JP2009051149A - 液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法 - Google Patents

液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】液体吐出ヘッドに対して安定的なインクの供給を可能とするための吐出回復動作において、インクを循環させず、簡単な機構で気泡や異物等を除去できるようにする。
【解決手段】ヘッドチップの全てのインク液室と連通するインク流路24を形成するための共通流路部材21と、共通流路部材21に形成された供給口21aに接続され、インク流路24にインクを供給する供給ポンプ40と、共通流路部材21に形成された排出口21bに接続され、インク流路24のインクを各ノズル28以外から排出させる吸引ポンプ60と、吸引ポンプ60によって排出されたインクを貯留する廃液タンク70とを備え、インク流路24から排出されたインクは、廃液として廃液タンク70に貯留する。
【選択図】図8

Description

本発明は、ヘッドチップのエネルギー発生素子を駆動し、液室内の液体に吐出力を与えることにより、液室内の液体をノズルから吐出させる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、ノズルから吐出されなかった液体を再利用せずに廃液として扱い、古い液体がヘッドチップ内に残留しないようにした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。
ここで、インク中に気泡や異物が存在すると、液室内にインクが適切に供給されず、目詰まりや吐出不良を引き起こす。そのため、吐出回復動作を行ってインク中の気泡や異物を除去する技術が知られている。すなわち、液体吐出ヘッドのノズルをキャップによって外部から気密に被覆し、キャップ内に負圧を印加することにより、気泡や異物とともにインクをノズルから吸引する技術であり、少なくとも吸引が終了した時点からキャップによる被覆が解除され、ワイパーによるインク吐出面の払拭(ワイピング)動作が終了するまでの間は、ノズルに正圧が印加される(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−53983号公報
また、ポンプによって液体吐出ヘッドとサブタンクとの間でインクを循環させ、気泡を除去するようにした技術も知られている。すなわち、サブタンクの大気連通バルブを塞いだ状態でポンプを駆動してインクを循環させ、サブタンクでインク中の気泡を除去する技術である。そして、ポンプの停止と同時又はその直後に大気連通バルブを開き、サブタンク内と大気とを連通させることにより、インクの循環動作において、ノズルから空気が引き込まれたり、逆に、ノズルからインクが押し出されたりすることを防止している(例えば、特許文献2参照)。
特開2005−306005号公報
しかし、上記の特許文献1の技術は、キャップを圧接してノズルを気密に被覆し、キャップ内に負圧を印加することにより、インクとともにノズルから気泡を吸引して排出するものなので、印加した負圧を維持するための密閉構造が必要となり、キャップの圧接機構部に高い精度が要求される。また、キャップの圧接から吸引の完了に至るまでの時間が長くなってしまう。さらにまた、吸引によって各ノズルからインクが排出されるため、吐出回復動作のたびに多くのインクが消費されてしまい、特に、複数のノズルを記録用紙の幅に対応する長さで略直線状に並べて配置したラインヘッド方式のインクジェットプリンタにおいては、これらの問題がより顕著なものとなる。
一方、上記の特許文献2の技術は、インクを循環させて気泡を除去するものであり、キャップに高い精度が要求されないため、安価に構成できるという利点がある。また、メンテナンスに使用されるインクが再利用されるので、経済的でもある。
ところが、特許文献2のようなインク循環式は、リサイクルインクが液体吐出ヘッドの上流のサブタンクに帰還するため、未使用の新鮮なインクに古いリサイクルインクが混入されてしまう。
ここで、リサイクルインクには、気泡や異物等が含まれている上に、インク流路中の環境変化によって物性が変質している可能性もある。しかも、そのリサイクルインクが何回も循環する可能性があるので、品質的な観点からすると好ましいものではない。また、インクの変質に起因する吐出性能のばらつきにより、性能維持に関する制御が難化することが予想される。さらには、帰還するリサイクルインクの量が安定せず、インク残量の管理精度が低下することも考えられる。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、液体吐出ヘッドに対して安定的なインクの供給を可能とするための吐出回復動作において、インクを循環させず、簡単な機構で気泡や異物等を除去できるようにすることである。
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るためのエネルギー発生素子が複数配置され、各前記エネルギー発生素子の周囲にそれぞれ液室が形成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する液体の共通流路を形成するための共通流路部材とを備え、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子を駆動し、各前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、各前記液室内の液体を各前記ノズルから吐出させる液体吐出装置であって、前記共通流路部材に形成された供給口に接続され、前記共通流路に液体を供給する供給ポンプと、前記共通流路部材に形成された排出口に接続され、前記共通流路の液体を各前記ノズル以外から排出させる排出ポンプと、前記排出ポンプによって排出された液体を廃液として貯留する廃液タンクとを備え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5に記載の発明は、ノズルから液体を吐出させるためのエネルギー発生素子が複数配置され、各前記エネルギー発生素子の周囲にそれぞれ液室が形成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する液体の共通流路を形成するための共通流路部材とを備え、前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子を駆動し、各前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、各前記液室内の液体を各前記ノズルから吐出させる液体吐出装置の制御方法であって、前記共通流路部材に形成された供給口に接続され、前記共通流路に液体を供給する供給ポンプと、前記共通流路部材に形成された排出口に接続され、前記共通流路の液体を各前記ノズル以外から排出させる排出ポンプと、前記排出ポンプによって排出された液体を廃液として貯留する廃液タンクとを備え、前記供給ポンプ及び前記排出ポンプを駆動して、前記共通流路に液体を供給するとともに前記共通流路から液体を排出し、排出された液体を前記廃液タンクに貯留する第1動作と、前記供給ポンプを駆動して、各前記液室内の液体を各前記ノズルから押し出す第2動作と、前記排出ポンプを駆動して、各前記ノズルから押し出された液体を前記液室内に吸い戻すとともに前記共通流路から液体を排出し、排出された液体を前記廃液タンクに貯留する第3動作とを実行することを特徴とする。
(作用)
上記の請求項1及び請求項5に記載の発明は、排出ポンプが共通流路部材に形成された排出口に接続されている。そして、排出ポンプの駆動によって共通流路から液体が排出され、排出された液体は、廃液タンクに貯留される。そのため、共通流路の液体中の気泡や異物は、液体とともに排出口(ノズル以外)から排出され、廃液タンクに貯留されて除去される。
上記の発明によれば、共通流路から排出された液体が廃液タンクに貯留され、再利用されずに廃液となる。また、液体の排出は、共通流路部材の排出口に接続された排出ポンプによって行なわれる。そのため、インクを循環させることなく、排出口に排出ポンプを接続した簡単な機構により、共通流路の液体中の気泡や異物等を除去できる。
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80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(本発明における圧力調整手段に相当するもの)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、吸引ポンプ60(本発明における排出ポンプに相当するもの)、及び廃液タンク70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80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、ヘッドチップの全てのインク液室22(本発明における液室に相当するもの)と連通するインク流路24(本発明における共通流路に相当するもの)を形成するための共通流路部材21を備えている。そして、共通流路部材21には、インクの供給口21a及び排出口21bが形成されている。
また、ラインヘッド20は、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。
次に、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、このインクカートリッジ30は、インクジェットプリンタ10から容易に着脱することが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、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、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55d、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。
さらにまた、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、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。そして、排出されたインクは、再利用せずに廃液として扱われ、廃液タンク70に貯留される。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80によって連結されている。なお、各チューブ80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(本発明におけるエネルギー発生素子に相当するもの)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に示すように、半導体基板25の上側には共通流路部材21が配置されており、この共通流路部材21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、後述するプラテン91上に搬送された記録用紙の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。また、インクの吐出が繰り返されると、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)にインク溜りができることがある。そして、インク溜りがある程度以上に成長すると、インクの吐出動作に支障をきたしたり、印画品質に悪影響を与えたり、インクの混色を生じたりする。さらにまた、インク中に気泡が存在すると、インク液室22にインクが適切に供給されず、吐出不良を引き起こす。
そこで、本実施形態のインクジェットプリンタ10は、インク溜りが記録用紙上に落下したり、ノズルシート27の表面を移動して混色を生じたりする事態を未然に防げるように、ノズルシート27のインク吐出面をキャッピングしている。また、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。さらにまた、ラインヘッド20内から気泡を除去できるようにしている。
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におけるラインヘッド20とヘッドキャップ94との関係を示す側面図であり、図3(a)は、ラインヘッド20が下降位置にある状態を示し、図3(b)は、ラインヘッド20が上昇位置にある状態を示している。
図3(a)に示すように、下降位置にあるラインヘッド20の横には、各ノズル28のインク吐出側の蓋体となるヘッドキャップ94が配置されている。
このヘッドキャップ94は、ノズルシート27のインク吐出面を保護するだけでなく、インク吐出面の付着物を除去するものである。すなわち、ヘッドキャップ94には、ノズル28を覆う蓋となるキャップ94aに加え、ゴム質のブレード95が取り付けられており、ヘッドキャップ94は、キャップ移動手段93(本発明における移動手段に相当するもの)によって水平方向に移動するようになっている。また、ラインヘッド20は、ヘッド移動手段92(本発明における移動手段に相当するもの)によって上下方向に移動するようになっている。
ここで、ヘッドキャップ94は、ラインヘッド20の上下動に連動して水平方向に往復移動するので、各ノズル28とヘッドキャップ94とは、相対的に接近又は離間する。そして、印画の際は、図3(a)に示すように、ヘッドキャップ94がラインヘッド20の横に位置し、ノズルシート27のインク吐出面が開いた状態となる。また、ラインヘッド20は、下降してプラテン91と対向する。そのため、プラテン91上に搬送された記録用紙にノズル28から4色のインクを適宜吐出することにより、カラー印画を行なうことができる。
一方、インクジェットプリンタ10の待機中は、ヘッド移動手段92によってラインヘッド20が上昇するとともに、キャップ移動手段93によってヘッドキャップ94が図3の左右方向に移動する。すると、ノズルシート27のインク吐出面にブレード95が接触しながら移動することとなり、インク吐出面の付着物(ノズル28の周辺の汚れや、付着したインク滴等)が払拭(ワイピング)されて除去される。そして、最終的には、図3(b)に示すように、キャップ94aによってノズル28が覆われ、ノズルシート27のインク吐出面が保護される。また、これにより、ノズル28に対するゴミの付着やノズル28の乾燥を防止できる。
図4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。
図4に示すように、サブタンク50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54と、開口部54を開閉する圧力調整バルブ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81が接続され、大気連通口51bには、他端が開口したチューブ82が接続されており、チューブ82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54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54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54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83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54には、開口部54を開閉する圧力調整バルブ55が設置されている。この圧力調整バルブ55は、バルブシャフト55a、開閉バネ55b、ダイヤフラム55c、及び開閉弁55dによって構成されており、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いる。
そこで次に、圧力調整バルブ55について詳細に説明する。
図5は、図4に示すサブタンク50における圧力調整バルブ55の通常時の状態を示す断面図である。
また、図6は、図4に示すサブタンク50における圧力調整バルブ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、圧力調整バルブ55は、第2液室52及び仕切り壁53の開口部54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、バルブシャフト55aの下端部に取り付けられ、開口部54の周囲の仕切り壁53に当接可能な開閉弁55dとを備えている。
そのため、圧力調整バルブ55の開閉弁55d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、仕切り壁53に当接して開口部54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83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る。
ダイヤフラム55cが下方に凹むと、開閉弁55d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55dを押し下げるので、開閉弁55dが仕切り壁53から離れ、開放されることとなる。なお、後述するように、バルブシャフト55aの頭頂部に外力を作用させてバルブシャフト55aを押し込むことにより、開閉弁55dを強制的に開放することもできる。
開閉弁55dが開放されると、仕切り壁53の開口部54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54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55dが上方に押し上げられ、図5に示すように、開閉弁55dが開口部54の周囲の仕切り壁53に再び当接して開閉弁55dが閉塞状態となり、開口部54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に示す圧力調整バルブ55によって開閉弁55dが自動的に作動し、開口部54が開閉する。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。
また、前述したように、インクは、図1に示す供給ポンプ40の駆動によってサブタンク50に送られ、サブタンク50を経由してラインヘッド20に供給される。そして、ラインヘッド20内のインクは、吸引ポンプ60の駆動により、気泡を含んだインクごとラインヘッド20から吸引して排出することができる。
そこで次に、本実施形態のインクジェットプリンタ10における吐出回復動作(気泡の除去)について詳細に説明する。
本実施形態のインクジェットプリンタ10において、ラインヘッド20内に発生又は侵入した気泡を除去するには、サブタンク50によってラインヘッド20に供給するインクの圧力を調整し、供給ポンプ40と吸引ポンプ60とを駆動させる。そして、このような気泡の除去は、任意又は定期的に、制御部からの指令に基づく吐出回復動作によって実行される。
具体的には、制御部は、供給ポンプ40及び吸引ポンプ60を駆動して、ラインヘッド20内のインクを入れ替える第1動作と、圧力調整バルブ55を閉塞した状態で供給ポンプ40を駆動し、サブタンク50に正圧を蓄積した後、圧力調整バルブ55を開放して、ラインヘッド20内のインクをノズル28から押し出す第2動作と、吸引ポンプ60を駆動して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともに排出口21bから排出し、排出されたインクを廃液タンク70に貯留する第3動作とを一連の動作として実行する。なお、第2動作では、ラインヘッド20内のインクがノズル28から滴下しないように供給ポンプ40を駆動し、第3動作では、ノズル28にメニスカスが形成されるように吸引ポンプ60を駆動する。
このような一連の吐出回復動作により、ラインヘッド20内のインク流路24に浮遊する比較的大きな気泡と、インク液室22に付着する微細な気泡とが効率よく除去される。また、気泡を含むインクは、ノズル28を介さずに排出され、再利用されることなく廃液タンク70に貯留されるので、気泡を含むインクがノズル28に目詰まりを発生させたり、吐出不良を生じさせたりすることを防止できる。さらにまた、長期間インクが吐出されなかった場合に行なうラインヘッド20のリフレッシュにおいても、変質や増粘した古いインクが排出される。そのため、ラインヘッド20が最適にクリーニングされた状態(気泡が除去等された状態)となるので、インクの安定的な供給が可能となり、印画の実行に備えることができる。
(第1実施形態)
図7は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作(第1実施形態)を示すフローチャートである。
また、図8は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作に対応したインクの流れを示す側面図である。
さらにまた、図9は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作に対応したラインヘッド20内の状態を示す斜視図である。
図7に示すように、第1実施形態の吐出回復動作は、圧力を蓄積する動作を有する大回復モードとなっている。そして、各動作を順に実行することにより、図9に示すように、ラインヘッド20内の気泡等を含むインクがインク流路24から排出され、排出されたインクは、図8に示すように、再利用されずに廃液となって廃液タンク70に貯留される。
第1実施形態の吐出回復動作では、スタート後の最初のステップS1で、クリーニング信号が入力されたか否かが判断される。そして、クリーニング信号が入力されると、次のステップS2では、インクカートリッジ30(図1参照)が装着されているか否かが判断され、正しく装着されている場合には、その次のステップS3で、サブタンク50(図1参照)内のインク量が基準値以上であるか否かが判断される。なお、サブタンク50内のインク量は、液量センサ51c(図4参照)によって検知される。
ここで、インク量が基準値未満であると、図4に示すサブタンク50にインクを補充する。すなわち、ステップS4に進み、圧力調整バルブ55を閉じるとともに大気連通バルブ56を開ける。その後、ステップS5では、供給ポンプ40(図1参照)のみを駆動することによってサブタンク50内のインク量を基準値以上とする。このようにしてサブタンク50にインクを補充した後は、次のステップS6において、ヘッドキャップ94(図3参照)を開ける。なお、ステップS3で、サブタンク50内のインク量が基準値以上であれば、ステップS4及びステップS5を経ることなく、ステップS6に進む。
このステップS6では、図3(b)に示す状態のラインヘッド20及びヘッドキャップ94に対し、キャップ移動手段93を駆動して、ヘッドキャップ94を図3の左方向に移動させる。すると、ヘッドキャップ94の開放に伴ってブレード95がノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。そのため、インク吐出面の付着物(ノズル28の周辺の汚れや、付着したインク滴等)が除去される。
また、続くステップS7では、ヘッド移動手段92を駆動し、ラインヘッド20を下降させる。すると、図3(a)に示すように、ラインヘッド20が通常の印画位置まで下がり、ノズルシート27のインク吐出面がプラテン91に接近した状態となる。このプラテン91は、発泡ウレタン等の多孔質部材で形成された廃インク吸収体(図示せず)が組み込まれたものである。そのため、ラインヘッド20を下降させることにより、ノズル28から漏出した不要なインクを廃インク吸収体に吸収させることができる。
次のステップS8では、図2に示すラインヘッド20内のインク流路24にある気泡の除去に備え、図4に示すサブタンク50内を大量のインクが円滑に流動して通過できるように、圧力調整バルブ55を強制的に開放する(バルブシャフト55aの頭頂部に外力を作用させてバルブシャフト55aを強制的に押し込むことにより、図6に示すように、開閉弁55dを開放する)。また、同時に、供給ポンプ40の圧力がラインヘッド20まで到達するように、大気連通バルブ56を閉塞する。
続くステップS9では、図1に示す供給ポンプ40及び吸引ポンプ60を同時に駆動する(第1動作)。すると、インクカートリッジ30内の新鮮なインクは、図8に示すように、供給ポンプ40及びサブタンク50を介してラインヘッド20の供給口21aに供給される。また、この新鮮なインクは、ラインヘッド20内のインク流路24を供給口21aから排出口21bに向かって流動する。そのため、新しいインクと入れ替わるようにして、ラインヘッド20内の気泡を含んだ古いインクが排出口21bから排出される。すなわち、図9(a)に示すように、ラインヘッド20内のインク流路24に浮遊する比較的大きな気泡がインクの流れにしたがって移動し、最終的に排出口21bから除去される。
このような第1動作(ステップS9)により、ラインヘッド20内のインクを入れ替え、インク流路24内の気泡を除去するとともにインク流路24の全体に新鮮なインクを充填した後、次のステップS10では、図4に示す圧力調整バルブ55を元の状態に戻す。そのため、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)が閉塞する。なお、大気連通バルブ56の閉塞は、そのまま維持しておく。
続くステップS11では、ステップS10の状態(圧力調整バルブ55が閉、大気連通バルブ56も閉)で、図1に示す供給ポンプ40のみを駆動する(第2動作)。すると、インクカートリッジ30から供給された新鮮なインクがサブタンク50内に補給され、それに伴って、サブタンク50内のインクの圧力が次第に上昇する。すなわち、液量センサ51cによってサブタンク50内のインク量が基準値以上であることが検知された後も、供給ポンプ40を駆動し続けることにより、インクの圧力を上昇させる。
このようにしてサブタンク50内のインクの圧力を上昇させ、インク量が基準値以上となってから所定時間経過後に、ステップS12において、圧力調整バルブ55(図4参照)を再び強制的に開放し、図6に示す状態とする。そして、供給ポンプ40のみを駆動(第2動作)して、引き続き新鮮なインクを供給する。すると、正圧が蓄積されたサブタンク50を経由して新鮮なインクがラインヘッド20に供給されることとなり、ラインヘッド20内のインクが加圧される。その結果、図9(b)に示すように、インク液室22の隅々まで新鮮なインクが充填され、インク液室22のノズル28の近辺に元々充填されていた気泡を含む古いインクがノズル28から押し出され、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に溢れ出す。
ここで、本実施形態のインクジェットプリンタ10は、図8に示すように、ノズル28が用紙幅の長さにわたって配置されたラインヘッド20を備えるラインヘッド方式のものである。そして、ノズル28の数が多いラインヘッド20の場合には、供給口21aから遠いノズル28ほどインクの供給圧力の伝播が遅くて弱いので、全てのノズル28から均一にインクが押し出されるように、瞬時に高い正圧がラインヘッド20内に印加されるようにする。そのため、第2動作においては、サブタンク50に正圧を蓄積してから圧力調整バルブ55(図4参照)を開放し、これにより、供給されるインクの流速を瞬時に増して、供給口21aに近いノズル28から遠いノズル28まで、できるだけ均一な圧力を同時に印加できるようにしている。
このように、第2動作によってラインヘッド20内に高い圧力が瞬時に印加され、同時に、全てのノズル28から古いインクが押し出される。そして、押し出される際のインクの流れにより、インク液室22に付着していた微細な気泡が移動し、気泡のうちのノズル28付近にあったものは、図9(b)に示すように、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に排出され、気泡が外気に触れて消滅する。そのため、この第2動作によってインク液室22内の気泡を除去することができる。なお、このような第2動作において、供給ポンプ40は、ラインヘッド20内のインクがノズル28から滴下しないように駆動制御される。
また、第2動作によってノズル28から押し出されたインクが結合し、所定量以上のインク溜りとなったものは、ノズルシート27から落下したり、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)を移動する前に、プラテン91(図3参照)の廃インク吸収体によって吸収される。すなわち、ラインヘッド20は、すでに下降(ステップS7)してプラテン91と接近しており、第2動作が実行される際には、廃インク吸収体にインク溜りを吸収させることができる状態になっている。そのため、第2動作におけるインク溜りの落下や移動を未然に防ぐことができ、インクジェットプリンタ10内の汚損やインクの混色等を防止することができる。
次のステップS13では、吸引ポンプ60(図1参照)のみを駆動(第3動作)して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともにインク流路24から古いインクを排出し、図8に示すように、排出されたインクを再利用することなく廃液タンク70に貯留する。そのため、第2動作でインク液室22内に気泡が残っていたとしても、図9(c)に示すように、吸い戻しによるインクの逆の流れによって残っていた気泡が揺り動かされ、インク液室22及びインク流路24から除去される。なお、このような第3動作において、吸引ポンプ60は、ノズル28にメニスカスが形成されるように駆動制御される。
また、その次のステップS14では、図4に示す圧力調整バルブ55を再び元の状態に戻し、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させる。同時に、大気連通バルブ56を開放する。そして、続くステップS15において、所定数の空吐出を行うことにより、排出されずに浮遊している気泡がインク液室22内に残っていたとしても、その気泡をインクとともに吐出して除去し、ノズル28のメニスカスを整える。
このようにしてラインヘッド20内から気泡を除去し、古いインクを排出した後、次のステップS16では、再び、サブタンク50内のインク量を確認する。すなわち、サブタンク50内のインク量が基準値以上であるか否かが判断され、インク量が基準値未満であれば、ステップS17に進み、圧力調整バルブ55を閉じるとともに大気連通バルブ56を開ける。その後、ステップS18では、供給ポンプ40(図1参照)のみを駆動することによってサブタンク50内のインク量を基準値以上とする。このようにしてサブタンク50にインクを再補充した後は、次のステップS19において、図3に示すヘッド移動手段92を駆動し、ラインヘッド20を上昇させる。なお、ステップS16で、サブタンク50内のインク量が基準値以上であれば、ステップS17及びステップS18を経ることなく、ステップS19に進み、ラインヘッド20を上昇させる。
続くステップS20では、図3に示すキャップ移動手段93を駆動し、ヘッドキャップ94を図3の右方向に移動させてヘッドキャップ94を閉じる。すると、ヘッドキャップ94の閉鎖に伴ってブレード95がノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。そのため、インク吐出面に付着物(ノズル28の周辺の汚れや、付着したインク滴等)があったとしても、吐出回復動作の総仕上げとして、それが完全に除去される。そして、ヘッドキャップ94がその後の印画動作に備えてノズルシート27のインク吐出面の蓋体となり、ヘッドキャップ94が蓋体となっている間は、図1に示す供給ポンプ40及び吸引ポンプ60の駆動が停止され、エンドとなる。
(第2実施形態)
図10は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作(第2実施形態)を示すフローチャートである。
第2実施形態の吐出回復動作は、中回復モードであり、図10に示す各動作を順に実行することにより、図1に示すラインヘッド20内の気泡等を含むインクがインク流路24(図2参照)から排出され、排出されたインクは、再利用されずに廃液となって廃液タンク70に貯留される。
図10に示すように、第2実施形態の吐出回復動作は、ステップS1からステップS9まで、図7に示す第1実施形態の吐出回復動作と同様となっている。すなわち、スタート後の最初のステップS1で、クリーニング信号が入力されたか否かが判断され、次のステップS2で、インクカートリッジ30(図1参照)が装着されているか否かが判断され、その次のステップS3で、サブタンク50(図1参照)内のインク量が基準値以上であるか否かが判断される。そして、インク量が基準値未満であると、ステップS4及びステップS5において、サブタンク50にインクが補充され、基準値以上であれば、ステップS6に進み、ヘッドキャップ94(図3参照)が開けられてノズルシート27のインク吐出面が払拭(ワイピング)される。
また、ステップS7で、ラインヘッド20が通常の印画位置まで下降し、ノズル28から漏出した不要なインクがプラテン91(図3参照)に組み込まれた廃インク吸収体に吸収される。そして、次のステップS8では、気泡の除去に備え、図4に示すサブタンク50の圧力調整バルブ55を開放し、大気連通バルブ56を閉塞する。
続くステップS9では、図1に示す供給ポンプ40及び吸引ポンプ60を同時に駆動する(第1動作)。すると、インクカートリッジ30内の新鮮なインクは、図8に示すように、供給ポンプ40及びサブタンク50を介してラインヘッド20の供給口21aに供給される。また、この新鮮なインクは、ラインヘッド20内のインク流路24を供給口21aから排出口21bに向かって流動する。そのため、新しいインクと入れ替わるようにして、ラインヘッド20内の気泡を含んだ古いインクが排出口21bから排出される。すなわち、図9(a)に示すように、ラインヘッド20内のインク流路24に浮遊する比較的大きな気泡がインクの流れにしたがって移動し、最終的に排出口21bから除去される。
図10に示す第2実施形態の吐出回復動作では、その後のステップS10において、供給ポンプ40のみを駆動する(第2動作)。すなわち、吸引ポンプ60の駆動を停止し、供給ポンプ40の駆動を続ける。すると、インクカートリッジ30の新鮮なインクがサブタンク50を経由してラインヘッド20に供給され続け、ラインヘッド20内のインクが加圧される。その結果、図9(b)に示すように、インク液室22の隅々まで新鮮なインクが充填され、インク液室22のノズル28の近辺に元々充填されていた気泡を含む古いインクがノズル28から押し出され、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に溢れ出す。
このように、第2動作によってノズル28から古いインクが押し出されると、押し出される際のインクの流れにより、インク液室22に付着していた微細な気泡が移動し、気泡のうちのノズル28付近にあったものは、図9(b)に示すように、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に排出され、気泡が外気に触れて消滅する。そのため、この第2動作によってインク液室22内の気泡を除去することができる。また、第2動作によってノズル28から押し出されたインクが結合し、所定量以上のインク溜りとなったものは、ノズルシート27から落下したり、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)を移動する前に、プラテン91(図3参照)の廃インク吸収体によって吸収される。
次のステップS11では、逆に、吸引ポンプ60(図1参照)のみを駆動(第3動作)して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともにインク流路24から古いインクを排出し、図8に示すように、排出されたインクを再利用することなく廃液タンク70に貯留する。そのため、第2動作でインク液室22内に気泡が残っていたとしても、図9(c)に示すように、吸い戻しによるインクの逆の流れによって残っていた気泡が揺り動かされ、インク液室22及びインク流路24から除去される。
また、その次のステップS12では、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させると同時に、大気連通バルブ56を開放する。そして、続くステップS13において、所定数の空吐出を行うことにより、排出されずに浮遊している気泡がインク液室22内に残っていたとしても、その気泡をインクとともに吐出して除去し、ノズル28のメニスカスを整える。
さらにまた、次のステップS14では、再び、サブタンク50内のインク量が基準値以上であるか否かが判断され、インク量が基準値未満であると、ステップS15及びステップS16において、サブタンク50にインクが再補充され、基準値以上であれば、ステップS17に進み、ラインヘッド20を上昇させる。そして、ステップS18において、図3に示すヘッドキャップ94を閉じ、ブレード95によってノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。また、ヘッドキャップ94がその後の印画動作に備えてノズルシート27のインク吐出面の蓋体となり、エンドとなる。
(第3実施形態)
図11は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作(第3実施形態)を示すフローチャートである。
第3実施形態の吐出回復動作は、インクの消費を抑えた小回復モードであり、図11に示す各動作を順に実行することにより、図1に示すラインヘッド20内の気泡等を含むインクがインク流路24(図2参照)から排出され、排出されたインクは、再利用されずに廃液となって廃液タンク70に貯留される。
図11に示すように、第3実施形態の吐出回復動作は、ステップS1からステップS8まで、図7に示す第1実施形態の吐出回復動作と同様となっている。すなわち、スタート後の最初のステップS1で、クリーニング信号が入力されたか否かが判断され、次のステップS2で、インクカートリッジ30(図1参照)が装着されているか否かが判断され、その次のステップS3で、サブタンク50(図1参照)内のインク量が基準値以上であるか否かが判断される。そして、インク量が基準値未満であると、ステップS4及びステップS5において、サブタンク50にインクが補充され、基準値以上であれば、ステップS6に進み、ヘッドキャップ94(図3参照)が開けられてノズルシート27のインク吐出面が払拭(ワイピング)される。
また、ステップS7で、ラインヘッド20が通常の印画位置まで下降し、ノズル28から漏出した不要なインクがプラテン91(図3参照)に組み込まれた廃インク吸収体(図示せず)に吸収される。そして、次のステップS8では、気泡の除去に備え、図4に示すサブタンク50の圧力調整バルブ55を開放し、大気連通バルブ56を閉塞する。
図11に示す第3実施形態の吐出回復動作では、その後のステップS9において、供給ポンプ40のみを駆動する(第2動作)。すなわち、図7に示す第1実施形態の第1動作を行わずに、第2動作を行う。すると、インクカートリッジ30の新鮮なインクがサブタンク50を経由してラインヘッド20に供給され、ラインヘッド20内のインクが加圧される。その結果、図9(b)に示すように、インク液室22のノズル28の近辺に元々充填されていた気泡を含む古いインクがノズル28から押し出され、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に溢れ出す。
このように、第2動作によってノズル28から古いインクが押し出されると、押し出される際のインクの流れにより、インク液室22に付着していた微細な気泡が移動し、気泡のうちのノズル28付近にあったものは、図9(b)に示すように、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に排出され、気泡が外気に触れて消滅する。そのため、この第2動作によってインク液室22内の気泡を除去することができる。また、第2動作によってノズル28から押し出されたインクが結合し、所定量以上のインク溜りとなったものは、ノズルシート27から落下したり、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)を移動する前に、プラテン91(図3参照)の廃インク吸収体によって吸収される。
次のステップS10では、逆に、吸引ポンプ60(図1参照)のみを駆動(第3動作)して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともにインク流路24から古いインクを排出し、図8に示すように、排出されたインクを再利用することなく廃液タンク70に貯留する。そのため、第2動作でインク液室22内に気泡が残っていたとしても、図9(c)に示すように、吸い戻しによるインクの逆の流れによって残っていた気泡が揺り動かされ、インク液室22及びインク流路24から除去される。
また、その次のステップS11では、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させると同時に、大気連通バルブ56を開放する。そして、続くステップS12において、所定数の空吐出を行うことにより、排出されずに浮遊している気泡がインク液室22内に残っていたとしても、その気泡をインクとともに吐出して除去し、ノズル28のメニスカスを整える。
さらにまた、次のステップS13では、再び、サブタンク50内のインク量が基準値以上であるか否かが判断され、インク量が基準値未満であると、ステップS14及びステップS15において、サブタンク50にインクが再補充され、基準値以上であれば、ステップS16に進み、ラインヘッド20を上昇させる。そして、ステップS17において、図3に示すヘッドキャップ94を閉じ、ブレード95によってノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。また、ヘッドキャップ94がその後の印画動作に備えてノズルシート27のインク吐出面の蓋体となり、エンドとなる。
(第4実施形態)
図12は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作(第4実施形態)を示すフローチャートである。
第4実施形態の吐出回復動作は、電源ON時の大回復モードであり、図12に示す各動作を順に実行することにより、図1に示すラインヘッド20内の気泡等を含むインクがインク流路24(図2参照)から排出され、排出されたインクは、再利用されずに廃液となって廃液タンク70に貯留される。
第4実施形態の吐出回復動作では、スタート後の最初のステップS1で、電源が投入された(ONになった)か否かが判断される。そして、電源が投入されると、次のステップS2以降は、図7に示す第1実施形態の吐出回復動作と同様の動作を行う。すなわち、ステップS2では、インクカートリッジ30(図1参照)が装着されているか否かが判断され、その次のステップS3で、サブタンク50(図1参照)内のインク量が基準値以上であるか否かが判断される。そして、インク量が基準値未満であると、ステップS4及びステップS5において、サブタンク50にインクが補充され、基準値以上であれば、ステップS6に進み、ヘッドキャップ94(図3参照)が開けられてノズルシート27のインク吐出面が払拭(ワイピング)される。
また、続くステップS7では、ヘッド移動手段92を駆動し、ラインヘッド20を下降させる。すると、図3(a)に示すように、ラインヘッド20が通常の印画位置まで下がり、ノズルシート27のインク吐出面がプラテン91に接近した状態となる。そのため、ノズル28から漏出した不要なインクを廃インク吸収体(図示せず)に吸収させることができる。
次のステップS8では、図2に示すラインヘッド20内のインク流路24にある気泡の除去に備え、圧力調整バルブ55を強制的に開放する。また、同時に、大気連通バルブ56を閉塞する。そして、続くステップS9で、図1に示す供給ポンプ40及び吸引ポンプ60を同時に駆動する(第1動作)。すると、インクカートリッジ30内の新鮮なインクがラインヘッド20の供給口21aに供給され、排出口21bに向かって流動する。そのため、新しいインクと入れ替わるようにして、ラインヘッド20内の気泡を含んだ古いインクが排出口21bから排出されるので、図9(a)に示すように、ラインヘッド20内のインク流路24に浮遊する比較的大きな気泡がインクの流れにしたがって移動し、排出口21bから除去される。
このような第1動作(ステップS9)により、インク流路24内の気泡を除去した後、次のステップS10では、図4に示す圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させる(大気連通バルブ56の閉塞は、そのまま維持しておく)。また、続くステップS11では、供給ポンプ40のみを駆動(第2動作)し、インクカートリッジ30から新鮮なインクをサブタンク50内に補給する。すると、サブタンク50内のインクの圧力が次第に上昇する。
このようにしてサブタンク50内のインクの圧力を上昇させ、インク量が基準値以上となってから所定時間経過後に、ステップS12において、圧力調整バルブ55(図4参照)を再び開放し、図6に示す状態とする。そして、供給ポンプ40のみを駆動(第2動作)し、引き続き新鮮なインクをラインヘッド20に供給してラインヘッド20内のインクを加圧する。そのため、図9(b)に示すように、インク液室22の隅々まで新鮮なインクが充填され、インク液室22のノズル28の近辺に元々充填されていた気泡を含む古いインクがノズル28から押し出されるので、気泡が外気に触れて消滅する。
次のステップS13では、吸引ポンプ60(図1参照)のみを駆動(第3動作)して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともにインク流路24から古いインクを排出し、図8に示すように、排出されたインクを再利用することなく廃液タンク70に貯留する。そのため、図9(c)に示すように、吸い戻しによるインクの逆の流れによって残っていた気泡が揺り動かされ、インク液室22及びインク流路24から除去される。
また、その次のステップS14では、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させると同時に、大気連通バルブ56を開放する。そして、続くステップS15において、所定数の空吐出を行うことにより、排出されずに浮遊している気泡がインク液室22内に残っていたとしても、その気泡をインクとともに吐出して除去し、ノズル28のメニスカスを整える。
さらにまた、次のステップS16では、再び、サブタンク50内のインク量が基準値以上であるか否かが判断され、インク量が基準値未満であると、ステップS17及びステップS18において、サブタンク50にインクが再補充され、基準値以上であれば、ステップS19に進み、ラインヘッド20を上昇させる。そして、ステップS20において、図3に示すヘッドキャップ94を閉じ、ブレード95によってノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。また、ヘッドキャップ94がその後の印画動作に備えてノズルシート27のインク吐出面の蓋体となり、エンドとなる。
(第5実施形態)
図13は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作(第5実施形態)を示すフローチャートである。
第5実施形態の吐出回復動作は、電源ON時の中回復モードであり、図13に示す各動作を順に実行することにより、図1に示すラインヘッド20内の気泡等を含むインクがインク流路24(図2参照)から排出され、排出されたインクは、再利用されずに廃液となって廃液タンク70に貯留される。
図13に示すように、第5実施形態の吐出回復動作は、ステップS1からステップS9まで、図12に示す第4実施形態の吐出回復動作と同様となっている。すなわち、スタート後の最初のステップS1で、電源が投入された(ONになった)か否かが判断され、次のステップS2で、インクカートリッジ30(図1参照)が装着されているか否かが判断され、その次のステップS3で、サブタンク50(図1参照)内のインク量が基準値以上であるか否かが判断される。そして、インク量が基準値未満であると、ステップS4及びステップS5において、サブタンク50にインクが補充され、基準値以上であれば、ステップS6に進み、ヘッドキャップ94(図3参照)が開けられてノズルシート27のインク吐出面が払拭(ワイピング)される。
また、ステップS7で、ラインヘッド20が通常の印画位置まで下降し、ノズル28から漏出した不要なインクがプラテン91(図3参照)に組み込まれた廃インク吸収体(図示せず)に吸収される。そして、次のステップS8では、気泡の除去に備え、図4に示すサブタンク50の圧力調整バルブ55を開放し、大気連通バルブ56を閉塞する。
続くステップS9では、図1に示す供給ポンプ40及び吸引ポンプ60を同時に駆動する(第1動作)。すると、インクカートリッジ30内の新鮮なインクは、図8に示すように、供給ポンプ40及びサブタンク50を介してラインヘッド20の供給口21aに供給される。また、この新鮮なインクは、ラインヘッド20内のインク流路24を供給口21aから排出口21bに向かって流動する。そのため、新しいインクと入れ替わるようにして、ラインヘッド20内の気泡を含んだ古いインクが排出口21bから排出される。すなわち、図9(a)に示すように、ラインヘッド20内のインク流路24に浮遊する比較的大きな気泡がインクの流れにしたがって移動し、最終的に排出口21bから除去される。
図13に示す第5実施形態の吐出回復動作では、その後のステップS10において、供給ポンプ40のみを駆動する(第2動作)。すなわち、吸引ポンプ60の駆動を停止し、供給ポンプ40の駆動を続ける。すると、インクカートリッジ30の新鮮なインクがサブタンク50を経由してラインヘッド20に供給され続け、ラインヘッド20内のインクが加圧される。その結果、図9(b)に示すように、インク液室22の隅々まで新鮮なインクが充填され、インク液室22のノズル28の近辺に元々充填されていた気泡を含む古いインクがノズル28から押し出され、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に溢れ出す。
このように、第2動作によってノズル28から古いインクが押し出されると、押し出される際のインクの流れにより、インク液室22に付着していた微細な気泡が移動し、気泡のうちのノズル28付近にあったものは、図9(b)に示すように、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に排出され、気泡が外気に触れて消滅する。そのため、この第2動作によってインク液室22内の気泡を除去することができる。また、第2動作によってノズル28から押し出されたインクが結合し、所定量以上のインク溜りとなったものは、ノズルシート27から落下したり、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)を移動する前に、プラテン91(図3参照)の廃インク吸収体によって吸収される。
次のステップS11では、逆に、吸引ポンプ60(図1参照)のみを駆動(第3動作)して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともにインク流路24から古いインクを排出し、図8に示すように、排出されたインクを再利用することなく廃液タンク70に貯留する。そのため、第2動作でインク液室22内に気泡が残っていたとしても、図9(c)に示すように、吸い戻しによるインクの逆の流れによって残っていた気泡が揺り動かされ、インク液室22及びインク流路24から除去される。
また、その次のステップS12では、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させると同時に、大気連通バルブ56を開放する。そして、続くステップS13において、所定数の空吐出を行うことにより、排出されずに浮遊している気泡がインク液室22内に残っていたとしても、その気泡をインクとともに吐出して除去し、ノズル28のメニスカスを整える。
さらにまた、次のステップS14では、再び、サブタンク50内のインク量が基準値以上であるか否かが判断され、インク量が基準値未満であると、ステップS15及びステップS16において、サブタンク50にインクが再補充され、基準値以上であれば、ステップS17に進み、ラインヘッド20を上昇させる。そして、ステップS18において、図3に示すヘッドキャップ94を閉じ、ブレード95によってノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。また、ヘッドキャップ94がその後の印画動作に備えてノズルシート27のインク吐出面の蓋体となり、エンドとなる。
(第6実施形態)
図14は、インクジェットプリンタ10の吐出回復動作(第6実施形態)を示すフローチャートである。
第6実施形態の吐出回復動作は、電源ON時の小回復モードであり、図14に示す各動作を順に実行することにより、図1に示すラインヘッド20内の気泡等を含むインクがインク流路24(図2参照)から排出され、排出されたインクは、再利用されずに廃液となって廃液タンク70に貯留される。
図14に示すように、第6実施形態の吐出回復動作は、ステップS1からステップS8まで、図12に示す第4実施形態の吐出回復動作と同様となっている。すなわち、スタート後の最初のステップS1で、電源が投入された(ONになった)か否かが判断され、次のステップS2で、インクカートリッジ30(図1参照)が装着されているか否かが判断され、その次のステップS3で、サブタンク50(図1参照)内のインク量が基準値以上であるか否かが判断される。そして、インク量が基準値未満であると、ステップS4及びステップS5において、サブタンク50にインクが補充され、基準値以上であれば、ステップS6に進み、ヘッドキャップ94(図3参照)が開けられてノズルシート27のインク吐出面が払拭(ワイピング)される。
また、ステップS7で、ラインヘッド20が通常の印画位置まで下降し、ノズル28から漏出した不要なインクがプラテン91(図3参照)に組み込まれた廃インク吸収体(図示せず)に吸収される。そして、次のステップS8では、気泡の除去に備え、図4に示すサブタンク50の圧力調整バルブ55を開放し、大気連通バルブ56を閉塞する。
図14に示す第6実施形態の吐出回復動作では、その後のステップS9において、供給ポンプ40のみを駆動する(第2動作)。すなわち、図12に示す第4実施形態の第1動作を行わずに、第2動作を行う。すると、インクカートリッジ30の新鮮なインクがサブタンク50を経由してラインヘッド20に供給され、ラインヘッド20内のインクが加圧される。その結果、図9(b)に示すように、インク液室22のノズル28の近辺に元々充填されていた気泡を含む古いインクがノズル28から押し出され、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に溢れ出す。
このように、第2動作によってノズル28から古いインクが押し出されると、押し出される際のインクの流れにより、インク液室22に付着していた微細な気泡が移動し、気泡のうちのノズル28付近にあったものは、図9(b)に示すように、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)に排出され、気泡が外気に触れて消滅する。そのため、この第2動作によってインク液室22内の気泡を除去することができる。また、第2動作によってノズル28から押し出されたインクが結合し、所定量以上のインク溜りとなったものは、ノズルシート27から落下したり、ノズルシート27の表面(インクの吐出面)を移動する前に、プラテン91(図3参照)の廃インク吸収体によって吸収される。
次のステップS10では、逆に、吸引ポンプ60(図1参照)のみを駆動(第3動作)して、ノズル28から押し出されたインクをラインヘッド20内に吸い戻すとともにインク流路24から古いインクを排出し、図8に示すように、排出されたインクを再利用することなく廃液タンク70に貯留する。そのため、第2動作でインク液室22内に気泡が残っていたとしても、図9(c)に示すように、吸い戻しによるインクの逆の流れによって残っていた気泡が揺り動かされ、インク液室22及びインク流路24から除去される。
また、その次のステップS11では、図5に示すように、圧力調整バルブ55(開閉弁55d)を閉塞させると同時に、大気連通バルブ56を開放する。そして、続くステップS12において、所定数の空吐出を行うことにより、排出されずに浮遊している気泡がインク液室22内に残っていたとしても、その気泡をインクとともに吐出して除去し、ノズル28のメニスカスを整える。
さらにまた、次のステップS13では、再び、サブタンク50内のインク量が基準値以上であるか否かが判断され、インク量が基準値未満であると、ステップS14及びステップS15において、サブタンク50にインクが再補充され、基準値以上であれば、ステップS16に進み、ラインヘッド20を上昇させる。そして、ステップS17において、図3に示すヘッドキャップ94を閉じ、ブレード95によってノズルシート27のインク吐出面を払拭(ワイピング)する。また、ヘッドキャップ94がその後の印画動作に備えてノズルシート27のインク吐出面の蓋体となり、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、特に、第2動作及び第3動作により、ラインヘッド20内の気泡を揺り動かす流れがインクに付与され、インク液室22に付着した気泡を剥離させて容易に除去できる。そして、ノズル28から押し出されたインクが吸い戻されるので、インクの無駄な消費がないだけでなく、吸い戻しの過程でノズル28に適正なメニスカスを形成でき、即座に印画を実行することが可能となる。
また、吸引ポンプ60を駆動して排出されたインクは、廃液として廃液タンク70に貯留され、再利用されることなく廃棄される。そのため、ラインヘッド20に古いインクが混入することはなく、一度ラインヘッド20内に供給されたインクは、確実に吐出されるか、廃棄される。その結果、ラインヘッド20には、常に新鮮なインクが充填されることとなり、印画の際は、その新鮮なインクを吐出するので、吐出不良のない鮮明な品質の画像を形成できる。しかも、安定した吐出性能が維持されることに伴い、消費されるインクの量も安定し、インク残量の正確な管理も可能となる。
さらにまた、吐出回復動作のための供給ポンプ40及び吸引ポンプ60の駆動は、ラインヘッド20が印画位置に下降してプラテン91と対向した時に行なわれる。そのため、供給ポンプ40及び吸引ポンプ60の駆動によるインクの供給及び排出(インクの入れ替え)の際に、インクがノズル28から万一滴下してしまっても、プラテン91の廃インク吸収体に吸収させることができる。
さらに、気泡を含む古いインクは、ラインヘッド20のノズル28からではなく、共通流路部材21の排出口21bから吸引して排出するので、ノズル28から排出する従来の方式に比べ、インクの排出量を少なくすることができる。そのため、経済性に優れたものとなっている。しかも、ノズル28から排出する場合に必要なキャッピングの密閉構造が不要となるため、低コストで高い信頼性を確保することが可能となる。
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、供給ポンプ40とラインヘッド20(共通流路部材21)との間に、インク流路24に供給するインクを一時的に貯留するとともに、インク流路24に供給するインクの圧力を調整するサブタンク50を配置しているが、このサブタンク50を配置しないようにしても良い。
(2)本実施形態では、各ノズル28のインク吐出側の蓋体となるヘッドキャップ94と、各ノズル28とヘッドキャップ94とを相対的に接近又は離間させるヘッド移動手段92及びキャップ移動手段93とを備えているが、これらを設けないようにしても良い。
(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とヘッドキャップとの関係を示す側面図である。 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4に示すサブタンクにおける圧力調整バルブの通常時の状態を示す断面図である。 図4に示すサブタンクにおける圧力調整バルブの動作時の状態を示す断面図である。 インクジェットプリンタの吐出回復動作(第1実施形態)を示すフローチャートである。 インクジェットプリンタの吐出回復動作に対応したインクの流れを示す側面図である。 インクジェットプリンタの吐出回復動作に対応したラインヘッド内の状態を示す斜視図である。 インクジェットプリンタの吐出回復動作(第2実施形態)を示すフローチャートである。 インクジェットプリンタの吐出回復動作(第3実施形態)を示すフローチャートである。 インクジェットプリンタの吐出回復動作(第4実施形態)を示すフローチャートである。 インクジェットプリンタの吐出回復動作(第5実施形態)を示すフローチャートである。 インクジェットプリンタの吐出回復動作(第6実施形態)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
21 共通流路部材
21a 供給口
21b 排出口
22 インク液室(液室)
23 発熱抵抗体(エネルギー発生素子)
24 インク流路(共通流路)
28 ノズル
40 供給ポンプ
50 サブタンク(圧力調整手段)
60 吸引ポンプ(排出ポンプ)
70 廃液タンク
92 ヘッド移動手段(移動手段)
93 キャップ移動手段(移動手段)
94 ヘッドキャップ

Claims (6)

  1. ノズルから液体を吐出させるためのエネルギー発生素子が複数配置され、各前記エネルギー発生素子の周囲にそれぞれ液室が形成されたヘッドチップと、
    前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する液体の共通流路を形成するための共通流路部材と
    を備え、
    前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子を駆動し、各前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、各前記液室内の液体を各前記ノズルから吐出させる液体吐出装置であって、
    前記共通流路部材に形成された供給口に接続され、前記共通流路に液体を供給する供給ポンプと、
    前記共通流路部材に形成された排出口に接続され、前記共通流路の液体を各前記ノズル以外から排出させる排出ポンプと、
    前記排出ポンプによって排出された液体を廃液として貯留する廃液タンクと
    を備え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、
    前記供給ポンプ及び前記排出ポンプの駆動により、前記共通流路に液体が供給されるとともに前記共通流路から液体が排出され、
    前記供給ポンプの駆動により、各前記液室内の液体が各前記ノズルから押し出され、
    前記排出ポンプの駆動により、各前記ノズルから押し出された液体が前記液室内に吸い戻される
    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、
    前記供給ポンプと前記共通流路部材との間に、前記共通流路に供給する液体を一時的に貯留するとともに、前記共通流路に供給する液体の圧力を調整可能な圧力調整手段が配置されている
    ことを特徴とする液体吐出装置。
  4. 請求項1に記載の液体吐出装置において、
    各前記ノズルの液体吐出側の蓋体となるヘッドキャップと、
    各前記ノズルと前記ヘッドキャップとを相対的に接近又は離間させる移動手段と
    を備えることを特徴とする液体吐出装置。
  5. ノズルから液体を吐出させるためのエネルギー発生素子が複数配置され、各前記エネルギー発生素子の周囲にそれぞれ液室が形成されたヘッドチップと、
    前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する液体の共通流路を形成するための共通流路部材と
    を備え、
    前記ヘッドチップの各前記エネルギー発生素子を駆動し、各前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、各前記液室内の液体を各前記ノズルから吐出させる液体吐出装置の制御方法であって、
    前記共通流路部材に形成された供給口に接続され、前記共通流路に液体を供給する供給ポンプと、
    前記共通流路部材に形成された排出口に接続され、前記共通流路の液体を各前記ノズル以外から排出させる排出ポンプと、
    前記排出ポンプによって排出された液体を廃液として貯留する廃液タンクと
    を備え、
    前記供給ポンプ及び前記排出ポンプを駆動して、前記共通流路に液体を供給するとともに前記共通流路から液体を排出し、排出された液体を前記廃液タンクに貯留する第1動作と、
    前記供給ポンプを駆動して、各前記液室内の液体を各前記ノズルから押し出す第2動作と、
    前記排出ポンプを駆動して、各前記ノズルから押し出された液体を前記液室内に吸い戻すとともに前記共通流路から液体を排出し、排出された液体を前記廃液タンクに貯留する第3動作と
    を実行することを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
  6. 請求項5に記載の液体吐出装置の制御方法において、
    各前記ノズルの液体吐出側の蓋体となるヘッドキャップと、
    各前記ノズルと前記ヘッドキャップとを相対的に接近又は離間させる移動手段と
    を備え、
    前記移動手段により、前記ヘッドキャップが蓋体となっている間は、前記供給ポンプ及び前記排出ポンプの駆動を停止する
    ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
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