JP2008105352A - 液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム等の弾性体からなる開閉弁の貼付きをタイミング良く防止できるようにして、圧力調整機能の信頼性を向上させる。
【解決手段】液体供給手段は、内部にインクを貯留可能な第１液室５１と、内部に貯留されたインクをラインヘッドに供給するための排出口５２ａを有する第２液室５２と、第１液室５１と第２液室５２との間を仕切る仕切り壁５３と、仕切り壁５３に形成され、第１液室５１内に貯留されたインクを第２液室５２に向けて流出させるための開口部５３ａと、開口部５３ａを開閉し、開口部５３ａの周囲の仕切り壁５３に当接可能な弾性体からなる当接部５４ａを有する開閉弁５４と、バルブ駆動手段によって駆動可能であり、開閉弁５４を開放するためのバルブ機構５５とを備え、バルブ駆動手段は、電源の投入時又はラインヘッドの作動前に、バルブ機構５５を駆動して開閉弁５４を強制的に開放する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに供給する液体の圧力を調整可能な液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法に係るものであり、詳しくは、圧力調整機能の信頼性を向上させることができる技術に関するものである。

従来より、液体吐出装置の一例として、記録用紙等の被記録媒体を液体吐出ヘッドまで搬送し、この液体吐出ヘッドのノズルからインク（液体）を吐出して画像を形成するインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタにおいては、インクが貯留されているインクカートリッジから液体吐出ヘッドに向けてインクが安定して供給されることが必要である。

そのため、一般的には、インクカートリッジ内のインクの液面が液体吐出ヘッドのノズル面よりも高い位置にあり、その水頭差によってインクが液体吐出ヘッドに供給されるようになっている。そして、このままでは、インクがノズルから流れ出てしまうため、インクの供給経路に圧力調整機能を有する液体供給手段を設けてインクの流量を調節したり、インクカートリッジ内に多孔質体を収容する等して、液体吐出ヘッド内のインク圧力が負圧値となるように工夫されている。なお、このときの負圧値は、ノズルにメニスカスが形成されるように調整される。

ここで、液体供給手段による圧力調整は、印画時のインク吐出量の変化やインクカートリッジ内のインク残量に応じて開閉弁を開閉することで、液体吐出ヘッド内のインク圧力（負圧値）を安定させることができる。そして、このような圧力調整機能を有する液体供給手段として、液体貯留側（第１液室）の圧力と排出側（第２液室）の圧力との間の差圧を調整する開閉弁と、開閉弁を開放するバルブ機構とを備える技術が知られている。すなわち、差圧情報に基づいて、ゴムやエラストマー等から形成された仕切り壁の開口部に、金属やプラスチックで形成され、テーパを有する略円柱状の開閉弁を挿入することで、開口部を通って流れるインクの量を調整できるようにした技術である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２７１３８５号公報

また、インク室（第１液室）とインク供給室（第２液室）との圧力差に応じて、中心部に通孔を備えた弾性薄膜が、通孔に対向して配置された開閉弁に接離するようにした技術も知られている。この技術によれば、わずかなインクの消費に応じて流路が開くので、液体吐出ヘッドにインクを供給できるだけでなく、インク供給室の圧力が上昇した場合に弾性薄膜が応動して圧力上昇分をインク室に逃がし、液体吐出ヘッドからのインクの漏洩を防止できるようになる（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−１７４８６０号公報

さらにまた、弁体に設けられた貫通穴の一方をゴム質の開閉弁でふさぐようにした技術も知られている。この技術によれば、弁体の一方側がオリフィスに直結するインク室で、他方側がインクタンクとなり、記録用紙にインクを吐出するごとにインク室内の圧力が減少し、開閉弁が開いてインクが補充されるとともに、オリフイスからの不要なインク漏れが防止される（例えば、特許文献３参照）。
特開昭６２−２３１７５９号公報

上記の特許文献１から特許文献３の技術によれば、ゴム等の弾性部材を薄膜状に形成したものを弁部材として使用しているので、圧力差に応じた弁部材の弾性変形を開閉動作に利用でき、それにより、液体吐出ヘッド内のインクの圧力を調整可能としている。したがって、インクを供給する必要がない液体吐出装置の非稼動時には、弁部材が閉塞した状態（開口部をふさぐために、開閉弁等の弁部材が他の部材と密着した状態）が維持されることとなる。

ここで問題となるのが、液体吐出装置が稼動されずに長期間放置された場合や、液体吐出装置が劣悪な環境下（高温・多湿、温度変化の著しい場所等）に置かれた場合である。このような場合には、開閉弁等の弁部材がゴム等の弾性体からなり、その弾性を利用して開口部に密着させ、開口部を閉塞できるようにしているので、密着していた開閉弁が開口部に貼り付いてしまい、インクの供給ができなくなったり、適正な負圧値が得られずに印画不良を起こしてしまう。

この点に関してさらに詳述すると、ゴム等の弾性体からなる開閉弁は、その製造過程で多くの可塑剤を含有しているので、液体吐出装置が稼動されず、開閉弁が開口部に密着した状態で長期間放置された場合等に、その可塑剤が移行しやすいという問題がある。そして、開閉弁からの可塑剤の移行が生じた場合には、開閉弁が開口部に貼り付いて開閉不良を引き起こし、液体吐出ヘッドに正常にインクを供給できなくなる。そこで、開閉弁の材質を変更したり、密着シロを減らす等によって対策することが考えられるが、圧力の調整性能が悪くなる、成形に不都合が生じる、コストが増加する等、その代償となる部分も大きく、未解決の課題となっているのが現状である。

一方、開閉弁を強制的に開放するようにした技術が知られている。すなわち、コイルスプリングの伸縮により、開口部の閉塞と開放とを強制的に行うようにした液体吐出装置であり、コイルスプリングに棒状の支持部材が取り付けられていて、コイルスプリングが伸長するとコイル間からインクが流出する。そのため、インクが開閉弁に付着して固まってしまった場合であっても、強制的な開閉動作を行うことによって液体吐出ヘッドにインクを供給することができる（例えば、特許文献４参照）。
特開平９−１７４８７５号公報

また、筒状ケースの開口部を気密に閉塞するリング状の第１弁頭体と、ケース内を移動する弁本体に固定された第２弁頭体とを偏心して連結した二方向圧力調整バルブも知られている。この二方向圧力調整バルブによれば、弁本体が移動してケースの開口部が開放される際に、第１弁頭体がその一部分から徐々に引き剥がされるように動作するので、第１弁頭体がケース内面に貼り付いてしまった場合でも、比較的スムーズにこれを引き剥して開口させることができ、動作不良を防止できる（例えば、特許文献５参照）。
特開平９−３１０７７２号公報

しかし、上記の特許文献１から特許文献３に記載の技術では、前述したように、液体吐出装置が稼動されずに長期間放置された場合や、液体吐出装置が劣悪な環境下（高温・多湿、温度変化の著しい場所等）に置かれた場合に、ゴム等の弾性体からなる開閉弁が密着して貼り付いてしまい、インクの供給ができなくなる等の問題がある。そして、開閉弁の材質の変更等は、圧力の調整性能が悪くなる等の別の問題を引き起こす。

また、上記の特許文献４には、ゴム等の弾性体からなる開閉弁を用いたバルブ機構の信頼性を高める技術について何ら開示されていない。すなわち、単に、開閉弁を強制的に開閉させるだけのものであり、開閉の実行タイミングも、弾性体からなる開閉弁の密着による動作不良を修復又は防止するものではない。さらにまた、上記の特許文献５に記載の技術は、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置と技術分野が異なり、液体吐出ヘッド内のインク圧力を調整するものではないし、開閉の実行タイミングについて何ら開示されていない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、液体吐出装置が稼動されずに長期間放置された場合や、液体吐出装置が劣悪な環境下に置かれた場合であっても、ゴム等の弾性体からなる開閉弁の貼付きをタイミング良く防止できるようにして、圧力調整機能の信頼性を向上させることである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１に記載の発明は、ノズルから液体を吐出させて画像を形成するための液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを作動させるための電源と、吐出させる液体を貯留するとともに、前記液体吐出ヘッドに液体を供給可能な液体供給手段とを備える液体吐出装置であって、前記液体供給手段は、内部に液体を貯留可能な第１液室と、内部に貯留された液体を前記液体吐出ヘッドに供給するための排出口を有する第２液室と、前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、前記開口部を開閉し、前記開口部の周囲の前記仕切り壁に当接可能な弾性体からなる当接部を有する開閉弁と、バルブ駆動手段によって駆動可能であり、前記開閉弁を開放するためのバルブ機構とを備え、前記バルブ駆動手段は、前記電源の投入時又は前記液体吐出ヘッドの作動前に、前記バルブ機構を駆動して前記開閉弁を強制的に開放することを特徴とする。

また、本発明の他の１つである請求項４に記載の発明は、内部に液体を貯留可能な第１液室と、内部に貯留された液体を液体吐出ヘッドに供給するための排出口を有する第２液室と、前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、前記開口部を開閉し、前記開口部の周囲の前記仕切り壁に当接可能な弾性体からなる当接部を有する開閉弁と、バルブ駆動手段によって駆動可能であり、前記開閉弁を開放するためのバルブ機構とを備える液体供給手段が設けられ、前記液体供給手段に貯留された液体を液体吐出ヘッドに供給し、前記液体吐出ヘッドのノズルから液体を吐出させて画像を形成する液体吐出装置の制御方法であって、前記バルブ駆動手段により、前記液体吐出ヘッドを作動させるための電源の投入時又は前記液体吐出ヘッドの作動前に、前記バルブ機構を駆動して前記開閉弁を強制的に開放することを特徴とする。

（作用）
上記の請求項１及び請求項４に記載の発明は、内部に液体を貯留可能な第１液室と、内部に貯留された液体を液体吐出ヘッドに供給するための排出口を有する第２液室と、第１液室と第２液室との間を仕切る仕切り壁と、仕切り壁に形成され、第１液室内に貯留された液体を第２液室に向けて流出させるための開口部と、開口部を開閉し、開口部の周囲の仕切り壁に当接可能な弾性体からなる当接部を有する開閉弁と、バルブ駆動手段によって駆動可能であり、開閉弁を開放するためのバルブ機構とを備え、バルブ駆動手段により、液体吐出ヘッドを作動させるための電源の投入時又は液体吐出ヘッドの作動前に、バルブ機構を駆動して開閉弁を強制的に開放する。そのため、電源の投入時や液体の吐出前というタイミングで、開閉弁を強制的に開放させることができる。

上記の発明によれば、電源の投入時や液体の吐出前というタイミングで、弾性体からなる当接部を有する開閉弁を強制的に開放させることができるので、開閉弁の当接部からの可塑剤の移行等による当接部の貼付きを防止又は修復することができる。そのため、開閉弁の当接部が仕切り壁に当接したまま液体吐出装置が稼動されずに長期間放置された場合や、液体吐出装置が劣悪な環境下（高温・多湿、温度変化の著しい場所等）に置かれた場合であっても、ゴム等の弾性体からなる当接部の貼付きによる開閉不良がなくなり、液体吐出ヘッドへのインクの供給が正常に保たれる。すなわち、圧力調整機能の信頼性が向上し、常に高品質な印画結果を得ることができるようになる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態では、本発明の液体吐出装置として、後述する液体吐出ヘッドのノズル２８からインク（液体）を吐出して画像を形成するインクジェットプリンタ１０を例に挙げている。

ここで、液体吐出ヘッドにインクを供給する方式として、液体吐出ヘッドと一体的にインクが配されて供給を行う「ヘッド一体型」と、後述するように、液体吐出ヘッドとは別体のインクカートリッジ３０（本発明における液体カートリッジに相当するもの）をインクジェットプリンタ１０に装着し、弾性を有するチューブ７０によってインクカートリッジ３０内のインクを液体吐出ヘッドに供給するようにした「ヘッド別体型」とがある。そして、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、「ヘッド別体型」のカラー対応のものであり、液体吐出ヘッドとインクカートリッジ３０との間に、サブタンク５０（本発明における一時貯留容器に相当するもの）を介して供給ポンプ４０を設置し、この供給ポンプ４０によってインクカートリッジ３０から液体吐出ヘッドにインクを供給するようにしている。

また、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、本発明の液体吐出ヘッドとして、ラインヘッド２０を備えるラインヘッド方式のものとなっている。このラインヘッド２０には、印画可能な最大サイズの記録用紙の用紙幅方向の長さにわたり、インクを吐出するノズル２８が所定のピッチで直線状に配置されている。そのため、用紙幅方向に液体吐出ヘッドを移動させるためのキャリッジを必要とせず、印画動作中の騒音や振動が発生し難い構成となっている。そして、印画の際は、記録用紙が搬送手段によって停止することなく定速で移動し、それに同調してインクがラインヘッド２０から連続的に吐出されるため、印画時間の短縮を図ることが可能である。

図１は、本実施形態のラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１０を示す概念図である。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１０は、ラインヘッド２０、インクカートリッジ３０、供給ポンプ４０、サブタンク５０、及び吸引ポンプ６０（本発明における液体吸引手段に相当するもの）によって構成されており、ラインヘッド２０とは別体にインクカートリッジ３０を配し、チューブ７０を通してインクを供給するようにした「ヘッド別体型」のインク供給方式となっている。すなわち、ラインヘッド２０にインクが供給されるまでに、インクカートリッジ３０、供給ポンプ４０、及びサブタンク５０を経由するようになっている。

ここで、ラインヘッド２０は、後述するように、ノズル２８が形成されたノズルシート２７の内面に複数のヘッドチップを配置したものであり、このヘッドチップによってインク液室２２内のインクに吐出エネルギーを付与し、ノズル２８からインクを吐出させることができるようになっている。すなわち、このようなラインヘッド２０を用いて記録用紙に印画を行うには、制御部からの指令に基づいて、ヘッドチップによってノズル２８からインクを吐出する。同時に、ノズルシート２７から所定の距離だけ離れた位置を保ちながら、記録用紙を連続的に搬送する。すると、吐出されたインクが記録用紙上の所定の位置に着弾して印画が行われる。

また、インクカートリッジ３０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のインクを色別に収容した容器である。そして、インクジェットプリンタ１０には、このインクカートリッジ３０を着脱自在に装着可能な装着手段（図示せず）が備えられており、インクジェットプリンタ１０からインクカートリッジ３０を色別に容易に着脱できるようになっている。そのため、インクジェットプリンタ１０の使用者は、インクカートリッジ３０内のインクが欠乏した際に、迅速に新品と交換することができる。

インクジェットプリンタ１０に装着されたインクカートリッジ３０の各色のインクは、各色ごとに設置された供給ポンプ４０によってサブタンク５０に送られる。すなわち、サブタンク５０は、インクカートリッジ３０の下流側に設置されており、各供給ポンプ４０は、インクカートリッジ３０から対応する色のインクを必要に応じて吸入し、サブタンク５０に向けて排出することができる。そのため、各供給ポンプ４０を駆動すれば、各色のインクがインクカートリッジ３０からサブタンク５０に供給される。

また、サブタンク５０は、インクを一時的に貯留するものではあるが、単なる貯留タンクではなく、後述するように、本発明の液体供給手段が一体化されたものであり、ラインヘッド２０に供給するインクの流量を調節する開閉弁５４、インクの残量を検知する液量センサ５１ｃ、インクに混入した気泡や異物を除去するフィルタ５１ｄ等が組み込まれたものである。そのため、ラインヘッド２０内の圧力調整、インクの残量検知、気泡及び異物の除去等の機能が付与されることとなり、例えば、サブタンク５０内のインクと接触するように設けられた液量センサ５１ｃによってインクの減少が検知されると、その色のインクに対応する供給ポンプ４０によってインクカートリッジ３０からサブタンク５０にインクが供給される。したがって、本実施形態のインクジェットプリンタ１０では、サブタンク５０からラインヘッド２０に安定してインクを供給することにより、ラインヘッド２０の諸状態を最良に維持することができる。

また、サブタンク５０は、ラインヘッド２０よりも低い位置に設置されており、インクを吐出するノズル２８のメニスカスが維持できるようになっている。すなわち、ラインヘッド２０のインク吐出面（インクが吐出される側のノズルシート２７の表面）をサブタンク５０よりも垂直方向に高い位置とすることで、インク液室２２内のインクに、水頭差に基づく一定の負圧を与えている。そのため、ノズル２８からインクが漏出することを防止できるとともに、インクを吐出可能な状態を常時、保持することができる。

さらにまた、吸引ポンプ６０は、インクの初期充填時やメンテナンス時に、ラインヘッド２０からインクを吸引するためのものである。すなわち、ラインヘッド２０には、供給口２１ａからインクが供給されるが、ラインヘッド２０内の気泡や異物を除去して正常なインクの吐出が維持できるように、気泡や異物を含んだインクごとラインヘッド２０内から吸引し、それを排出するために、供給口２１ａと反対側の排出口２１ｂに吸引ポンプ６０が接続されている。

ここで、吸引ポンプ６０によるインクの排出動作は、任意に、又は定期的に行えるよう設定されており、ラインヘッド２０内のクリーニングを効率的に実行できるようになっている。なお、吸引ポンプ６０は、供給ポンプ４０と同様に、各色ごとに設置されている。そのため、気泡の混入等の不具合のある色のインクに対応した吸引ポンプ６０のみを選択して駆動でき、クリーニングによる無駄なインクの消費を低減できるようなっている。

このように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクごとに、ラインヘッド２０、インクカートリッジ３０、供給ポンプ４０、サブタンク５０、及び吸引ポンプ６０が設けられており、それぞれの間は、各色に対応する４本のチューブ７０によって連結されている。なお、各チューブ７０は、シリコンゴム等からなるものであり、適度な弾性を有している。

図２は、図１に示す本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるラインヘッド２０を部分的に示す斜視図及び断面図である。
図２に示すように、ラインヘッド２０は、半導体基板２５にバリア層２６を積層し、このバリア層２６に、ノズル２８を形成したノズルシート２７を貼り合わせて構成したものである。そして、半導体基板２５に複数の発熱抵抗体２３が一定間隔で一方向に析出形成されており、発熱抵抗体２３を囲む半導体基板２５とバリア層２６とノズルシート２７とによってインク液室２２が形成されている。なお、インク液室２２は、インク流路２４に連通する開口領域を有しており、この開口領域からインク液室２２内にインクが供給される。

ここで、半導体基板２５は、シリコン、ガラス、セラミックス等からなるもので、発熱抵抗体２３は、この半導体基板２５の一方の面に、半導体や電子デバイス製造技術用の微細加工技術を用いて析出形成されている。なお、この発熱抵抗体２３は、半導体基板２５上に形成された導体部（図示せず）を介して外部回路と電気的に接続されている。

また、バリア層２６は、半導体基板２５の発熱抵抗体２３側に積層されたものである。すなわち、バリア層２６は、半導体基板２５の上面全体に感光性樹脂を塗布し、しかるべき形状のパターンを描いたフォトマスクを介して、感光性樹脂を感光するのに最適な波長帯の放射光を持った露光機による露光を行った後、露光した感光性樹脂層を所定の現像液で現像し、未露光部分を除去することにより、発熱抵抗体２３の周辺を除く半導体基板２５上にパターニング形成されている。そして、発熱抵抗体２３、半導体基板２５、及びバリア層２６によってヘッドチップが構成されることとなる。

さらにまた、ノズルシート２７は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）による電鋳技術によって形成されたものであり、ノズルシート２７には、複数のノズル２８が配置されている。そして、図２に示すように、ヘッドチップ（発熱抵抗体２３、半導体基板２５、及びバリア層２６）は、各ノズル２８の位置と各発熱抵抗体２３の位置とが合うように、すなわち、各ノズル２８が各発熱抵抗体２３と対向するように、精密に位置決めがなされ、バリア層２６を下にして、ノズルシート２７上に貼り合わされている。

したがって、図２（ａ）に示すように、インク液室２２は、発熱抵抗体２３を囲むようにして、半導体基板２５とバリア層２６とノズルシート２７とで構成される。すなわち、半導体基板２５及び発熱抵抗体２３は、図２（ａ）中、インク液室２２の上壁を構成し、バリア層２６は、インク液室２２の３つの側壁を構成し、ノズルシート２７は、インク液室２２の下壁を構成する。

また、インク液室２２は、図２（ａ）中、右下方向に開口領域を有しており、この開口領域が共通のインク流路２４に連通する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、半導体基板２５の上側には共通流路部材２９が配置されており、この共通流路部材２９によって形成された共通のインク流路２４が全てのインク液室２２と連通している。そのため、インクカートリッジ３０（図１参照）内のインクは、共通のインク流路２４を通って全てのインク液室２２に供給されることとなる。

そして、インク液室２２にインクが満たされた状態で、制御部（図示せず）からの指令によって発熱抵抗体２３に短時間（例えば、１〜３μｓｅｃの間）、パルス電流が流されると、発熱抵抗体２３が急速に加熱される。その結果、発熱抵抗体２３と接する部分にインクの気泡が発生し、その気泡の膨張によって所定の体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。すると、これが吐出圧力となり、押しのけられたインクと同等の体積のインクがノズル２８からインク液滴として吐出され、記録用紙上に着弾して画像が形成されることとなる。

ここで、ラインヘッド２０は、インクを吐出可能な状態を常時、保持できるようにしておくため、インク液室２２内が常にインクで満たされた状態となっている。そのため、インク液室２２内のインクがノズル２８から漏出することを防止する必要がある。そこで、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、サブタンク５０によってラインヘッド２０のインクに一定の負圧を与え、インクの漏出を防止している。

図３は、図１に示す本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるサブタンク５０を示す断面図である。
このサブタンク５０には、本発明における液体供給手段が一体化されており、図３に示すように、サブタンク５０は、液体供給手段として、内部にインクを貯留可能な第１液室５１と、内部に貯留されたインクを外部に排出可能な第２液室５２と、第１液室５１と第２液室５２との間を仕切る仕切り壁５３と、仕切り壁５３に形成された開口部５３ａと、開口部５３ａを開閉する開閉弁５４と、開閉弁５４を開放するためのバルブシャフト５５ａ、開閉バネ５５ｂ、及びダイヤフラム５５ｃから構成されるバルブ機構５５とを備えている。

ここで、第１液室５１は、供給ポンプ４０（図１参照）によって供給されるインクを受け入れる給入口５１ａと、第１液室５１の内部と大気とを連通させるための大気連通口５１ｂと、第１液室５１内のインクの残量を検知する液量センサ５１ｃと、インクに混入した気泡や異物を除去するフィルタ５１ｄとを有している。なお、給入口５１ａには、供給ポンプ４０からのチューブ７１が接続され、大気連通口５１ｂには、他端が開口したチューブ７２が接続されており、チューブ７２の途中には、大気連通バルブ５６が取り付けられている。

そして、通常時は、大気連通バルブ５６が開状態となっており、第１液室５１内の気圧が大気圧と同等に保たれている。また、供給ポンプ４０（図１参照）から給送されたインクは、給入口５１ａを通って流入し、第１液室５１内に貯留される。なお、第１液室５１の天面に液量センサ５１ｃの電極が露出しており、貯留されたインクの液面を検知できるので、液量センサ５１ｃによって第１液室５１内のインクの減少が検知されると、その色のインクに対応する供給ポンプ４０によってインクカートリッジ３０（図１参照）から第１液室５１にインクが供給される。

さらに、第１液室５１内の中間部分には、フィルタ５１ｄが設置されており、全てのインクがフィルタ５１ｄを上から下に向けて通過するようになっている。そのため、インクに混入した気泡や異物がフィルタ５１ｄで除去されるので、ラインヘッド２０（図２参照）によるインクの安定的な吐出が可能となる。

一方、第２液室５２は、第１液室５１内のフィルタ５１ｄよりも下流側に設けられた仕切り壁５３により、第１液室５１と仕切られている。そして、仕切り壁５３には、第１液室５１内に貯留されたインクを第２液室５２に向けて流出させるための開口部５３ａが形成されている。そのため、第１液室５１内で気泡や異物が除去されたインクは、開口部５３ａを通って第２液室５２内に流入することができる。

このように、開口部５３ａを通って第２液室５２内に流入し、貯留されたインクは、ラインヘッド２０（図２参照）に向けて送り出される。すなわち、第２液室５２は、その内部に貯留されたインクをラインヘッド２０に向けて排出するための排出口５２ａを有しており、排出口５２ａには、ラインヘッド２０に向かうチューブ７３が接続されている。そのため、第２液室５２内のインクがラインヘッド２０のインク液室２２に供給され、インクの吐出が可能となる。

ところで、第１液室５１と第２液室５２との間を仕切る仕切り壁５３に形成された開口部５３ａには、開口部５３ａを開閉する開閉弁５４が設置されている。そして、この開閉弁５４は、第２液室５２の排出口５２ａから排出されるインクの流量を調節し、ラインヘッド２０のインク液室２２（図２参照）内のインク圧力を略一定にする役割を担っており、バルブ機構５５によって開閉するようになっている。

図４は、図３に示すサブタンク５０の開閉弁５４を示す斜視図及び断面図である。
図４に示すように、開閉弁５４は、図３に示す開口部５３ａを開閉し、開口部５３ａの周囲の仕切り壁５３に当接可能な当接部５４ａを有している。そして、この当接部５４ａは、仕切り壁５３との当接方向（図４の上方向）に向けて放射状に広がる弾性体からなっている。

具体的には、開閉弁５４の当接部５４ａが基部から先端部にかけて外側に放射状（ラッパ状）に広がった形状となっている。そして、当接部５４ａの仕切り壁５３（図３参照）と当接する先端部が丸みを帯びた形状となっている。また、当接部５４ａを含む開閉弁５４は、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等の弾性体から成形されたものである。

このように、図４に示す開閉弁５４の当接部５４ａは、先端部に向かって放射状に広がっており、平坦な仕切り壁５３（図３参照）に対して弾性的に、かつ広い接触面積を持って当接するようになっている。そのため、仕切り壁５３に対する密着性が高く、仕切り壁５３の開口部５３ａを確実に閉じることができる。その結果、開閉弁５４の閉塞時に、図３に示す第１液室５１から第２液室５２にインクが流れ込むことはなく、ラインヘッド２０のノズル２８（図２参照）からインクが漏出することが防止される。そして、この開閉弁５４は、バルブ機構５５によって開閉する。

図５は、図３に示すサブタンク５０におけるバルブ機構５５の通常時の状態を示す断面図である。
また、図６は、図３に示すサブタンク５０におけるバルブ機構５５の動作時の状態を示す断面図である。
図５及び図６に示すように、バルブ機構５５は、第２液室５２及び仕切り壁５３の開口部５３ａを上下に貫通するバルブシャフト５５ａと、バルブシャフト５５ａを上向きに付勢する開閉バネ５５ｂと、仕切り壁５３との間で第２液室５２を構成するダイヤフラム５５ｃとを備えている。

そして、バルブシャフト５５ａの下端部に、開口部５３ａの周囲の仕切り壁５３に当接可能な当接部５４ａを有する開閉弁５４が取り付けられている。そのため、この開閉弁５４は、開閉バネ５５ｂによって仕切り壁５３に向けて付勢されることとなり、通常時の状態では、図５に示すように、当接部５４ａが仕切り壁５３に当接して開口部５３ａを閉じている。

また、開閉バネ５５ｂの付勢力は、通常時における第２液室５２内のインク圧力、つまり、インクの吐出が行われていない待機時におけるラインヘッド２０のインク液室２２（図２参照）内のインク圧力と平衡するように設定されている。さらにまた、開閉バネ５５ｂによって上向きに付勢されたバルブシャフト５５ａに、弾性を有するダイヤフラム５５ｃが取り付けられており、このダイヤフラム５５ｃは、第２液室５２内のインク圧力の変動に応じて起伏するようになっている。

ここで、ラインヘッド２０（図２参照）からインクが吐出されると、インク液室２２内のインク圧力が低下するので、それにともなって、インク液室２２とチューブ７３を介して連通しているサブタンク５０の第２液室５２内のインク圧力も低下する。すると、第２液室５２内の圧力低下により、図６に示すように、第２液室５２の隔壁を構成しているダイヤフラム５５ｃが下方に凹むこととなり、バルブ機構５５が動作する。

ダイヤフラム５５ｃが下方に凹むことによってバルブ機構５５が動作すると、開閉弁５４が開放される。すなわち、ダイヤフラム５５ｃは、開閉バネ５５ｂで付勢されたバルブシャフト５５ａに取り付けられている。そして、開閉バネ５５ｂの付勢力は、図５に示す通常時における第２液室５２内のインク圧力と平衡しているので、第２液室５２内のインク圧力が低下すれば、ダイヤフラム５５ｃが下方に凹んで開閉バネ５５ｂを押し込む。すると、バルブシャフト５５ａが下降し、下端部に取り付けられた開閉弁５４を押し下げるので、仕切り壁５３に当接していた当接部５４ａが仕切り壁５３から離れる。そのため、開閉弁５４が開放されることとなる。

開閉弁５４が開放されると、仕切り壁５３の開口部５３ａが露出する。この際、第２液室５２内のインク圧力が低いので、第１液室５１内のインクが開口部５３ａを通って第２液室５２内に流れ込む。そして、第２液室５２内のインク圧力が元の圧力になるまでインクが流入すると、開閉バネ５５ｂの付勢力によってバルブシャフト５５ａ、ダイヤフラム５５ｃ、及び開閉弁５４が上方に押し上げられ、図５に示すように、開閉弁５４の当接部５４ａが開口部５３ａの周囲の仕切り壁５３に再び当接して開閉弁５４が閉塞状態となり、開口部５３ａが閉じられる。

このように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるサブタンク５０は、図５及び図６に示すバルブ機構５５によって開閉弁５４が自動的に開閉する。そのため、必要に応じて、第１液室５１から第２液室５２にインクを流入させたり、堰き止めたりすることができる。

しかし、開閉弁５４の当接部５４ａが仕切り壁５３に当接したままインクジェットプリンタ１０が稼動されずに長期間放置された場合や、インクジェットプリンタ１０が劣悪な環境下（高温・多湿、温度変化の著しい場所等）に置かれた場合には、当接部５４ａが仕切り壁５３に貼り付いて開閉不良を引き起こすという問題が発生する。
そこで、図５及び図６に示すバルブ機構５５は、後述するバルブ駆動手段８０によってバルブシャフト５５ａの頭頂部に外力を作用させ、バルブシャフト５５ａを押し込むことにより、開閉弁５４を強制的に開放することができるようになっている。

図７は、図３に示すサブタンク５０に取り付けられたバルブ駆動手段８０を示す斜視図である。
図７に示すように、バルブ駆動手段８０は、カムシャフト８１、ギヤ８２、駆動モータ８３、及びレバーケース８４から構成されている。なお、図７においては、圧力調整バルブ５５（図３参照）におけるバルブシャフト５５ａの頭頂部が図示されており、開閉レバー５７及びホルダ５８が図３に示す大気連通バルブ５６に相当するものとなっている。

また、サブタンク５０は、イエロー（Ｙ）のインクに対応するサブタンク５０ａ、マゼンタ（Ｍ）のインクに対応するサブタンク５０ｂ、シアン（Ｃ）のインクに対応するサブタンク５０ｃ、及びブラック（Ｋ）のインクに対応するサブタンク５０ｄが横一直線に整列し、ユニットとして一体化された構成となっている。

そのため、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄのそれぞれに、図３に示す第１液室５１及び第２液室５２が存在し、第１液室５１及び第２液室５２が複数並設されたものとなっている。また、各第１液室５２の各大気連通口５１ｂを開閉するそれぞれの大気連通バルブ５６（図７では、開閉レバー５７）が各一列に整列して配置され、各第１液室５１と各第２液室５２との間の各開口部５３ａを開閉するそれぞれの開閉弁５４及びバルブ機構５５も各一列に整列して配置されている。

そして、図７に示すように、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄの各大気連通口５１ｂ（図３参照）に４本の可とう性のチューブ７２がそれぞれ接続されており、各チューブ７２は、１列に整列した状態でホルダ５８に保持され、大気連通バルブ５６（図３参照）に相当する開閉レバー５７及びホルダ５８によって機械的に閉塞可能となっている。すなわち、開閉レバー５７の上部は、レバーケース８４の天面に当接しており、開閉レバー５７の下部は、ホルダ５８に保持されて１列に整列した各チューブ７２の表面に当接しているので、レバーケース８４を下降させれば、開閉レバー５７を介して各チューブ７２がつぶれるようになる。

ここで、カムシャフト８１は、サブタンク５０ａの側方に配置されたギヤ８２を介して駆動モータ８３と接続されている。そして、カムシャフト８１には、４つの押下げカム８１ａと、下降カム８１ｂとが形成されており、下降カム８１ｂは、レバーケース８４内に配置されている。そのため、駆動モータ８３によってカムシャフト８１を回転させれば、下降カム８１ｂを介してレバーケース８４が下降し、それに応じて開閉レバー５７が作動するので、各チューブ７２が閉塞するようになる。なお、レバーケース８４は、ポジション検知センサ（図示せず）による下降カム８１ｂの位置検知により、所定の位置で停止する。

また、サブタンク５０ａ〜サブタンク５０ｄのそれぞれから各バルブ機構５５（図３参照）の４つのバルブシャフト５５ａが１列に整列して突出した状態となっており、各バルブシャフト５５ａは、その上部に配置されたカムシャフト８１によって機械的に押下げ可能となっている。すなわち、カムシャフト８１に形成された各押下げカム８１ａは、４つのバルブシャフト５５ａに対応して１列に整列している。そのため、駆動モータ８３によってカムシャフト８１を回転させれば、各押下げカム８１ａを介して各バルブシャフト５５ａの頭頂部に外力が作用することとなり、各バルブシャフト５５ａが上下動する。

ここで、カムシャフト８１の各押下げカム８１ａの回転位置は、カムシャフト８１の端部に設置されたポジション検知センサ（図示せず）によって検知されている。そのため、制御部（図示せず）からの信号によって駆動モータ８３を駆動させれば、カムシャフト８１が回転するとともに、各押下げカム８１ａを所定の位置で停止させることができる。

このように、図７に示すバルブ駆動手段８０は、各バルブシャフト５５ａ（図３に示すバルブ機構５５）を作動させるためのカムシャフト８１と、カムシャフト８１を回転させるための駆動モータ８３とを備えている。そして、本実施形態のインクジェットプリンタ１０（図１参照）は、バルブ駆動手段８０により、ラインヘッド２０（図２参照）を作動させるための電源の投入時又はラインヘッド２０の作動前に、図３に示すバルブ機構５５を駆動して開閉弁５４を強制的に開放する。すなわち、駆動モータ８３を駆動し、カムシャフト８１を回転させ、押下げカム８１ａによってバルブシャフト５５ａを押し込むことにより、開閉弁５４を一時的に強制開放するように制御する。

このような開閉弁５４の強制的な開放は、開閉弁５４の当接部５４ａが仕切り壁５３に貼り付いて開閉不良を生じた場合の修復や、開閉不良を予防するために実行される。すなわち、仕切り壁５３に対する当接部５４ａの貼付きは、インクジェットプリンタ１０が稼動されずに長期間放置された場合や、劣悪な環境下（高温・多湿、温度変化の著しい場所等）に置かれた場合に生じやすいので、ラインヘッド２０を作動させるための電源の投入時又はラインヘッド２０の作動前に、開閉弁５４を強制的に開放して貼付きを修復又は予防する。

この点に関してさらに詳述すると、開閉弁５４の貼付きは、主に、開閉弁５４（当接部５４ａ）の材料であるＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等の弾性体に含まれる可塑剤が、密着相手となるサブタンク５０（仕切り壁５３）を構成するＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）等の樹脂に移行し、その表面を侵すことに起因する。そして、当接部５４ａが仕切り壁５３に貼り付いて開閉弁５４の開閉不良が生じた場合には、ラインヘッド２０にインクの供給ができなかったり、インクの圧力が適正な負圧値とならず、印画不良を起こしてしまう。

そこで、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、このような開閉弁５４の開閉不良の発生に配慮して、ラインヘッド２０を作動させるための電源が投入されると、バルブ駆動手段８０の駆動モータ８３を駆動し、ギヤ８２、カムシャフト８１、及び押下げカム８１ａを介してバルブシャフト５５ａを押し込むことにより、開閉弁５４を強制的に開放するようにしている。

そして、バルブ駆動手段８０による開閉弁５４の強制的な開放量は、インクの吐出に伴う第２液室５２内の圧力低下によって自動的に開閉する開閉弁５４の通常の開放量よりも大きく、開閉弁５４の当接部５４ａが仕切り壁５３から完全に離れるまで開放されるようになっている。そのため、たとえ当接部５４ａが仕切り壁５３に貼り付いた状態となっていても、バルブ駆動手段８０による開閉弁５４の大きな開放量によって当接部５４ａが仕切り壁５３から完全に剥離するので、開閉弁５４を正常に開閉できる状態に復帰させることができる。

図８は、本実施形態のインクジェットプリンタ１０におけるバルブ駆動手段８０の制御方法を示すフローチャートである。
図８に示すフローチャートは、インクジェットプリンタ１０に電源が投入された後、印画の準備段階に至るまでの制御フローの一例を示しており、ここでは、開閉弁５４を強制的に開放した後で、所定のメンテナンスが実行される仕様となっている。

図８に示すように、スタート後、ステップＳ１でインクジェットプリンタ１０の電源が投入される。すると、次のステップＳ２でバルブ駆動手段８０が駆動され（図７に示す駆動モータ８３の回転によってバルブシャフト５５ａが押し込まれ）、開放弁５４が強制的に開放される。そのため、開閉弁５４に貼付き等の開閉不良が生じていても、正常な状態に修復される。また、開閉弁５４に開閉不良が生じていなくても、後々の開閉不良を予防することができる。

そして、続くステップＳ３では、バルブ駆動手段８０の駆動（図７に示す駆動モータ８３の再度の回転）によって開放弁５４が通常の状態（図５に示す状態）に復帰する。そのため、ステップＳ３が終了すると、開放弁５４が正常に動作するようになり、ラインヘッド２０内のインクの圧力が徐々に適正値まで回復する。

次に、ラインヘッド２０のメンテナンス動作を実行する。すなわち、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、ラインヘッド２０に供給されたインクを吸引し、ラインヘッド２０の外部に排出させるための吸引ポンプ６０を備えており、バルブ駆動手段８０による開閉弁５４の強制的な開放後に、ラインヘッド２０に供給されたインクを排出するようになっている。そこで、次のステップＳ４で吸引ポンプ６０を駆動し、ラインヘッド２０内のインクを勢いよく流動させ、ラインヘッド２０の回復を促進するとともに、開放弁５４に付着したゴミや増粘したインクを、排出口２１ｂ（図１参照）を経由して排液タンクに排出する。

また、ステップＳ５でラインヘッド２０のノズル２８（図２参照）からインクを空吐出し、ラインヘッド２０内が適正な負圧値となるように微調節するとともに、ラインヘッド２０のインク液室２２（図２参照）に侵入した微細なゴミや気泡等を排出する。さらにまた、ステップＳ６でラインヘッド２０のノズルシート２７（図２参照）のインク吐出面をワイピングし、その後、ステップＳ７でラインヘッド２０にキャッピングを施し、印画動作に備えるようにしてエンドとなる。

このように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、バルブ駆動手段８０によって開放弁５４を強制的に開放した後、インクの吸引や空吐出等のメンテナンス動作を実行し、ラインヘッド２０内のインクの一部を能動的に排出することにより、ラインヘッド２０内のインクの圧力を迅速に適正な負圧値とすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
（１）本実施形態では、液体供給手段（第１液室５１、第２液室５２、仕切り壁５３、開口部５３ａ、開閉弁５４、及びバルブ機構５５）がサブタンク５０と一体化されているが、液体供給手段は、インク供給経路の構成等の都合に応じて別体として備えても良く、液体供給手段から排出されたインクがラインヘッド２０に供給される構成であれば何ら限定されるものではない。

（２）本実施形態では、バルブ駆動手段８０による開閉弁５４の強制的な開放後に、吸引ポンプ６０によってラインヘッド２０に供給されたインクを吸引及び排出し、ラインヘッド２０からインクを空吐出し、ラインヘッド２０をワイピング及びキャッピングしているが、このようなメンテナンス動作の種類、組合せ、及び順番は、何ら限定されるものではない。

（３）本実施形態では、液体吐出装置として、印画幅分のラインヘッド２０を備えるラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１０を例に挙げたが、ラインヘッド方式に限らず、記録用紙の幅方向に移動させて印画を行うシリアルヘッド方式であっても良い。また、各種の液体を吐出する他の液体吐出装置にも広く適用することができ、例えば、染め物に対して染料を吐出する液体吐出装置であっても良い。

本実施形態のラインヘッド方式のインクジェットプリンタを示す概念図である。 本実施形態のインクジェットプリンタにおけるラインヘッドを部分的に示す斜視図及び断面図である。 本実施形態のインクジェットプリンタにおけるサブタンクを示す断面図である。 図３に示すサブタンクの開閉弁を示す斜視図及び断面図である。 図３に示すサブタンクにおけるバルブ機構の通常時の状態を示す断面図である。 図３に示すサブタンクにおけるバルブ機構の動作時の状態を示す断面図である。 図３に示すサブタンクに取り付けられたバルブ駆動手段を示す斜視図である。 本実施形態のインクジェットプリンタにおけるバルブ駆動手段の制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ インクジェットプリンタ（液体吐出装置）
２０ ラインヘッド（液体吐出ヘッド）
２８ ノズル
３０ インクカートリッジ（液体カートリッジ）
５０ サブタンク（一次貯留容器）
５１ 第１液室（液体供給手段）
５２ 第２液室（液体供給手段）
５３ 仕切り壁（液体供給手段）
５３ａ 開口部（液体供給手段）
５４ 開閉弁（液体供給手段）
５５ バルブ機構（液体供給手段）
６０ 吸引ポンプ（液体吸引手段）
８０ バルブ駆動手段

Claims (5)

1. ノズルから液体を吐出させて画像を形成するための液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドを作動させるための電源と、
   吐出させる液体を貯留するとともに、前記液体吐出ヘッドに液体を供給可能な液体供給手段と
   を備える液体吐出装置であって、
   前記液体供給手段は、
   内部に液体を貯留可能な第１液室と、
   内部に貯留された液体を前記液体吐出ヘッドに供給するための排出口を有する第２液室と、
   前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、
   前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、
   前記開口部を開閉し、前記開口部の周囲の前記仕切り壁に当接可能な弾性体からなる当接部を有する開閉弁と、
   バルブ駆動手段によって駆動可能であり、前記開閉弁を開放するためのバルブ機構と
   を備え、
   前記バルブ駆動手段は、前記電源の投入時又は前記液体吐出ヘッドの作動前に、前記バルブ機構を駆動して前記開閉弁を強制的に開放する
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置において、
   液体が予め貯留された液体カートリッジを着脱自在に装着可能な装着手段と、
   前記装着手段を介して供給される液体の下流側に設置され、液体を一時的に貯留可能な一時貯留容器と
   を備え、
   前記液体供給手段は、前記一時貯留容器と一体化されている
   ことを特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１に記載の液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドに供給された液体を吸引し、前記液体吐出ヘッドの外部に排出させるための液体吸引手段を備え、
   前記液体吸引手段は、前記バルブ駆動手段による前記開閉弁の強制的な開放後に、前記液体吐出ヘッドに供給された液体を排出する
   ことを特徴とする液体吐出装置。
4. 内部に液体を貯留可能な第１液室と、
   内部に貯留された液体を液体吐出ヘッドに供給するための排出口を有する第２液室と、
   前記第１液室と前記第２液室との間を仕切る仕切り壁と、
   前記仕切り壁に形成され、前記第１液室内に貯留された液体を前記第２液室に向けて流出させるための開口部と、
   前記開口部を開閉し、前記開口部の周囲の前記仕切り壁に当接可能な弾性体からなる当接部を有する開閉弁と、
   バルブ駆動手段によって駆動可能であり、前記開閉弁を開放するためのバルブ機構と
   を備える液体供給手段が設けられ、
   前記液体供給手段に貯留された液体を液体吐出ヘッドに供給し、前記液体吐出ヘッドのノズルから液体を吐出させて画像を形成する液体吐出装置の制御方法であって、
   前記バルブ駆動手段により、前記液体吐出ヘッドを作動させるための電源の投入時又は前記液体吐出ヘッドの作動前に、前記バルブ機構を駆動して前記開閉弁を強制的に開放する
   ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
5. 請求項４に記載の液体吐出装置の制御方法において、
   前記液体吐出ヘッドに供給された液体を吸引し、前記液体吐出ヘッドの外部に排出させるための液体吸引手段により、前記バルブ駆動手段による前記開閉弁の強制的な開放後に、前記液体吐出ヘッドに供給された液体を排出する
   ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。

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