JP2008221618A - 気泡サイズ判定装置、メンテナンス装置及び流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路内を流動する流体中に存在する気泡のサイズを検出できる気泡サイズ判定装置、メンテナンス装置及び流体噴射装置を提供する。
【解決手段】供給針２３及び連通流路２２内を記録ヘッド３０のノズル開口３４Ａに向けて流動するインク中に存在する気泡Ｂが予め設定された気泡限界サイズ以上であるか否かを判定する気泡サイズ判定装置であって、供給針２３内を流動するインク中に含まれる気泡を捕捉するフィルタ２７と、連通流路２２に連通するリザーバ３２内の負圧を検出するための圧力センサ４０と、該圧力センサ４０からの信号に基づきリザーバ３２内の負圧を検出する制御装置とを備え、該制御装置は、検出したリザーバ３２内の負圧の絶対値が圧力閾値を超えた場合に、気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ以上であると判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、流路内を流動する流体中に存在する気泡のサイズを判定する気泡サイズ判定装置、流体噴射装置のメンテナンスを行なうメンテナンス装置、及び、該メンテナンス装置と気泡サイズ判定装置とを備える流体噴射装置に関する。

一般に、記録ヘッド（流体噴射ヘッド）のノズルの開口（以下、「ノズル開口」という。）からターゲットに対してインク（流体）を噴射する流体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）が知られている。このようなプリンタには、インクを貯留するインクカートリッジ（流体貯留手段）が着脱可能に装着され、このインクカートリッジからインク供給路（流路）を介して供給されたインクが記録ヘッドのノズル開口から用紙（ターゲット）に噴射されることにより印刷が実行されるようになっている。また、印刷時における記録ヘッドのインクの噴射不良を低減するために、こうしたプリンタでは、記録ヘッドのノズル開口から増粘したインクや気泡などを強制的に排出させるクリーニングが実行されるようになっている。

すなわち、インク供給路内には、該インク供給路内を下流側（ノズル開口側）に流動するインクに含まれる気泡を捕捉するフィルタ（気泡捕捉手段）が設けられている。そして、インクカートリッジから供給されたインクは、フィルタのうち気泡によって塞がれていない部分（以下、「通過許容部分」という。）を通過することにより、記録ヘッドのノズル開口側に供給されるようになっている。そのため、フィルタによって捕捉されている気泡が大きくなり過ぎた場合には、フィルタの通過許容部分が狭くなってしまい、記録ヘッドのノズル開口側へインクカートリッジ側からインクを供給しにくくなることがあった。そこで、近時のプリンタでは、前回のクリーニングが終了してから所定時間が経過した場合、インク供給路内においてフィルタによって捕捉されている気泡のサイズが該インク供給路内におけるインクの流動の妨げとなり得るサイズである気泡限界サイズになったと判断し、クリーニング（いわゆるタイマークリーニング）が実行されるようになっていた（例えば特許文献１）。
特開２０００−２３８２９５号公報

ところで、上記タイマークリーニングを実行するための所定時間は、プリンタの製造時に予め設定される時間であって、プリンタ毎の実際の使用環境や使用状況などが考慮された時間ではない。そのため、インク供給路内においてフィルタに捕捉されている気泡のサイズが上記気泡限界サイズに比して小さい場合であっても、前回のクリーニングが実行されてからの経過時間が所定時間を超えることによりタイマークリーニングが不必要に実行され、インクが無駄に消費されることがあった。

その一方で、インク供給路内においてフィルタに捕捉されている気泡のサイズが上記気泡限界サイズを超えた場合であっても、前回のクリーニングが実行されてからの経過時間が所定時間未満であるときにはタイマークリーニングが実行されないこともあった。このような場合、記録ヘッド内に十分なインクが供給されない結果、印刷不良が発生してしまうおそれがあった。したがって、特許文献１に記載のプリンタでは、インク供給路内の気泡のサイズを的確に検出できないため、適切なタイミングでクリーニングが実行されるとは限らないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路内を流動する流体中に存在する気泡のサイズを検出できる気泡サイズ判定装置、メンテナンス装置及び流体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の気泡サイズ判定装置は、上流側から下流側に向けて流体を流動させる流路内の流体中に存在する気泡のサイズが予め設定された気泡限界サイズ以上であるか否かを判定する気泡サイズ判定装置であって、前記流路内を流動する流体中に含まれる気泡を捕捉する気泡捕捉手段と、該気泡捕捉手段よりも下流側で前記流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段によって検出された圧力の絶対値が前記流路内での流体の流動を妨げる値として予め設定された圧力閾値を超えた場合に、前記気泡のサイズが前記気泡限界サイズ以上であると判定する判定手段とを備えた。

この発明によれば、流路内における流体の流動方向において気泡捕捉手段よりも下流側の圧力（以下、「下流側圧力」ともいう。）は、気泡捕捉手段の流路抵抗と対応関係にある。すなわち、気泡捕捉手段によって捕捉されている気泡のサイズが大きくなるに連れて気泡捕捉手段のうち気泡によって塞がれていない部分（通過許容部分）が狭くなって単位流速当りの圧力損失が大きくなる結果、下流側圧力の絶対値（即ち、流路外の圧力を基準とした負圧）が大きくなる。そして、この下流側圧力の絶対値が圧力閾値を超えた場合に、気泡捕捉手段によって捕捉されている気泡のサイズが気泡限界サイズ以上になったと判定する。したがって、流路内を流動する流体中に存在する気泡のサイズを検出できる。

本発明の気泡サイズ判定装置において、前記流路の下流側が流体を噴射可能な流体噴射ヘッドのノズル開口に連通しており、前記流路における前記気泡捕捉手段と前記ノズル開口との間には、前記気泡捕捉手段を通過した流体が貯留される第１貯留部と、該第１貯留部の下流側において該第１貯留部と連通路を介して連通する第２貯留部とが形成され、該第２貯留部は前記ノズル開口と連通しており、前記圧力検出手段は、前記第１貯留部内の圧力を検出する。

一般に、流路における気泡捕捉手段よりも下流側では、気泡捕捉手段に遠いほうよりも近いほうが、気泡捕捉手段の流路抵抗の変化に基づく圧力の変化を検出しやすい。この点、本発明では、第２貯留部よりも流体の流動方向における上流側に位置する第１貯留部内の圧力が検出され、該圧力の絶対値が圧力閾値よりも大きいか否かが判定される。そのため、気泡捕捉手段によって捕捉されている気泡のサイズが気泡限界サイズ以上になったか否かを正確に判定することが可能になる。

本発明の気泡サイズ判定装置において、前記圧力閾値は、前記ノズル開口からの流体の噴射に伴い前記第１貯留部内の流体が前記連通路を介して前記第２貯留部内に流入不能となる場合の前記第２貯留部内の圧力の絶対値よりも小さくなるように設定されており、前記判定手段は、前記ノズル開口からの流体の非噴射時に前記圧力検出手段によって検出された圧力の絶対値が前記圧力閾値を超えたか否かを判定する。

この発明によれば、ノズル開口からの流体の噴射が行なわれた場合に、第１貯留部内の流体を第２貯留部内に連通路を介して供給できなくなる前に、気泡捕捉手段によって捕捉されている気泡のサイズが気泡限界サイズ以上になったと判定することが可能になる。

本発明のメンテナンス装置は、流体をノズル開口から噴射可能な流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置に搭載され、前記流体噴射ヘッドの前記ノズル開口から流体を吸引して排出させるクリーニングを実行するクリーニング手段と、上記気泡サイズ判定装置の前記判定手段によって前記気泡のサイズが前記気泡限界サイズ以上であると判定された場合に、前記クリーニング手段によるクリーニングを許可する許可手段とを備えた。

この発明によれば、流路内において気泡のサイズが気泡限界サイズ未満である間は、クリーニング手段によるクリーニングが許可されない。そのため、不必要なタイミングでのクリーニングの実行が抑制される。

本発明の流体噴射装置は、流体を貯留する流体貯留手段と、流体をノズル開口から噴射する流体噴射ヘッドと、前記流体貯留手段内の流体が下流側となる前記流体噴射ヘッドのノズル開口に向けて流動する流路と、上記気泡サイズ判定装置と、上記メンテナンス装置とを備えた。

この発明によれば、適切なタイミングでクリーニングが実行されるため、流体噴射ヘッドによる流体の噴射時に噴射不良が発生することが良好に抑制される。

以下、本発明の気泡サイズ判定装置、メンテナンス装置及び流体噴射装置を具体化した一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。なお、以下における本明細書中の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は図１に矢印で示す前後方向（副走査方向）、左右方向（主走査方向）、上下方向をそれぞれ示すものとする。

図１に示すように、流体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ１１は、略矩形箱状をなすフレーム１２を備えている。フレーム１２内の下部には、その長手方向である左右方向に沿ってプラテン１３が設けられている。プラテン１３上には、フレーム１２の背面下部に設けられた紙送りモータ１４の駆動に基づき、図示しない紙送り機構により用紙Ｐが後方側から給送されるようになっている。

また、フレーム１２内におけるプラテン１３の上方には、該プラテン１３の長手方向に沿ってガイド軸１５が架設されている。ガイド軸１５には、キャリッジ１６が、該ガイド軸１５の軸線方向（左右方向）に沿って往復移動可能に支持されている。すなわち、キャリッジ１６は左右方向に貫通形成された支持孔１６ａにガイド軸１５が挿通されることにより、このガイド軸１５の長手方向に沿って往復移動自在に支持されている。

また、フレーム１２の後壁内面においてガイド軸１５の両端部と対応する位置には、駆動プーリ１７ａ及び従動プーリ１７ｂが回転自在に支持されている。駆動プーリ１７ａにはキャリッジ１６を往復移動させる際の駆動源となるキャリッジモータ１８の出力軸が連結されると共に、これら一対のプーリ１７ａ，１７ｂ間には、キャリッジ１６に連結された無端状のタイミングベルト１７が掛装されている。したがって、キャリッジ１６は、ガイド軸１５にガイドされながら、キャリッジモータ１８の駆動力により無端状のタイミングベルト１７を介して左右方向に移動可能となっている。

図２に示すように、キャリッジ１６の底壁部の後端側には、第１凹部１９が形成されており、流体としてのインクを貯留するインクカートリッジ（流体貯留手段）２０がキャリッジ１６に着脱可能な状態で搭載された場合には、インクカートリッジ２０の供給部２０ａが第１凹部１９内に収容されるようになっている。また、第１凹部１９の底壁部には、該第１凹部１９よりも径が小さい第２凹部２１が形成されると共に、キャリッジ１６の底壁部には、第２凹部２１の底壁から下方に向けて延びる連通流路２２が貫通形成されている。

また、キャリッジ１６の底壁部の後端側には、先端が円錐状に形成された中空構造の供給針２３が上方を指向するように設けられ、該供給針２３の先端には、供給針２３内と外部とを連通するための連通孔２４が複数（図２では２つのみ図示）形成されている。また、供給針２３の基端部（下端部）２５は、末広がり状に形成されると共に、該基端部２５から先端までの延設部２６は、円筒形状をなすように形成されている。そして、供給針２３は、その基端部２５が第２凹部２１内に嵌入されることにより、キャリッジ１６の底壁部に固定されている。また、供給針２３の基端部２５内における下端には、多数の網目を有するフィルタ（気泡捕捉手段）２７が供給針２３内の空間を塞ぐように配設されている。

そして、キャリッジ１６にインクカートリッジ２０が搭載される場合には、該インクカートリッジ２０の供給部２０ａを介して供給針２３の先端がインクカートリッジ２０内に進入するようになっている。そのため、インクカートリッジ２０内のインクは、各連通孔２４を介して供給針２３内に流入し、フィルタ２７を通過して連通流路２２内に流入するようになっている。この際において、供給針２３内をフィルタ２７（下流）に向けて流動するインク内に気泡Ｂが含まれている場合、インクはフィルタ２７を通過する一方で、気泡Ｂはフィルタ２７によって捕捉される。そして、フィルタ２７によって捕捉された気泡Ｂは、供給針２３の基端部２５の内側面２８によって浮力に基づく上方への移動が規制され、供給針２３の基端部２５内に滞留するようになっている。

なお、フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが比較的小さい場合、図３（ａ）に示すように、フィルタ２７のうち気泡Ｂによって塞がれていない通過許容部分２９（即ち、フィルタ２７の周縁と気泡Ｂの周縁との間の部分であって、インクが通過可能な部分のことを示す。）は、十分に広く、フィルタ２７の流路抵抗が比較的低い。そのため、インクがフィルタ２７を通過する際の圧力損失が比較的少なく、供給針２３側から連通流路２２側へのインクの流動は、円滑に行なわれることになる。しかし、図３（ｂ）に示すように、フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズ（図３（ｂ）において実線で示した気泡）が図３（ａ）に示す気泡Ｂ（図３（ｂ）において二点鎖線で示した気泡）よりも大きい場合、フィルタ２７のうち気泡Ｂによって塞がれていない通過許容部分２９は、図３（ａ）に示す通過許容部分２９よりも狭くなり、フィルタ２７の流路抵抗が高くなる。そのため、インクがフィルタ２７を通過する際の圧力損失が多くなり、供給針２３側から連通流路２２側へのインクの円滑な流動が損なわれる。なお、本実施形態では、図３（ｂ）に示す気泡Ｂのサイズのことを、「気泡限界サイズ」というものとする。

キャリッジ１６の下面側には、図２に示すように、流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド３０が設けられており、該記録ヘッド３０には、上方が開口した四角箱状をなすヘッド本体３１が設けられている。このヘッド本体３１内には、キャリッジ１６の底壁部に形成された連通流路２２に後側が連通する第１貯留部としてのリザーバ３２と、複数（図２では１つのみ図示）の圧力室（第２貯留部）３３とが区画形成されており、各圧力室３３の底壁には、該各圧力室３３内と外部とを連通するノズル３４がそれぞれ形成されている。また、各圧力室３３は、連通孔としての細孔３５を介してリザーバ３２の前側にそれぞれ連通している。

また、記録ヘッド３０には、リザーバ３２及び各圧力室３３の上側の各開口を閉塞するための可撓性を有する壁部３６が設けられており、該壁部３６とキャリッジ１６の下面との間には、空間３７が形成されている。また、壁部３６には、連通流路２２内とリザーバ３２内とを連通させるための貫通孔３８が貫通形成されており、供給針２３内及び連通流路２２内を流動してきたインクは、貫通孔３８を介してリザーバ３２内に流入するようになっている。また、壁部３６においてリザーバ３２に対応する部位には、他の部位に比して肉薄となる肉薄部３９が形成されており、該肉薄部３９上には、圧力センサ４０が配設されている。

この圧力センサ４０は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、圧電材料からなる圧電体４１を備え、該圧電体４１の下面側には、板状をなす第１電極部材４２が貼着されると共に、圧電体４１の上面側には、板状をなす第２電極部材４３が貼着されている。これら各電極部材４２，４３のうち何れか一方の電極部材は、グランド（アース）に電気的に接続されると共に、他方の電極部材は、後述する制御装置６０（図６参照）に電気的に接続されている。そして、リザーバ３２内の圧力が変化した場合（即ち、減圧された場合）、図４（ｂ）に示すように、壁部３６の肉薄部３９が撓むことにより、圧力センサ４０の圧電体４１が歪むことになる。このように圧電体４１が歪んだ場合には、その歪み量に応じた大きさの電流（即ち、電気信号）が圧力センサ４０から制御装置６０に出力されるようになっている。

また、壁部３６上において各圧力室３３に対応する各位置には、圧電素子４４がそれぞれ設けられている。これら各圧電素子４４が伸縮動作することにより該各圧電素子４４に個別対応する圧力室３３内のインクが、ノズル３４に供給されて該ノズル３４の開口（以下、「ノズル開口３４Ａ」という。）から噴射（吐出）されるようになっている。したがって、本実施形態では、供給針２３、連通流路２２、貫通孔３８、リザーバ３２、細孔３５及び圧力室３３により、インクカートリッジ２０内のインクが記録ヘッド３０のノズル開口３４Ａに向けて流動する流路が構成されている。なお、記録ヘッド３０の下面のうち、ノズル開口３４Ａが形成された部分のことを「ノズル形成面３０ａ」というものとする。

また、図１に示すように、フレーム１２内の右端部、すなわち、用紙Ｐが至らない非印刷領域には、記録ヘッド３０をメンテナンスする場合にキャリッジ１６を位置させるためのホームポジションが設けられている。そして、このホームポジションの下方には、記録ヘッド３０からの用紙Ｐに対するインク噴射が良好に維持されるように、各種のメンテナンス動作（例えば、クリーニング）を実行するメンテナンス装置４５が設けられている。

次に、メンテナンス装置４５について図５に基づき以下説明する。
図５に示すように、メンテナンス装置４５は、記録ヘッド３０のノズル形成面３０ａに各ノズル開口３４Ａを囲うようにして当接可能な上側が開口した有底四角箱状をなす合成樹脂製のキャップ４６を備えている。キャップ４６内には、該キャップ４６の内底面全体を覆うように、可撓性を有する多孔質材料からなる四角板状のインク吸収材４７が敷設されている。キャップ４６の上面全体には、ゴム等の可撓性部材よりなる四角枠状のシール部材４８が設けられている。

また、キャップ４６には、該キャップ４６を昇降させるための昇降装置４９が連結されている。そして、キャリッジ１６を非印刷領域のホームポジションに移動させた状態で、キャップ４６を昇降装置４９によって上昇させることで、キャップ４６はシール部材４８の上面が記録ヘッド３０のノズル形成面３０ａに密着し、各ノズル開口３４Ａを囲んだ状態となって記録ヘッド３０に当接するようになっている。なお、このようにキャップ４６がノズル形成面３０ａにシール部材４８を密着させるようにして記録ヘッド３０に当接した状態のことを以下では「当接状態」ともいい、この当接状態では、インク吸収材４７の上面は、ノズル形成面３０ａから僅かに離間するようになっている。

キャップ４６の下面には、該キャップ４６内からキャップ４６外へインクを排出させる排出通路５０ａを内部に有する筒状の排出部５０が下側に延びるように設けられている。排出部５０には、可撓性材料よりなる排出チューブ５１の一端部５１ａ（上流側の端部）が接続されると共に、排出チューブ５１の他端部５１ｂ（下流側の端部）は、タンク５２（「廃インクタンク」ともいう。）内に挿入されている。したがって、キャップ４６内とタンク５２内とは、排出チューブ５１を介して連通されている。そして、タンク５２内に流入したインクは、タンク５２内に収容されたインク吸収材５３に吸収されるようになっている。

また、排出チューブ５１の中間部には、キャップ４６内に吸引力を及ぼす際に駆動する吸引ポンプ５４（本実施形態ではチューブポンプ）が配設されている。そして、記録ヘッド３０のノズル形成面３０ａにキャップ４６のシール部材４８が各ノズル３４を囲うようにして密着した当接状態で吸引ポンプ５４を駆動することで、各ノズル開口３４Ａ内から増粘したインクが気泡等と共に吸引され、キャップ４６及び排出チューブ５１を介してタンク５２内に排出される、いわゆるクリーニングが行われるようになっている。したがって、本実施形態では、キャップ４６、排出チューブ５１及び吸引ポンプ５４により、クリーニング手段が構成されている。

次に、上記インクジェット式プリンタ１１の電気的構成について図６に基づき以下説明する。
図６に示すように、インクジェット式プリンタ１１は、該プリンタ１１全体を制御する制御装置６０を備えている。この制御装置６０の入力側インターフェースには、圧力センサ４０、及びメンテナンス装置４５によるクリーニング開始の契機を付与するために操作される操作部６１などが電気的に接続されている。一方、制御装置６０の出力側インターフェースには、紙送りモータ１４、キャリッジモータ１８、記録ヘッド３０、昇降装置４９及び吸引ポンプ５４などが電気的に接続されている。そして、制御装置６０は、圧力センサ４０や操作部６１からの入力信号などに応じて、紙送りモータ１４、キャリッジモータ１８、記録ヘッド３０、昇降装置４９及び吸引ポンプ５４などの駆動を各別に制御するようになっている。

また、制御装置６０内には、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６３、ＲＡＭ６４、タイマ６５、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）６６などが設けられている。ＲＯＭ６３には、インクジェット式プリンタ１１を制御するための各種の制御プログラム（後述するクリーニング実行判定処理等）、及び各種閾値（後述する圧力閾値等）などが予め記憶されている。また、ＲＡＭ６４には、インクジェット式プリンタ１１の駆動中に適宜書き換えられる各種の情報が記憶されるようになっている。なお、タイマ６５は、図示しないクロック回路からのクロック信号等に基づき計数処理を行うカウンタを用いたタイマである。

次に、本実施形態の制御装置６０が実行する各処理ルーチンのうちクリーニングに関するクリーニング実行判定処理ルーチンについて図７に示すフローチャート及び図８に示すタイミングチャートに基づき以下説明する。

さて、制御装置６０は、用紙Ｐに対する印刷を実行する際の前処理としてクリーニング実行判定処理ルーチンを実行する。そして、このクリーニング実行判定処理ルーチンにおいて、制御装置６０は、クリーニングが実行された場合に「オン」にセットされるクリーニングフラグＦＬＧが「オフ」であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。このクリーニングフラグＦＬＧは、インクジェット式プリンタ１１への電力供給が遮断された場合には、次回に電力供給が開始されたときに「オフ」にセットされるフラグである。ステップＳ１０の判定結果が否定判定（ＦＬＧ＝「オン」）である場合、制御装置６０は、電力供給が開始されてから既にクリーニングが実行されたものと判断し、クリーニング実行判定処理ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１０の判定結果が肯定判定（ＦＬＧ＝「オフ」）である場合、制御装置６０は、圧力センサ４０から入力した信号の大きさに基づきリザーバ３２内の負圧ＮＰを検出する（ステップＳ１１）。したがって、本実施形態では、圧力センサ４０及び制御装置６０により、流路においてフィルタ２７よりも下流側で流路（リザーバ３２）内の圧力（負圧ＮＰ）を検出するための圧力検出手段が構成されている。なお、圧力センサ４０からの信号に基づき検出される負圧ＮＰは、上記空間３７内の圧力を基準とした負圧である。

続いて、制御装置６０は、ステップＳ１１にて検出したリザーバ３２内の負圧ＮＰの絶対値が予め設定された圧力閾値ＫＮＰ（例えば４．５ＫＰａ）を超えたか否かを判定する（ステップＳ１２）。この点で、本実施形態では、制御装置６０が、判定手段として機能する。

ここで、リザーバ３２内の負圧ＮＰの絶対値とフィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズとの関係について説明する。フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが大きくなると、フィルタ２７のうち気泡Ｂに覆われる部分が広くなるため、通過許容部分２９が狭くなっていく。すると、インクがフィルタ２７を通過する際における圧力損失（即ち、単位流速当りの圧力損失）が大きくなり、インクがリザーバ３２内に供給されにくくなる。すなわち、インクカートリッジ２０からリザーバ３２内への単位時間当りにおけるインクの供給量は、気泡Ｂのサイズが大きくなるに連れて次第に少なくなる。

また、用紙Ｐの印刷時のように各ノズル開口３４Ａからインクが噴射された場合、各ノズル開口３４Ａから噴射された分だけ圧力室３３内におけるインクの貯留量が減少するため、該圧力室３３内には、大気に対して負圧が発生することになる。すると、圧力室３３内に発生した大気を基準とした負圧を解消するために、リザーバ３２内のインクが細孔３５を介して圧力室３３内に流入することになる。その結果、圧力室３３内の圧力は、インクの噴射前と同等になる。

しかしながら、図８に示すように、各ノズル開口３４Ａからインクが噴射されて圧力室３３内に負圧が発生している場合に、リザーバ３２内の負圧ＮＰの絶対値が噴射不能圧力値ＮＰｎｇ（例えば５ＫＰａ）以上になると、この状態の圧力室３３内の圧力値（即ち、大気を基準とした負圧）とリザーバ３２内の圧力値（即ち、空間３７を基準とした負圧ＮＰ）との差が、この状態の圧力室３３内の圧力値よりも小さくなる。そのため、圧力室３３内には、リザーバ３２からではなく、該圧力室３３に連通するノズル３４内のインクが流入（即ち、逆流）することになる。その結果、ノズル３４内のメニスカスが破壊され、次回の印刷時においてインクの噴射不良が発生するおそれがある。そこで、本実施形態において、圧力閾値ＫＮＰは、リザーバ３２側から圧力室３３内へのインクの流動を妨げ得る値として、上記ＮＰｎｇよりも小さい値（具体的には、噴射不能圧力値ＮＰｎｇの９０％程度の大きさ）に予め設定されている。

そして、ステップＳ１２の判定結果が否定判定（ＮＰの絶対値≦ＫＮＰ）である場合、制御装置６０は、クリーニングの実行を許可することなくクリーニング実行判定処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１２の判定結果が肯定判定（ＮＰの絶対値＞ＫＮＰ）である場合、制御装置６０は、気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ（図４（ｂ）に示すサイズ）以上になったと判断し、クリーニングの実行を許可する。したがって、本実施形態では、気泡捕捉手段（フィルタ２７）、圧力検出手段（圧力センサ４０及び制御装置６０）及び判定手段（制御装置６０）により、気泡サイズ判定装置が構成される。また、本実施形態では、制御装置６０が、メンテナンス装置４５の許可手段としても機能する。そして、制御装置６０は、クリーニングを実行させるべくメンテナンス装置４５の駆動を制御する（ステップＳ１３）。

続いて、制御装置６０は、メンテナンス装置４５によるクリーニングが終了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定結果が否定判定である場合、制御装置６０は、ステップＳ１４の判定結果が肯定判定になるまで該ステップＳ１４の判定処理を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１４の判定結果が肯定判定である場合、制御装置６０は、クリーニングフラグＦＬＧを「オン」にセットし（ステップＳ１５）、その後、クリーニング実行判定処理ルーチンを終了する。

すなわち、図８に示すように、リザーバ３２内の負圧ＮＰが圧力閾値ＫＮＰを超えた場合、供給針２３内においてフィルタ２７に捕捉されている気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズに近づいてきたと判断される。そして、このタイミングでクリーニングが実行されることにより、供給針２３内の気泡Ｂは、フィルタ２７を通過して各ノズル開口３４Ａからインクと共に強制的に排出される。その結果、フィルタ２７における通過許容部分２９がクリーニング前に比して広くなるため、リザーバ３２内にはインクカートリッジ２０側からインクが円滑に流入するようになる。すなわち、リザーバ３２内の負圧ＮＰの絶対値は、クリーニング実行前に比して十分に小さくなる。したがって、その後の印刷時にノズル開口３４Ａからインクが噴射された場合、圧力室３３内には、リザーバ３２から細孔３５を介して確実にインクが供給され、インクの噴射不良が回避される。

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）インク（流体）の流動方向においてフィルタ（気泡捕捉手段）２７よりも下流側で検出された負圧ＮＰは、フィルタ２７をインクが通過する際の該フィルタ２７の流路抵抗と対応関係にある。すなわち、フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが大きくなる（即ち、通過許容部分２９が狭くなる）に連れてフィルタ２７を通過する単位時間当りのインクの量が少なくなる結果、インクがフィルタ２７を通過する際の圧力損失が大きくなるため、検出される負圧ＮＰの絶対値が大きくなる。そして、検出される負圧ＮＰの絶対値が圧力閾値ＫＮＰを超えた場合に、フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ以上になったと判定する。したがって、流路内を流動するインク中に存在する気泡Ｂのサイズを検出できる。

（２）一般に、流路におけるフィルタ（気泡捕捉手段）２７よりも下流側では、フィルタ２７に遠いほうよりも近いほうが、フィルタ２７を通過する単位時間当りのインク（流体）の量の変化に基づく負圧（圧力）ＮＰの変化を検出しやすい。この点、本実施形態では、圧力室（第２貯留部）３３よりもインクの流動方向における上流側に位置するリザーバ（第１貯留部）３２内の負圧ＮＰが検出され、該負圧ＮＰの絶対値が圧力閾値ＫＮＰよりも大きいか否かが判定される。そのため、フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ以上になったか否かを正確に判定することができる。

（３）圧力閾値ＫＮＰは、噴射不能圧力値ＮＰｎｇの絶対値よりも小さい値に設定されている。そのため、ノズル開口３４Ａからのインク（流体）の噴射が行なわれた場合に、リザーバ（第１貯留室）３２内のインクを圧力室（第２貯留部）３３内に細孔（連通路）３５を介して供給できなくなる前に、フィルタ２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ以上になったと判定することができる。

（４）供給針（流路）２３内においてフィルタ（気泡捕捉手段）２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ未満である間は、メンテナンス装置４５によるクリーニングが許可されない。そのため、不必要なタイミングでのクリーニングの実行を抑制できる。

（５）また、インクカートリッジ２０内には、脱気されたインク（以下、「脱気インク」という。）が貯留されていることもある。しかしながら、脱気インクは、インクカートリッジ２０がキャリッジ１６上に装着されてからの経過時間に応じて、その脱気度が徐々に変化していく。そのため、インクカートリッジ２０がキャリッジ１６上に装着されてからの経過時間が長くなるほど、供給針２３内に気泡Ｂが溜まりやすくなる、すなわち、気泡Ｂが大きくなりやすくなる。したがって、予め設定された所定周期毎にクリーニングを実行する、いわゆるタイマークリーニングでは、適切なタイミングでクリーニングを実行できなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、供給針２３内においてフィルタ（気泡捕捉手段）２７によって捕捉されている気泡Ｂのサイズが気泡限界サイズ以上になったときにクリーニングが実行されるようになっている。したがって、インクの脱気度の変化の点も考慮した最適なタイミングでクリーニングを実行することができる。

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。
・上記実施形態において、クリーニング実行判定処理ルーチンを、電力供給が開始されてから最初に印刷を開始する際にのみ実行するようにしてもよい。

・上記実施形態において、リザーバ３２内の負圧ＮＰの絶対値が圧力閾値ＫＮＰを超えた場合には、図示しない報知手段（表示装置やスピーカ）にてクリーニングを促す旨の報知を行なうようにしてもよい。この場合、ユーザによって操作部６１が操作されたことに起因してクリーニングが実行されたときに、報知手段による報知を終了させるようにすることが望ましい。このように構成しても、上記（１）（２）（３）（５）と同等の効果を得ることができる。

・上記実施形態において、圧力センサ４０を、フィルタ２７よりも下流側であれば任意の位置に設けてもよい。例えば、図９に示すように、圧力センサ４０を、連通流路２２内の圧力（負圧）を検出可能な位置に設けてもよい。この場合、キャリッジ１６には、連通流路２２と連通する空間７０と、該空間７０と連通流路２２とを区画する可撓性を有する区画板７１とを設け、空間７０内において区画板７１に取着された状態で圧力センサ４０を設けることが望ましい。このように構成した場合、上記実施形態に比して、フィルタ２７により近い位置の負圧ＮＰの検出が可能となるため、気泡Ｂのサイズの変化に起因してフィルタ２７を通過する単位時間当たりのインクの流量を正確に検出することができると共に、気泡Ｂのサイズを正確に検出できる。

・上記実施形態において、圧力センサ４０は、リザーバ３２内の負圧ＮＰを検出可能な構成であれば、任意の圧力センサ（例えば半導体素子を用いた圧力センサ）であってもよい。

・上記実施形態において、圧力閾値ＫＮＰを、噴射不能圧力値ＮＰｎｇよりも小さい値であれば任意の値（例えば噴射不能圧力値ＮＰｎｇの９５％程度の大きさ）に設定してもよい。

・上記実施形態において、キャップ４６は、その一部が記録ヘッド３０に当接した状態で吸引ポンプ５４が駆動した場合に、記録ヘッド３０からインクが吸引されるような構成であればよい。例えば、キャップ４６は、その上側部が記録ヘッド３０の側面に当接可能な構成であってもよい。

・上記実施形態において、流体噴射装置を、用紙Ｐの搬送方向（前後方向）と交差する方向において記録ヘッド３０が用紙Ｐの幅方向（左右方向）の長さに対応した全体形状をなす、いわゆるフルラインタイプのプリンタに具体化してもよい。

・上記実施形態において、流体噴射装置を、インクカートリッジ２０をキャリッジ１６とは別の位置に配置するいわゆるオフキャリタイプのインクジェット式プリンタに具体化してもよい。この場合、キャリッジ１６に搭載された記録ヘッド３０には、インクカートリッジ２０から供給チューブ（流路）を介してインクが供給される。

・上記各実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンタ１１に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体を含む）を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材（画素材料）などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、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であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。なお、本明細書において「流体」とは気体のみからなる流体及び粉粒体（粒体、粉体を含む）のみからなる流体を含まない概念であり、流体には、例えば液体（無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）等を含む）、液状体などが含まれる。

本実施形態におけるインクジェット式プリンタの概略斜視図。 キャリッジ及び記録ヘッドの一部を示す概略断面図。 （ａ）（ｂ）は供給針の概略断面図。 （ａ）（ｂ）はリザーバ内の圧力が変化した様子を示す概略断面図。 メンテナンス装置の模式図。 電気的構成を示すブロック回路図。 クリーニング実行判定処理ルーチンを説明するフローチャート。 時間の経過に基づきリザーバ内の負圧の変化を説明するタイミングチャート。 別の実施形態におけるキャリッジの一部を示す概略断面図。

符号の説明

１１…インクジェット式プリンタ（流体噴射装置）、２０…インクカートリッジ（流体貯留手段）、２２…連通流路（流路）、２３…供給針（流路）、２７…フィルタ（気泡サイズ判定装置、気泡捕捉手段）、３０…記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、３２…リザーバ（流路、第１貯留部）、３３…圧力室（流路、第２貯留部）、３４Ａ…ノズル開口、３５…細孔（流路、連通路）、３８…貫通孔（流路）、４０…圧力センサ（気泡サイズ判定装置、圧力検出手段）、４５…メンテナンス装置、４６…キャップ（クリーニング手段）、５１…排出チューブ（クリーニング手段）、５４…吸引ポンプ（クリーニング手段）、６０…制御装置（気泡サイズ判定装置、圧力検出手段、判定手段、許可手段）、Ｂ…気泡、ＫＮＰ…圧力閾値、ＮＰ…負圧（流路内の圧力）。

Claims (5)

1. 上流側から下流側に向けて流体を流動させる流路内の流体中に存在する気泡のサイズが予め設定された気泡限界サイズ以上であるか否かを判定する気泡サイズ判定装置であって、
   前記流路内を流動する流体中に含まれる気泡を捕捉する気泡捕捉手段と、
   該気泡捕捉手段よりも下流側で前記流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   該圧力検出手段によって検出された圧力の絶対値が前記流路内での流体の流動を妨げる値として予め設定された圧力閾値を超えた場合に、前記気泡のサイズが前記気泡限界サイズ以上であると判定する判定手段と
   を備えた気泡サイズ判定装置。
2. 前記流路の下流側が流体を噴射可能な流体噴射ヘッドのノズル開口に連通しており、前記流路における前記気泡捕捉手段と前記ノズル開口との間には、前記気泡捕捉手段を通過した流体が貯留される第１貯留部と、該第１貯留部の下流側において該第１貯留部と連通路を介して連通する第２貯留部とが形成され、該第２貯留部は前記ノズル開口と連通しており、前記圧力検出手段は、前記第１貯留部内の圧力を検出する請求項１に記載の気泡サイズ判定装置。
3. 前記圧力閾値は、前記ノズル開口からの流体の噴射に伴い前記第１貯留部内の流体が前記連通路を介して前記第２貯留部内に流入不能となる場合の前記第２貯留部内の圧力の絶対値よりも小さくなるように設定されており、
   前記判定手段は、前記ノズル開口からの流体の非噴射時に前記圧力検出手段によって検出された圧力の絶対値が前記圧力閾値を超えたか否かを判定する請求項２に記載の気泡サイズ判定装置。
4. 流体をノズル開口から噴射可能な流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置に搭載され、前記流体噴射ヘッドの前記ノズル開口から流体を吸引して排出させるクリーニングを実行するクリーニング手段と、
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の気泡サイズ判定装置の前記判定手段によって前記気泡のサイズが前記気泡限界サイズ以上であると判定された場合に、前記クリーニング手段によるクリーニングを許可する許可手段と
   を備えたメンテナンス装置。
5. 流体を貯留する流体貯留手段と、
   流体をノズル開口から噴射する流体噴射ヘッドと、
   前記流体貯留手段内の流体が下流側となる前記流体噴射ヘッドのノズル開口に向けて流動する流路と、
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の気泡サイズ判定装置と、
   請求項４に記載のメンテナンス装置と
   を備えた流体噴射装置。

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