JP2012116144A - 液体噴射装置及びクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の消費を抑制しつつ、気泡を排出することができる液体噴射装置及びクリーニング方法を提供する。
【解決手段】プリンター１１は、インクを噴射するノズル１７が複数設けられた液体噴射ヘッド１５と、インクを供給する供給路３５と、供給路３５内のインクに対して加圧を行う圧力付与機構１９と、液体噴射ヘッド１５に当接することにより液体噴射ヘッド１５との間に閉空間域Ｒを囲み形成する有底箱状のキャップ４１と、閉空間域Ｒに連通する流路４８の途中に設けられ、流路４８を介して閉空間域Ｒに吸引力を及ぼす吸引ポンプ５１と、キャップ４１と吸引ポンプ５１との間において流路４８を開閉可能に設けられた流路開閉弁５５と、を備え、流路開閉弁５５の開弁により閉空間域Ｒを負圧状態にした後、圧力付与機構１９によって供給路３５内のインクに対して加圧を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンターなどの液体噴射装置及び該液体噴射装置の液体噴射ヘッド内から気泡を排出するためのクリーニング方法に関する。

従来、記録媒体に対して液体を噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンターが広く知られている。このプリンターは、液体噴射ヘッドに形成されたノズルからインク（液体）を噴射することで、記録媒体に印刷処理を施すようになっている。

こうしたプリンターにおいては、ノズル内に気泡が混入したノズル抜け状態で噴射を行うことで、印刷した画像にドット抜けが生じることがある。そして、ドット抜けによる印字不良の発生を抑制するため、インクとともにノズル内の気泡を排出する吸引クリーニングを実行するようにしたプリンターがある（例えば、特許文献１）。

特開２００６−３１２２６２号公報

しかし、気泡が液体噴射ヘッド内において流路抵抗の大きい屈曲部分などに引っかかっている場合には、吸引クリーニングを行ってもインクが流れるばかりで気泡が排出されないことがある。そのため、吸引クリーニングを何度も繰り返すことになり、インクを多く消費してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、液体の消費を抑制しつつ、気泡を排出することができる液体噴射装置及びクリーニング方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の液体噴射装置は、液体を噴射するノズルが複数設けられた液体噴射ヘッドと、液体供給源側となる上流側から前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を供給する供給路と、前記供給路内の前記液体に対して加圧を行う加圧機構と、前記液体噴射ヘッドにおけるノズル開口を囲うように前記液体噴射ヘッドに当接することにより該液体噴射ヘッドとの間に閉空間域を囲み形成する有底箱状のキャップと、前記閉空間域に連通する流路の途中に設けられ、当該流路を介して前記閉空間域に吸引力を及ぼす吸引手段と、前記キャップと前記吸引手段との間において前記流路を開閉可能に設けられた流路開閉弁と、を備え、前記流路開閉弁の開弁により前記閉空間域を負圧状態にした後、前記加圧機構の加圧力によって前記液体供給源側となる上流側から前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を供給する。

この構成によれば、流路開閉弁を開弁することでノズル内が急激に吸引されるので、流路抵抗の大きい屈曲部分などに引っかかっている気泡が膨張して供給路を塞ぐ態様となる。そのため、膨張した気泡を吸引によってノズル開口付近までスムーズに移動させることができる。そしてその後、加圧機構の加圧力によって液体を供給することで、膨張した気泡を収縮させることができるので、膨張した気泡を排出させる場合よりも液体の消費を抑制しつつ、気泡を排出することができる。

本発明の液体噴射装置は、前記加圧機構と前記ノズルとの間で前記供給路を開閉可能な供給路開閉弁をさらに備え、前記流路開閉弁の開弁時に前記供給路開閉弁は閉状態とされ、前記加圧機構の駆動により閉状態の前記供給路開閉弁との間に位置する前記供給路内に正圧を蓄積した後に、前記供給路開閉弁の開弁によって前記供給路開閉弁よりも下流側の前記供給路内の前記液体に対して加圧を行う。

この構成によれば、流路開閉弁の開弁時に供給路開閉弁は閉状態とされているので、閉空間域が負圧状態になったときには、供給路開閉弁よりも下流側の供給路内のインクがノズル開口から吸引される。そのため、インクの流出量を抑制するとともに、気泡を効率よく膨張させることができる。また、供給路開閉弁の開弁により蓄積された正圧が一気に開放されるので、供給路開閉弁よりも下流側の供給路内の液体を短時間で加圧することができる。そして、この加圧によってノズルから速い流速で液体を流出させることにより、膨張した気泡をノズル内から効率よく押し出すことができる。

本発明の液体噴射装置において、前記供給路開閉弁の開弁によって、負圧状態の前記閉空間域を正圧状態にする。
この構成によれば、流路開閉弁の開弁により負圧状態になった閉空間域は、供給路開閉弁の開弁によってノズルから流出した液体が流入することで正圧状態になる。したがって、膨張してノズル開口付近まで移動した気泡を再びノズル内奥に移動させることなく、確実にノズル開口から押し出すことができる。

本発明の液体噴射装置において、前記吸引手段はチューブ及び該チューブを押圧する押圧部材を有するチューブポンプからなり、前記押圧部材は、前記供給路開閉弁の開弁後に前記チューブの押圧を解除して前記閉空間域を大気開放する。

この構成によれば、チューブポンプを構成する押圧部材がチューブの押圧を解除することで、閉空間域に流入した液体を閉空間域から排出するとともに、閉空間域を大気開放することができる。なお、負圧状態の閉空間域を一気に大気開放すると、閉空間域に急激に流入した大気がノズル内に混入して新たな気泡を生じる虞があるが、供給路開閉弁の開弁によって負圧が解消された閉空間域を大気開放することで、ノズル内への気泡の混入を抑制することができる。

本発明の液体噴射装置において、前記加圧機構は、前記供給路内の前記液体に対して加圧を行うことで前記ノズルから前記液体を膨出させるとともに、該加圧に伴い前記ノズルから前記液体が膨出した状態において減圧を行う圧力付与機能を有する。

この構成によれば、加圧によってノズルから液体の一部を膨出させることで、その液体の膨出部分に混入している気泡をノズル開口の外側となる大気側に押し出すことができる。そしてその後、ノズルから液体の一部を膨出させた状態で減圧を行うことで、加圧に伴ってノズルから膨出した状態にある液体をノズル開口からの落下等によって無駄に消費されないように液体噴射ヘッド内に引き戻すことができる。これにより、液体の消費を抑制しつつ、ノズル開口付近にある気泡をノズル開口の外側に排出することができる。したがって、吸引により膨張した気泡を収縮させるための加圧によってノズル開口付近に移動した気泡が排出されなかった場合にも、その後にノズルから液体を膨出させる加圧と膨出した液体を引き戻す減圧とを連続的に行うことで、液体の消費を抑制しつつ、気泡を排出することができる。

上記目的を達成するために、本発明のクリーニング方法は、液体噴射ヘッドにおける液体を噴射する複数のノズル開口を囲うように有底箱状のキャップが前記液体噴射ヘッドに当接することにより該液体噴射ヘッドと前記キャップとの間に囲み形成された閉空間域を吸引手段により吸引して前記ノズル開口から前記液体を排出させるクリーニングを行うクリーニング方法であって、前記閉空間域に連通する流路の途中に該流路を開閉可能に設けられた流路開閉弁を閉状態にするとともに前記吸引手段を駆動して前記流路における前記流路開閉弁を境として前記閉空間域とは反対側となる前記流路内に負圧を蓄積する蓄圧工程と、該蓄圧工程の後に、前記流路開閉弁を開状態にして前記閉空間域を負圧状態にすることにより前記ノズル開口から前記液体を吸引する吸引工程と、該吸引工程の後に、液体供給源側となる上流側から前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を加圧により供給して前記ノズル開口から前記液体を押し出す加圧工程と、を備える。

この構成によれば、上記液体噴射装置と同様の作用効果を得ることができる。

本発明にかかる液体噴射装置の概略構成を模式的に示す断面図。 （ａ）はクリーニング内容を示すテーブル、（ｂ）はクリーニング時における閉空間域の圧力状態の変化を示すグラフ。 （ａ）はクリーニング開始前の状態を示す液体噴射ヘッドの断面図、（ｂ）は吸引工程における液体噴射ヘッドの断面図、（ｃ）は加圧工程における液体噴射ヘッドの断面図。 （ａ）〜（ｃ）はノズルから液体を膨出させる加圧と膨出した液体を引き戻す減圧とを連続的に行う場合の液体噴射ヘッドの断面図。

以下、本発明を液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」と表記する）に具体化した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、プリンター１１は、液体供給源の一例としてのインクタンク１２に収容された液体の一例としてのインクを加圧ポンプ１３によってインク供給チューブ１４の下流端に接続された液体噴射ヘッド１５に向けて供給するようになっている。

液体噴射ヘッド１５には、上流端がインク供給チューブ１４の下流端に接続されるインク供給路１６と、インク供給路１６の下流端に接続される複数のノズル１７とが形成されている。インク供給路１６は下流側が複数に分岐しているとともに、分岐した分岐流路１６ａを通じて各ノズル１７にインクを供給するようになっている。

液体噴射ヘッド１５の下面からなるノズル形成面１５ａには、ノズル１７の下流端となるノズル開口１７ａが開口している。なお、本実施形態の液体噴射ヘッド１５は、固定したままでも用紙最大幅範囲の印字が可能なラインヘッドとなっている。すなわち、液体噴射ヘッド１５には、用紙最大幅範囲に亘って多数のノズル１７が配置されている。また、インク供給チューブ１４には、上流側から下流側に向かって、差圧弁１８と、加圧機構の一例としての圧力付与機構１９と、供給路開閉弁２０とが順次接続されている。

差圧弁１８は、インク供給チューブ１４を介して接続された上流側のインクタンク１２から供給されるインクを一時貯留する貯留室２１と、この貯留室２１よりもインクの流動方向の下流側に位置して液体噴射ヘッド１５側にインクを供給する圧力室２２とを有している。貯留室２１と圧力室２２は、両室を隔てる隔壁部２３に貫通形成された貫通孔２３ａによって連通している。

圧力室２２内には、インクタンク１２側となる上流側からインクを流入させるための流入口２２ａを通じて貯留室２１内のインクが流入するようになっている。なお、流入口２２ａは貫通孔２３ａの下流側の開口によって構成されている。また、圧力室２２内からは、ノズル１７側となる下流側に向けてインクを流出させるための流出口２２ｂを通じてインクが流出するようになっている。

貯留室２１内には貫通孔２３ａを閉塞可能な弁体２５を常には閉状態となる方向（隔壁部２３に当接する方向）に付勢するばね２４が配置されているとともに、貫通孔２３ａには弁体２５の軸部２５ａが遊挿されている。

そして、ばね２４によって付勢された弁体２５が隔壁部２３に当接する閉状態となることにより、圧力室２２の流入口２２ａを閉鎖する。また、弁体２５がばね２４の付勢力に抗して隔壁部２３から離間する開弁方向に移動して開状態となることによって、圧力室２２の流入口２２ａを開放する。そして、流入口２２ａが開放されると、貯留室２１と圧力室２２とが連通状態となり、液体噴射ヘッド１５側へのインクの供給が許容される。

圧力室２２の壁面の一部は、圧力室２２内の圧力変動に基づいて変位する可撓性材料（例えば合成樹脂やゴムなど）からなるフィルム２６により構成されている。そして、そのフィルム２６における圧力室２２側となる面には、弁体２５の軸部２５ａが取り付けられている。

このように構成された差圧弁１８では、液体噴射ヘッド１５のノズル１７からインクが噴射されたりして圧力室２２内のインク量が減少することに伴って圧力室２２内が負圧状態になると、圧力室２２内のインク圧と大気圧との差圧によって、フィルム２６が圧力室２２の内容積を減少させる方向（図１では上方向）に撓み変位することになる。

そして、この場合のフィルム２６の撓み力がばね２４の付勢力よりも大きくなると、弁体２５が開弁方向に移動して貯留室２１内のインクを圧力室２２に流入させる。すなわち、差圧弁１８は、圧力室２２の圧力が大気圧よりも低い既定値未満になった場合に開弁する。一方、この圧力室２２へのインクの流入によって圧力室２２の圧力が規定値以上になると、弁体２５がばね２４の付勢力によって再び閉弁方向に移動することになる。このように、差圧弁１８は、弁体２５が開弁方向及び閉弁方向への変位動作を繰り返すことにより、ノズル１７の背圧となるインク供給路１６内の圧力を調整するようになっている。

なお、インク供給路１６を通じてノズル１７の上流側にインクが供給されると、毛細管現象によってノズル１７内にインクが充填され、ノズル１７内であって且つノズル形成面１５ａに開口したノズル開口１７ａの付近にメニスカスＳｆが形成される。ここで、メニスカスＳｆとは、液体（インク）が固体表面（ノズル１７）と接するときに、両者の分子間に働く付着力と液体分子間の凝集力の大小関係によって生じる湾曲した液体表面のことである。そして、差圧弁１８においては、複数のノズル１７内に均一なメニスカスＳｆを形成して噴射動作を安定させるために、ノズル１７の背圧を形成する圧力室２２内の圧力状態が微弱な負圧状態となるように、ばね２４の付勢力が調整されている。

圧力付与機構１９は、定形性を有する流路形成部材３０内に形成された圧力室３１と、圧力室３１の容積を拡大又は縮小する方向に移動可能な移動部材３２と、移動部材３２と流路形成部材３０との間に配置される付勢部材３３と、図示しないモーターの駆動によって回動するカム部材３４とを有している。なお、インク供給チューブ１４、貯留室２１、貫通孔２３ａ、圧力室２２，３１及びインク供給路１６は、インクタンク１２側となる上流側からノズル１７側となる下流側に向けてインクを供給する供給路３５を構成する。

移動部材３２は、付勢部材３３によって圧力室３１の容積を拡大する方向に付勢されているとともに、カム部材３４によって圧力室３１の容積を拡大する方向への移動が規制された状態になっている。そして、モーターが正転駆動してカム部材３４が図１における時計回り方向に回動すると、カム部材３４に押された移動部材３２が付勢部材３３の付勢力に抗して圧力室３１の容積を縮小する方向（図１では上方向）に移動する。すると、圧力室３１の容積が減少し、圧力室３１から押し出されたインクによって、圧力室３１よりも下流側に位置する供給路３５内のインクが加圧される。なお、以下の説明においては、移動部材３２によって圧力室３１内から押し出されるインク容量を「加圧容量」という場合がある。

続いて、モーターが逆転駆動してカム部材３４が図１における反時計回り方向に回動すると、付勢部材３３の付勢力によって移動部材３２が圧力室３１の容積を拡大する方向に移動する。すると、圧力室３１の容積が増加し、圧力室３１内に引き込まれるインクによって圧力室３１よりも下流側に位置する供給路３５内が減圧される。すなわち、圧力付与機構１９は、圧力室３１よりも下流側のインクに対して加圧を行うとともに圧力室３１よりも下流側のインクに対して減圧を行う圧力付与機能を有する。

供給路開閉弁２０は任意の開閉操作によって圧力付与機構１９とノズル１７との間で供給路３５を開閉可能な弁であり、例えば電磁弁や機械的に動作する弁を採用することができる。したがって、供給路開閉弁２０を閉状態として圧力付与機構１９による加圧を行うと、圧力付与機構１９の圧力室３１と閉状態の供給路開閉弁２０との間に正圧が蓄積される。なお、圧力付与機構１９による加圧及び減圧の影響は圧力室３１よりも上流側にも及ぶが、差圧弁１８の圧力室２２内が大気圧以上に加圧された場合には、フィルム２６が圧力室２２の容積を拡大する方向に変位することで弁体２５が流入口２２ａをより強く閉鎖するので、差圧弁１８の閉状態が保持される。

そのため、圧力付与機構１９による加圧を行っても、その加圧力が圧力室２２の上流側となる貯留室２１に及んだり、インクが圧力室２２から貯留室２１に逆流したりすることはない。すなわち、差圧弁１８は供給路３５の途中位置に設けられ、圧力室２２よりも下流側における供給路３５内の圧力が既定値未満になった場合に開弁する一方、圧力室２２よりも下流側における供給路３５内の圧力が既定値以上である場合には閉状態を保持する。

次に、液体噴射ヘッド１５等の内部に混入した気泡を排出するクリーニングを行うためにプリンター１１に備えられたクリーニング装置４０について説明する。クリーニング装置４０は、上側が開口した有底箱状をなすキャップ４１と、キャップ４１を上下方向に昇降移動させるための昇降機構（図示略）とを備えている。

キャップ４１の周壁４１ａの上面全体には、ゴムなどの弾性部材からなる四角枠状のシール部材４３が取り付けられている。キャップ４１は、昇降機構の駆動に基づいて昇降することにより、液体噴射ヘッド１５のノズル形成面１５ａに対して接離する方向に変位可能になっている。そして、キャップ４１は、ノズル開口１７ａを囲うように液体噴射ヘッド１５のノズル形成面１５ａに当接することにより、液体噴射ヘッド１５との間に閉空間域Ｒを囲み形成する。

また、キャップ４１の底壁４１ｂには、キャップ４１内からインクを排出させるための排出管４４がキャップ４１の外側に向かって突設されている。排出管４４には、可撓性を有する排出チューブ４５の上端側が接続されている。一方、排出チューブ４５の下端側は、排出インクを回収するための直方体形状をなす廃インクタンク４６内に挿入されている。廃インクタンク４６内には、廃インクを吸収して保持する多孔質材料からなるインク吸収材４７が収容されている。そして、本実施形態では、排出管４４及び排出チューブ４５により、閉空間域Ｒに連通する流路４８が構成されている。

排出チューブ４５におけるキャップ４１と廃インクタンク４６との間となる位置には、吸引手段の一例としての吸引ポンプ５１が配置されている。この吸引ポンプ５１は、略円筒状をなすポンプケース５２を有したチューブポンプであり、そのポンプケース５２内には、排出チューブ４５の長さ方向の中間部がポンプケース５２の内周壁に沿うように収容されている。また、ポンプケース５２内には、このポンプケース５２の軸心に設けられたホイル軸５２ａを中心に回転可能な回転体５３が収容されている。

回転体５３には、一対の外側に膨らむ円弧状をなす案内溝５３ａがホイル軸５２ａを挟んで対向するように形成されている。各案内溝５３ａは、一端が回転体５３の外周側に位置しており、他端が回転体５３の内周側に位置している。すなわち、両案内溝５３ａは、それらの一端から他端に向かうほど、徐々に回転体５３の外周部から遠ざかるように延びている。両案内溝５３ａ内には、回転体５３の回転時にポンプケース５２の内周面に沿って移動しながら排出チューブ４５を押圧可能な一対の押圧部材の一例としての押圧ローラー５４が、それぞれ回動軸５４ａを介して挿通支持されている。

そして、吸引ポンプ５１が正転駆動すると、回転体５３が図１において実線矢印Ａで示す反時計方向に回転する。すると、押圧ローラー５４が案内溝５３ａの一端側（ポンプホイル３２の外周側）に移動し、排出チューブ４５の中間部をキャップ４１側（上流側）から廃インクタンク４６側（下流側）へ順次押し潰しながら回転するようになっている。そして、この回転により排出チューブ４５内の空気が廃インクタンク４６側（下流側）に追い出されて、吸引ポンプ５１よりもキャップ４１側（上流側）の排出チューブ４５内が吸引されるようになっている。

一方、吸引ポンプ５１が逆転駆動すると、回転体５３が図１における時計方向に回転する。すると、押圧ローラー５４が案内溝５３ａの他端側（ポンプホイル３２の外周側）に移動し、排出チューブ４５の押圧を解除する。これにより、押圧ローラー５４は排出チューブ４５の中間部に軽く接した状態となり、排出チューブ４５内が大気開放されるようになっている。なお、以下の説明において、吸引ポンプ５１において押圧ローラー５４が排出チューブ４５の押圧を解除した状態を開放状態ということがある。

閉空間域Ｒに連通する流路４８の途中となる排出チューブ４５におけるキャップ４１と吸引ポンプ５１との間の位置には、流路４８を開閉可能な流路開閉弁５５が設けられている。なお、流路開閉弁５５は、任意に開閉操作を行うことができる弁であり、本実施形態では電磁制御弁により構成されている。したがって、流路開閉弁５５を閉状態として吸引ポンプ５１を正転駆動すると、閉状態の供給路開閉弁２０と押圧ローラー５４との間に位置する排出チューブ４５内に負圧が蓄積される。

次に、上記のように構成されたプリンター１１の作用について、特にクリーニング装置４０がクリーニングを行う際の閉空間域Ｒの圧力変化に着目して説明する。
まず、クリーニングが実行される前は、図２（ａ）に示すように、供給路開閉弁２０は開状態になっている一方、流路開閉弁５５は閉状態になっている。また、圧力付与機構１９は圧力室３１の容積が最大となる位置に移動部材３２が配置された状態で駆動が停止されている。さらに、吸引ポンプ５１は押圧ローラー５４が排出チューブ４５の押圧を解除した開放状態で駆動が停止されている。

さて、クリーニングが開始されると、クリーニング装置４０の昇降機構がキャップ４１を上昇させることにより、キャップ４１におけるシール部材４３の先端をノズル形成面１５ａに対して当接させる。なお、図２（ａ）（ｂ）に示すように、このときの閉空間域Ｒの圧力状態は大気圧Ｐ０となっている。

そして次に、図２（ａ）に示すように、蓄圧工程として、プリンター１１が供給路開閉弁２０を閉弁させるとともに、圧力付与機構１９による加圧を行う。これにより、圧力室３１の容積が減少し、圧力室３１から押し出されたインクによって、圧力室３１と供給路開閉弁２０との間に位置する供給路３５内に正圧が蓄積される。すなわち、蓄圧工程では、圧力付与機構１９の駆動により閉状態の供給路開閉弁２０との間に位置する供給路３５内に正圧を蓄積する。なお、図２（ｂ）においては、供給路３５内に蓄積される正圧を二点鎖線で示している。

このとき、圧力付与機構１９は、圧力室３１の容積を縮小する方向への移動部材３２の移動領域をわずかに残すように、移動部材３２を蓄圧時間ｔ０の間に圧力室３１の容積を縮小する方向に移動させる。具体的には、蓄圧工程において圧力室３１には、液体噴射ヘッド１５に設けられた全ノズル１７からインク滴を落下させない程度に膨出させることが可能な加圧容積が残される。そのため、図２（ａ）においては、蓄圧工程における圧力付与機構１９による加圧を「加圧（強）」としている。

また、蓄圧工程においては、圧力付与機構１９による加圧と同時またはその前か後かに、流路開閉弁５５が閉弁している状態で吸引ポンプ５１を蓄圧時間ｔ０の間正転駆動させる。これにより、吸引ポンプ５１よりも上流側の排出チューブ４５の内部が減圧されて、流路４８における流路開閉弁５５を境として閉空間域Ｒとは反対側となる吸引ポンプ５１と流路開閉弁５５との間の流路４８内に負圧が蓄積される。なお、図２（ｂ）においては、流路４８内に蓄積される負圧を一点鎖線で示している。

蓄圧工程が開始されて蓄圧時間ｔ０が経過した後、プリンター１１は圧力付与機構１９による加圧及び吸引ポンプ５１による減圧を停止する。そして、続く吸引工程として、プリンター１１は供給路開閉弁２０を閉状態としたまま、流路開閉弁５５を開弁する。すると、閉空間域Ｒと流路４８とが連通することで、流路開閉弁５５と吸引ポンプ５１との間の流路４８に蓄積されていた負圧によって閉空間域Ｒが一気に減圧される。これにより、図２（ｂ）に実線で示すように、閉空間域Ｒの圧力状態が大気圧Ｐ０から負圧Ｐ１となる。すなわち、吸引工程では、流路開閉弁５５を開弁させた状態において流路４８を介して閉空間域Ｒに吸引ポンプ５１の吸引力を及ぼすことにより、閉空間域Ｒに負圧を発生させるようになっている。

そして、この閉空間域Ｒの負圧状態によって吸引時間ｔ１が経過する間に供給路開閉弁２０よりも下流側のインクがノズル開口１７ａからインクが吸引されて、キャップ４１内に排出される。これにより、閉空間域Ｒの負圧状態がやや解消され、閉空間域Ｒの圧力状態が負圧Ｐ１から負圧Ｐ２へと変化する。

このとき、図３（ａ）に示すようにインク供給路１６の屈曲部分などに引っかかっていた気泡Ａｉが吸引されて膨張し、図３（ｂ）に示すようにインク供給路１６を塞ぐ態様となってノズル開口１７ａ付近まで移動する。したがって、吸引時間ｔ１は気泡の移動時間に相当するともいえる。

次に、第１加圧工程として、プリンター１１が供給路開閉弁２０を開弁する。すると、圧力付与機構１９の加圧力によって圧力室３１と供給路開閉弁２０との間に蓄積された正圧が開放されて、ノズル１７側となるインク供給路１６内にインクが加圧供給される。すると、インク供給路１６においては、図３（ｃ）に示すように上流側から供給されたインクによって膨張した気泡Ａｉが縮小されるとともに、ノズル開口１７ａからインクが押し出される。

これにより、図２（ｂ）に実線で示すように、加圧時間ｔ２が経過する間に閉空間域Ｒの圧力状態が負圧Ｐ２から正圧Ｐ３へと変化する。すなわち、第１加圧工程においては、圧力付与機構１９によって蓄積された正圧を供給路開閉弁２０の開弁によって開放し、供給路開閉弁２０よりも下流側の供給路３５内のインクに対して加圧を行うことで、負圧状態の閉空間域Ｒを正圧状態にする。

次に、図２（ａ）に示すように、開放工程として、プリンター１１が吸引ポンプ５１を逆転駆動して押圧ローラー５４による排出チューブ４５の押圧を解除して開放状態とする。すると、吸引ポンプ５１の排出チューブ４５を通じて閉空間域Ｒが大気開放され、図２（ｂ）に実線で示すように、開放時間ｔ３の間に閉空間域Ｒの圧力状態が正圧Ｐ３から大気圧Ｐ０へと変化する。そして、閉空間域Ｒの圧力状態が大気圧Ｐ０になると、差圧弁１８によってノズル開口１７ａ付近のインクのメニスカスが整えられる。

なお、この段階で、図４（ａ）に示すようにノズル開口１７ａ付近まで移動した気泡Ａｉが押し出されないままノズル１７内に残っている場合がある。そのため、プリンター１１では、開放工程に続いて、第２加圧工程と減圧工程とを連続的に実行してもよい。

第２加圧工程では、圧力付与機構１９が第１加圧工程で残された加圧容量の分、移動部材３２を圧力室３１の容積を縮小する方向に移動させ、残された加圧容積の分のインクを圧力室３１内から下流側に排出させる。すなわち、第２加圧工程における加圧容量は第１加圧工程における加圧容量よりも小さいので、図２（ａ）においては第２加圧工程における圧力付与機構１９による加圧を「加圧（弱）」としている。これにより、図４（ｂ）に示すようにノズル１７からインクを膨出させ、ノズル開口１７ａ付近にある気泡Ａｉをノズル開口１７ａの外側となる大気側に押し出す。

また、続く減圧工程では、圧力付与機構１９が第２加圧工程における加圧容積に対応する移動量で移動部材３２を圧力室３１の容積を拡大する方向に移動させる。これにより、図４（ｃ）に示すようにノズル１７から膨出したインクをノズル１７内に引き戻し、ノズル１７からインク滴が噴射したり落下したりする前に、ノズル１７から凸状に膨出した状態のインクをノズル１７内に回収する。

すなわち、圧力付与機構１９は、供給路３５内のインクに対して加圧を行うことでノズル１７からインクを膨出させるとともに、該加圧に伴いノズル１７からインクが膨出した状態において減圧を行う圧力付与機能を有する。なお、気泡が排出されるとノズル１７内に排出された気泡の容積分の空隙が生じるが、短時間静置すると毛管力によってノズル１７内にインクが補給され、液面位置が整えられる。

第２加圧工程と減圧工程とは、複数回繰り返して実施することで気泡をより確実に排出することができるとともに、各ノズル１７の液面位置が徐々に揃えられる。なお、気泡の排出効率を上げるには短時間で加圧を行うのが好ましい一方、減圧を短時間で行うと空気を引き込んでしまう虞がある。そのため、減圧工程で減圧を行う減圧時間ｔ５は、第２加圧工程で加圧を行う加圧時間ｔ４よりも長く設定されるのが好ましい。

そして、減圧工程の後、クリーニング装置４０の昇降機構がキャップ４１を元の位置まで降下させる。また、吸引ポンプ５１がキャップ４１内を空吸引してキャップ４１内に残存するインクを廃インクタンク４６内に排出して、クリーニングを終了する。

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）流路開閉弁５５を開弁することでノズル１７内が急激に吸引されるので、流路抵抗の大きい屈曲部分などに引っかかっている気泡が膨張してインク供給路１６を塞ぐ態様となる。そのため、膨張した気泡を吸引によってノズル開口１７ａ付近までスムーズに移動させることができる。そしてその後、圧力付与機構１９の加圧力によってインクを供給することで、膨張した気泡を収縮させることができるので、膨張した気泡を排出させる場合よりもインクの消費を抑制しつつ、気泡を排出することができる。

（２）流路開閉弁５５の開弁時に供給路開閉弁２０は閉状態とされているので、閉空間域Ｒが負圧状態になったときには、供給路開閉弁２０よりも下流側の供給路３５内のインクがノズル開口１７ａから吸引される。そのため、インクの流出量を抑制するとともに、気泡を効率よく膨張させることができる。また、供給路開閉弁２０の開弁により蓄積された正圧が一気に開放されるので、供給路開閉弁２０よりも下流側の供給路３５内のインクを短時間で加圧することができる。そして、この加圧によってノズル１７から速い流速でインクを流出させることにより、膨張した気泡をノズル１７内から効率よく押し出すことができる。

（３）流路開閉弁５５の開弁により負圧状態になった閉空間域Ｒは、供給路開閉弁２０の開弁によってノズル１７から流出したインクが流入することで正圧状態になる。したがって、膨張してノズル開口１７ａ付近まで移動した気泡を再びノズル１７内奥に移動させることなく、確実にノズル開口１７ａから押し出すことができる。

（４）押圧ローラー５４が排出チューブ４５の押圧を解除することで、閉空間域Ｒに流入したインクを閉空間域Ｒから排出するとともに、閉空間域Ｒを大気開放することができる。なお、負圧状態の閉空間域Ｒを一気に大気開放すると、閉空間域Ｒに急激に流入した大気がノズル１７内に混入して新たな気泡を生じる虞があるが、供給路開閉弁２０の開弁によって負圧が解消された閉空間域Ｒを大気開放することで、ノズル１７内への気泡の混入を抑制することができる。

（５）加圧によってノズル１７からインクの一部を膨出させることで、そのインクの膨出部分に混入している気泡をノズル開口１７ａの外側となる大気側に押し出すことができる。そしてその後、ノズル１７からインクの一部を膨出させた状態で減圧を行うことで、加圧に伴ってノズル１７から膨出した状態にあるインクをノズル開口１７ａからの落下等によって無駄に消費されないように液体噴射ヘッド１５内に引き戻すことができる。これにより、インクの消費を抑制しつつ、ノズル開口１７ａ付近にある気泡をノズル開口１７ａの外側に排出することができる。したがって、吸引により膨張した気泡を収縮させるための加圧によってノズル開口１７ａ付近に移動した気泡が排出されなかった場合にも、その後にノズル１７からインクを膨出させる加圧と膨出したインクを引き戻す減圧とを連続的に行うことで、インクの消費を抑制しつつ、気泡を排出することができる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・インクタンク１２を液体噴射ヘッド１５よりも低い位置に設けて、インクタンク１２内と液体噴射ヘッド１５内との水頭差によってノズル１７の背圧を微弱な負圧としてもよい。この場合には、差圧弁１８及び圧力付与機構１９を備えず、加圧ポンプ１３を加圧機構として用いてもよい。

・クリーニングにおいて第２加圧工程及び減圧工程を実行しなくてもよい。この場合には、加圧機構として減圧機能を備えないチューブポンプ等の加圧ポンプを用いてもよい。
・キャップ４１に閉空間域Ｒを大気開放するための大気開放弁を備え、クリーニング実行前に閉状態とされた大気開放弁を開放工程において開弁することで閉空間域Ｒを大気開放するようにしてもよい。

・供給路開閉弁２０を備えず、加圧工程において圧力付与機構１９が移動部材３２を移動させるようにしてもよい。
・加圧機構及び供給路開閉弁は液体噴射ヘッド１５内に設けてもよい。

・キャップ４１に大気開放弁を設け、開放工程において該大気開放弁を開弁することで閉空間域Ｒを大気開放するようにしてもよい。
・プリンター１１はラインヘッド式プリンターに限らず、ラテラル式プリンターやシリアル式プリンターとして実現してもよい。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用してもよく、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。また、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…液体噴射装置としてのプリンター、１２…液体供給源の一例としてのインクタンク、１５…液体噴射ヘッド、１７…ノズル、１７ａ…ノズル開口、１９…加圧機構の一例としての圧力付与機構、２０…供給路開閉弁、３５…供給路、４１…キャップ、４５…チューブの一例としての排出チューブ、４８…流路、５１…吸引手段及びチューブポンプの一例としての吸引ポンプ、５４…押圧部材の一例としての押圧ローラー、５５…流路開閉弁、Ｒ…閉空間域。

Claims (6)

1. 液体を噴射するノズルが複数設けられた液体噴射ヘッドと、
   液体供給源側となる上流側から前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を供給する供給路と、
   前記供給路内の前記液体に対して加圧を行う加圧機構と、
   前記液体噴射ヘッドにおけるノズル開口を囲うように前記液体噴射ヘッドに当接することにより当該液体噴射ヘッドとの間に閉空間域を囲み形成する有底箱状のキャップと、
   前記閉空間域に連通する流路の途中に設けられ、当該流路を介して前記閉空間域に吸引力を及ぼす吸引手段と、
   前記キャップと前記吸引手段との間において前記流路を開閉可能に設けられた流路開閉弁と、を備え、
   前記流路開閉弁の開弁により前記閉空間域を負圧状態にした後、前記加圧機構の加圧力によって前記液体供給源側となる上流側から前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を供給することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記加圧機構と前記ノズルとの間で前記供給路を開閉可能な供給路開閉弁をさらに備え、
   前記流路開閉弁の開弁時に前記供給路開閉弁は閉状態とされ、
   前記加圧機構の駆動により閉状態の前記供給路開閉弁との間に正圧を蓄積した後に、前記供給路開閉弁の開弁によって前記供給路開閉弁よりも下流側の前記供給路内の前記液体に対して加圧を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記供給路開閉弁の開弁によって、負圧状態の前記閉空間域を正圧状態にすることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記吸引手段はチューブ及び該チューブを押圧する押圧部材を有するチューブポンプからなり、
   前記押圧部材は、前記供給路開閉弁の開弁後に前記チューブの押圧を解除して前記閉空間域を大気開放することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記加圧機構は、前記供給路内の前記液体に対して加圧を行うことで前記ノズルから前記液体を膨出させるとともに、該加圧に伴い前記ノズルから前記液体が膨出した状態において減圧を行う圧力付与機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
6. 液体噴射ヘッドにおける液体を噴射する複数のノズル開口を囲うように有底箱状のキャップが前記液体噴射ヘッドに当接することにより当該液体噴射ヘッドと前記キャップとの間に囲み形成された閉空間域を吸引手段により吸引して前記ノズル開口から前記液体を排出させるクリーニングを行うクリーニング方法であって、
   前記閉空間域に連通する流路の途中に当該流路を開閉可能に設けられた流路開閉弁を閉状態にするとともに前記吸引手段を駆動して前記流路における前記流路開閉弁を境として前記閉空間域とは反対側となる前記流路内に負圧を蓄積する蓄圧工程と、
   該蓄圧工程の後に、前記流路開閉弁を開状態にして前記閉空間域を負圧状態にすることにより前記ノズル開口から前記液体を吸引する吸引工程と、
   該吸引工程の後に、液体供給源側となる上流側から前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を加圧により供給して前記ノズル開口から前記液体を押し出す加圧工程と、を備えることを特徴とするクリーニング方法。

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