JP6018933B2 - 液体供給装置、液滴吐出装置、並びに液体充填方法 - Google Patents
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まず、本発明が適用されるインクジェット記録装置の全体構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係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。図示のように、本実施の形態のインクジェット記録装置10は、主として、給紙部12、処理液付与部14、描画部16、乾燥部18、定着部20、及び排出部22を備えて構成される。
給紙部12は、記録媒体としての用紙24を処理液付与部14に供給する機構である。給紙部12には、枚葉紙である用紙24が積層されている。給紙部12には、給紙トレイ50が設けられ、この給紙トレイ50から用紙24が一枚ずつ処理液付与部14に給紙される。
処理液付与部14は、用紙24の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部16で付与されるインク中の色材(本例では顔料)を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
描画部16は、描画ドラム70、用紙抑えローラ74、及び、インクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yを備えている。描画ドラム70は、処理液ドラム54と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)71を備える。描画ドラム70に固定された用紙24は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェ
ットヘッド72M,72K,72C,72Yからインクが付与される。
乾燥部18は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図1に示すように、乾燥ドラム76、及び溶媒乾燥装置78を備えている。
それぞれ配置された温風噴出しノズル80とで構成される。
定着部20は、定着ドラム84、ハロゲンヒータ86、定着ローラ88、及びインラインセンサ90で構成される。定着ドラム84は、処理液ドラム54と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)85を備え、この保持手段85によって用紙24の先端を保持できるようになっている。
図1に示すように、定着部20に続いて排出部22が設けられている。排出部22は、排出トレイ92を備えており、この排出トレイ92と定着部20の定着ドラム84との間に、これらに対接するように渡し胴94、搬送ベルト96、張架ローラ98が設けられている。用紙24は、渡し胴94により搬送ベルト96に送られ、排出トレイ92に排出される。
図1には示されていないが、本例のインクジェット記録装置10には、上記構成の他、各インクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yにインクを供給するインク供給部、各インクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yのクリーニングを行うメンテナンス処理部などが備えられている。
次に、インクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yの構成について説明する。本実施の形態のインクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yは、用紙幅に対応する長さを有するラインヘッドで構成される。各インクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yの構成は同じなので、ここではインクジェットヘッド72として、その構成について説明する。また、特に区別する場合を除いて、インクジェットヘッド72M,72K,72C,72Yはインクジェットヘッド72として説明する。
次に、インク供給部の構成について説明する。インク供給部は、「液体供給装置」に相当しており、インクジェット記録装置10は「液滴吐出装置」に相当している。インク供給部は、インクジェットヘッド72にインクを供給するインク供給機能と、インクジェットヘッド72からインクを回収するインク回収機能とを備えたインク供給装置によって構成されており、インクジェット記録装置10における液体循環供給手段として機能する。
次に、上記構成のインクジェット記録装置におけるヘッドモジュールの交換作業に伴うインクの初期充填方法を説明する。図7は、ヘッドモジュール交換作業に伴う初期充填時の手順を示すフローチャートである。
図12は、供給側圧力調整タンク244並びに回収側圧力調整タンク272の構成を示した模式図である。供給側圧力調整タンク244と回収側圧力調整タンク272とは構造が共通しているため、ここでは供給側圧力調整タンク244を例に説明する。
図7のステップS14で説明した流路内減圧時やステップS16で説明したヘッド内減圧時には、圧力調整タンク(244,272)の弾性膜(244A、272A)を密閉容器340の内壁に貼り付けて固定した状態にしてから減圧を行う。
印刷時など通常のインク循環時には、供給側の流路と回収側の流路とを異なる圧で制御し、その差圧により、常時液体が循環しており、この循環状態にてインクジェットヘッドからインクの吐出が行われる。循環時の圧力制御例としては、供給側を0Pa(G)、回収側を−5000Pa(G)でヘッド部のノズル面に相当するところで、水頭圧で−2500Paになるようにコントロールしている。
図7〜図11で説明したインク充填終了後に、ヘッド側のバルブ(222、226)を全て閉とし、第1バイパスバルブ236を開けて、供給側及び回収側流路をバイパスして流路内の気泡を排出する工程が実施される。このインク充填後の流路内気泡排出工程は、以下に説明する第1の工程(「流路内気泡排出動作(その1)」)と、第2の工程(「流路内気泡排出動作(その2)」)の2段階で行われる。このような流路内気泡排出動作(その1、その2)を実施した後に、通常のインク循環が開始される。
図13は、流路内気泡排出動作(その1)時におけるインクの流れを示す図である。図7〜図11で説明したように、回収側バルブ226を開けてヘッドモジュール72−3内を減圧した後に供給側バルブ222を開けてヘッドモジュール72−3内にインクを充填した場合の流路内気泡排出動作(その1)について示している。
次に、気泡排出工程の第2の動作(「気泡排出動作(その2)」という。)について説明する。図14は、流路内気泡排出動作(その2)時におけるインクの流れを示す図である。
図15は、本例に示すインク供給装置200の制御系の概略構成を示すブロック図である。インク供給装置200は、制御系を統括制御するインク供給制御部350と、インク供給制御部350から送られる制御信号に基づいて供給側ポンプ256の制御を行う供給側ポンプ制御部352と、供給側のバルブ類(供給側バルブ222、ドレインバルブ270、エアコネクトバルブ262、大気開放バルブ266など)の開閉を制御する供給側バルブ制御部354と、インク供給制御部350から送られる制御信号に基づいて回収側ポンプ280の制御を行う回収側ポンプ制御部362と、回収側のバルブ類(回収側バルブ226、ドレインバルブ292、エアコネクトバルブ284、大気開放バルブ288など)の開閉を制御する回収側バルブ制御部364と、第1バイパスバルブ236及び第2バイパスバルブ238を制御するバイパスバルブ制御部366と、装置各部に異常が発生した場合にその旨を報知するなどの各種の情報を提示する手段としての表示装置375と、を備えている。
図16はインクジェット記録装置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10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、インクジェットヘッド駆動部448を備えるとともに、画像メモリ450、ROM(Read Only Memory)452を備えている。
びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御手段として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。また、画像メモリ450及びROM452のメモリコントローラとして機能する。すなわち、システム制御部442は、通信インターフェース440、搬送制御部444等の各部を制御し、ホストコンピュータ454との間の通信制御、画像メモリ450及びROM452の読み書き制御等を行うとともに、上記の各部を制御する制御信号を生成する。
用紙24の搬送タイミング及び搬送速度を制御する。搬送駆動部456は、各部の搬送ドラムを回転させるモータや中間搬送体を回転させるモータなどが含まれ、搬送制御部444は上記のモータのドライバーとして機能している。
図8〜図11の説明では、交換対象としたヘッドモジュールのみについて閉塞部材330を装着した例を説明したが、交換対象としたヘッドモジュールを含む複数のヘッドモジュールについてノズルを閉塞する構成も可能である。
図7のステップS14で説明した流路内減圧工程は省略することができる。流路内減圧工程を省略する場合、ヘッド内減圧工程にて供給側バルブ222又は回収側バルブ226のいずれか一方を開けた際にヘッド内にインクが流入しないように、開く側の流路内を負圧に設定しておくことが望ましい。
上述の実施形態では、充填処理の際にヘッド内減圧を行うための減圧経路として回収側流路を利用し、ヘッド内減圧後のインク充填を行うためのインク充填経路として供給側流路を利用する例を説明したが、これとは逆に、減圧経路として供給側流路を利用し、インク充填経路として回収側流路を利用する形態も可能である。
上述の例では、供給側マニホールド214、回収側マニホールド218のそれぞれの内部の圧力を検知する圧力センサ(240、242)を用いたが、これに代えて、またはこれと組み合わせて、気体室244C、272Cの気体圧力を監視するセンサ(気体圧力センサ)を用い、気体室244C、272Cの気体圧力の情報からインク室244B、272Bの圧力(つまり、供給側流路部の圧力と回収側流路部の圧力)を間接的に把握することも可能である。
複数個のヘッドモジュールから構成されるラインヘッドバーの形態は図2〜図3で例示した形態に限らない。例えば、複数個のヘッドモジュールが千鳥状に配置された構造を持つラインヘッドについても本発明を適用することができる。
上記実施形態では、記録媒体124に直接インク滴を打滴して画像を形成する方式(直接記録方式)の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これに限定されず、一旦、中間転写体上に画像(一次画像)を形成し、その画像を転写部において記録紙に対して転写することで最終的な画像形成を行う中間転写型のインクジェット記録装置についても本発明を適用することができる。
上記の実施形態では、液滴吐出装置の一形態として、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を例に説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に広く適用できる。
Claims (17)
- 液体を貯留しておくタンクと、
前記タンクから前記液体を液滴吐出ヘッドに供給する供給側流路部と、
前記液滴吐出ヘッドから液体を回収する回収側流路部と、
前記供給側流路部の前記液滴吐出ヘッドに繋がる第1流路を開閉可能な供給側開閉弁と、
前記回収側流路部の前記液滴吐出ヘッドに繋がる第2流路を開閉可能な回収側開閉弁と、
前記供給側流路部の圧力を調整する供給側圧力調整部と、
前記回収側流路部の圧力を調整する回収側圧力調整部と、
前記供給側開閉弁、前記回収側開閉弁、前記供給側圧力調整部、前記回収側圧力調整部を制御する制御部と、を備え、前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させる際に前記液滴吐出ヘッドに対して液体を循環供給する液体供給装置であって、
前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁をともに閉じた状態で前記供給側流路部と前記回収側流路部とに接続された前記液滴吐出ヘッドへの液体の初期充填を行う際に、
前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出口を閉塞部材によって閉塞した状態のもとで、前記制御部は、前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁のうちいずれか一方の開閉弁を開き、他方の開閉弁は閉じたまま、前記開いた側の流路部及び圧力調整部を用いて前記液滴吐出ヘッド内を減圧し、
その後、前記閉じていた側の前記他方の開閉弁を開き、当該他方の開閉弁が介在する流路を通じて前記液滴吐出ヘッド内に液体を流入させる制御を行うものであり、
前記初期充填を行う際に前記制御部は、
前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁をともに閉じた状態で、前記供給側圧力調整部と前記回収側圧力調整部とを用いて前記供給側流路部及び前記回収側流路部のそれぞれの圧力を負圧に設定し、その後、前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁のうちいずれか一方の開閉弁を開く制御を行う液体供給装置。 - 前記制御部は、前記減圧を行う際に、前記供給側流路部及び前記回収側流路部のうち、
前記開いた側の流路部の圧力が、前記閉じたままの側の流路部の圧力と同等となるように減圧する制御を行う請求項1に記載の液体供給装置。 - 前記供給側圧力調整部は、前記供給側流路部の加圧及び減圧の双方向に駆動可能な供給側ポンプと、前記供給側流路部内の圧力を把握するための供給側圧力検出部とを備え、
前記回収側圧力調整部は、前記回収側流路部の加圧及び減圧の双方向に駆動可能な回収側ポンプと、前記回収側流路部内の圧力を把握するための回収側圧力検出部とを備える請求項1又は2に記載の液体供給装置。 - 前記初期充填を行う際に前記制御部は、
前記一方の開閉弁を開いて前記減圧を行った後に、前記閉じていた側の前記他方の開閉弁を開いて前記液滴吐出ヘッド内に液体を流入させる際に、前記供給側ポンプと前記回収側ポンプを同一の速度にて、それぞれ前記液滴吐出ヘッドに対して逆方向に駆動させる制御を行う請求項3に記載の液体供給装置。 - 前記供給側ポンプと前記回収側ポンプの各ポンプは、複数のチューブを位相を変えて積層配置した構造を持つ多連チューブポンプである請求項3又は4に記載の液体供給装置。
- 前記供給側圧力調整部と前記回収側圧力調整部は、それぞれ、密閉容器内を弾性膜にて液体室と気体室とに区切った構造を有する圧力調整タンクを備えている請求項3から5のいずれか1項に記載の液体供給装置。
- 前記圧力調整タンクは、前記気体室が第1気体室と第2気体室の二室構成となっており、前記第1気体室と前記第2気体室との間を開閉できる気体室分割開閉機構を備え、
前記制御部は、前記気体室分割開閉機構の制御を行い、少なくとも前記初期充填の際における減圧動作時は、前記気体室分割開閉機構を閉じた状態とする請求項6に記載の液体供給装置。 - 前記制御部は、前記減圧動作を行う前に、前記気体室分割開閉機構を開いた状態で前記液体室を一度加圧し、前記弾性膜の変形により前記第1気体室の体積を減少させた後に前記気体室分割開閉機構を閉じることで前記第1気体室と前記第2気体室の間を閉塞した状態としてから減圧動作を実施する制御を行う請求項7に記載の液体供給装置。
- 前記液滴吐出ヘッドに対して供給側及び回収側のそれぞれの流路のうち、少なくとも前記液滴吐出ヘッド内を減圧する際に用いる減圧側の流路には、流路内の気泡を排出するための気泡排出経路が設けられている請求項1から8のいずれか1項に記載の液体供給装置。
- 前記供給側流路部は、複数の前記液滴吐出ヘッドが並列に接続される供給側マニホールドを含み、
前記回収側流路部は、前記複数の液滴吐出ヘッドが並列に接続される回収側マニホールドを含み、
前記複数の液滴吐出ヘッドのそれぞれに対して前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁を備えている請求項1から9のいずれか1項に記載の液体供給装置。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の液体供給装置と、
前記液滴吐出ヘッドと、を備えた液滴吐出装置。 - 前記液滴吐出ヘッドの前記液滴吐出口を閉塞する前記閉塞部材を備えており、
前記閉塞部材は、ラバー製のシート部材である請求項11に記載の液滴吐出装置。 - 複数の前記液滴吐出ヘッドを繋ぎ合わせて長尺のラインヘッドバーが構成され、
前記複数の液滴吐出ヘッドのそれぞれが独立して交換可能なヘッドモジュールであり、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちの少なくとも1つの液滴吐出ヘッドを交換した際に、当該交換後の新規の液滴吐出ヘッドに対して前記初期充填の際の制御が行われる請求項11又は12に記載の液滴吐出装置。 - 前記閉塞部材は、少なくとも前記交換後の前記新規の液滴吐出ヘッドの液滴吐出面を覆う大きさを有する部材である請求項13に記載の液滴吐出装置。
- 液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに供給する液体を貯留しておくタンクと、
前記タンクから前記液体を液滴吐出ヘッドに供給する供給側流路部と、
前記液滴吐出ヘッドから液体を回収する回収側流路部と、
前記供給側流路部の前記液滴吐出ヘッドに繋がる第1流路を開閉可能な供給側開閉弁と、
前記回収側流路部の前記液滴吐出ヘッドに繋がる第2流路を開閉可能な回収側開閉弁と、
前記供給側流路部の圧力を調整する供給側圧力調整部と、
前記回収側流路部の圧力を調整する回収側圧力調整部と、を備える液滴吐出装置における前記液滴吐出ヘッドに対する初期の液体充填方法であって、
前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁をともに閉じた状態で前記液滴吐出ヘッドに対して前記供給側流路部と前記回収側流路部とが接続されるヘッド接続工程と、
前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出口を閉塞部材によって閉塞した状態のもとで、前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁のうちいずれか一方の開閉弁を開き、他方の開閉弁は閉じたまま、前記開いた側の流路部及び圧力調整部を用いて前記液滴吐出ヘッド内を減圧するヘッド内減圧工程と、
前記ヘッド内減圧工程の後、前記閉じていた側の前記他方の開閉弁を開き、当該他方の開閉弁が介在する流路を通じて前記液滴吐出ヘッド内に液体を流入させる充填工程と、
を含み、
前記供給側開閉弁及び前記回収側開閉弁をともに閉じた状態で、前記供給側圧力調整部と前記回収側圧力調整部とを用いて前記供給側流路部及び前記回収側流路部のそれぞれの圧力を負圧に設定する流路内減圧工程を有し、
前記流路内減圧工程の後に、前記ヘッド内減圧工程を実施する液体充填方法。 - 前記ヘッド内減圧工程において、前記供給側流路部及び前記回収側流路部のうち、前記開いた側の流路部の圧力が、前記閉じたままの側の流路部の圧力と同等となるように減圧を行う請求項15に記載の液体充填方法。
- 前記液滴吐出装置は、複数の前記液滴吐出ヘッドを備え、
前記複数の液滴吐出ヘッドを繋ぎ合わせて長尺のラインヘッドバーが構成され、
前記複数の液滴吐出ヘッドのそれぞれが独立して交換可能なヘッドモジュールであり、
前記複数の液滴吐出ヘッドのうちの少なくとも1つの液滴吐出ヘッドを交換した際に、当該交換後の新規の液滴吐出ヘッドに対して前記ヘッド内減圧工程と前記充填工程を実施して初期充填を行う請求項15又は16に記載の液体充填方法。
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