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、インク供給装置10は、制御系を統括制御するシステム制御部70と、システム制御部70から送られる制御信号に基づいてポンプ20の制御を行うポンプ制御部72と、ヘッドバルブ14、及びドレインバルブ30、連通バルブ34、大気連通バルブ40等のバルブ類の開閉を制御するバルブ制御部74と、装置各部に異常が発生した場合にその旨を報知する報知部75と、を具備している。
図4(a),(b)は、本例に示すインク供給装置10に適用される圧力緩衝室18の動作を説明する図である。なお、図4(a),(b)では、図1に図示した構成に一部が省略されている。図4(a)に示す圧力緩衝室18は、液室24と気室26とを区画する弾性分離膜22を変形させて液室24の容積を拡大及び縮小させ、ポンプ20の送液量に対して液流路12の圧力が比例するように(圧力緩衝室18から出力される液量が変動しないように)、液流路12内の急激な圧力の変動を抑制するためのダンパとして機能する。
先に述べたように、本例に示すインク供給装置10は、インクの送液速度(ポンプ20の回転速度)を変えて、ヘッド100の背圧(内部圧力)が一定範囲内に維持されるように液流路12内の圧力(ポンプ20の送液量)の制御が行われる。かかる構成を有するインク供給装置10は、ポンプ20の性能のバラつきに起因して、圧力制御や送液制御が適正に行われない懸念がある。特に、本例に適用されるチューブポンプは、正逆転の制御が容易であるものの、使用されている部品のバラつき、組み立てバラつき、チューブの弾性のバラつきなどの初期バラつきだけでなく、チューブの弾性の経時変化によって昇圧性能又は減圧性能が経時変化してしまう。
次に、本発明の第2実施形態に係るインク供給装置について説明する。図9は、本例に示すインク供給装置200の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、主として図1〜8を用いて説明したインク供給装置10と相違する構成について説明する。
同図に示すインク供給装置200は、循環型のインク供給装置であって、供給流路202と回収流路212とを有し、供給流路202は供給流路圧力センサ206が設けられ、回収流路212は回収流路圧力センサ216が設けられている。また、供給流路202には第1の圧力緩衝室208が設けられるとともに、回収流路212には第2の圧力緩衝室218が設けられている。第1の圧力緩衝室208は、供給ポンプ210を介してインクタンク102と連通され、第2の圧力緩衝室218は回収ポンプ220を介してインクタンク102と連通される。
次に、図9に示す構造を有する循環型のインク供給装置200における圧力補正制御について説明する。インク供給装置200に適用される圧力補正制御は、図7のステップS10〜ステップS34が実行された後に、図10のステップS140以降の工程が実行される。本例に示す圧力補正制御では、図7のステップS14において、供給流路202と各ヘッドモジュール101とを連通させる流路に設けられる供給バルブ204が閉じられるとともに、回収流路212と各ヘッドモジュール101とを連通させる流路に設けられる回収バルブ214が閉じられ、さらに、バイパス流路バルブ272が閉じられる。
次に、上述したインク供給装置の応用例として、インクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置について説明する。
図11は、本発明の実施形態に係る液体供給装置を具備するインクジェット記録装置の全体構成を示した構成図である。同図に示すインクジェット記録装置300は、色材を含有するインクと該インクを凝集させる機能を有する凝集処理液を用いて、所定の画像データに基づいて記録媒体314の記録面に画像を形成する二液凝集方式の記録装置である。
給紙部320は、給紙トレイ322と不図示の送り出し機構が設けられ、記録媒体314は給紙トレイ322から一枚ずつ送り出されるように構成されている。給紙トレイ322から送り出された記録媒体314は、渡し胴(給紙胴)332のグリッパー(不図示)の位置に先端部が位置するように不図示のガイド部材によって位置決めされて一旦停止する。そして、グリッパー(不図示)が記録媒体314の先端部を挟んで保持し、処理液胴334に備えられるグリッパーとの間で記録媒体314の受け渡しを行う。
処理液塗布部330は、給紙胴332から受け渡された記録媒体314を外周面に保持して記録媒体314を所定の搬送方向へ搬送する処理液胴(処理液ドラム)334と、処理液胴334の外周面に保持された記録媒体314の記録面に処理液を付与する処理液塗布部330と、含んで構成されている。処理液胴334を図11における反時計回りに回転させると、記録媒体314は処理液胴334の外周面に沿って反時計回り方向に回転搬送される。
描画部340は、記録媒体314を保持して搬送する描画胴(描画ドラム)344と、記録媒体314を描画胴344に密着させるための用紙押さえローラ346と、記録媒体314にインクを付与するインクジェットヘッド348M,348K,348C,348Yを備えている。描画胴344の基本構造は先に説明した処理液胴334と共通している。
乾燥処理部350は、画像形成後の記録媒体314を保持して搬送する乾燥胴(乾燥ドラム)354と、該記録媒体314上の水分(液体成分)を蒸発させる乾燥処理を施す乾燥処理装置356を備えている。なお、乾燥胴354の基本構造は、先に説明した処理液胴334及び描画胴344と共通しているので、ここでの説明は省略する。
定着処理部360は、記録媒体314を保持して搬送する定着胴(定着ドラム)364と、画像形成がされ、さらに、液体が除去された記録媒体314に加熱処理を施すヒータ366と、該記録媒体314を記録面側から押圧する定着ローラ368と、を備えて構成される。なお、定着胴364基本構造は処理液胴334、描画胴344、及び乾燥胴354と共通しているので、ここでの説明は省略する。ヒータ366及び定着ローラ368は、定着胴364の外周面に対向する位置に配置され、定着胴364の回転方向(図11において反時計回り方向)の上流側から順に配置される。
図11に示すように、定着処理部360に続いて排出部370が設けられている。排出部370は、張架ローラ372A,372Bに巻きかけられた無端状の搬送チェーン374と、画像形成後の記録媒体314が収容される排出トレイ376と、を備えて構成されている。
次に、描画部340に具備されるインクジェットヘッド348M,348K,348C,348Yの構造の一例について説明する。なお、各色に対応するインクジェットヘッド348M,348K,348C,348Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号400によってインクジェットヘッド(以下、単に「ヘッド」とも言う。)を示すものとする。
図15は、インクジェット記録装置300の制御系の概略構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置300は、通信インターフェース440、システム制御部442、搬送制御部444、画像処理部446、ヘッド駆動部448を備えるとともに、画像メモリ450、ROM452を備えている。
次に、本例に示すインクジェット記録装置300に適用されるインク供給部469の具体例について説明する。図16は、図11に示すインクジェットヘッド348M,348K,348C,348Yのそれぞれに各色のインクを供給するインク供給部469の概略構成を示すブロック図である。
本変形例では、画像形成装置の例として、インクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲は写真プリントやポスター印刷などのいわゆるグラフィック印刷の用途に限定されず、レジスト印刷装置、電子回路基板の配線描画装置、微細構造物形成装置など、画像として把握できるパターンを形成し得る工業用途の装置も包含する。
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
Claims (24)
- 液体の供給対象と連通又は非連通を切換可能に構成された第1の流路と、
前記第1の流路内の液へ圧力を付与する第1の圧力付与手段と、
前記第1の流路内の液の圧力変動を緩衝させる第1の圧力緩衝手段と、
液体の供給対象と前記第1の流路とを非連通とした状態において、前記第1の流路への送液量に比例して前記第1の流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件により前記第1の圧力付与手段を動作させたときの前記第1の流路内の圧力上昇値を検出する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段により検出された圧力上昇値と、予め決められた圧力上昇目標値と、を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記第1の流路へ付与される圧力を補正するように前記第1の圧力付与手段を制御する圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1に記載の液体供給装置において、
前記第1の圧力緩衝手段は、前記第1の流路と連通する第1の液室と、
前記第1の液室の容積を変化させるように動作する第1の可動部と、
を備え、
前記標準動作条件は、前記第1の液室の容積を標準容積から最大容積へ変化させる間の前記第1の圧力付与手段の動作条件であることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1又は2に記載の液体供給装置において、
前記第1の圧力緩衝手段は、前記第1の流路と連通する液室と、
前記第1の液室を構成する面の少なくとも一面を覆い、前記第1の液室の容積を変化させるように動作する第1の可動部と、
前記第1の可動部の前記第1の液室と反対側に設けられる第1の気室と、
前記第1の気室に設けられ、前記第1の気室を大気と連通させるか密閉するかを切り換える第1の連通切換手段と、
を備え、
前記標準動作条件は、前記第1の液室の容積を標準容積から前記第1の可動部が前記第1の気室の内壁面と接触する最大容積へ変化させる間の前記第1の圧力付与手段の動作条件であることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項3に記載の液体供給装置において、
前記第1の圧力緩衝手段は、前記第1の気室と連通、非連通を切換可能に構成された第1の予備気室を備えたことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記圧力制御手段は、前記標準動作条件における前記第1の検出手段により検出された圧力上昇値が、前記圧力上昇目標値となるように前記第1の圧力付与手段を制御して前記第1の流路に付与する圧力を補正することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記第1の検出手段の検出結果を記憶する記憶手段と、
前記第1の検出手段により検出された圧力上昇値と、前記圧力上昇目標値との差分が所定範囲以上の場合にその旨を報知する報知手段と、
を備え、
前記比較手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第1の検出手段による最初の検出によって検出された圧力上昇値を圧力上昇目標値として比較を行い、
前記報知手段は、前記第1の検出手段により検出された今回の圧力上昇値と、前記圧力上昇目標値との差分が所定範囲以上の場合に、前記第1の圧力付与手段のメンテンナンスが必要である旨を報知することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項6に記載の液体供給装置において、
前記比較手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第1の検出手段により検出された前回の圧力上昇値を圧力上昇目標値として比較を行い、
前記報知手段は、前記第1の検出手段により検出された今回の圧力上昇値と、前記圧力上昇目標値との差分が所定範囲以上の場合に、前記第1の流路に異常が発生している旨を報知することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の液体供給装置において、
液体の供給対象へ送液される液体が貯留される液体貯留手段と、
前記液体の供給対象から前記液体貯留手段へ液体を回収する第2の流路と、
前記第2の流路内の液の圧力変動を緩衝させる第2の圧力緩衝手段と、
前記第2の流路へ圧力を付与する第2の圧力付与手段と、
前記液体の供給対象と前記第2の流路とを非連通とした状態において、前記第2の流路への送液量に比例して前記第2の流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件により前記第2の圧力付与手段を動作させたときの前記第2の流路内の圧力上昇値を検出する第2の検出手段と、
を備え、
前記比較手段は、前記第2の検出手段により検出された圧力上昇値と予め決められた圧力上昇目標値とを比較し、
前記圧力制御手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて前記第2の流路へ付与される圧力を補正するように前記第2の圧力付与手段を制御することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項8に記載の液体供給装置において、
前記第1の流路と前記第2の流路とを連通させるバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路の開閉を切り換えるバイパス流路開閉切換手段と、
を備え、
前記圧力制御手段は、前記バイパス流路が閉じられた状態で、前記第1の検出手段により検出された前記第1の流路の圧力上昇値に基づいて前記第1の圧力付与手段を制御することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項9に記載の液体供給装置において、
前記圧力制御手段は、前記バイパス流路が閉じられた状態で、前記第2の検出手段により検出された前記第2の流路の圧力上昇値に基づいて前記第2の圧力付与手段を制御することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項8乃至10のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記第2の圧力緩衝手段は、前記第2の流路と連通する第2の液室と、
前記第2の液室の容積を変化させるように動作する第2の可動部と、
を備え、
前記標準動作条件は、前記第2の液室の容積を標準容積から最大容積へ変化させる間の、前記第2の圧力付与手段の動作条件であることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項8乃至11のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記第2の圧力緩衝手段は、前記第2の流路と連通する第2の液室と、
前記第2の液室を構成する面の少なくとも一面を覆い、前記第2の液室の容積を変化させるように動作する第2の可動部と、
前記第2の可動部の前記第2の液室と反対側に設けられる第2の気室と、
前記第2の気室に設けられ、前記第2の気室を大気と連通させるか密閉するかを切り換える第2の連通切換手段と、
を備え、
前記標準動作条件は、前記第2の液室の容積を標準容積から、前記第2の可動部が前記第2の気室の内壁面と接触する最大容積へ変化させる間の、前記第2の圧力付与手段の動作条件であることを特徴とする液体供給装置。 - 請求項12に記載の液体供給装置において、
前記第2の圧力緩衝手段は、前記第2の気室と連通、非連通を切換可能に構成された第2の予備気室を備えたことを特徴とする液体供給装置。 - 請求項8乃至13のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記圧力制御手段は、前記標準動作条件における前記第2の検出手段により検出された圧力上昇値が、前記圧力上昇目標値となるように前記第2の圧力付与手段を制御して、前記第2の流路への送液量を補正することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項8乃至14のいずれかに記載の液体供給装置において、
前記記憶手段は、前記第2の検出手段の検出結果を記憶し、
前記比較手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第2の検出手段により検出された最初の圧力上昇値を圧力上昇目標値として比較を行い、
前記報知手段は、前記第2の検出手段により検出された今回の圧力上昇値と、前記圧力上昇目標値との差分が所定範囲以上の場合に、前記第2の圧力付与手段のメンテンナンスが必要である旨を報知することを特徴とする液体供給装置。 - 請求項15に記載の液体供給装置において、
前記比較手段は、前記記憶手段に記憶されている前記第2の検出手段により検出された前回の圧力上昇値を圧力上昇目標値として比較を行い、
前記報知手段は、前記第2の検出手段により検出された今回の圧力上昇値と、前記圧力上昇目標値との差分が所定範囲以上となった場合に、前記第2の流路に異常が発生している旨を報知することを特徴とする液体供給装置。 - 液体を吐出する液体吐出手段と、
前記液体吐出手段へ液体を供給する液体供給装置と、
を備え、
前記液体供給装置は、前記液体吐出手段と連通又は非連通を切換可能に構成された第1の流路と、
前記第1の流路内の液へ圧力を付与する第1の圧力付与手段と、
前記第1の流路内の液の圧力変動を緩衝させる第1の圧力緩衝手段と、
液体の供給対象と前記第1の流路とを非連通とした状態において、前記第1の流路への送液量に比例して前記第1の流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件により前記第1の圧力付与手段を動作させたときの前記第1の流路内の圧力上昇値を検出する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段により検出された圧力上昇値と、予め決められた圧力上昇目標値と、を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記第1の流路へ付与される圧力を補正するように前記第1の圧力付与手段を制御する圧力制御手段と、
を具備することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項17に記載の液体吐出装置において、
前記第1の検出手段は、少なくとも、装置の本稼動前に前記圧力上昇値の検出を行うことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項17又は18に記載の液体吐出装置において、
前記液体供給装置は、請求項2乃至7のいずれかに記載の液体供給装置を含むことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項17乃至19のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記液体吐出手段へ送液される液体が貯留される液体貯留手段を備え、
前記液体供給装置は、前記液体吐出手段から前記液体貯留手段へ液体を回収する第2の流路と、
前記第2の流路内の液の圧力変動を緩衝させる第2の圧力緩衝手段と、
前記第2の流路へ圧力を付与する第2の圧力付与手段と、
前記液体の供給対象と前記第2の流路とを非連通とした状態において、前記第2の流路への送液量に比例して前記第2の流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件により前記第2の圧力付与手段を動作させたときの前記第2の流路内の圧力上昇値を検出する第2の検出手段と、
を備え、
前記比較手段は、前記第2の検出手段により検出された圧力上昇値と予め決められた圧力上昇目標値とを比較し、
前記圧力制御手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて前記第2の流路へ付与される圧力を補正するように前記第2の圧力付与手段を制御することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項20に記載の液体吐出装置において、
前記第2の検出手段は、少なくとも、装置の本稼動前に前記圧力上昇値の検出を行うことを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項20又は21に記載の液体吐出装置において、
前記液体供給装置は、請求項9乃至16のいずれかに記載の液体供給装置を含むことを特徴とする液体吐出装置。 - 液体の供給対象と連通又は非連通を切換可能に構成された第1の流路へ圧力を付与する第1の圧力付与工程と、
前記第1の流路内の液の圧力変動を緩衝させる第1の圧力緩衝工程と、
液体の供給対象と前記第1の流路とを非連通とした状態において、前記第1の流路への送液量に比例して前記第1の流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件により前記第1の流路へ圧力を付与して、前記第1の流路内の圧力上昇値を検出する第1の検出工程と、
前記第1の検出工程により検出された圧力上昇値と、予め決められた圧力上昇目標値と、を比較する比較工程と、
前記比較工程の比較結果に基づいて、前記第1の流路へ付与される圧力を補正するように圧力を制御する圧力制御工程と、
を含むことを特徴とする圧力制御方法。 - 請求項23に記載の圧力制御方法において、
前記液体の供給対象から第2の流路を介して液体を回収する回収工程と、
前記第2の流路内の液の圧力変動を緩衝させる第2の圧力緩衝工程と、
前記第2の流路へ圧力を付与する第2の圧力付与工程と、
前記液体の供給対象と前記第2の流路とを非連通とした状態において、前記第2の流路への送液量に比例して前記第2の流路の圧力が比較的緩やかに変化する標準動作条件により前記第2の圧力付与工程を動作させたときの前記第2の流路内の圧力上昇値を検出する第2の検出工程と、
を含み、
前記比較工程は、前記第2の検出工程により検出された圧力上昇値と予め決められた圧力上昇目標値とを比較し、
前記圧力制御工程は、前記比較工程の比較結果に基づいて前記第2の流路へ付与される圧力を補正するように圧力を制御することを特徴とする圧力制御方法。
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