液体循环组件和液体喷出装置的制作方法

本发明涉及液体循环组件和液体喷出装置。

背景技术：

在喷墨记录装置等液体喷出装置中，已知如下液体喷出装置，其具备喷出液体的液体喷头和收纳供应到头的液体的液体罐，并具备使液体在将液体喷头与液体罐连通的循环路径中循环的循环型液体循环组件。这种循环型液体循环组件和液体喷出装置在将液体喷头与液体罐连通的循环路径中设置过滤器，使过滤器捕捉在喷墨头的喷嘴内产生的气泡、混入该喷嘴的异物而将其从流路除去。被过滤器捕捉的气泡经过从过滤器至环式路径的旁通流路而在墨盒内被回收，向循环组件的外部排出。过滤器的气泡除去性能有时会根据墨水的特性等而变动。

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明要解决的课题在于提供能维持高气泡除去性能的液体循环组件和液体喷出装置。

用于解决问题的方案

本发明提供一种液体循环组件，其具备：液体喷头，喷出液体；第1罐，连接到所述液体喷头，并贮存向所述液体喷头供应的液体；供应流路，从所述第1罐到达所述液体喷头；回收流路，从所述液体喷头回到所述第1罐；过滤器部，具备配置于所述供应流路的气泡过滤器，并具有形成于所述气泡过滤器的上游侧的过滤器前室；以及旁通流路，构成从所述过滤器前室至所述回收流路的流路，并且构成为能够调整所述旁通流路的管路阻力。

本发明提供一种液体喷出装置，其具备：上述液体循环组件；以及移动装置，使记录介质相对于所述液体循环组件相对移动。

附图说明

图1是第1实施方式的喷墨记录装置的侧视图。

图2是表示第1实施方式的喷墨记录装置的液体循环组件的构成的说明图。

图3是表示第1实施方式的喷墨记录装置的喷墨头的结构的说明图。

图4是表示第1实施方式的喷墨记录装置的压电泵的构成的说明图。

图5是表示第1实施方式的喷墨记录装置的过滤器部的构成的说明图。

图6是表示第1实施方式的喷墨记录装置的管路调整部的构成的说明图。

图7是表示第1实施方式的喷墨记录装置的控制系统的框图。

图8是表示其它实施方式的喷墨记录装置的管路调整部的构成的说明图。

图9是表示其它实施方式的喷墨记录装置的管路调整部的构成的说明图。

图10是表示其它实施方式的循环组件的构成的说明图。

附图标记说明

1：喷墨记录装置；10：液体循环组件；13：主控制部；20：液体喷头；28：墨水流路；30：循环装置；31：第1罐；31a：液位传感器；32：第2罐；32a：第1压力传感器；32b：第1液位传感器；33：第3罐；33a：第2压力传感器；33b：第2液位传感器；34：第1泵；35：第2泵；36：循环路径；36a：供应流路；36b：回收流路；37：旁通流路；38：过滤器部；39、39A：管路调整部；80：组件控制部；80a：控制基板；81：处理器。

具体实施方式

以下，参照图1至图7说明第1实施方式的液体循环组件10和具备液体循环组件10的喷墨记录装置1。在各图中，为了进行说明，将构成适当地放大、缩小或省略后示出。图1是表示喷墨记录装置1的构成的侧视图。图2是表示液体循环组件10的构成的说明图。图3是表示液体喷头的构成的说明图。图4是表示第1泵、第2泵和补给泵的构成的说明图。图5是表示过滤器部的构成的说明图，图6是表示管路调整部的构成的说明图。图7是表示组件控制部80的框图。

图1所示的喷墨记录装置1具备：多个液体循环组件10；头支承机构11，将液体循环组件10以能够移动的方式支承；介质支承机构12，用作移动并支承记录介质S的移动装置；主控制部13；以及接口部14。

如图1所示，多个液体循环组件10在预定的方向上排列配置并支承于头支承机构11。液体循环组件10一体地具备液体喷头20和循环装置30。液体循环组件10通过将作为液体的例如墨水I从液体喷头20喷出而在相对配置的记录介质S中形成希望的图像。

多个液体循环组件10分别喷出多个颜色、例如青色墨水、品红色墨水、黄色墨水、黑色墨水、白色墨水，但不限定所使用的墨水I的颜色或特性。例如可以代替白色墨水而喷出隐形荧光墨水、当照射红外线或紫外线时显色的特殊墨水等。虽然多个液体循环组件10分别使用的墨水不同，但是构成相同。

图3所示的液体喷头20是喷墨头，具备喷嘴板21、基板22以及与基板22接合的歧管23。

喷嘴板21构成为矩形。喷嘴板21具有多个喷嘴孔21a。

基板22构成为矩形，与喷嘴板21相对并接合。基板22在与喷嘴板21之间形成具有多个压力室25的预定的墨水流路28。基板22具备将四周相邻的压力室25之间划分的分隔壁部。在面对各压力室25的部位设有致动器24。

致动器24例如由层叠了压电元件24a和振动板24b的单压电晶片式压电振动板构成。压电元件例如由PZT(锆钛酸铅)等压电陶瓷材料等构成。振动板例如由SiN(氮化硅)等形成。压电元件24a以上下具备电极24c、24d。

歧管23形成为矩形，与基板22的上部接合。歧管23具有与循环装置30连通的供应口20a及回收口20b，并且构成为形成预定的墨水流路28的形状。

液体喷头20在组装有喷嘴板21、基板22以及歧管23的状态下在内部形成被分隔壁隔开的多个压力室25，并且构成与各压力室25连通的墨水流路28。

如图1和图2所示，循环装置30例如通过金属制的连结部件与液体喷头20的上部一体地连结。循环装置30具备：第1罐31、第2罐32、第3罐33、第1泵34、第2泵35、循环路径36、旁通流路37、过滤器部38、管路调整部39以及补给部41。

第1罐31构成为能储存液体。第1罐31通过流路37连接到液体喷头20。

第2罐32配置在第1罐31与液体喷头20之间，构成为能储存液体。在第2罐32中设有作为第1压力检测部的第1压力传感器32a。另外，在第2罐32中设有检测第2罐32内的液面高度的第1液位传感器32b。

第3罐33配置于液体喷头20的下游侧，构成为能贮存液体。在第3罐33中设有作为第2压力检测部的第2压力传感器33a。另外，在第3罐33中设有检测第3罐33内的液面高度的第2液位传感器33b。

第1压力传感器32a和第2压力传感器33a例如利用半导体压电电阻压力传感器将压力作为电信号输出。半导体压电电阻压力传感器具备：隔膜，接收来自外部的压力；以及半导体应变仪，形成于该隔膜的表面。半导体压电电阻压力传感器将随着来自外部的压力所致的隔膜的变形而在应变仪中产生的基于压电电阻效应的电阻的变化转换为电信号来检测压力。

第1压力传感器32a检测第2罐32内的空气室的压力，将检测数据向组件控制部80发送。第2压力传感器33a检测第3罐33内的空气室的压力，并将检测数据向组件控制部80发送。

循环路径36具备供应流路36a和回收流路36b。循环路径36从第1罐31经过供应流路36a到达液体喷头20的供应口20a，从液体喷头20的回收口20b经过回收流路36b到达第1罐31。

供应流路36a是从第1罐31至液体喷头20的供应口20a的流路。在供应流路36a中依次设有作为循环泵的第1泵34、过滤器部38以及第2罐32。

回收流路36b是从液体喷头20的回收口20b至第1罐31的流路。在回收流路36b中设有第3罐33和作为循环泵的第2泵35。

供应流路36a与回收流路36b还通过从过滤器部38分支的旁通流路37连接。

旁通流路37是从供应流路36a的过滤器部38分支而与回收流路36b合流的流路。在旁通流路37中设有管路调整部39。旁通流路37的一端与设于供应流路36a的过滤器部38的过滤器前室44连通。旁通流路37的另一端与回收流路36b的第3罐33和第2泵35之间的合流部连通。

供应流路36a、回收流路36b以及旁通流路37分别具备：由金属或树脂材料构成的管；以及覆盖管的外表面的软管例如PTFE软管。

第1泵34、第2泵35以及后述的补给泵53例如由压电泵60构成。如图4所示，压电泵60具备：泵室58；压电致动器59，设于泵室58，利用电压振动；以及止回阀61、62，配置于泵室58的入口和出口。压电致动器59构成为例如能以约50Hz到200Hz的频率振动。第1泵34、第2泵35以及补给泵53构成为能通过配线与驱动电路连接并通过组件控制部80的控制进行控制。关于压电泵60，当被施加交流电压而压电致动器59工作时，泵室58的容积发生变化。当压电泵60被施加的电压变化，压电致动器59的最大变化量变化时，泵室58的容积变化量变化。并且，当向泵室58的容积变大的方向变形时，泵室58的入口的止回阀61打开，墨水流入泵室58。另一方面，当向泵室58的容积变小的方向变化时，泵室58的出口的止回阀62打开，墨水从泵室58流出。压电泵60反复进行泵室58的扩张和收缩而将墨水I向下游输送。因而，当对压电致动器59施加的电压大时，送液能力变强，当电压小时，送液能力变弱。例如在本实施方式中，使对压电致动器59施加的电压在50V到150V之间变化。

第1泵34设于循环路径36的供应流路36a。第1泵34配置于第1罐31与液体喷头20之间且是第2罐32的上游侧。第1泵34将循环路径36的液体向配置于下游的液体喷头20输送。

第2泵35设于循环路径36的回收流路36b。第2泵35配置于液体喷头20与第1罐31之间且是第3罐33的下游侧。第2泵35将循环路径36内的液体向配置于下游的第1罐31输送。

过滤器部38具备：过滤器壳体42；以及气泡过滤器43，配置在过滤器壳体42内。过滤器壳体42具备上壁、下壁以及侧壁，构成为具有流入口42a、流出口42b以及分支口42c的箱状。过滤器壳体42构成为能在内部收纳气泡过滤器43和液体。

流入口42a设于过滤器壳体42的上壁的一端侧，是将过滤器前室44与供应流路36a连通的开口。

流出口42b是设于过滤器壳体42的下壁且是气泡过滤器43的下游侧位置的开口，过滤器壳体42内的空间通过流出口42b与供应流路36a连通。

分支口42c是位于过滤器壳体42的侧壁且将过滤器前室44与旁通流路37连通的开口。

即，过滤器部38的过滤器前室44通过流入口42a和供应流路36a连接到第1泵34，并且还通过分支口42c连接到旁通流路37。另外，过滤器部38的气泡过滤器43的下游侧通过流出口42b和供应流路36a与液体喷头20连通。

气泡过滤器43配置于过滤器壳体42内的空间的下部。因而，在过滤器壳体42的内部空间，在气泡过滤器43的上侧形成有过滤器前室44。气泡过滤器43可举出例如平均孔径为μm程度的聚丙烯过滤器、尼龙过滤器、PVDF过滤器、PTFE过滤器、聚碳酸酯过滤器、镍电铸过滤器、不锈钢过滤器等。

循环的墨水I中包含的细微的气泡被过滤器壳体42内的气泡过滤器43捕获而与剩余的墨水I一起流到旁通流路37，通过第2泵35的运送力回收到第1罐31，释放到大气中。

除去气泡的墨水I在从设置于过滤器壳体42下部的流出口42b经过供应流路36a运送到第2罐32内后被输送到液体喷头20内。

管路调整部39配置于比旁通流路37的过滤器部38靠下游侧的预定部位。如图6所示，管路调整部39例如具备动颚式软管钳型节流装置70作为夹紧机构。节流装置70具备：保持框架71，具有固定片71a；旋转部72，具备与保持框架71以能够相对于保持框架71在轴向上进行进退动作的方式卡合的螺钉74；以及可动板73，设于螺钉74的顶端。

保持框架71例如一体地具备：板状的固定片71a，配置于旁通流路37的下侧；以及支承片71c，相对配置于固定片71a的上方。在支承片71c形成有螺钉孔71b，螺钉孔71b具有与螺钉74的外表面卡合的螺纹槽。

螺钉74是在外周面具有螺旋状凹凸部的轴棒构件。螺钉74与螺钉孔71b的螺纹槽螺纹结合，随着旋转部72的旋转而在轴向上进行进退动作，从而使设于其顶端的可动板73进行进退动作。可动板73相对配置于固定片71a的上方，配置于旁通流路37的上侧。即，在与固定片71a之间夹着旁通流路37。

管路调整部39如下构成：当通过手动或组件控制部80的控制使旋转部72旋转时，由于可动板73随着旋转部72的旋转而移动，固定片71a与可动板73的间隔增减，旁通流路37的管路阻力发生变化。即，能通过旋转部72的旋转操作来调整旁通流路37的管路阻力。

管路调整部39通过用户的操作或组件控制部80的控制例如将第1管路阻力R1和第2管路阻力R2设定为第1管路阻力R1小于第2管路阻力R2那样的管路条件，第1管路阻力R1是从过滤器部38经过液体喷头20至回收流路36b的合流点的流路的阻力，第2管路阻力R2是从过滤器部38经过旁通流路37至合流点的流路的阻力。

例如当用户组装液体循环组件10时，能根据所使用的墨水的特性使旋转部72旋转来调整节流装置70的节流量，并通过操作管路调整部39来调节旁通流路37的管路阻力。

补给部41具备：作为设于循环路径36的外部的补给罐的墨盒51、补给路径52以及补给泵53。墨盒51构成为能持有对第1罐31供应的墨水，内部的空气室向大气开放。补给路径52是将第1罐31与墨盒51连接的流路。补给泵53设于补给路径52，将墨盒51内的墨水向第1罐31输送。补给泵53设于补给路径52。补给泵53将在墨盒51内持有的墨水I向第1罐31输送。

如图7所示，组件控制部80在搭载于液体循环组件10的控制基板80a上具备：控制各部动作的处理器81和驱动各要素的驱动电路84。

组件控制部80连接到具备电源、显示装置以及输入装置等的接口部14。另外，组件控制部80连接到主控制部13，构成为能与主控制部13进行通信。

控制基板80a例如构成为矩形，配置于液体喷头20上的循环装置30的侧面。

处理器81具备：存储器82，存储程序或各种数据等；以及AD转换部83，将模拟数据(电压值)转换为数字数据(位数据)。

处理器81相当于组件控制部80的中枢部分。处理器81根据操作系统或应用程序来控制要实现液体循环组件10的各种功能的液体循环组件10的各部。

处理器81连接到液体循环组件10的各种泵的驱动部、各种传感器，控制液体循环组件10。

处理器81执行基于预先存储于存储器82或者从主控制部13指令的控制程序的控制处理，由此，组件控制部80作为循环单元、补给单元、压力调整单元、管路调整单元发挥功能。

例如处理器81通过控制第1泵34和第2泵35的动作，而具有使墨水循环的循环单元的功能。

另外，处理器81基于由液位传感器31a、压力传感器32a、33a检测到的信息，控制补给泵53的动作，从而具有作为将墨水从墨盒51补给到循环路径36的补给单元的功能。

处理器81用AD转换部83获取由第1压力传感器32a、第2压力传感器33a、液位传感器31a检测到的信息。

存储器82例如是非易失性存储器，存储有各种控制程序、动作条件，作为墨水的循环动作、墨水的补给动作、压力调整、液位管理等控制所需的信息。

而且，处理器81基于由液位传感器31a、压力传感器32a、33a检测到的信息来控制第1泵34和第2泵35的送液能力，从而具有作为调整喷嘴孔21a的墨水压力的压力调整单元的功能。

另外，处理器81具有作为基于由压力传感器32a、33a检测到的信息来控制管路调整部39并调整旁通流路37的管路阻力的管路调整单元的功能。

以下，关于本实施方式的液体循环组件10的液体喷出方法和液体循环组件10的控制方法进行说明。

例如当由于接口部14的输入而检测到循环开始指示时，处理器81开始印刷动作。此外，作为印刷动作，一边通过主控制部13使液体循环组件10在相对于记录介质S的运送方向正交的方向上往复移动，一边通过组件控制部80使液体喷头20进行墨水喷出动作，从而在记录介质S中形成图像。

主控制部13在搭载于液体喷出装置1的控制基板90a上具备控制各部动作的处理器91和驱动各要素的驱动电路94。主控制部13连接到组件控制部80，构成为能与组件控制部80进行通信。

处理器91具备：存储器92，存储程序或各种数据等；以及AD转换部93，将模拟数据(电压值)转换为数字数据(位数据)。

处理器91相当于主控制部13的中枢部分。处理器91根据操作系统、应用程序来控制要实现喷墨记录装置1的各种功能的喷墨记录装置1的各部。例如，主控制部13的处理器91将设于头支承机构11的滑架11a在记录介质S的方向上运送，使其在箭头A方向上往复移动。

组件控制部80的处理器81将与图像数据相对应的图像信号输送到液体喷头20的驱动电路84，选择性地驱动液体喷头20的致动器24，将墨滴从喷嘴孔21a向记录介质S喷出。

处理器81驱动第1泵34和第2泵35并开始墨水循环动作。墨水I以从第1罐31到第2罐32、液体喷头20并经过第3罐33再次流入第1罐31的方式循环。通过该循环动作，墨水I所包含的杂质被设于循环路径36的过滤器部38除去。另外，循环的墨水I的一部分从过滤器部38经过旁通流路37送到回收侧的回收流路36b。

处理器81检测从第1压力传感器32a和第2压力传感器33a发送的上游侧和下游侧的压力数据。另外，处理器81基于从液位传感器31a发送的数据来检测第1罐31的液位。

处理器81进行液位调整处理。具体地，处理器81基于液位传感器831a的检测结果来驱动补给泵53，从而从墨盒51进行墨水补给，将液面位置调整为适当的范围。例如当打印时从喷嘴孔21a喷出墨滴ID，第1罐31的墨水量瞬间减少，当液面下降时，进行墨水补给。若墨水量再次增加且液位传感器31a的输出翻转，则处理器81将补给泵53停止。

处理器81根据压力数据来检测喷嘴的墨水压力。具体地，基于从压力传感器32a、33a发送的上游侧和下游侧的第2罐32、第3罐33的压力数据，使用预定的运算公式来算出喷嘴孔21a的墨水压力。

例如，对第2罐32的空气室的压力值Ph与第3罐33的空气室的压力值Pl的平均值加上由于第2罐32及第3罐33内的液面高度与喷嘴面高度的液面差而产生的压力ρgh，从而能得到喷嘴的墨水压力Pn。其中，ρ设为墨水的密度，g设为重力加速度，h设为第2罐32及第3罐33内的液面与喷嘴面的高度方向的距离。

另外，处理器81作为压力调整处理基于根据压力数据算出的喷嘴的墨水压力Pn算出驱动电压。并且，处理器81以使喷嘴的墨水压力Pn成为适当值的方式驱动第1泵34和第2泵35，由此，维持墨水I不会从液体喷头20的喷嘴孔21a漏出、且不会从喷嘴孔抽吸气泡程度的负压，维持湾液面Me。

另外，处理器81基于压力数据进行管路阻力的调整。具体地，基于从压力传感器32a、33a发送的上游侧和下游侧的第2罐32、第3罐33的压力数据来控制节流装置70的节流量，从而调整管路阻力。

而且，处理器81基于旁通流路37的管路阻力来控制第1泵34、第2泵35的输出。即，在流量由于管路阻力的调整而发生了变化的情况下，通过对泵34、35的动作进行控制而调整流量以将流量保持为恒定。

如上构成的液体循环组件10具备与从过滤器部38至液体喷头20的供应流路36a相比管路阻力较大的旁通流路37，从而能使滞留在气泡过滤器43的空气继续返回第1罐31，还能使第1罐31内的气泡逐渐减少。因而，能省略用于除去在气泡过滤器43内滞留的空气的另外动作，因此，能连续用于打印。

另外，在旁通流路37中具备管路调整部39作为能改变管路阻力的单元，因此能根据墨水的种类(较多产生气泡的墨水、较少产生气泡的墨水)来进行调整。

另外，处理器81基于管路调整部39对泵34、35的送液能力进行控制，从而能防止由于管路调整部39的影响而使流到头20的流量发生变化。

一般地，为了确保流到液体喷头20的墨水I的流量，旁通流路37的管路阻力可以尽量小，在根据墨水的种类不同而管路阻力过小的情况下，有时会对气泡除去性能带来影响。另外，当旁通流路37的管路阻力过小、将过滤器前室44内的墨水I积极地送到旁通流路37时，经过气泡过滤器43而向供应流路36a的下游流动的墨水I的流量减少，因此无法确保流到液体喷头20的墨水I的流量。另外，当在过滤器壳体42内的过滤器前室44内捕获的气泡过于滞留时，该气泡堵住气泡过滤器43的孔，因此过滤器前室44内的压力上升，有时会超过过滤器突破压力、即气泡经过气泡过滤器43的压力。而且，当由于墨水的粘度等理化特性、易于产生气泡的水性墨水等墨水种类而使过滤器壳体42内的气泡的补充状态等发生变化时，根据旁通流路37的管路阻力不同而无法发挥气泡除去性能，流到液体喷头20侧(供应流路36a侧)的流量减少。

然而，根据上述实施方式的液体循环组件10和喷墨记录装置1，具备能调整管路阻力的旁通流路37，由此能一边确保流到液体喷头20的墨水I的流量，一边适当地保持旁通流路37的管路阻力。

此外，本发明不限于上述实施方式，能在实施阶段在不脱离其宗旨的范围内将构成要素变形后使其具体化。

例如，在上述第1实施方式中，作为管路调整部39例示了节流装置70，但不限于此。例如，可以如作为其它实施方式在图8中示出的管路调整部39A那样，构成为能更换或者增加不同管路阻力的多个管构件。管路调整部39A构成为能更换旁通流路37的一部分。即，旁通流路37是构成为其一部分能拆下、作为更换流路77能设置不同管路阻力的多种管构件70A、70B的构成。例如，在更换流路77的两端的旁通流路37侧设置接头75，在不同管路阻力的多个管构件70A、70B的两端设有能与接头75连结的接头76。多个管构件70A、70B是例如内径、长度等条件不同。

与上述第1实施方式同样，在本实施方式，也将管路调整部39配置于旁通流路37，从而能进行符合墨水特性的流路分配，能维持高气泡除去性能。

此外，例如作为其它实施方式也可以将图9所示的滚轮式软管夹钳类型的节流装置70C用作管路调整部39。滚轮式软管夹钳类型的节流装置70C具备：コ字型的支架78，具有底壁78a和一对侧壁78b；以及滚轮79，以能移动的方式支承于支架78。在支架78的两侧壁形成有倾斜延伸的槽78c。滚轮79的轴79a以能旋转的方式支承于槽78a。在滚轮79与コ字型的支架78的底壁78a之间夹持着旁通流路37。在节流装置70C中，滚轮79倾斜移动，由此旁通流路37的管路的流路截面面积增减。因而，构成为能通过调整滚轮79的位置来调整旁通流路37的管路阻力。

此外，例如，管路调整部39可以设为在旁通流路37中具备连接到组件控制部80的电动式可变阀门的构成。例如，通过组件控制部80的控制来调整可变阀门的打开量，从而也能控制管路阻力。

另外，循环装置的构成也不限于上述第1实施方式，例如如作为其它实施方式在图10中示出的循环组件10A和循环装置30A那样，可以省略第2罐32、第3罐33以及第2泵35。循环装置30A具备：储存液体的第1罐31、第1泵34、循环路径36、旁通流路37、过滤器部38、管路调整部39以及补给部41。其它构成与上述第1实施方式的循环装置30相同。在本实施方式中，也起到与上述第1实施方式同样的效果。即，通过在从过滤器部38与回收流路36b合流的旁通流路37中设置管路调整部39，能调整来自过滤器部38的流体的分布，能维持高气泡除去性能。

另外，喷出的液体不限于墨水，也能喷出墨水以外的液体。作为喷出墨水以外液体的液体喷出装置，例如可以是喷出包含用于形成印制布线基板的配线图案的导电性颗粒的液体的装置等。

液体喷头20除了上述以外例如也可以是通过静电使振动板变形而喷出墨滴的结构、或者利用加热器等的热能从喷嘴喷出墨滴的结构等。

另外，在上述实施方式中示出了液体喷出装置应用于喷墨记录装置1的例子，但不限于此，例如还能应用于3D打印机、工业用制造机械、医疗用途，能实现小型轻量化和低成本化。

此外，也可以代替压电泵60而利用例如软管泵、隔膜泵、活塞泵等作为第1泵34、第2泵35以及补给泵53。

虽然说明了本发明的实施方式，但是实施方式是作为例子提示的内容，不旨在限定发明的范围。该新的实施方式能通过其它各种方式来实施，能在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、置换、变更。该实施方式、其变形包含在发明的范围、宗旨中，并且包含在与权利要求书所记载的发明等同的范围中。