JP5509873B2 - 液体噴射装置、及び液体噴射装置におけるノズルの回復方法 - Google Patents

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、及び液体噴射装置におけるノズルの回復方法に関する。

従来から、液体をターゲットに対して噴射させる液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」ともいう。）が広く知られている。このプリンターは、記録ヘッドに供給されるインク（液体）を記録ヘッドに形成されたノズルから噴射することによりターゲットに印刷（画像形成）を施すようになっている。

このようなプリンターでは、ノズル内のインクが蒸発して減少すると、メニスカスの位置が適正な位置から上昇してしまい、良好なインクの噴射ができなくなって印刷品質が低下してしまう。そのため、こうしたプリンターでは、例えば特許文献１に記載のように、インクを収容するインクカートリッジ側から記録ヘッド側へインクを加圧供給し、ノズル内にインクを充填してメニスカス位置を下降させることで、ノズルの回復処理を行うようになっている。

特開２００７−１５２７２５号公報

ところで、メニスカス位置の上昇は、ノズル毎に発生する。そのため、特許文献１のプリンターのようにインクを加圧供給してノズルの回復処理を行う場合には、ノズル開口付近の適正な位置にメニスカスが位置する正常なノズルに対してもインクが加圧供給されることになる。そのため、正常なノズルからはインクがノズル開口の外側に押し出されて排出されることになり、ノズルの回復処理に伴って多くのインクが無駄に消費されてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体の消費を抑制してノズルの回復処理を行うことができる液体噴射装置、及び液体噴射装置の回復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、液体を噴射する複数のノズルと、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液体供給流路と、該液体供給流路における第１の位置から該液体供給流路内の前記液体を吸引可能であると共に前記第１の位置から前記液体供給流路内に前記液体を吐出可能なポンプと、前記液体供給流路における前記第１の位置よりも上流側となる第２の位置に前記液体供給流路内を開閉可能に設けられた流路弁と、前記ポンプと前記流路弁との駆動を制御して前記ノズルの回復処理を行う制御手段とを備え、該制御手段は、前記流路弁を閉弁させた状態で、前記ポンプを吸引駆動することにより該ポンプに前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側から前記液体を吸引させた後に、前記ポンプを吐出駆動することにより該ポンプに前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側へ前記液体を吐出させる。

この構成によれば、ポンプが吸引駆動すると、液体供給流路内における第２の位置よりも下流側の液体が第１の位置から吸引されることにより、液体のメニスカス位置はノズル開口から上流側へ向かう方向に移動する。そして、ポンプが吸引駆動してメニスカス位置が上流側に移動した液体は、その後にポンプが吐出駆動して液体供給流路内に第１の位置から液体が吐出されると、その吐出圧を受けてメニスカス位置がノズル開口側となる下流側に移動する。そして、その後にノズルの毛管力が作用することにより液体のメニスカス位置がノズル開口付近の適正な位置へと容易に変化してノズルの回復処理は完了する。このように、ノズルの回復処理に際しては、ノズル開口から外側に液体を排出させることなく、液体のメニスカス位置を適正な位置に移動させることができる。したがって、液体の消費を抑制してノズルの回復処理を行うことができる。

本発明の液体噴射装置において、前記液体供給流路は、該液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側となる第３の位置から前記各ノズルに対応して分岐した複数の分岐流路を有し、該複数の分岐流路は、各分岐流路を構成する第１の流路と該第１の流路よりも流路断面積が小さな第２の流路とを含み、該第１の流路及び第２の流路のうち、前記第１の流路が前記ノズルにそれぞれ接続される。

液体のメニスカス位置は、そのメニスカスが形成される液体供給流路の流路断面積が小さいほど移動しにくい。その点、この構成によれば、液体供給流路の中に第１の流路よりも流路断面積が小さな第２の流路を設けているため、メニスカスの移動を第１の流路と第２の流路との境界付近で停止させることができる。したがって、分岐点よりも上流側まで気泡が混入する虞を低減することができる。

本発明の液体噴射装置は、下流側の減圧に応じて上流側から下流側への前記液体の通過を許容する一方向弁を前記液体供給流路における前記第２の位置よりも上流側となる第４の位置に設けた。

この構成によれば、流路弁よりも下流側の液体がノズルに供給されてメニスカスが下降すると、その下降分だけ液体供給流路内は減圧される。そして、この減圧に伴い一方向弁を介して上流側から液体が下流側に供給される。すると、液体が供給されて液体供給流路内の減圧が解消されるため、一方向弁を介した液体の供給が中断される。したがって、液体が過剰に供給されてノズルから排出されるのを抑制すると共に、液体供給流路内の圧力を容易に調整することができる。

本発明の液体噴射装置は、前記液体供給流路内の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を噴射させる噴射手段を備え、前記制御手段は、前記ポンプの駆動時において、前記ノズルから前記液体を噴射してターゲットに付着させる第１の加圧様式よりも前記ノズルからの前記液体の噴射量の少ない第２の加圧様式で前記噴射手段を駆動させる。

この構成によれば、ノズル内の液体は、噴射手段の駆動に応じて振動するため、そのメニスカス位置が移動しやすい状態となる。一方、噴射手段よりも上流側までメニスカス位置が上昇しているノズルでは、噴射手段が駆動されても影響を受けにくい。したがって、メニスカス位置が上昇したノズルでは、メニスカス位置が正常なノズルに比べてメニスカス位置が移動しにくい状態になる。そのため、メニスカス位置が上昇しすぎてしまう虞を低減することができる。また、噴射手段は第１の加圧様式よりも噴射量の少ない第２の加圧様式で駆動されるため、液体の排出量を低減することができる。

本発明の液体噴射装置におけるノズルの回復方法は、液体を噴射する複数のノズルと、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へ前記液体を供給する液体供給流路とを備える液体噴射装置におけるノズルの回復方法において、前記液体供給流路における第１の位置から該液体供給流路内の前記液体を吸引可能であると共に前記第１の位置から前記液体供給流路内に前記液体を吐出可能なポンプを、前記第１の位置よりも上流側の第２の位置に設けられた流路弁を閉弁させた状態で吸引駆動し、前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側から前記液体供給流路内の前記液体を吸引する吸引段階と、前記流路弁を閉弁させた状態で前記ポンプを吐出駆動し、前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側へ前記吸引段階で吸引した前記液体を吐出する吐出段階とを備える。

この構成によれば、上記液体噴射装置に係る発明と同様の作用効果を奏し得る。
本発明の液体噴射装置におけるノズルの回復方法は、前記吸引段階と前記吐出段階とを交互に複数回行う。

この構成によれば、１回の吸引段階と吐出段階で回復させることができなかったノズルがある場合でも、複数回繰り返すことによってノズルの状態を回復することができる。すなわち、先に回復したノズルにおいても液体の消費が抑制されるため、吸引段階と吐出段階とを複数回行うことによって、液体の消費を抑制しつつ回復確率を高めることができる。

本発明の液体噴射装置におけるノズルの回復方法は、前記吸引段階と前記吐出段階とを連続して行う。
ポンプが液体を吸引した吸引状態を維持すると、流体供給流路内には圧力分布が発生し、ポンプから離れたノズルほどメニスカスが下降しやすくなることがある。その点、この構成によれば、ポンプが吸引駆動された後、連続して吐出駆動を行うため、部分的なメニスカスの移動を抑制することができる。

実施形態のプリンターの模式図。 インク供給系の模式図。 図２における３−３矢視断面模式図。 メンテナンスポンプの模式図。 （ａ），（ｂ）は記録ヘッドの断面模式図。

以下、本発明の流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一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は図１に矢印で示す左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。また、「前後方向」をいう場合は、図１の紙面に直交する方向を示すものとする。

図１に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式プリンター（以下、「プリンター」ともいう。）１１は、ターゲットとしての用紙１２を搬送するための搬送ユニット１３と、用紙１２に印刷を施すための記録ヘッドユニット１５とを備えている。

搬送ユニット１３は左右方向に長い矩形板状のプラテン１７を備えている。プラテン１７の右側には前後方向に延びる駆動ローラー１８が駆動モーター１９によって回転駆動可能に配置される一方、プラテン１７の左側には前後方向に延びる従動ローラー２０が回転可能に配置されている。さらに、プラテン１７の下側には前後方向に延びるテンションローラー２１が回転可能に配置されている。

駆動ローラー１８、従動ローラー２０、及びテンションローラー２１には、プラテン１７を囲むように、多数の貫通孔を有する無端状の搬送ベルト２２が巻き回されている。この場合、テンションローラー２１は、図示しないばね部材によって下側に向かって付勢されており、搬送ベルト２２にテンションを付与することで該搬送ベルト２２の弛みを抑制するようになっている。

そして、駆動ローラー１８を前側から見て時計方向に回転駆動することで、搬送ベルト２２が駆動ローラー１８、テンションローラー２１、及び従動ローラー２０の外側を前側から見て時計方向に周回移動されるようになっている。また、用紙１２は、プラテン１７の上面と対向する位置にある場合、図示しない吸引手段によって搬送ベルト２２越しにプラテン１７側に吸引され、上流側である左側から下流側である右側に向かって搬送されるようになっている。

また、従動ローラー２０の左斜め上側には、未印刷の複数の用紙１２を１枚ずつ順次搬送ベルト２２上に給紙するための上下１対の給紙ローラー２３が設けられている。一方、駆動ローラー１８の右斜め上側には、印刷後の用紙１２を１枚ずつ搬送ベルト２２上から排紙するための上下１対の排紙ローラー２４が設けられている。

図１及び図２に示すように、記録ヘッドユニット１５には、前後方向に延びる複数個（本実施形態では４個）の液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド２６〜２９が、左右方向に間隔を有して設けられている。なお、各記録ヘッド２６〜２９の下面となるノズル形成面２６ａ〜２９ａには、多数のノズル３０が前後方向に沿ったノズル列を形成するように、前後方向に所定間隔をおいて規則的に開口している。そして、このように構成された各ノズル３０には、記録ヘッド２６〜２９毎に同じ種類のインク（液体）が供給され、ノズル３０から噴射されるようになっている。

すなわち、図２に示すように、第１の記録ヘッド２６には、ブラックのインクが収容された液体供給源としてのインクカートリッジ３１から、液体供給流路としてのインク流路３２を介してブラックインクを供給するインク供給装置３３が接続されている。また、同様に第２〜第４の記録ヘッド２７〜２９には、シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクをそれぞれ収容したインクカートリッジ３１からインクを供給するインク供給装置３３が接続されている。

但し、各インクカートリッジ３１から各記録ヘッド２６〜２９へインクを供給するインク供給装置３３の構成は同じであるため、図２には第１の記録ヘッド２６にインクを供給する一つのインク供給装置３３のみを第１の記録ヘッド２６とインクカートリッジ３１と共に図示している。そして、以下においては、この図２に示す第１の記録ヘッド２６と第１の記録ヘッド２６にインクを供給するインク供給装置３３を例にして説明することにする。

図２及び図３に示すように、第１の記録ヘッド２６内には、インク流路３２の下流側と連通するリザーバ３６がノズル列に沿って前後方向に延びるように形成されると共に、そのリザーバ３６の延設方向の複数位置から各ノズル３０と個別に対応する複数の分岐流路３５が分岐形成されている。なお、分岐流路３５の分岐点となるリザーバ３６における下流端位置は、第３の位置としての分岐位置ＰＢとなっている。

分岐流路３５は、ノズル３０と連通する第１の流路としてのキャビティ３７と、該キャビティ３７とリザーバ３６とを連通する第２の流路としての連通流路３８により構成されている。なお、インクが流れる方向と直交する方向（図３において紙面と直交する方向）において、連通流路３８の断面積は、キャビティ３７の流路断面積に比べて小さくなっている。

さらに、図３に示すように、キャビティ３７に隣接する位置には、キャビティ３７の一壁面を形成する振動板３９を介して噴射手段としての圧電素子４０が配設されている。すなわち、圧電素子４０が収縮及び伸張して振動板３９を振動させることにより、キャビティ３７の容積を変更してノズル３０からインクを噴射させる。そして、噴射に伴ってキャビティ３７内のインクが減少すると、連通流路３８、リザーバ３６、インク流路３２を介してインクカートリッジ３１側からインクが供給されるようになっている。したがって、分岐流路３５、リザーバ３６、インク流路３２は、インクカートリッジ３１側となる上流側からノズル３０側となる下流側へインクを供給可能な液体供給流路として機能している。

また、ノズル３０は、キャビティ３７に接続された上流側から下流側に向かって徐々に断面積が小さくなるテーパ部４２と、該テーパ部４２と連通すると共にノズル形成面２６ａに開口する開口部４３とから構成されている。そして、上流側からノズル３０にインクが充填されると、ノズル３０内であって且つノズル形成面２６ａに開口したノズル開口４４の付近にメニスカスＭが形成される。なお、メニスカスＭとは、毛細管現象によってインクの中央部がノズル開口４４から見て凹面形状をなすように盛り上がってできる曲面のことである。

また、図２に示すように、インクカートリッジ３１は、インクを収容して可撓性を有するインクパック４６がケース４７に収容されている。そして、ケース４７には、空気流路４８を介して加圧ポンプ４９が接続されていると共に、インクパック４６には、インク流路３２の上流端が接続されている。そのため、加圧ポンプ４９が空気流路４８を介してケース４７内に空気を供給すると、インクパック４６が押し潰されてインクパック４６内のインクがインク流路３２へ供給されるようになっている。

そして、インク流路３２において、第４の位置としての調圧位置ＰＴには、下流側の減圧に伴って上流側から下流側へのインクの通過を許容し、インク流路３２内の圧力を調整する一方向弁５１が設けられている。すなわち、一方向弁５１は、インクカートリッジ３１から加圧供給されたインクを一次貯留する貯留室５２と、貯留室５２よりも下流側に位置する圧力室５３とを有している。そして、貯留室５２と圧力室５３は、隔壁部５４によって隔てられており、ばね５５により閉弁方向に付勢されて隔壁部５４に当接する弁体５６が開弁方向へ移動することにより連通するようになっている。なお、圧力室５３の一部は、可撓性材料（例えば合成樹脂やゴム等）よりなるフィルム５７により構成されており、例えばフィルム５７とともに変位可能な図示しない片持ちの金属片（例えば櫛歯状金属片の一片）を弁体５６の当接箇所に配置している。

また、一方向弁５１が設けられた調圧位置ＰＴよりも下流側となる第２の位置としての開閉位置ＰＫには、インク流路３２を開閉可能な流路弁６０が設けられている。さらに、開閉位置ＰＫよりも下流側となる第１の位置としての変圧位置ＰＨには、インク流路３２内の圧力を変化させてインクを吸引及び吐出可能なポンプとしてのメンテナンスポンプ６１が接続されている。

図４に示すように、メンテナンスポンプ６１は、可撓性を有するチューブ６２と、１対の押圧ローラー６３，６４とを有している。なお、チューブ６２の基端部６２ａは、インク流路３２に接続されているのに対し、チューブ６２の先端部６２ｂは開放されている。１対の押圧ローラー６３，６４はチューブ６２を両側から押し潰すように挟持した状態に配置される。また、メンテナンスポンプ６１は、押圧ローラー６３，６４を図４に実線で示す吐出位置と２点鎖線で示す吸引位置との間で往復移動させる移動機構６５（図２参照）を備えている。すなわち、チューブ６２の基端部６２ａ側となる吐出位置に位置している押圧ローラー６３，６４が、吐出位置よりも先端部６２ｂ側となる吸引位置側へ移動することにより、インク流路３２内のインクがチューブ６２内に吸引されるようになっている。また、吸引位置に位置している押圧ローラー６３，６４が、吐出位置側へ移動することにより、チューブ６２内のインクが押圧ローラー６３，６４に押されてインク流路３２へ吐出されるようになっている。

したがって、メンテナンスポンプ６１は、移動機構６５が押圧ローラー６３，６４を移動させることにより、吸引駆動及び吐出駆動する。なお、本実施形態では、吸引位置と退避位置間のチューブ６２内の容積を、吸引駆動の際に吸引するインクの量がリザーバ３６に接続される各連通流路３８の合計容積未満となるように、例えば０．０３ｃｃ程度としている。

さらに、図２に示すように、プリンター１１には、プリンター１１の稼働状態を統括制御する制御手段としての制御部６７が設けられている。そして、制御部６７は、各記録ヘッド２６〜２９に設けられた圧電素子４０、加圧ポンプ４９、流路弁６０、移動機構６５を駆動制御して印刷及びノズル３０の回復処理を行うようになっている。

そこで次に、以上のように構成されたプリンター１１における作用について、以下説明する。
さて、プリンター１１において印刷が開始されると、制御部６７は、印刷データに基づいて各々のノズル３０毎にインクの噴射タイミングを作成すると共に、該噴射タイミングに基づいて第１の加圧様式で圧電素子４０を駆動する。すると、振動板３９がキャビティ３７の容積を減少させる方向に変位してノズル３０からインクを噴射する。すなわち、各ノズル３０から噴射されたインクが搬送ベルト２２に支持されて搬送される用紙１２に付着することにより、用紙１２に印刷が施される。

なお、流路弁６０は、印刷時において開弁状態を維持している。そのため、ノズル３０からインクが噴射されてインクが消費されると、インクの減少に伴う減圧がリザーバ３６及びインク流路３２を介して一方向弁５１に伝達され、圧力室５３と大気との差圧に基づきフィルム５７が圧力室５３側へ撓み変形する。すると、弁体５６がばね５５の付勢力に抗して開弁位置に移動し、貯留室５２内のインクが圧力室５３側へ流入する。そして、圧力室５３へインクが流入してその室圧が高まると、ばね５５の付勢力が打ち勝って弁体５６が再び閉弁位置に移動する。

したがって、一方向弁５１は、下流側の減圧に応じて上流側から下流側へインクの通過を許容するようになっているため、消費された分のインクがインクカートリッジ側から供給される。したがって、印刷に伴ってノズルからインクを噴射しても、図３に示すようにメニスカスＭの位置はノズル開口４４付近に位置している。

しかし、印刷が実行されずにノズルからインクが噴射されない期間が長くなると、ノズル開口４４からインクが蒸発してメニスカスＭの位置が上昇してしまうことがある（図５（ａ）参照）。また、インクの蒸発だけでなく、プリンター１１が衝撃を受けた場合や、用紙１２の端がノズル開口４４に接触した場合など他の場面でも、メニスカスＭの位置が上昇することがある。

なお、インクは、そのインクが流れる流路の流路断面積に応じて移動のしやすさが変化し、流路断面積が小さいほど移動しにくいため、流路断面積の大きなキャビティ３７内に比べて流路断面積の小さな連通流路３８内は移動しにくい。そのため、メニスカスＭの位置が上昇（すなわち、上流側へ移動）した場合には、連通流路３８内でメニスカスＭの位置が停止しやすくなる。そして、このようにメニスカスＭの位置がキャビティ３７よりも上流側の連通流路３８まで移動すると、圧電素子４０を駆動しても振動をインクに伝達することができないため、ノズル３０からのインクの良好な噴射ができず印刷品質を低下させてしまう。

そのため、制御部６７は、例えばユーザーから回復処理の実行指令を図示しない操作部から受信した場合や、前回の回復処理から所定時間が経ったと判断した場合には、ノズル３０の回復処理を実行する。なお、非回復処理時となる印刷時や待機時には、メンテナンスポンプ６１の押圧ローラー６３，６４は吐出位置に位置すると共に、流路弁６０は開弁されているものとする。

さて、まず制御部６７は、流路弁６０を閉弁させると共に、移動機構６５を駆動させることにより押圧ローラー６３，６４を吸引位置側へ移動させる。そのため、メンテナンスポンプ６１は吸引駆動し、流路弁６０よりも下流側からインクを緩やかに吸引する（吸引段階）。

すなわち、例えば負圧を蓄圧すると共に、その負圧を解消して勢いよくインクを吸収した場合には、一部のノズル３０及び分岐流路３５からインクが上流側へ一気に吸引され、メニスカスＭの位置が分岐位置ＰＢよりも上流側まで上昇してしまう虞がある。しかし、緩やかに吸引するほど、記録ヘッド２６の端部に形成されたノズル３０では、メニスカスＭを移動させにくくなる。そのため、吸引速度は記録ヘッド２６の形状や各ノズル３０からメンテナンスポンプ６１までの流路抵抗に応じ、各ノズル３０内のメニスカスＭを分岐流路内で移動可能な程度に設定され、本実施形態では、例えば０．０１ｃｃ／秒〜０．０００１ｃｃ／秒でインクを吸引する。

また、メンテナンスポンプ６１の吸引駆動時において制御部６７は、用紙１２に対してインクを噴射して印刷を施す第１の加圧様式よりも、ノズル３０からのインクの噴射量の少ない第２の加圧様式で圧電素子４０を複数回に亘り駆動する。すると、振動板３９を介して圧電素子４０の振動がキャビティ３７内のインクに伝達されるため、キャビティ３７内のインクはより移動しやすくなる。ただし、第２の加圧様式は、ノズル３０からのインクの噴射を伴わない程度に圧電素子４０を駆動する様式とするのが好ましい。

さらに、メンテナンスポンプ６１の吸引駆動に伴って吸引されるインクの量は、複数の連通流路３８の合計容積よりも少ないため、図５（ａ）に示すように連通流路３８に位置するメニスカスＭは、連通流路３８内において衝撃を受けて振動し、その位置が移動するようになっている。一方、図３に示すように、キャビティ３７及びノズル３０にインクが充填されてノズル開口４４付近にメニスカスＭが位置するノズル３０では、図５（ｂ）に示すようにメニスカスＭの位置が上昇する。

ところで、チューブ６２内にインクを吸引した状態で維持すると、インク流路３２及びリザーバ３６内に圧力分布が発生し、一部のノズル３０でメニスカスＭの位置が下降してしまう虞がある。そのため、制御部６７は、移動機構６５を駆動制御して押圧ローラー６３，６４を吸引位置まで移動させると、それに連続して該押圧ローラー６３，６４を吐出位置へ移動させる。すなわち、連続とは、メンテナンスポンプ６１が吸引駆動してから部分的なメニスカスＭの移動が生じる前であり、メンテナンスポンプ６１は、吸引駆動と吐出駆動とを連続して行う。なお、メニスカスＭが下降しているか否かは、例えばノズル形成面２６ａ〜２９ａに吸収部材を当接させ、該吸収部材にインクが付着するか否かによって判断することができる。

さて、制御部６７は、流路弁６０を開弁させると共に、メンテナンスポンプ６１が吐出駆動するように移動機構６５を制御し、先の吸引駆動に伴ってインク流路３２内から吸引したチューブ６２内のインクをチューブ６２内から押し出してインク流路３２へ吐出する（吐出段階）。ただし、インク流路３２においてメンテナンスポンプ６１が接続された変圧位置ＰＨよりも上流側には、一方向弁５１が設けられているため、吐出されたインクは下流側へ供給される。すなわち、一方向弁５１は、下流側が減圧した場合に貯留室５２と圧力室５３とが連通するようになっているため、下流側が加圧された場合には一方向弁５１よりも上流側への加圧力の伝達が抑制されている。したがって、図５（ｂ）に示すように、メンテナンスポンプ６１の吸引駆動に伴って上昇したメニスカスＭは、図３に示すように、その位置を下降させてノズル開口４４付近へ移動する。

一方、図５（ａ）に示すように、連通流路３８内に位置するメニスカスＭは、メンテナンスポンプ６１の吸引駆動に伴って衝撃が与えられて移動しやすい状態とされているため、メンテナンスポンプ６１が吐出駆動されるとキャビティ３７内へ移動する。すると、毛細管力によってキャビティ３７及びノズル３０内にインクが供給され、メニスカスＭは、図３に示すように、その位置をノズル開口４４まで下降させる。

なお、上昇していたメニスカスＭが下降すると、インクカートリッジ３１側からインクが供給される。すなわち、一方向弁５１よりも下流側では、インクの総量が変化しない状態で上昇していたメニスカスＭが下降するため、インク流路３２内は減圧される。したがって、減圧が一方向弁５１の圧力室５３に伝達されると、フィルム５７が圧力室５３側へ撓み変形し、弁体５６がばね５５の付勢力に抗して開弁位置に移動することにより、インクカートリッジ３１側となる貯留室５２から圧力室５３へインクが流入する。そして、インク流路３２内の減圧が解消させると、ばね５５の付勢力により弁体５６が閉弁位置に移動し、インクの供給を中断する。

さらに、制御部６７は、移動機構６５を制御して押圧ローラー６３，６４を吐出位置まで移動させると、続いて押圧ローラー６３，６４を吸引位置側へ移動させ、メンテナンスポンプ６１を吸引駆動と吐出駆動を交互に複数回実行する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）メンテナンスポンプ６１が吸引駆動すると、インク流路３２内における開閉位置ＰＫよりも下流側のインクが変圧位置ＰＨから吸引されることにより、インクのメニスカスＭの位置はノズル開口４４から上流側へ向かう方向に移動する。そして、メンテナンスポンプ６１が吸引駆動してメニスカスＭの位置が上流側に移動したインクは、その後にメンテナンスポンプ６１が吐出駆動してインク流路３２内に変圧位置ＰＨからインクが吐出されると、その吐出圧を受けてメニスカスＭの位置がノズル開口４４側となる下流側に移動する。そして、その後にノズル３０の毛管力が作用することによりインクのメニスカスＭの位置がノズル開口４４付近の適正な位置へと容易に変化してノズル３０の回復処理は完了する。このように、ノズル３０の回復処理に際しては、ノズル開口４４から外側にインクを排出させることなく、インクのメニスカスＭの位置を適正な位置に移動させることができる。したがって、インクの消費を抑制してノズル３０の回復処理を行うことができる。

（２）インクのメニスカスＭの位置は、そのメニスカスＭが形成されるインク流路３２の流路断面積が小さいほど移動しにくい。その点、インク流路の中にキャビティ３７よりも流路断面積が小さな連通流路３８を設けているため、メニスカスＭの移動をキャビティ３７と連通流路３８との境界付近で停止させることができる。したがって、分岐位置ＰＢよりも上流側まで気泡が混入する虞を低減することができる。

（３）流路弁６０よりも下流側のインクがノズル３０に供給されてメニスカスＭが下降すると、その下降分だけインク流路３２内は減圧される。そして、この減圧に伴い一方向弁５１を介して上流側からインクが下流側に供給される。すると、インクが供給されてインク流路３２内の減圧が解消されるため、一方向弁５１を介したインクの供給が中断される。したがって、インクが過剰に供給されてノズル３０から排出されるのを抑制すると共に、インク流路３２内の圧力を容易に調整することができる。

（４）ノズル３０内のインクは、圧電素子４０の駆動に応じて振動するため、そのメニスカスＭの位置が移動しやすい状態となる。一方、圧電素子４０よりも上流側までメニスカスＭの位置が上昇しているノズル３０では、圧電素子４０が駆動されても影響を受けにくい。したがって、メニスカスＭの位置が上昇したノズル３０では、メニスカスＭの位置が正常なノズル３０に比べてメニスカスＭの位置が移動しにくい状態になる。そのため、メニスカスＭの位置が上昇しすぎてしまう虞を低減することができる。また、圧電素子４０は第１の加圧様式よりも噴射量の少ない第２の加圧様式で駆動されるため、インクの排出量を低減することができる。

（５）１回の吸引段階と吐出段階で回復させることができなかったノズル３０がある場合でも、複数回繰り返すことによってノズル３０の状態を回復することができる。すなわち、先に回復したノズル３０においてもインクの消費が抑制されるため、吸引段階と吐出段階とを複数回行うことによって、インクの消費を抑制しつつ回復確率を高めることができる。

（６）メンテナンスポンプ６１がインクを吸引した吸引状態を維持すると、インク流路３２内には圧力分布が発生し、メンテナンスポンプ６１から離れたノズル３０ほどメニスカスＭが下降しやすくなることがある。その点、メンテナンスポンプ６１が吸引駆動された後、連続して吐出駆動を行うため、部分的なメニスカスＭの移動を抑制することができる。

（７）メンテナンスポンプ６１の負圧を蓄圧して勢いよく吸引すると、メニスカスＭがリザーバ３６まで上昇し、リザーバ３６に気泡が混入してしまう虞がある。その点、メンテナンスポンプ６１を駆動した吸引力をノズル３０もしくは分岐流路３５内に充填されたインクに直接伝達することにより、メニスカスＭの移動範囲を制限し、リザーバ３６への気泡の混入を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、メンテナンスポンプ６１を吐出駆動させた後、吸引駆動させる場合には、連続して駆動せずに、間を空けて吸引駆動するようにしてもよい。すなわち、メンテナンスポンプ６１が吐出駆動した場合には、インク流路３２内の圧力状態が安定しているため、毛管現象によるメニスカスＭの下流側への移動を許容することができる。

・上記実施形態において、１回の吸引駆動及び吐出駆動によってノズル３０の回復処理を行うようにしてもよい。すなわち、例えばメニスカスＭの上昇しているノズル３０が少ない場合には、吸引駆動と吐出駆動の回数が少なくてもノズル３０の回復処理を行うことができる。また、吸引駆動と吐出駆動とを１回ずつ行うごとに、ノズル３０が回復しているか否かを判断し、回復していないノズル３０がある場合に再びノズル３０の回復処理を実行するようにしてもよい。

・上記実施形態において、メンテナンスポンプ６１の吐出駆動時にも圧電素子４０を駆動させてもよく、また吸引駆動時に駆動させずに吐出駆動時にのみ駆動させるようにしてもよい。また、メンテナンスポンプ６１の駆動時に圧電素子４０を駆動させないようにしてもよい。

・上記実施形態において、噴射手段は、インクを加熱して気化させることによりノズル３０からインクを噴射させるヒーター素子としてもよい。
・上記実施形態において、圧電素子４０の加圧様式をメンテナンスポンプ６１の駆動中に変化させてもよい。例えば、吸引駆動のし始めは、メニスカスＭがノズル開口４４付近に位置するため、第２の加圧様式で駆動する。しかし、押圧ローラー６３，６４が吸引位置に近づくと、メニスカスＭは上昇しているため、第１の加圧様式で駆動してもノズル３０からのインクの噴射は抑制される。したがって、押圧ローラー６３，６４の移動に伴ってキャビティ３７の変化量を大きくするように加圧様式を変化させてもよい。また、メンテナンスポンプ６１が吐出駆動する場合には、押圧ローラー６３，６４の移動に伴ってキャビティ３７の変化量を小さくするように加圧様式を変化させてもよい。キャビティ３７の変化が大きいほどインクは移動しやすくなるため、ノズル３０からのインクの消費を抑制してインクを移動しやすくすることができる。

・上記実施形態において、一方向弁５１を設けない構成としてもよい。なお、一方向弁５１を設けない場合には、メンテナンスポンプ６１の吐出駆動時に流路弁６０を閉弁状態としておくのが好ましい。すなわち、流路弁６０を閉弁した状態でメンテナンスポンプ６１を吐出駆動することにより、インクカートリッジ３１側へのインクの逆流を抑制してノズル３０へインクを供給することができる。また、一方向弁５１の有無に関わらず、流路弁６０を閉弁した状態で吐出駆動するようにしてもよい。

・上記実施形態において、インク流路３２において、一方向弁５１を開閉位置ＰＫと変圧位置ＰＨとの間となる位置に設けてもよい。すなわち、一方向弁５１よりも上流側に位置する流路弁６０を閉弁した状態でメンテナンスポンプ６１を吸引駆動することにより、一方向弁５１が開弁しても流路弁６０よりも上流側からのインクは供給されず、ノズル３０側からインクが吸引される。一方、メンテナンスポンプ６１が吐出駆動された場合には、一方向弁５１が閉弁するため、ノズル３０側へインクが供給される。したがって、ノズル３０側から吸引したインクをノズル３０側へ供給することができるため、ノズル３０からのインクの排出を抑制して回復処理を行うことができる。

・上記実施形態において、キャビティ３７と連通流路３８の流路断面積を同じとしてもよい。また、流路断面積の異なる複数の流路を連通させて分岐流路を構成してもよい。すなわち、流路断面積の小さな流路を複数設けることにより、リザーバ３６への気泡の混入を抑制することができる。

・上記実施形態において、メンテナンスポンプ６１をリザーバ３６に接続し、リザーバ３６内のインクを吸引及び吐出するようにしてもよい。すなわち、第３の位置としての分岐位置ＰＢと第４の位置としての変圧位置ＰＨを同じ位置としてもよい。

・上記実施形態において、メンテナンスポンプ６１は、ピストンポンプや、ダイアフラムを変位させてポンプ室の容積を変更するダイアフラムポンプとしてもよい。また、インク収容室を有するギヤポンプやベーンポンプとし、吸引駆動する場合にはインク流路３２からインク収容室へインクを移動させ、吐出駆動する場合にはインク収容室からインク流路３２へインクを移動させるようにしてもよい。

・上記実施形態において、メンテナンスポンプ６１が吐出駆動時に吐出するインクの量は、吸引駆動時に吸引するインクの量よりも少なくしてもよい。すなわち、移動を始めたメニスカスは、毛細管現象によって移動し、一方向弁５１を介して不足したインクが供給される。そのため、メンテナンスポンプ６１によって強制的に供給するインクの量を減らすことにより、ノズル３０からのインクの漏れ出しを抑制することができる。また、吸引量と吐出量を異ならせるための構成としては、メンテナンスポンプ６１の一端をインク流路３２における一方向弁５１よりも上流側に接続し、余剰インクを一方向弁５１よりも上流側に吐出するようにしてもよい。

・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１１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い。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体、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、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、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…プリンター（液体噴射装置）、１２…用紙（ターゲット）、３０…ノズル、３１…インクカートリッジ（液体供給源）、３２…インク流路（液体供給流路）、３５…分岐流路、３６…リザーバ（液体供給流路）、３７…キャビティ（第１の流路）、３８…連通流路（第２の流路）、４０…圧電素子（噴射手段）、５１…一方向弁、６０…流路弁、６１…メンテナンスポンプ（ポンプ）、６７…制御部（制御手段）、ＰＨ…変圧位置（第１の位置）、ＰＫ…開閉位置（第２の位置）、ＰＢ…分岐位置（第３の位置）、ＰＴ…調圧位置（第４の位置）。

Claims (7)

1. 液体を噴射する複数のノズルと、
   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液体供給流路と、
   該液体供給流路における第１の位置から該液体供給流路内の前記液体を吸引可能であると共に前記第１の位置から前記液体供給流路内に前記液体を吐出可能なポンプと、
   前記液体供給流路における前記第１の位置よりも上流側となる第２の位置に前記液体供給流路内を開閉可能に設けられた流路弁と、
   前記ポンプと前記流路弁との駆動を制御して前記ノズルの回復処理を行う制御手段とを備え、
   該制御手段は、前記流路弁を閉弁させた状態で、前記ポンプを吸引駆動することにより該ポンプに前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側から前記液体を吸引させた後に、前記ポンプを吐出駆動することにより該ポンプに前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側へ前記液体を吐出させることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体供給流路は、該液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側となる第３の位置から前記各ノズルに対応して分岐した複数の分岐流路を有し、
   該複数の分岐流路は、各分岐流路を構成する第１の流路と該第１の流路よりも流路断面積が小さな第２の流路とを含み、
   該第１の流路及び第２の流路のうち、前記第１の流路が前記ノズルにそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 下流側の減圧に応じて上流側から下流側への前記液体の通過を許容する一方向弁を前記液体供給流路における前記第２の位置よりも上流側となる第４の位置に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記液体供給流路内の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を噴射させる噴射手段を備え、
   前記制御手段は、前記ポンプの駆動時において、前記ノズルから前記液体を噴射してターゲットに付着させる第１の加圧様式よりも前記ノズルからの前記液体の噴射量の少ない第２の加圧様式で前記噴射手段を駆動させることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
5. 液体を噴射する複数のノズルと、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へ前記液体を供給する液体供給流路とを備える液体噴射装置におけるノズルの回復方法において、
   前記液体供給流路における第１の位置から該液体供給流路内の前記液体を吸引可能であると共に前記第１の位置から前記液体供給流路内に前記液体を吐出可能なポンプを、前記第１の位置よりも上流側の第２の位置に設けられた流路弁を閉弁させた状態で吸引駆動し、前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側から前記液体供給流路内の前記液体を吸引する吸引段階と、
   前記流路弁を閉弁させた状態で前記ポンプを吐出駆動し、前記液体供給流路における前記第２の位置よりも下流側へ前記吸引段階で吸引した前記液体を吐出する吐出段階と
   を備えることを特徴とする液体噴射装置におけるノズルの回復方法。
6. 前記吸引段階と前記吐出段階とを交互に複数回行うことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置におけるノズルの回復方法。
7. 前記吸引段階と前記吐出段階とを連続して行うことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液体噴射装置におけるノズルの回復方法。

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