(57)【要約】【課題】気泡の混入を抑制しながら循環経路への液体充填を行う。【解決手段】第３サブタンク２９０は、循環経路２８０と補給経路である液体経路２８９とが合流する合流部となり、この第３サブタンク２９０よりも上流側となる液体経路２８３から分岐する排液経路４０２と、排液経路４０２と循環経路２８０を構成する液体経路２８３との接続及び遮断を切り替えるドレイン弁４０１とを備え、液体充填を行うときには、液体経路２８３の接続点ａの下流と排液経路４０１を連通した状態で、第１送液ポンプ２０２によって送液して排液経路４０１との接続部までを充填し、排液経路４０１と第３サブタンク２９０とを連通して、排液経路４０１と第３サブタンク２９０との間を充填する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッドに供給され、前記液体吐出ヘッドから回収される液体が循環する循環経路と、
前記循環経路に前記液体を供給する補給経路と、
前記循環経路と前記補給経路とが合流する合流部よりも上流側で、前記循環経路から分岐する排液経路と、
前記排液経路と前記循環経路との連通及び遮断を切り替える切替手段と、を備えていることを特徴とする液体循環装置。
【請求項２】
前記循環経路には、
前記液体吐出ヘッドの供給口に通じる第１サブタンクと、
前記液体吐出ヘッドの回収口に通じる第２サブタンクと、
前記第１サブタンクと前記第２サブタンクとの間に配置され、前記補給経路を通じて前記液体が供給される第３サブタンクと、を含み、
前記排液経路は、前記第２サブタンクと前記第３サブタンクとの間から分岐する
ことを特徴とする請求項１に記載の液体循環装置。
【請求項３】
前記切替手段は、
前記排液経路と前記循環経路とを遮断する第１状態と、
前記第２サブタンク側と前記排液経路とを連通し、前記排液経路と前記第３サブタンク側とを遮断する第２状態と、
前記第３サブタンク側と前記排液経路とを連通し、前記排液経路と前記第２サブタンク側とを遮断する第３状態と、に切替え可能である
ことを特徴とする請求項２に記載の液体循環装置。
【請求項４】
前記切替手段の前記第３サブタンクと接続する接続部は、前記第３サブタンクに貯留される液体中で接続される
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の液体循環装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記第３サブタンクの壁部と一体である
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の液体循環装置。
【請求項６】
前記液体吐出ヘッドの上流と下流とを接続するバイパス経路と、
前記バイパス経路を開閉するバイパス開閉手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体循環装置。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドと前記第２サブタンクとの間を開閉する回収側開閉手段が設けられ、
前記液体吐出ヘッドに前記液体を充填するとき、前記回収側開閉手段を閉じ、前記バイパス開閉手段を開き、前記第１送液手段で送液する
ことを特徴とする請求項６に記載の液体循環装置。
【請求項８】
前記第２送液手段は双方向に送液できる可逆型送液手段であり、
前記液体吐出ヘッドに前記液体を充填するとき、前記第１送液手段で送液するとともに、前記第２送液手段で逆送する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体循環装置。
【請求項９】
複数の液体吐出ヘッドと、
請求項１ないし８のいずれかに記載の液体循環装置と、を備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体循環装置、液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）として、ノズルに連通する個別液室への供給流路と個別液室に通じる回収流路とを有し、供給流路に通じる液体の供給口と、回収流路に通じる液体の回収口を備えるフロースルー型ヘッド（循環型ヘッド）がある。
【０００３】
従来、液体吐出ヘッドなどの液体吐出部に対する液体循環装置として、液体を液体吐出部に供給する供給流路と、液体を液体吐出部から回収する回収流路と、供給流路の液体の圧力を調整する第１圧力調整手段と、回収流路の液体の圧力を調整する第２圧力調整手段と、供給流路および回収流路の少なくとも一方の流路に設けられ、該流路を開閉する開閉弁と、第１圧力調整手段、第２圧力調整手段および開閉弁を制御し、ノズルにおいて液体をメニスカス保持しつつ、ノズルに対して供給側の液体の圧力と回収側の液体の圧力とに循環時差圧を生じさせて液体を循環させるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２１５３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液体循環装置の循環経路に例えば初期充填を行うとき、気泡の混入を抑制しながら充填を行わなければならないという課題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、気泡の混入を抑制して循環経路への液体充填を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体循環装置は、
液体吐出ヘッドに供給され、前記液体吐出ヘッドから回収される液体が循環する循環経路と、
前記循環経路に前記液体を供給する補給経路と、
前記循環経路と前記補給経路とが合流する合流部よりも上流側で、前記循環経路から分岐する排液経路と、
前記排液経路と前記循環経路との連通及び遮断を切り替える切替手段と、を備えている
構成とした。
【０００８】
本発明によれば、気泡の混入を抑制して循環経路への液体充填を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る液体を吐出する装置である印刷装置の一例の概略説明図である。
【図２】同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
【図３】液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。
【図４】同ヘッド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。
【図５】本発明の第１実施形態における液体循環装置の説明に供する説明図である。
【図６】同装置における制御部の概要の説明に供するブロック図である。
【図７】同実施形態における液体充填動作の説明に供する説明図である。
【図８】同実施形態における液体充填動作の説明に供する説明図である。
【図９】排液経路と排液タンクの詳細な説明に供する斜視説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるドレイン弁（切替手段）と第３サブタンクの部分の説明図である。
【図１１】ヘッドへの液体充填の説明に供する吸引機構部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。まず、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。図１は同装置の概略説明図、図２は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
【００１１】
この液体を吐出する装置である印刷装置１０００は、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を印刷手段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を搬出する搬出手段９などを備えている。
【００１２】
連続体１０は搬入手段１の元巻きローラ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、搬出手段９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段９の巻取りローラ９１にて巻き取られる。
【００１３】
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、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。
【００１４】
ここで、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」という。）が配置されている。
【００１５】
各ヘッドアレイ５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、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】
ヘッドアレイ５１は、例えば、図２に示すように、液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１００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が、これに限らない。
【００１７】
次に、液体吐出ヘッドの一例について図３及び図４を参照して説明する。図３は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図４は同ヘッド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。
【００１８】
この液体吐出ヘッド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とを積層接合している。そして、振動板部材１０３の振動領域（振動板）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、カバー１２９を備えている。なお、流路板１０２と振動板部材１０３で構成される部分を流路部材１４０という。
【００１９】
ノズル板１０１は、液体を吐出する複数のノズル１０４を有している。
【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を配置している。
【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て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ている。
【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と回収側共通液室１５０を形成する。供給側共通液室１１０は供給ポート（供給口）１７１に通じ、回収側共通液室１５０は回収ポート（回収口）１７２に通じている。
【００２６】
なお、ここでは、共通液室部材１２０は、第１共通液室部材１２１及び第２共通液室部材１２２によって構成され、第１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１共通液室部材１２１に第２共通液室部材１２２を積層して接合している。
【００２７】
第１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、回収流路１５１に通じる回収側共通液室１５０とを形成している。また、第２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の面方向に沿う回収流路１５１を形成している。回収流路１５１が回収側共通液室１５０に通じている。
【００２９】
この液体吐出ヘッドにおいては、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が収縮し、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とで、個別液室１０６内に液体が流入する。
【００３０】
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、振動板部材１０３の振動領域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とにより、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。
【００３１】
また、ノズル１０４から吐出されない液体はノズル１０４を通過して回収流路１５１から回収側共通液室１５０に流入し、回収側共通液室１５０から外部の循環経路を通じて供給側共通液室１１０に再度供給される。
【００３２】
なお、ヘッド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。
【００３３】
次に、本発明の第１実施形態における液体循環装置に係る部分について図５を参照して説明する。図５は同説明に供するブロック説明図である。
【００３４】
液体循環装置２００は、連続体１０の幅方向にライン状に配置された複数の循環可能なヘッド１００に対して液体を循環させる。
【００３５】
液体循環装置２００は、ヘッド１００から吐出する液体６００を貯留する液体貯留手段としての液体タンクであるメインタンク２０１を備えている。また、加圧サブタンクである第１サブタンク２２０と、減圧タンクである第２サブタンク２１０と、中間タンクである第３サブタンク２９０と、第１送液手段である第１送液ポンプ２０２と、第２送液手段である第２送液ポンプ２０３と、第３送液ポンプ２０９を備えている。
【００３６】
また、複数のヘッド１００が通じる第１マニホールド２３０及び第２マニホールド２４０と、各ヘッド１００毎の第１ヘッドタンク３００ａ及び第２ヘッドタンク３００ｂと、液体中の溶存気体を除去する脱気手段である脱気装置２６０を備えている。第１ヘッドタンク３００ａ及び第２ヘッドタンク３００ｂについては、区別しない場合はヘッドタンク（又はバッファタンク）３００と称する。
【００３７】
ここで、第１サブタンク２２０と第２サブタンク２１０との間に第３サブタンク２９０が配置され、メインタンク２０１からフィルタ２０５を含む補給経路である液体経路２８９を介して第３送液ポンプ２０９によって第３サブタンク２９０に送液（補給）する。
【００３８】
第３サブタンク２９０には、液面検知手段２９１と、内部を大気開放する大気開放機構を構成する電磁弁２９２を備えている。
【００３９】
第３サブタンク２９０と第２サブタンク２１０とは液体経路２８３を通じて接続し、液体経路２８３には第２送液ポンプ２０３を設けている。また、第３サブタンク２９０と第２サブタンク２１０とは逆流液体経路２８５を通じて接続し、逆流液体経路２８５には電磁弁２８７を設けている。
【００４０】
第２サブタンク２１０は、気体室２１０ａを有し、液体と気体が共存する構成である。第２サブタンク２１０には、液面を検知する液面検知手段２１１と、内部を大気開放する大気開放機構となる電磁弁２１２が設けられている。
【００４１】
第３サブタンク２９０と第１サブタンク２２０とは液体経路２８４を通じて接続し、液体経路２８４には第１送液ポンプ２０２を設けている。また、第３サブタンク２９０と第１サブタンク２２０とは逆流液体経路２８６を通じて接続し、逆流液体経路２８６には電磁弁２８８を設けている。
【００４２】
第１サブタンク２２０は、気体室２２０ａを有し、液体と気体が共存する構成である。第１サブタンク２２０には、液面を検知する液面検知手段２２１と、内部を大気開放する大気開放機構となる電磁弁２２２が設けられている。
【００４３】
第１サブタンク２２０は、脱気装置２６０、フィルタ２６１を含む液体経路２８１を通じて第１マニホールド２３０に接続されている。
【００４４】
第１マニホールド２３０は、ヘッド１００の供給ポート１７１（供給口）側に供給経路２３１を介して通じている。供給経路２３１は、第１ヘッドタンク３００ａを介してヘッド１００の供給ポート１７１に接続されている。
【００４５】
供給経路２３１には第１ヘッドタンク３００ａより上流側の経路を開閉する電磁弁２３２が設けられている。なお、電磁弁２３２は、ヘッド１００の数に応じて設けられ、個別に開閉制御可能となっている。また、第１マニホールド２３０には圧力センサ２３３が設けられている。
【００４６】
第２サブタンク２１０は、液体経路２８２を介して第２マニホールド２４０に接続されている。
【００４７】
第２マニホールド２４０は、ヘッド１００の回収ポート１８１（回収口）側に回収経路２４１を介して通じている。回収経路２４１は、第２ヘッドタンク３００ｂを介してヘッド１００の回収ポート１８１に接続されている。
【００４８】
回収経路２４１には第２ヘッドタンク３００ｂより下流側の経路を開閉する電磁弁２４２が設けられている。なお、電磁弁２４２は、ヘッド１００の数に応じて設けられ、個別に開閉制御可能となっている。また、第２マニホールド２４０には圧力センサ２４３が設けられている。 
【００４９】
さらに、第１マニホールド２３０と第２マニホールド２４０とを通じるバイパス経路２７０が設けられている。バイパス経路２７０には第１マニホールド２３０側にバイパス開閉手段である電磁弁２７１が、また、第２マニホールド２４０と第２サブタンク２１０との間の液体経路２８２には回収側開閉手段である電磁弁２７２が設けられている。
【００５０】
ここで、第３サブタンク２９０から、液体経路２８４、第１サブタンク２２０、液体経路２８１、脱気装置２６０、第１マニホールド２３０、ヘッド１００、第２マニホールド２４０、第２サブタンク２１０を経て第３サブタンク２９０に戻る経路で循環経路２８０が構成される。
【００５１】
また、電磁弁２３２、２４２、２７１によって、ヘッド１００と循環経路２８０との間が遮断され、バイパス経路２７０が循環経路２８０の一部を構成する第１経路と、バイパス経路２７０と循環経路２８０との間が遮断され、ヘッド１００が循環経路２８０の一部を構成する第２経路とを切り替える手段を構成している。
【００５２】
つまり、電磁弁２３２、２４２を閉じ、電磁弁２７１を開くことで、バイパス経路２７０が循環経路２８０の一部となり、ヘッド１００が循環経路２８０の一部とならない第１経路が構成される。
【００５３】
また、電磁弁２３２、２４２を開き、電磁弁２７１を閉じることで、ヘッド１００が循環経路２８０の一部となり、バイパス経路２７０が循環経路２８０の一部とならない第２経路が構成される。
【００５４】
また、第１サブタンク２２０と第２サブタンク２１０、第１送液ポンプ２０２、第２送液ポンプ２０３によって、循環経路２８０を液体が循環する圧力を生じさせる手段を構成している。
【００５５】
次いで、液体の供給、循環について説明する。
【００５６】
メインタンク２０１から第３サブタンク２９０への送液（補給）は、第３サブタンク２９０の液面検知手段２９１にて液体の不足を検知すると、第３送液ポンプ２０９を用いて、メインタンク２０１から液体経路２８９を介して、液面検知手段２９１で液面が満タンとなるまで第３サブタンク２９０に液体を供給する。
【００５７】
第３サブタンク２９０から第１サブタンク２２０への送液は、第１送液ポンプ２０２を用いて、第３サブタンク２９０から液体経路２８４を介して、第１サブタンク２２０へ液体を供給する。
【００５８】
第２サブタンク２１０から第３サブタンク２９０への送液は、第２送液ポンプ２０３を用いて、第２サブタンク２１０から液体経路２８３を介して、第３サブタンク２９０へ液体を供給する。
【００５９】
第１サブタンク２２０からヘッド１００及びヘッド１００から第２サブタンク２１０への送液は、次のようにして行う。
【００６０】
つまり、第１マニホールド２３０の圧力センサ２３３にて目標圧力（例えば、加圧となる圧力）に達するまで、第１送液ポンプ２０２によって第１サブタンク２２０へ液体を供給する。それと共に、第２マニホールド２４０の圧力センサ２４３にて目標圧力（例えば、負圧となる圧力）に達するまで、第２送液ポンプ２０３をよって第３サブタンク２９０へ液体を送液する。
【００６１】
これにより、第１サブタンク２２０と第２サブタンク２１０との間に、差圧が生じる。
【００６２】
この差圧に応じて、第１サブタンク２２０から、液体経路２８１を介し、フィルタ２６１、脱気装置２６０、第１マニホールド２３０、複数の供給経路２３１、複数の第１ヘッドタンク３００ａ、複数のヘッド１００、複数の回収経路２４１、複数の第２ヘッドタンク３００ｂ、第２マニホールド２４０、液体経路２８２を介して、第２サブタンク２１０まで液体の循環が可能となる。なお、このとき、電磁弁２３２、２４２は開、電磁弁２７１は閉である。
【００６３】
一方、電磁弁２３２、２４２を閉じ、電磁弁２７１を開いた状態において、第１送液ポンプ２０２と第２送液ポンプ２０３を駆動して差圧を発生させると、この差圧に応じて、第１サブタンク２２０から、液体経路２８１を介し、フィルタ２６１、脱気装置２６０、第１マニホールド２３０、バイパス経路２７０、第２マニホールド２４０、液体経路２８２を介して、第２サブタンク２１０まで液体の循環が可能となる。
【００６４】
なお、各サブタンク２２０、２１０、２９０に設けられる液面検知手段２２１、２１１、２９１は、特に限られるものではなく、例えば、フロート式による液体の有無の検知や、少なくとも２本以上の電極ピンを用いて検出した抵抗の出力に応じて液体の有無を検知する方式、レーザによる液面検知方式、等を用いることができる。
【００６５】
また、各サブタンク２１０，２２０、２９０には、それぞれ大気開放機構としての電磁弁２１２、２２２、２９２が設けられており、これを制御することで、各サブタンク２１０、２２０、２９０を大気と連通させることができる。
【００６６】
次いで、第１サブタンク２２０の気体室２２０ａと第２サブタンク２１０の気体室２１０ａとの役割について説明する。気体室２２０ａ及び気体室２１０ａでは、液体の液面が例えば、空気と接している。
【００６７】
ここで、空気の加圧状態を第１サブタンク２２０に発生させるとともに、空気の減圧状態を第２サブタンク２１０に発生させると、気体は圧縮性があるため、圧力を蓄えることができる。この場合の空気は、等価な電気回路で表現した場合のコンデンサ成分と同様と考えられ、コンプライアンス（弾性成分）とも表現できる。
【００６８】
第１サブタンク２２０と第３サブタンク２９０、第２サブタンク２１０と第３サブタンク２９０に連通している第１送液ポンプ２０２、第２送液ポンプ２０３を駆動したときには、圧力変化（脈動）が発生する。この圧力変化は、液体経路を伝達し、ヘッド１００のノズルメニスカスに伝わると、液体の溢れや気泡の巻き込みにつながる。
【００６９】
そこで、これを抑制するためのコンプライアンス（弾性成分）が必要である。一般に、空気は圧縮性の性質を有しているのでコンブライアンス成分となる。気体室２２０ａ、２１０ａを有することで、圧力変化（脈動）を抑制することができるようになる。
【００７０】
次に、この液体循環装置２００における液体充填時の気泡排出に関する構成について説明する。
【００７１】
本実施形態では、第３サブタンク２９０は、循環経路２８０と補給経路である液体経路２８９とが合流する合流部となる。そして、この第３サブタンク２９０よりも上流側となる液体経路２８３から分岐する排液経路４０２と、排液経路４０２と循環経路２８０を構成する液体経路２８３との接続及び遮断を切り替える切替手段であるドレイン弁４０１とを備えている。
【００７２】
ドレイン弁４０１は、３つの出入り口を有し、３つの経路を選択的に切り替えられる三方弁である。ドレイン弁４０１は、電気的駆動による電磁弁で構成している、手動によって切り替え方式でも良い。
【００７３】
ドレイン弁４０１の１つの出入り口は、液体経路２８３の第２送液ポンプ２０３の下流側、ここでは、液体経路２８３と逆流液体経路２８５の下流側との接続点ａの下流に接続されている。また、ドレイン弁４０１の他の１つの出入り口は、第３サブタンク２９０の液体経路２８３と接続する上流側と接続されている。さらに、ドレイン弁４０１の残りの１つの出入り口は、排液経路４０２と接続されている。排液経路４０２の終端は排液タンク４０３に接続されている。
【００７４】
ドレイン弁４０１を切り替えることで、逆流液体経路２８５の下流の接続点ａの下流と第３サブタンク２９０の上流が連通して液体経路２８３が連通する第１経路と、逆流液体経路２８５の下流の接続点ａの下流と排液経路４０２が連通する第２経路と、第３サブタンク２９０の上流側と排液経路４０２が連通する第３経路とを選択的に切り替えることができる。第１経路では、ドレイン弁４０１の内部流路も循環経路２８０の一部を構成することになる。
【００７５】
排液経路４０２に通じる排液タンク４０３には、大気と連通可能にする電磁弁４０４と、圧力センサ４０６を備えている。排液タンク４０３は、液体が循環するすべての経路の容積を超える容量を有することが好ましい。
【００７６】
ここで、排液経路４０２は、経路中の気泡を浮力で上昇させるため、循環経路２８０を構成する液体経路２８３との接続部であるドレイン弁４０１から重力方向と反対の上方に向かって配管されている。
【００７７】
また、排液タンク４０３は排液経路４０２の上方に配置し、排液経路４０３は排液タンク４０３の底部で接続することが好ましい。
【００７８】
また、本実施形態では、供給経路２３１及び回収経路２４１に対してヘッド１００を交換可能に着脱するため、ヘッド１００、第１ヘッドタンク３００ａ、第２ヘッドタンク３００ｂ及びカップリング４０５を含むヘッドアセンブリ４００を構成している。
【００７９】
このヘッドアセンブリ４００は、カップリング４０５によって供給経路２３１及び回収経路２４１に交換可能に着脱できる。
【００８０】
このカップリング４０５での切り離しによってヘッド１００は個別の状態をとることができる。したがって、ヘッドアセンブリ４００の状態で予め充填液を充填しておくことができる。そこで、本実施形態においては、初期状態で、ヘッドアセンブリ４００には濡れ性の良い充填液又は所定の液体が予め充填されている状態にしている。
【００８１】
次に、印刷装置１０００の制御部の概要について図６を参照して説明する。図６は同制御部のブロック説明図である。
【００８２】
制御部５００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１、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ＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３で構成される主制御部５００Ａを備えている。
【００８３】
制御部５００は、装置の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）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ＡＳＩＣ５０５を備えるとともに、ホストＩ／Ｆ５０６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。
【００８４】
制御部５００は、ヘッドユニット５０の各ヘッド１００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印刷制御部５０８と、各ヘッド１００を駆動するための駆動ＩＣ（ここでは「ヘッドドライバ」という。）５０９を備えている。
【００８５】
制御部５００は、電磁弁群５５０の電磁弁２３２、２４２、２７１及び電磁弁２１２、２２２、２９２、２８７、２８８などを駆動制御する電磁弁制御部５１０を備えている。制御部５００は、第３送液ポンプ２０９を駆動制御する供給系制御部５１１を備えている。
【００８６】
制御部５００は、第１送液ポンプ２０２、第２送液ポンプ２０３を駆動制御する圧力系制御部５１２を備えている。
【００８７】
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、圧力センサ２３３、２４３の検知結果、各種のセンサ群５１５からの情報を取得する。そして、装置の制御に必要な情報を袖出し、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による制御などに使用する。
【００８８】
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。
【００８９】
次に、本実施形態における液体充填動作について図７及び図８も参照して説明する。図７及び図８は同動作説明に供する説明図である。
【００９０】
前述したように、ヘッド１００を含むヘッドアセンブリ４００の状態で予め液体を充填しておくことができる。本実施形態においては、ヘッドアセンブリ４００には、濡れ性の良い液体（充填液）が予め充填されている状態にしている。
【００９１】
まず、各ヘッドアセンブリ４００の供給経路２３１及び回収経路２４１における電磁弁２３２、２４２を全て閉にする。また、バイパス経路２７０にある電磁弁２７１は開にする。
【００９２】
これにより、各ヘッドアセンブリ４００に対する液体流入を止めている状態となるとともに、バイパス経路２７０が開通したことで、ヘッドアセンブリ４００を通過しない循環経路２８０を確保できたことになる。なお、このときの循環経路２８０を構成する各液体経路（配管経路）及び第１サブタンク２２０、第２サブタンク２１０、第３サブタンク２９０は空の状態とする。
【００９３】
メインタンク２０１には、循環経路２８０内に充填する液体６００が貯留されている。第３サブタンク２９０における電磁弁２９２を開弁して大気と連通させ、第３送液ポンプ２０９を駆動し、第３サブタンク２９０内に液体６００を充填する。
【００９４】
そして、第３サブタンク２９０の液面検知手段２９１によって、液面高さが所定の位置になったときに第３送液ポンプ２０９の駆動を停止する。この後、第３送液ポンプ２０９は液面検知手段２９１の液面高さの検知結果に応じて駆動し、第３サブタンク２９０への液体供給（補給）動作が繰り返される。
【００９５】
次に、第１サブタンク２２０の電磁弁２２２を開弁して大気と連通させる。逆流液体経路２８６に液体６００を充填するため、第３サブタンク２９０の電磁弁２９２を閉弁する。これにより、第３サブタンク２９０は密閉状態となり、この状態で第３送液ポンプ２０９を駆動する。所定時間又は所定量を送液することで、逆流液体経路２８６が充填される。この後、電磁弁２８８を閉弁し、電磁弁２９２を開弁しておく。
【００９６】
次いで、第１サブタンク２２０の電磁弁２２２が開弁状態で大気と連通している状態で、第１送液ポンプ２０２を駆動させ、液面検知手段２２１が検知するまで第１サブタンク２２０に液体を充填して、第１送液ポンプ２０２を停止する。第１送液ポンプ２０２が停止後、電磁弁２２２を閉じ、第１サブタンク２２０内に所定量の液体が充填された上で密閉状態にする。
【００９７】
この状態において、ドレイン弁４０１を、第２送液ポンプ２０３の下流の接続点ａと排液経路４０２が連通し、液体経路２８３と第３サブタンク２９０とが遮断される（図７に「×」を付している。）第２状態に切り替える。
【００９８】
ここで、第１送液ポンプ２０２と第２送液ポンプ２０３を駆動させることで、第１サブタンク２２０の気体室２２０ａは正の圧力が上昇し、第２サブタンク２１０内の気体室２１０ａは負の圧力が上昇し、圧力差と共に液体が経路を流れることとなる。
【００９９】
第２送液ポンプ２０３によってバイパス経路２７０を含む循環経路２８０内の空気は、排液タンク４０３へ導かれ、同時に、第１送液ポンプ２０２で液体が押し出されて循環経路２８０内を流れていくことになる。
【０１００】
なお、圧力差の設定は、空気の排出、液体の移動状態よって調整できるものであり、第１送液ポンプ２０２及び第２送液ポンプ２０３のそれぞれのポンプ駆動力を調整することで充填の仕方を変更できる。
【０１０１】
このようにして循環経路２８０内の空気が排出され、液体が廃液ダンク４０３に入るか、又は、排液経路４０２内が液体で満たされた状態で、第２送液ポンプ２０３を停止する。そして、第２サブタンク２１０の電磁弁２１２を開弁し、大気と連通させる。第１送液ポンプ２０２は駆動中であるため、液体は第２サブタンク２１０に充填される。第２サブタンク２１０の液面検知手段２１１で液面を検知したときに、第１送液ポンプ２０２を停止することで、第２サブタンク２１０内は所定量の液体が充填されている状態でとなる。
【０１０２】
その後、第２サブタンク２１０の電磁弁２１２を閉弁し、第２サブタンク２１０を密閉状態とする。そして、逆流液体経路２８５の電磁弁２８７開弁し、再び、第１送液ポンプ２０２を駆動することで、逆流液体経路２８５に液体が充填されることになる。充填後、電磁弁２８７を閉弁する。
【０１０３】
なお、第２送液ポンプ２０３は、ポンプの駆動停止時に逆流を防ぐ逆止弁機能を有するものが好ましい。例えば、弁の開閉によって送液するダイアフラムポンプや、送液チューブの扱きによって送液するチュービングポンプなどを使用することが好ましい。
【０１０４】
次に、ドレイン弁４０１と第３サブタンク２９０との間に経路２８３ａへの充填について説明する。
【０１０５】
上述した動作によって、第３サブタンク２９０、液体経路２８４、逆流液体経路２８６、第１サブタンク２２０、液体経路２８１、フィルタ２６１、脱気装置２６０、第１マニホールド２３０、バイパス経路２７０、第２マニホールド２４０、液体経路２８２、第２サブタンク２１０、逆流液体経路２８５、逆流液体経路２８５の下流の接続点ａの下流と排液経路４０２まで液体６００が満たされていることになっている。
【０１０６】
ここで、排液経路４０２を循環経路２８０から遮断して、液体経路２８３の接続点ａの下流と第３サブタンク２９０の上流を連通させる経路を形成すると、ドレイン弁４０１から第３サブタンク２９０までの区間における空気が残っている状態で経路が開通することになる。
【０１０７】
これでは、第３サブタンク２９０に空気が流れ込み、第３サブタンク２９０内に泡の発生を引き起こし、液面検知手段２９１の誤作動や、電磁弁２９２より泡の漏れ出し等が発生してしまうおそれがある。
【０１０８】
そこで、ドレイン弁４０１と第３サブタンク２９０との間の区間（経路２８３ａ）の空気排出を行うため、まず、第３サブタンク２９０の電磁弁２９２を閉弁し、第３サブタンク２９０を密閉状態にする。
【０１０９】
その後、図８に示すように、ドレイン弁４０１による経路切り替えを実施し、第３サブタンク２９０の上流側と排液経路４０２を介して排液タンク４０３が連通する第３状態とする。
【０１１０】
第３送液ポンプ２０９を駆動することで、第３サブタンク２９０内の液体が排液タンク４０３に向かって移動することとなり、第３サブタンク２９０の上流側と排液経路４０２の液体経路２８３との接続部までの区間の経路が液体で充填された状態となる。
【０１１１】
そして、ドレイン弁４０１を逆流液体経路２８５の下流の接続点ａの下流と第３サブタンク２９０の上流が開通し、排液経路４０２が液体経路２８３から切り離された状態に切り替える。
【０１１２】
これにより、ヘッドアセンブリ４００以外の循環経路２８０に液体が充填された状態になる。
【０１１３】
このようにして、循環経路２８０内に気泡の残さず、また再循環方向への気泡移動をさせることなく、短時間で液体充填を行うことができる。
【０１１４】
その後、ヘッドアセンブリ４００への液体充填は、吸引機構などの手段によりノズルより液体を排出し、ヘッドアセンブリ４００内に予め充填させていた充填液を液体と置換することで充填動作完了となる。
【０１１５】
なお、上記の充填動作の説明では、ヘッドアッセンリブリ４００以外の経路は空の状態で説明しているが、ヘッドアセンブリ４００と同様に予め充填液等が充填されていてもよい。この場合、排液タンク４０３へ予め充填されていた充填液を排出しながら、充填しようとする液体を送液することで、ヘッドアセンブリ４００以外の配管経路の充填液を液体と置換する。また、この場合、充填液は排液タンク４０３に排出され、第３サブタンク２９０へ帰還することがないため、大幅に置換時間を短縮することができる。
【０１１６】
次に、排液経路と排液タンクの詳細について図９を参照して説明する。図９は同説明に供する斜視説明図である。
【０１１７】
排液タンク４０３及び排液経路４０２は、循環経路２８０を構成する液体経路２８３における液体の流れに対して上方に向くように配置している。
【０１１８】
これにより、液体経路２８３から排液経路４０２に送られる空気又は気泡４０７を伴った液体は排液タンク４０３に排出され、気泡４０７は浮力によって上昇して、空気層が上方に溜まる。液体より軽い気泡４０７は、排液経路４０２内において常に液体の流れの先頭に向かおうとし、排液タンク４０３で気液分離することになる。
【０１１９】
これによって、排液経路４０２を通じて循環経路２８０中の気泡４０７を回収できる。
【０１２０】
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ドレイン弁（切替手段）と第３サブタンクの部分の説明図である。
【０１２１】
ドレイン弁４０１と第３サブタンク２９０との間の経路をなるべく短くすることで、気泡４０７の発生を抑制できることと、充填動作の更なる短縮を図ることができる。
【０１２２】
ドレイン弁４０１は、弁体４０８、４０９、４１０で開閉される３つの出入り口を有している。そして、ドレイン弁４０１の弁体４０９を有する出入り口部は、第３サブタンク２９０の側壁２９０ａの一部となるように、側壁２９０ａに直結されている。
【０１２３】
その他の２方向の弁体４０８の出入り口は液体経路２８３に接続され、弁体４１０を有する出入り口は排液経路４０２に接続されている。
【０１２４】
ドレイン弁４０１の内部は、三方向に分かれた流路が構成されており、各弁体４０８、４０９、４１０の動作を組み合わせることで、三方向の流路を構成することができる。
【０１２５】
例えば、逆流液体経路２８５の下流の接続点ａの下流と第３サブタンク２９０の上流が開通する場合は、弁体４０８と４０９を開弁し、弁体４１０は閉弁状態とする。逆流液体経路２８５の下流の接続点ａの下流と排液経路４０２を開通させる場合は、弁体４０８と弁体４１０を開弁し、弁体４０９を閉弁状態とする。第３サブタンク２９０の上流側と排液タンク４０３が開通させる場合は、弁体４０９と弁体４１０を開弁し、弁体４０８を閉弁状態にする。
【０１２６】
次に、ヘッド１００への液体充填について図１１を参照して説明する。図１１は同説明に供する吸引機構部の説明図である。
【０１２７】
吸引機構部７００は、ヘッド１００のノズル面１０１ａをキャピングするキャップ７０１と、キャップ７０１内を廃液経路７０２を介して吸引する吸引ポンプ７０３などを備えている。
【０１２８】
そして、ヘッド１００以外の充填が完了した後、吸引機構部７００によってノズル１０４から洗浄液を吸引排出させることで、液体と置換されて、ヘッド１００内にも液体がｋ充填される。
【０１２９】
また、吸引とは別に、ヘッド１００に液体を加圧充填してノズルから排出することによっても行うことができる。
【０１３０】
例えば、第２マニホールド２４０の下流の電磁弁２７２を閉じて、バイパス経路２７０の電磁弁２７１を開く。この状態で第１送液ポンプ２０２を駆動することで、第１マニホールド２３０と第２マニホールド２４０には正の圧力が共にかかることとなり、複数のヘッド１００につながる供給経路２３１及び回収経路２４１の液体は共にヘッド１００に向かって流れ、各ヘッド１００のノズルより排出することができる。
【０１３１】
また、別の方法としては、第２送液ポンプ２０３として、循環方向及び循環方向とは逆方向の双方向に送液できる可逆型ポンプを使用する。
【０１３２】
第２送液ポンプ２０３を逆転駆動すると、第２マニホールド２４０には循環とは逆向きに液体が流れ、回収経路２４１には正の圧力が加わる。同時に、第１送液ポンプ２０２を駆動することで、供給経路２３１に正の圧力が加わり、双方からの正の圧力によってノズルより液体を排出することができる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
「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。
【０１３５】
「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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【符号の説明】
【０１４４】
５  印刷手段
１０  連続体
５０  ヘッドユニット
１００  液体吐出ヘッド（ヘッド）
２００  液体循環装置
２０１  メインタンク（液体貯留手段）
２０２  第１送液ポンプ
２０３  第２送液ポンプ
２０９  第３送液ポンプ
２１０  第２サブタンク
２２０  第１サブタンク
２３０  第１マニホールド
２４０  第２マニホールド
２６０  脱気装置
２７０  バイパス経路
２８０  循環経路
２９０  第３サブタンク
４０１  ドレイン弁（切替手段）
４０２  排液経路
４０３  排液タンク
１０００  印刷装置（液体を吐出する装置）
【図１】
2019130668.tif 000003
【図２】
2019130668.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019130668.tif 000009
【図８】
2019130668.tif 000010
【図９】
2019130668.tif 000011
【図１０】
2019130668.tif 000012
【図１１】
2019130668.tif 000013