JP5572997B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタに設けられる液体吐出装置に関する。

普通紙やプラスチック薄板等の種々の記録媒体に印画することのできる記録装置としてインクジェットプリンタがある。インクジェットプリンタは、ノズル孔からインクを吐出する記録ヘッドを備えている。記録ヘッドのノズル孔から記録媒体に向けて微細な液滴としてインクを吐出することにより、記録媒体に印画がなされる。
インクジェットプリンタは、貯留したインクを記録媒体に吐出するインク吐出装置を備えている。インク吐出装置は、インクタンクを備え、インクタンクに貯留されたインクは、ポンプにより記録ヘッドに供給される。
記録ヘッドには、インクタンクから記録ヘッドへのインクの供給流路と、記録ヘッドからインクタンクへの戻し流路とが設けられ、それぞれ管材により構成されている。インクタンクのインクはポンプの駆動により各流路を循環する（例えば、特許文献１参照。）。
また、ポンプの正転によりメインタンクからサブタンクを経由して記録ヘッドの共通液室にインクを送ることでインクを循環させ、ポンプを逆転させることで記録ヘッドの回復をすることができる構成も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
このように、インクの流路上でインクを循環させるのは、記録ヘッド中に気泡が含まれていると、ノズルからその気泡が吐出されてインクの吐出不良が生じることを防止するためである。

特開２００７−２４５４５２号公報 特開２００５−３０６００５号公報

しかし、上記の特許文献１，２に記載の発明においては、インクを循環させるために、インクの供給流路と戻し流路の二つの流路を設けることが必要であった。そのため、記録ヘッドが移動するキャリッジ式のプリンタにおいては、流路を形成する管材をうまく纏めることが困難であった。また、インク循環のために、インクの供給用ポンプとインクの戻し用ポンプの二つを設ける必要があり、記録ヘッド近傍に配置することが困難、インクジェットプリンタ自体が大型化するという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、インクの流路を極力減らし、小型化を図ることができる液体吐出装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、液体吐出装置であって、
往復移動可能なキャリッジと、
インクを貯留するメインタンクと、
前記メインタンクから供給されるインクを一時的に貯留するサブタンクと、
前記メインタンクと前記サブタンクを連通する第１のインク流路と、
前記第１のインク流路に組み込まれ、前記メインタンクから前記サブタンクにインクを送るポンプと、
前記第１のインク流路における前記ポンプと前記サブタンクとの間に組み込まれ、前記第１のインク流路の開閉を行う第１の弁と、
ノズルにインクを供給するインク室を有し、記録媒体に向けてインクを吐出する記録ヘッドと、
前記サブタンクと前記記録ヘッドを連通する第２のインク流路と、を備え、
前記ポンプと前記第１の弁との間で前記第１のインク流路に連通されるとともに前記記録ヘッドに連通される第３のインク流路と、
前記第３のインク流路に組み込まれ、前記第３のインク流路の開閉を行う第２の弁と、をさらに備え、
前記第２のインク流路及び前記第３のインク流路は、一方のインク流路から流入したインクが前記インク室内を通過して他方のインク流路に流入するように前記インク室に連通され、
前記サブタンクと、前記第１のインク流路のうちの前記サブタンク側の一部と、前記第１の弁と、前記記録ヘッドと、前記第２のインク流路と、前記第３のインク流路と、前記第２の弁とが前記キャリッジに搭載され、前記メインタンクと前記ポンプとがキャリッジ外に配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第１の弁と前記第２の弁は、一つの三方弁で構成され、
前記三方弁は、前記メインタンク、前記サブタンク、前記インク室に連通されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液体吐出装置において、
前記ポンプは、前記メインタンクからのインクの吸い出しを行う正転と、前記メインタンクへのインクの戻しを行う逆転が可能であり、
前記サブタンク内の気圧を検出する気圧検出手段と、
前記気圧検出手段により検出された気圧が所定値となるように前記ポンプの正逆転の駆動を制御するポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液体吐出装置において、
前記サブタンクに接続され、内部の気圧を一定に保つように調整された空気室を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記第１の弁及び前記第２の弁は電磁弁であり、
前記ポンプの駆動により前記インク室内の空気を抜く際に、前記第１の弁を閉じるとともに前記第２の弁を開く弁制御手段を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記記録ヘッドのインク吐出部のインクにかかる圧力がメニスカスブレイクしない圧力となるように、前記ポンプによるインクの流量を調節する流量制御手段を備えることを特徴とする。
ここで、メニスカスブレイクとは、インク吐出部から吐出されようとするインクにかかる力がそのインクの表面張力よりも大きくなってインク吐出部から漏れだしてしまうことをいう。
インクにかかる力は、サブタンクとインク室の水頭差及びインク室を流れるインクの流量によって決まる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記第１のインク流路の長さが前記第３のインク流路の長さよりも長いことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、記録ヘッドのインク室内の空気を抜く場合には、サブタンクにインクを送る際に、第１の弁を閉じるとともに第２の弁を開くと、ポンプによりメインタンクから吸い出されたインクは、第３のインク流路から第２のインク流路を通ってサブタンクに送られる。このとき、インク内に含まれる空気は、サブタンク内の上方に追いやられる。また、第３のインク流路からインク室に流れ込んだインクは記録ヘッドのインク室を通過して第２のインク流路に流れるため、インク室内の空気もインクとともにサブタンクに送られ、サブタンク内の上方に追いやられる。
一方、通常の印画を行う際には、第１の弁を開くとともに第２の弁を閉じた状態でポンプを駆動させると、インクは第１のインク流路を通ってサブタンクに流れ込む。
これにより、第１の弁と第２の弁の開閉を切り替えるだけで、インクの循環による記録ヘッドのインク室やインク流路の空気抜きとサブタンクへのインクの供給とを行うことができる。
よって、インクを循環させるために、インクの供給流路と戻し流路の二つの流路を設ける必要がなくなり、インクの流路を極力減らし、小型化を図ることができる。また、インクの供給用ポンプとインクの戻し用ポンプの二つを設ける必要がなくなり、配置や大型化の問題を解消することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１の弁と第２の弁を一つの三方弁で代用することができるので、部品点数を減らすことができる。

請求項３に記載の発明によれば、ポンプ制御手段が気圧検出手段の検出結果に基づいてサブタンク内の気圧を所定値に保つので、記録ヘッドのノズル孔からのインク漏れやノズル孔からの空気の侵入を防止し、安定してインクを吐出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、サブタンク内の気圧が変化してもその変化を空気室で吸収することができるので、ポンプによるインクの供給による気圧の制御を行う必要がない。
これにより、ポンプはサブタンクへのインクの供給量だけ制御すればよいので、インクの供給とサブタンク内の気圧の制御を独立して行うことができる。また、空気室に別のインクのサブタンクを接続することもできる。

請求項５に記載の発明によれば、ポンプの駆動によりインク室内の空気を抜く際には、弁制御手段は電磁弁からなる第１の弁を閉じるとともに第２の弁を開くので、インク室内の空気を抜く際に必要なインク流路を自動的に構成することができる。

請求項６に記載の発明によれば、流量制御手段によってインクがメニスカスブレイクしないように調節された流量でインクを流すことで、記録ヘッドのノズル孔からのインク漏れを防止することができる。
これにより、インク室内の空気を抜く際の記録ヘッドの清掃工程を省くことができ、作業工数を減らすことができる。

インクジェットプリンタの斜視図。 記録ヘッドの正面図。 走査駆動機構の構成を示す模式図。 液体吐出装置の概略を示す模式図。 液体吐出装置の概略を示す模式図。 制御装置により制御される各部の構成を示すブロック図。 液体吐出装置の動作を示すタイムチャート。 第２の実施形態における液体吐出装置の概略を示す模式図。 第２の実施形態における液体吐出装置の概略を示す模式図。

以下、図面を参照して、液体吐出装置について説明する。
［第１の実施形態］
＜各部の構成＞
図１、図２に示すように、液体吐出装置１は、インクジェット記録装置１００に備えられている。インクジェット記録装置１００は、具体的には、インクジェットプリンタである。
インクジェットプリンタ１００は、液体吐出装置１の他に、搬送部２と、主走査部３と、キャリッジ４と、キャリッジレール５と、メンテナンス部６とを備えている。最初に、インクジェットプリンタ１００の概要について説明する。

（搬送部）
搬送部２は、駆動ローラ２ａ及び従動ローラ（図示略）と、駆動モータ２ｂと、搬送ベルト２ｃと、を備えている。
駆動ローラ２ａ及び従動ローラは、回転自在に軸支されており、駆動ローラ２ａは、主走査方向Ｘに延在するように配置されている。駆動モータ２ｂは、駆動ローラ２ａを回転駆動するための駆動源であり、駆動ローラ２ａの一端側に取り付けられている。
搬送ベルト２ｃは、無端状に形成され、駆動ローラ２ａと従動ローラとの間に架け渡されている。搬送ベルト２ｃは、駆動ローラ２ａが回転すると駆動ローラ２ａと従動ローラとの間を周回してその上面に載置された記録媒体Ｓ（図２参照）を搬送方向Ｚに搬送し、駆動ローラ２ａの回転が停止すると、両ローラ間での周回を停止し、記録媒体Ｓの搬送を停止する。
駆動モータ２ｂは、制御装置３０の制御に従って、記録ヘッド１６（後述する）が主走査方向Ｘへの１回の走査が終了すると、駆動ローラ２ａを所定量だけ回転させて記録媒体Ｓを搬送方向Ｚに所定距離だけ搬送させて停止させ、記録ヘッド１６が主走査方向Ｘの反対方向への走査を開始して終了すると、駆動ローラ２ａを再度所定量だけ回転させて記録媒体Ｓを搬送方向Ｚに所定距離だけ搬送させて停止させることを繰り返し、記録媒体Ｓをいわゆる間欠搬送する。

なお、記録媒体Ｓの搬送方向Ｚは、主走査方向Ｘに直交する副走査方向Ｙに平行になるように設定される。また、搬送ベルト２ｃで記録媒体Ｓを搬送するように構成する必要はなく、例えば、記録媒体Ｓを平板状のプラテン上を搬送方向Ｚ（副走査方向Ｙ）に移動させるように構成することも可能である。また、記録媒体Ｓとしては、前述したように、紙や布帛のほか、樹脂フィルムや金属類等を用いることが可能である。

（主走査部、キャリッジ、キャリッジレール）
図１、図２に示すように、主走査部３は、搬送部２の搬送ベルト２ｃの上方に設けられている。主走査部３の内部には、棒状のキャリッジレール５が主走査方向Ｘに延在するように配置されている。キャリッジレール５には、箱状のキャリッジ４が主走査方向Ｘに往復移動自在に設けられている。図３に示すように、キャリッジ４は、走査駆動機構４１の駆動によりキャリッジレール５に沿って主走査方向Ｘに移動する。走査駆動機構４１は、主走査方向Ｘに離間して配置された主動ローラ４１ａ及び従動ローラ４１ｂと、両ローラに架け渡されたベルト４１ｃと、主動ローラ４１ａに連結され、駆動により主動ローラ４１ａを回転させるモータ４１ｄと、を備えている。キャリッジ４は、ベルト４１ｃに取り付けられており、モータ４１ｄの駆動によりベルト４１ｃの周回とともにキャリッジ４も主走査方向Ｘに移動する。

図２に示すように、キャリッジ４には、画像記録時にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）等の各色のインクを吐出する複数のノズルＮが記録媒体Ｓに対向する面Ｐ（以下、ノズル面Ｐという。）に配列された記録ヘッド１６が複数搭載されている。各記録ヘッド１６のノズルＮから搬送ベルト２ｃ上の記録媒体Ｓに対して各色のインクの液滴が吐出される。
また、キャリッジ４には、記録ヘッド１６等を駆動するための電気信号や電力を伝達する配線（図示略）等が収容されたケーブルベア４２が接続されている。

（液体吐出装置）
図４に示すように、液体吐出装置１は、インクの色毎に設けられたメインタンク１１と、サブタンク１２と、第１のインク流路１３と、ポンプ１４と、第１の弁１５と、記録ヘッド１６と、第２のインク流路１７と、第３のインク流路１８と、第２の弁１９と、制御装置３０とを備えている。
なお、図４においては、便宜上、各部を接近させて描いているが、実際は、図５に示すように、比較的大きくて重量のあるメインタンク１１とポンプ１４は、インク供給ユニットとしてキャリッジ４以外の固定された箇所に設けられ、他の部分はヘッドユニットとしてキャリッジ４に設けられている。従って、図５に示すように、第１のインク流路１３は、キャリッジ４がどの位置に移動しても記録ヘッド１６にインクを供給できるように十分に余裕のある長さとされている。

メインタンク１１は、各色のインクを貯留する容器であり、主走査部３の背後に設けられている。
サブタンク１２は、メインタンク１１から供給されるインクを一時的に貯留する容器であり、キャリッジ４に設けられている。すなわち、サブタンク１２は、記録ヘッド１６と共にキャリッジレール５に沿って主走査方向に移動する。サブタンク１２は、メインタンク１１と第１のインク流路１３によって連通されており、インクは、メインタンク１１から第１のインク流路１３を通ってサブタンク１２に流入することができる。
第１のインク流路１３は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。

ポンプ１４は、第１のインク流路１３に組み込まれている。ポンプ１４は、インクを正方向及び逆方向に送ることができるものである。すなわち、ポンプ１４は、メインタンク１１からインクを吸い上げてサブタンク１２にインクを送ること（正転）もできるし、サブタンク１２からインクを吸い上げてメインタンク１１にインクを戻すこと（逆転）もできる。ポンプ１４は、液体吐出装置１に一つだけ設けられており、サブタンク１２へのインクの送りや記録ヘッド１６の回復をこのポンプ１４の駆動によって行う。
第１の弁１５は、第１のインク流路１３におけるポンプ１４とサブタンク１２との間に組み込まれており、第１のインク流路１３の開閉を行う。第１の弁１５は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。

記録ヘッド１６は、キャリッジ４に搭載されている。記録ヘッド１６は、箱状に形成され、その下端面には、ノズル孔が形成されたノズルプレート１６ｐが設けられている。このノズル孔から図示しない駆動部に電気信号を送ることにより、インクを吐出することで記録媒体に印画することができる。
記録ヘッド１６は、例えば、一つのキャリッジ４に四つ設けられており、それぞれがほぼ等間隔となるように記録ヘッド１６の主走査方向Ｘに沿って並んで設けられている。
記録ヘッド１６の内部には、ノズルにインクを供給するインク室としての共通液室１６ａが形成されている。共通液室１６ａ内には、共通液室１６ａ内に流入してくるインク内の異物を取り除くフィルタ１６ｂが設けられている。フィルタ１６ｂは、ノズルプレート１６ｐの上方に設けられており、異物が取り除かれたインクがノズル孔から吐出される。
記録ヘッド１６は、第２のインク流路１７によってサブタンク１２と連通されており、インクは、サブタンク１２から第２のインク流路１７を通って記録ヘッド１６に流入することができる。
第２のインク流路１７は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。

記録ヘッド１６は、ポンプ１４と第１の弁１５との間で第３のインク流路１８によって第１のインク流路１３に連通されており、ポンプ１４から送られるインクは、第１のインク流路１３から第３のインク流路１８を通って記録ヘッド１６に流入することができる。
第３のインク流路１８は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。
第２のインク流路１７は、記録ヘッド１６の一端部に連通され、第３のインク流路１８は、記録ヘッド１６の他端部に連通されている。すなわち、第２のインク流路１７及び第３のインク流路１８は、一方のインク流路から流入したインクが共通液室１６ａを通過して他方のインク流路に流入するように共通液室１６ａに連通されている。
第２の弁１９は、第３のインク流路１８に組み込まれ、第３のインク流路１８の開閉を行う。第２の弁１９は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。
第２のインク流路１７には、第３の弁２０が組み込まれている。第３の弁２０は、第２のインク流路１７の開閉を行う。第３の弁２０は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。

サブタンク１２の上端部には、サブタンク１２内の空気を抜くためのエア管２１が接続されている。エア管２１には、第４の弁２２が組み込まれ、エア管２１の開閉を行う。第４の弁２２は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。第４の弁２２を開けると、外部の大気とサブタンク１２内が連通され、サブタンク１２内の気圧を大気圧と同じ気圧にすることができる。エア管２１は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。
サブタンク１２の上端部には、エア管２３が接続されている。エア管２３の先端には、サブタンク１２内の気圧を検出する気圧検出手段としての空圧センサ２４が組み込まれている。エア管２３は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。
空圧センサ２４は、制御装置３０に接続され、制御装置３０は、空圧センサ２４の検出値に応じてポンプ１４や各弁の駆動を制御する。
エア管２３には、第５の弁２５が組み込まれ、エア管２３の開閉を行う。第５の弁２５は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。
サブタンク１２には、液面検知手段としての液面検知センサ２６が設けられている。液面検知センサ２６は、サブタンク１２内においてインクの貯留水位の上限位置に設けられており、サブタンク１２内のインクが満たされたことを検知するセンサである。

図１、図６に示すように、制御装置３０は、主走査部３の下方に設けられている。制御装置３０は、外部装置から入力された記録媒体Ｓに記録すべき画像の画像データを記録ヘッド１６の各ノズルＮに対応するデータに変換する等、液体吐出装置１の制御だけでなく、インクジェットプリンタ１００の各部の駆動も制御する。
図６に示すように、制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等がバスに接続された汎用のコンピュータで構成されている。
制御装置３０には、駆動モータ２ｂ、モータ４１ｄ、記録ヘッド１６にインクの吐出動作を行わせるためのヘッド駆動回路１６ｅ、ポンプ１４、第１の弁１５、第２の弁１９、第３の弁２０、第４の弁２２、第５の弁２５、空圧センサ２４、液面検知センサ２６等に接続されている。

制御装置３０は、空圧センサ２４により検出されたサブタンク１２内の気圧が予め設定された所定値となるようにポンプ１４の正転・逆転の駆動を制御する。すなわち、制御装置３０は、ポンプ制御手段として機能する。
制御装置３０は、共通液室１６ａ内の空気を抜く際に第１の弁１５を閉じるとともに第２の弁１９を開き、ポンプ１４を正転させる。すなわち、制御装置３０は、弁制御手段として機能する。

制御装置３０は、記録ヘッド１６のノズルプレート１６ｐのインクにかかる圧力がメニスカスブレイクしない圧力となるように、ポンプ１４によるインクの送り流量（言い換えると、ポンプ１４の駆動速度）を調節する。すなわち、制御装置３０は、流量制御手段として機能する。
ここで、メニスカスブレイクとは、ノズルプレート１６ｐのノズル孔から吐出されようとするインクにかかる力がそのインクの表面張力よりも大きくなってノズル孔から漏れだしてしまうことをいう。
インクにかかる力は、サブタンク１２と共通液室１６ａの水頭差及び共通液室１６ａを流れるインクの流量によって決まる。
なお、制御装置３０による各部の制御は、予めＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。

（メンテナンス部、ノズル保湿部）
図１に示すように、メンテナンス部６は、記録ヘッド１６のメンテナンスを行う。メンテナンス部６は、記録ヘッド１６の移動経路上であって、記録ヘッド１６により印画される記録媒体Ｓの搬送経路から外れた位置に設けられている。すなわち、メンテナンス部６は、主走査部３の主走査方向Ｘの一端に設けられている。
図１、図４に示すように、メンテナンス部６は、記録ヘッド１６のインク吐出部であるノズルプレート１６ｐを清掃することにより、インクの固化によるインクの吐出不良を防止する。メンテナンス部６は、記録ヘッド１６のノズルプレート１６ｐを清掃する清掃ローラ６１と、記録ヘッド１６の共通液室１６ａにインクを流入させて記録ヘッド１６を初期状態に回復させる際に排出されたインクを受ける排インク受け６２と、排インク受け６２で受けたインクを貯留する排インクタンク６３等を備えている。従って、図４は、記録ヘッド１６がメンテナンス部６に移動したときの状態を示している。
ノズルプレート１６ｐの清掃は、キャリッジ４がキャリッジレール５に沿ってメンテナンス部６に進入することで、ノズルプレート１６ｐが清掃ローラ６１に接触し、ノズルプレート１６ｐに付着したインクを取り除く。
図１に示すように、主走査部３の主走査方向Ｘの他端には、記録ヘッド１６のノズルＮが非記録動作時に乾燥してノズルＮからのインクの吐出に不具合が生じないように、非記録動作時に記録ヘッド１６のノズル面Ｐをキャップして保湿するためのノズル保湿部７が設けられている。

＜記録ヘッドへのインクの導入＞
記録ヘッド１６へのインクの導入について説明する。
図７のステップＡに示すように、記録ヘッド１６にインクを導入する際には、制御装置３０は、第１の弁１５、第５の弁２５を閉じ、第２の弁１９、第３の弁２０、第４の弁２２を開ける。そして、この状態で制御装置３０は、ポンプ１４を正転させてメインタンク１１からインクを吸い上げて送る。インクは、第１のインク流路１３を通って流れるが、第１の弁１５が閉じられ、第２の弁１９が開いているので、インクは、第３のインク流路１８を通って記録ヘッド１６の共通液室１６ａ内に流れ込む。このとき、制御装置３０は、ポンプ１４の駆動速度（回転数）を制御することにより、ノズルプレート１６ｐのインクにかかる圧力がメニスカスブレイクしない圧力となるように、比較的ゆっくりとした流量でインクを送る。
共通液室１６ａ内に流れ込んだインクは、インクを継続して送り込むことにより、共通液室１６ａ内の空気とともに共通液室１６ａを押し出され、第２のインク流路１７を通ってサブタンク１２に流れ込む。
サブタンク１２に設けられた液面検知センサ２６は、インクが貯留容量の上限まで十分に溜まったことを検知すると、その信号が制御装置３０に送信され、かかる信号を受信した制御装置３０は、ポンプ１４の駆動を停止させてインクの送りを停止する。

次に、図７のステップＢに示すように、制御装置３０は、第１の弁１５、第３の弁２０、第５の弁２５を開き、第２の弁１９、第４の弁２２を閉じる。そして、この状態で制御装置３０は、空圧センサ２４により検出されるサブタンク１２内の気圧を監視しながら、ポンプ１４を駆動させる。すなわち、制御装置３０は、予め設定された所定の気圧となるようにポンプ１４を正転・逆転させる。具体的には、サブタンク１２内の気圧を上げたい場合には、ポンプ１４を正転させてメインタンク１１からサブタンク１２内にインクを供給し、サブタンク１２内の気圧を下げたい場合には、ポンプ１４を逆転させてサブタンク１２からメインタンク１１にインクを戻せばよい。

図７のステップＡでの動作後、記録ヘッド１６の共通液室１６ａ内の空気をより十分に取り除きたい場合には、図７のステップＣに示すように、制御装置３０は、第１の弁１５、第４の弁２２を開き、第２の弁１９、第３の弁２０、第５の弁２５を閉じる。そして、この状態で制御装置３０は、一定時間ポンプ１４を逆転させ、サブタンク１２内のインクをメインタンク１１に戻してから再度ステップＡの動作を行う。これにより、共通液室１６ａ内の空気の除去をより確実なものとすることができる。

＜記録ヘッドの回復＞
次に、記録ヘッド１６の回復について説明する。ここで、記録ヘッド１６の回復とは、記録ヘッド１６の共通液室１６ａ内を加圧することにより、ノズルプレート１６ｐのノズル孔からインクを強制的に吐出させ、増粘したインクの押し出しや、記録ヘッド１６内の空気の押し出しを目的とするものである。
図７のステップＤに示すように、記録ヘッド１６の回復を行う際には、制御装置３０は、第１の弁１５を開き、第２の弁１９、第３の弁２０、第４の弁２２、第５の弁２５を閉じる。そして、この状態で制御装置３０は、ポンプ１４を正転させてサブタンク１２内にインクを送り込み、サブタンク１２内の気圧を上げる。
その後、図７のステップＥに示すように、制御装置３０は、ポンプ１４の駆動を停止させ、第１の弁１５、第３の弁２０を開き、第２の弁１９、第４の弁２２、第５の弁２５を閉じる。すると、気圧が高まったサブタンク１２内のインクが勢いよく記録ヘッド１６の共通液室１６ａに流れ込み、インク内の空気、共通液室１６ａ内の空気は、ノズルプレート１６ｐのノズル孔から外部に排出される。排出されたインクは、排インク受け６２で受けられた後、排インクタンク６３に貯留される。
その後、制御装置３０は、清掃ローラ６１を駆動させ、ノズルプレート１６ｐ面のインクを除去する。そして、制御装置３０は、再度、ステップＢの状態にもっていく。
なお、記録ヘッド１６の回復効果をより上げるためには、ステップＣ、Ａ、Ｂを行ってから、ステップＤ、Ｅの動作を行うことが好ましい。もちろん、ステップＣ、Ａ、Ｂの動作だけでもある程度は記録ヘッド１６を回復することができる。

＜作用効果＞
以上のように、インクジェットプリンタ１００に備えられた液体吐出装置１によれば、記録ヘッド１６の共通液室１６ａ内の空気を抜く場合には、サブタンク１２にインクを送る際に、第１の弁１５を閉じるとともに第２の弁１９を開くと、ポンプ１４によりメインタンク１１から吸い出されたインクは、第３のインク流路１８から第２のインク流路１７を通ってサブタンク１２に送られる。このとき、インク内に含まれる空気は、サブタンク１２内の上方に追いやられる。また、第３のインク流路１８から共通液室１６ａに流れ込んだインクは記録ヘッド１６の共通液室１６ａを通過して第２のインク流路１７に流れるため、共通液室１６ａ内の空気もインクとともにサブタンク１２に送られ、サブタンク１２内の上方に追いやられる。

一方、通常の印画を行う際には、第１の弁１５を開くとともに第２の弁１９を閉じた状態でポンプ１４を駆動させると、インクは第１のインク流路１３を通ってサブタンク１２に流れ込む。
これにより、第１の弁１５と第２の弁１９の開閉を切り替えるだけで、インクの循環による記録ヘッド１６の共通液室１６ａやインク流路の空気抜きとサブタンク１２へのインクの供給とを行うことができる。
よって、インクを循環させるために、インクの供給流路と戻し流路の二つの流路を設ける必要がなくなり、インクの流路を極力減らし、小型化を図ることができる。また、インクの供給用ポンプとインクの戻し用ポンプの二つを設ける必要がなくなり、配置や大型化の問題を解消することができる。

また、制御装置３０が空圧センサ２４の検出結果に基づいてサブタンク１２内の気圧を所定値に保つようにインクの出し入れを行うので、記録ヘッド１６のノズル孔からのインク漏れやノズル孔からの空気の侵入を防止し、安定してインクを吐出することができる。
また、ポンプ１４の駆動により共通液室１６ａ内の空気を抜く際には、制御装置３０は、電磁弁からなる第１の弁１５を閉じるとともに第２の弁１９を開くので、共通液室１６ａ内の空気を抜く際に必要なインク流路を自動的に構成することができる。
また、制御装置３０は、ノズルプレート１６ｐのインクがメニスカスブレイクしないように調節された流量でインクを流すことで、記録ヘッド１６のノズル孔からのインク漏れを防止することができる。
これにより、共通液室１６ａ内の空気を抜く際の記録ヘッド１６の清掃工程を省くことができ、作業工数を減らすことができる。
なお、ノズルプレート１６ｐのインクがメニスカスブレイクしないためには、上記の流量の調節に加え、記録ヘッド１６の共通液室１６ａ内のインクとサブタンク１２内のインクの水頭差がメニスカスブレイクしない範囲となるように記録ヘッド１６及びサブタンク１２を配置しておくことが前提となる。

［第２の実施形態］
次に、液体吐出装置の第２の実施形態について説明する。液体吐出装置の第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、空気室を設けた点であるため、第２の実施形態においてはその点について説明し、第１の実施形態との共通点は同一符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、液体吐出装置１Ａは、サブタンク１２の上端に空気室５０が連通されている。空気室５０は、サブタンク１２の容積に対して遙かに大きな容積を有する箱状の容器である。具体的には、空気室５０は、サブタンク１２内に気圧の変化があっても、その気圧の変化に影響を受けずにほぼ一定の気圧を保つことができるような容積を有している。

空気室５０は、サブタンク１２にエア管５１によって連通されている。エア管５１には、第６の弁５２が組み込まれており、エア管５１の開閉を行う。エア管５１は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。
第６の弁５２は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。第６の弁５２を開けると、空気室５０内とサブタンク１２内が連通され、サブタンク１２内の気圧を空気室５０とほぼ同じ気圧にすることができる。
空気室５０には、エア管５３を介してポンプ５４に接続されている。ポンプ５４（Ｐ２）は、空気室５０内に空気を送り込むものであり、制御装置３０により駆動が制御される。制御装置３０によるポンプ５４の駆動のＯＮ／ＯＦＦにより、空気室５０内の気圧は一定に保たれている。エア管５３は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。

空気室５０の上端部には、空気室５０内の空気を抜くためのエア管５５が接続されている。エア管５５には、第７の弁５６が組み込まれ、エア管５５の開閉を行う。エア管５５は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。第７の弁５６は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。第７の弁５６を開けると、外部の大気と空気室５０内が連通され、空気室５０内の気圧を大気圧と同じ気圧にすることができる。
空気室５０の上端部には、エア管５７が接続されている。エア管５７の先端には、空気室５０内の気圧を検出する気圧検出手段としての空圧センサ５８が組み込まれている。
空圧センサ５８は、制御装置３０に接続され、制御装置３０は、空圧センサ５８の検出値に応じてポンプ５４や各弁の駆動を制御する。
エア管５７には、第８の弁５９が組み込まれ、エア管５７の開閉を行う。エア管５７は、例えば、弾性変形可能な樹脂、ゴム等のチューブにより形成されている。第８の弁５９は、電磁弁であり、制御装置３０によって開閉が制御される。

制御装置３０は、空圧センサ５４により検出される空気室５０内の気圧を監視しながら、予め設定された所定の気圧となるようにポンプ５４及び第７の弁５６を駆動させる。具体的には、空気室５０内の気圧を上げたい場合には、ポンプ５４を駆動させて空気室５０内に送気し、空気室５０内の気圧を下げたい場合には、第７の弁５６を開いて空気室５０内から排気すればよい。
なお、第７の弁５６を設けない代わりにポンプ５４を正逆転可能なものとしてもよい。すなわち、空気室５０内の気圧を上げたい場合には、ポンプ５４を正転させて空気室５０内に送気し、空気室５０内の気圧を下げたい場合には、ポンプ５４を逆転させて空気室５０内から排気すればよい。

なお、図８においては、便宜上、各部を接近させて描いているが、実際は、図９に示すように、比較的大きくて重量のあるメインタンク１１とポンプ１４は、インク供給ユニットとしてキャリッジ４以外の固定された箇所に設けられ、同様に、容積の大きな空気室５０及び空気室５０に設けられた各部品、重量のあるポンプ５４は、圧力調整ユニットとしてキャリッジ４以外の固定された箇所に設けられている。
また、インク供給ユニット及び圧力調整ユニットに含まれない部分はヘッドユニットとしてキャリッジ４に設けられている。従って、図９に示すように、第１のインク流路１３は、キャリッジ４がどの位置に移動しても記録ヘッド１６にインクを供給できるように十分に余裕のある長さとされている。また、エア管５１は、キャリッジ４がどの位置に移動しても空気室５０がサブタンク１２内の気圧の変化を吸収できるように十分に余裕のある長さとされている。

＜記録ヘッドへのインクの導入＞
記録ヘッド１６にインクを導入する際には、制御装置３０は、第６の弁５２を閉じ、その他は第１の実施形態と同様、図７のステップＡに示すように、制御装置３０は、第１の弁１５、第５の弁２５を閉じ、第２の弁１９、第３の弁２０、第４の弁２２を開ける。そして、この状態で制御装置３０は、ポンプ１４を正転させてメインタンク１１からインクを吸い上げて送る。以下、ステップＢ、Ｃも同様である。

＜記録ヘッドの回復＞
記録ヘッド１６の回復を行う際には、制御装置３０は、第６の弁５２を閉じ、その他は第１の実施形態と同様、図７のステップＤに示すように、制御装置３０は、第１の弁１５を開き、第２の弁１９、第３の弁２０、第４の弁２２、第５の弁２５を閉じる。そして、この状態で制御装置３０は、ポンプ１４を正転させてサブタンク１２内にインクを送り込み、サブタンク１２内の気圧を上げる。以下、ステップＥも同様に行う。
その後、制御装置３０は、第６の弁５２を開き、サブタンク１２内の気圧を安定させる。
なお、記録ヘッド１６の回復動作は、第６の弁５２を閉じた状態でポンプ５４を駆動させて空気室５０内の気圧を上昇させてから第６の弁５２及び第３の弁２０を開いてインクを勢いよく流すことも可能である。この場合、インクを記録ヘッド１６から排出した後に、ステップＡの動作を行ってサブタンク１２にインクを充填することで、記録ヘッド１６の回復の効果を上げることができる。その場合は、第３の弁２０は不要となる。

＜作用効果＞
液体吐出装置１Ａによれば、第１の実施形態における液体吐出装置１と同じ作用効果を奏するほか、サブタンク１２には、サブタンク１２内の気圧を一定に保つように空気室５０が連通されているので、サブタンク１２内の気圧が変化してもその変化を空気室５０で吸収することができるので、ポンプ１４によるインクの供給による気圧の制御を行う必要がない。
これにより、ポンプ１４はサブタンク１２へのインクの供給量だけ制御すればよいので、インクの供給とサブタンク１２内の気圧の制御を独立して行うことができる。また、空気室５０に別のインクのサブタンクを接続することもできる。すなわち、一つの空気室５０で複数の色のサブタンク内の気圧を安定させることができるため、多くの色を用いるカラープリンタに好適である。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の本質的部分を変更しない範囲内で自由に設計変更が可能である。
例えば、第１の弁１５と第２の弁１９に代えて、一つの三方弁を用いてもよい。この場合、三方弁は、第１のインク流路１３を介してメインタンク１１、サブタンク１２に連通するとともに、第３のインク流路１８を介して記録ヘッド１６の共通液室１６ａに連通すればよい。
これにより、第１の弁１５と第２の弁１９を一つの三方弁で代用することができるので、部品点数を減らすことができる。
また、上記実施形態においては、記録ヘッドが走査方向に移動するスキャン式のインクジェットプリンタを例に挙げて説明したが、記録ヘッドを固定した状態で、記録媒体を搬送することにより印画を行うライン式のインクジェットプリンタにも適用可能である。
この場合、インク供給ユニット、圧力調整ユニットをヘッドユニットと一体に構成することができる。

１ 液体吐出装置
１１ メインタンク
１２ サブタンク
１３ 第１のインク流路
１４ ポンプ
１５ 第１の弁
１６ 記録ヘッド
１６ａ 共通液室（インク室）
１６ｐ ノズルプレート（インク吐出部）
１７ 第２のインク流路
１８ 第３のインク流路
１９ 第２の弁
２４ 空圧センサ（気圧検出手段）
３０ 制御装置（ポンプ制御手段、弁制御手段、流量制御手段）
５０ 空気室
１００ インクジェットプリンタ

Claims (7)

1. 往復移動可能なキャリッジと、
   インクを貯留するメインタンクと、
   前記メインタンクから供給されるインクを一時的に貯留するサブタンクと、
   前記メインタンクと前記サブタンクを連通する第１のインク流路と、
   前記第１のインク流路に組み込まれ、前記メインタンクから前記サブタンクにインクを送るポンプと、
   前記第１のインク流路における前記ポンプと前記サブタンクとの間に組み込まれ、前記第１のインク流路の開閉を行う第１の弁と、
   ノズルにインクを供給するインク室を有し、記録媒体に向けてインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記サブタンクと前記記録ヘッドを連通する第２のインク流路と、を備え、
   前記ポンプと前記第１の弁との間で前記第１のインク流路に連通されるとともに前記記録ヘッドに連通される第３のインク流路と、
   前記第３のインク流路に組み込まれ、前記第３のインク流路の開閉を行う第２の弁と、をさらに備え、
   前記第２のインク流路及び前記第３のインク流路は、一方のインク流路から流入したインクが前記インク室内を通過して他方のインク流路に流入するように前記インク室に連通され、
   前記サブタンクと、前記第１のインク流路のうちの前記サブタンク側の一部と、前記第１の弁と、前記記録ヘッドと、前記第２のインク流路と、前記第３のインク流路と、前記第２の弁とが前記キャリッジに搭載され、前記メインタンクと前記ポンプとがキャリッジ外に配置されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第１の弁と前記第２の弁は、一つの三方弁で構成され、
   前記三方弁は、前記メインタンク、前記サブタンク、前記インク室に連通されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記ポンプは、前記メインタンクからのインクの吸い出しを行う正転と、前記メインタンクへのインクの戻しを行う逆転が可能であり、
   前記サブタンク内の気圧を検出する気圧検出手段と、
   前記気圧検出手段により検出された気圧が所定値となるように前記ポンプの正逆転の駆動を制御するポンプ制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記サブタンクに接続され、内部の気圧を一定に保つように調整された空気室を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
5. 前記第１の弁及び前記第２の弁は電磁弁であり、
   前記ポンプの駆動により前記インク室内の空気を抜く際に、前記第１の弁を閉じるとともに前記第２の弁を開く弁制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記記録ヘッドのインク吐出部のインクにかかる圧力がメニスカスブレイクしない圧力となるように、前記ポンプによるインクの流量を調節する流量制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記第１のインク流路の長さが前記第３のインク流路の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。

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