JP7196632B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

例えばインク等の液体を吐出口から吐出する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、液体を吐出する液体吐出ヘッドとインクを貯留するタンクとが設置された環状の流路により液体を循環させる循環型の液体吐出装置が開示されている。

特開２０１４－１７２３２４号公報

循環型の液体吐出装置において液体の循環を停止すると、液体の慣性力により液体吐出ヘッド内の液室に過度な負圧が発生する場合がある。液室に過度な負圧が発生すると、吐出口から外気が引込まれ、結果的に気泡が液体に混入する可能性がある。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体吐出装置は、吐出口から吐出される液体を貯留する液体貯留室と、前記液体貯留室に液体を供給する供給流路と、前記液体貯留室から液体を排出する排出流路と、前記排出流路から排出された液体を前記供給流路に循環させる循環動作を制御する循環制御部と、前記吐出口から液体を吐出する吐出動作を制御する吐出制御部とを具備する液体吐出装置であって、前記循環制御部は、前記循環動作による液体の流速を、前記吐出動作中における前記循環動作による液体の流速よりも低下させた後に、前記循環動作を停止させる。

本発明の好適な態様に係る液体吐出装置は、吐出口から吐出される液体を貯留する液体貯留室と、前記液体貯留室に液体を供給する供給流路と、前記液体貯留室から液体を排出する排出流路と、前記排出流路から排出された液体を前記供給流路に循環させる循環動作を制御する循環制御部と、前記吐出口から液体を吐出する吐出動作を制御する吐出制御部とを具備する液体吐出装置であって、前記循環制御部は、前記液体貯留室内の液体の圧力を、前記吐出動作中における前記液体貯留室内の液体の圧力よりも上昇させた後に、前記循環動作を停止させる。

本発明の好適な態様に係る液体吐出装置は、吐出口から吐出される液体を貯留する液体貯留室と、前記液体貯留室に液体を供給する供給流路と、前記液体貯留室から液体を排出する排出流路と、前記排出流路から排出された液体を前記供給流路に循環させる循環動作を制御する循環制御部と、前記吐出口から液体を吐出する吐出動作を制御する吐出制御部とを具備する液体吐出装置であって、前記循環制御部は、前記循環動作を停止したときの液体の慣性力が、前記吐出動作中に前記循環動作を停止したときの液体の慣性力よりも低減される状態にした後に、前記循環動作を停止させる。

第１実施形態に係る液体吐出装置の構成を例示するブロック図である。 液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 循環ポンプの構成および第１状態の説明図である。 循環ポンプの構成および第２状態の説明図である。 液体吐出装置の動作の具体的な手順を例示するフローチャートである。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 第２実施形態の液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 第３実施形態の液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 第４実施形態の液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 第５実施形態の液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 第６実施形態の液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 第６実施形態における液体吐出装置の動作の具体的な手順を例示するフローチャートである。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体吐出装置の動作状態の説明図である。 液体貯留室内の圧力の時間変化を表すグラフである。 第７実施形態の液体吐出装置におけるインクの流路の説明図である。 第８実施形態における液体吐出装置の動作の一部を例示するフローチャートである。 第９実施形態における液体吐出装置の動作の一部を例示するフローチャートである。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る液体吐出装置１００Aを例示する構成図である。第１実施形態の液体吐出装置１００Aは、液体の一例であるインクを媒体１２に吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体１２として利用される。図１に例示される通り、液体吐出装置１００Aには、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体吐出装置１００Aに着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、または、インクを補充可能なインクタンクが、液体容器１４として利用される。

図１に例示される通り、液体吐出装置１００Aは、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体吐出ヘッド２６とを具備する。制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体吐出装置１００Aの各要素を制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。

移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体吐出ヘッド２６をＸ方向に沿って往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に交差する。例えばＸ方向とＹ方向とは相互に直交する。第１実施形態の移動機構２４は、液体吐出ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体２４２と、搬送体２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体吐出ヘッド２６を搬送体２４２に搭載した構成、または、液体容器１４を液体吐出ヘッド２６とともに搬送体２４２に搭載した構成も採用され得る。

液体吐出ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数の吐出口の各々から媒体１２に吐出する。搬送機構２２による媒体１２の搬送と搬送体２４２の反復的な往復とに並行して各液体吐出ヘッド２６が媒体１２にインクを吐出することで、媒体１２の表面に画像が形成される。

図２は、液体吐出装置１００Aにおけるインクの流路の説明図である。図２に例示される通り、液体吐出ヘッド２６は、液体貯留室３１と内部供給流路３２と内部排出流路３３と複数の駆動素子３４と複数の吐出口３５とを具備する。液体貯留室３１は、インクを貯留する内部空間である。内部供給流路３２は、液体貯留室３１にインクを供給するための流路であり、内部排出流路３３は、液体貯留室３１からインクを排出するための流路である。すなわち、内部供給流路３２から供給されるインクのうち複数の吐出口３５から吐出されないインクが内部排出流路３３から液体吐出ヘッド２６の外部に排出される。液体貯留室３１は、複数の吐出口３５にわたり共通する共通液室３１１と、共通液室３１１に連通する複数の圧力室３１２とを含む。内部供給流路３２および内部排出流路３３は、液体貯留室３１のうち共通液室３１１に連通する。

圧力室３１２と駆動素子３４とは吐出口３５毎に形成される。圧力室３１２は、吐出口３５に連通する空間である。共通液室３１１から供給されるインクが複数の圧力室３１２の各々に充填される。駆動素子３４は、圧力室３１２内のインクの圧力を変動させる。例えば圧力室３１２の壁面を変形させることで当該圧力室３１２の容積を変化させる圧電素子、または、圧力室３１２内のインクの加熱により圧力室３１２内に気泡を発生させる発熱素子が、駆動素子３４として好適に利用される。駆動素子３４が圧力室３１２内のインクの圧力を変動させることで、当該圧力室３１２内のインクが吐出口３５から吐出される。

図２に例示される通り、液体吐出装置１００Aは、以上に説明した液体吐出ヘッド２６のほか、圧送機構４１と循環ポンプ４２と外部供給流路４３と外部排出流路４４と循環流路４５と貯留容器４６と圧力調整部４７とを具備する。

圧送機構４１は、液体容器１４に貯留されたインクに圧力を付与して送出する。すなわち、圧送機構４１はインクを圧送する。例えば液体容器１４を加圧することでインクを送出する加圧機構、または、液体容器１４からインクを吸引および送出する供給ポンプが、圧送機構４１として好適に利用される。圧送機構４１から送出されたインクは外部供給流路４３に供給される。

循環ポンプ４２は、供給口に供給されるインクを排出口から送出する。外部供給流路４３は、循環ポンプ４２の排出口と液体吐出ヘッド２６の内部供給流路３２とを連通する管路である。循環ポンプ４２から送出されたインクと圧送機構４１から送出されたインクとが、外部供給流路４３と内部供給流路３２とを経由して液体貯留室３１に供給される。すなわち、外部供給流路４３および内部供給流路３２は、液体貯留室３１にインクを供給する供給流路５１を構成する。

図３および図４は、循環ポンプ４２の具体的な構成および動作を説明するための模式図である。循環ポンプ４２は、第１容器４２１および第２容器４２２と、制御ユニット２０による制御のもとで開閉される４個の弁（４２５～４２８）とを具備する。

第１容器４２１および第２容器４２２の各々は、制御ユニット２０による制御のもとで加圧または減圧される。第１容器４２１の内部には、インクを収容した状態で変形可能な第１パック４２３が設置される。同様に、第２容器４２２の内部には、インクを収容した状態で変形可能な第２パック４２４が設置される。

第１弁４２５は、第１パック４２３と循環流路４５とを連通する流路に設置される。第２弁４２６は、第１パック４２３と外部供給流路４３とを連通する流路に設置される。第３弁４２７は、第２パック４２４と循環流路４５とを連通する流路に設置される。第４弁４２８は、第２パック４２４と外部供給流路４３とを連通する流路に設置される。

図３に例示された第１状態は、第１弁４２５および第４弁４２８が閉状態に維持され、第２弁４２６および第３弁４２７が開状態に維持される状態である。第１状態では、第１容器４２１が加圧され、第２容器４２２が減圧される。第１容器４２１の加圧により第１パック４２３が収縮することで、第１弁４２５よりも下流側にあるインクは外部供給流路４３側に流出する。また、第２容器４２２の減圧により第２パック４２４が拡張することで、第４弁４２８よりも上流側にあるインクは循環流路４５を介して第２パック４２４に流入する。

図４に例示された第２状態は、第１弁４２５および第４弁４２８が開状態に維持され、第２弁４２６および第３弁４２７が閉状態に維持される状態である。第２状態では、第１容器４２１が減圧され、第２容器４２２が加圧される。第２容器４２２の加圧により第２パック４２４が収縮することで、第３弁４２７よりも下流側にあるインクは外部供給流路４３側に流出する。また、第１容器４２１の減圧により第１パック４２３が拡張することで、第２弁４２６よりも上流側にあるインクは循環流路４５を介して第１パック４２３に流入する。

以上に説明した第１状態および第２状態の一方から他方に交互に遷移することで、循環流路４５から外部供給流路４３に対してインクが送出される。なお、圧送機構４１についても循環ポンプ４２と同様の構成を採用することができる。

図２の貯留容器４６は、インクを貯留する容器である。外部排出流路４４は、液体吐出ヘッド２６の内部排出流路３３と貯留容器４６とを連通する管路である。液体貯留室３１から排出されたインクが内部排出流路３３と外部排出流路４４とを経由して貯留容器４６に供給される。すなわち、外部排出流路４４および内部排出流路３３は、液体貯留室３１からインクを排出する排出流路５２を構成する。

循環流路４５は、貯留容器４６と循環ポンプ４２の供給口とを連通する管路である。すなわち、貯留容器４６に貯留されたインクが循環流路４５を経由して循環ポンプ４２の供給口に供給される。以上の説明から理解される通り、液体貯留室３１に貯留されたインクのうち吐出口３５から吐出されないインクは、内部排出流路３３→外部排出流路４４→貯留容器４６→循環流路４５→循環ポンプ４２→外部供給流路４３→内部供給流路３２→液体貯留室３１、という経路で循環する。すなわち、液体貯留室３１から排出された液体を当該液体貯留室３１に循環させる動作（以下「循環動作」という）が実行される。

循環動作は、液体吐出ヘッド２６が制御ユニット２０による制御のもとで各吐出口３５からインクを吐出する動作（以下「吐出動作」という）に並行して実行される。制御ユニット２０は、循環動作と吐出動作とを制御する。すなわち、第１実施形態の制御ユニット２０は、循環動作を制御する循環制御部、および、吐出動作を制御する吐出制御部として機能する。

圧力調整部４７は、制御ユニット２０による制御のもとで液体貯留室３１内の圧力を調整する。例えば貯留容器４６を鉛直方向に昇降することで液体貯留室３１内のインクの圧力を水頭に応じて調整する昇降機構が、圧力調整部４７として好適に利用される。ただし、圧力調整部４７の具体的な構成は任意であり、公知の種々の機構が圧力調整部４７として採用され得る。

図２に例示される通り、供給流路５１には第１流量調整部６１と開閉弁７１とが設置される。具体的には、外部供給流路４３に第１流量調整部６１および開閉弁７１が設置される。ただし、液体吐出ヘッド２６の内部供給流路３２に第１流量調整部６１および開閉弁７１の一方または双方を設置してもよい。

第１流量調整部６１は、供給流路５１内のインクの流量を調整する機構である。具体的には、第１流量調整部６１は、第１流路６１１と第２流路６１２と切替弁６１３とを含む。第１流路６１１および第２流路６１２は、供給流路５１の一部を構成する。第１流路６１１と第２流路６１２とは相互に並列に接続される。すなわち、第２流路６１２は、特定の位置で第１流路６１１から分岐し、当該地点から液体貯留室３１側に離間した位置で第１流路６１１に合流するバイパス流路である。第２流路６１２の流路抵抗は第１流路６１１の流路抵抗よりも高い。例えば第２流路６１２の流路面積は第１流路６１１の流路面積よりも小さい。

切替弁６１３は、第１流路６１１の開放と閉塞とを切替える弁機構である。制御ユニット２０は、切替弁６１３の状態を、第１流路６１１を開放する開状態と、第１流路６１１を閉塞する閉状態との何れかに制御する。切替弁６１３が開状態にある場合、循環ポンプ４２から供給流路５１に供給されるインクは第１流路６１１を通過する。他方、切替弁６１３が閉状態にある場合、循環ポンプ４２から供給流路５１に供給されるインクは第２流路６１２を通過する。前述の通り、第２流路６１２の流路抵抗は第１流路６１１の流路抵抗よりも高い。したがって、切替弁６１３が閉状態にある場合に供給流路５１から液体貯留室３１に供給されるインクの流速Ｖ2は、切替弁６１３が開状態にある場合に供給流路５１から液体貯留室３１に供給されるインクの流速Ｖ1よりも低い（Ｖ2＜Ｖ1）。

以上の説明から理解される通り、制御ユニット２０が切替弁６１３を開状態から閉状態に遷移させることで循環動作によるインクの流速が低下する。すなわち、制御ユニット２０は、インクが通過する流路を第１流路６１１から第２流路６１２に切替えることで、循環動作によるインクの流速を低下させる。なお、流量調整用の弁機構を第２流路６１２に設置することで、第２流路６１２を通過する流量を変更できる構成も好適である。

図２の開閉弁７１は、供給流路５１の開放と閉塞とを切替える弁機構である。制御ユニット２０は、開閉弁７１の状態を、供給流路５１を開放する開状態と、供給流路５１を閉塞する閉状態との何れかに制御する。開閉弁７１が開状態にある場合、循環ポンプ４２から送出されるインクは供給流路５１を通過して液体貯留室３１に供給される。他方、開閉弁７１が閉状態にある場合、循環ポンプ４２から送出されるインクの流動は開閉弁７１により阻止される。以上の説明から理解される通り、開閉弁７１が開状態にある場合には循環動作が継続され、開閉弁７１が閉状態にある場合には循環動作が停止される。すなわち、制御ユニット２０が開閉弁７１を開状態から閉状態に遷移させることで循環動作が停止する。以上の説明から理解される通り、制御ユニット２０は、第１流量調整部６１および開閉弁７１を制御することで循環動作を制御する。

図５は、液体吐出装置１００Aの動作の具体的な手順を例示するフローチャートである。液体吐出装置１００Aの電源の投入または待機状態からの復帰を契機として図５の処理が開始される。図５の処理が開始される時点では、切替弁６１３は開状態にある。なお、以下の各図面においては、例えば図６に図示される通り、符号Ｓ1で指示された図形により開状態が表現され、符号Ｓ2で指示された図形により閉状態が表現される。

制御ユニット２０は、図６に例示される通り、開閉弁７１を閉状態に制御する（Ｓa1）。開閉弁７１が閉状態に維持された状態で、制御ユニット２０は、圧力調整部４７を制御することで液体貯留室３１内の圧力を圧力Ｐ1に調整する（Ｓa2）。圧力Ｐ1は、例えば－２.５ｋＰａ程度の負圧である。

制御ユニット２０は、図７に例示される通り、開閉弁７１を閉状態から開状態に遷移させる（Ｓa3）。開閉弁７１が開状態に遷移することで、液体吐出ヘッド２６の液体貯留室３１から排出されたインクを当該液体貯留室３１に循環させる循環動作が開始される。切替弁６１３は開状態にあるから、循環動作では、第１流路６１１を経由した流速Ｖ1のインクが液体貯留室３１に供給される。以上に説明した循環動作の開始により、液体貯留室３１内の圧力は圧力Ｐ1から圧力Ｐ2に上昇する。圧力Ｐ2は、例えば－１ｋＰａ程度の負圧である。すなわち、液体貯留室３１内が負圧に維持された状態で循環動作が継続される。

制御ユニット２０は、循環動作が継続された状態で、液体吐出ヘッド２６に吐出動作を実行させる（Ｓa4）。吐出動作は、外部装置または利用者から終了が指示されるまで反復される（Ｓa5：NO）。吐出動作の終了が指示されると（Ｓa5：YES）、制御ユニット２０は、液体吐出ヘッド２６に吐出動作を終了させる（Ｓa6）。なお、図７に例示される通り、開閉弁７１は開状態に維持されるから、吐出動作の終了後も循環動作は継続される。

吐出動作が終了すると、制御ユニット２０は、図８に例示される通り、切替弁６１３を開状態から閉状態に遷移させる（Ｓa7）。切替弁６１３が閉状態に遷移する時点では開閉弁７１は開状態に維持される。切替弁６１３が閉状態に遷移することで、供給流路５１に供給されたインクが第１流路６１１を通過する状態から第２流路６１２を通過する状態に移行する。したがって、循環動作によるインクの流速は、吐出動作中の循環動作によるインクの流速Ｖ1を下回る流速Ｖ2に低下する。すなわち、制御ユニット２０は、インクが通過する流路を第１流路６１１から第２流路６１２に切替えることで、循環動作によるインクの流速を低下させる。インクの速度の低下後も循環動作は継続される。

制御ユニット２０は、図９に例示される通り、切替弁６１３が閉状態に維持された状態で開閉弁７１を開状態から閉状態に遷移させる（Ｓa8）。開閉弁７１が閉状態に遷移することで循環動作によるインクの流動が阻止される。すなわち、循環動作が停止する。以上の説明から理解される通り、第１実施形態の制御ユニット２０は、循環動作によるインクの流速を吐出動作中の循環動作によるインクの流速Ｖ1よりも低下させた後に、循環動作を停止させる。

以上の手順で停止した液体吐出装置１００Aの動作を再開する場合には、図５に例示した処理が再び実行される。なお、図５のステップＳa8における循環動作の停止後も圧送機構４１の動作は継続される。したがって、図５の処理が開始されると、循環動作を迅速に再開することが可能である。

ところで、循環動作によるインクの流速Ｖ1が維持された状態で循環動作を停止させる構成（以下「比較例１」という）では、循環動作の停止により発生するインクの慣性力により液体貯留室３１内に過度な負圧が発生する可能性がある。液体貯留室３１内に過度な負圧が発生すると、各吐出口３５から外気が引込まれ、液体吐出ヘッド２６内のインクに気泡が混入する可能性がある。

比較例１とは対照的に、第１実施形態では、循環動作によるインクの流速を循環動作の停止前に低下させるから、循環動作の停止に起因したインクの慣性力が低減される。したがって、第１実施形態によれば、比較例１と比較して、液体貯留室３１内の圧力が過度な負圧に変動する可能性を低減できる。液体貯留室３１内の負圧に起因して各吐出口３５から外気が引込まれることが抑制されるから、液体貯留室３１内のインクに混入する可能性を低減することができる。以上の説明から理解される通り、循環動作によるインクの流速を低下させる動作は、循環動作を停止したときのインクの慣性力を低減する動作に相当する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態を説明する。以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１０は、第２実施形態の液体吐出装置１００Aにおけるインクの流路の説明図である。図１０に例示される通り、第２実施形態の液体吐出装置１００Aは、第１実施形態の液体吐出装置１００Aに逆流抑制部３６を追加した構成である。逆流抑制部３６以外の構成および液体吐出装置１００Aの動作は、第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

図１０に例示される通り、逆流抑制部３６は排出流路５２に設置される。図１０では、液体吐出ヘッド２６の内部排出流路３３に逆流抑制部３６を設置した構成が例示されている。ただし、外部排出流路４４に逆流抑制部３６を設置してもよい。逆流抑制部３６は、インクの逆流を抑制する弁機構である。具体的には、逆流抑制部３６は、液体貯留室３１から貯留容器４６に向かう順方向のインクを通過させ、貯留容器４６から液体貯留室３１に向かう逆方向については微量のインクのみを通過させる。第２実施形態の逆流抑制部３６は、逆方向に移動する異物を阻止する機能を具備する。例えば、テーパー状の台座３６１が形成された空間内に剛性の球体３６２を収容したフロート型の逆止弁が逆流抑制部３６として好適に利用される。なお、逆方向のインクの流動を完全に阻止する弁機構を逆流抑制部３６として利用してもよい。

逆流抑制部３６が設置された構成では、貯留容器４６から液体貯留室３１に向かう逆方向のインクの流動が抑制されるから、循環動作の停止に起因して顕著な負圧が液体貯留室３１内に発生し易く、かつ、負圧の解消に長時間が必要であるという傾向がある。したがって、第２実施形態の構成のもとでは、循環動作の停止前にインクの流速を低下させることで液体貯留室３１内の過度な負圧を抑制する構成が特に有効である。なお、第２実施形態で例示した逆流抑制部３６は、以下に例示する第３実施形態から第５実施形態にも同様に適用される。

＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態の液体吐出装置１００Aにおけるインクの流路の説明図である。図１１に例示される通り、第３実施形態では、第１実施形態の第１流量調整部６１が第２流量調整部６２に置換される。第２流量調整部６２は供給流路５１に設置される。具体的には、外部供給流路４３に第２流量調整部６２が設置される。ただし、液体吐出ヘッド２６の内部供給流路３２に第２流量調整部６２を設置してもよい。

第２流量調整部６２は、供給流路５１内のインクの流量を調整する弁機構である。制御ユニット２０は、第２流量調整部６２を制御することで、供給流路５１から液体貯留室３１に供給されるインクの流量を調整する。供給流路５１内におけるインクの流量に応じて循環動作によるインクの流速が変化する。例えば、流路内に突出するニードルを回転させることで流量を調整するニードルバルブ、流路内の球体の角度を変化させることで流量を調整するボールバルブ、流路を構成する弾性体のチューブに対する押圧力を変化させることで流量を調整するチューブバルブが、第２流量調整部６２として好適に利用される。

第３実施形態の制御ユニット２０は、図５のステップＳa7において、第２流量調整部６２を制御することで供給流路５１内のインクの流量を減少させる。供給流路５１内の流量が減少することで、循環動作によるインクの流速は低下する。循環動作によるインクの流速が第１実施形態と同様に流速Ｖ1から流速Ｖ2に低下するように、制御ユニット２０は第２流量調整部６２を制御する。すなわち、第３実施形態の制御ユニット２０は、第２流量調整部６２により供給流路５１内の流量を減少させることで、循環動作によるインクの流速を低下させる。ステップＳa7以外の動作は第１実施形態と同様である。したがって、第３実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態の液体吐出装置１００Aにおけるインクの流路の説明図である。図１２に例示される通り、第４実施形態の液体吐出装置１００Aは、第１実施形態における第１流量調整部６１を省略し、連通流路４８と第３流量調整部６３とを設置した構成である。

連通流路４８は、供給流路５１と排出流路５２とを連通する管路である。具体的には、外部供給流路４３と外部排出流路４４とが連通流路４８により相互に連通される。ただし、液体吐出ヘッド２６の内部に形成された連通流路４８により内部供給流路３２と内部排出流路３３とを連通してもよい。

第３流量調整部６３は、連通流路４８内のインクの流量を調整する弁機構である。制御ユニット２０は、第３流量調整部６３を制御することで供給流路５１内のインクの流量を調整する。第２流量調整部６２と同様に、例えばニードルバルブ、ボールバルブまたはチューブバルブ等の各種の弁機構が第３流量調整部６３として好適に利用される。なお、連通流路４８が液体吐出ヘッド２６の内部に設置された構成では、第３流量調整部６３も液体吐出ヘッド２６の内部に設置される。

第４実施形態の制御ユニット２０は、循環動作が継続される期間内（Ｓa3～Ｓa6）において、連通流路４８内のインクの流量を、第３流量調整部６３の制御により流量Ｑ1に維持する。流量Ｑ1は、例えばゼロまたはゼロに近い少量である。他方、循環動作の停止前のステップＳa7において、制御ユニット２０は、連通流路４８内のインクの流量を、第３流量調整部６３の制御により流量Ｑ2に増加させる。供給流路５１から連通流路４８に流入するインクの流量が増加することで、供給流路５１から液体貯留室３１に供給されるインクの流量は減少する。液体貯留室３１に供給されるインクの流量が減少することで、循環動作によるインクの流速は低下する。循環動作によるインクの流速が第１実施形態と同様に流速Ｖ1から流速Ｖ2に低下するように、制御ユニット２０は第３流量調整部６３を制御する。すなわち、第４実施形態の制御ユニット２０は、第３流量調整部６３により連通流路４８内の流量を増加させることで、循環動作によるインクの流速を低下させる。第３流量調整部６３の制御以外の動作は第１実施形態と同様である。したがって、第４実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜第５実施形態＞
図１３は、第５実施形態の液体吐出装置１００Aにおけるインクの流路の説明図である。図１３に例示される通り、第５実施形態の液体吐出装置１００Aは、第１実施形態における第１流量調整部６１を省略した構成である。

前述の通り、圧送機構４１から送出されたインクは供給流路５１を経由して液体貯留室３１に供給される。循環動作によるインクの流速は、圧送機構４１がインクに付与する圧力に依存する。第５実施形態の制御ユニット２０は、圧送機構４１を制御することで循環動作によるインクの流速を制御する。具体的には、図５のステップＳa7において、制御ユニット２０は、圧送機構４１がインクに付与する圧力を低下させることで、循環動作によるインクの流速を流速Ｖ1から流速Ｖ2に低下させる。ステップＳa7以外の動作は第１実施形態と同様である。したがって、第５実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜第６実施形態＞
図１４は、第６実施形態の液体吐出装置１００Bにおけるインクの流路の説明図である。図１４に例示される通り、液体吐出装置１００Bは、第１実施形態の液体吐出装置１００Aから第１流量調整部６１を省略した構成である。すなわち、第６実施形態の液体吐出装置１００Bは、液体吐出ヘッド２６、圧送機構４１、循環ポンプ４２、外部供給流路４３、外部排出流路４４、循環流路４５、貯留容器４６、および圧力調整部４７を具備する。各要素の構成は第１実施形態と同様である。

図１５は、液体吐出装置１００Bの動作の具体的な手順を例示するフローチャートである。液体吐出装置１００Bの電源の投入または待機状態からの復帰を契機として図１５の処理が開始される。

制御ユニット２０は、図１６に例示される通り、開閉弁７１を閉状態に制御する（Ｓb1）。開閉弁７１が閉状態に維持された状態で、制御ユニット２０は、圧力調整部４７を制御することで液体貯留室３１内の圧力を圧力Ｐ1に調整する（Ｓb2）。圧力Ｐ1は、例えば－２.５ｋＰａ程度の負圧である。

制御ユニット２０は、図１７に例示される通り、開閉弁７１を閉状態から開状態に遷移させる（Ｓb3）。開閉弁７１が開状態に遷移することで、液体吐出ヘッド２６の液体貯留室３１から排出されたインクを当該液体貯留室３１に循環させる循環動作が開始される。以上に説明した循環動作の開始により、液体貯留室３１内の圧力は圧力Ｐ1から圧力Ｐ2に上昇する。圧力Ｐ2は、例えば－１ｋＰａ程度の負圧である。すなわち、液体貯留室３１内が負圧に維持された状態で循環動作が継続される。なお、圧力Ｐ1および圧力Ｐ2は、例えば大気圧を基準として－４ｋＰａ以上かつ－１ｋＰａ以下の範囲内の数値に設定される。

制御ユニット２０は、循環動作が継続された状態で、液体吐出ヘッド２６に吐出動作を実行させる（Ｓb4）。吐出動作は、外部装置または利用者から終了が指示されるまで反復される（Ｓb5：NO）。吐出動作の終了が指示されると（Ｓb5：YES）、制御ユニット２０は、液体吐出ヘッド２６に吐出動作を終了させる（Ｓb6）。なお、図１７に例示される通り、開閉弁７１は開状態に維持されるから、吐出動作の終了後も循環動作は継続される。

吐出動作が終了すると、制御ユニット２０は、図１８に例示される通り、圧力調整部４７を制御することで、液体貯留室３１内のインクの圧力を圧力Ｐ3に上昇させる（Ｓb7）。例えば圧力調整部４７は、貯留容器４６を鉛直方向に上昇させることで液体貯留室３１内の圧力を圧力Ｐ3に上昇させる。圧力Ｐ3は、吐出動作中における液体貯留室３１内のインクの圧力Ｐ2よりも高い。圧力Ｐ3は、例えば大気圧を基準として０ｋＰａ以上かつ３ｋＰａ以下の範囲内の数値に設定される。例えば圧力Ｐ3は、＋３ｋＰａ程度の正圧である。すなわち、液体貯留室３１内のインクの圧力が負圧から正圧に変化する。液体貯留室３１内の圧力の上昇後も循環動作は継続される。

制御ユニット２０は、図１９に例示される通り、液体貯留室３１内のインクが圧力Ｐ3に維持された状態で開閉弁７１を開状態から閉状態に遷移させる（Ｓb8）。開閉弁７１が閉状態に遷移することで循環動作が停止する。以上の説明から理解される通り、第６実施形態の制御ユニット２０は、液体貯留室３１内のインクの圧力を、吐出動作中における液体貯留室３１内のインクの圧力Ｐ2よりも上昇させた後に、循環動作を停止させる。

以上の手順で停止した液体吐出装置１００Bの動作を再開する場合には、図１５に例示した処理が再び実行される。なお、図１５のステップＳb8における循環動作の停止後も圧送機構４１の動作は継続される。したがって、図１５の処理が開始されると、循環動作を迅速に再開することが可能である。

ところで、液体貯留室３１内の圧力が吐出動作中の圧力Ｐ2に維持された状態で循環動作を停止させる構成（以下「比較例２」という）では、循環動作の停止により発生するインクの慣性力により液体貯留室３１内に過度な負圧が発生する可能性がある。

比較例２とは対照的に、第６実施形態では、循環動作による液体貯留室３１内のインクの圧力を循環動作の停止前に上昇させるから、比較例２と比較して、液体貯留室３１内の圧力が過度な負圧まで低下する可能性を低減できる。したがって、液体貯留室３１内の負圧に起因して各吐出口３５から外気が引込まれることが抑制され、液体貯留室３１内のインクに混入する可能性を低減することができる。また、第６実施形態では、循環動作の停止前に液体貯留室３１内の圧力Ｐを正圧まで上昇させるから、循環動作を停止した状態が長時間にわたり継続する場合でも、吐出口３５からの外気の引込みが効果的に抑制される。

図２０は、液体貯留室３１内の圧力Ｐの時間変化を表すグラフである。図２０の横軸は、循環動作が停止される時点を起点とした経過時間ｔである。経過時間ｔのゼロは、図１５のステップＳb8において開閉弁７１が開状態から閉状態に切替わる時点に相当する。図２０には、第６実施形態における液体貯留室３１内の圧力Ｐの時間変化Ｆ1と、比較例２における圧力Ｐの時間変化Ｆ2とが併記されている。また、図２０には、吐出口３５内のインクのメニスカスを維持するための、液体貯留室３１内の圧力Ｐの範囲Ｒが図示されている。すなわち、液体貯留室３１内の圧力Ｐが範囲Ｒの上限値ＲHを上回ると吐出口３５からインクが流出し、圧力Ｐが範囲Ｒの下限値ＲLを下回ると吐出口３５から外気が引込まれる。

図２０に例示される通り、比較例２では、循環動作を停止した直後に、液体貯留室３１内の圧力Ｐが、インクの慣性力により、範囲Ｒの下限値ＲLを下回る負圧まで低下する。したがって、比較例２では吐出口３５からの外気の引込みが問題となる。他方、第６実施形態では、循環動作が停止される時点において液体貯留室３１内の圧力Ｐが圧力Ｐ3まで上昇している。したがって、循環動作の停止に起因したインクの慣性力により液体貯留室３１内の圧力Ｐが低下しても、当該圧力Ｐは範囲Ｒ内に維持される。以上のように第６実施形態によれば、液体貯留室３１内の圧力Ｐが過度な負圧まで低下する可能性が低減される。したがって、吐出口３５からの外気の引込みが抑制され、液体貯留室３１内のインクに混入する可能性を低減することができる。

なお、ステップＳb7において液体貯留室３１内のインクの圧力Ｐを圧力Ｐ3に上昇させることで、循環動作によるインクの流速および流量が低下する。したがって、第６実施形態において液体貯留室３１内の圧力Ｐを上昇させる動作は、循環動作を停止したときのインクの慣性力を低減する動作に相当する。

＜第７実施形態＞
図２１は、第７実施形態の液体吐出装置１００Bにおけるインクの流路の説明図である。図２１に例示される通り、第７実施形態の液体吐出装置１００Bは、第６実施形態の液体吐出装置１００Bに逆流抑制部３６を追加した構成である。逆流抑制部３６以外の構成および液体吐出装置１００Bの動作は、第６実施形態と同様である。したがって、第７実施形態においても第６実施形態と同様の効果が実現される。逆流抑制部３６は、第２実施形態において前述した通り、排出流路５２に設置され、インクの逆流を抑制する。

図２０には、前述の比較例２に逆流抑制部３６を追加した構成（以下「比較例３」という）における液体貯留室３１内の圧力Ｐの時間変化Ｆ3が併記されている。逆流抑制部３６が設置された比較例３では、循環動作の停止に起因して比較例２よりも顕著な負圧が液体貯留室３１内に発生し、かつ、負圧の解消に長時間が必要である、という傾向が図２０から確認できる。したがって、循環動作の停止前に圧力Ｐを上昇させることで液体貯留室３１内の過度な負圧を抑制する構成は、第7実施形態のように逆流抑制部３６が設置された構成に特に有効である。なお、第７実施形態で例示した逆流抑制部３６は、以下に例示する第８実施形態および第９実施形態にも同様に適用される。

＜第８実施形態＞
第８実施形態における液体吐出装置１００Bの構成は第６実施形態と同様である。図２２は、第８実施形態における液体吐出装置１００Bの動作の一部を例示するフローチャートである。ステップＳb1からステップＳb8の動作は、図１５を参照して説明した第６実施形態と同様である。したがって、第８実施形態においても第６実施形態と同様の効果が実現される。

ステップＳb8において循環動作を停止させると、制御ユニット２０は、圧力調整部４７を制御することで、液体貯留室３１内の圧力Ｐを循環動作の開始前の圧力Ｐ1まで経時的に変化させる（Ｓc1）。具体的には、圧力調整部４７は、ステップＳb7で上昇させた貯留容器４６を徐々に鉛直方向に下降させることで、液体貯留室３１内の圧力Ｐを圧力Ｐ1まで強制的に変化させる。例えば４０秒程度の時間をかけて圧力Ｐが圧力Ｐ1まで徐々に変化する。

以上に説明した通り、第８実施形態では、循環動作の停止後に液体貯留室３１内の圧力Ｐが循環動作の開始前の圧力Ｐ1まで経時的に変化するから、循環動作の停止の直後における液体貯留室３１内の圧力変動が抑制される。したがって、液体貯留室３１内の圧力Ｐの不意な変動により吐出口３５から外気が引込まれる可能性を低減することが可能である。

＜第９実施形態＞
第９実施形態における液体吐出装置１００Bの構成は第７実施形態と同様である。すなわち、第９実施形態の液体吐出装置１００Bは逆流抑制部３６を具備する。図２３は、第９実施形態における液体吐出装置１００Bの動作の一部を例示するフローチャートである。第９実施形態では、第６実施形態と同様の動作にステップＳc2が追加される。ステップＳc2以外の動作は、図１５を参照して説明した第６実施形態と同様である。したがって、第９実施形態においても第６実施形態と同様の効果が実現される。

ステップＳb7において液体貯留室３１内の圧力Ｐを上昇させると、制御ユニット２０は、圧力調整部４７を制御することで、上昇後の圧力Ｐ3の近傍において圧力Ｐを反復的に微細に変動させる（Ｓc2）。具体的には、圧力調整部４７は、ステップＳb7で上昇させた貯留容器４６を鉛直方向に振動させることで、液体貯留室３１内の圧力Ｐを、圧力Ｐ3を基準として周期的に変動させる。圧力Ｐの変動が継続している状態で循環動作が停止される（Ｓb8）。

以上のように圧力Ｐが反復的に変動することで、逆流抑制部３６を構成する球体３６２が台座３６１に対して反復的に接触および離間する。球体３６２が台座３６１から離間した状態では貯留容器４６から液体貯留室３１に向けてインクが逆流する。したがって、循環動作の停止の直後における液体貯留室３１内の負圧を迅速に解消することが可能である。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）循環動作によるインクの流速を循環動作の停止前に低下させる第１実施形態から第５実施形態の構成と、液体貯留室３１内の圧力Ｐを循環動作の停止前に上昇させる第６実施形態から第９実施形態の構成とを組合せてもよい。以上の構成によれば、循環動作の停止により液体貯留室３１内の圧力Ｐが過度な負圧に変動する可能性を、さらに効果的に低減することができる。

（２）前述の各形態において、液体貯留室３１内の圧力Ｐを検出する圧力センサーを設置してもよい。制御ユニット２０は、圧力センサーによる検出値に応じて圧力調整部４７を制御することで、液体貯留室３１内の圧力Ｐを調整する。例えば、図２０に例示した範囲Ｒ内に圧力Ｐが維持されるように、制御ユニット２０は検出値に応じて圧力調整部４７を制御する。以上の構成によれば、圧力Ｐを適切な範囲Ｒ内に高精度に維持することが可能である。

（３）前述の各形態では、内部供給流路３２と外部供給流路４３とで供給流路５１を構成したが、内部供給流路３２および外部供給流路４３の一方のみで供給流路５１を構成してもよい。すなわち、内部供給流路３２または外部供給流路４３は省略され得る。また、前述の各形態では、内部排出流路３３と外部排出流路４４とで排出流路５２を構成したが、内部排出流路３３および外部排出流路４４の一方のみで排出流路５２を構成してもよい。すなわち、内部排出流路３３または外部排出流路４４は省略され得る。

（４）前述の各形態では、液体吐出ヘッド２６を搭載した搬送体２４２を往復させるシリアル方式の液体吐出装置を例示したが、複数の吐出口３５が媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体吐出装置にも本発明を適用することが可能である。

（５）前述の各形態で例示した液体吐出装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体吐出装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を吐出する液体吐出装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。

１００A，１００B…液体吐出装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２２…搬送機構、２４…移動機構、２４２…搬送体、２４４…搬送ベルト、２６…液体吐出ヘッド、３１…液体貯留室、３１１…共通液室、３１２…圧力室、３２…内部供給流路、３３…内部排出流路、３４…駆動素子、３５…吐出口、３６…逆流抑制部、３６１…台座、３６２…球体、４１…圧送機構、４２…循環ポンプ、４３…外部供給流路、４４…外部排出流路、４５…循環流路、４６…貯留容器、４７…圧力調整部、４８…連通流路、５１…供給流路、５２…排出流路、６１…第１流量調整部、６２…第２流量調整部、６３…第３流量調整部、７１…開閉弁。

Claims (10)

1. 吐出口から吐出される液体を貯留する液体貯留室と、
   前記液体貯留室に液体を供給する供給流路と、
   前記液体貯留室から液体を排出する排出流路と、
   前記排出流路から排出された液体を前記供給流路に循環させる循環動作を制御する循環制御部と、
   前記吐出口から液体を吐出する吐出動作を制御する吐出制御部と
   を具備する液体吐出装置であって、
   前記循環制御部は、前記循環動作による液体の流速を、前記吐出動作中における前記循環動作による液体の流速よりも低下させた後に、前記循環動作を停止させ、
   前記供給流路は、第１流路と、前記第１流路に並列に接続された第２流路とを含み、
   前記循環制御部は、液体が通過する流路を前記第１流路から前記第２流路に切替えることで、前記循環動作による液体の流速を低下させる
   ことを特徴とする液体吐出装置。
   
2. 吐出口から吐出される液体を貯留する液体貯留室と、
   前記液体貯留室に液体を供給する供給流路と、
   前記液体貯留室から液体を排出する排出流路と、
   前記排出流路から排出された液体を前記供給流路に循環させる循環動作を制御する循環制御部と、
   前記吐出口から液体を吐出する吐出動作を制御する吐出制御部と
   を具備する液体吐出装置であって、
   前記循環制御部は、前記吐出動作中かつ前記循環動作中における前記液体貯留室内の液体の圧力を負圧に維持し、
   前記循環制御部は、前記吐出動作が終了した後に継続される前記循環動作中における前記液体貯留室内の液体の前記圧力を、前記吐出動作中かつ前記循環動作中における前記液体貯留室内の液体の前記圧力よりも上昇させることで、前記液体貯留室内の液体の前記圧力を負圧から正圧に変化させた後に、前記循環動作を停止させる
   ことを特徴とする液体吐出装置。
   
3. 前記排出流路に接続され、液体を貯留する貯留容器と、
   前記液体貯留室内の圧力を調整する圧力調整部と、を具備し、
   前記圧力調整部は、前記貯留容器を鉛直方向に上昇させることによって前記液体貯留室内の液体の前記圧力を上昇させる
   ことを特徴とする請求項２の液体吐出装置。
   
4. 前記液体貯留室内の液体の前記圧力を検出する圧力センサーを具備し、
   前記循環制御部は、前記圧力センサーによる検出値に応じて前記圧力調整部を制御することで、前記液体貯留室内の液体の前記圧力を調整する
   ことを特徴とする請求項３の液体吐出装置。
   
5. 前記循環動作を停止させた後に、前記循環動作が停止される前に鉛直方向に上昇させられた前記貯留容器を前記圧力調整部が鉛直方向に下降させることによって、前記液体貯留室内の液体の圧力を負圧まで経時的に変化させる
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４の液体吐出装置。
   
6. 前記供給流路に設けられ、前記供給流路を開放する開状態と前記供給流路を閉塞する閉状態とを切替える開閉弁を具備し、
   前記循環制御部は、前記液体貯留室内の液体の前記圧力を負圧から正圧に変化させた後の前記循環動作が継続している状態で前記開閉弁を前記開状態から前記閉状態に遷移させることで前記循環動作を停止させる
   ことを特徴とする請求項２から請求項５の何れかの液体吐出装置。
   
7. 前記供給流路に供給される液体に圧力を付与する圧送機構を具備し、
   前記圧送機構の動作は、前記循環動作の停止後も継続される
   ことを特徴とする請求項２から請求項６の何れかの液体吐出装置。
   
8. 吐出口から吐出される液体を貯留する液体貯留室と、
   前記液体貯留室に液体を供給する供給流路と、
   前記液体貯留室から液体を排出する排出流路と、
   前記排出流路から排出された液体を前記供給流路に循環させる循環動作を制御する循環制御部と、
   前記吐出口から液体を吐出する吐出動作を制御する吐出制御部と
   を具備する液体吐出装置であって、
   前記循環制御部は、前記循環動作を停止したときの液体の慣性力が、前記吐出動作中に前記循環動作を停止したときの液体の慣性力よりも低減される状態にした後に、前記循環動作を停止させ、
   前記供給流路は、第１流路と、前記第１流路に並列に接続された第２流路とを含み、
   前記循環制御部は、液体が通過する流路を前記第１流路から前記第２流路に切替えることで前記循環動作による液体の流速を低下させることにより、前記循環動作を停止したときの液体の慣性力が低減される状態にする
   ことを特徴とする液体吐出装置。
   
9. 前記第２流路の流路抵抗は、前記第１流路の流路抵抗よりも高い
   ことを特徴とする請求項１又は請求項８の液体吐出装置。
   
10. 前記排出流路に設置され、前記液体の逆流を抑制する逆流抑制部
    を具備する請求項１から請求項９の何れかの液体吐出装置。
    

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