JP2009051076A - 液体吐出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸引時の液体付着による目詰まりを解消し、気体透過膜の気体透過性能を長く維持する。
【解決手段】インクジェットプリンタは、インクジェットヘッド6に供給するインクを貯留するサブタンク7a〜7dに形成されたインク貯留部50a〜50d内に溜まった気泡を排気流路51から吸引ポンプにより吸引して排出する。このとき、インク貯留部50a〜50dと排気流路51との間には、気体透過膜57及び誘電エラストマー90が設けられている。気体透過膜57は、吸引動作時にインクを排出せず気泡のみを排出する。また、気体透過膜57は、誘電エラストマー90の伸縮変形を繰り返すことにより振動し、付着した増粘インクを振り落とす。
【選択図】図4

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置に関する。
従来、液体を吐出する液体吐出装置として、インクジェット式記録装置が知られている。このインクジェット式記録装置の中には、インクカートリッジから供給されたインクをサブタンクに一時貯留してから記録ヘッドに供給している。このとき、サブタンク内に混入した気泡がインクとともに記録ヘッドに供給されると、印字不良を起こしてしまう。そこで、サブタンクに、気体は通過させるが気体以外のインクや固体を通過させない気体透過膜を介して脱気ポンプが接続されており、脱気ポンプを駆動することにより、サブタンク内を減圧して、サブタンク内に存在する気泡を排出している(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−288770号公報(図2)
ところで、気体透過膜は、インクのメニスカスを壊さないような気体のみ通過できる微小な孔が多数形成された多孔質部材から構成されている。特許文献1に記載のインクジェット式記録装置においては、気泡を吸引したときに、サブタンク内のインクが気体透過膜を形成する孔に入り込み、乾燥することで増粘する。すると、この増粘インクが入り込んだ孔からは気泡を通過させることができなくなり、気体透過膜が目詰まりを起こし、気体の透過面積が減少する。この状態のまま、繰り返し気体透過膜を介して気泡を吸引していると、目詰まりはさらに増大し、気体の透過面積はさらに減少し、最後には気体を透過できなくなってしまう。
そこで、本発明の目的は、吸引時の液体付着による目詰まりを解消し、気体透過膜の気体透過性能を長く維持できる液体吐出装置を提供することである。
本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、前記液体供給流路に連通した排気流路と、前記排気流路に接続され、前記排気流路内の気体を吸引する吸引手段と、前記液体供給流路と前記排気流路の連通部に設けられた気体透過膜と、前記気体透過膜を振動させる振動駆動手段と、前記吸引手段と前記振動駆動手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
本発明の液体吐出装置によると、振動駆動手段に気体透過膜を振動させることにより、気体透過膜に付着した粘度の高い液体が振り落とされ、目詰まりが解消されるため、気体透過膜の気体透過性能を長くすることができる。
また、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきか否かを判断するものであり、気泡を排出すべきと判断したときにのみ、前記吸引手段に吸引動作を実行させることが好ましい。これによると、液体供給流路に気泡が混入していると推測される場合にのみ、吸引手段に吸引動作を実行させることで、気体透過膜への液体の付着を最小限に抑えることができる。そのため、気体透過膜に液体が染み込みにくくなり、気体透過膜の気体透過性能をさらに長くすることができる。
さらに、前記液体供給流路の前記液体吐出ヘッドと反対側の端部には、液体カートリッジが着脱自在に接続され、前記液体カートリッジが交換されたときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることが好ましい。液体カートリッジが交換されたとき、液体供給流路内に多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できる。このようなときに、吸引手段に吸引動作を行わせることで、少ない吸引動作回数で効率よく気泡を排出することができる。
加えて、前記吸引手段による前回の吸引動作が行われてから所定の時間が経過したときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることが好ましい。長時間吸引動作が行われていないときには、液体供給流路内に多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できる。このようなときに、吸引手段に吸引動作を行わせることで、少ない吸引動作回数で効率よく気泡を排出することができる。
また、前記制御手段は、前記吸引手段に吸引動作を行わせる前に、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させ、その後、前記振動駆動手段を停止させてから、前記吸引手段に吸引動作を行わせることが好ましい。このように、気体透過膜を振動させて、気体透過膜の気体透過性能を回復させてから、吸引手段による吸引動作を行うことで、気泡を効率よく排出することができる。さらに、吸引直前に気体透過膜の振動を停止させることにより、吸引時における液体供給流路内の液体の泡立ちを防止することができ、液体供給流路内への気泡の混入を防止することができる。
さらに、前記制御手段は、前記吸引手段の吸引動作終了後に、再び、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させることが好ましい。気体透過膜付近の液体は乾燥しやすいため、増粘した液体が溜まりやすい。また、この気体透過膜付近では液体のよどみが生じやすい。そこで、吸引後に、再び、気体透過膜を振動させることにより、気体透過膜付近に溜まった液体を攪拌することができる。
また、前記振動駆動手段は、高分子エラストマーからなる基材と、この基材の両面にそれぞれ形成された2つの電極を有する、誘電エラストマーであり、前記誘電エラストマーは、前記2つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形することによって、前記気体透過膜を振動させるように構成されていることが好ましい。このように、振動駆動手段に基材の伸縮変形量の大きい誘電エラストマーを採用することにより、気体透過膜を大きく振動させることができ、目詰まり解消の効果が大きくなる。
さらに、前記誘電エラストマーは、前記気体透過膜と接合されておらず、少なくとも前記2つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることが好ましい。このように、誘電エラストマーが気体透過膜に接合されていないことから、誘電エラストマーが設けられることによる、気体透過膜の気体透過面積(気体透過性能)の低下を小さくすることができる。
加えて、前記2つの電極間に電圧が印加されていないときに前記誘電エラストマーと前記気体透過膜との間には空隙が形成されており、前記誘電エラストマーは、前記前記2つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることが好ましい。このように、2つの電極間に電圧が印加されていないときに誘電エラストマーと気体透過膜との間には空隙が形成されていることから、誘電エラストマーが設けられることによる、気体透過膜の気体透過面積(気体透過性能)の低下をさらに小さくすることができる。
また、前記気体透過膜の一方の面は、前記液体供給流路の少なくとも前記連通部を形成する流路形成部材に接合されており、前記気体透過膜の他方の面に、前記誘電エラストマーが接触することが好ましい。気体透過膜の、流路形成部材との接合面とは反対側の面に誘電エラストマーが接触する。この場合、気体透過膜に接触した誘電エラストマーは、この気体透過膜を流路形成部材側へ押圧することにより、気体透過膜を振動させることになる。したがって、その振動中に、気体透過膜に流路形成部材から引き剥がす方向の力が作用することがなく、気体透過膜が流路形成部材からはがれにくい。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、記録用紙にインクを吐出して所望の文字や画像などを記録するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。図1は、本発明に係るインクジェットプリンタの構成を示す概略平面図である。以下の説明に当たって、図1において左右へと向かう方向を主走査方向と定義し、下から上へ向かう方向を副走査方向と定義する。
図1に示すように、インクジェットプリンタ1(液体吐出装置)は、本体ケース2内に主走査方向に延在した2本のガイド軸3,4を有している。これら2本のガイド軸3,4には、キャリッジ5が主走査方向に沿って往復移動可能に設置されている。また、本体ケース2内には、キャリッジモータ8が設置され、このキャリッジモータ8の駆動軸には無端ベルト9が巻き掛けられている。無端ベルト9には、キャリッジ5が連結されており、キャリッジモータ8の駆動によって無端ベルト9が走行することにより、キャリッジ5が主走査方向に沿って往復移動する。
キャリッジ5には、主走査方向に沿って並んだ4つのサブタンク7a〜7dが搭載されている。サブタンク7a〜7dには、後述するインクカートリッジ11a〜11dから供給されたブラックインク、イエローインク、マゼンタインク及びシアンインクがそれぞれ貯留されている。4つのサブタンク7a〜7dの下面には、各サブタンク7a〜7dとの間に流路が接続されたインクジェットヘッド6(液体吐出ヘッド)が設けられている(図4参照)。つまり、キャリッジ5には、サブタンク7a〜7d及びインクジェットヘッド6が搭載されている。
インクジェットヘッド6は、図示しない複数のノズルを有しており、キャリッジ5の下方(図1の紙面に垂直な奥方向)に向けて、図示しない搬送機構によって搬送されてきた記録用紙Pへ、複数のノズルからインクを吐出する。さらに、キャリッジ5の副走査方向に沿う端部(図1中下方)には、チューブジョイント13が固定されている。
さらに、本体ケース2の底面には、ホルダ10が固定的に設置されており、このホルダ10に、4つのインクカートリッジ11a〜11dが着脱自在に装着される(図2参照)。インクカートリッジ11a〜11dには、ブラックインク、イエローインク、マゼンタインク及びシアンインクがそれぞれ貯留されている。インクカートリッジ11a〜11d内に貯留されたインクは、可撓性を有するインクチューブ12a〜12d及びチューブジョイント13を介してサブタンク7a〜7dに供給され、一旦サブタンク7a〜7d内に貯留された後に、さらにインクジェットヘッド6に供給される。
また、本体ケース2内において、キャリッジ5の移動方向一端側(図1中右方)には、吸引キャップ20、切替装置21及び吸引ポンプ22が設けられている。吸引ポンプ22は、チューブ23を介して切替装置21に接続されている。切替装置21は、チューブ24を介して吸引キャップ20に接続されているとともに、可撓性を有するチューブ25を介してサブタンク7a〜7dに形成された後述する排気流路51(図4参照)に接続されている。切替装置21は、吸引ポンプ22と排気流路51とが接続された状態、及び、吸引ポンプ22と吸引キャップ20とが接続された状態のいずれかの状態を選択的に切り替える。
吸引キャップ20は、平面視でキャリッジ5が主走査方向に沿って移動可能な範囲であって、図1中右方においてキャリッジ5と重なる位置に配置されている。吸引キャップ20は、キャリッジ5が主走査方向と反対方向に移動してインクジェットヘッド6が吸引キャップ20と対向する位置に移動してきたときに、上方(図1の紙面に垂直な方向)に移動して、インクジェットヘッド6の下面を覆う。すると、インクジェトヘッド6の下面に形成された複数のノズルが吸引キャップ20に覆われることになり、この状態で吸引ポンプ22により、複数のノズルからインクジェットヘッド6内のインクを吸引する。
吸引ポンプ22は、切替装置21を介して、排気流路51及び吸引キャップ20のいずれかと選択的に接続される。吸引ポンプ22は、切替装置21により排気流路51と接続されたときには、排気流路51内の気体を吸引する。一方、吸引ポンプ22は、切替装置21により吸引キャップ20と接続されたときには、吸引キャップ20によりインクジェットヘッド6の下面が覆われている状態で、インクジェットヘッド6と吸引キャップ20とで囲まれた空間内の気圧を低下させて、複数のノズルからインクジェットヘッド6内のインクを吸引する。
次に、インクカートリッジ11a〜11d及びホルダ10について、図2を参照しつつ説明する。なお、4つのインクカートリッジ11a〜11dは全て同様の構造を有することから、以下では一例として、インクカートリッジ11aを用いて説明する。図2は、ホルダに装着されたインクカートリッジの概略縦断面図である。
図2に示すように、インクカートリッジ11aは、略直方体状の透光性を有する合成樹脂(例えば、プラスチック)で形成されており、その内部にインクが貯留されている。また、インクカートリッジ11aは、インク導出部32と、大気導入部33と、センサアーム70とを有している。インク導出部32は、ホルダ10に形成されたインク導出孔41及びチューブ12aを介してサブタンク7a内にインクを供給する。大気導入部33は、ホルダ10に形成された大気導入孔42を介してインクカートリッジ11a内に大気を供給する。センサアーム70は、遮光性を有しており、インク液面に応じてその中心を軸に揺動可能となっており、その一端の上下移動をストッパ34,35により規制されている。
ホルダ10は、本体ケース2の底部に固定して設置されている。インクカートリッジ11aは、ホルダ10に、図2中左方向から挿入されて、蓋部43を閉じることで装着される。また、ホルダ10は、光センサ40を有している。光センサ40は、インクカートリッジ11aの両側面(図2の紙面手前及び奥の面)を挟み込むように発光素子40a及び受光素子40bを設けて構成されており、インクカートリッジ11a内のインク残量を検出するセンサである。
インクカートリッジ11a内にインクが十分貯留されている場合には、発光素子40aから発光された光は、センサアーム70に遮光され、受光素子40bによって受光されない。インクカートリッジ11a内のインクの減少に伴って、インク液面が下がると、センサアーム70は上方にあるストッパ34側に移動する。すると、発光素子40aと受光素子40bとを結ぶ仮想直線上にセンサアーム70が位置しない状態となり、発光素子40aが発光した光が受光素子40bによって受光される。この受光素子40bによる光の受光状態に応じてインクの残量を検出する。つまり、発光素子40aが発光した光を受光素子40bが受光していない場合、インクは十分貯留されており、発光素子40aが発光した光を受光素子40bが受光した場合、インクが残り少なくなっていることを検出することができる。
インクカートリッジ11a内のインクが残り少なくなっていることを検出すると、ユーザは、インクカートリッジ11aをホルダ10から取り外して、インクが十分貯留された新たなインクカートリッジ11aを装着する。すると、発光素子40aから発光された光は、新たに装着したインクカートリッジ11aのセンサアーム70に遮光され、受光素子40bによって受光されない状態となる。つまり、発光素子40aから発光された光が、受光素子40bによって受光されない状態から、受光される状態となった後に、再度、受光されない状態となったときには、インクカートリッジ11aを交換したと判断することができる。
次に、サブタンク7a〜7dについて、図3及び図4を参照しつつ説明する。図3は、サブタンクの概略上面図である。図4は、図3のX−X線に沿った断面図である。
図3に示すように、サブタンク7a〜7dは、それぞれタンク本体58a〜58dを有しており、各タンク本体58a〜58dの長手方向端部の上面には、蓋部材59が配置されている。つまり、各タンク本体58a〜58dは、蓋部材59の一部とともに、各サブタンク7a〜7dを構成している。タンク本体58a〜58d内には、インクカートリッジ11a〜11dからインクチューブ12a〜12dを介して供給されたインクが貯留されるインク貯留部50a〜50dが形成されている。
4つのサブタンク7a〜7dは全て同様の構造を有することから、以下では一例として、ブラックインクが貯留されているサブタンク7aを用いて説明する。図4に示すように、タンク本体58aの図4中右側の側壁52aの中央部には、水平方向に貫通したインク導入部53が形成されている。また、タンク本体58aの底壁52bには、インク供給孔54が形成されている。そして、このインク供給孔54とインクジェットヘッド6が連通するように、インクジェットヘッド6がタンク本体58aの下側に配置されている。そして、インク貯留部50aからインク供給孔54を介してインクジェットヘッド6内に導入されたインクは、インクジェットヘッド6内に形成されたインク流路(図示せず)を介して複数のノズルから吐出される。
つまり、インク貯留部50a、インク導入部53及びインク供給孔54は、インクジェットヘッド6にインクを供給する液体供給流路を構成している。液体供給流路の一端であるインク供給孔54は、インクジェットヘッド6と接続されており、他端であるインク導入部53は、インクチューブ12a及びホルダ10のインク導出孔41を介して、インクカートリッジ11aのインク導出部32と接続されている。これにより、インクカートリッジ11aからタンク本体58a内のインク貯留部50aにインクが供給される。なお、ノズルからインクが吐出(消費)されると、インク貯留部50a内のインクがインクジェットヘッド6へ供給されることにより減少するため、インク貯留部50a内の圧力は減少するが、インクカートリッジ11aの内部が大気導入部33により大気と連通して大気圧一定であるため、インク貯留部50a内にインクが補充される。
タンク本体58aの上壁52cには、開口55が形成されている。そして、開口55を塞ぐようにタンク本体58aの上面には、気体透過膜57が、熱融着や接着などによって接合されている。気体透過膜57とは、気体は通過させるが気体以外のインクや固体を通過させない膜であり、例えば多孔質のフッ素樹脂膜などが用いられる。
蓋部材59内には、排気室56及び排気流路51が形成されている。排気室56は、蓋部材59の下面に開口した凹部であり、各タンク本体58a〜58dに形成された開口55を跨ぐように形成されている。排気流路51は、排気室56の上面に水平方向に貫通して形成されている。排気流路51は、チューブ23,25及び切替装置21を介して吸引ポンプ22に接続されている。つまり、液体供給流路の一部であるインク貯留部50aと排気流路51とが連通しており、その間に気体透過膜57が設けられている。なお、本実施形態において開口55、排気室56は、インク貯留部50aと排気流路51との連通部を構成する流路形成部材となる。これにより、インク貯留部50a内の気体は、気体透過膜57を透過して、排気流路51及びチューブ23,25を介して、吸引ポンプ22により吸引される。このとき、気体透過膜57により、インク貯留部50a内の気体を吸引したときに、気体と一緒にインクが吸引されてしまうのは防止される。
また、排気室56の上面には、下方に向かって突出した2つの凸部56aが形成されている。2つの凸部56aの下面には、気体透過膜57を振動させる振動駆動手段である2つの誘電エラストマー90がそれぞれ接合されている。
誘電エラストマー90について、図5を参照しつつ説明する。図5は、図4における誘電エラストマー近傍の拡大図である。
図5(a)に示すように、誘電エラストマー90は、シリコーン樹脂、アクリル・シリコーン系高分子などの高弾性の高分子エラストマーからなる基材91と、基材91の両面にそれぞれ形成された2つの電極92,93とを有している。基材91の一端(図5(a)中上方)は、凸部56aの下面に接着されている。また、基材91の接着端と反対側の端部は、気体透過膜57と所定の空隙を空けて離間している。高分子エラストマーである基材91は、強い電場中に置くと、電場の方向に収縮し、電場と垂直な方向に伸縮する。本発明において、基材91は、その膜厚が0.2〜1.0mmであり、印加電圧が1〜5kVの場合に0.2〜1.0mmの変形量を有するものである。また、2つの電極92,93は、高分子エラストマーである基材91と親和性が高い、例えばAl,Cu,Auなどが用いられる。
誘電エラストマー90は、2つの電極92,93間に電圧が印加されたときには、電極92,93間に引力が生じ、この引力によって基材91が厚み方向に押しつぶされる。つまり、図5(a)に示すように、電極92,93間に電圧が印加されていないときには、基材91は変形しておらず、基材91と気体透過膜57との間には、所定の空隙が形成されている。そして、電極92,93間に電圧が印加されたときには、基材91が電極92,93の対向している方向(厚み方向)に収縮することで、誘電エラストマー90の厚み方向に直交する方向の一方の側面(図5(b)中下方)から伸縮した基材91が伸びて、この伸びた基材91が気体透過膜57の上面と接触し、さらに伸びることで、気体透過膜57を下方に押し下げる。その後、電極92,93間への電圧の印加が停止されたときには、図5(a)に示すように、基材91は、基材91と気体透過膜57との間に、所定の空隙が形成された元の状態に戻る。このように、電極92,93間への電圧の印加が微小時間間隔で繰り返されることにより、基材91が伸縮を繰り返し、気体透過膜57を振動させる。
次に、インクジェットプリンタ1の電気的構成について、図6を参照しつつ説明する。
図6は、インクジェットプリンタの電気的構成を示すブロック図である。図6に示すように、インクジェットプリンタ1は、全体の動作を制御する制御部80を有している。制御部80には、中央処理装置であるCPU(Central Processing Unit)、インクジェットプリンタ1の全体動作を制御するための各種プログラムやデータ等が格納されたROM(Read Only Memory)、CPUで処理されるデータ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等が含まれている。
制御部80は、ヘッド制御部81、搬送制御部82、移動制御部83、ポンプ制御部84及び振動制御部85を有している。また、制御部80は、吸引動作を開始するか否かの判断をも行うものである。
ヘッド制御部81は、制御部80がPCなどの入力装置200からの印刷データを受信したときに、ヘッド駆動回路121を制御してインクジェットヘッド6からインクを吐出させる。
搬送制御部82は、搬送モータ132を駆動して図示しない搬送ベルト上の記録用紙Pを搬送するようにモータドライバ122を制御する。
移動制御部83は、キャリッジモータ8を駆動してキャリッジ5を主走査方向に移動するようにモータドライバ123を制御する。
ポンプ制御部84は、ポンプドライバ124を制御して、吸引ポンプ22に吸引動作を行わせる。つまり、吸引ポンプ22で吸引手段を構成している。
振動制御部85は、ドライバ125を制御して、電極92,93間への電圧の印加状態を変化させて、誘電エラストマー90を振動させる。つまり、誘電エラストマー90で振動駆動手段を構成している。
次に、サブタンク7a〜7dのインク貯留部50内に溜まった気体の一連の吸引動作について、図7〜図9を参照しつつ説明する。図7は、吸引動作を開始するか否かの判断手順を示すフローチャートであり、制御部によって実行されるものである。図8は、一連の吸引動作を説明するフローチャートであり、制御部の指令に応じて実行されるものである。図9は、一連の吸引動作を説明するサブタンクの概略断面図である。
サブタンク7a〜7dのインク貯留部50a〜50d内に気泡が溜まり、この気泡がインクジェットヘッド6内のインク流路内に引き込まれると、ノズル詰まりなどを起こしてしまい、所望の印刷を行えなくなる場合がある。そこで、インク貯留部50a〜50d内に気泡が溜まったと推測されるときには、排気流路51から吸引動作を行い排出する。このインク貯留部50a〜50d内から気泡を排出するタイミングとしては、インク貯留部50a〜50d内に気泡が溜まりやすい、インクカートリッジ11a〜11dを交換した場合や前回の吸引動作から所定の時間が経過した場合などが挙げられる。これは、インクカートリッジ11a〜11dが交換されたときや、長時間吸引動作が行われていないときには、多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できるからである。
また、排気流路51から吸引動作を行い、各サブタンク7a〜7dの気泡を排出することで、気体透過膜57にインク貯留部50a〜50d内のインクがそれぞれ付着する。そして、時間の経過とともに、再び、インク貯留部50a〜50d内に気泡が溜まると、気体透過膜57に付着したままのインクが次第に増粘してしまい、気体透過膜57の増粘インクが付着した部分は目詰まりを起こしてしまい、気泡を透過することができなくなってしまう。そこで、吸引動作の際には、この気体透過膜57に付着した増粘インクも除去する必要がある。
図7に示すように、まず、制御部80により、インクカートリッジ11a〜11dが交換されたか否かを判定する(A1)。このインクカートリッジ11a〜11dが交換されたか否かの判定は、上述したように、発光素子40aから発光された光が、受光素子40bによって受光されない状態から、受光される状態となった後に、再度、受光されない状態となったときに、インクカートリッジ11a〜11dが交換されたと判定することができる。インクカートリッジ11a〜11dが交換されたと判定した場合(A1:Yes)、ポンプ制御部84及び振動制御部85によりポンプドライバ124及びドライバ125を制御して、排気流路51から吸引動作を行う(A2)。排気流路51からの吸引動作については後述する。インクカートリッジ11a〜11dが交換されていないと判定した場合(A1:No)、さらに、前回の排気流路51からの吸引動作の時刻から所定時間が経過しているか否かを判定する(A3)。所定時間が経過している場合(A3:Yes)、ポンプ制御部54及び振動制御部55によりポンプドライバ124及びドライバ125を制御して、排気流路51から吸引動作を行う(A4)。所定時間が経過していない場合(A3:No)、A1に戻る。
次に、一連の吸引動作について説明する。まず、図8に示すように、振動制御部55によりドライバ125を制御して、各サブタンク7a〜7dに設けられた気体透過膜57を振動させる(B1)。そして、この振動状態を所定時間継続させる。すると、図9(a)に示すように、気体透過膜57に付着していた増粘インクが、気体透過膜57の振動により振り落とされる(図9(b)参照)。このとき、排気流路51からの吸引動作前であることから、気体透過膜57がインクに接触していないため、より効果的に増粘インクを振り落とすことができる。所定時間(第1の透過膜振動時間)経過したら(B2:Yes)、振動制御部55によりドライバ125を制御して、気体透過膜57の振動を停止させる(B3)。
そして、切替装置21により吸引ポンプ22と排気流路51とを接続した状態で、ポンプ制御部54によりポンプドライバ124を制御して、吸引ポンプ40による各サブタンク7a〜7dに設けられた排気流路51から吸引動作を行う(B4)。吸引動作により排気流路51内の気体を吸引すると、排気流路51の圧力が低下し、インク貯留部50a〜50d内の気泡は気体透過膜57を透過して排気流路51へ移動し、吸引される。このとき、気体透過膜57によりインクは排気流路51へ移動しない。このように、気体透過膜57を振動させて、気体透過膜57の気体透過性能を回復させてから吸引ポンプ22による吸引動作を行うことで、気泡を効率よく排出することができる。さらに、吸引直前に気体透過膜57の振動を停止させることにより、吸引時におけるインク貯留部50a〜50d内のインクの泡立ちを防止することができ、インク貯留部50a〜50d内への気泡の混入を防止することができる。
そして、この排気流路51からの吸引動作を行っている状態を所定時間(所定吸引時間)継続させる。(B5)。この所定時間は、インク貯留部50a〜50d内の気泡を排出し、インク貯留部50a〜50d内のインクを対応する気体透過膜57に接触させるために必要な長さに設定される。所定時間経過した場合(B5:Yes)、吸引ポンプ40による吸引動作を停止する(B6:図9(c)参照)。
そして、振動制御部55によりドライバ125を制御して、再び、気体透過膜57を振動させる(B7)。そして、この振動状態を所定時間(第2の透過膜振動時間)継続させる(図9(d)参照)。気体透過膜57付近のインクは気体と接しやすく乾燥しやすいため、増粘したインクが溜まりやすい。また、この気体透過膜57付近ではインクジェトヘッド6のノズルからインクを吐出する際に発生する気流の影響が少なく、インクのよどみが生じやすい。そこで、吸引動作後に、再び、気体透過膜57を振動させることにより、気体透過膜57付近に溜まったインクを攪拌することができる。所定時間経過したら(B8:Yes)、振動制御部55を制御して、気体透過膜57の振動を停止させる(B9)。この所定時間(第2の透過膜振動時間)の長さは適宜設定すればよいが、制御を簡単にするため、上述した所定時間(第1の透過膜振動時間)と同じ長さにしてもよい。
以上説明したインクジェットプリンタ1によれば、振動制御部55によりドライバ125を制御して、基材91の伸縮を繰り返して、気体透過膜57を振動させることにより、気体透過膜57に付着した粘度の高いインクが振り落とされ、目詰まりが解消されるため、気体透過膜57としての寿命が長くなる。
また、吸引動作をインクカートリッジ11a〜11dの交換時または前回の吸引動作から所定時間(所定吸引時間)経過したときにのみ実行しており、インク貯留部50a〜50dに気泡が混入して、気泡を排出すべきと推測される場合にのみ、吸引ポンプ22により吸引動作を実行させることで、気体透過膜57へのインクの付着を最小限に抑えることができる。そのため、気体透過膜57にインクが染み込みにくくなり、気体透過膜57の寿命が長くなる。また、インクカートリッジ11a〜11dの交換時または前回の吸引動作から所定時間経過したときには、インク貯留部50a〜50d内に多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できる。このようなときに、吸引ポンプ22により吸引動作を行わせることで、少ない回数で効率よく気泡を排出することができる。
さらに、気体透過膜57を振動させるために、伸縮変形量の大きい高分子エラストマーから形成された基材91を用いた誘電エラストマー90を使用していることにより、気体透過膜57を大きく振動させることができ、目詰まり解消の効果が大きくなる。
また、2つの電極92,93間に電圧が印加されていないときに誘電エラストマー90と気体透過膜57との間には空隙が形成されており、2つの電極92,93間に電圧が印加されたときに基材91が変形して、誘電エラストマー90は、気体透過膜57に接触するように構成されていることにより、誘電エラストマー90が設けられることによる、気体透過膜57の気体透過面積(気体透過性能)の低下を小さくすることができる。
気体透過膜57の下面は、排気室56を一部を構成するタンク本体58の上面に接合されており、気体透過膜57の上面に、誘電エラストマー90が接触することにより、気体透過膜57の、タンク本体58との接合面とは反対側の面には誘電エラストマー90が接触する。この場合、気体透過膜57に接触した誘電エラストマー90は、この気体透過膜57をタンク本体58側へ押圧することにより、気体透過膜57を振動させることになる。したがって、その振動中に、気体透過膜57にタンク本体58から引き剥がす方向の力が作用することがなく、気体透過膜57がタンク本体58からはがれにくい。
次に、本実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、本実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
図10(a)に示すように、排気室56の気体透過膜57とタンク本体58aとの接合部と鉛直方向に関して重なる位置に凸部156aを設けて、凸部156aと気体透過膜57との間に誘電エラストマー190を設けてもよい。このとき、誘電エラストマー190は、鉛直方向に関して気体透過膜57のタンク本体58aとの接合部と反対側の位置であって、その厚み方向が気体透過膜57の押圧方向と水平になるように設ける。そして、電極192,193間に電圧を印加することで、誘電エラストマー190の厚み方向に直交する方向の両側面から膨張した基材191がはみ出し、このはみ出した基材191が気体透過膜57の上面と接触し、さらにはみ出すことで、気体透過膜57を下方に押し下げる(図10(b)参照)。これにより、電極192,193間に電圧を印加せずに、基材191が変形していない状態において、吸引ポンプ22により吸引動作を行うときに、気体透過膜57の気体透過面積を低下させることがない。
また、本実施形態においては、電極92,93間に電圧を印加していない場合に、誘電エラストマー90と気体透過膜57とは、所定の空隙を空けて対向していたが、気体振動膜57への押圧力を大きくして、振動幅を大きくしたい場合においては、誘電エラストマー90と気体透過膜57との間に空隙を形成しなくてもよい。この場合、誘電エラストマー90と気体透過膜57との間を接合していてもよい。
さらに、吸引ポンプ22による排気流路51からの吸引動作を実行するタイミングは、インクカートリッジの交換時または前回の吸引動作から所定時間経過したときに限らない。例えば、一定期間ごとに行ってもよい。
また、常に排気流路51から吸引動作を行い、排気流路51内を負圧に保つことで、インク貯留部50a〜50d内に気泡を溜めないようなシステムにおいて、所望のタイミングで吸引ポンプ22による排気流路51からの吸引動作を行ってもよい。これにより、気体透過膜57付近でのインクジェトヘッド6のノズルからインクを吐出する際に発生する気流の影響が少なく、よどんだインクを攪拌することができる。
加えて、本実施形態においては、振動駆動手段として誘電エラストマー90を用いたが、誘電エラストマー90に限らず、ピエゾ素子など気体透過膜57を振動させることができればいかなるものでもよい。
また、本実施形態においては、吸引ポンプ22による吸引動作の前後に気体透過膜57を振動させていたが、吸引動作の前後のどちらか一方のみで気体透過膜57を振動させてもよい。
さらに、本実施形態においては、光センサ40でインクカートリッジ11a〜11dが交換されたことを判断していたが、ホルダとインクカートリッジにそれぞれ電極が設けられており、インクカートリッジをホルダに装着することで、電極同士が接触し、インクカートリッジの脱着を検知することにより、インクカートリッジが交換されたことを判断してもよい。
本発明に係るインクジェットプリンタの構成を示す概略平面図である。 ホルダに装着されたインクカートリッジの概略縦断面図である。 サブタンクの概略上面図である。 図3のX−X線に沿った断面図である。 図4における誘電エラストマー近傍の拡大図である。 インクジェットプリンタの電気的構成を示すブロック図である。 吸引動作を開始するか否かの判断手順を示すフローチャートである。 一連の吸引動作を説明するフローチャートである。 一連の吸引動作を説明するサブタンクの概略断面図である。 誘電エラストマーの配置の変形例を示す図である。
符号の説明
1 インクジェットプリンタ
6 インクジェットヘッド
7a〜7d サブタンク
11a〜11d インクカートリッジ
22 吸引ポンプ
50a〜50d インク貯留部
51 排気流路
56 排気室
57 気体透過膜
80 制御部
90 誘電エラストマー
91 基材
92,93 電極

Claims (10)

  1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、
    前記液体供給流路に連通した排気流路と、
    前記排気流路に接続され、前記排気流路内の気体を吸引する吸引手段と、
    前記液体供給流路と前記排気流路の連通部に設けられた気体透過膜と、
    前記気体透過膜を振動させる振動駆動手段と、
    前記吸引手段と前記振動駆動手段を制御する制御手段と、
    を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきか否かを判断するものであり、気泡を排出すべきと判断したときにのみ、前記吸引手段に吸引動作を実行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. 前記液体供給流路の前記液体吐出ヘッドと反対側の端部には、液体カートリッジが着脱自在に接続され、
    前記液体カートリッジが交換されたときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記吸引手段による前回の吸引動作が行われてから所定の時間が経過したときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることを特徴とする請求項2または3に記載の液体吐出装置。
  5. 前記制御手段は、
    前記吸引手段に吸引動作を行わせる前に、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させ、
    その後、前記振動駆動手段を停止させてから、前記吸引手段に吸引動作を行わせることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記制御手段は、
    前記吸引手段の吸引動作終了後に、再び、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させることを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。
  7. 前記振動駆動手段は、高分子エラストマーからなる基材と、この基材の両面にそれぞれ形成された2つの電極を有する、誘電エラストマーであり、
    前記誘電エラストマーは、前記2つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形することによって、前記気体透過膜を振動させるように構成されてい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. 前記誘電エラストマーは、前記気体透過膜と接合されておらず、
    少なくとも前記2つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。
  9. 前記2つの電極間に電圧が印加されていないときに前記誘電エラストマーと前記気体透過膜との間には空隙が形成されており、
    前記誘電エラストマーは、前記2つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の液体吐出装置。
  10. 前記気体透過膜の一方の面は、前記液体供給流路の少なくとも前記連通部を形成する流路形成部材に接合されており、
    前記気体透過膜の他方の面に、前記誘電エラストマーが接触することを特徴とする請求項8または9に記載の液体吐出装置。
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