JP5554759B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、吐出口から液体を吐出する液体吐出装置に関する。

吐出口からインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいては、インクジェットヘッド内のインク流路に滞留するエア及び異物を外部に排出するため、ポンプを用いてインク流路にインクを強制的に供給することによって、吐出口からインクと共にエア及び異物を強制排出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、三方弁を閉じて排出路を閉塞した後、供給ポンプを動作させてインクを所定時間だけ加圧し、ノズルからインクを吐出させてノズルのクリーニングを行っている。

特開２００９−２９１１１号公報

吐出口からエア及び異物を確実に排出するためには、インク流路に供給される単位時間当りのインク量を高くすることによって、インク流路におけるインク圧を高くする必要がある。しかしながら、ポンプの駆動が開始されてからインク流路におけるインク圧が所望の圧力に達するまで時間がかかるため、その間、吐出口から無駄にインクが排出される。

本発明の目的は、吐出口から液体と共にエア及び異物を効率よく排出しつつ、液体が無駄に消費されるのを抑制することができる液体吐出装置を提供することにある。

本発明の液体吐出装置は、液体を貯溜するタンクと、外部に開口した流入口を有する流入流路、前記流入流路に連通するとともに当該連通部分から外部に開口した流出口に至る流路である還流流路、及び、前記還流流路からそれぞれ分岐し、当該分岐箇所から吐出口に至る複数の個別液体流路を有する液体吐出ヘッドと、前記タンクと前記流入口とを連通する供給流路と、前記タンクと前記流出口とを連通する帰還流路と、前記タンクの液体を、前記流入流路に強制的に供給する供給手段と、前記帰還流路における液体の流量を調整する調整弁と、前記調整弁を開いた状態で前記供給手段を駆動することにより、前記タンクの液体が、前記供給流路、流入流路、前記還流流路、及び前記帰還流路を順に経由して前記タンクに帰還する液体還流を行わせ、前記液体還流中に前記調整弁を閉じるように調整することにより前記吐出口から液体を排出する排出制御手段とを備えている。そして、前記流入流路の内壁面の少なくとも一部が、可撓性を有する部材によって形成されており、前記液体吐出ヘッドは、前記可撓性を有する部材が前記内壁面の外側に向かって所定量以上変形するのを規制する規制部材をさらに有しており、前記可撓性を有する部材と前記規制部材とは、前記排出制御手段により前記液体還流が行われるときに前記可撓性を有する部材が前記規制部材に密着するように構成されている。

本発明によると、液体還流を行うことによって還流流路の内圧が高くなる。この状態で、調整弁を絞ることによって、還流流路の液体が個別液体流路に流れ込み、吐出口から液体が排出される。このとき、排出開始時から、高い圧力で吐出口から液体が排出されるため、吐出口内の増粘した液体、エア及び異物を効率よく排出することができると共に、液体が無駄に消費されるのを抑制することができる。また、前記流入流路の内壁面の少なくとも一部が、可撓性を有する部材によって形成されているので、可撓性を有する部材が変形することによって、流入流路及び前記還流流路内の内圧変動が抑制され、吐出口から液滴を吐出する毎に、液体を安定した圧力で個別液体流路に供給することができる。この場合においても、吐出口から液体を排出するとき、液体還流が行われることによって可撓性を有する部材が変形した状態で安定するため、吐出口内の増粘した液体、エア及び異物を効率よく排出することができる。また、前記可撓性を有する部材が前記内壁面の外側に向かって所定量以上変形するのを規制する規制部材をさらに備え、前記排出制御手段により前記液体還流が行われるときに前記可撓性を有する部材が前記規制部材に密着するように構成されている。これにより、調節弁を絞ったときに内部流路内に発生する圧力上昇によって、可撓性を有する部材がさらに変形するのが規制されるため、吐出口から液体が排出されるときに圧力が低下するのを抑制することができる。

さらに、本発明においては、前記排出制御手段が、前記調整弁を開放することによって、前記吐出口からの液体の排出を停止させることが好ましい。これによると、吐出口から液体が排出されるのを素早く停止することができるため、液体が無駄に消費されるのをさらに抑制することができる。

このとき、前記排出制御手段が、前記供給手段の駆動を継続しつつ、前記調整弁の閉鎖及び開放を複数回繰り返してもよい。これによると、吐出口からの液体の排出及び排出の停止を素早く行うことによって、還流流路及び個別液体流路内の液体を効率よく振動させることができるため、吐出口内の増粘した液体、エア及び異物をさらに効率よく排出することができる。

本発明においては、前記排出制御手段が、前記調整弁の開放、及び、前記供給手段の駆動を停止させた後に、前記調整弁を閉じることが好ましい。これによると、吐出口から排出した液体が、液体吐出ヘッドとタンクとの水頭差などによって吐出口内に吸い込まれるのを防止することができる。

加えて、本発明においては、前記供給流路において、前記供給流路から前記タンクに液体が流れるのを防止する逆流防止手段をさらに備えていることが好ましい。これによると、液体還流を効率よく行うことができる。

また、本発明においては、前記供給手段の駆動を停止させた後に前記調整弁を閉じている期間内に、前記吐出口が形成された吐出面を払拭する払拭手段をさらに備えていることが好ましい。これによると、吐出面に付着したインクや異物を除去することができると共に、吐出口のメニスカスを整えることができる。

本発明においては、前記液体還流時に前記供給手段が供給する単位時間当たりの液体の流量は、前記調整弁が開放されているときに前記吐出口から液体が排出されない流量であることが好ましい。これによると、液体還流時に液体が排出されないため、液体が無駄に消費されるのを確実に抑制することができる。

また、本発明においては、前記供給手段が、容積型ポンプであることがより好ましい。これによると、各流路の内圧が高い場合であっても所望の体積の液体を確実に供給することができる。

加えて、本発明においては、前記液体吐出ヘッドの周囲温度を検出する周囲温度検出手段をさらに備えており、前記排出制御手段が、前記周囲温度検出手段が検出した前記周囲温度が高くなるに伴って、前記吐出口から排出させる液体の量を多くさせることが好ましい。

また、本発明においては、前記吐出口から液体が吐出されていない時間を検出する不吐出時間検出手段をさらに備えており、前記排出制御手段が、前記不吐出時間検出手段が検出した時間が長くなるに伴って、前記吐出口から排出させる液体の量を多くさせることが好ましい。これらによると、吐出口内の増粘した液体、エア及び異物をさらに効率よく排出することができる。

本発明によると、液体還流を行うことによって還流流路の内圧が高くなる。この状態で、調整弁を絞ることによって、還流流路の液体が個別液体流路に流れ込み、吐出口から液体が排出される。このとき、排出開始時から、高い圧力で吐出口から液体が排出されるため、吐出口内の増粘した液体、エア及び異物を効率よく排出することができると共に、液体が無駄に消費されるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 図１に示すインクジェットヘッド及びインク供給ユニットの断面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図３に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図２に示すパージポンプの動作特性を示すグラフである。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 （ａ）図６に示すヘッド制御部が生成する吐出駆動信号の波形図である。（ｂ）図６に示すヘッド制御部が生成するメニスカス振動信号の波形図である。 図６に示すパージ制御部がインク循環を行ったときのインクの流れを示す図である。 図６に示すパージ制御部によるメンテナンス動作の動作シーケンスを示す図である。 図６に示すパージ制御部によるパージ動作におけるインク流量の変化示すグラフである。 本発明の第１変形例を説明するための図である。 本発明の第２変形例を説明するための図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

インクジェットプリンタ１０１は、図１に示すように、図１上方から下方に向かって用紙Ｐを搬送する搬送ユニット２０と、搬送ユニット２０によって搬送された用紙Ｐに、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインク滴をそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１と、インクジェットヘッド１にインクを供給する４つのインク供給ユニット１０と、インクジェットヘッド１のメンテナンスを行うメンテナンスユニット３１と、インクジェットプリンタ１０１全体を制御する制御装置１６とを有している。なお、本実施形態において、副走査方向とは搬送ユニット２０で用紙Ｐを搬送するときの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは副走査方向に直交する方向であって水平面に沿った方向である。

搬送ユニット２０は、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト８とを有している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、図示しない搬送モータから駆動力が与えられることで回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行するのに伴って回転する。搬送ベルト８の外周面に載置された用紙Ｐは、図１下方へと搬送される。

４つのインクジェットヘッド１は、それぞれ主走査方向に沿って延在し、副走査方向には互いに平行に配置されている。すなわち、インクジェットプリンタ１０１は、主走査方向にインク滴が吐出される複数の吐出口１０８が配列されたライン式のカラーインクジェットプリンタである。各インクジェットヘッド１の下面は、複数の吐出口１０８が配列された吐出面２ａとなっている（図２参照）。

搬送ベルト８の上側ループの外周面と吐出面２ａとが対向しつつ平行となっている。搬送ベルト８によって搬送されてきた用紙Ｐが４つのインクジェットヘッド１のすぐ下方を通過する際に、各インクジェットヘッド１から用紙Ｐの上面に向けて各色のインク滴が順に吐出され、用紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される。

インク供給ユニット１０は、インクジェットヘッド１の下面の図１左方端部近傍に接続されており、接続されたインクジェットヘッド１にインクを供給する。

メンテナンスユニット３１は、４つのワイパ部材３２を有している。４つのワイパ部材３２は、後述のメンテナンス動作に係るワイプ動作において、インクジェットヘッド１の吐出面２ａをワイプする弾性部材であり、図示しないアクチュエータによって、主走査方向に沿って往復移動可能となっている（図１矢印参照）。

次に、図２を参照しつつ、インクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１と、ヘッド本体２とを有している。

リザーバユニット７１は、ヘッド本体２の上面に固定されており、ヘッド本体２にインクを供給する流路形成部材である。また、リザーバユニット７１は、その内部に、インク流入流路７２、１０個のインク流出流路７５、第１排気流路７３及び第２排気流路７４が形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路７５のみが表れている。

インク流入流路７２は、リザーバユニット７１の下面に開口する流入口７２ａを介して、インク供給ユニット１０からのインクが流入する流路である。インク流入流路７２は、流入したインクを一時的に貯溜するインクリザーバとしての機能を有する。インク流入流路７２の内壁面にはリザーバユニット７１の外壁面まで貫通する穴７２ｂが形成されている。穴７２ｂは、可撓性を有する樹脂フィルム７６により、リザーバユニット７１の外壁面側から封止されている。樹脂フィルム７８は、インク流入流路７２の内壁面の一部を形成している。樹脂フィルム７６は、インク流入流路７２におけるインク圧の変動に伴って変位するため、インク圧の変動を抑制するダンパー機能を有する。樹脂フィルム７６を用いることによって、ダンパー機能を安価な構成で実現することができる。なお、通常印刷時においては、樹脂フィルム７６はインク流入流路７２内に向かって僅かに凸となった状態となっている。リザーバユニット７１の外壁面には、樹脂フィルム７６を覆うように板形状の規制部材７７が固定されており、樹脂フィルム７６がリザーバユニット７１の外側に向かって凸となるのを規制している。これにより、インク流入流路７２のインク圧が異常に高くなったとき、樹脂フィルム７６が過剰に変位して破損するのが防止される。規制部材７７には、大気連通孔７７ａが形成されており、規制部材７７と樹脂フィルム７６との間が常に大気圧となっている。これにより、樹脂フィルム７６が変位し易くなっている。

インク流出流路７５は、フィルタ７５ａを介してインク流入流路７２と連通していると共に、ヘッド本体２の流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０５ｂに連通している（図３参照）。フィルタ７５ａは、インク流入流路７２におけるインクの流れる方向に沿って延在している。通常印刷時においては、インク供給ユニット１０からのインクは、インク流入流路７２に流入し、インク流出流路７５を通過して、インク供給口１０５ｂから流路ユニット９に供給される。

第１排気流路７３は、フィルタ７５ａの上流側においてインク流入流路７２と連通していると共に、リザーバユニット７１の下面に形成された第１流出口７３ａを介してインク供給ユニット１０に接続されている。第１排気流路７３の下方側内壁面にはリザーバユニット７１の外壁面まで貫通する穴７３ｂが形成されている。穴７３ｂは、可撓性を有する樹脂フィルム７８により、リザーバユニット７１の下方の外壁面側から封止されている。樹脂フィルム７８は、第１排気流路７３の内壁面の一部を形成している。樹脂フィルム７８は、第１排気流路７３のインク圧の変動に伴って変位するため、インク圧の変動を抑制するダンパー機能を有する。樹脂フィルム７８を用いることによって、ダンパー機能を安価な構成で実現することができる。なお、通常印刷時においては、樹脂フィルム７８は第１排気流路７３内に向かって僅かに凸となった状態となっている。リザーバユニット７１の下方の外壁面には、樹脂フィルム７８を覆うように板形状の規制部材７９が固定されており、樹脂フィルム７８がリザーバユニット７１の外側に向かって凸となるのを規制している。これにより、第１排気流路７３のインク圧が異常に高くなったとき、樹脂フィルム７８が過剰に変位して破損するのが防止される。規制部材７９には、大気連通孔７９ａが形成されており、規制部材７９と樹脂フィルム７８との間が常に大気圧となっている。これにより、樹脂フィルム７８が変位し易くなっている。後述の第１インク循環（液体還流）時においては、インク供給ユニット１０からのインクが、流入口７２ａを介してインク流入流路７２に流入し、第１排気流路７３を通過して、流出口７３ａを介してインク供給ユニット１０に還流する（図８（ａ）参照）。

第２排気流路７４は、流路ユニット９に連通していると共に、リザーバユニット７１の下面に形成された第２流出口７４ａを介してインク供給ユニット１０に接続されている。後述の第２インク循環（液体還流）時においては、インク供給ユニット１０からのインクが、流入口７２ａを介してインク流入流路７２に流入し、インク流出流路７５、流路ユニット９のマニホールド流路１０５（後述）及び第２排気流路７４を順に通過して、流出口７４ａを介してインク供給ユニット１０に還流する（図８（ｂ）参照）。

さらに、図３及び図４を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。なお、図４では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及び吐出口１０８を実線で描いている。

ヘッド本体２は、図３及び図４に示すように、流路ユニット９の上面に４つのアクチュエータユニット２１が固定された積層体である。流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のユニモルフ型のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、ステンレス鋼からなる複数の金属製のプレートを互いに位置合わせした積層体である。流路ユニット９の上面には、リザーバユニット７１のインク流出流路７５（図２参照）に連通する計１０個のインク供給口１０５ｂ、及び、リザーバユニット７１の第２排気流路７４に連通する図示しない排出口が開口している。流路ユニット９の内部には、図３に示すように、インク供給口１０５ｂ及び図示しない排出口に連通するマニホールド流路１０５、さらにマニホールド流路１０５に含まれる複数の副マニホールド流路１０５ａのそれぞれから分岐した多数の個別インク流路が形成されている。吐出面２ａには多数の吐出口１０８がマトリクス状に配置されている。

流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図３及び図４に示すように、通常印刷時においては、リザーバユニット７１のインク流出流路７５からインク供給口１０５ｂに供給されたインクは、マニホールド流路１０５の副マニホールド流路１０５ａに分配される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路に流れ込み、圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る。また、後述の第２インク循環においては、リザーバユニット７１のインク流出流路７５からインク供給口１０５ｂに供給されたインクは、マニホールド流路１０５を通過して図示しない排出口からリザーバユニット７１の第２排気流路７４に流れ込む（図８（ｂ）参照）。

インク供給ユニット１０について詳細に説明する。図２に示すように、インク供給ユニット１０は、サブタンク８０と、サブタンク８０に接続されたインク補給管８１、インク供給管８２、第１インク帰還管８３及び第２インク帰還管８４と、インク供給管８２に設けられたパージポンプ８６と、第１インク帰還管８３に設けられた第１バルブ８７と、第２インク帰還管８４に設けられた第２バルブ８８とを有している。

サブタンク８０は、インクジェットヘッド１に供給されるインクを貯溜するものであり、インクタンク９０に貯溜されたインクがインク補給管８１を介して補給される。また、サブタンク８０の外壁には大気連通孔８０ａが形成されている。これにより、サブタンク８０内の気圧が、貯溜しているインクの量にかかわらず常に大気圧となり、安定したインク供給を可能にしている。

インク供給管８２の一端はサブタンク８０に接続されており、他端はジョイント８２ａを介してリザーバユニット７１の流入口７２ａに接続されている。これにより、サブタンク８０のインクがインク供給管８２を介してリザーバユニット７１のインク流入流路７２に供給される。パージポンプ８６は、駆動することによって、サブタンク８０のインクを、インク供給管８２を介してインク流入流路７２に強制的に供給する供給手段として機能すると共に、インク供給管８２においてジョイント８２ａからサブタンク８０に向かってインクが流れるのを防止する逆止弁として機能する。パージポンプ８６は、容積型ポンプである三相ダイヤフラムポンプであり、図５に示すように、３つのダイヤフラムが互いに異なる位相で駆動することによって、インク送出時の圧力変動を抑制する構成となっている。

図２に示すように、第１インク帰還管８３の一端はサブタンク８０に接続されており、他端はジョイント８３ａを介してリザーバユニット７１の第１流出口７３ａに接続されている。第１バルブ８７は、第１インク帰還管８３におけるインク流量を調整する調整弁である。

第２インク帰還管８４の一端はサブタンク８０に接続されており、他端はジョイント８４ａを介してリザーバユニット７１の第１流出口７４ａに接続されている。第２バルブ８８は、第２インク帰還管８４におけるインク流量を調整する調整弁である。

次に、図６を参照しつつ、制御装置１６について説明する。制御装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びこれらプログラムに使
用されるデータを書き替え可能に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時的に記憶するＲＡ
Ｍ（Random Access Memory）とを含んでいる。制御装置１６を構成する各機能部は、これらハードウェアとＥＥＰＲＯＭ内のソフトウェアとが協働して構築されている。制御装置１６は、インクジェットプリンタ１０１全体を制御するものであり、搬送制御部４１と、画像データ記憶部４２と、ヘッド制御部４３と、不吐出時間検出部４６と、循環・パージ制御部４４と、メンテナンス制御部４５とを有している。

搬送制御部４１は、搬送方向に沿って用紙Ｐが搬送されるように搬送ユニット２０の搬送モータを制御する。

画像データ記憶部４２は、用紙Ｐに印刷すべき画像に関する画像データを記憶する。

ヘッド制御部４３は、印刷時において、画像データに基づいて、生成した吐出駆動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。図７（ａ）に示すように、吐出駆動信号は、１印刷周期において電位Ｖ１から所定時間グランド電位Ｖ０となるパルスを含む信号である。このパルス幅は、圧力波が副マニホールド流路１０５ａの出口から吐出口１０８に至る距離ＡＬ（Acoustic Length）長を伝播する時間と等しい。なお、図７（ａ）の波形は
、小滴のインク滴を吐出するときの波形であり、１つのパルスを有している。中滴のインク滴を吐出するときの波形は、２つのパルスを有しており、大滴のインク滴を吐出するときの波形は、３つのパルスを有している。

また、ヘッド制御部４３は、後述の第１及び第２循環動作において、全ての吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスを振動させるメニスカス振動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。これにより、各吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスが振動し、各吐出口１０８におけるメニスカス耐圧が向上する。なお、図７（ｂ）に示すように、メニスカス振動信号は、電位Ｖ１から所定時間グランド電位Ｖ０となるパルスが所定の周期で繰り返される信号である。このパルス幅は、圧力波がＡＬ長を伝播する時間の１／３以下であることが好ましい。

不吐出時間検出部４６は、過去の吐出履歴から各インクジェットヘッド１について、いずれの吐出口１０８からもインク滴が吐出されていない時間を検出する。

循環・パージ制御部４４は、後述のメンテナンス動作において、各インク供給ユニット１０のパージポンプ８６、第１バルブ８７及び第２バルブ８８の動作を制御するものである。具体的な動作内容については後述する。

メンテナンス制御部４５は、メンテナンス動作において、メンテナンスユニット３１の動作を制御するものである。

図８〜図１０を参照しつつ、メンテナンス動作について説明する。メンテナンス動作は、インクジェットヘッド１のメンテナンスを行う動作であり、インクジェットプリンタ１０１が起動されたとき、待機時間が一定時間を超えたとき、及び、ユーザから指示があったときに開始される。待機時及び通常印刷時には、パージポンプ８６が停止していると共に、第１バルブ８７及び第２バルブ８８が閉となっている（図２参照）。そして、メンテナンス動作が開始されると、第１循環動作、第２循環動作、パージ動作及びワイプ動作が順に実行される。なお、パージポンプ８６が停止している場合であっても、サブタンク８０のインクは、インク供給管８２を流れてリザーバユニット７１に供給可能となっている。

第１循環動作が開始されると、ヘッド制御部４３が、全ての吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスを振動させるメニスカス振動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。これにより、各吐出口１０８のメニスカスが振動し、メニスカス耐圧が高くなる。そして、図８（ａ）及び図９に示すように、循環・パージ制御部４４は、第１バルブ８７を開くと共に第２バルブ８８を閉じた後に、パージポンプ８６を駆動する。これにより、サブタンク８０のインクが、インク供給管８２を介してインク流入流路７２に強制的に供給される。このとき、第１バルブ８７が開いているため、インク流入流路７２から第１排気流路７３及び第１インク帰還管８３を通過してサブタンク８０に至る経路における流路抵抗が、インク流入流路７２からインク流出流路７５及びマニホールド流路１０５を経由して各吐出口１０８に至る経路の流路抵抗より小さくなる。このため、インク流入流路７２に供給されたインクが、インク流出流路７５に流れ込むことなく、第１排気流路７３及び第１インク帰還管８３を順に通過してサブタンク８０に帰還する第１インク循環が行われる。第１インク循環が行われることによって、インク流入流路７２内に滞留しているエア及び異物、特にフィルタ７５ａ上に滞留しているエア及び異物が、インクと共に第１排気流路７３及び第１インク帰還管８３を順に通過してサブタンク８０にトラップされる。

なお、第１インク循環を行っているときは、印刷時と比較してインク流入流路７２及び第１排気流路７３内のインク圧が高くなるため、インク流入流路７２の樹脂フィルム７６が規制部材７７に密着すると共に、第１排気流路７３の樹脂フィルム７８が規制部材７９に密着する。循環・パージ制御部４４は、第１インク循環が所定時間行われると、パージポンプ８６を停止し、その後、第１バルブ８７を閉じる。このとき、循環・パージ制御部４４は、インクジェットヘッド１の周囲温度を検出する温度センサ３５によって検出された温度が高くなるに伴って、又は、不吐出時間検出部４６によって検出された時間が長くなるに伴って、第１インク循環を行う当該所定時間を長くする。その後、ヘッド制御部４３が、メニスカス振動信号をアクチュエータユニット２１に供給するのを停止する。以上で、第１循環動作が完了する。

続いて、第２循環動作が開始されると、ヘッド制御部４３が、全ての吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスを振動させるメニスカス振動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。そして、循環・パージ制御部４４は、図８（ｂ）及び図９に示すように、第１バルブ８７を閉じると共に第２バルブ８８を開いた後に、パージポンプ８６を駆動する。これにより、サブタンク８０のインクが、インク供給管８２、インク流入流路７２及びインク流出流路７５を介してマニホールド流路１０５に強制的に供給される。このとき、第２バルブ８８が開いているため、マニホールド流路１０５から第２排気流路７４及び第２インク帰還管８４を経由してサブタンク８０に至る経路における流路抵抗が、マニホールド流路１０５から各個別インク流路を経由して吐出口１０８に至る経路の流路抵抗より小さくなる。このため、マニホールド流路１０５に供給されたインクが、各個別インク流路に流れ込むことなく、第２排気流路７４及び第２インク帰還管８４を順に通過してサブタンク８０に帰還する第２インク循環が行われる。第２インク循環が行われることによって、インク流出流路７５及びマニホールド流路１０５内に滞留しているエア及び異物が、インクと共に第２排気流路７４及び第２インク帰還管８４を順に通過してサブタンク８０にトラップされる。

なお、第２インク循環を行っているときは、インク流入流路７２内のインク圧が高くなるため、インク流入流路７２の樹脂フィルム７６が規制部材７７に密着する。循環・パージ制御部４４は、第２インク循環が所定時間行われると、パージポンプ８６を停止させ、その後、第２バルブ８８を閉じる。このとき、循環・パージ制御部４４は、温度センサ３５によって検出された温度が高くなるに伴って、又は、不吐出時間検出部４６によって検出された時間が長くなるに伴って、第２インク循環を行う当該所定時間を長くする。その後、ヘッド制御部４３が、メニスカス振動信号をアクチュエータユニット２１に供給するのを停止する。以上で、第２循環動作が完了する。

第１及び第２循環動作において、エア及び異物を効率よくサブタンク８０まで移動させるには、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量を、吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスが壊れて（メニスカスブレーク）吐出口１０８からインクが漏れ出る流量（メニスカスブレーク流量）以下の範囲で高くする必要がある（図１０参照）。なお、メニスカスブレーク流量は、インクジェットヘッド１に係る流路構造、インクジェットプリンタ１０１内におけるインクジェットヘッド１とサブタンク８０との高さ関係、インクの粘度などから算出した値、又は、実測により得られた値であり、予め記憶されている。上述したように、第１及び第２循環動作においては、各吐出口１０８におけるメニスカスを振動させて、各吐出口１０８におけるメニスカス耐圧を高くしている。このため、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量をより高くすることができる。

さらに続いて、パージ動作が開始されると、ヘッド制御部４３が、全ての吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスを振動させるメニスカス振動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。循環・パージ制御部４４は、図９及び図１０に示すように、第１バルブ８７を開くと共に第２バルブ８８を閉じた後に、パージポンプ８６を駆動し、第１インク循環を行う。これにより、インク流入流路７２におけるインク圧が上昇する。なお、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量は、メニスカスブレーク流量未満、且つ、後に吐出口１０８からインクがパージされるときに、個別インク流路内に滞留しているエアや異物がインクと共に吐出口１０８から排出可能な流量（回復可能流量）以上となっている。なお、回復可能流量は、実測により得られた値であり、予め記憶されている。

そして、循環・パージ制御部４４は、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量が回復可能流量以上で安定した状態で、第１バルブ８７を閉じる。これにより、インク流入流路７２に供給されたインクが、第１排気流路７３に流れ込むことなく、インク流出流路７５に流れ込み、マニホールド流路１０５及び各個別インク流路を順に通過し、吐出口１０８からパージされる。パージされたインクは、図示しない廃液トレイに受け止められる。

このように、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量が回復可能流量以上で安定している状態で、吐出口１０８からのパージが開始されるため、パージ開始直後から、インク流入流路７２におけるインク圧が高い状態となり、吐出口１０８内の増粘したインク、滞留しているエア及び異物を、吐出口１０８から効率よくパージすることができる。この点、このようなインパクトパージを行わない場合、例えば、第１バルブ８７及び第２バルブ８８を閉じた状態で、パージポンプ８６の駆動を開始した場合には、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量が回復可能流量に達するまでは、吐出口１０８からインクが無駄にパージされる。

循環・パージ制御部４４は、第１バルブ８７を所定期間閉じることにより所定量のインクが吐出口１０８からパージされると、第１バルブ８７を開くことによって第１インク循環を再開させ、吐出口１０８からのパージを停止する。このとき、吐出口１０８からパージされるインク量は、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量及び第１バルブ８７を閉じている期間によって算出される。

循環・パージ制御部４４は、パージポンプ８６を駆動した状態で、吐出口１０８から所定の周期で所定量のインクが３回連続してパージされるように、第１バルブ８７を所定の周期で３回ずつ開閉する。なお、循環・パージ制御部４４は、温度センサ３５によって検出された温度が高くなるに伴って、又は、不吐出時間検出部４６によって検出された時間が長くなるに伴って、第１インク循環を行う時間を長くすると共に吐出口１０８からパージするインクの当該所定量を大きくする。その後、循環・パージ制御部４４は、パージポンプ８６を停止する。以上で、パージ動作が完了する。

上述したように、第１循環動作、第２循環動作、及び、パージ動作を順に実行することによって、インク流入流路７２、マニホールド流路１０５、及び、個別インク流路の順に、滞留しているエア及び異物を、下流側の流路に流し込むことなく直接的に排出することができる。

次に、ワイプ動作が開始されると、最初に、循環・パージ制御部４４が、第１バルブ８７及び第２バルブ８８を閉とする。これにより、パージ動作によって吐出面２ａに付着した余分なインクが再び吐出口１０８に吸い込まれるのを防止することができる。そして、メンテナンス制御部４５が、図示しない移動機構によって４つのインクジェットヘッド１を上方に移動させた後、４つのワイパ部材３２の先端を対向する吐出面２ａに接触させつつ、各ワイパ部材３２を吐出面２ａに沿って主走査方向に移動させる。これにより、パージ動作によって吐出面２ａに付着した余分なインクが除去されると共に、吐出口１０８に形成されるメニスカスが整えられる。各吐出面２ａがワイプされた後、メンテナンス制御部４５は、４つのワイパ部材３２及び各インクジェットヘッド１を通常の位置に戻し、循環・パージ制御部４４が第１バルブ８７及び第２バルブ８８を開く。以上で、ワイプ動作が完了する。

以上のように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０１によると、パージ動作において、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量が回復可能流量以上で安定している状態で、吐出口１０８からのパージが開始されるため、パージ開始直後から、インク流入流路７２におけるインク圧が高い状態となり、吐出口１０８内の増粘したインク、滞留しているエア及び異物を、吐出口１０８から効率よくパージすることができる。これにより、インク吐出特性を回復させつつインクが無駄に消費されるのを抑制することができる。

また、パージ動作において、パージに先立って第１インク循環のみを行うため、パージ開始直前までマニホールド流路１０５においてインクの流れが発生することがなく、マニホールド流路１０５における圧力変動を抑制することができる。これにより、パージ開始時において各個別インク流路に均等の圧力を付与することが可能となる。

さらに、パージ動作において、第１バルブ８７を開くことによって、吐出口１０８からのパージを停止するため、吐出口１０８からインクがパージされるのを素早く停止させることができる。これにより、インクが無駄に消費されるのをさらに抑制することができる。

加えて、パージ動作において、パージポンプ８６を駆動した状態で、吐出口１０８から所定の周期で所定量のインクが３回連続してパージされるように、第１バルブ８７を所定の周期で３回ずつ開閉する。これにより、インク流入流路７２、マニホールド流路１０５及び各個別インク流路内のインクを所定の周期で効率よく振動させることができるため、吐出口１０８内の増粘したインク、インク流路内に滞留しているエア及び異物を、吐出口１０８から効率よくパージすることができる。

また、パージ動作が完了した後に、ワイプ動作において、第１バルブ８７及び第２バルブ８８が閉じられるため、吐出口１０８からパージされたインクが、インクジェットヘッド１とサブタンク８０との水頭差などによって吐出口１０８内に吸い込まれるのを防止することができる。

さらに、パージポンプ８６が逆止弁として機能するため、第１及び第２インク循環を効率よく行うことができる。

加えて、メンテナンス動作にワイプ動作が含まれているため、吐出面２ａに付着したインクや異物を除去することができると共に、吐出口１０８のメニスカスを整えることができる。

また、樹脂フィルム７６が、インク流入流路７２の内壁面の一部となっており、樹脂フィルム７８が、第１排気流路７３の内壁面の一部となっているため、インク流入流路７２及び第１排気流路７３におけるインク圧の変動を効率よく抑制することができる。これにより、インクを安定した圧力で各個別インク流路に供給することができる。

このとき、規制部材７７、７９が、樹脂フィルム７６、７８がリザーバユニット７１の外側に向かって凸となるのを規制しているため、インク流入流路７２及び第１排気流路７３のインク圧が異常に高くなったとき、樹脂フィルム７６、７８が過剰に変位して破損するのを防止することができる。また、パージ動作の第１インク循環において、規制部材７７、７９が樹脂フィルム７６、７７の変位を規制しているため、この状態で第１バルブ８７を閉じることによってインク流入流路７２におけるインク圧が上昇しても、各樹脂フィルム７６、７８がさらに変位することがない。このため、上昇したインク圧が損失することなく伝播され、インク流入流路７２のインクが素早く個別インク流路に流れ込み、吐出口１０８からインクを効率よくパージすることができる。

さらに、パージ動作に係る第１インク循環におけるパージポンプ８６の単位時間当りのインク流量が、メニスカスブレーク流量未満となっているため、第１インク循環において吐出口１０８からインクが漏れ出ることがなく、インクを無駄に消費されるのを抑制することができる。

また、パージポンプ８６が、容積型ポンプであるため、インク圧が高い場合でもインクを逆流させることなく確実にインク流入流路７２に供給することができる。

加えて、第１及び第２循環動作及びパージ動作において、ヘッド制御部４３が、吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスを振動させるため、メニスカス耐圧が高くなり、パージポンプ８６における単位時間当りのインク流量をより高くすることができる。

さらに、パージ動作において、循環・パージ制御部４４が、温度センサ３５によって検出されたインクジェットヘッド１の周囲温度が高くなるに伴って、又は、不吐出時間検出部４６によって検出された吐出口１０８からインク滴が吐出されていない時間が長くなるに伴って、第１インク循環を行う時間を長くすると共に吐出口１０８からパージするインクの量を大きくする。このように、インクの増粘の程度、及び、インクジェットヘッド１内のエアや異物の予測量に応じて、第１インク循環を行う時間及びパージするインク量を調整するため、吐出口１０８内の増粘したインク、エア及び異物を効率よく排出することができる。

また、フィルタ７５ａが、インク流入流路７２におけるインクの流れる方向に沿って延在しているため、インク流入流路７２からフィルタ７５ａを通過してインク流出流路７５に流れ込むときの抵抗が大きくなっている。このため、第１インク循環において、インク流出流路７５にインクが流れ込みにくくなり、吐出口１０８からインクが漏れ出すのを抑制することができる。

＜第１変形例＞
本発明に係る第１変形例について説明する。上述した実施形態においては、パージ動作において、循環・パージ制御部４４が、パージポンプ８６を駆動した状態で、吐出口１０８から所定の周期で所定量のインクが３回連続してパージされるように、第１バルブ８７を所定の周期で３回ずつ開閉する構成であるが、図１１に示すように、パージポンプ８６を駆動した状態で、吐出口１０８から所定量のインクがパージされる毎に、パージポンプ８６を停止させる動作を、所定の周期で３回繰り返してもよい。

＜第２変形例＞
本発明に係る第２変形例について説明する。上述した実施形態においては、インクジェットヘッド１がユニモルフ型のアクチュエータを含むヘッド本体２を有する構成であるが、インクジェットヘッドが他の方式のヘッド本体を有する構成であってもよい。例えば、図１２に示すような、サーマル式のヘッド本体２０９を有していてもよい。このヘッド本体２０９においては、共通インク室２０５から複数の個別インク流路が分岐しており、各個別インク流路の吐出口１０８に対向するように、電気熱交換素子が配置されている。電気熱交換素子から発生する熱エネルギーによって、吐出口１０８からインク滴が吐出される。この構成によると、共通インク室２０５及び個別インク流路の構成が簡素化されるため、上述のパージ動作において、より効率よく吐出口１０８からインクをパージすることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。上述の実施形態では、メンテナンス動作において、第１循環動作、第２循環動作、パージ動作及びワイプ動作を順に行う構成であるが、第１循環動作、第２循環動作及びワイプ動作の少なくともいずれかを行わない構成であってもよい。

また、上述の実施形態では、パージ動作において、吐出口１０８からインクをパージするに先立って第１インク循環を行う構成であるが、第１インク循環の替りに第２インク循環を行ってもよい。これによると、吐出口１０８からインクをパージする直前に、第２循環によってマニホールド流路１０５に滞留するエア及び異物がサブタンク８０にトラップされるため、パージ時においてマニホールド流路１０５に滞留しているエア及び異物が個別インク流路に流れ込むのを防止することができる。

さらに、上述の実施形態においては、パージ動作において、パージポンプ８６を駆動した状態で第１バルブ８７を開くことによって、吐出口１０８からのパージを停止する構成であるが、第１バルブ８７を閉じた状態でパージポンプ８６を停止することによって、吐出口１０８からのパージを停止する構成であってもよい。

加えて、上述の実施形態においては、パージ動作において、吐出口１０８から所定の周期で所定量のインクが３回連続してパージされる構成であるが、パージされる回数は１回でもよいし、２回でもよいし、４回以上であってもよい。また、インクが吐出口１０８から任意のタイミングで連続してパージされる構成であってもよい。さらに、複数回連続してパージするとき、各回においてパージされるインク量が互いに異なるように、バルブを閉じる期間を異ならせてもよい。

さらに、上述の実施形態においては、パージポンプ８６が逆止弁として機能する構成であるが、パージポンプ８６が逆止弁として機能しない構成であってもよい。このとき、逆止弁を別途設けることが好ましい。

加えて、上述の実施形態においては、樹脂フィルム７６が、インク流入流路７２の内壁面の一部となっており、樹脂フィルム７８が、第１排気流路７３の内壁面の一部となっている構成であるが、リザーバユニットが、樹脂フィルム７６、７８の少なくともいずれかを有さない構成であってもよい。

また、上述の実施形態においては、規制部材７７、７９が、樹脂フィルム７６、７８がリザーバユニット７１の外側に向かって凸となるのを規制する構成であるが、リザーバユニットに、規制部材７７、７９の少なくともいずれかが固定されていない構成であってもよい。

さらに、上述の実施形態においては、パージ動作に係る第１インク循環におけるパージポンプ８６の単位時間当りのインク流量が、メニスカスブレーク流量未満となっている構成であるが、当該第１インク循環時に吐出口１０８から漏れ出るインク量がわずかであれば、当該インク流量がメニスカスブレーク流量以上となっていてもよい。

加えて、上述の実施形態においては、パージポンプ８６が、容積型ポンプである三相ダイヤフラムポンプとなっているが、チューブポンプのような他の容積型ポンプであってもよいし、インペラ型ポンプなど容積型以外のポンプであってもよい。

また、上述の実施形態では、第１及び第２循環動作及びパージ動作において、吐出口１０８のメニスカスを振動させる構成であるが、少なくともいずれかの場合において、吐出口１０８のメニスカスを振動させない構成であってもよい。このとき、メニスカスブレーク流量が低下するため、パージポンプ８６の単位時間当りのインク流量を、低下したメニスカスブレーク流量未満とすることが好ましい。

さらに、上述の実施形態においては、循環・パージ制御部４４が、温度センサ３５によって検出されたインクジェットヘッド１の周囲温度が高くなるに伴って、又は、不吐出時間検出部４６によって検出された吐出口１０８からインク滴が吐出されていない時間が長くなるに伴って、第１インク循環を行う時間を長くすると共に吐出口１０８からパージするインクの量を大きくする構成であるが、インクジェットヘッド１の周囲温度及び吐出口１０８からインク滴が吐出されていない時間のいずれか一方のみに基づいて、第１インク循環を行う時間及び吐出口１０８からパージするインクの量の少なくともいずれかを決定する構成であってもよいし、第１インク循環を行う時間及び吐出口１０８からパージするインクの量が予め決定された値であってもよい。

加えて、上述の実施形態においては、インクジェットヘッド１及びインク供給ユニット１０において、第１及び第２インク循環が可能な流路構成となっているが、第１及び第２インク循環のいずれかのみが可能な流路構成となっていてもよい。

本発明は、インク以外の液体を吐出する記録装置にも適用可能である。さらに、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機などにも適用可能である。

１ インクジェットヘッド
２ ヘッド本体
１０ インク供給ユニット
１６ 制御装置
３１ メンテナンスユニット
３２ ワイパ部材
３５ 温度センサ
４１ 搬送制御部
４２ 画像データ記憶部
４３ ヘッド制御部
４４ 循環・パージ制御部
４５ メンテナンス制御部
４６ 不吐出時間検出部
７１ リザーバユニット
７２ インク流入流路
７２ａ 流入口
７３ 第１排気流路
７３ａ 流出口
７４ 第２排気流路
７４ａ 流出口
７５ インク流出流路
７６、７８ 樹脂フィルム
７７、７９ 規制部材
８０ サブタンク
８１ インク補給管
８２ インク供給管
８３ 第１インク帰還管
８４ 第２インク帰還管
８６ パージポンプ
８７ 第１バルブ
８８ 第２バルブ
１０１ インクジェットプリンタ
１０５ マニホールド流路
１０８ 吐出口

Claims (10)

1. 液体を貯溜するタンクと、
   外部に開口した流入口を有する流入流路、前記流入流路に連通するとともに当該連通部分から外部に開口した流出口に至る流路である還流流路、及び、前記還流流路からそれぞれ分岐し、当該分岐箇所から吐出口に至る複数の個別液体流路を有する液体吐出ヘッドと、
   前記タンクと前記流入口とを連通する供給流路と、
   前記タンクと前記流出口とを連通する帰還流路と、
   前記タンクの液体を、前記流入流路に強制的に供給する供給手段と、
   前記帰還流路における液体の流量を調整する調整弁と、
   前記調整弁を開いた状態で前記供給手段を駆動することにより、前記タンクの液体を、前記供給流路、流入流路、前記還流流路、及び前記帰還流路を順に経由して前記タンクに帰還する液体還流を行わせ、前記液体還流中に前記調整弁を閉じるように調整することにより前記吐出口から液体を排出させる排出制御手段とを備えており、
   前記流入流路の内壁面の少なくとも一部が、可撓性を有する部材によって形成されており、
   前記液体吐出ヘッドは、前記可撓性を有する部材が前記内壁面の外側に向かって所定量以上変形するのを規制する規制部材をさらに有しており、
   前記可撓性を有する部材と前記規制部材とは、前記排出制御手段により前記液体還流が行われるときに前記可撓性を有する部材が前記規制部材に密着するように構成されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記排出制御手段が、前記調整弁を開放することによって、前記吐出口からの液体の排出を停止させることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記排出制御手段が、前記供給手段の駆動を継続しつつ、前記調整弁の閉鎖及び開放を複数回繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記排出制御手段が、前記調整弁の開放、及び、前記供給手段の駆動を停止させた後に、前記調整弁を閉じることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出装置。
5. 前記供給流路において、前記供給流路から前記タンクに液体が流れるのを防止する逆流防止手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記供給手段の駆動を停止させた後に前記調整弁を閉じている期間内に、前記吐出口が形成された吐出面を払拭する払拭手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４又は
   ５に記載の液体吐出装置。
7. 前記液体還流時に前記供給手段が供給する単位時間当たりの液体の流量は、前記調整弁が開放されているときに前記吐出口から液体が排出されない流量であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 前記供給手段は、容積型ポンプであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記液体吐出ヘッドの周囲温度を検出する周囲温度検出手段をさらに備えており、
   前記排出制御手段が、前記周囲温度検出手段が検出した前記周囲温度が高くなるに伴って、前記吐出口から排出させる液体の量を多くさせることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
10. 前記吐出口から液体が吐出されていない時間を検出する不吐出時間検出手段をさらに備えており、
    前記排出制御手段が、前記不吐出時間検出手段が検出した時間が長くなるに伴って、前記吐出口から排出させる液体の量を多くさせることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
    
    

Images