阅读说明：本技术 液滴吐出装置及液滴吐出方法 (Droplet discharge device and droplet discharge method ) 是由 生岛和正 于 2018-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供液滴吐出装置及液滴吐出方法,其可当在任意的罐之间输送液体材料时继续进行朝吐出头的输液。一种液滴吐出装置及使用该装置的液滴吐出方法,该液滴吐出装置具备：液滴吐出头；供给罐,其与第一加压源连通；回收罐,其与第一负压源连通；补充罐,其与供给罐及回收罐连通；开闭阀A,其开闭连通供给罐与补充罐的流路；开闭阀B,其开闭连通回收罐与补充罐的流路；切换阀,其切换补充罐与第二加压源的连通及补充罐与第二负压源的连通；及控制装置,控制装置具有：吐出模式,其自液滴吐出头吐出液体材料；补充模式,其一边自供给罐朝回收罐输送液体材料一边自补充罐朝供给罐输送液体材料；及回收模式,其一边自供给罐朝回收罐输送液体材料一边自回收罐朝补充罐输送液体材料。(The invention provides a liquid droplet ejection apparatus and a liquid droplet ejection method, which can continue liquid delivery to an ejection head when a liquid material is delivered between arbitrary tanks. A liquid droplet ejection apparatus and a liquid droplet ejection method using the same, the liquid droplet ejection apparatus including: a droplet ejection head; a supply tank in communication with a first pressurized source; a recovery tank in communication with a first source of negative pressure; a replenishing tank which is communicated with the supply tank and the recovery tank; an opening/closing valve A for opening/closing a flow path for communicating the supply tank and the replenishment tank; an opening/closing valve B for opening/closing a flow path communicating the recovery tank and the replenishment tank; a switching valve that switches communication between the replenishment tank and the second pressurization source and communication between the replenishment tank and the second negative pressure source; and a control device having: a discharge mode for discharging the liquid material from the liquid droplet discharge head; a replenishing mode in which the liquid material is supplied from the replenishing tank to the supply tank while the liquid material is supplied from the supply tank to the recovery tank; and a recovery mode in which the liquid material is transported from the supply tank to the recovery tank while the liquid material is transported from the recovery tank to the replenishment tank.)

液滴吐出装置及液滴吐出方法

技术领域

本发明涉及一种具备循环机构的液滴吐出装置及液滴吐出方法。

背景技术

一直以来，已知一种喷墨记录装置，其具备使墨水在多个罐(tank)之间进行循环的机构。

例如，在专利文献1中公开了一种喷墨记录装置，其特征在于，具备：第一罐，其贮存墨水；墨水喷头；第二罐，其位于第一罐与墨水喷头之间，将墨水供给至上述墨水喷头；及第三罐，其贮存被第一罐回收的上述墨水，第一罐具有将内部空间的压力调整为加压与大气压的机构，第二罐具有将内部空间的压力调整为加压与负压的机构，第三罐具有将内部空间的压力调整为负压的机构，第三罐的液面被调整为相对于上述第一罐的液面位于铅垂方向上侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-175186号公报

发明内容

发明所要解决的问题

现有的具有使液体材料(墨水)在多个罐之间进行循环的机构的吐出装置存在以下的技术问题：当在任意的罐之间输送液体材料时，有时需要停止朝吐出头的输液。

因此，本发明中，其目的在于，提供一种液滴吐出装置及液滴吐出方法，其可当在任意的罐之间输送液体材料时继续进行朝吐出头的输液。

解决问题的技术手段

本发明的液滴吐出装置，具备：液滴吐出头，其吐出液体材料；供给罐，其与液滴吐出头及第一加压源连通；回收罐，其与液滴吐出头及第一负压源连通；补充罐，其与供给罐及回收罐连通；开闭阀A，其开闭连通供给罐与补充罐的流路；开闭阀B，其开闭连通回收罐与补充罐的流路；切换阀，其具有连通补充罐与第二加压源的第一位置、及连通补充罐与第二负压源的第二位置；及控制装置，上述控制装置具有：吐出模式，其将上述开闭阀A设为关闭状态，且将上述开闭阀B设为关闭状态，一边自上述供给罐朝上述回收罐输送液体材料一边自上述液滴吐出头吐出液体材料；补充模式，其将上述开闭阀A设为开放状态，且将上述开闭阀B设为关闭状态，一边自上述供给罐朝上述回收罐输送液体材料一边自上述补充罐朝上述供给罐输送液体材料；及回收模式，其将上述开闭阀A设为关闭状态，且将上述开闭阀B设为开放状态，一边自上述供给罐朝上述回收罐输送液体材料一边自上述回收罐朝上述补充罐输送液体材料。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：上述控制装置在上述补充模式中，自上述液滴吐出头吐出液体材料。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：上述控制装置在上述回收模式中，自上述液滴吐出头吐出液体材料。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：在上述吐出模式、上述补充模式及上述回收模式中，将上述供给罐保持为较大气压高的压力，且将上述回收罐保持为较大气压低的压力。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：上述控制装置在将上述开闭阀A设为开放状态之前，将上述补充罐设为正压环境。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：上述控制装置在将上述开闭阀B设为开放状态之前，将上述补充罐设为负压环境。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：上述供给罐及上述回收罐间的流路的流动阻力较上述补充罐及上述供给罐间的流路的流动阻力大。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：上述供给罐及上述回收罐间的流路的流动阻力较上述回收罐及上述补充罐间的流路的流动阻力大。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：还具备：第一液面传感器，其检测供给罐的液面位置；第二液面传感器，其检测回收罐的液面位置；及第三液面传感器，其检测补充液罐的液面位置，上述控制装置根据第一～第三液面传感器的检测值，切换上述吐出模式、上述补充模式及上述回收模式。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：在上述第一加压源及/或上述第二加压源的下游具备气体过滤器。

在上述液滴吐出装置中，其特征也可为：在连通上述补充罐与上述供给罐的流路上具备液体过滤器。

本发明的液滴吐出方法是使用上述液滴吐出装置的液滴吐出方法。

在上述液滴吐出方法中，其特征也可为：上述液体材料是含有填料的液体材料。

发明的效果

根据本发明，可提供一种液滴吐出装置及液滴吐出方法，其可当在任意的罐之间输送液体材料时继续进行朝吐出头的输液。

附图说明

图1为第一实施方式的液滴吐出装置1的构成图。

图2为说明液滴吐出装置1的吐出模式的图。

图3为说明液滴吐出装置1的补充模式的图。

图4为说明液滴吐出装置1的回收模式的图。

图5为第二实施方式的液滴吐出装置2的构成图。

图6为第三实施方式的液滴吐出装置3的构成图。

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的方式例进行说明。

《第一实施方式》

＜结构＞

图1为第一实施方式的液滴吐出装置1的构成图。

液滴吐出装置1被构成为主要具备液滴吐出头10、第一罐(供给罐)20、第二罐(回收罐)30、第三罐(补充罐)40、切换阀46、开闭阀A50、开闭阀B60、及控制装置(未图示)。

液滴吐出头10是被构成为具备设于底面的多个喷嘴、与多个喷嘴连通的供给流路、设于供给流路的与喷嘴相对的一侧的面的多个压力产生装置、朝供给流路供给液体材料的流入口11、及将通过供给流路的液体材料排出的流出口12的墨水喷头。多个压力产生装置例如由使用压电元件(piezoelectric element)的压电方式、利用在加热器加热供给流路内的液体材料而产生气泡时的压力的热(thermal)方式的装置构成。液滴吐出头10被搭载于可相对于工件相对移动的相对移动装置而使用。

在液滴吐出头10的上游(流入口11侧)配置有经由第一输液路71而连通的第一罐(供给罐)20，且在下游(流出口12侧)配置有经由第二输液路72而连通的第二罐(回收罐)30。

供给罐20与将罐内的空间加压为较大气压高的压力的第一加压源24(例如，加压泵)连通。供给罐20的罐内空间的压力由第一压力传感器21测定，且将罐内的空间保持为较大气压高的状态。也可将对应于第一压力传感器21的测定值进行压力调节的正压调节阀设于第一加压源24的下游。供给罐20经由第四输液路74及开闭阀A50而与下述的第三罐(补充罐)40连通。

回收罐30与将罐内的空间减压为较大气压低的压力的第一负压源34(例如真空泵)连通。回收罐30的罐内空间的压力由第二压力传感器31测定，且将罐内的空间保持为较大气压低的状态。也可将对应于第二压力传感器31的测定值进行压力调节的负压调节阀设于第一负压源34的上游。回收罐30经由第三输液路73及开闭阀B60而与下述的第三罐(补充罐)40连通。

第三罐(补充罐)40经由切换阀46与第二加压源44(例如，加压泵)及第二负压源45(例如真空泵)连通。切换阀46具有补充罐40与第二加压源44连通的第一位置、及与第二负压源45连通的第二位置。通过将切换阀46设为第一位置，可将补充罐40的罐内空间的压力设为较大气压高的压力，通过将切换阀46设为第二位置，可将补充罐40的罐内空间的压力设为较大气压低的压力。补充罐40的罐内空间的压力通过第三压力传感器41测定。也可将对应于第三压力传感器41的测定值进行压力调节的正压调节阀设于第二加压源44的下游，且将负压调节阀设于第二负压源45的上游。

也可在补充罐40连接用于自外部补充液体材料的补充管。

未图示的控制装置与液滴吐出头10、各压力传感器(21、31、41)、切换阀46、开闭阀A50及开闭阀B60电连接，且具备储存控制这些各装置的动作的吐出程序的存储装置及处理装置。

以上说明的液滴吐出装置1将使用一个种类的液体材料作为前提，但在使用多个种类的液体材料的情况下，只要设置与液体材料的种类数相同数量的循环机构，也可吐出多个种类的液体材料，该循环机构由供给罐20、回收罐30、补充罐40、切换阀46、开闭阀A50及开闭阀B60构成。此时，各加压源及负压源也可在多个循环机构中共有。

＜动作＞

参照图2～图4，对液滴吐出装置1的动作进行说明。以下说明的吐出模式、补充模式及回收模式通过控制装置(未图示)自动进行切换。

[1]吐出模式

如图2所示，将开闭阀A50设为关闭状态，截断补充罐40与供给罐20的连通，并且将开闭阀B60设为关闭状态，截断回收罐30与补充罐40的连通。

自第一加压源24朝供给罐20供给加压气体，将供给罐20内调压至较大气压为高压的正压。回收罐30与第一负压源34连通，回收罐30内被调压至较大气压为低压的负压。通过供给罐20与回收罐30的压力差，贮存于供给罐20内的液体材料经由液滴吐出头10朝向回收罐30流动。液滴吐出头10通过压力产生装置的泵作用而自多个喷嘴呈液滴状吐出液体材料。即，当液滴吐出头10的压力产生装置进行动作时，流动于液滴吐出头内的供给流路的液体材料的一部分自液滴吐出头10的喷嘴(吐出口)吐出。

这样，自供给罐20流出的液体材料的一部分自液滴吐出头10的喷嘴吐出，但未被吐出的液体材料朝向回收罐30流动，且被贮存于此。其中，无论液滴吐出头10的压力产生装置进行动作与否，液体材料均自供给罐20朝向回收罐30持续流动。

再者，在吐出模式中，开闭阀A50及开闭阀B60的两者处于关闭状态，因此补充罐40内无论处于正压或负压的哪一状态均可，因此，切换阀46无论处于第一位置或第二位置的哪一位置均可。

[2]补充模式

如图2所示，若将液体材料自供给罐20朝向回收罐30持续流动，则以虚线所图示的供给罐20的液面29’(水头位置)逐渐下降(29’→29)，回收罐30的液面39’(水头位置)逐渐上升(39’→39)。

在供给罐20的液面29下降一定值以上的情况、或持续吐出模式一定时间以上的情况下，实施将贮存于补充罐40的液体材料输送至供给罐20的补充模式。

如图3所示，将开闭阀A50设为开放状态，连通补充罐40与供给罐20，并且将开闭阀B60设为关闭状态，截断回收罐30与补充罐40的连通。此时，保持第一加压源24与供给罐20连通，且第一负压源34与回收罐30连通的状态。

此外，切换阀46设定于连通第二加压源44与补充罐40的第一位置。由此，补充罐40内成为压力较大气压高的加压状态。其中，自第二加压源44供给的气体压力被调压至较自第一加压源24供给至供给罐20的压力高的压力。因此，与供给罐20内部的压力相比，补充罐40内的压力成为高压的状态，贮存于补充罐40的液体材料经由位于开放状态的开闭阀A50而朝供给罐20流动。

再者，即使在补充模式的实施中，由于供给罐20与回收罐30处于连通状态，且供给罐20与回收罐30的压力差与吐出模式相同，自供给罐20朝向回收罐30产生液体材料的流动，因此也可自液滴吐出头10吐出液滴。

若将供给罐20内的压力设为第一压力、将回收罐30内的压力设为第二压力、且将补充罐40内的压力设为第三压力，则成为第三压力＞第一压力＞第二压力的大小关系。其中，第二压力较大气压低，但第一压力及第三压力较大气压高。

通过在3个罐(20、30、40)之间设定这样的压力差，可一边自补充罐40朝供给罐20补充液体材料，一边使液体材料自供给罐20朝回收罐30流动。即，在进行补充模式的期间，也维持液体材料在配置于供给罐20与回收罐30之间的液滴吐出头10的供给流路内持续流动的状态(连续循环)。此时，由于配置于补充罐40与回收罐30之间的开闭阀B60处于关闭状态，因此液体材料不会自补充罐40经由第三输液路73朝回收罐30流动。

相较于自供给罐20至回收罐30的流路(10、71、72)，自补充罐40至供给罐20的第四输液路74以液体材料容易流动的方式构成。即，与由第一输液路71、液滴吐出头10及第二输液路72构成的流路相比，第四输液路74以流动阻力变得更小的方式构成。为了实现这样的流动阻力关系，也可将流量控制阀设于第一输液路71或第二输液路72。由此，相较于自补充罐40朝供给罐20输送的液体材料的量(填充量)，自供给罐20朝回收罐30输送的液体材料的量始终成为变得更少这样的关系。

优选为预先进行在开放开闭阀A50之前，将切换阀46设为第一位置，将补充罐40设为加压状态的补充准备。这是为了可通过开放开闭阀A50而立即进行朝供给罐20的填充作业。

[3]回收模式

如在上述补充模式的动作中所说明的那样，若将液体材料自供给罐20朝向回收罐30持续流动，则供给罐20的液面29(水头位置)逐渐下降(29’→29)，回收罐30的液面39(水头位置)逐渐上升(39’→39)。在回收罐30的液面39上升一定值以上的情况、或持续吐出模式一定时间以上的情况下，实施使贮存于回收罐30的液体材料朝补充罐40移动的回收模式。

如图4所示，将开闭阀A50设为关闭状态，截断补充罐40与供给罐20的连通，并且将开闭阀B60设为开放状态而连通回收罐30与补充罐40。此时，保持第一加压源24与供给罐20连通，且第一负压源34与回收罐30连通的状态。

此外，切换阀46设定于连通第二负压源45与补充罐40的第二位置。由此，补充罐40内成为压力较大气压低的减压状态。其中，自第二负压源45供给的负压力被调压至较自第一负压源34供给至回收罐30的负压力低的压力。因此，相较于回收罐30内的压力，补充罐40内的压力成为低压的状态，贮存于回收罐30的液体材料经由位于开放状态的开闭阀B60而朝补充罐40流动。

再者，即使在回收模式的实施中，由于供给罐20与回收罐30处于连通状态，且供给罐20与回收罐30的压力差与吐出模式相同，自供给罐20朝向回收罐30产生液体材料的流动，因此也可自液滴吐出头10吐出液滴。

在回收模式的期间，处于供给罐20内的压力较大气压高，回收罐30内的压力较大气压低，补充罐40内的压力较回收罐30内的压力低的关系，因此，液体材料以供给罐20、回收罐30及补充罐40的顺序流动。此时，由于开闭阀A50处于关闭状态，因此液体材料不会自供给罐20经由第四输液路74而朝补充罐40流动。

相较于自供给罐20经由液滴吐出头10至回收罐30的流路(10、71、72)，自回收罐30至补充罐40的第三输液路73以液体材料容易流动的方式构成。即，与由第一输液路71、液滴吐出头10及第二输液路72构成的流路相比，第三输液路73以流动阻力变得更小的方式构成。为了实现这样的流动阻力关系，也可将流量控制阀设于第一输液路71或第二输液路72。由此，相较于自回收罐30朝补充罐40输送的液体材料的量(回收量)，自供给罐20朝回收罐30输送的液体材料的量(输液量)始终成为变得更少这样的关系。

优选为预先进行在开放开闭阀B60之前，将切换阀46设为第二位置，将补充罐40设为负压状态的回收准备。这是为了可通过开放开闭阀B60而立即进行回收罐30内的液体材料的输液。

在表1中显示各模式中的各阀的状态及各罐内压力的关系。

[表1]

以上说明的第一实施方式的液滴吐出装置1即使在补充模式或回收模式的实施中，也可使液体材料流动于液滴吐出头10内且吐出液滴。在专利文献1中，当补充墨水时需要停止墨水的循环及吐出动作，但本发明中，可一边进行补充模式及回收模式一边进行吐出动作。

此外，在补充模式及回收模式的期间，因为不会对直接连结于液滴吐出头10的供给罐20及回收罐30产生正负压的切换，因此，不用花费时间在正负压的反转上，可在极短的时间内执行补充模式或回收模式。换言之，通过利用吐出动作和吐出动作间的间隔等的时间，而适时地实施补充模式及回收模式，将供给罐20内的液面的位置(水头位置)保持于一定的范围内，由此可进行精度良好的吐出。在专利文献1中，若不使直接连结于墨水喷头的罐内压力进行正负压反转，则不能进行墨水的补充，因此存在墨水的补充所需要的时间变长，罐内压力的调整也花费时间这样的技术问题。

此外，由于将气体压力利用于液体材料的流动，因此不存在在使用泵等的机械动力的情况下产生的滑动、磨耗所造成的灰尘或部件残片的混入的担忧，可在清洁的状态下使用液体材料。

另外，由于通过使液体材料始终循环而可始终进行搅拌，因此特别适合于含有填料等的产生沉淀的颗粒(包含薄片状颗粒)的液体材料的吐出作业。

《第二实施方式》

图5为第二实施方式的液滴吐出装置2的构成图。

关于赋予与第一实施方式相同的符号的结构，与第一实施方式相同，因而省略说明。第二实施方式的液滴吐出装置2在具备第一液面传感器A22、第一液面传感器B23、第二液面传感器A32、第二液面传感器B33、第三液面传感器A42、及第三液面传感器B43的方面，与第一实施方式的液滴吐出装置1不同。再者，第一实施方式也具备控制装置，但为了方便说明，在第二实施方式中图示有控制装置80。

如图5所示，控制装置80与液滴吐出头10、各压力传感器(21、31、41)、各液面传感器(22、23、32、33、42、43)、切换阀46、开闭阀A50及开闭阀B60电连接，且具备储存控制这些各装置的动作的吐出程序的存储装置及处理装置。

控制装置80根据液面传感器(22、23、32、33、42、43)的测定值，切换吐出模式、补充模式及回收模式。为了抑制吐出量精度的偏差，以液面位于一定的范围内的方式控制供给罐20。具体而言，当供给罐20的液面低于第一液面传感器B23时执行补充模式，当第一液面传感器A22检测出液面的上升时切换为吐出模式或回收模式。

以回收罐30不会溢出或不会变空的方式控制回收罐30。具体而言，当回收罐30的液面高于第二液面传感器A32时执行回收模式，当第二液面传感器B33检测出液面的下降时切换为吐出模式或补充模式。再者，优选为当朝回收模式的切换时，预先进行在将开闭阀B60设为开放状态之前，将切换阀46设为第二位置，将补充罐40设为负压状态的回收准备。

以补充罐40不会变空或不会溢出的方式控制补充罐40。具体而言，当补充罐40的液面低于第三液面传感器B43时执行回收模式，当第三液面传感器A33检测出液面的上升时切换为吐出模式或补充模式。再者，优选为在朝补充模式的切换时，预先进行在将开闭阀A50设为开放状态之前，将切换阀46设为第一位置，将补充罐40设为加压状态的补充准备。

这样，控制装置80的液面位置的控制在供给罐20与回收罐30及补充罐40中技术意义不同。

以上说明的第二实施方式的液滴吐出装置2通过根据液面传感器(22、23、32、33、42、43)的测定值来切换吐出模式、补充模式及回收模式，可更高精度地控制供给罐20内的液面的位置(水头位置)，进而可进行高精度的吐出。

《第三实施方式》

图6为第三实施方式的液滴吐出装置3的构成图。

关于赋予与第二实施方式相同的符号的结构，与第二实施方式相同，因而省略说明。第三实施方式的液滴吐出装置3在具备气体过滤器91、92及液体过滤器93的方面，与第二实施方式的液滴吐出装置2不同。

第三实施方式中，在第一加压源24的下游设置气体过滤器91，且在第二加压源44的下游设置气体过滤器92，但也可仅在加压源的任一方设置气体过滤器。

以上说明的第三实施方式的液滴吐出装置3通过具备气体过滤器91、92及液体过滤器93，可实现更清洁的吐出环境。

以上，对本发明的优选的实施方式例进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式的记载。可在上述实施方式例中添加各种变更、改良，添加了这样的变更或改良的方式也包含于本发明的技术范围内。例如，液滴吐出头不限定于墨水喷头，本发明也可应用于通过使阀座与杆前端分离而自喷嘴吐出液体材料的针阀型分配器。

符号的说明

1 液滴吐出装置(第一实施方式)

2 液滴吐出装置(第二实施方式)

3 液滴吐出装置(第三实施方式)

10 液滴吐出头

11 流入口

12 流出口

20 第一罐(供给罐)

21 第一压力传感器

22 第一液面传感器A

23 第一液面传感器B

24 第一加压源

29 第一罐液面

30 第二罐(回收罐)

31 第二压力传感器

32 第二液面传感器A

33 第二液面传感器B

34 第一负压源

39 第二罐液面

40 第三罐(补充罐)

41 第三压力传感器

42 第三液面传感器A

43 第三液面传感器B

44 第二加压源

45 第二负压源

46 切换阀

49 第三罐液面

50 开闭阀A

60 开闭阀B

71 第一输液路

72 第二输液路

73 第三输液路

74 第四输液路

80 控制装置

91、92 气体过滤器

93 液体过滤器。